JP2000107578A - ノルボルネン系樹脂を使った多孔性膜の製法 - Google Patents

ノルボルネン系樹脂を使った多孔性膜の製法

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JP2000107578A
JP2000107578A JP10281387A JP28138798A JP2000107578A JP 2000107578 A JP2000107578 A JP 2000107578A JP 10281387 A JP10281387 A JP 10281387A JP 28138798 A JP28138798 A JP 28138798A JP 2000107578 A JP2000107578 A JP 2000107578A
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Sumio Otani
純生 大谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐薬品性の優れた多孔性膜の製法を提供す
る。また廃棄処理の容易な多孔性膜の製法を提供する。 【解決手段】 (a)粒子を分散したノルボルネン系樹
脂の有機溶剤溶液を支持体上に流延し、(b)それを直
ちにあるいは該有機溶剤の一部を揮発させた後該有機溶
剤とは混和するがノルボルネン系樹脂とは混和しない液
体中に浸漬して膜を形成し、(c)膜を支持体から剥離
した後に膜から粒子を抽出するか、あるいは膜から粒子
を抽出した後に支持体から膜を剥離することを特徴とす
るノルボルネン系樹脂多孔性膜の製法。ノルボルネン系
樹脂としては、化学式(I)で表されるノルボルネン系
樹脂を使用することが好適である。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノルボルネン系樹
脂を使った多孔性膜の製法に関する。更に詳しくは、本
発明は、容易に耐薬品性に優れたノルボルネン系樹脂を
使った多孔性膜の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】微孔性膜は古くから知られており(例え
ばアール・ケスティング(R.Kesting)著「シンセティッ
ク・ポリメリック・メンブランズ」(Synthetic Polyme
ric Membranes マグロウヒル社(McGraw Hill 社)発
行)、ろ過用フイルターなどに広く利用されている。こ
れらの微孔性膜は、電子工業用洗浄水、医薬用水、医薬
製造工程用水、食品水等の濾過、滅菌に用いられ、近年
その用途と使用量は拡大しており、特に粒子捕捉の点か
ら信頼性の高い微孔性膜が注目され多用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年半導体の製造にお
いては、酸、アルカリ及び酸化剤といった薬液に対する
耐性が強く溶出物の少ない濾過用フィルターが求められ
るようになっている。現在このような薬液の濾過には主
にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を素材とす
る濾過用フィルターが使用されている。しかるにPTF
Eフィルターは疎水性が極めて強く、濾過の始めにイソ
プロパノールで湿潤しても、僅かの気泡の混入でエアー
ロックをおこして濾過できなくなる。又使用済みのフィ
ルター廃棄処理にあたっては、焼却により有毒ガスを発
生するなどの問題点がある。本発明の第一の目的は、耐
薬品性の優れた多孔性膜の製法、特に精密濾過膜の製法
を提供するにある。さらに、本発明の第二の目的は廃棄
処理の容易な多孔性膜の製法を提供するにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
より前記の課題を解決した。 (1)(a)粒子を分散したノルボルネン系樹脂の有機
溶剤溶液を支持体上に流延し、(b)それを直ちにある
いは該有機溶剤の一部を揮発させた後該有機溶剤とは混
和するがノルボルネン系樹脂とは混和しない液体中に浸
漬して膜を形成し、(c)膜を支持体から剥離した後に
膜から粒子を抽出するか、あるいは膜から粒子を抽出し
た後に支持体から膜を剥離することを特徴とするノルボ
ルネン系樹脂多孔性膜の製法。 (2)化学式(I)で表されるノルボルネン系樹脂を使
用する請求項1記載の多孔性膜の製法。
【0005】
【化2】
【0006】(式中、R1 〜R5 は水素原子又は炭素数
1〜10の炭化水素基、R6 〜R8 は水素原子又は炭素
