JPWO2013084858A1 - ポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜、ポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜複合体、及び分離膜エレメント - Google Patents
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Abstract
Description
前記複数種類の無孔質樹脂膜を、その作製に使用したPTFEの融解熱量の大きさの順に重ねて貼り合せた後、延伸して作製された多孔質樹脂膜であって、
平均流量孔径が50nm以下であることを特徴とするPTFE製多孔質樹脂膜である。
請求項1又は請求項2に記載のPTFE製多孔質樹脂膜を製造する過程の途中で作製される多層のPTFE製無孔質樹脂膜、すなわち融解熱量が異なる複数種類のPTFEのそれぞれについて、当該PTFEを主体としたフッ素樹脂を製膜した後、融点以上に加熱することにより焼結して複数種類の無孔質樹脂膜を作製し、前記複数種類の無孔質樹脂膜を、その作製に使用したPTFEの融解熱量の大きさの順に重ねて貼り合せて作製された多層のPTFE製無孔質樹脂膜を、多孔質支持体に貼り合わして無孔質樹脂膜複合体を作製した後、この無孔質樹脂膜複合体を延伸することにより得られる。延伸により、無孔質樹脂膜複合体を構成する多層のPTFE製無孔質樹脂膜も延伸され、PTFE製多孔質樹脂膜となる。この延伸は、PTFE製の多層の無孔質樹脂膜を多孔質支持体と組合せずそのまま延伸する場合より、はるかにハンドリングが容易である。すなわち、樹脂の薄膜のみでは、延伸する際のハンドリングが困難であるが、多孔質支持体と組合せた複合体とすることによりハンドリングが容易となる。
平滑な箔上に、PTFEを主体とするフッ素樹脂粉末を分散媒中に分散したフッ素樹脂ディスパージョンをキャスティングした後、前記分散媒を乾燥し、さらにフッ素樹脂の融点以上に加熱して焼結し、無孔質フッ素樹脂膜を形成する工程1、
前記無孔質フッ素樹脂膜上に、前記PTFEとは融解熱量が異なるPTFEを主体とするフッ素樹脂粉末を分散媒中に分散したフッ素樹脂ディスパージョンをキャスティングした後、前記分散媒を乾燥し、さらにフッ素樹脂の融点以上に加熱して焼結し、無孔質フッ素樹脂膜を形成する工程2、
必要により工程2を繰返した後、最外層の無孔質フッ素樹脂膜上に、多孔質支持体を貼り合せる工程3、
工程3の後、前記平滑な箔を剥離して多層の無孔質フッ素樹脂膜を有する複合体を得る工程4、及び、
工程4の後、前記複合体を延伸する工程5、
を有することを特徴とするPTFE製多孔質樹脂膜複合体の製造方法である。
熱流束示差走査熱量計(島津製作所社製;熱流束示差走査熱量計DSC−50)を用い、以下に示す方法により行われる。
JIS P 8117(紙及び板紙の透気度試験方法)に規定のガーレー透気度試験機と同一構造の王研式透気度測定装置(旭精工社製)を用いて測定した。測定結果は、ガーレー秒で表す。
細孔分布測定器(パームポロメータ CFP−1500A:Porous Materials,Inc社製)により、液体として、GALWICK(プロピレン,1,1,2,3,3,3酸化ヘキサフッ酸;Porous Materials,Inc社製)を用いて測定した。具体的には、次のようにして求められる。先ず、膜に加えられる差圧と膜を透過する空気流量との関係を、膜が乾燥している場合と膜が液体で濡れている場合について測定し、得られたグラフをそれぞれ乾き曲線及び濡れ曲線とする。乾き曲線の流量を1/2とした曲線と、濡れ曲線との交点における差圧をP(Pa)とする。次の式により、平均流量径を求める。
平均流量径d(μm)=cγ/P
ここで、cは定数で2860であり、γは液体の表面張力(dynes/cm)である。
[ディスパージョン1の調整]
融解熱量が54J/gのPTFEディスパージョン34JR(三井デュポンフロロケミカル社製)、MFAラテックス(低融点のPFAのラテックス;固形分55質量%;ソルベイソレクシス社製)及びPFAディスパージョン920HP(固形分60質量%;三井デュポンフロロケミカル社製)を用いて、MFA/(PTFE+MFA+PFA)(体積比)及びPFA/(PTFE+MFA+PFA)(体積比)が各2%であるフッ素樹脂ディスパージョンを調整し、さらに分子量200万のポリエチレンオキサイドを濃度3mg/ml、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルトリエタノールアミン(スライドシャフトと箔との摩擦によるスクラッチキズを防止するための減摩剤;花王社製、20T)を10mg/mlとなるように添加してフッ素樹脂ディスパージョン1を調整した。
厚さ50μmのアルミ箔をガラス平板の上に皺がないように広げて固定し、フッ素樹脂ディスパージョン1を滴下した後、日本ベアリング社製のステンレス鋼製のスライドシャフト(商品名:ステンレスファインシャフトSNSF型、外径20mm)を滑らすようにしてフッ素樹脂ディスパージョン1をアルミ箔一面に均一になるように伸ばした(キャスティング)。
次に、この試験体1を、引張試験機を用いて温度60℃、チャック間55mm、ストローク165mm(延伸率200%)で幅方向に延伸した後、さらに同じ引張試験機で温度25℃、チャック間55mm、ストローク88mm(延伸率60%)で幅方向と直交する方向へ延伸しPTFE製多孔質樹脂膜複合体1を得た。このPTFE製多孔質樹脂膜複合体1のガーレー秒は18秒であった。平均流量孔径は0.061μmであった。得られたPTFE製多孔質樹脂膜複合体1の断面のSEM写真を図1に示す。図1(a)は1万倍のSEM写真であり、図中、11はPTFE製多孔質樹脂膜であり、12は多孔質支持体である。又、図1(b)は、PTFE製多孔質樹脂膜11の断面の3万倍のSEM写真である。
[ディスパージョン2の調整]
