JPH057050B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、機能性膜の製造方法に関し、特に高
純度物質を得るための膜分離法等に有用な機能性
膜の製造方法に係わる。 ［従来の技術］ 物質分離膜は、膜に存在する孔径の大きい順
に、多孔質膜、微多孔質膜、非多孔質膜がある。
非多孔質膜は、物理的に不可能な10Å以下の孔
径、つまり高分子鎖間隙を利用したものである。
こうした非多孔質膜では、分離気体の透過量を実
用的なレベルにするため、超薄膜又は単分子膜が
必要である。しかしながら、超薄膜又は単分子膜
は機械的強度の点からそれらの膜のみでは物質分
離に使用できない。 このようなことから、従来、超薄膜又は単分子
膜を用いて非多孔質膜を製造するには、多孔質支
持体膜上にポリマー薄膜法等により超薄膜を形成
した後、この超薄膜上に多孔質保護膜を形成する
方法が行われている。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の非多孔質膜の製造方
法では超薄膜の形成に長時間要し、かつ三層構造
膜とする必要があるため、工程が煩雑化するばか
りか、製造効率の低下、コスト上昇を招くという
問題があつた。 本発明は、従来の問題点を解決するためになさ
れたもので、超薄膜部を有する非多孔質膜として
利用できる機能性膜を簡単かつ量産的に製造し得
る方法を提供しようとするものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、正電極及び負電極の間に熱可塑性樹
脂フイルムを配置した後、正負電極間に高電圧を
間歇的に印加し、正負電極のいずれかに配置した
微粒子を帯電させると同時に異極側に高速度で移
動させて前記熱可塑性樹脂フイルムに衝突、埋没
させ、該微粒子の埋没箇所に超薄膜部を形成する
ことを特徴とするものである。 上記フイルム材料は熱可塑性樹脂であればいか
なるものでも使用できるが、分離すべき物質や埋
没される微粒子の種類等により適宜選択すること
が望ましい。具体的には、ポリエステル、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリイミド等を使用す
ることができる。かかるフイルムの厚さについて
は、強度等の観点から下限値を、実用的な微粒子
の衝突エネルギーで超薄膜部を形成させる観点か
ら上限値を、夫々設定することが望ましい。 上記微粒子の材料は熱可塑性樹脂フイルムに比
べて硬度の高いものであればいかなるものでもよ
く、例えば熱硬化性樹脂、金属、セラミツクス、
ガラス等を使用することができる。また、微粒子
を熱可塑性樹脂フイルムに埋没させたまま非多孔
質膜として使用する場合には、該微粒子の材料を
選択することにより液体、気体の吸着性や放出性
等の微粒子自体の特性を非多孔質膜にも付与する
ことが可能となる。 ［作用］ 本発明方法は、正電極及び負電極の間に熱可塑
性樹脂フイルムを配置した後、正負電極間に高電
圧を間歇的に印加し、正負電極のいずれかに配置
した微粒子を帯電させると同時に異極側に高速度
で移動させて前記熱可塑性樹脂フイルムに衝突、
埋没させることによつて、微粒子埋没部と微粒子
埋没側と反対の面の間に超薄膜部が形成されれた
非多孔質膜として作用し得る機能性膜を簡単に製
造できる。しかも、正負電極間に高電圧を印加す
ることによつて、微粒子の熱可塑性樹脂フイルム
への衝突エネルギーを正確に制御できるため、目
的とする厚さの超薄膜部を有する機能性膜を再現
性よく製造できる。 また、正負電極間に印加する高電圧の電圧又は
電圧と印加時間を調整すれば、熱可塑性樹脂フイ
ルムへの微粒子の埋没深さ、つまり前記超薄膜部
の厚さ、を簡単に制御できる利点を有する。 更に、正電極及び負電極の間に配置される熱可
塑性樹脂フイルムを該樹脂のガラス転移温度近辺
で加熱すると共に延伸しながら正負電極間に高電
圧を印加すれば、加熱、延伸しない場合に比べて
低い電圧で微粒子を該フイルムに衝突、埋没させ
ることが可能となる。 ［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。 第１図は、本実施例に使用した機能膜製造装置
