微多孔膜及其制造方法_4

文档序号:8366715阅读:来源:国知局
选为10, 000以下。分子量较此大者有因难以均匀地溶解于聚偏 二氟乙烯系树脂溶液中而欠佳的情形。该多孔化剂于在非溶剂中萃取良溶剂而引起构造凝 聚时,与良溶剂相比可比较长时间地残留在多孔质树脂中。因此,大幅影响到膜构造。作为 对非溶剂使用水的情形时的多孔化剂,自易于发挥该等功能而易于呈现包含球状体与线状 的结合材的三维网状构造的方面而言,优选为具有适度粘性的水溶性的液体。更优选为聚 乙二醇或聚乙烯吡咯啶酮,尤其优选为聚乙二醇。进而优选为其重量平均分子量为200~ 1000者。藉由使重量平均分子量为200~1000,尤其易于呈现构造。又,藉由使重量平均 分子量为1000以下,易于在构造呈现后除去多孔化剂。
[0093] 若使用多孔化剂,则伴随良溶剂萃取而产生的构造凝聚变缓,因此多孔化剂被萃 取,从而所获得的多孔质树脂的孔穴性高。所获得的构造依存于多孔化剂的种类、分子量、 添加量等。若多孔化剂的添加量少则难以获得该效果,但若添加量多则亦有在支撑层产生 的巨型孔变大而膜强度降低的情形。因此,多孔化剂优选为添加相对于聚偏二氟乙烯系树 脂重量而为〇. 1倍~2倍量,若设为0. 5倍~1. 5倍量则更优选。
[0094] 本发明的第2实施方式的微多孔膜的制造方法如下所述。再者,图3表示制造方 法的大致流程。
[0095] (1)原料液的制备步骤(SOl):
[0096] 首先,将成为微多孔膜的原材料的高分子溶解于相对于高分子而为良溶剂的溶剂 中来制成原料液。具体而言,例如将5重量份~20重量份的作为原材料的聚偏二氟乙烯、 及相对于原材料重量而为〇. 1倍~2倍量的作为多孔化剂的聚乙二醇,于常温~KKTC溶解 于70重量份~90重量份的二甲基乙酰胺(DMAc)后,恢复至常温来制成原料液。
[0097] (2)多孔化步骤(S02):
[0098] 其次,在玻璃板或不锈钢板等平滑的涂布台上放置作为基材层的不织布,并在其 上涂布原料液。再者,亦可不放置不织布等,而将玻璃板等作为支撑体并在其上直接涂布, 该情形时成为无基材层的微多孔膜。又,涂布优选为以制膜后的厚度为约10 ym~500 μL? 的方式进行。涂布后,立即或放置固定时间之后,在相对于原材料的高分子为非溶剂的溶剂 中浸渍3分钟~12小时。在设置涂布后的放置时间的情形时,优选5秒~60秒左右。若取长 的放置时间则平均流孔径变大,但若取过长的放置时间,则有时产生针孔(pin hole)而无 法充分获得本发明的效果。良溶剂与非溶剂混合,藉由非溶剂的混入而使良溶剂中的高分 子的溶解性降低,高分子析出而产生多孔化(非溶剂诱导相分离法(nonsolvent-induced phase separation,NIPS))〇
[0099] 具体而言,例如在玻璃板上放置聚酯不织布并涂布原料液。涂布中可使用贝克式 涂抹器(baker applicator)、棒涂布器、T型模(die)等。在浸渍于非溶剂之后,除去作为 涂布台(支撑体)的玻璃板而获得微多孔膜。
[0100] (3)清洗、干燥步骤(S03):
[0101] 最后,多次更换水来对所得的微多孔膜进行清洗。一般而言二甲基乙酰胺(DMAc) 较水更难以蒸发,若清洗不彻底则溶剂(二甲基乙酰胺(DMAc))浓缩,从而有所制成的孔构 造再次溶解的情形,因此优选为多次清洗。为减少排水量且提高清洗速度,亦可在清洗中使 用温水,亦可使用超音波式清洗机。清洗后,亦可对微多孔膜进行干燥。对于干燥,亦可为 自然干燥,为加快干燥速度而亦可使用热风式干燥机或远红外干燥机,为防止干燥时的微 多孔膜的收缩或起波纹,亦可使用针板拉幅机(pin stenter)式干燥机。
[0102] 亦可如多孔化步骤(S02)般在制膜时具有基材层。若具有基材层,则在浸渍时聚 合物的收缩被抑制,因此与不具有基材层的情形相比可获得具有充分的空隙的表皮层。或, 亦可在涂布原料液时防止原料液意外流出。此对粘性特别低的原料液的情形有效。进而,基 材层作为过滤时的加强材料发挥功能,从而膜更能承受过滤压。作为基材层,可使用抄纸、 利用纺丝粘合(spun bond)法或恪喷(melt blow)法等获得的不织布、织布、多孔质板等, 其原材料可使用聚酯、聚烯烃、陶瓷、纤维素等。其中,自柔软性、轻量性、强度、耐热性等均 衡性优异的方面而言,优选为聚酯制纺丝粘合不织布。再者,在使用不织布的情形时,其基 重优选为15g/m 2~150g/m2的范围,进而优选为30g/m2~70g/m2的范围。若基重超过15g/ m2,则可充分获得设置基材层的效果。又,若基重低于150g/m2,则易于进行折弯或热粘接等 后加工。
