JP5669047B2 - モザイク荷電複層膜およびその製造方法 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description
モザイク荷電複層膜を25℃のイオン交換水中に5日以上浸漬させ、膨潤平衡状態としたのち、手術用ナイフで断面を切り出した後、イオン交換水にメチルバイオレットを濃度5×10−5mol/Lで溶解した水溶液に30分間浸漬してカチオン性重合体のドメインの部分を着色して測定試料を作製した。こうして得られた測定試料を乾燥させてから株式会社ニコン製光学顕微鏡「OPTIPHOT−2」で断面観察し、得られたデータを株式会社ニコン製「NIS−Elements.D.2.30」で画像解析することでモザイク荷電層(C)の厚みを算出した。また、同様にして多孔質支持層(A)および多孔質中間層(B)の厚みを算出した。なお、ここで得られた厚みの値は、乾燥時における値である。
下記計算式により空隙率を求めた。
空隙率(%)={1−[坪量(g/m2)/厚み(μm)]/樹脂密度(g/cm3)}×100
ここで、ポリエチレンテレフタレートおよびポリビニルアルコールの密度は1.3(g/cm3)、ポリアミド−9Tの密度は1.1(g/cm3)として計算した。
多孔性支持層(A)、多層構造体(D)に関しては、JIS P8117に従い、ガーレーデンソメーターを用いて100mlの空気の透過時間を測定した。また、モザイク荷電複層膜に関しては、JAPAN TAPPI紙のパルプ試験法No.5による王研式透気度試験に従って測定した。
王研式透気度平滑度試験機No.2040−C(熊谷理機工業(株))を用いて、JAPAN TAPPI紙のパルプ試験法No.5による王研式平滑度試験に従って測定した。
多孔質支持層(A)上に多孔質中間層(B)が形成された多層構造体(D)を、マグネトロンスパッタ装置「MPS−1S」(株式会社真空デバイス製)にてAu蒸着処理した。続いて、多孔質中間層(B)におけるナノファイバー表面を電子顕微鏡「VE−7800」(株式会社キーエンス製)にて観察し、表面観察画像を得た。得られた画像について、三谷商事株式会社製画像処理ソフト「WINROOF」を用いて画像処理を行い、多孔質中間層(B)の平均繊維径を求めた。測定個所は、ランダムに100個所を多孔質中間層(B)から選んで平均繊維径を算出した。
多層構造体(D)を35cm角に切り出して、MD方向に正確に30cmの2点を刻印した。次いで、25℃のイオン交換水中に10秒間浸漬させた後、熱風乾燥機中で105℃、2時間乾燥した。得られた膜の刻印間の距離を測定し、下記の式により、収縮率を計算した。得られた結果から収縮率を下記の三段階で評価した。
A:収縮率が0.5%未満であった。
B:収縮率が0.5%以上、2%未満であった。
C:収縮率が2%以上であった。
収縮率(%)=(水浸漬前の刻印2点間の距離−水浸漬・乾燥後の刻印2点間の距離)/水浸漬前の刻印2点間の距離×100
モザイク荷電複層膜をMD方向に幅15mmの短冊状に切り出した。次いで、引っ張り試験機AGS−100G(株式会社島津製作所製)を用いて、25℃の水中にて引っ張り速度20mm/分で引っ張り試験を行った。
圧透析試験は図1に示す装置で行った。フォルダに挟んだモザイク荷電複層膜3の測定試料を2つのセルの間に挟み、株式会社堀場製作所製導電率電極「3552−10D」を挿入したセルI6に所定濃度のNaCl水溶液を30mL入れ、セルII7にはセルI6と同濃度のNaCl水溶液を30mL入れた。続いて、両セル内の水溶液を攪拌子4で撹拌させながら、窒素ガスボンベ1からセルII7側に窒素ガスを加え、一定圧力に維持した。その際、導電率計5を用いてセルI6中の導電率を25℃の一定温度下で測定した。試験終了後、直ちにセルI6中のNaCl水溶液の質量を測定した。
JS=VI×ΔCI S/(S×Δt)×1000
水の流束Jwは、次式により算出した。
JW=ΔMI/(S×Δt)
・JS:NaCl成分の流束[mol・m−2・s−1]
・VI:セルI内のイオン交換水量[m3]
・S:モザイク荷電複層膜の膜有効面積[m2]
