KR20160132069A - 비대칭 막 및 관련 방법 - Google Patents

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제이 클리프턴 델로자이어
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

미세 다공성 중합체 막 및 관련하는 제조 방법이 제공된다. 비대칭 미세 다공성 막 실시 형태는, 다수의 미세 기공을 가진 열가소성 중합체 기재 - 열가소성 중합체는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 및 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함함 -; 및 열가소성 중합체 기재 상에 배치된 폴리메틸펜텐(PMP) 중합체 스킨을 포함하지만, 거기에 제한되는 것은 아니며, 열가소성 중합체 기재가 PMP를 포함할 때, PMP 중합체 스킨은 중합체 기재의 PMP의 결정도와 상이한 결정도를 갖는다.

Description

비대칭 막 및 관련 방법 {ASYMMETRIC MEMBRANES AND RELATED METHODS}
관련 출원에 대한 참조
이 출원은 2014. 3. 13.에 출원되고 그것의 전부가 이 명세서에 참고로 포함되는 미국 가출원 61/952,180호에 대한 우선권 및 이익을 주장한다.
적어도 선택된 실시 형태, 양태 또는 목적에 따라, 비대칭 막 및/또는 관련하는 생산 및/또는 이용 방법이 제공된다. 적어도 특정한 실시 형태, 양태 또는 목적에 따라, 미세 다공성 중합체 막 및 관련하는 제조 방법이 제공된다. 예시적 비대칭 미세 다공성 막 실시 형태는 다수의 미세 기공을 가진 열가소성 중합체 기재 - 열가소성 중합체는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 및 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함함 -; 및 열가소성 중합체 기재 상에 배치된 폴리메틸펜텐(PMP) 중합체 스킨(polymer skin)을 포함하지만, 거기에 제한되지는 않으며, 열가소성 중합체 기재가 PMP를 포함할 때, PMP 중합체 스킨은 중합체 기재의 PMP의 결정도와 상이한 결정도를 갖는다. 어쩌면, 바람직한 예시적 비대칭 미세 다공성 막 실시 형태는 중공 섬유 비대칭 미세 다공성 막이다.
막 분리기는 크기, 상태, 및 하전 등에 기초하여 유동 스트림(flow stream)으로부터 구성요소를 분리하기 위해 활용될 수 있다. 미세 다공성 막은 특정한 다공도 및 대략 수 마이크로미터 정도의 기공 크기를 갖는 재료를 흔히 채택하며, 예를 들어, 분리, 여과, 확산, 및 장벽 응용을 비롯한 많은 용도를 가질 수 있다. 이러한 광범위한 응용은, 몇 개만 예로 들자면, 의료 기기, 전기화학 기기, 화학 처리 기기, 제약 기기, 정수에서 실제로 응용되었다. 미세 다공성 막의 기능성은 흔히 특정한 응용의 복잡한 기능, 구조(예컨대, 막의 강도, 기공 크기, 다공도, 기공 비틀림 및 두께), 및 막의 조성 또는 화학적 성질이다. 흔히, 막의 상기 및 기타의 변수들은 특정한 응용에 맞추어져야 한다.
적어도 선택된 실시 형태, 양태 또는 목적에 따라, 비대칭 막 및/또는 관련하는 생산 및/또는 이용 방법이 제공된다. 적어도 특정한 실시 형태, 양태 또는 목적에 따라, 미세 다공성 중합체 막 및 관련하는 제조 방법이 제공된다. 예시적 비대칭 미세 다공성 막 실시 형태는 다수의 미세 기공을 가진 열가소성 중합체 기재 - 열가소성 중합체는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 및 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함함 -; 및 열가소성 중합체 기재 상에 배치된 폴리메틸펜텐(PMP) 중합체 스킨을 포함하지만, 거기에 제한되지는 않으며, 열가소성 중합체 기재가 PMP를 포함할 때, PMP 중합체 스킨은 PMP 중합체 기재의 결정도와 상이한 결정도를 갖는다. 어쩌면, 바람직한 예시적 비대칭 미세 다공성 막 실시 형태는 중공 섬유 비대칭 미세 다공성 막이다.