融解熱量が36J/gの変性PTFEディスパージョン(FT−IRで−CF3の吸収有り:HFP変性タイプ)、MFAラテックス及びPFAディスパージョン920HPとを用いて、MFA/(PTFE+MFA+PFA)(体積比)及びPFA/(PTFE+MFA+PFA)(体積比)が各2%であるフッ素樹脂ディスパージョンを調整し、さらに分子量200万のポリエチレンオキサイドを濃度3mg/ml、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルトリエタノールアミン(花王社製、20T)を10mg/mlとなるように添加してフッ素樹脂ディスパージョン2を調整した。
厚さ50μmのアルミ箔をガラス平板の上に皺がないように広げて固定し、フッ素樹脂ディスパージョン2を滴下した後、日本ベアリング社製のステンレス鋼製のスライドシャフト(商品名:ステンレスファインシャフトSNSF型、外径20mm)を滑らすようにしてフッ素樹脂ディスパージョン2をアルミ箔一面に均一になるように伸ばした。
次に、この試験体2を、比較例1と同じ条件で、幅方向及び幅方向と直交する方向へ延伸しPTFE製多孔質樹脂膜複合体2を得た。このPTFE製多孔質樹脂膜複合体2のガーレー秒は80秒であった。平均流量孔径は0.028μmであった。得られたPTFE製多孔質樹脂膜複合体2の断面のSEM写真を図2に示す。図2(a)は1万倍のSEM写真であり、図中、21はPTFE製多孔質樹脂膜であり、22は多孔質支持体である。又、図2(b)は、のPTFE製多孔質樹脂膜21の断面の3万倍のSEM写真である。
[試験体の作製]
厚さ50μmのアルミ箔をガラス平板の上に皺がないように広げて固定し、比較例1と同じフッ素樹脂ディスパージョン1の調整品を滴下した後、日本ベアリング社製のステンレス鋼製のスライドシャフト(商品名:ステンレスファインシャフトSNSF型、外径20mm)を滑らすようにしてフッ素樹脂ディスパージョン1をアルミ箔一面に均一になるように伸ばした。
次に、この試験体3を、比較例1と同じ条件で、幅方向及び幅方向と直交する方向へ延伸しPTFE製多孔質樹脂膜複合体3を得た。このPTFE製多孔質樹脂膜複合体3のガーレー秒は55秒であった。平均流量孔径は0.030μmであった。得られたPTFE製多孔質樹脂膜複合体3の断面のSEM写真を図3に示す。図3(a)は1万倍のSEM写真であり、図中、31はPTFE製多孔質樹脂膜であり、32は多孔質支持体である。又、図3(b)は、PTFE製多孔質樹脂膜31の断面の3万倍のSEM写真である。図中、33は大孔径層、34は孔径遷移層、35は小孔径層である。図3より明らかなように、多孔質支持体32側より、小孔径層35、孔径遷移層34、大孔径層33の順で形成されており、孔径が厚さ方向に連続的に増大している。
12、22、32 多孔質支持体
33 大孔径層
34 孔径遷移層
35 小孔径層
Claims (6)
- 融解熱量が異なる複数種類のポリテトラフルオロエチレンのそれぞれについて、当該ポリテトラフルオロエチレンを主体としたフッ素樹脂を製膜した後、融点以上に加熱することにより焼結して複数種類の無孔質樹脂膜を作製し、
前記複数種類の無孔質樹脂膜を、その作製に使用したポリテトラフルオロエチレンの融解熱量の大きさの順に重ねて貼り合せた後、延伸して作製された多孔質樹脂膜であって、
平均流量孔径が50nm以下であることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜。 - 複数種類のポリテトラフルオロエチレンの融解熱量の差が10J/g以上であることを特徴とする請求項1に記載のポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜。
- 請求項1又は請求項2に記載のポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜、及びこのポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜と貼り合わされている多孔質支持体からなることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜複合体。
- 平滑な箔上に、ポリテトラフルオロエチレンを主体とするフッ素樹脂粉末を分散媒中に分散したフッ素樹脂ディスパージョンをキャスティングした後、前記分散媒を乾燥し、さらにフッ素樹脂の融点以上に加熱して焼結し、無孔質フッ素樹脂膜を形成する工程1、
前記無孔質フッ素樹脂膜上に、前記ポリテトラフルオロエチレンとは融解熱量が異なるポリテトラフルオロエチレンを主体とするフッ素樹脂粉末を分散媒中に分散したフッ素樹脂ディスパージョンをキャスティングした後、前記分散媒を乾燥し、さらにフッ素樹脂の融点以上に加熱して焼結し、無孔質フッ素樹脂膜を形成する工程2、
必要により工程2を繰返した後、最外層の無孔質フッ素樹脂膜上に、多孔質支持体を貼り合せる工程3、
工程3の後、前記平滑な箔を剥離して多層の無孔質フッ素樹脂膜を有する複合体を得る工程4、及び、
工程4の後、前記複合体を延伸する工程5、
を有することを特徴とするポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜複合体の製造方法。 - 前記平滑な箔が、金属箔であることを特徴とする請求項4に記載のポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜複合体の製造方法。
- 請求項3に記載のポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜複合体を分離膜として用い、ポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜複合体を構成するポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜の孔の孔径が大きい側が流れの上流側となるように、ポリテトラフルオロエチレン製多孔質樹脂膜複合体を配置したことを特徴とする分離膜エレメント。
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