・ΔCI S:セルI内のNaCl成分の初期濃度変化[mol/L]
・Δt:透過時間[s]
・ΔMI:セルI内のNaCl水溶液の初期モル数変化[mol]
α=JW/JS
攪拌機、温度センサー、滴下漏斗および還流冷却管を備え付けた6Lのセパラブルフラスコに、酢酸ビニル2975g、メタノール525g、およびメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドを20質量%含有するメタノール溶液83.9gを仕込み、攪拌下に系内を窒素置換した後、かかる混合液の内温を60℃まで上げた。該混合液中に2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を0.8g含有するメタノール20gを添加し、重合反応を開始した。重合開始時点よりメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドを20質量%含有するメタノール溶液222gを反応液中に添加しながら、4時間重合反応を行った後、重合反応を停止した。重合反応を停止した時点における反応液中の固形分濃度、すなわち、反応液全体に対する不揮発分の含有率は21.5質量%であった。ついで、系内にメタノール蒸気を導入することにより、未反応の酢酸ビニル単量体を追い出し、ビニルエステル共重合体を55質量%含有するメタノール溶液を得た。
酢酸ビニル、メタノール(MeOH)、アニオン性単量体の種類と初期仕込み量、重合開始剤(AIBN)の使用量、アニオン性単量体の逐次添加量などの重合条件、けん化反応条件を表1に示すように変化させた以外はカチオン性重合体P−1と同様の方法により、アニオン性重合体P−2を得た。得られた重合体の物性を表1に示す。
特許文献5に記載された方法(末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体およびその方法)によって、末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコールPVA−1を合成した。得られたPVA−1の重合度は1550、けん化度は98.5モル%であった。また、同様の方法により、末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコールPVA−2を合成した。得られたPVA−2の重合度は550、けん化度は98.5モル%であった。
還流冷却管、攪拌翼を備え付けた5Lの四つ口セパラブルフラスコに、水1900g、末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコールとしてPVA−1を344g仕込み、攪拌下95℃まで加熱して該ポリビニルアルコールを溶解した後、室温まで冷却した。該水溶液に1/2規定の硫酸を添加してpHを3.0に調製した。別に、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド179gを水300gに溶解し、これを先に調製した水溶液に攪拌下添加した後、該水溶液中に窒素をバブリングしつつ70℃まで加温し、さらに70℃で30分間窒素のバブリングを続けることで、窒素置換した。窒素置換後、上記水溶液に過硫酸カリウム(KPS)の2.5%水溶液121mLを1.5時間かけて逐次的に添加してブロック共重合を開始させ、進行させた後、系内温度を75℃に1時間維持して重合をさらに進行させ、ついで冷却して、固形分濃度18%のポリビニルアルコール−ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライドのブロック共重合体であるカチオン性重合体P−3の水溶液を得た。得られた水溶液の一部を乾燥した後、重水に溶解し、400MHzでの1H−NMR測定を行ったところ、該ブロック共重合体中のカチオン性単量体含有量、すなわち、該重合体中の単量体単位の総数に対するビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド単量体単位の数の割合は10モル%であった。