다공성 기재 상에 배치된 폴리메틸펜텐(PMP) 스킨을 포함하는 비대칭 막이 기술된다. 구현에서, 기재는 PMP 스킨의 결정도와 상이한 결정도를 갖는 PMP를 포함한다. 다른 구현에서, 기재는, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함하지만, 거기에 제한되지는 않는, PMP와 상이한 재료를 포함한다. 또다른 구현에서, 기재는 PMP 스킨의 결정도와 상이한 결정도를 갖는 PMP, PE, PP, 또는 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함한다.
방법 실시 형태는 폴리메틸펜텐(PMP) 중합체 스킨 수지 및 기재 수지 - 기재 수지는 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 및 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함함 - 를 제공하는 단계; 막 전구체를 형성하도록 PMP 중합체 스킨 수지 및 기재 수지를 공압출하는 단계; 및 열가소성 중합체 기재 상에 PMP 중합체 스킨을 갖는 비대칭 미세 다공성 막을 형성하도록 막 전구체를 연신하는 단계를 포함하지만, 거기에 제한되지는 않는다.
이 개요는 다양한 개념들을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공되며, 개념들은 아래의 상세한 설명에서 더 기술된다. 이러한 개요는 청구된 주제의 주요 특징부 또는 필수 특징부를 확인하고자 하는 것이 아니며, 청구된 주제의 범주를 판단하는 것을 돕는 것으로 사용되고자 하는 것도 아니다.
상세한 설명은 첨부된 도면을 참고하여 기술된다. 상세한 설명 및 도면의 상이한 사례들에서의 동일한 인용부호의 사용은 유사하거나 또는 동일한 항목을 나타내는 것일 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 예시적 구현에 따른 기재 재료의 이미지이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 예시적 구현에 따라 기재 재료 상에 배치되는 PMP 스킨의 이미지이다.
도 3은 본 발명의 예시적 구현에 따라 기재 재료 상에 배치되는 PMP 스킨의 단면의 이미지이다.
개관
미세 다공성 막은, 습식 공정, 건식 연신 공정(셀가드 공정(CELGARD process)이라고 알려져 있기도 함), 및 입자 연신 공정과 같은 다양한 생산 기법에 따라 제조될 수 있다. 일반적으로, 습식 공정(상 전환 공정, 추출 공정, 또는 팁스 공정(TIPS process)이라고 알려져 있기도 함)에서, 중합체 원료는 오일(oil), 처리 오일, 용매, 및/또는 다른 한 재료와 혼합되고, 이 혼합물은 압출되며, 그 후, 그러한 오일, 처리 오일, 용매, 및/또는 다른 재료가 제거될 때 기공이 형성된다. 이러한 필름(film)은 오일, 용매, 및/또는 다른 재료를 제거하기 전 또는 후에 연신될 수 있다. 일반적으로, 입자 연신 공정에서, 중합체 원료가 미립자와 혼합되고, 이 혼합물이 압출되며, 연신하는 동안 중합체와 미립자 사이의 경계면이 연신력으로 인해 균열할 때 기공이 형성된다. 건식 공정은 전형적으로 처리 오일, 오일, 용매, 및/또는 가소제 등, 또는 미립자 재료의 첨가 없이 다공성 막을 생성함으로써 습식 공정 및 입자 연신 공정과 상이하다. 일반적으로, 건식 연신 공정은 기공 형성이 기공 없는 전구체를 연신하는 것에 기인하는 공정이다.
건식 연신 공정에 의해 제조된 막이 우수한 상업적 성공을 하게 되지만, 그것이 더 광범위한 응용에서 이용될 수 있도록 그것의 물리적 특성을 개선할 필요가 있다. 따라서, 예를 들어, 배터리 분리기(가전제품 응용 및 전기차 또는 하이브리드(hybrid) 전기차 응용에서 유용한)로서, 혈액 산화 응용, 혈액 여과 응용, 잉크(ink)의 기포를 제거하거나 또는 기체를 제거하기 위한 잉크젯 프린팅(ink jet printing) 응용처럼 액체에서 기체가 제거될 필요가 있는 다양한 응용에서 적합할 수 있고, 중공 섬유 막 접촉기 또는 모듈에서 사용하기에 매우 적합할 수 있는 기능성을 제공하기 위해 다공성 기재 상에 배치된 폴리메틸펜텐(PMP) 스킨을 포함하는, 비대칭 막이 기술된다.