数1〜6の炭化水素基、X1 、X2 、Y1 及びY2 は水
素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、ハロゲン原子、
ハロゲン原子で置換された炭素数1〜10の炭化水素
基、−(CH2)n COOR11、−(CH2)n CN、−
(CH2)n CONR1112、−(CH2)n COOZ、−
(CH2)n OZ、−(CH2) n W、またはX1 とY1
ら構成された(−CO)2 O、(−CO)2 NR14を示
す。なお、R11,R12,R13,R14は炭素数1〜20の
炭化水素基、Zは炭化水素基またはハロゲンで置換され
た炭化水素基、WはSiR15 p 3-p (R15は炭素数1
〜10の炭化水素基、Dはハロゲン原子−OCOR15
たは−OR15、pは0〜3の整数を示す)、nは0〜1
0の整数を示す。a、b,cは0〜2000の間の整数
で、且つ0≦a/(a+b+c)≦1、0≦b/(a+
b+c)≦1、0≦c/(a+b+c)≦1である。)
【0007】
【発明の実施の形態】本発明で用いられるノルボルネン
系樹脂とは、特開平1-240517号、特開平7-196736号、特
開昭60-26024号あるいは特開昭62-19801号等に開示され
ているように、たとえば化学式(II)で表される多環状
不飽和エステル化合物をメタセシス開環重合したのち、
水素添加することにより作られる。ただし、化学式(I
I)の式中、R1 、R1 、X1 、Y1 は、化学式(I)
におけるのと同じである。
【0008】
【化3】
【0009】本発明に用いるノルボルネン系樹脂におい
て、化学式(I)で表わされるノルボルネン系樹脂の場
合、R1 〜R5 は水素原子又は−CH3 が好ましく、X
1 、X2 、Y1 及びY2 は水素原子、Cl、−COOC
3 が好ましく、その他の基は適宜選択される。このノ
ルボルネン系樹脂は、日本合成ゴム株式会社からアート
ン(Arton)GあるいはアートンFという商品名で
発売されており、また日本ゼオン株式会社からゼオネッ
クス(Zeonex)250あるいはゼオネックス28
0という商品名で市販されており、これらを使用するこ
とができる。アートンGは、前記一般式(I)におい
て、b=0,c=0,R1 =−H,R 2 =−CH3 ,X
1 =H,Y1 =−COOCH3 のもである。
【0010】ノルボルネン系樹脂溶液に用いる有機溶剤
にはキシレン、ナフタレン、トルエンの如き芳香族炭化
水素、ジオクチルフタレート、ジメトキシオキシエチル
フタレートあるいはジメチルフタレートの如きフタル酸
エステル、トリフェニルフォスフェート、あるいはトリ
クレジルフォスフェートの如きリン酸エステル類、グリ
セロールトリアセテート、エチルフタリルエチルグリコ
レートあるいはメチルフタリルエチルグリコレートの如
き多価アルコールエステル類、灯油やケロシンの如き鉱
油、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シ
クロヘキサノンの如きケトン類、メチレンクロライド、
クロロホルムあるいは1,1−ジクロルエタンの如きハ
ロゲン化炭化水素類、酢酸メチルあるいは酢酸エチルの
如きエステル類、Nメチル2ピロリドン、N,Nジメチ
ルホルムアミドあるいはホルムアミドの如き窒素化合物
などがある。
【0011】これらの溶剤を単独あるいは二つ以上の溶
剤による混合溶剤として用いることができる。使用する
ノルボルネン系樹脂の置換基の種類や重合度によって、
適切な溶剤を選択しなければならない。このノルボルネ
ン系樹脂溶液においてノルボルネン系樹脂の濃度として
は、ノルボルネン系樹脂の種類や溶剤の種類によっても
異なるが、連続した多孔性膜を形成する関係からある程
度濃度が高い方が好ましく、例えば15wt%前後が好
ましくい。ノルボルネン系樹脂の溶解度は高くはない
が、膜を形成する関係で高い方が好ましい。
【0012】本発明ではノルボルネン系樹脂溶液に粒子
を分散する。使用可能な粒子としては、無機粒子の他に
でん粉の如き天然高分子、ポリスチレン粉末の如き合成
高分子、しょ糖やぶどう糖の如き糖類結晶粒子などの有
機物粒子も使用できる。使用する粒子はその平均粒子径
が5ミクロン以下0.01ミクロン以上、好ましくは1ミク
ロン以下0.02ミクロン以上、更に好ましくは0.4ミクロ
ン以下0.04ミクロン以上である。この平均粒子径は、目
的とする多孔性膜の性質により決定する。粒子の形状は
特に制限されない。球体、針状、棒状あるいは不定形の
ものなど何でも使用可能である。多孔質粒子であっても
