JP2017074580A - 半透膜及び半透膜の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の実施形態に係る半透膜及び半透膜の製造方法について図面を参照しつつ詳説する。
図1に示す当該半透膜は、非晶質樹脂を主成分とする半透膜層1と、この半透膜層1を支持するシート状の支持体2とを備える。支持体2は、多孔質の第1支持層3と、この第1支持層3の一方の面に積層される多孔質の第2支持層4とを有する。また、第2支持層4の平均流量孔径は、第1支持層3の平均流量孔径よりも小さく、半透膜層1が第2支持層4に含浸している。
第1支持層3は、半透膜層1を支持する支持体2を構成する多孔質膜である。
第2支持層4は、半透膜層1が含浸される多孔質膜であり、半透膜層1の骨格として半透膜層1を直接支持する。なお、第2支持層4は第1支持層3の一方の面に直接積層されている。
半透膜層1は、非晶質樹脂を主成分とし、第2支持層4に厚さ方向の少なくとも一部が含浸している。
当該半透膜のガーレー秒の下限としては、6000秒が好ましく、7000秒がより好ましく、8000秒がさらに好ましい。一方、上記ガーレー秒の上限としては、特に限定されず、その値が大きければ大きいほどよい。上記ガーレー秒を上記下限以上とすることで、半透膜により分離されるガス等の選択性を向上させることができる。
当該半透膜の製造方法は、多孔質の第1支持層と多孔質の第2支持層との積層によりシート状の支持体を得る積層工程と、上記支持体に非晶質樹脂の分散液を含浸させる分散液含浸工程と、上記分散液が含浸した支持体を乾燥する乾燥工程とを備える。また、当該半透膜の製造方法において、第2支持層の平均流量孔径は第1支持層の平均流量孔径よりも小さい。
第1支持層と第2支持層との積層方法としては特に限定されず、例えば第1支持層と第2支持層とを別途製造した後に熱圧着により第1支持層と第2支持層とを接合する方法、第1支持層及び第2支持層の一方の表面に樹脂溶液を塗布及び乾燥することで上記一方の層上に他方の層を形成する方法、第1支持層とフィルムとの間に樹脂溶液を注入及び乾燥させ、その後フィルムを除去することで第1支持層上に第2支持層を形成する方法等が挙げられる。
分散液含浸工程では、例えば非晶質樹脂を含む分散液を塗付することで非晶質樹脂を第2支持層に含浸させる。この分散液としては、非晶質樹脂と有機溶剤とを含むものが好適に使用できる。非晶質樹脂として非晶質フッ素樹脂を用いる場合、この有機溶剤としては、フッ素系溶剤が好適に用いられる。
上記分散液の塗布後、上記分散液が含浸した支持体を乾燥することで、溶剤を除去し、第2支持層に含浸した半透膜層が得られる。なお、乾燥後にさらにアニール処理を行うことが好ましい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
第1支持層としては、平均流量孔径0.45μm、平均厚さ70μmの延伸ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルム(住友電工ファインポリマー社の「ポアフロン(登録商標)FP−045−80」)を用いた。
第1支持層として上記実施例1と同じ延伸PTFEフィルムを用い、この延伸PTFEフィルムの一方の面に、上記実施例1と同じ非晶質フッ素樹脂分散液を平均厚さが30μmとなるように塗布した。この非晶質フッ素樹脂分散液を第1支持層の全体に含浸させた。塗布後、室温で15分、50℃で15分、80℃で30分乾燥させ、次いで200℃で30分アニール処理をすることで平均厚さ2.6μmの半透膜層を形成した。
実施例1と同様にして第1支持層及び第2支持層の積層体を作製し、上記積層体の第2支持層側の面に針で引っ掻き傷を付与した。続いて、上記積層体の第2支持層側の面に、実施例1と同様の非晶質フッ素樹脂分散液を平均厚さが30μmとなるように塗布した。この非晶質フッ素樹脂分散液を第2支持層の全体に含浸させた。塗布後、室温で15分、50℃で15分、80℃で30分乾燥させ、次いで200℃で30分アニール処理をすることで平均厚さ2.6μmの半透膜層を形成した。
実施例1、比較例及び参考例の半透膜をそれぞれ片面側から目視で観察し、光沢の有無を確認した。