예시적 구현
미세 다공성 막은, 중공 섬유, 평평한 시트(sheet), 및 다층(또는 여러 겹) 시트 등으로서 형성될 수 있는, 막의 적어도 일부를 관통하는 다수의 기공을 갖는 얇고 유연한 중합체 시트, 포일(foil), 또는 필름이라고 일반적으로 기술될 수 있다. 막은 폴리올레핀과 같은 열가소성 중합체를 포함하지만, 거기에 제한되지 않는, 다양한 재료로 구성될 수 있다. 예시적 구현에서, 미세 다공성 막은 다공성 기재 상에 배치된 폴리메틸펜텐(PMP) 스킨을 포함한다. 20,000배의 공칭 배율로 각각 도시된 도 1a 및 도 1b에서 예시적 다공성 기재의 이미지가 제공된다.
다층 미세 다공성 막을 포함하는 다양한 구현에서, PMP 스킨은 다층 미세 다공성 막의 어떤 층으로서든 배치될 수 있으며; 예를 들어, PMP 스킨은 예를 들어, 3개 이상의 층인 복수의 층을 포함하는 다층 미세 다공성 막의 하나 이상의 외층 및/또는 내층을 이룰 수 있다. 또한, 중공 섬유 미세 다공성 막의 경우, PMP 스킨은 그러한 중공 섬유 미세 다공성 막의 껍질 쪽 또는 루멘(lumen) 쪽에 배치될 수 있다.
미세 다공성 막은, PMP 스킨이 하나 이상의 물리적 특징에 의해 기재와 상이한, 비대칭 막일 수 있다. 예를 들어, 스킨 및 기재의 각각은 PMP 수지로 형성될 수 있지만, 스킨 및 기재의 각각의 결정도가 상이하여 비균질성 막을 생성한다. 예시적 구현에서, 스킨을 위한 PMP 수지는 약 40%이거나 또는 40% 미만인 결정도를 갖는 반면에, 기재를 위한 PMP 수지는 약 40% 이상의 결정도, 예를 들어, 약 60% 이상의 결정도를 갖는다. PMP의 결정도는 재료의 다공도에 영향을 미치며, 더 높은 결정도는 더 낮은 결정도에 비해 더 많은 다공성을 가진 막을 산출할 수 있다. 부응하여, 재료의 다공도는 고체 재료, 액체 재료, 및 기체 재료에 대한 막의 투과성에 영향을 미칠 수 있다. 구현에서, PMP 스킨 및 기재의 물리적 특징은 스킨 및 기재를 형성하기 위해 이용되는 폴리올레핀에 따라 상이해질 수 있다. 예를 들어, 스킨이 PMP로 형성되는 경우, 기재는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 그것들의 조합 중 하나 이상으로 형성될 수 있다. 또다른 구현에서, 기재는 PMP 스킨의 결정도와 상이한 결정도를 갖는 PMP, PE, PP, 또는 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함한다. PMP 스킨의 기체 투과성은 이 명세서에서 기술되는 막의 이점 또는 장점일 수 있다. 단지 예시적으로, 어떤 구현에서는, PMP 스킨은, 그것이 액체에 대해 투과성이 아닐지라도, 액체에 효율적으로 기체를 채우거나 및/또는 기체를 제거할 수 있다. 또한, 이 명세서에서 기술되는 막의 온도 안정성은, PMP 스킨 수지의 용해점이 막에 대해 온도 안정성을 더할 수 있으므로, 다른 알려진 막에 비해 개선될 수 있다. 또한, PMP 스킨 층 및 PE 또는 PP 미세 다공성 기재 층으로 형성되는 막은 미세 다공성 기재의 높은 다공도로 인해 다른 막보다 더 높은 기체 투과성을 갖는 이점을 제공할 수 있다. 이 명세서에서 기술되는 다양한 구현에서, 20% 초과, 또는 25% 초과, 또는 35% 초과, 또는 40% 초과의 다공도를 갖는 미세 다공성 기재가 이용될 수 있다.
