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Dokumentenidentifikation DE10392733T5 14.07.2005
Titel Filtermaterial für Mikrofilter
Anmelder Sumitomo Chemical Co. Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Takata, Atsuhiro, Chiba, JP;
Kuroda, Ryuma, Chiba, JP;
Hanada, Satoshi, Chiba, JP;
Yamada, Takeshi, Chiba, JP
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 10392733
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, KE, KG, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NI, NO, NZ, OM, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, AP, EA, EP, OA
WO-Anmeldetag 14.05.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/JP03/05965
WO-Veröffentlichungsnummer 0003099423
WO-Veröffentlichungsdatum 04.12.2003
Date of publication of WO application in German translation 14.07.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.07.2005
IPC-Hauptklasse B01D 69/02
IPC-Nebenklasse B01D 71/26   B01D 39/16   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtermaterial für Mikrofilter, das aus Polyolefinharz besteht. Insbesondere betrifft sie ein Filtermaterial, das geeignet als Mikrofiltrationsmembran, Ultrafiltrationsmembran, Dialysemembran, Umkehrosmosemembran oder dergleichen zur Verwendung in Mikrofiltern eingesetzt werden kann.

Stand der Technik

Poröse Filme sind als Filtermaterialien in Filtern zum Filtern eines Fluids bekannt, das ein organisches Lösungsmittel oder Wasser als Lösungsmittel enthält. Es ist erforderlich, daß solche Filtermaterialien einen hohen Trennwirkungsgrad zeigen und eine Festigkeit aufweisen, die so hoch ist, daß sie einem Langzeitgebrauch unter Druck standhalten können.

Jedoch bewirkt im Fall herkömmlicher poröses Membranen, die aus Harz bestehen, insbesondere porösen Polyolefinfilmen, eine Verminderung der Membrandicke zur Verbesserung des Trennwirkungsgrads eine Verminderung der Festigkeit und Druckbeständigkeit. Andererseits führt ein Versuch, die Festigkeit zu erhöhen, zu einer Verminderung des Trennwirkungsgrads. Mit anderen Worten ist es für herkömmliche poröse Harzmembranen schwierig, sich gleichzeitig der Verbesserung des Trennwirkungsgrads und der Verbesserung der Festigkeit und Druckbeständigkeit zu erfreuen. Unter solchen Umständen hat es einen Bedarf nach einer Entwicklung von porösen Filmen gegeben, die zur Verwendung als Filtermaterialien für Mikrofilter geeignet sind, die einen hohen Trennwirkungsgrad aufweisen und in ihrer Festigkeit und Druckbeständigkeit ausgezeichnet sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Filtermaterial für Mikrofilter bereitzustellen, das zur praktischen Verwendung fest genug ist und das einen hohen Trennwirkungsgrad zeigt.

Offenbarung der Erfindung

Die gegenwärtigen Erfinder haben sorgfältige Untersuchungen angestellt, um einen mikroporösen Film (Folie) zu entwickeln, der zur Verwendung als ein Filtermaterial für Mikrofilter geeignet ist, der eine ausgezeichnete Festigkeit und Druckbeständigkeit aufweist, während er einen hohen Trennwirkungsgrad aufweist. Als Ergebnis haben sie festgestellt, daß wenn dafür gesorgt wird, daß Poren eines mikroporösen Films eine bestimmte spezifische Struktur aufweisen, dies zu einem Filtermaterial für Mikrofilter führen kann, bei dem die obenerwähnten Probleme überwunden werden. So haben sie die vorliegende Erfindung erreicht.

Die vorliegende Erfindung ist ein Filtermaterial für Mikrofilter, das aus einem mikroporösen Film besteht, der aus einem thermoplastischen Harz mit Mikroporen besteht, wobei das Material dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mikroporen aus einem dreidimensionalen Netzwerk gebildet werden, das aus Stammfibrillen, die sich in eine Richtung des Films erstrecken, und Zweigfibrillen besteht, durch welche die Stammfibrillen miteinander verbunden sind, und die Dichte der Zweigfibrillen höher als die Dichte der Stammfibrillen ist. Filtermaterialien für Mikrofilter, die eine solche Struktur aufweisen, zeigen einen hohen Trennwirkungsgrad und weisen außerdem eine ausgezeichnete Festigkeit auf.

