JP5220369B2 - 結晶性ポリマー微孔性膜及びその製造方法、並びに濾過用フィルタ - Google Patents
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Description
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、その用途及び使用量が拡大しており、粒子捕捉の点から信頼性の高い微孔性膜が注目されている。これらの中でも、結晶性ポリマーからなる微孔性膜は耐薬品性に優れており、特に、ポリテトラフルオロエチレン(以下、「PTFE」と称することもある)を原料とした結晶性ポリマー微孔性膜は、耐熱性及び耐薬品性に優れているため、その需要の伸びが著しい。
また、小孔径を有する濾過層と、該濾過層より孔径が大きい支持層とからなるポリテトラフルオロエチレン複層多孔膜(特許文献22参照)、ポリテトラフルオロエチレンシート上にポリテトラフルオロエチレン乳化分散液を塗布し、延伸したもの(特許文献23参照)、などが提案されている。
しかし、前記特許文献22及び23では、塗布し、乾燥させた際に、微孔性膜にクラックや欠陥が発生しやすいという問題がある。また、表面のみが小孔径になっているため、十分な濾過寿命が得られないという問題がある。
<1> 結晶性ポリマーからなる結晶性ポリマー層を2層以上積層してなる積層体と、該積層体の厚み方向に貫通した多数の孔部とを有する結晶性ポリマー微孔性膜であって、
前記各結晶性ポリマー層における孔部の平均孔径が、前記各結晶性ポリマー層の厚み方向に変化していることを特徴とする結晶性ポリマー微孔性膜である。
<2> 厚み方向の変化が、連続的に増加、及び連続的に減少のいずれかである前記<1>に記載の結晶性ポリマー微孔性膜である。
<3> 各結晶性ポリマー層が、それぞれ異なる両端開口径を有する前記<1>から<2>のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜である。
<4> 3層以上の結晶性ポリマー層を積層してなる積層体の内部に、孔部の最大平均孔径が最も小さい結晶性ポリマー層を有する前記<1>から<3>のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜である。
<5> 各結晶性ポリマー層が、互いに異なる結晶性ポリマーからなる前記<1>から<4>のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜である。
<6> 各結晶性ポリマー層が、互いに異なる数平均分子量の結晶性ポリマーからなる前記<5>に記載の結晶性ポリマー微孔性膜である。
<7> 各結晶性ポリマーが、いずれもポリテトラフルオロエチレンである前記<1>から<6>のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜である。
<8> 互いに異なる結晶性ポリマーからなる結晶性ポリマー層を2層以上積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
得られた積層体の一方の面を加熱して、該積層体の厚み方向に温度勾配を形成する非対称加熱工程と、
温度勾配を形成した状態の積層体を延伸する延伸工程と、を少なくとも含む結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法である。
<9> 各結晶性ポリマーが、互いに異なる数平均分子量を有する前記<8>に記載の結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法である。
<10> 各結晶性ポリマーが、いずれもポリテトラフルオロエチレンである前記<8>から<9>のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法である。
<11> 延伸が、一軸延伸である前記<8>から<10>のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法である。
<12> 延伸が、二軸延伸である前記<8>から<10>のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法である。
<13> 前記<1>から<7>のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜を用いたことを特徴とする濾過用フィルタである。