末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコールの種類と仕込み量、カチオン性単量体の種類と仕込み量、水の量、重合開始剤(過硫酸カリウム)の量などの重合条件を表2に示すように変えた以外は、カチオン性重合体P−3と同様の方法によってブロック共重合体であるカチオン性重合体P−4、P−5を合成した。得られたカチオン性重合体P−4、P−5の物性を表2に示す。
末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコールの種類と仕込み量、アニオン性単量体の種類と仕込み量、水の量、重合開始剤(過硫酸カリウム)の量などの重合条件を表3に示すように変化させた以外はカチオン性重合体P−3と同様の方法により、ブロック共重合体であるアニオン性重合体P−6、P−7を得た。得られたアニオン性重合体P−6、P−7の物性を表3に示す。
(1)PVA系主体繊維(株式会社クラレ製「VPB102×5」;1.1dtex×5mm)80質量%と、PVA系バインダー繊維(株式会社クラレ製「VPB105−1」;1.1dtex(円相当径10μm)×3mm、水中溶解温度70℃)20質量%とを加えて混合して原料とし、これを長網抄紙機にて抄紙し、ヤンキー型乾燥機にて乾燥して坪量30.0g/m2、厚さ76μmの湿式不織布基材からなる多孔質支持層(A)を得た。
(2)PVA124(株式会社クラレ製;重合度2400、ケン化度98.5モル%)を10質量%となるように水に投入後、90℃で攪拌溶解し、完全溶解したものを常温まで冷却して紡糸原液を得た。得られた紡糸原液を用い、ナノファイバーエレクトロスピニングユニット(カトーテック株式会社)にて、上記(1)で得た多孔質支持層(A)上に、ニードル内径:0.9mm、極間距離:8cm、コンベア速度:0.1m/分、印加電圧:20kVの条件で静電紡糸を行って、多孔質支持層(A)上に繊維層からなる多孔質中間層(B)が形成された多層構造体(D)を得た。得られた多層構造体(D)において、多孔質中間層(B)の坪量は2g/m2であり、平均繊維径は300nmであった。また、このとき、多層構造体(D)において、多孔質支持層(A)の厚みは76μmであり、多孔質中間層(B)の厚みは3.7μmであった。得られた基材−1の特性を表4に示す。
多孔質支持層(A)および多孔質中間層(B)の作製は基材−1と同様に行った。多孔質支持層(A)上に多孔質中間層(B)が形成された多層構造体(D)を熱プレス機で温度80℃、圧力10kgf/cm2の条件で、1分間熱プレスを行って基材−2を得た。このとき、多層構造体(D)において、多孔質支持層(A)の厚みは65μmであり、多孔質中間層(B)の厚みは3μmであった。得られた基材−2の特性を表4に示す。
多孔質支持層(A)および多孔質中間層(B)の作製は基材−1と同様に行った。多孔質支持層(A)上に多孔質中間層(B)が形成された多層構造体(D)を熱プレス機で温度140℃、圧力10kgf/cm2の条件で、1分間熱プレスを行って基材−3を得た。このとき、多層構造体(D)において、多孔質支持層(A)の厚みは58μmであり、多孔質中間層(B)の厚みは2.4μmであった。得られた基材−3の特性を表4に示す。
(1)PVA系主体繊維(株式会社クラレ製「VPB102×5」;1.1dtex×5mm)80質量%と、PVA系バインダー繊維(株式会社クラレ製「VPB105−1」;1.1dtex(円相当径10μm)×3mm、水中溶解温度70℃)20質量%とを加えて混合して原料とし、これを長網抄紙機にて抄紙し、ヤンキー型乾燥機にて乾燥して坪量30.0g/m2、厚さ54μmの湿式不織布基材からなる多孔質支持層(A)を得た。