Außerdem weisen erfindungsgemäße Filtermaterialien für Mikrofilter eine gute Balance zwischen der dynamischen Festigkeit in die Richtung der maximalen thermischen Schrumpfung und jener in die Richtung senkrecht dazu auf, da die Dichte der Zweigfibrillen höher als die Dichte der Stammfibrillen ist. Im erfindungsgemäßen Filtermaterial für Mikrofilter ist es nicht immer notwendig, daß sich die Zweigfibrillen und Stammfibrillen gerade erstrecken. Die Richtung, in der sich die Stammfibrillen erstrecken, was durch eine Elektronenmikrophotographie bestätigt werden kann, ist nicht besonders beschränkt, da diese Richtung von der Schnittrichtung des Films abhängt. In der vorliegenden Erfindung erfordert es der Ausdruck "erstreckt sich in eine Richtung" nicht, daß sich alle Stammfibrillen parallel in eine spezifische Richtung erstrecken, sondern bedeutet, daß die Stammfibrillen gleichmäßig in eine spezifische Richtung orientiert sind, während sie sich in einem gewissen Maße schlängeln.

Die Dichte der Zweigfibrillen und jene der Stammfibrillen beziehen sich jeweils auf die Anzahl der Fibrillen, die in einer Filmfläche mit einer Fläche von 1 &mgr;m2 vorhanden sind, und werden durch Beobachtung der Oberfläche des Films unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops bestimmt. Insbesondere wird die Dichte durch Zählen der Anzahl der Fibrillen bestimmt, die in einer Fläche von 5 &mgr;m × 5 &mgr;m vorhanden sind. Die Porenstruktur des Filtermaterials der vorliegenden Erfindung wird als eine "Loofah-Struktur" bezeichnet.

Im obenerwähnten Filtermaterial für Mikrofilter erfüllt der mittlere Porendurchmesser d (&mgr;m) der Mikroporen, der durch das Blasenpunktverfahren bestimmt wird, das in ASTM P316-86 bereitgestellt wird, und der mittlere Porenradius r (&mgr;m) der Mikroporen, der durch Quecksilber-Porosimetrie bestimmt wird, die in JIS K1150 bereitgestellt wird, vorzugsweise die folgende Formel: 1,20 ≤ 2r/d ≤ 1,70

Wenn der Wert von 2r/d kleiner als 1,20 ist, kann die Filterleistung des Filtermaterial ungenügend sein. Wenn er andererseits über 1,70 liegt, kann die Festigkeit des Filtermaterials ungenügend sein. Darüberhinaus beträgt der Wert von 2r/d vom Standpunkt der Festigkeit eines Films vorzugsweise nicht mehr als 1,65, und bevorzugter nicht mehr als 1,60.

Die Dicke Y des Filtermaterials für Mikrofilter der vorliegenden Erfindung, das aus einem mikroporösen Film besteht, beträgt im allgemeinen zwischen 1 und 200 &mgr;m, vorzugsweise zwischen 5 und 100 &mgr;m und bevorzugter zwischen 5 und 50 &mgr;m. Wenn sie zu groß ist, kann keine zufriedenstellende Filtriergeschwindigkeit erzielt werden. Wenn sie zu klein ist, kann die physikalische Festigkeit ungenügend sein.

Es ist für das obenerwähnte Filtermaterial für Mikrofilter erwünscht, daß die Zweigfibrillen in die Richtung der maximalen thermischen Schrumpfung des Films orientiert sind. Durch Orientierung der Zweigfibrillen in die Richtung der maximalen thermischen Schrumpfung des Films weist der Film eine hohe mechanische Festigkeit in die Richtung der maximalen thermischen Schrumpfung auf.