[0103] 如以上所述,本发明的微多孔膜的表皮层具有包含均质的球状体与线状的结合材 的三维网状构造,因此表皮层的孔的大小或孔径一致,可实现高的透过性(例如高通水性、 高通液性)。即,孔的大小或形状更均匀,因此成为孔径分布更小的膜,既可保持粒子阻止率 又可获得先前未有的透过性。进而,由于使用聚偏二氟乙烯系树脂作为膜材料,因此可具有 优异的耐化学品性、高耐热温度(~120°c)。再者,本发明的微多孔膜亦可为平膜,亦可为 中空丝膜。在设本发明的微多孔膜为平膜的情形时,与一般的平膜相比,具有易于对膜的堵 塞进行表面清洗的优点。又,在设本发明的微多孔膜为中空丝膜的情形时,与一般的中空丝 膜相比,具有易于呈现回洗的效果的优点。
[0104] 本发明的微多孔膜除用于过滤膜以外,亦可用于泮创膏等所使用的药液保 持材、卫生材料的表面材、电池隔片、表面积大且构成要素不脱落的聚偏二氟乙烯 (polyvinylidene fluoride,PVDF)片等的用途。
[0105] [实施例]
[0106] 以下,参照实施例等更详细地对本发明进行说明。然而,本发明的范围并不受该等 记载限定。
[0107] [所使用的构件等]
[0108] 聚乙二醇600 (重量平均分子量600)直接使用和光纯药工业(股份)制造的试药 1级,聚乙烯吡咯啶酮(重量平均分子量4万)直接使用和光纯药工业(股份)制的试药特 级,二甲基乙酰胺直接使用和光纯药工业(股份)制造的试药特级,N-甲基-2-吡咯啶酮 直接使用和光纯药工业(股份)制造的试药特级。
[0109] 聚偏二氟乙烯使用阿科玛(Arkema)制造的聚偏二氟乙烯"卡纳HSV900 (KYNAR HSV900) "(重量平均分子量80万,数量平均分子量54万)、"卡纳HSV800 (KYNAR HSV800) "(重量平均分子量80万,数量平均分子量44万)、"卡纳HSV500 (KYNAR HSV500) "(重量平均分子量89万,数量平均分子量36万)、"卡纳741 (KYNAR741) "(重量 平均分子量49万,数量平均分子量24万)、"卡纳761A(KYNAR761A) "(重量平均分子量78 万,数量平均分子量38万)、(股份)吴羽(KUREHA)制造的聚偏二氟乙烯"W#7200"(重量 平均分子量112万,数量平均分子量51万)。
[0110] 作为基材层的聚酯不织布,使用尤尼吉可(UNITIKA)制造的纺丝粘合不织布(基 重 50g/m2)或日本宝翎(JAPAN VILENE)制造的 H1007(基重 70g/m2)。
[0111] 玻璃板使用大小为20cmX 20cm的玻璃板。
[0112] 水使用由密理博(Millipore)制造的"德瑞克特Q UV(DirectQ UV) "(商品名) 制造的比电阻值18ΜΩ · cm以上的超纯水。
[0113] [评估方法]
[0114] 实施例及比较例中所获得的微多孔膜的物性值是利用下述的方法测量出。
[0115] 1)聚合物的平均分子量
[0116] 数量平均分子量、重量平均分子量藉由如下方法而求出,即,将聚合物溶解于二甲 基甲酰胺(DMF),作为支柱使用索得克斯阿萨帕克KF-805L(Shodex Asahipak KF-805L),将 二甲基甲酰胺(DMF)作为展开剂并藉由凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography, GPC)法测量,且进行聚苯乙烯换算。
[0117] 2)表皮层的厚度、支撑层的厚度
[0118] 如图6所示般,利用扫描型电子显微镜(SEM)对所获得的微多孔膜的剖面拍摄照 片,并对该照片进行图像分析,将自表面至产生巨型孔为止的长度设为"表皮层的厚度",且 将自微多孔膜整体的厚度减去表皮层的厚度而得的值设为"支撑层的厚度"。
[0119] 3)平均流孔径
[0120] 平均流孔径,使用PMI公司制造的"卡匹拉里弗罗波罗米特 CFP-1200AEX(Capillary Flow Porometer CFP-1200AEX)",依照美国材料与试验协会 F316-86 求出。
[0121] 4)通量
[0122] 将所获得的微多孔膜切取为直径25mm并放置于有效过滤面积为3. 5cm2的滤板固 持器(filter sheet holder),以过滤压力50kPa加压而使5mL超纯水通过,并测量通过所 需的时间。藉由下述式(1)求出通量。
[0123] 通量(l(T9m3/m2/Pa/sec)=通水量(m 3) +有效过滤面积(m2) +过滤压力(Pa) + 时间(sec)…(1)
[0124] 5)球状体的数量、平均
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