(2)溶解槽にあらかじめ開繊したパルプ(ウエスタンパルプ、重合度DP=621、ALICELL社製)を入れ、80℃に加熱して1時間放置した。またこれとは別に90℃に加熱したN−メチルモルホリン−N−オキサイド水和物液に溶液安定剤として没食子酸−n−プロピルをパルプに対して0.25質量%および界面活性剤としてラウリル硫酸ナトリウムを0.25質量%となる割合で添加し、攪拌溶解した溶液を調製した。次いで該溶液を上記溶解槽内の加熱されたパルプに振りかけ、溶解槽の蓋をして窒素置換を行い、30分間放置してパルプを十分に膨潤させ、溶解槽設置の攪拌機で1時間攪拌してパルプを完全に溶解させた。その後溶解槽の温度を100℃に昇温し、攪拌を停止して4時間放置して十分に脱泡を行い、紡糸原液を作成した。得られた紡糸原液を用い、ナノファイバーエレクトロスピニングユニット(カトーテック株式会社)にて、上記(1)で得た多孔質支持層(A)上に、ニードル内径:0.9mm、極間距離:8cm、コンベア速度:0.1m/分、印加電圧:20kVの条件で静電紡糸を行って、多孔質支持層(A)上に繊維層からなる多孔質中間層(B)が形成された多層構造体(D)を得た。得られた多層構造体(D)において、多孔質中間層(B)の坪量は2g/m2であり、平均繊維径は250nmであった。また、このとき、多層構造体(D)において、多孔質支持層(A)の厚みは54μmであり、多孔質中間層(B)の厚みは2.5μmであった。得られた基材−4の特性を表4に示す。
基材−5および基材−6の作製において、多孔質支持層(A)の作製は基材−1と同様に行った。また、基材−6における多孔質支持層(A)の熱プレス処理は、表4に示す条件で行い、多孔質中間層(B)を形成しなかった。このとき、基材−5における多孔質支持層(A)の厚みは76μmであり、基材−6における多孔質支持層(A)の厚みは13μmであった。得られた基材−5および基材−6の特性を表4に示す。
(1)ポリエチレンテレフタレート繊維(商品名:EP053×5(EM)、クラレ製(0.84dtex×5mm))60質量%と、ポリエチレンテレフタレート複合バインダー繊維(商品名:EP101×5(EM)、クラレ製(1.1dtex(円相当径10μm)×5mm))40質量%とを加えて混合して原料とし、これを長網抄紙機にて抄紙し、ヤンキー型乾燥機にて乾燥して坪量30g/m2、厚さ65μmの湿式不織布基材からなる多孔質支持層(A)を得た。
(2)PVA124(株式会社クラレ製;重合度2400、ケン化度98.5モル%)を10質量%となるように水に投入後、90℃で攪拌溶解し、完全溶解したものを常温まで冷却して紡糸原液を得た。得られた紡糸原液を用い、ナノファイバーエレクトロスピニングユニット(カトーテック株式会社)にて、上記(1)で得た多孔質支持層(A)上に、ニードル内径:0.9mm、極間距離:8cm、コンベア速度:0.1m/分、印加電圧:20kVの条件で静電紡糸を行って、多孔質支持層(A)上に繊維層からなる多孔質中間層(B)が形成された多層構造体(D)を得た。得られた多層構造体(D)において、多孔質中間層(B)の坪量は3g/m2であり、平均繊維径は300nmであった。得られた多層構造体(D)を熱プレス機で温度100℃、圧力10kgf/cm2の条件で、1分間熱プレスを行った。得られた基材−7の特性を表5に示す。
(1)多孔質支持層(A)の作製は基材−7と同様に行った。次いで、アンカーコート剤AD335AE(東洋モートン製)100質量部に対して触媒CAT−10(東洋モートン製)を10質量部配合したトルエン/メチルエチルケトン等量混合溶液を濃度10wt%に調製した。この溶液を、ワイヤーバーにて多孔質支持層(A)の表面に塗布し、熱風乾燥機中で80℃、1分間乾燥した。接着剤層の塗布量は0.3g/m2であった。
(2)PVA124(株式会社クラレ製;重合度2400、ケン化度98.5モル%)を10質量%となるように水に投入後、90℃で攪拌溶解し、完全溶解したものを常温まで冷却して紡糸原液を得た。得られた紡糸原液を用い、ナノファイバーエレクトロスピニングユニット(カトーテック株式会社)にて、上記(1)で得た多孔質支持層(A)上に、ニードル内径:0.9mm、極間距離:8cm、コンベア速度:0.1m/分、印加電圧:20kVの条件で静電紡糸を行って、多孔質支持層(A)上に繊維層からなる多孔質中間層(B)が形成された多層構造体(D)を得た。得られた多層構造体(D)において、多孔質中間層(B)の坪量は3g/m2であり、平均繊維径は300nmであった。得られた多層構造体(D)を熱プレス機で温度100℃、圧力10kgf/cm2の条件で、1分間熱プレスを行った。得られた基材−8の特性を表5に示す。