Es ist für das Filtermaterial für Mikrofilter der vorliegenden Erfindung erwünscht, daß die Mikroporen einen mittleren Porendurchmesser von 0,03 bis 3 &mgr;m aufweisen. Außerdem ist es erwünscht, daß der Gurley-Wert für eine Filmdicke von 25 &mgr;m zwischen 10 und 500 s/100 cm3 liegt und daß die Porosität zwischen 40 und 80% liegt.

Es sollte beachtet werden, daß ein Filtermaterial für Mikrofilter im folgenden einfach als "Filtermaterial" bezeichnet werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Ansicht, welche die Struktur einer Patrone zeigt, die durch Advantec hergestellt wird, die zur Filterleistungsbewertung verwendet wurde.

2 ist eine Elektronenmikrophotographie des Filtermaterials für Mikrofilter des Beispiels 1.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Beispiele des thermoplastischen Harzes, das als das hauptsächliche Ausgangsmaterial für den porösen Film dient, der das Filtermaterial der vorliegenden Erfindung bildet, schließen Polyolefinharz, das ein Homopolymer eines Olefins, wie Ethylen, Propylen, Buten und Hexen oder ein Copolymer von zwei oder mehr Arten Olefin ist, Acrylharz, wie Polymethylacrylat, Polymethylmethacrylat und Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer, Styrolharz, wie Butadien-Styrol-Copolymer, Acrylonitril-Styrol-Copolymer, Polystyrol, Styrol-Butadien-styrol-Copolymer, Styrol-Isopren-Styrol-Copolymer und Styrol-Acrylsäure-Copolymer, Vinylchloridharz, wie Acrylonitril-Polyvinylchlorid und Polyvinylchlorid-Ethylen, Vinylfluoridharz, wie Polyvinylfluorid und Polyvinylidenfluorid, Polyamidharz, wie 6-Nylon, 6,6-Nylon und 12-Nylon, gesättigtes Polyesterharz, wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, Polycarbonat, Polyphenylenoxid, Polyacetal, Polyphenylensulfid, Silikonharz, thermoplastisches Polyurethanharz, Polyether-Etherketon, Polyetherimid, thermoplastisches Elastomer und ihre vernetzten Produkte ein.

Das thermoplastische Harz, welches das Filtermaterial der vorliegenden Erfindung bildet, kann entweder ein einziges Harz oder eine Mischung von zwei oder mehr Harzen sein.

Polyolefinharz ist als das thermoplastische Harz zur Verwendung im Filtermaterial der vorliegenden Erfindung geeignet, da es in seiner chemischen Stabilität überragend ist und gegenüber einer Auflösung oder einem Aufquellen in vielen Lösungsmitteln weniger anfällig ist.

Ein solches Polyolefinharz enthält hauptsächlich ein Polymer einer einzigen Art von Olefin oder ein Copolymer von zwei oder mehr Arten von Olefin. Beispiele von Olefin, das als Ausgangsmaterial für das Polyolefinharz dienen, schließen Ethylen, Propylen, Butan und Hexen ein. Spezifische Beispiele des Polyolefinharzes schließen Polyethylenharz, wie Polyethylen niederer Dichte, lineares Polyethylen (Ethylen-&agr;-Olefin-Copolymer) und Polyethylen hoher Dichte, Polypropylenharz, wie Polypropylen und Ethylen-Propylen-Copolymer, Poly(4-methylpenten-1), Poly(buten-1) und Ethylen-vinylacetat-Copolymer ein.