を示す概略図、第２図は第１図の要部及び正負電
極に接続された高電圧発生機の回路を示す構成図
である。図中の１は例えば厚さ20μｍのポリエチ
レンテレフタレートフイルム（ポリエステルフイ
ルム）２が巻回されている原反ロールであり、こ
の原反ロール１のフイルム２供給側には３つの送
りロール３₁〜３₃が配置されている。最前段の送
りロール３₃側には、正電極４及び負電極５が互
いに対向して配置され、これら正負電極４，５間
を前記フイルム２が通過する。前記下部側に位置
する正電極４の上部には、第２図に示すように微
粒子受部６が形成されており、この受部６には微
粒子フイーダ７から微粒子が供給される。前記正
負電極４，５の前段側には、それら電極４，５間
を通過したフイルム２を移動させる送りロール３
_４，３₅が配置され、更にこれら送りロール３₄，
３₅の前段には巻取ロール８が配置されている。 前記正負電極４，５は、高電圧発生機９に接続
されている。この高電圧発生機９は、第２図に示
すようにコンデンサ１０を備えている。このコン
デンサ１０の一方の端子１１ａは、直流電源１２
の正極側に接続され、かつ他方の端子１１ｂスイ
ツチ１３、抵抗体１４を介して前記直流電源１２
の負極側に接続されている。また、前記コンデン
サ１０の一方の端子１１ａは前記正電極４に接続
され、かつ他方の端子１１ｂは保護用の抵抗体１
５及びコイル１６を介して放電スイツチ１７の一
方の端子１８ａに接続されている。この放電スイ
ツチ１７は、一方の端子１８ａに接続された互い
に反対方向に伸びる回転可能な２つの接続点１９
_１，１９₂を有する。また、前記放電スイツチ１７
の一方の端子１８ａには、前記負電極５が接続さ
れている。更に、前記放電スイツチ１７の他方の
端子１８ｂは前記正電極４と前記コンデンサ１０
の一方の端子１１ａを結線した配線に接続されて
いる。こうした高電圧発生機９において、直流電
源１２のスイツチ１３を閉じた状態で前記放電ス
イツチ１７の接点１９₁，１９₂を回転させて、い
ずれかの接点１９₁（又は１９₂）が該スイツチ１
７の他方の端子１８ｂに接続されると、前記コン
デンサ１０が放電スイツチ１７を介して接続され
るため、放電がなされる。一方、前記放電スイツ
チ１６の各接点１９₁，１９₂が他方の端子１８ｂ
から離れると、コンデンサ１０の端子１１ａ，１
１ｂが解放され、充電がなされると共に、前記正
負電極４，５間に電圧が印加される。従つて、放
電スイツチ１７の接点１９₁，１９₂の回転を速く
すれば充電時間が短くなつて前記正負電極４，５
間に印加される電圧が低くなり、一方接点１９₁，
１９₂の回転を遅くすれば充電時間が長くなつて
前記正負電極４，５間に印加される電圧を高めら
れる。つまり、放電スイツチ１７の接点１９₁，
１９₂の回転速度を調整することによつて、前記
正負電極４，５間に印加される電圧及び印加時間
を制御できる。本実施例では、前記放電スイツチ
１７の接点１９₁，１９₂の回転速度を正負電極
４，５の間に第３図に示す30kV、40μsecのパル
ス波形で印加できるように設定した。 次に、前述した第１図、第２図図示の装置によ
り機能膜の製造方法を説明する。 まず、微粒子フイーダ７から例えば平均粒径
2μｍのシリコン微粒子２０を正電極４の微粒子
受部６に所定量供給した後、原反ロール１から既
述した厚さ20μｍのポリエステルフイルム２の始
端を送りロール３₁〜３₃により正負電極４，５間
を通過させ、更に送りロール３₄，３₅により巻取
ロール８に巻回した。つづいて、各送りロール３
_１〜３₃の回転を停止してポリエステルフイルム２
の所定部分を正負電極４，５間に位置させた状態
で高電圧発生機９のスイツチ１３をオンすると共
に、放電スイツチ１７の接点１９ａ，１９ｂを回
転して正負電極４，５間に第３図に示す30kV、
40μsecの条件で間歇的に印加した。この時、正電
極４の受部６に収納されたシリコン微粒子２０が
帯電されると共に、異極である負電極５側に高速
度で移動し、正負電極４，５間に配置されたポリ
エステルフイルム２に衝突した。次いで、高電圧
発生機９のスイツチ１３を開き、ポリエステルフ
イルム２を原反ロール１及び送りロール３₁〜３₅