接着剤層を有する多孔質支持層(A)、および多孔質中間層(B)の作製は基材−8と同様に行った。得られた多層構造体(D)を熱プレス機で温度200℃、圧力10kgf/cm2の条件で、1分間熱プレスを行った。得られた基材−9の特性を表5に示す。
(1)ポリアミド−9T繊維(商品名:A590、クラレ製(0.8dtex×5mm))70質量%と、ポリエチレンテレフタレート複合バインダー繊維(EP101×5(EM)、クラレ製(1.1dtex(円相当径10μm)×5mm))30質量%とを加えて混合して原料とし、これを長網抄紙機にて抄紙し、ヤンキー型乾燥機にて乾燥して坪量30g/m2、厚さ70μmの湿式不織布基材からなる多孔質支持層(A)を得た。
(2)エチレンビニルアルコール共重合体(エチレン変性量32モル%)を10質量%となるようにジメチルスルホキシドに投入後、90℃で攪拌溶解し、完全溶解したものを常温まで冷却して紡糸原液を得た。得られた紡糸原液を用い、ナノファイバーエレクトロスピニングユニット(カトーテック株式会社)にて、上記(1)で得た多孔質支持層(A)上に、ニードル内径:0.9mm、極間距離:8cm、コンベア速度:0.1m/分、印加電圧:20kVの条件で静電紡糸を行って、多孔質支持層(A)上に繊維層からなる多孔質中間層(B)が形成された多層構造体(D)を得た。得られた多層構造体(D)において、多孔質中間層(B)の坪量は3g/m2であり、平均繊維径は250nmであった。得られた多層構造体(D)を熱プレス機で温度180℃、圧力10kgf/cm2の条件で、1分間熱プレスを行った。得られた基材−10の特性を表5に示す。
(モザイク荷電複層膜の作製)
200mLの三角フラスコに、90mLの脱イオン水を入れ、カチオン性重合体P−1を22.5g加えてから、95℃のウォーターバスの中で加熱撹拌し、該重合体P−1を溶解させた。その後、脱イオン水を加えて濃度17%のカチオン性重合体水溶液を調製した。粘度は8.7万mPa・s(20℃)であった。また、200mLの三角フラスコに、90mLの脱イオン水を入れ、アニオン性重合体P−2を22.5g加えてから、95℃のウォーターバスの中で加熱撹拌し、該重合体P−2を溶解させた。その後、脱イオン水を加えて濃度17%のアニオン性重合体水溶液を調製した。粘度は8.5万mPa・s(20℃)であった。まず、カチオン性重合体P−1水溶液をスクリーン印刷装置LS−34TV(ニューロング精密工業株式会社製)を用いて、基材−1上に図2に示すストライプ状印刷物のWc部分の印刷を行い、得られた印刷物を熱風乾燥機中で50℃、10分間乾燥した。その後、同様にしてアニオン性重合体P−2水溶液を、スクリーン印刷装置を用いて図2に示すWa部分の印刷を行い、得られた印刷物を熱風乾燥機中で50℃、10分間乾燥した。こうして得られたモザイク荷電複層膜3におけるモザイク荷電層(C)10の厚みを、形状測定レーザー顕微鏡VK−970(株式会社キーエンス)で測定した結果、4.5μmであった。このとき、多孔質支持層(A)8の厚みは76μmであり、多孔質中間層(B)9の厚みは3.7μmであった。さらに、得られたモザイク荷電複層膜3の透気度は10万秒以上∞以下の値であった。ここで、透気度の測定において、∞以下とは測定限界以下を示す。
このようにして作製したモザイク荷電複層膜を、所望の大きさに裁断し、測定試料を作製した。得られた測定試料を用い、上記方法にしたがって、圧透析試験を行った。得られた結果を表7に示す。
実施例1において、用いるカチオン性重合体およびアニオン性重合体の種類、調製するカチオン性重合体水溶液およびアニオン性重合体水溶液の濃度、基材種類、熱処理の温度を表6に示すように変えた以外は実施例1と同様にしてモザイク荷電複層膜を作製し、評価を行った。製造方法を表6に、得られた結果を表7にそれぞれ示す。