<14> 結晶性ポリマー微孔性膜における孔部の平均孔径の大きな側の面をフィルタの濾過面に使用する前記<13>に記載の濾過用フィルタである。
本発明の結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法においては、前記積層体形成工程において、互いに異なる結晶性ポリマーからなる結晶性ポリマー層を2層以上積層して積層体を形成する。前記非対称加熱工程において、得られた積層体の一方の面を加熱して、該積層体の厚み方向に温度勾配が形成される。前記延伸工程において、温度勾配を形成した状態の積層体を延伸する。その結果、各結晶性ポリマー層における孔部の平均孔径が、各結晶性ポリマー層の厚み方向に変化しており、微粒子を効率良く捕捉することができ、目詰まりがなく、濾過寿命が長い結晶性ポリマー微孔性膜を効率良く製造することができる。
本発明の結晶性ポリマー微孔性膜は、結晶性ポリマーからなる結晶性ポリマー層を2層以上積層してなる積層体と、該積層体の厚み方向に貫通した多数の孔部とを有してなり、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
前記「積層構造」であることは、結晶性ポリマー層と結晶性ポリマー層の間に境界を有することにより、境界を有さない「単層構造」と明確に区別できる。ここで、結晶性ポリマー層と結晶性ポリマー層の間の境界は、例えば結晶性ポリマー微孔性膜を厚み方向に切断した切断面を光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することにより検出することができる。
なお、前記積層体には、延伸処理後の積層体も含まれる。
前記厚み方向の変化は、連続的に増加、及び連続的に減少のいずれかであることが好ましいが、非連続に増加又は非連続に減少を一部に含んでいても構わない。
前記「各結晶性ポリマー層における孔部の平均孔径が、前記各結晶性ポリマー層の厚み方向に変化している」とは、横軸に結晶性ポリマー微孔性膜のおもて面からの厚み方向の距離d(おもて面からの深さに相当)をとり、縦軸に孔部の平均孔径Dをとったとき、(1)おもて面(d=0)からうら面(d=膜厚)に至るまでのグラフが、結晶性ポリマー層ごとに1本の連続線で描かれ(連続的)、グラフの傾き(dD/dt)が負の領域(減少)、及び傾きが正の領域(増加)のいずれであるが、傾きが0(ゼロ)の場合(変化なし)は含まれない。
これらの中でも、各結晶性ポリマー層における孔部の平均孔径が、おもて面からうら面に至るまでのグラフが連続的に減少しているものが特に好ましい。
本発明においては、結晶性ポリマー微孔性膜における非対称加熱面の反対側である孔部の平均孔径が大きい方の面を「おもて面」と言い、非対称加熱面である孔部の平均孔径が小さい方の面を「うら面」と言っているが、これは本発明の説明をわかりやすくするために便宜的につけた呼称に過ぎない。したがって、複層ポリテトラフルオロエチレン未加熱フィルム(積層体)のいずれの面を非対称加熱して「うら面」にしても構わない。
これに対し、図2に示すように、結晶性ポリマー層101、102を積層した2層構造の従来の結晶性ポリマー微孔性膜における孔部101b、102bの孔径は、いずれも各結晶性ポリマー層の厚み方向に変化しておらず、結晶性ポリマー微孔性膜全体としては、孔径が厚み方向に変化(段階的に減少)している。
また、図3に示すように、結晶性ポリマー層101、102、103を積層した3層構造の本発明の結晶性ポリマー微孔性膜における孔部101a、102a、103aの孔径は、いずれも各結晶性ポリマー層の厚み方向に変化(連続的に減少)しており、結晶性ポリマー微孔性膜全体としては、孔径が厚み方向に変化(段階的に減少)している。
これに対し、図4に示すように、結晶性ポリマー層101、102、103を積層した3層構造の従来の結晶性ポリマー微孔性膜における孔部101b、102b、103bの孔径は、いずれも各結晶性ポリマー層の厚み方向に変化しておらず、結晶性ポリマー微孔性膜全体としても、孔径が厚み方向に段階的に変化している部分がある。
この場合、各結晶性ポリマー層において、おもて面とうら面における孔部の平均孔径の比(おもて面/うら面)比は5倍〜30倍が好ましく、10倍〜25倍がより好ましく、15倍〜20倍が更に好ましい。