実施例1、比較例及び参考例の半透膜のそれぞれについて、SEMにより断面を観察し、断面の状態を確認した。
実施例1、比較例及び参考例の半透膜のそれぞれについて、半透膜に含まれる欠陥の有無を検査した。この検査にはヘキサンを用い、実施例1及び参考例の半透膜についてはヘキサンを第2支持層側の面に塗布した。一方、比較例の半透膜についてはヘキサンを第1支持層の一方の面に塗布した。ヘキサンが半透膜を透過しこの半透膜が半透明になった場合は、半透膜に欠陥があると判断される。
実施例1、比較例及び参考例の半透膜のそれぞれについて、透気度を測定した。透気度は、JIS−P8117(2009)に準拠して20ヶ所測定し、これらを平均することで求めた。
実施例1と同様にして半透膜層の平均厚さが5μm、支持体の平均厚さが25μmの半透膜を実施例2として作製した。この実施例2の半透膜を用いて、気体の選択的透過性を調査した。表2にヘリウム、窒素及びメタンの透過度及び透過係数を示す。また、表3にヘリウムと窒素との分離係数、ヘリウムとメタンとの分離係数、窒素とメタンとの分離係数を示す。分離係数は2種類の気体のうち一方の気体の透過率を他方の気体の透過率で除することにより求めることができる。ここで、半透膜の選択的透過性の実験は、JIS−K7126(2006)に準拠して行った。半透膜の加圧側と減圧側との圧力差は94.5cmHg、半透膜の透過面積は15.2cm2であった。
2 支持体
3 第1支持層
4 第2支持層
Claims (11)
- 非晶質樹脂を主成分とする半透膜層と、この半透膜層を支持するシート状の支持体とを備え、
上記支持体が、多孔質の第1支持層と、この第1支持層の一方の面に積層される多孔質の第2支持層とを有し、
上記第2支持層の平均流量孔径が第1支持層の平均流量孔径よりも小さく、
上記半透膜層が上記第2支持層に含浸している半透膜。 - 上記第1支持層の平均流量孔径に対する上記第2支持層の平均流量孔径の比が1/1000以上1/5以下である請求項1に記載の半透膜。
- 上記第1支持層の平均流量孔径が0.05μm以上20μm以下であり、上記第2支持層の平均流量孔径が0.01μm以上1μm以下である請求項1又は請求項2に記載の半透膜。
- 上記第1支持層のバブルポイントが10kPa以上350kPa以下であり、上記第2支持層のバブルポイントが500kPa以上3000kPa以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の半透膜。
- 上記第1支持層の空隙率が40%以上90%以下であり、上記第2支持層の空隙率が30%以上80%以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半透膜。
- 上記半透膜層の平均厚さが0.2μm以上10μm以下である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の半透膜。
- 上記半透膜層が、上記第1支持層と第2支持層との界面まで含浸している請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の半透膜。
- 上記非晶質樹脂が非晶質フッ素樹脂である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の半透膜。
- 上記第1支持層の主成分及び第2支持層の主成分がフッ素樹脂である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の半透膜。
- 上記第1支持層が延伸フィルムである請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の半透膜。
- 非晶質樹脂を主成分とする半透膜層と、この半透膜層を支持するシート状の支持体とを備える半透膜の製造方法であって、
多孔質の第1支持層と多孔質の第2支持層との積層によりシート状の支持体を得る積層工程と、
上記支持体に非晶質樹脂の分散液を含浸させる分散液含浸工程と、
上記分散液が含浸した支持体を乾燥する乾燥工程と
を備え、
上記第2支持層の平均流量孔径が第1支持層の平均流量孔径よりも小さい半透膜の製造方法。
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