よい。粒子の化学種は、使用する溶剤に対して粒子が著
しく溶解しなければ、特に制限はない。
【0013】粒子の材質について、無機粒子としては結
晶性シリカ、アモロファスシリカの如き珪素化合物、炭
酸カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸バリウムの如き
アルカリ土類の塩類、酸化アルミニウム、酸化チタンや
酸化鉄の如き金属酸化物などがある。たとえば食塩や硫
酸ナトリウムの如きアルカリ金属塩粒子はNメチル2ピ
ロリドンやホルムアミドの如き極性溶剤に溶解しやすい
ので、使用する溶剤種との組合せによっては使用が制限
される。このなかでも好ましい粒子としてはマグネシウ
ムやカルシウムの如きアルカリ土類の塩類である。特に
好ましいのはアルカリ土類の炭酸塩である。この粒子の
材質については、膜の形成後に粒子を抽出する関係で、
膜の形成時には溶解せずに抽出時に抽出しやすいものを
選択して使用することが好ましい。
【0014】前記粒子をノルボルネン系樹脂溶液に混合
分散する方法としては、樹脂と粒子を混合した後に溶剤
を添加して樹脂を溶解する方法、あらかじめ調製した樹
脂溶液中に粒子を分散混合する方法、溶剤中にあるいは
樹脂の希薄溶液中に粒子を分散してから樹脂を溶解する
方法などがある。分散混合の装置や道具としては、ニー
ダー、ロールミル、超音波分散機、ホモジナイザー、ボ
ールミル、ビーズミル、コロイドミル等の分散装置や乳
鉢等を使用することができる。
【0015】このようにして調製したノルボルネン系樹
脂溶液をアプリケーターを用いてガラス板、プラスチッ
クフィルムあるいは金属板の如き支持体上に50から5
00ミクロンの厚さに流延(引き延)し、直ちにあるい
は溶剤の一部を揮発させた後に凝固液中に支持体ごと浸
漬して相分離を誘起し、多孔膜を形成する。凝固液は溶
剤と相互に溶解性が高く、且つノルボルネン系樹脂には
溶解性が全くないか乏しいものが使用される。凝固液に
は上記要件を満たせば何でもしよう可能であるが、取扱
い性のよさ、安価であることや安全性などから、メタノ
ール、エタノールあるいはイソプロパノールの如きアル
コール類や水が好ましい。流延する時の樹脂溶液温度は
室温であることが一般的だが、使用する溶剤系によって
は100度C前後の高温で流延し、空気中で冷却したりある
いは室温あるいは室温以下の低温に冷却した凝固液中に
浸漬して急冷したりすることも行われる。
【0016】次に膜中に残留する粒子を抽出除去する。
除去すべき粒子の化学種によって適切な抽出溶剤を選択
する。粒子がでん粉や糖の場合は熱水で比較的容易に抽
出可能である。炭酸塩の場合は強酸の希薄液を用いる。
粒子がシリカの場合はアルカリ液にに膜を浸漬し、膜中
に残っている粒子を溶解除去する。抽出液の選定は高等
学校程度の化学知識を有する者には容易に選択可能であ
る。膜への液の浸透性を高めるために、少量の界面活性
剤や溶剤を添加することもある。使用する酸やアルカリ
の濃度は0.01規定から10規定が好ましく、特に0.2規定
から2規定が好ましい。液が沸騰しない程度に加熱した
り攪拌することにより、粒子の溶解除去を促進すること
ができる。その後膜を中和液に浸し、念入りに洗浄し、
乾燥する。膜を支持体から分離する工程は、凝固液から
膜を取出した後はいつでもよい。
【0017】本発明で得た多孔性膜は、エタノールで測
定するバブルポイント値が10kPaから1000kP
aの範囲にあることが、濾過に使用する上で好ましい。
このバブルポイント値は、JIS K 3832の試験
方法によって測定したものである。この試験方法による
バブルポイント値は、ASTM F316法によるバブ
ルポイント値と殆ど同一のものである。バブルポイント
値の好ましい範囲は、10kPaから500kPaの範
囲で、より好ましい範囲は、100kPaから300k
Paの範囲で、最も好ましい範囲は、20kPaから1
50kPaの範囲である。
【0018】
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。
【0019】実施例1 ノルボルネン樹脂(アートンG 日本合成ゴム株式会社
製)15部をシクロヘキサノン60部、Nメチル2ピロ
リドン25部に80℃に加熱して溶解した。これに25
部の炭酸カルシウム微粉末(白石工業製 Brilliant1
5)を三本ロールミルを用いて分散した。この溶液を室
温雰囲気中でステンレス板上に厚さ約200ミクロンに
引延し、ただちに20℃のエタノール中に投入した。形
成した白い膜を60℃に加熱した1規定塩酸中で1時間