PMP 스킨은 미세 다공성 기재 상에 배치되는 기공 없는 고체 스킨(또는 액체에 대해서는 투과성이 없지만 기체에 대해서는 투과성이 있는 스킨)과 같은 기공 없는 스킨일 수 있다. 예시적 기공 없는 스킨의 이미지가 도 2a 및 도 2b에 제공된다. 도 2a는 286배의 공칭 배율로 다공성 기재 상의 예시적 기공 없는 스킨의 제1 이미지(200), 및 1,000배의 공칭 배율로 이미지(200)의 확대된 구역인 제2 이미지(202)를 제공한다. 도 2b는 540배의 공칭 배율로 다공성 기재 상의 예시적 기공 없는 스킨의 제1 이미지(204), 및 5,520배의 공칭 배율로 이미지(204)의 확대된 구역인 제2 이미지(206)를 제공한다. 알 수 있듯이, PMP 스킨은 사실상 흠결이 없다. PMP 스킨의 정도(precision)는, 이 명세서에서 더 기술되는 바와 같이 즉각적인 미세 다공성 막이 생성되는, 건식 연신 공정(또는 셀가드 공정)에 기인할 수 있다. PMP 스킨 및 기재의 두께는 미세 다공성 막이 채택되는 특정한 응용에 따를 수 있다. 예시적 구현에서, PMP 스킨은 두께가 2 마이크로미터 이하이거나, 또는 두께가 1 마이크로미터 이하이거나, 또는 두께가 0.5 마이크로미터 이하이거나, 또는 대략 0.25 마이크로미터의 두께일 수 있다. 다양한 구현에서, PMP 스킨의 두께를 감소시키는 것은 더 효율적인 비대칭 미세 다공성 막을 생성한다. 다양한 구현에서, 기재는 10 μm 내지 150 μm의 범위, 30 μm 내지 75 μm의 범위, 20 μm 내지 40 μm의 범위, 40 μm 내지 50 μm의 범위, 또는 45 μm 내지 55 μm의 범위의 두께를 가질 수 있다. 어떤 구현에서는, 기재가 5 μm 내지 10 μm의 범위인 훨씬 더 낮은 두께를 가질 수 있다(예를 들어, 다양한 필름 및/또는 평평한 시트 구현에서). 도 3은 미세 다공성 기재 상에 배치된 기공 없는 PMP 스킨을 갖는 예시적 미세 다공성 막의 단면의 이미지를 제공하며, 제1 이미지(300)는 6,700배의 공칭 배율로 제공되고, 제2 이미지(302)는 28,500배의 공칭 배율로 제공된다.
예시적 구현에서, 미세 다공성 막은 다음의 특징을 포함한다: 0.08 cc/(min-㎠-bar)의 산소(02) 투과성, 3과 4 사이(예컨대, 3.5)의 산소/질소(O2/N2) 분리 계수, 0.25 마이크로미터 내지 0.5 마이크로미터의 PMP 스킨 두께, 약 25%의 다공도(전반적인 비대칭 미세 다공성 막의 다공도), 300 마이크로미터의 섬유 외경(outer diameter)(OD), 30 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 섬유 벽 두께, 및 기재 위의 PMP 스킨의 총 폐율(total coverage)(예컨대, 100%).