Insbesondere ist ein Filtermaterial der vorliegenden Erfindung, das aus einem thermoplastischen Harz besteht, das ein hochmolekulares Kettenpolyolefin mit einer Molekülkettenlänge von 2850 nm oder mehr enthält, in seiner Festigkeit hervorragend. Daher macht es die Verwendung eines thermoplastischen Harzes, das eine geeignete Menge eines hochmolekularen Kettenpolyolefins enthält, das eine Molekülkettenlänge von 2850 nm oder mehr aufweist, als Material zur Bildung eines Filtermaterials möglich, die Dicke des Filtermaterials zu reduzieren, während eine gute mechanische Festigkeit des Filtermaterials beibehalten wird. Dies kann auch die Flüssigkeitsdurchlässigkeit verbessern und führt daher zu einem Filtermaterial, das den Effekt der vorliegenden Erfindung effizienter zeigt. Vom Standpunkt der Festigkeit eines Filtermaterials enthält das thermoplastische Harz im Filtermaterial der vorliegenden Erfindung vorzugsweise nicht weniger als 10 Gew.-%, bevorzugter nicht weniger als 20 Gew.-% und noch bevorzugter nicht weniger als 30 Gew.-% hochmolekulares Kettenpolyolefin mit einer hohen Molekülkettenlänge von 2850 nm oder mehr.

Die Molekülkettenlänge, das Gewichtsmittel der Molekülkettenlänge, das Molekulargewicht und das Gewichtsmittel des Molekulargewichts des Polyolefins können durch GPC (Gelpermeations-Chromatographie) bestimmt werden. Die Anteile (Gew.-%) der gemischten Polyolefine in einem spezifischen Molekülkettenlängenbereich oder einem spezifischen Molekulargewichtsbereich können durch Integration einer Molekulargewichtsverteilungskurve bestimmt werden, die durch die GPC-Messung erhalten wird.

In der vorliegenden Erfindung ist die Molekülkettenlänge von Polyolefin, die eine Molekülkettenlänge ist, die durch GPC unter Verwendung von Polystyrolstandards bestimmt wird, spezifischerweise ein Parameter, der durch die folgenden Prozeduren bestimmt wird.

Als mobile Phase in der GPC wird ein Lösungsmittel verwendet, das sowohl eine unbekannte Probe, die gemessen werden soll, als auch Standardpolystyrole mit bekannten Molekulargewichten auflösen kann. Zuerst werden mehrere Standardpolystyrole mit unterschiedlichen Molekulargewichten der GPC-Messung unterzogen. So wird die Retentionszeit jedes Standardpolystyrols bestimmt. Unter Verwendung eines Q-Faktors von Polystyrol wird die Molekülkettenlänge jedes Standardpolystyrols bestimmt, wobei die Molekülkettenlänge jedes Standardpolystyrols und seine entsprechende Retentionszeit bestimmt wird. Das Molekulargewicht und die Molekülkettenlänge jedes Standardpolystyrols und der Q-Faktor befinden sich in der folgenden Beziehung: Molekulargewicht = Molekülkettenlänge × Q-Faktor

Dann wird eine unbekannte Probe einer GPC-Messung unterzogen, wodurch eine (Retentionszeit) – (Menge der eluierten Komponente)-Kurve erzeugt wird. Wenn die Molekülkettenlänge eines Standardpolystyrols, dessen Retentionszeit T ist, in der GPC-Messung eines Standardpolystyrols durch L repräsentiert wird, ist die "Molekülkettenlänge bezogen auf Polystyrol" einer Komponente, die eine Retentionszeit von T aufweist, die in der GPC-Messung der unbekannten Probe bestimmt wird, als L definiert. Unter Verwendung dieser Beziehung wird die Molekülkettenlängenverteilung der unbekannten Probe bezogen auf Polystyrol (das heißt die Beziehung zwischen der Molekülkettenlänge bezogen auf Polystyrol und der Menge der eluierten Komponenten) beruhend auf der (Retentionszeit) – (Menge der eluierten Komponente)-Kurve der unbekannten Probe bestimmt.

Das Filtermaterial der vorliegenden Erfindung kann Füllstoffe enthalten, wie organische oder anorganische Füllstoffe. Außerdem kann das Filtermaterial der vorliegenden Erfindung Additive, wie Streckhilfsmittel, z. B. Fettsäuerester und niedermolekulares Polyolefinharz, Stabilisatoren, Antioxidantien, UV-Absorber und Flammhemmstoffe enthalten.