実施例4において、カチオン性重合体P−3を用いる代わりに、カチオン性重合体P−5の濃度5%のカチオン性重合体水溶液を調製し、アニオン性重合体P−6を用いる代わりに、アニオン性重合体P−6の濃度5%のアニオン性重合体水溶液を調製し、スクリーン印刷装置の代わりに、インクジェット印刷装置を用いた以外は、実施例4と同様にしてモザイク荷電複層膜を作製し、評価を行った。製造方法を表6に、得られた結果を表7にそれぞれ示す。ここで、インクジェット印刷装置としては、マイクロジェット社製インクジェット印刷装置「NanoPrinter1100D」を用いた。カチオン性重合体水溶液の粘度は12mPa・s(20℃)、アニオン性重合体水溶液の粘度は12mPa・s(20℃)であった。
実施例4において、調製するカチオン性重合体水溶液およびアニオン性重合体水溶液の濃度を表6に示すように変えて、スクリーン印刷装置の代わりに、ディスペンサー式印刷装置を用いた以外は、実施例4と同様にしてモザイク荷電複層膜を作製し、評価を行った。製造方法を表6に、得られた結果を表7にそれぞれ示す。ここで、ディスペンサー式印刷装置としては、武蔵エンジニアリング株式会社製ディスペンサー式印刷装置「SHOTMASTER500」を用いた。カチオン性重合体P−3の濃度15%水溶液の粘度は3000mPa・s(20℃)、アニオン性重合体P−6の濃度15%水溶液の粘度は3000mPa・s(20℃)であった。
実施例2において、スクリーン印刷に使用する基材を表6に示す基材に変更した以外は、実施例2と同様にしてモザイク荷電膜を作製し、評価を行った。製造方法を表6に示す。得られた結果を表7にそれぞれ示す。ここで、比較例1と3では、圧透析試験時に加圧側から試験液が低圧側に漏洩し、膜特性の評価ができなかった。
(モザイク荷電複層膜の作製)
200mLの三角フラスコに、90mLの脱イオン水を入れ、カチオン性重合体P−1を22.5g加えてから、95℃のウォーターバスの中で加熱撹拌し、該重合体P−1を溶解させた。その後、脱イオン水を加えて濃度17%のカチオン性重合体水溶液を調整した。粘度は8.7万mPa・s(20℃)であった。また、200mLの三角フラスコに、90mLの脱イオン水を入れ、アニオン性重合体P−2を22.5g加えてから、95℃のウォーターバスの中で加熱撹拌し、該重合体P−2を溶解させた。その後、脱イオン水を加えて濃度17%のアニオン性重合体水溶液を調整した。粘度は8.5万mPa・s(20℃)であった。まず、カチオン性重合体P−1水溶液をスクリーン印刷装置LS−34TV(ニューロング精密工業株式会社製)を用いて、基材−7上に図2に示すストライプ状印刷物のWc部分の印刷を行った(印刷面積10cm×10cm)。得られた印刷物を熱風乾燥機中で50℃、10分間乾燥した。その後、同様にしてアニオン性重合体P−2水溶液を、スクリーン印刷装置を用いて図2に示すWa部分の印刷を行い、得られた印刷物を熱風乾燥機中で50℃、10分間乾燥した。こうして得られたモザイク荷電複層膜におけるモザイク荷電層(C)の厚みを形状測定レーザー顕微鏡VK−970(株式会社キーエンス)で測定した結果、6μmであった。このとき、多孔質支持層(A)の厚みは65μm、多孔質中間層(B)の厚みは3μmであった。得られた測定試料を用い、上記方法にしたがって透気度測定試験を行った。得られた結果を表9に示す。
このようにして作製したモザイク荷電複層膜を、所望の大きさに裁断し、測定試料を作製した。得られた測定試料を用い、上記方法にしたがって、水中強度試験、圧透析試験を行った。得られた結果を表9に示す。
実施例9において、用いるカチオン性重合体およびアニオン性重合体の種類、調製するカチオン性重合体水溶液およびアニオン性重合体水溶液の濃度、基材種類、ドメインサイズを表8に示すように変えた以外は実施例9と同様にしてモザイク荷電複層膜を作製し、評価を行った。製造方法を表8に、得られた結果を表9にそれぞれ示す。
実施例9において、カチオン性重合体P−1を用いる代わりに、カチオン性重合体P−5の濃度5%のカチオン性重合体水溶液を調製し、アニオン性重合体P−2を用いる代わりに、アニオン性重合体P−7の濃度5%のアニオン性重合体水溶液を調製し、スクリーン印刷装置の代わりに、インクジェット印刷装置を用いた以外は、実施例9と同様にしてモザイク荷電複層膜を作製し、評価を行った。製造方法を表8に、得られた結果を表9にそれぞれ示す。ここで、インクジェット印刷装置としては、マイクロジェット社製インクジェット印刷装置「NanoPrinter1100D」を用いた。カチオン性重合体水溶液の粘度は12mPa・s(20℃)、アニオン性重合体水溶液の粘度は12mPa・s(20℃)であった。