예시적 제조 방법
이 명세서에 기술된 미세 다공성 막은 원하는 막 구조(예컨대, 중공-섬유, 평평한 시트, 및 다층(또는 여러 겹) 시트 등) 및 원하는 막 조성에 따라 다양한 생산 방법으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 미세 다공성 막은 "압출, 어닐링(anneal), 연신" 또는 "건식 연신" 공정이라고도 지칭되는 셀가드 공정을 통해 형성되며, 그럼으로써 반결정(semi-crystalline) 중합체가 막 전구체를 제공하도록 압출되고, 압출되는 전구체를 연신함으로써 미세 다공성 기재에서 다공도가 유발된다. 그러나, 이 명세서에서 기술되는 다양한 구현에서는, PMP 스킨 층을 제조하기 위해 이용되는 재료의 낮은 결정도로 인해, 그러한 층에서 다공도가 전혀 유발되지 않는다. 막을 형성하기 위한 셀가드 공정에서 용매 또는 상 전환이 전혀 이용되지 않는다. 미세 다공성 막을 제조하는 예시적 방법은, 폴리메틸펜텐(PMP) 수지 및 기재 수지를 제공하는 단계; 막 전구체를 형성하도록 PMP 수지 및 기재 수지를 공압출하는 단계; 및 기재 상에 PMP 스킨을 갖는 막을 형성하도록 막 전구체를 연신하는 단계를 포함한다. 기재 수지는 PMP 스킨의 결정도와 상이한 결정도를 갖는 PMP, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 폴리프로필렌이 이용되고, 폴리프로필렌 호모폴리머(polypropylene homopolymer) 및/또는 아이소탁틱 폴리프로필렌(isotactic polypropylene)일 수 있다. 그러한 폴리프로필렌은, 어떤 경우에는, 0.8 g/cc를 초과하거나, 또는 0.85 g/cc를 초과하거나, 또는 0.9 g/cc를 초과하는 밀도를 가질 수 있다. 다양한 구현에서, 폴리에틸렌이 이용되고, 폴리에틸렌 호모폴리머 및/또는 고밀도 폴리에틸렌일 수 있다. 그러한 폴리에틸렌은, 어떤 경우에는, 0.9 g/cc를 초과하거나, 또는 0.93 g/cc를 초과하거나, 또는 0.94 g/cc를 초과하거나, 또는 0.95 g/cc를 초과하는 밀도를 가질 수 있다.
방법은 연신 단계 전에 막 전구체를 어닐링하는 단계를 포함할 수도 있다. 예시적 구현에서, 어닐링 단계는 막 전구체를 약 150℃의 온도에서 약 10 분 동안 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
막 전구체를 형성하도록 PMP 수지 및 기재 수지를 공압출하는 단계는 기재 층 상에 PMP 스킨 층을 형성하도록 공압출 다이(co-extrusion die)에 의해 PMP 수지 및 기재 수지를 압출하는 단계를 포함할 수 있다. 공압출 다이는 PMP 스킨 층 및 기재 층의 원하는 두께에 기초하여 구성될 수 있고, 예시적 구현에서, 기재 층은 PMP 스킨 층보다 더 두껍다. 예를 들어, PMP 스킨은 두께가 2 마이크로미터 이하이거나, 또는 두께가 1 마이크로미터 이하이거나, 또는 두께가 0.5 마이크로미터 이하이거나, 또는 대략 0.25 마이크로미터인 연신 후 두께를 갖도록 공압출될 수 있고, 기재는 10 μm 내지 150 μm의 범위, 30 μm 내지 75 μm의 범위, 20 μm 내지 40 μm의 범위, 40 μm 내지 50 μm의 범위, 또는 45 μm 내지 55 μm의 범위의 연신 후 두께를 갖도록 공압출될 수 있다. 어떤 구현에서는, 기재는 5 μm 내지 10 μm의 범위에서 한층 더 낮은 두께를 가질 수 있다(예를 들어, 다양한 필름 및/또는 평평한 시트 구현에서).
다른 한 예시적 방법은 이 명세서에서 기술되는 바와 같은 PMP 스킨 및 다공성 중합체 기재를 갖는 비대칭 막을 제조하는 방법을 포함하며, 방법은, 폴리메틸펜텐(PMP) 수지 및 기재 수지를 제공하는 단계; 막 전구체를 형성하도록 PMP 수지 및 기재 수지를 공압출하는 단계; 및 기재 상에 PMP 스킨을 갖는 비대칭 미세 다공성 막을 형성하도록 막 전구체를 연신하는 단계를 포함할 수 있다. 기재 수지는 PMP 스킨의 결정도와 상이한 결정도를 갖는 PMP, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 방법은 연신 단계 전에 막 전구체를 어닐링하는 단계를 포함할 수도 있다.