ここで、図3に示すように、結晶性ポリマー層101、102、103を積層した3層構造の結晶性ポリマー微孔性膜における孔部101a、102a、103aにおいて、孔部の最大平均孔径Lm1、Lm2、Lm3のうち最も小さい最大平均孔径Lm2を有する結晶性ポリマー層102が結晶性ポリマー微孔性膜(積層体)の内部に存在している。
本発明において、前記「結晶性ポリマー」とは、分子構造の中に長い鎖状の分子が規則的に並んだ結晶性領域と、規則的に並んでいない非結晶領域が混在したポリマーを意味し、このようなポリマーは物理的な処理により、結晶性が発現する。例えば、ポリエチレンフィルムを外力により延伸すると、初めは透明なフィルムが白濁する現象が認められる。これは外力によりポリマー内の分子配列が一つの方向に揃えられることによって、結晶性が発現したことに由来する。
これらの中でも、耐薬品性と取り扱い性の観点から、ポリアルキレン(例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン)が好ましく、該ポリアルキレンにおけるアルキレン基の水素原子がフッ素原子によって一部又は全部が置換されたフッ素系ポリアルキレンがより好ましく、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が特に好ましい。
前記ポリエチレンは、その分岐度により密度が変化し、分岐度が多く、結晶化度が低いものが低密度ポリエチレン(LDPE)、分岐度が少なく、結晶化度の高いものが高密度ポリエチレン(HDPE)と分類され、いずれも用いることができる。これらの中でも、結晶性コントロールの点から、HDPEが特に好ましい。
前記各結晶性ポリマーの質量平均分子量は、それぞれ1,000〜100,000,000が好ましい。
前記各結晶性ポリマーの数平均分子量は、それぞれ500〜50,000,000が好ましく、1,000〜10,000,000がより好ましい。
ここで、前記数平均分子量は、例えばゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)により測定することができる。しかし、PTFEは溶剤に不溶であるため、DSC測定による結晶化熱(ΔHc:cal/g)測定を行い、関係式:Mn=2.1×1010×ΔHc−5.16、を用いて算出することが好ましい。
ここで、前記「互いに異なる」とは、各結晶性ポリマー層における結晶性ポリマーの材料、数平均分子量、結晶化度などが異なることを意味する。
前記各結晶性ポリマーの材料としては、それぞれ同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよく、各結晶性ポリマーが同じ材料である場合には、数平均分子量、及び結晶化度のいずれかが異なる結晶性ポリマーを用いればよい。
前記異なる材料の結晶性ポリマーとしては、例えばPTFEとポリエチレンとを用いる場合などが挙げられる。
前記異なる数平均分子量の結晶性ポリマーとしては、例えばPTFEの場合には、数平均分子量の差が、100万以上のものが挙げられる。
前記結晶化度が異なる結晶性ポリマーとしては、例えばPTFEの場合には、結晶化度の差が5%以上のものが挙げられる。
ここで、前記結晶化度は、例えば広角X線回折、NMR、赤外線(IR)、DSC、密度測定、「ふっ素樹脂ハンドブック」(日刊工業新聞社、里川孝臣編)P.45に記載の方法などにより測定することができる。
本発明の結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法は、積層体形成工程と、非対称加熱工程と、延伸工程とを少なくとも含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
前記積層体形成工程は、互いに異なる結晶性ポリマーからなる結晶性ポリマー層を2層以上積層して積層体を形成する工程である。
前記互いに異なる結晶性ポリマーとしては、上述したものの中から目的に応じて適宜選択して用いることができる。
まず、各結晶性ポリマーを押出助剤と混合した混合物(ペースト)を2層以上積層して予備成形体を作製し、該予備成形体をペースト押出装置で圧延することにより複層結晶性ポリマー未加熱フィルム(積層体)を作製する。前記押出助剤としては、液状潤滑剤を用いることが好ましく、例えば、ソルベントナフサ、ホワイトオイルなどが挙げられる。また、前記押出助剤としては、市販品を用いることができ、該市販品としては、エッソ石油株式会社製「アイソパー」などの炭化水素油を用いても構わない。前記押出助剤の添加量は、前記結晶性ポリマー100質量部に対して、20質量部〜30質量部が好ましい。