Wenn ein Polyolefinharz, das ein Polyolefin mit langer Molekülkette mit einer Molekülkettenlänge von 2850 nm oder mehr enthält, als Ausgangsmaterial verwendet wird, kann das Filtermaterial der vorliegenden Erfindung durch Kneten des Ausgangsharzes, falls nötig, zusammen mit feinen Pulvern einer anorganischen Verbindung und/oder Harzes unter Verwendung eines Doppelschnecken-Kneters, der Segmente aufweist, die dazu bestimmt sind, ein Zwangskneten zu erzielen, Umwandlung der resultierenden gekneteten Mischung durch Walzen in einen Film und Streckung des resultierenden Ausgangsfilms mit einer Spannmaschine hergestellt werden. Als ein Vorrichtung, die zum Strecken verwendet wird, können herkömmliche Spannmaschinen verwendet werden. Eine Klammerstreckmaschine ist ein Beispiel bevorzugter Spannmaschinen.

Beispiele der feinen Pulver aus einer anorganischen Verbindung, die in das Filtermaterial der vorliegenden Erfindung eingebaut werden sollen, schließen Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Hydrotalkit, Zinkoxid, Eisenoxid, Titanoxid, Kalziumkarbonat und Magnesiumkarbonat ein, die jeweils einen mittleren Teilchendurchmesser 0,1 bis 1 &mgr;m aufweisen.

Insbesondere ist es zum Erzielen einer stabilen Filterleistung wünschenswert, ein Filtermaterial für Mikrofilter zu bilden, indem Kalziumkarbonat oder Magnesiumkarbonat verwendet wird und es nach der Bildung eines Filtermaterials für Mikrofilter mit saurem Wasser aufgelöst und entfernt wird.

Das thermoplastische Harz, welches das Filtermaterial der vorliegenden Erfindung ausmacht, kann durch Bestrahlung vernetzt worden sein. Das Filtermaterial der vorliegenden Erfindung, in dem das thermoplastische Harz vernetzt worden ist, ist in seiner Wärmebeständigkeit und Festigkeit gegenüber einem Filtermaterial überlegen, das aus einem nicht-vernetzten thermoplastischen Harz besteht.

Das Filtermaterial der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein dünner Film mit einer Dicke von etwa 3 bis etwa 50 &mgr;m. Es ist bevorzugter, daß das thermoplastische Harz, welches das Filtermaterial bildet, durch Bestrahlung vernetzt worden ist. Für gewöhnlich wird die Festigkeit eines Filtermaterials mit der Verminderung seiner Dicke kleiner. Jedoch weist das Filtermaterial der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Dicke von etwa 3 bis 50 &mgr;m auf. Wenn das thermoplastische Harz im Filtermaterial der vorliegenden Erfindung vernetzt worden ist, ist das Filtermaterial außerdem hinsichtlich der Filterleistung besonders stabil und es kann eine hohe Festigkeit aufweisen.

Ein Filtermaterial der vorliegenden Erfindung, in dem das thermoplastische Harz vernetzt worden ist, kann erhalten werden, indem ein Filtermaterial der vorliegenden Erfindung, das unter Verwendung eines nicht-vernetzten thermoplastischen Harzes hergestellt wird, einer Bestrahlung unterworfen wird.

Obwohl die Art der Strahlung, die zur Vernetzung verwendet wird, nicht besonders beschränkt ist, werden vorzugsweise Gammastrahlen, Alphastrahlen oder Elektronenstrahlen verwendet. Die Verwendung von Elektronenstrahlen wird vom Standpunkt der Herstellungsgeschwindigkeit und Sicherheit bevorzugt.