다른 한 예시적 방법은 위에 기술된 바와 같은 PMP 스킨 및 다공성 중합체 기재를 갖는 중공 섬유 비대칭 막을 제조하는 방법을 포함하며, 방법은, 폴리메틸펜텐(PMP) 수지 및 기재 수지를 제공하는 단계; 중공 섬유 막 전구체를 형성하도록 PMP 수지 및 기재 수지를 공압출하는 단계; 및 기재 상에 PMP 스킨을 포함하는 중공 섬유 막을 형성하도록 중공 섬유 막 전구체를 연신하는 단계를 포함할 수 있다. 기재 수지는 PMP 스킨의 결정도와 상이한 결정도를 갖는 PMP, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 방법은 연신 단계 전에 중공 섬유 막 전구체를 어닐링하는 단계를 포함할 수도 있다.
실시예 1
다양한 압출 공정 조건, 즉, 270℃ 내지 315℃의 스핀(spin) 온도, 1 인치 내지 5 인치의 ??치(quench) 높이, 200 내지 500의 드로우 다운(draw down), 100 m/분 내지 300 m/분의 압출 속도, 0 인치 내지 20 인치의 ??치 챔버(quench chamber), 전혀 가열하지 않는 것으로부터 120℃까지의 소극적 ??치 가열된 ??치 챔버, 스피너렛(spinneret)으로부터 1.5 인치 내지 20 인치에서 ??치 링(quench ring)을 갖는 적극적 ??치 가열된 ??치 챔버를 활용하여 미세 다공성 막을 제조하였다. 다음의 압출 조건, 즉, 310℃의 스핀 온도, 500의 드로우 다운, 3 인치의 ??치 높이, 100 m/분의 압출 속도를 갖게 특정한 예시적 막을 제조하였다. 전혀 어닐링하지 않는 것으로부터 220℃까지의 범위를 갖는 온도로, 10 분 내지 6 시간의 시간 범위에서, 미세 다공성 막에 대해 어닐링 조건들을 검사하였다. 예시적 구현에서, 어닐링 조건들은 10 분 동안 150℃의 온도를 포함하였다.
적어도 선택된 실시 형태, 양태 또는 목적에 따라, 비대칭 막 및/또는 관련하는 생산 및/또는 이용 방법이 제공된다. 적어도 특정한 실시 형태, 양태 또는 목적에 따라, 미세 다공성 중합체 막 및 관련하는 제조 방법이 제공된다. 예시적 비대칭 미세 다공성 막 실시 형태는, 다수의 기공 또는 미세 기공을 가진 열가소성 중합체 기재 - 열가소성 중합체는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 및 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함함 -; 및 열가소성 중합체 기재 상에 배치된 폴리메틸펜텐(PMP) 중합체 스킨을 포함하지만, 거기에 제한되지는 않으며, 열가소성 중합체 기재가 PMP를 포함할 때, PMP 중합체 스킨은 바람직하게는 중합체 기재의 PMP의 결정도와 상이한 결정도를 갖는다. 바람직한 PMP 스킨은 전혀 다공성이 아니거나 또는 열가소성 중합체 기재보다 기공이 적을 수 있다. 어쩌면, 바람직한 예시적 비대칭 미세 다공성 막 실시 형태는 중공 섬유 비대칭 미세 다공성 막이다. 어쩌면, 더 바람직한 예시적 비대칭 미세 다공성 막 실시 형태는 공압출된, 다층, 중공 섬유 비대칭 미세 다공성 막이다.
본 발명이 상세하게 기술되었는데, 본 발명의 정신 및 범위 내의 변경이 이 기술분야에서 숙련된 자들에 의해 쉽게 자명할 것이다. 또한, 본 발명의 목적 또는 양태 및 다양한 실시 형태의 부분들은 조합되거나 또는 전체적으로든 또는 부분적으로든 교환될 수 있음을 알아야 한다. 또한, 이 기술분야에서 숙련된 자들은 위 기술이 단지 예시적인 것이고, 본 발명을 제한하려는 것이 아님을 알 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 본질적 특성을 벗어남이 없이 다른 형태로 실시될 수 있고, 따라서, 본 발명의 범위를 나타내는 것으로서의 기준은 위 상세한 설명이 아니라 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 한다. 또한, 이 명세서에서 예시적으로 개시된 본 발명은 이 명세서에서 명확하게 개시되지 않은 어떤 요소든 없는 상태에서도 적절하게 실시될 수 있다.

