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公開番号2024076877
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-06
出願番号2022188685
出願日2022-11-25
発明の名称多孔質膜及び多孔質膜の製造方法
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C08J 9/26 20060101AFI20240530BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】高い耐有機溶媒性及び耐薬品性を有するポリケトン製で高濾過性能かつ高強度の多孔質膜。
【解決手段】一方の表面の開孔率が15%以上であり、破断強度が1.0MPa以上であり、オレフィンと一酸化炭素との共重合により形成された構造を有するポリケトンを加工することによって得られる、もしくはオレフィンと一酸化炭素との共重合により形成された構造を有するポリケトンを含む、多孔質膜。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一方の表面の開孔率が１５％以上であり、破断強度が１．０ＭＰａ以上であり、オレフィンと一酸化炭素との共重合により形成された構造を有するポリケトンを加工することによって得られる、もしくはオレフィンと一酸化炭素との共重合により形成された構造を有するポリケトンを含む、多孔質膜。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
他方の表面に１５％以上の開孔率である部分が存在する、請求項１に記載の多孔質膜。
【請求項３】
前記一方の表面の開孔率が２０％以上である、請求項１又は２に記載の多孔質膜。
【請求項４】
破断強度が８．０ＭＰａ以上である、請求項１又は２に記載の多孔質膜。
【請求項５】
前記一方の表面の孔径が１μｍ以下である、請求項１又は２に記載の多孔質膜。
【請求項６】
純水透水量が３００ＬＭＨ以上である、請求項１又は２に記載の多孔質膜。
【請求項７】
前記多孔質膜が三次元網目構造を有する、請求項１又は２に記載の多孔質膜。
【請求項８】
前記多孔質膜が中空糸状である、請求項１又は２に記載の多孔質膜。
【請求項９】
前記一方の表面が中空糸状多孔質膜の内表面であり、他方の表面が中空糸状多孔質膜の外表面である、請求項８に記載の多孔質膜。
【請求項１０】
オレフィンと一酸化炭素の共重合により形成された構造を有するポリケトンと、有機液体と、無機微粉とを溶融混練する工程、溶融混練物を二重円環状のノズルから吐出し、吐出された溶融混練物を冷却固化することによって中空糸状物を成型する工程、及び中空糸状物を成型した後、前記中空糸状物から前記有機液体と無機微粉を抽出除去することによって中空糸状多孔質膜を得る工程を含む、熱誘起相分離法による多孔質膜の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質膜及び多孔質膜の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造プロセス、バイオ医薬品製造プロセス等において、製品の信頼性及び収率の観点から、ごく微小な粒子、ウィルス等の不純物を効率的に除去することができる濾材が求められている。濾過対称物のサイズよりも小さい孔径の濾材を使用すれば、上記不純物はある程度までは除去可能である。しかし、一般的に孔径が小さくなるほど、濾過における圧力損失が大きくなり、また透過流束が減少してしまう。そこで、極めて小さい不純物を十分に濾過でき、なおかつ圧力損失が少ない濾材が求められている。また、上記プロセスでは多種多様な薬品及び有機溶剤を使用するため、濾材には耐薬品性が必要となる。一部のフィルターは、処理気液が有機溶媒である場合、腐食性を有する場合があり、また高温環境下で使用される場合もある。このような場合、フィルターには耐薬品性、化学的安定性、耐熱性等が要求される場合が多い。現在、微小な不純物等の除去が可能で、かつ耐薬品性を持つ濾材として、ポリエチレン多孔膜又はポリテトラフルオロエチレン多孔膜が用いられている。しかし、ポリエチレン多孔膜は耐熱性が低いという問題がある。また、ポリテトラフルオロエチレン多孔膜は非常に高価であり、微小な不純物を除去できる孔径を持った濾材を作りにくいという問題がある。
【０００３】