なお、複層結晶性ポリマー未加熱フィルムの製造に際しては、「ポリフロンハンドブック」(ダイキン工業株式会社発行、1983年改訂版)に記載されている事項を適宜採用することができる。
図7に示すように、2種のPTFEのファインパウダー1及び2を含む第1層4及び第2層5からなる予備成形体10を作製する。
これら各層は、平均一次粒径0.2μm〜0.4μmのPTFE乳化重合水性分散体を凝析して製造したPTFEのファインパウダーにソルベントナフサ、ホワイトオイル等のような液状潤滑剤を添加したペースト1及びペースト2から得られる。前記液状潤滑剤の使用量は、その種類、成形条件等によって異なり、通常PTFEのファインパウダー100質量部に対して20質量部〜35質量部の範囲で用いられる。更に必要に応じて着色剤などを添加することもできる。
まず、図5に示すような箱形状の下金型8内に、第1層を形成するためのPTFEのファインパウダー1を含むペースト1を層状に下金型8上に載せ、次に、上金型(不図示)を矢印方向に押圧する。これにより圧縮されて第1層4が形成される。
次に、上金型(不図示)を取り外して、第1層4上に第2層を形成するためのPTFEのファインパウダー2を含むペースト2を載せ、同様に上金型(不図示)を用いて圧縮し、図6に示すように第1層4上に第2層5を形成する。以上により、図7に示すようなペースト押出装置のシリンダー部の中に収納される寸法に成形された予備成形体10が得られる。
このようにして第1層4及び第2層5が完全に一体化され、各層が均一な厚みを有する複層ポリテトラフルオロエチレン未加熱フィルム(積層体)15が成形される。この積層体の各層の厚み構成比は、前記予備成形体の各層の厚み構成比と同一のものを有していることが実体顕微鏡によって確認できている。
前記非対称加熱工程は、得られた積層体の一方の面を加熱して、該積層体の厚み方向に温度勾配を形成する工程である。
ここで、前記非対称加熱とは、結晶性ポリマーからなる結晶性ポリマー層を2層以上積層してなる積層体をその加熱積層体の融点以上であり、かつ、その未加熱積層体の融点+15℃以下の温度で加熱処理することを意味する。
本発明において、未加熱積層体とは、非対称加熱処理をしていないものを意味する。また、未加熱積層体の融点とは、未加熱積層体を示差走査熱量計により測定した際に現れる吸熱カーブのピークの温度を意味する。前記加熱積層体の融点及び未加熱体の融点は、結晶性ポリマーの種類や数平均分子量等により変化するが、50℃〜450℃が好ましく、80℃〜400℃がより好ましい。
このような温度は、以下のように考えることができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレンの場合、加熱積層体の融点が約324℃で未加熱積層体の融点が約345℃である。したがって、融点約324℃のものと融点約345℃のものが混在している状態である半加熱積層体にするには、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの場合には、324℃〜360℃が好ましく、335℃〜350℃がより好ましく、例えば345℃の温度に加熱する。
前記(3)の加熱部材としては、加熱ロールが好ましい。加熱ロールであれば、工業的に流れ作業で連続的に非対称加熱を行うことができ、しかも温度制御や装置のメンテナンスも容易である。加熱ロールの温度は、上記半加熱積層体にする際の温度に設定することができる。加熱ロールにフィルムを接触させる時間は、目的とする非対称加熱が十分に進行するのに必要な時間であり、30秒間〜120秒間が好ましく、45秒間〜90秒間がより好ましく、60秒間〜80秒間が更に好ましい。
前記赤外線の一般的な定義は「実用赤外線」(人間と歴史社、1992年発行)を参考にすることができる。本発明において、前記赤外線とは、波長が0.74μm〜1,000μmの電磁波を意味し、そのうち波長が0.74μm〜3μmの範囲を近赤外線とし、波長が3μm〜1,000μmの範囲を遠赤外線とする。
本発明においては、未加熱積層体の表面と裏面での温度差がある方が好ましいため、表層の加熱に有利な遠赤外線が好ましく使用される。
前記赤外線の装置の種類としては、目的の波長の赤外線が照射できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、一般的に、近赤外線は電球(ハロゲンランプ)、遠赤外線はセラミック、石英、金属酸化面などの発熱体を用いることができる。