洗い、更に水洗した後乾燥した。エタノールを用いて測
定したこの膜のバブルポイント(JIS K3852の
方法による)は30KPaであり、水透過流速は250
ml/cm2 /分(差圧0.1MPa)であった。
【0020】実施例2 ノルボルネン樹脂(アートンG 日本合成ゴム株式会社
製)15部をシクロヘキサノン30部、Nメチル2ピロリ
ドン55部に90℃に加熱して溶解した。これに25部
の炭酸カルシウム微粉末(白石工業製 Brilliant15)
を三本ロールミルを用いて分散した。この溶液を70℃
の温度雰囲気中でステンレス板上に厚さ約200ミクロ
ンに引延し、約20℃まで冷却した後20℃のエタノー
ル中に投入した。形成した白い膜を60℃に加熱した1
規定塩酸中で1時間洗い、更に水洗した後乾燥した。エ
タノールを用いて測定したこの膜のバブルポイント(J
IS K3832の方法による)は230KPaであ
り、水透過流速は35ml/cm2 /分(差圧0.1M
Pa)であった。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、耐薬品性に優れた多孔
性膜を簡単な工程で容易に製造することができる。粒子
の粒径を選択することにより、目的とする用途に適した
微孔性の精密な多孔性膜を得ることができので、微孔性
精密ろ過膜などを容易に製造することができる。また、
ノルボルネン系樹脂は、汎用されている合成樹脂とは異
なって膜を形成しがたいものであるが、本発明によれば
容易に製造するこができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA07 MA03 MA21 MB02 MB11 MB20 MC21X NA05 NA10 NA54 NA64 PC01 PC11 PC41 PC42 4F074 AA26 AA97 AC37 AE01 CB03 CB13 CC10X CC29Y DA43 4F205 AA12 AB11 AC05 AE10 AG01 AG20 GA07 GB02 GC06 GE02 GE22 GF01 GF06 GF24 GN13 GN22 GN29 4J002 AA031 AA041 AA051 AA061 AB042 AB052 BB191 BC032 DE146 DE236 DG046 DJ016 FD202 FD206 GD05 4J032 CA34 CA35 CA36 CA38 CA43 CB01 CB03 CB04 CB05 CG08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)粒子を分散したノルボルネン系樹
    脂の有機溶剤溶液を支持体上に流延し、(b)それを直
    ちにあるいは該有機溶剤の一部を揮発させた後該有機溶
    剤とは混和するがノルボルネン系樹脂とは混和しない液
    体中に浸漬して膜を形成し、(c)膜を支持体から剥離
    した後に膜から粒子を抽出するか、あるいは膜から粒子
    を抽出した後に支持体から膜を剥離することを特徴とす
    るノルボルネン系樹脂多孔性膜の製法。
  2. 【請求項2】 化学式(I)で表されるノルボルネン系
    樹脂を使用する請求項1記載の多孔性膜の製法。 【化1】 (式中、R1 〜R5 は水素原子又は炭素数1〜10の炭
    化水素基、R6 〜R8 は水素原子又は炭素数1〜6の炭
    化水素基、X1 、X2 、Y1 及びY2 は水素原子、炭素
    数1〜10の炭化水素基、ハロゲン原子、ハロゲン原子
    で置換された炭素数1〜10の炭化水素基、−(CH2)
    n COOR11、−(CH2)n CN、−(CH2)n CON
    1112、−(CH2)n COOZ、−(CH2)n OZ、
    −(CH2) n W、またはX1 とY1 から構成された(−
    CO)2 O、(−CO)2 NR14を示す。なお、R11
    12,R13,R14は炭素数1〜20の炭化水素基、Zは
    炭化水素基またはハロゲンで置換された炭化水素基、W
    はSiR15 p 3-p (R15は炭素数1〜10の炭化水素
    基、Dはハロゲン原子−OCOR15または−OR15、p
    は0〜3の整数を示す)、nは0〜10の整数を示す。
    a、b,cは0〜2000の間の整数で、且つ0≦a/
    (a+b+c)≦1、0≦b/(a+b+c)≦1、0
    ≦c/(a+b+c)≦1である。)
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