一方、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、電解コンデンサ等における、陽極と陰極との接触を防止するための構成部材であるセパレータとしても、多孔膜が用いられている。近年、前記セパレータに対して、安全性及び製品寿命の観点から、耐熱性及び絶縁性の要求が高まっている。現在使用されているリチウムイオン二次電池のセパレータとしては、主にポリエチレン製又はポリプロピレン製の多孔膜が使用されている。しかしポリエチレン及びポリプロピレンは耐熱性に乏しいために、これらの樹脂を用いたセパレータが高温下で溶融軟化して収縮し、陽極と陰極とが接触してショートする危険性が考えられる。電気二重層キャパシタ、及び電解コンデンサにおいては、セルロース素材の紙が主に使用されているが、耐高温用に開発されている、γ－ブチロラクトン等の溶媒に１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸等のイオン液体が電解質として溶解している電解液によって、高温下でセルロースが分解又は溶解してしまうために、製品の寿命が短いという問題がある。
【０００４】
ところで、ポリケトンは、その高い結晶性により、繊維又はフィルムとしたときに、高力学物性、高融点、耐有機溶媒性及び耐薬品性等の特性を有する。従って、ポリケトンを加工して多孔膜とすることで得られるポリケトン多孔膜も、耐熱性と耐薬品性とを持つ。更に、ポリケトンは水及び各種有機溶媒との親和性があること、また原料の一酸化炭素及びエチレンは比較的安価であり、ポリケトンのポリマー価格が安くなる可能性があることから、孔径の小さいポリケトン多孔膜は濾材として産業上の活用が期待できる。
【０００５】
多孔質膜の製法として、熱誘起相分離法が知られている。この製法では熱可塑性樹脂と有機液体を用いる。有機液体として、該熱可塑性樹脂を室温では溶解しないが、高温では溶解する溶剤、すなわち潜在的溶剤を用いる。熱誘起相分離法は、熱可塑性樹脂と有機液体を高温で混練し、熱可塑性樹脂を有機液体に溶解させた後、室温まで冷却することで相分離を誘発させ、更に有機液体を除去して多孔体を製造する方法である。この方法は以下の利点を持つ。
（ａ）室温で溶解できる適当な溶剤のないポリエチレン等のポリマーでも製膜が可能になる。
（ｂ）高温で溶解したのち冷却固化させて製膜するので、特に熱可塑性樹脂が結晶性樹脂である場合、製膜時に結晶化が促進され高強度膜が得られやすい。
【０００６】
上記の利点から、多孔性膜の製造方法として多用されている（例えば非特許文献１～４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
韓国特許第１０１９８４０５９号
特開２０２２－１３３０９５号公報
【非特許文献】
【０００８】
プラスチック・機能性高分子材料事典編集委員会、「プラスチック・機能性高分子材料事典」、産業調査会、２００４年２月、６７２－６７９頁
松山秀人、「熱誘起相分離法（ＴＩＰＳ法）による高分子系多孔膜の作製」、ケミカル・エンジニアリング誌、化学工業社、１９９８年６月号、４５－５６頁
滝澤章、「膜」、アイピーシー社、平成４年１月、４０４－４０６頁
Ｄ．Ｒ．Ｌｌｏｙｄ，ｅｔ．ａｌ．，「ＪｏｕｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅ」、６４、１９９１年、１－１１頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、特許文献１（韓国特許第１０１９８４０５９号）によりポリケトンを用いて熱誘起相分離法により多孔質膜を製膜することは公知であった。しかし、ポリケトン製の多孔質膜であるが、表面の開孔率が高くすることで高い濾過性能を発現する多孔質膜を得ることはできていなかった。また特許文献２（特開２０２２－１３３０９５号公報）より非溶媒誘起相分離法にて極度にポリマー濃度を下げることにより膜の強度を犠牲にして一方の表面の開孔率を高めることはできていた。しかし、高強度でかつ膜の両表面の開孔率を高めることはできていなかった。
【００１０】
本発明は、高い有機溶剤耐性を有するポリケトンを用いて、高い濾過性能と高強度を有する多孔質膜を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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