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公開番号2025031402
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023137615
出願日2023-08-25
発明の名称多孔質膜及び多孔質膜の製造方法
出願人国立大学法人神戸大学,旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C08J 9/28 20060101AFI20250228BHJP(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】膜の両表面が高い開孔率を有し、阻止性能、及び強度に優れた多孔質膜を提供することを目的とする。
【解決手段】多孔質膜の一方の表面の開孔率が20%以上であり、多孔質膜の平均孔径が0.13μm以下であり、一種以上のオレフィンと一酸化炭素との共重合体であるポリケトンを含むことを特徴とする、多孔質膜である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
多孔質膜の一方の表面の開孔率が２０％以上であり、
多孔質膜の平均孔径が０．１３μｍ以下であり、
一種以上のオレフィンと一酸化炭素との共重合体であるポリケトンを含むことを特徴とする、多孔質膜。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記一方の表面の開孔率が３０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の多孔質膜。
【請求項３】
多孔質膜の他方の表面の開孔率が１５％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の多孔質膜。
【請求項４】
純水透水量が２００Ｌ／（ｍ
２
・ｈｒ）以上であることを特徴とする、請求項１に記載の多孔質膜。
【請求項５】
破断強度が１．０ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の多孔質膜。
【請求項６】
前記多孔質膜が中空糸状であることを特徴とする、請求項１に記載の多孔質膜。
【請求項７】
前記多孔質膜が中空糸状であり、
前記一方の表面が中空糸状多孔質膜の内表面であり、前記他方の表面が中空糸状多孔質膜の外表面であることを特徴とする、請求項３に記載の多孔質膜。
【請求項８】
熱誘起相分離法による多孔質膜の製造方法であって、
一種以上のオレフィンと一酸化炭素との共重合体であるポリケトン及び有機液体を溶融混合し、溶解して溶融混合物を作製し、前記溶融混合物をノズルから吐出して凝固浴で冷却固化することによって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を抽出除去することによって中空糸状多孔質膜を得ることを含み、
前記ノズルの内側ノズルから吐出する中空形成剤及び前記ノズルの外側ノズルから吐出する外部液の１種以上に、前記ポリケトンに対するハンセン溶解度パラメータの距離が１５ＭＰａ
０．５
以下の溶媒を使用することを特徴とする、多孔質膜の製造方法。
【請求項９】
ポリケトン及び有機液体を溶解した溶液を、二重円管状もしくは三重円管状のノズルから吐出することを特徴とする、請求項８に記載の多孔質膜の製造方法。
【請求項１０】
前記三重円管状のノズルを使用し、
前記外部液にプロピレンカーボネート、スルフォラン、フタル酸ジメチル、及びフタル酸ジエチルから選択する１種以上の溶媒を使用することを特徴とする、請求項９に記載の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 2,500 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。濾過対象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、上記のような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、腐食性を有する有機溶媒と使用されることがあり、また、高温環境下で使用されることもある。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、ポリエチレン製多孔質膜又はポリテトラフルオロエチレン製多孔質膜が用いられている。しかし、ポリエチレン製多孔質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製多孔質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、多孔質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質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質膜とすることで得られるポリケトン製多孔質膜も、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等のオレフィ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製多孔質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は、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。有機液体としては、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合し、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熱誘起相分離法が多用されている（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】
上記特許文献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、特許文献１に記載の多孔質膜はポリケトン製の多孔質膜であるが、表面の開孔率を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】
そこで、本発明は、膜の両表面が高い開孔率を有し、阻止性能、及び強度に優れた多孔質膜を提供することを目的とする。また、膜の両表面に高い開孔率を有し、阻止性能、及び強度に優れた多孔質膜を得るための製造方法を提供す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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