の回転により所定長さ移動させた後、再度、高電
圧発生機９により前記と同様なシリコン微粒子２
０のポリエステルフイルム２への衝突を行なう操
作を繰返して第４図に示す機能性膜２１を製造し
た。 得られた機能性膜２１について光学顕微鏡で観
察したところ、同第４図に示すようにフイルム２
の正電極４側の表面から複数子のシリコン微粒子
２０が埋没されており、かつ微粒子埋没部２２と
微粒子埋没側と反対の面（負電極５側の面）との
間に厚さ2μｍの超薄膜部２３が形成されている
ことが確認できた。 また、本実施例の機能性膜及びシリコン微粒子
が埋没されていない同厚さ（20μｍ）のポリエス
テルフイルム（比較例）について、CO₂、N₂及
びO₂のガス透過量を測定した。その結果、下記
表に示す。

【表】 上表から明らかなように本実施の機能性膜は比
較例のものに比べて各ガスの透過量が大幅に増加
し、非多孔質膜として有効に利用できることがわ
かる。 なお、上記実施例では微粒子を正電極側に配置
するようにしたが、これに限定されず、負電極側
に配置するようにしてもよい。 ［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明方法によれば以下に
列挙する種々の効果を奏する。 従来の薄膜技術では得られなかつた超薄膜部
が熱可塑性樹脂フイルムに形成された極めて単
純な構造で非多孔質膜として作用する機能性膜
を簡単に製造できる。 熱可塑性樹脂フイルムに埋没された微粒子の
表面積が非常に大きいため、分離すべき液体や
気体との接触面積が格段に広くなり、従来の機
能膜に比べて単位面積当りの分離能力の高い機
能性膜を得ることができる。 微粒子として分離すべき液体や気体中の透過
物質と選択的に結合する材料を用いれば、選択
的な物質分離作用が付与された機能性膜を製造
できる。 微粒子として溶剤溶解性の材料より形成し、
熱可塑性樹脂フイルムに該微粒子を埋没させた
後、微粒子を溶剤で溶解除去すれば、微粒子の
機能に左右されない機能性膜を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で使用した機能膜製造
装置の一形態を示す概略図、第２図は第１図の要
部及び正負電極に接続された高電圧発生機の回路
を示す構成図、第３図は高電圧発生機で発生させ
る高電圧のパルス波形図、第４図は本実施例で製
造された機能性膜を示す断面図である。 １……原反ロール、４……正電極、５……負電
極、６……微粒子受部、７……微粒子フイーダ、
８……巻取ロール、９……高電圧発生機、１０…
…コンデンサ、１２……直流電源、１７……放電
スイツチ、１９₁，１９₂……接点、２０……シリ
コン微粒子、２１……機能性膜、２２……微粒子
埋没部、２３……超薄膜部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正電極及び負電極の間に熱可塑性樹脂フイル
   ムを配置した後、正負電極間に高電圧を間歇的に
   印加し、正負電極のいずれかに配置した微粒子を
   帯電させると同時に異極側に高速度で移動させて
   前記熱可塑性樹脂フイルムに衝突、埋没させ、該
   微粒子の埋没箇所に超薄膜部を形成することを特
   徴とする機能性膜の製造方法。 ２ 微粒子は、分離すべき物質に対して吸着機能
   及び放出機能を有するものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の機能性膜の製造方
   法。 ３ 正負電極間に印加する高電圧の電圧を調整す
   ることにより、熱可塑性樹脂フイルムへの微粒子
   の埋没深さを制御せしめることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の機能性膜の製
   造方法。 ４ 正電極及び負電極の間に配置される熱可塑性
   樹脂フイルムを該樹脂のガラス転移温度近辺で加
   熱すると共に延伸しながら正負電極間に高電圧を
   印加し、微粒子を該フイルムに衝突、埋没させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
   項いずれか記載の機能性膜の製造方法。