Als die Strahlungsquelle wird vorzugsweise ein Elektronenstrahlbeschleuniger mit einer Beschleunigungsspannung von 100 bis 3000 kV verwendet. Wenn die Beschleunigungsspannung niedriger als 100 kV ist, ist die Eindringtiefe der Elektronenstrahlen ungenügend. Eine Beschleunigungsspannung von mehr als 3000 kV kann eine große Bestrahlungsvorrichtung benötigen und ist daher wirtschaftlich nachteilig. Beispiele der Bestrahlungsvorrichtung schließen eine Van-de-Graaff-Elektronenstrahl-Abtastvorrichtung und eine Elektronenvorhang-Elektronenstrahlfixierungs-Förderübertragungsvorrichtung ein.

Die absorbierte Strahlungsdosis beträgt vorzugsweise 0,1 bis 100 Mrad, bevorzugter 0,5 bis 50 Mrad. Wenn die absorbierte Dosis kleiner als 0,1 Mrad ist, ist der Effekt der Vernetzung des Harzes unzureichend. Der Fall, daß sie größer als 100 Mrad ist, ist unerwünscht, da die Festigkeit beträchtlich abnimmt.

Obwohl die Atmosphäre zur Bestrahlung Luft sein kann, werden Inertgase, wie Stickstoff bevorzugt.

Beispiele

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele detaillierter beschrieben, die nicht dazu bestimmt sind, die vorliegende Erfindung zu begrenzen.

Die physikalischen Eigenschaften der Filtermaterialien in den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden in den folgenden Bewertungsverfahren bewertet.

Bewertungsverfahren (1) Bewertung der Filterleistung

Es wurde ein Filtertest durchgeführt, wobei eine Patrone 10 verwendet wurde, die durch Advantec hergestellt wurde, und deren Umriß in 1 dargestellt wird. Im Boden der Patrone 10 ist ein poröser Film 12, der als Filter dient, so angebracht, daß er mit einer Halteplatte 14 gehalten wird. Es wird Polystyrol-Latex 16 dort hinein eingeleitet und eine Filtration durchgeführt, indem es durch ein Luftloch P unter Druck gesetzt wird, während das Latex mit einem Rührer 18 gerührt wird. Das Filtrat wird durch einen Auslaß D abgelassen.

Als das Polystyrol-Latex wurde PS latex Immutex (hergestellt durch JSR Corp.) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,2 &mgr;m verwendet. Es wurde verwendet, nachdem es mit Wasser zu einem Feststoff-(Harzteilchen-)Gehalt von 0,1 Gew.-% verdünnt wurde. Der Druck wurde auf 0,2 MPa (2 kgf/cm2) eingestellt.

Der Trennwirkungsgrad wurde unter Verwendung des Rückhalteverhältnisses von Polystyrol-Latex-Teilchen bewertet, das aus der folgenden Formel berechnet wird. Rückhalteverhältnis (%) = 100 × [1-(Feststoffgehalt des Filtrats)/(Feststoffgehalt der ungefilterten Lösung)]

Die ungefilterte Lösung ist die Latexlösung vor der Filtration.

(2) Gurley-Wert

Der Gurley-Wert (s/100 cm3) eines Films wurde gemäß JIS P8117 gemessen, wobei ein B-Typ Densitometer (Toyo Seiki Seisaku-sho, LTD.) verwendet wurde.

(3) Mittlerer Porendurchmesser

Der mittlere Porendurchmesser d (&mgr;m) wurde durch das Blasenpunktverfahren nach ASTM P316-86 gemessen, wobei ein Perm-Porometer (hergestellt durch PMI Ltd.) verwendet wurde.

(4) Mittlerer Porenradius

Der mittlere Porenradius r (&mgr;m) wurde durch Quecksilber-Porosimetrie nach JIS K1150 gemessen, wobei ein Auto-Pore III9420 (hergestellt durch MICROMERITICS. Ltd.) verwendet wurde. Bei der Bestimmung des mittleren Porenradius wurde die Porenradiusverteilung innerhalb des Bereichs von 0,0032 bis 7,4 &mgr;m gemessen.