実施例9において、カチオン性重合体P−1を用いる代わりに、カチオン性重合体P−3の濃度15%のカチオン性重合体水溶液を調製し、アニオン性重合体P−2を用いる代わりに、アニオン性重合体P−6の濃度15%のアニオン性重合体水溶液を調製し、スクリーン印刷装置の代わりに、ディスペンサー式印刷装置を用いた以外は、実施例9と同様にしてモザイク荷電複層膜を作製し、評価を行った。製造方法を表8に、得られた結果を表9にそれぞれ示す。ここで、ディスペンサー式印刷装置としては、武蔵エンジニアリング株式会社製ディスペンサー式印刷装置「SHOTMASTER500」を用いた。カチオン性重合体P−3の濃度15%水溶液の粘度は3000mPa・s(20℃)、アニオン性重合体P−6の濃度15%水溶液の粘度は3000mPa・s(20℃)であった。
2 圧力計
3 モザイク荷電複層膜
4 攪拌子
5 導電率計
6 セルI
7 セルII
8 多孔質支持層(A)
9 多孔質中間層(B)
10 モザイク荷電層(C)
Wc カチオン性重合体のドメインサイズ
Wa アニオン性重合体のドメインサイズ
Claims (8)
- 平均繊維径1μm以上100μm以下の繊維からなる多孔質支持層(A)、平均繊維径0.01μm以上1μm未満の繊維からなる多孔質中間層(B)、およびカチオン性重合体のドメインとアニオン性重合体のドメインとから構成されるモザイク荷電層(C)を有するモザイク荷電複層膜であって、
多孔質支持層(A)上に多孔質中間層(B)を形成した後に、該多孔質中間層(B)上に印刷することによってモザイク荷電層(C)を形成することにより、多孔質支持層(A)、多孔質中間層(B)、およびモザイク荷電層(C)がこの順番で配置されるか、または多孔質中間層(B)内にモザイク荷電層(C)が形成されてなり、
多孔質支持層(A)および/または多孔質中間層(B)が、親水性繊維を少なくとも50質量%含む繊維層からなり、
多孔質中間層(B)の厚さが0.1〜100μmであり、
多孔質中間層(B)の空隙率よりも多孔質支持層(A)の空隙率が大きく、
モザイク荷電層(C)は、カチオン交換ドメインとアニオン交換ドメインが交互に配列し、各ドメインがモザイク荷電層(C)の一面から他面まで連続した荷電構造を有し、
モザイク荷電層(C)を構成するカチオン性重合体および/またはアニオン性重合体が、イオン基を有するポリビニルアルコールであることを特徴とするモザイク荷電複層膜。 - 前記親水性繊維がポリビニルアルコール繊維である請求項1記載のモザイク荷電複層膜。
- 多孔質支持層(A)が、疎水性重合体を含む請求項1または2記載のモザイク荷電複層膜。
- 前記疎水性重合体がポリオレフィン、ポリエステルおよびポリアミドからなる群から選択される少なくとも1種である請求項3記載のモザイク荷電複層膜。
- 多孔質支持層(A)が疎水性重合体を少なくとも50質量%含む繊維層からなり、多孔質中間層(B)が親水性繊維を少なくとも50質量%含む繊維層からなる請求項1〜4のいずれか記載のモザイク荷電複層膜。
- モザイク荷電層(C)を構成するカチオン性重合体および/またはアニオン性重合体が、イオン基を有する重合体ブロックとビニルアルコール重合体ブロックとを含むブロック共重合体である請求項1〜5のいずれか記載のモザイク荷電複層膜。
- 請求項1〜6のいずれか記載のモザイク荷電複層膜の製造方法であって、
多孔質支持層(A)上に多孔質中間層(B)を形成した後に、該多孔質中間層(B)上に印刷することによってモザイク荷電層(C)を形成することを特徴とするモザイク荷電複層膜の製造方法。 - 前記多孔質中間層(B)上にモザイク荷電層(C)を印刷によって形成した後に熱処理および/または架橋処理を行う請求項7記載のモザイク荷電複層膜の製造方法。
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