Claims (35)

  1. 비대칭 미세 다공성 막으로서:
    다수의 기공을 가진 열가소성 중합체 기재 - 열가소성 중합체는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 및 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함함 -; 및
    열가소성 중합체 기재 상에 배치된 폴리메틸펜텐(PMP) 중합체 스킨(polymer skin)을 포함하고, 열가소성 중합체 기재가 PMP를 포함할 때, PMP 중합체 스킨은 열가소성 중합체 기재의 PMP의 결정도와 상이한 결정도를 갖는, 비대칭 미세 다공성 막.
  2. 제1항에 있어서, 열가소성 중합체 기재는 다수의 미세 기공을 갖는, 비대칭 미세 다공성 막.
  3. 제1항에 있어서, PMP 중합체 스킨은 열가소성 중합체 기재보다 기공이 적은, 비대칭 미세 다공성 막.
  4. 제1항에 있어서, PMP 중합체 스킨은 기공이 없는 PMP 중합체 스킨인, 비대칭 미세 다공성 막.
  5. 제1항에 있어서, 열가소성 중합체 기재는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 및 그것들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 비대칭 미세 다공성 막.
  6. 제1항에 있어서, PMP 중합체 스킨의 결정도(crystallinity)는 약 40%이거나 또는 약 40% 미만인, 비대칭 미세 다공성 막.
  7. 제1항에 있어서, 열가소성 중합체 기재는 폴리메틸펜텐(PMP)를 포함하는, 비대칭 미세 다공성 막.
  8. 제7항에 있어서, PMP 중합체 스킨의 결정도는 약 40% 미만이고, 열가소성 중합체 기재의 PMP의 결정도는 약 40%를 초과하는, 비대칭 미세 다공성 막.
  9. 제8항에 있어서, 열가소성 중합체 기재의 PMP의 결정도는 약 60%이거나 또는 약 60%를 초과하는, 비대칭 미세 다공성 막.
  10. 제1항에 있어서, PMP 중합체 스킨은 약 2 마이크로미터 미만인 두께를 갖는, 비대칭 미세 다공성 막.
  11. 제1항에 있어서, PMP 중합체 스킨은 약 0.5 마이크로미터 미만인 두께를 갖는, 비대칭 미세 다공성 막.
  12. 제1항에 있어서, 열가소성 중합체 기재는 약 10 마이크로미터와 150 마이크로미터 사이의 두께를 갖는, 비대칭 미세 다공성 막.
  13. 제1항에 있어서, 열가소성 중합체 기재는 약 30 마이크로미터와 75 마이크로미터 사이의 두께를 갖는, 비대칭 미세 다공성 막.
  14. 제1항에 있어서, 열가소성 중합체 기재는 약 40 마이크로미터와 60 마이크로미터 사이의 두께를 갖는, 비대칭 미세 다공성 막.
  15. 제1항에 있어서, 열가소성 중합체 기재는 약 5 마이크로미터와 10 마이크로미터 사이의 두께를 갖는, 비대칭 미세 다공성 막.
  16. 제1항에 있어서, 비대칭 미세 다공성 막은 비균질성 막인, 비대칭 미세 다공성 막.
  17. 제1항에 있어서, PMP 스킨은 열가소성 중합체 기재를 완전히 덮는, 비대칭 미세 다공성 막.
  18. 제1항의 비대칭 미세 다공성 막을 포함하는 다층 막으로서, PMP 스킨은 다층 막의 외층 및/또는 내층을 포함하는, 다층 막.