(5) Durchdringungsfestigkeit

Wenn eine Metallnadel mit einem Durchmesser von 1 mm und einem Nadelspitzenkrümmungsradius von 0,5 mm mit einer Geschwindigkeit von 200 mm/min in einen Film eindringen gelassen wurde, der mit einer Unterlegscheibe fixiert war, die einen Durchmesser von 12 mm aufwies, wurde die maximale Belastung gemessen, bei der ein Loch im Film gebildet wurde. Die Durchdringungsfestigkeit wurde durch diese Belastung repräsentiert.

Herstellung des Filtermaterials für Mikrofilter (Beispiel 1)

Es wurde eine Harzzusammensetzung durch Kneten von 30 Vol-% Kalziumkarbonat Starpigot 15A (hergestellt von Shiraishi Calcium Co., Ltd., mittlerer Teilchendurchmesser 0,15 &mgr;m) zusammen mit 70 Vol-% gemischtem Polyethylenharz, das aus 70 Gew.-% Polyethylenpulver (MI-ZEX MILLION 340M; hergestellt durch Mitsui Chemicals. Inc., Gewichtsmittel der Molekülkettenlänge: 17000 nm; Gewichtsmittel des Molekulargewichts: 3000000; Schmelzpunkt 136°C) und 30 Gew.-% Polyethylenwachs (Hi-Wax 110P, hergestellt durch Mitsui Chemicals, Inc.; Gewichtsmittel des Molekularge-wichts 1000; Schmelzpunkt 110°C) bestand, durch die Verwendung eines Doppelschnecken-Kneters erhalten, der Segmente aufwies, die dazu bestimmt waren, ein Zwangskneten zu erzielen (hergestellt von Research Laboratory of Plastics Technology Co., Ltd.). Der Gehalt des Polyethylens mit einer Molekülkettenlänge von 2850 nm oder mehr in dieser Harzzusammensetzung betrug 27 Gew.-%. Es wurde ein Ausgangsfilm mit etwa 70 &mgr;m Dicke hergestellt, indem diese Harzzusammensetzung einem Walzen unterzogen wurde (Walztemperatur: 150°C).

Der resultierende Ausgangsfilm wurde bei einer Strecktemperatur von 110°C durch die Verwendung einer Streckspannmaschine auf etwa das 5-fache gestreckt. So wurde ein Filtermaterial für Mikrofilter erhalten, das aus einem porösen Film mit einer Loofah-Struktur bestand. Eine Rasterelektronen-Mikrophotographie der Oberfläche des resultierenden Filtermaterials wird in 1 gezeigt. Die etwas dicken Fasern, die orientiert sind, während sie sich in die V-Richtung in 1 schlängeln, sind Stammfibrillen. Zweigfibrillen sind in eine Richtung senkrecht zur V-Richtung ausgebildet. Wie aus 1 deutlich wird, ist die Dichte der Zweigfibrillen höher als jene der Stammfibrillen. Es ist eine große Anzahl von Mikroporen aus Zweigfibrillen und Stammfibrillen gebildet worden.

Die Messungen des Trennwirkungsgrads, der Luftdurchlässigkeit, der Dicke, des mittleren Porendurchmessers d, des mittleren Porenradius r, 2r/d und der Durchdringungsfestigkeit des Filtermaterials, das im Beispiel 1 erhalten wird, werden in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 1

Die Messungen des Trennwirkungsgrads, der Luftdurchlässigkeit, der Dicke, des mittleren Porendurchmessers d, des mittleren Porenradius r, 2r/d und der Durchdringungsfestigkeit, die erzielt werden, wenn ein kommerziell erhältlicher poröser Film als Filtermaterial verwendet wurde, werden in Tabelle 1 gezeigt. Dieser poröse Film ist ein Film, der erzeugt wird, indem eine kristallisierende Wärmebehandlung auf einen Laminatfilm angewendet wird, der eine Schichtstruktur Polypropylenschicht/Polyethylenschicht/Polypropylenschicht aufweist, die mit einem hohen Streckverhältnis (Entnahmegeschwindigkeit/Extrusionsgeschwindigkeit) gebildet wird, wobei er dann bei einer niedrigen Temperatur gestreckt wird, und er dann bei einer hohen Temperatur gestreckt wird, um ein Abblättern der Kristallgrenzflächen zu verursachen. Dieser poröse Film weist keine Loofah-Struktur auf.