また、赤外線照射であれば、工業的に流れ作業で連続的に非対称加熱を行うことができ、しかも温度制御や装置のメンテナンスも容易である。また非接触であるため、クリーン、かつ毛羽立ちのような欠陥が生じることがない。
前記赤外線照射によるフィルム表面温度は、赤外線照射装置の出力、赤外線照射装置とフィルム表面の距離、照射時間(搬送速度)、雰囲気温度で制御でき、上記の半加熱体にする際の温度に設定することができるが、324℃〜380℃が好ましく、335℃〜360℃がより好ましい。前記表面温度が、324℃未満であると、結晶状態が変化せず、孔径制御ができなくなることがあり、380℃を超えると、積層体全体が溶融することにより過度に形状が変形したり、結晶性ポリマーの熱分解が生じることがある。
前記赤外線の照射時間は、特に制限はなく、目的とする非対称加熱が十分に進行するのに必要な時間であり、30秒間〜120秒間が好ましく、45秒間〜90秒間がより好ましく、60秒間〜80秒間が更に好ましい。
前記非対称加熱における赤外線照射は、連続的に行ってもよく、又は何度かに分割して間欠的に行ってもよい。
なお、連続的に積層体のうら面を加熱する場合には、積層体のおもて面とうら面で温度勾配を保持するため、うら面の加熱と同時におもて面を冷却することが好ましい。
前記おもて面を冷却する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば冷風を吹き付ける方法、冷媒に接触させる方法、冷却した材料に接触させる方法、放冷による冷却等の種々の方法が使用でき、フィルムの表面に冷却部材を接触させる方法は、接触物表面が遠赤外線により加熱されるため好ましくない。
また、前記非対称加熱工程を間欠的に行う場合にも、積層体のうら面を間欠的に加熱及び冷却し、表面の温度上昇を抑制することが好ましい。
前記延伸工程は、温度勾配を形成した状態の積層体を延伸する工程である。
前記延伸は、長手方向と幅方向の両方について行うことが好ましい。長手方向と幅方向について、それぞれ逐次延伸を行ってもよいし、同時に二軸延伸を行ってもよい。
長手方向と幅方向について、それぞれ逐次延伸を行う場合には、まず、長手方向の延伸を行ってから幅方向の延伸を行うことが好ましい。
前記長手方向の延伸倍率は、4倍〜100倍が好ましく、8倍〜90倍がより好ましく、10倍〜80倍が更に好ましい。長手方向の延伸温度は、100℃〜300℃が好ましく、200℃〜290℃がより好ましく、250℃〜280℃が特に好ましい。
前記幅方向の延伸倍率は、10倍〜100倍が好ましく、12倍〜90倍がより好ましく、15倍〜70倍が更に好ましく、20倍〜40倍が特に好ましい。幅方向の延伸温度は、100℃〜300℃が好ましく、200℃〜290℃がより好ましく、250℃〜280℃が特に好ましい。
面積延伸倍率は、50倍〜300倍が好ましく、75倍〜290倍がより好ましく、100倍〜280倍が更に好ましい。延伸を行う際には、予め延伸温度以下の温度に結晶性ポリマーフィルムを予備加熱しておいてもよい。
なお、延伸後に、必要に応じて熱固定を行うことができる。該熱固定の温度は、通常、延伸温度以上で結晶性ポリマーの融点未満で行うことが好ましい。
本発明の濾過用フィルタは、本発明の前記結晶性ポリマー微孔性膜を用いることを特徴とする。
本発明の結晶性ポリマー微孔性膜を濾過用フィルタとして用いるときは、その表面(平均孔径が大きい面)をインレット側として濾過を行う。即ち、ポアサイズの大きな表面側をフィルタの濾過面に使用する。このように、平均孔径が大きい面(表面)をインレット側として濾過を行うことにより、効率よく微粒子を捕捉することができる。
また、本発明の結晶性ポリマー微孔性膜は比表面積が大きいため、その表面から導入された微細粒子が最小孔径部分に到達する以前に吸着又は付着によって除かれる。したがって、目詰まりを起こしにくく、長期間にわたって高い濾過効率を維持することができる。
本発明の濾過用フィルタは、プリーツ状に加工成形することが好ましい。プリーツ状に加工することにより、カートリッジあたりのフィルタの濾過に使用する有効表面積を増大させることができるという利点がある。
<ポリテトラフルオロエチレン微孔性膜の作製>
−予備成形体の作製−
結晶性ポリマーとして数平均分子量が100万のポリテトラフルオロエチレンのファインパウダー(旭硝子株式会社製、「Fluon PTFE CD1」)100質量部に、押出助剤として炭化水素油(エッソ石油株式会社製、「アイソパーM」)27質量部を加えた。これをペースト1とした。