  19. 비대칭 미세 다공성 막을 제조하는 방법으로서:
    폴리메틸펜텐(PMP) 중합체 스킨 수지 및 기재 수지 - 기재 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 및 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함함 - 를 제공하는 단계;
    막 전구체를 형성하도록 PMP 중합체 스킨 수지 및 기재 수지를 공압출하는 단계; 및
    열가소성 중합체 기재 상에 PMP 중합체 스킨을 갖는 비대칭 미세 다공성 막을 형성하도록 막 전구체를 연신하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 폴리메틸펜텐(PMP) 중합체 스킨 수지 및 기재 수지를 제공하는 단계는, 후속적 제거가 기공을 형성하게 하는 어떤 오일이든 또는 기공 형성을 촉진하기 위한 어떤 기공 형성 미립자든 제외하고, PMP 중합체 스킨 수지 및 기재 수지를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제19항에 있어서, 막 전구체를 형성하도록 PMP 중합체 스킨 수지 및 기재 수지를 공압출하는 단계는 막 전구체를 형성하도록 공압출 다이(co-extrusion die)에 의해 PMP 중합체 스킨 수지 및 기재 수지를 공압출하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제19항에 있어서, 기재 수지는 폴리메틸펜텐(PMP)을 포함하는, 방법.
  23. 제22항에 있어서, PMP 중합체 스킨은 기재 수지의 PMP의 결정도보다 작은 결정도를 갖는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, PMP 중합체 스킨 수지의 결정도는 약 40% 미만이고, 기재 수지의 PMP의 결정도는 약 40%를 초과하는, 방법.
  25. 제23항에 있어서, 기재 수지의 PMP의 결정도는 약 60%를 초과하는, 방법.
  26. 제19항에 있어서, PMP 중합체 스킨은 약 2 마이크로미터 미만인 두께를 갖는, 방법.
  27. 제19항에 있어서, 열가소성 중합체 기재는 약 150 마이크로미터 미만인 두께를 갖는, 방법.
  28. 제19항에 있어서, 비대칭 미세 다공성 막은 비균질성 막인, 방법.
  29. 제19항에 있어서, 막 전구체를 어닐링(annealing)하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  30. 제29항에 있어서, 막 전구체를 어닐링하는 단계는 막 전구체를 연신하기 전에 막 전구체를 어닐링하는 단계를 포함하는, 방법.
  31. 제19항의 비대칭 미세 다공성 막을 제조하는 방법을 포함하는 다층 막을 제조하는 방법으로서, PMP 중합체 스킨은 다층 막의 외층 및/또는 내층을 포함하는, 방법.
  32. 비대칭 미세 다공성 중공 섬유 막을 제조하는 방법으로서:
    폴리메틸펜텐(PMP) 중합체 스킨 수지 및 기재 수지 - 기재 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 및 그것들의 조합 중 하나 이상을 포함하고, 기재 수지가 PMP를 포함할 때, PMP 중합체 스킨 수지는 기재 수지의 PMP의 결정도와 상이한 결정도를 가짐 - 를 제공하는 단계;
    중공 섬유 막 전구체를 형성하도록 PMP 중합체 스킨 수지 및 기재 수지를 공압출하는 단계; 및
    열가소성 중합체 기재 상에 PMP 중합체 스킨을 갖는 비대칭 미세 다공성 중공 섬유 막을 형성하도록 중공 섬유 막 전구체를 연신하는 단계를 포함하는, 방법.
  33. 제32항에 있어서, 폴리메틸펜텐(PMP) 중합체 스킨 수지 및 기재 수지를 제공하는 단계는, 후속적 제거가 기공을 형성하게 하는 어떤 오일이든 또는 기공 형성을 촉진하기 위한 어떤 기공 형성 미립자든 제외하고, PMP 중합체 스킨 수지 및 기재 수지를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  34. 제32항에 있어서, 중공 섬유 막 전구체를 형성하도록 PMP 중합체 스킨 수지 및 기재 수지를 공압출하는 단계는 중공 섬유 막 전구체를 형성하도록 공압출 다이에 의해 PMP 중합체 스킨 수지 및 기재 수지를 공압출하는 단계를 포함하는, 방법.
  35. 제34항의 비대칭 미세 다공성 중공 섬유 막을 포함하는 다층 중공 섬유 막을 제조하는 방법으로서, PMP 중합체 스킨은 다층 중공 섬유 막의 외층 및/또는 내층을 포함하는, 방법.
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