Tabelle 1

Wie durch die Ergebnisse in Tabelle 1 gezeigt wird, kann verstanden werden, daß der mikroporöse Film der vorliegenden Erfindung des Beispiels 1, der eine Loofah-Struktur aufweist, in seinem Trennwirkungsgrad hervorragend ist und im Vergleich zum porösen Film des Vergleichsbeispiels 1 fester ist, obwohl der erstgenannte etwa 1,7-mal dicker als der letztgenannte ist.

Industrielle Anwendbarkeit

Das Filtermaterial für Mikrofilter der vorliegenden Erfindung kann aufgrund seiner Loofah-Struktur einen hohen Trennwirkungsgrad erzielen und kann außerdem eine hohe Festigkeit aufweisen. Daher kann dieses Filtermaterial geeignet als Mikrofiltrationsmembran, Ultrafiltrationsmembran, Dialysemembran, Umkehrosmosemembran usw. eingesetzt werden.

Zusammenfassung

Ein Filtermaterial für Mikrofilter, das aus einem mikroporösen Film besteht, der aus einem thermoplastischen Harz mit Mikroporen besteht, wobei das Material dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mikroporen aus einem dreidimensionalen Netzwerk gebildet werden, das aus Stammfibrillen, die sich in eine Richtung des Films erstrecken, und Zweigfibrillen besteht, durch welche die Stammfibrillen miteinander verbunden sind, und die Dichte der Zweigfibrillen höher als die Dichte der Stammfibrillen ist. Dieses Filtermaterial ist zur praktischen Verwendung fest genug und zeigt außerdem einen hohen Trennwirkungsgrad.


Anspruch[de]
  1. Filtermaterial für Mikrofilter, das aus einem mikroporösen Film besteht, der aus thermoplastischem Harz mit Mikroporen besteht, wobei das Material dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mikroporen aus einem dreidimensionalen Netzwerk gebildet werden, das aus Stammfibrillen, die sich in eine Richtung des Films erstrecken, und Zweigfibrillen besteht, durch welche die Stammfibrillen miteinander verbunden sind, und die Dichte der Zweigfibrillen höher als die Dichte der Stammfibrillen ist.
  2. Filtermaterial für Mikrofilter nach Anspruch 1, wobei der mittlere Porendurchmesser d (&mgr;m) der Mikroporen, der durch das Blasenpunktverfahren bestimmt wird, das in ASTM F316-86 bereitgestellt wird, und der mittlere Porenradius r (&mgr;m) der Mikroporen, der durch Quecksilber-Porosimetrie bestimmt wird, die in JIS K1150 bereitgestellt wird, vorzugsweise die folgende Formel erfüllen: 1,20 ≤ 2r/d ≤ 1,70
  3. Filtermaterial für Mikrofilter nach Anspruch 1, wobei die Zweigfibrillen in die Richtung der maximalen thermischen Schrumpfung des Films orientiert sind.
  4. Filtermaterial für Mikrofilter nach Anspruch 1, wobei die Mikroporen einen mittleren Porendurchmesser d von 0,03 bis 3 &mgr;m aufweisen.
  5. Filtermaterial für Mikrofilter nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Harz Polyolefin ist.
  6. Filtermaterial für Mikrofilter nach Anspruch 5, wobei das Polyolefin mindestens 10% oder mehr Polyolefin aufweist, das eine Molekülkettenlänge von 2850 nm oder mehr aufweist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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