同様に、数平均分子量が1000万のポリテトラフルオロエチレンのファインパウダー(旭硝子株式会社製、「Fluon PTFE CD123」)100質量部に、押出助剤として炭化水素油(エッソ石油株式会社製、「アイソパーM」)27質量部を加えた。これをペースト2とした。
次に、ペースト1と、ペースト2とを厚み比(ペースト1/ペースト2)が4/1となるように、図6に示すように敷き詰め(図6中ではペースト1を5、ペースト2を4で表す)、加圧し、予備成形体10とした(図7参照)。
以降の処理では、ペースト1(5)側を「おもて面」、ペースト2(4)側を「うら面」とした。
作製した予備成形体を、図8に示すようなペースト押し出し金型のシリンダー内に挿入し、シート状に複層ペースト押出しを行った。これを、60℃に加熱したカレンダーロールによりカレンダー掛けして、複層ポリテトラフルオロエチレンフィルムを作製した。得られた複層ポリテトラフルオロエチレンフィルムを250℃の熱風乾燥炉に通して押出助剤を乾燥除去し、平均厚さ100μm、平均幅150mm、比重1.55の複層ポリテトラフルオロエチレン未加熱フィルムを作製した。
得られた複層ポリテトラフルオロエチレン未加熱フィルムのうら面(ペースト2側)を、タングステンフィラメント内蔵のハロゲンヒーターで近赤外線により、フィルム表面温度が345℃で1分間加熱して、半加熱フィルムを作製した。
得られた半加熱フィルムを270℃にて長手方向に12.5倍にロール間延伸し、一旦巻き取りロールに巻き取った。その後、フィルムを305℃に予備加熱した後、両端をクリップで挟み、270℃で幅方向に30倍に延伸した。その後、380℃で熱固定を行った。得られた延伸フィルムの面積延伸倍率は、伸長面積倍率で260倍であった。以上により、実施例1のポリテトラフルオロエチレン微孔性膜を作製した。
−ポリテトラフルオロエチレン微孔性膜の作製−
実施例1において、予備成形体を作製する際に厚み比を、おもて面からペースト1/ペースト2/ペースト1=3/1/1とした以外は、実施例1と同様にして、実施例2のポリテトラフルオロエチレン微孔性膜を作製した。
−ポリテトラフルオロエチレン微孔性膜の作製−
実施例1において、ポリテトラフルオロエチレン複層未加熱フィルムのうら面を、350℃に保温したロール(表面材質:SUS316)で1分間加熱した以外は、実施例1と同様にして、実施例3のポリテトラフルオロエチレン微孔性膜を作製した。
−ポリテトラフルオロエチレン微孔性膜の作製−
実施例1において、ポリテトラフルオロエチレン複層未加熱フィルムの非対称加熱処理を行わなかった以外は、実施例1と同様にして、比較例1のポリテトラフルオロエチレン微孔性膜を作製した。
−ポリテトラフルオロエチレン微孔性膜の作製−
実施例1において、ポリテトラフルオロエチレン複層未加熱フィルムの両面を、オーブンを用いて345℃で1分間加熱した以外は、実施例1と同様にして、比較例2のポリテトラフルオロエチレン微孔性膜を作製した。
−ポリテトラフルオロエチレン微孔性膜の作製−
実施例2において、ポリテトラフルオロエチレン複層未加熱フィルムの両面を、オーブンを用いて345℃で1分間加熱した以外は、実施例2と同様にして、比較例3のポリテトラフルオロエチレン微孔性膜を作製した。
実施例1〜3及び比較例1〜3の各ポリテトラフルオロエチレン微孔性膜の膜厚をダイヤル式厚さゲージ(アンリツ株式会社製、K402B)により測定した。なお、任意の3箇所を測定し、その平均値を求めた。結果を表1に示す。
実施例1〜3及び比較例1〜3の各ポリテトラフルオロエチレン微孔性膜について、微孔性膜の膜厚を20とし、おもて面から厚み方向に0(即ち、表層)の部分における平均孔径をP0、厚み方向に1の部分における平均孔径をP1、・・・、厚み方向に20の部分における平均孔径をP20とし、P0〜P20をそれぞれフィルム断面のSEM写真から求めた。ここで、SEM写真は走査型電子顕微鏡(日立S−4000型、蒸着は日立E1030型、いずれも日立製作所製)で倍率1,000倍〜5,000倍)をとり、得られた写真を画像処理装置(本体名:日本アビオニクス株式会社製、TVイメージプロセッサTVIP−4100II、制御ソフト名:ラトックシステムエンジニアリング株式会社製、TVイメージプロセッサイメージコマンド4198)に取り込んでポリテトラフルオロエチレン繊維のみからなる像を得、その像を演算処理することにより平均孔径を求めた。
上記のように求めたP0〜P20の値を基に、おもて面からの厚み方向の距離(μm)における平均孔径(μm)をプロットした。結果を図9〜図14に示す。
また、図10の結果から、実施例2の微孔性膜は、該微孔性膜を構成する3層の結晶性ポリマー層における孔部の平均孔径が、いずれも各結晶性ポリマー層の厚み方向に変化(連続的に減少)しており、3層の結晶性ポリマー層のうちの内部に、孔部の最大平均孔径が最も小さい結晶性ポリマー層を有することが分かった。
また、図11の結果から、実施例3の微孔性膜は、該微孔性膜を構成する2層の結晶性ポリマー層における孔部の平均孔径が、いずれも各結晶性ポリマー層の厚み方向に変化(連続的に減少)していることが分かった。
また、実施例1〜3の各微孔性膜は、非対称加熱面の反対側であるおもて面の平均孔径がうら面の平均孔径よりも大きく、各結晶性ポリマー層が、それぞれ異なる両端開口径を有していることが分かった。
これに対し、図12〜図14の結果から、比較例1〜3の各微孔性膜は、該微孔性膜を構成する各結晶性ポリマー層における孔部の平均孔径が、各結晶性ポリマー層の厚み方向に変化しておらず(グラフの傾きがゼロ)、おもて面からうら面に向かって孔部の平均孔径が、段階的に変化していることが分かった。
次に、実施例1〜3及び比較例1〜3の各結晶性ポリマー微孔性膜について、濾過テストを行った。まず、ポリスチレンラテックス(平均粒子サイズ0.17μm)を0.01質量%含有する水溶液を、差圧0.1kgとして濾過を行った。結果を表2に示す。
5 第2層
8 下金型
10 予備成形体
15 複層ポリテトラフルオロエチレン未加熱フィルム(積層体)
101、102、103 結晶性ポリマー層
101a、102a、103a 孔部
101b、102b、103b 孔部
Claims (10)
- 結晶性ポリマーからなる結晶性ポリマー層を2層以上積層してなる積層体と、該積層体の厚み方向に貫通した多数の孔部とを有する結晶性ポリマー微孔性膜であって、
前記各結晶性ポリマー層における孔部の平均孔径が、前記各結晶性ポリマー層の厚み方向に変化し、
前記厚み方向の変化が、連続的に増加、及び連続的に減少のいずれかであり、
前記各結晶性ポリマー層が、それぞれ異なる両端開口径を有することを特徴とする結晶性ポリマー微孔性膜。 - 3層以上の結晶性ポリマー層を積層してなる積層体の内部に、孔部の最大平均孔径が最も小さい結晶性ポリマー層を有する請求項1に記載の結晶性ポリマー微孔性膜。
- 各結晶性ポリマーが、いずれもポリテトラフルオロエチレンである請求項1から2のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜。
- 互いに異なる結晶性ポリマーからなる結晶性ポリマー層を2層以上積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
得られた積層体の一方の面を、該積層体をその加熱積層体の融点以上であり、かつ、その未加熱積層体の融点+15℃以下の温度で加熱して、該積層体の厚み方向に温度勾配を形成する非対称加熱工程と、
温度勾配を形成した状態の積層体を延伸する延伸工程と、を少なくとも含む結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法。 - 各結晶性ポリマーが、互いに異なる数平均分子量を有する請求項4に記載の結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法。
- 各結晶性ポリマーが、いずれもポリテトラフルオロエチレンである請求項4から5のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法。
- 延伸が、一軸延伸である請求項4から6のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法。
- 延伸が、二軸延伸である請求項4から6のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜の製造方法。
- 請求項1から3のいずれかに記載の結晶性ポリマー微孔性膜を用いたことを特徴とする濾過用フィルタ。
- 結晶性ポリマー微孔性膜における孔部の平均孔径の大きな側の面をフィルタの濾過面に使用する請求項9に記載の濾過用フィルタ。
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