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JP4141566B2 - Method for producing a film having an impermeable portion - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜の一部の範囲に不透過箇所が形成された多孔質層を有する膜の製造方法に関し、更に詳しくは、多孔質層を有する膜が平膜であって、不透過箇所が該平膜の透過箇所を取り囲む形状に形成された膜の製造方法に関し、より詳しくは、多孔質層を有する膜の細孔をエネルギー線硬化性化合物を利用して閉塞することにより膜の一部の範囲に不透過箇所を形成する方法に関する。
【0002】
本発明の製造方法によって得られる不透過箇所が形成された多孔質層を有する膜は、化学、生化学、医療、食品、製薬、環境などの分野における濾過、精製、回収、濃縮、透析、気液ガス交換、膜蒸留、パーベーパレーションなどの工程や、センサー、診断薬、分析装置などのデバイスに利用され、これらの利用分野における微小合成・分析装置と一体化したデバイスに使用することが特に好適である。
【0003】
【従来の技術】
不透過箇所を有する多孔質膜の製造方法として、特開平2−6827号公報には、多孔質フィルタの一部を加熱することにより該多孔質フィルタをフィルム状態へ構造変化させて不透過箇所を形成する方法が開示されている。また、特開平6−192467号公報には、エネルギー線の照射により多孔質体を形成する重合性溶液(I)と、エネルギー線の照射により非多孔質のポリマーを形成する重合性液体(II)とを、同一支持体上に互いに境界を接するように配置し、エネルギー線を照射して硬化させることにより部分多孔質体を製造する方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平2−6827号報に開示されている方法では、不透過箇所の厚みが必然的に透過箇所より薄くなるため、微小な分離膜デバイスに使用する場合に、シール部からの漏洩が生じがちであった。また、特開平6−192467号報に開示されている方法では、膜が多孔質膜に限られる上、多孔質部と非多孔質部の境界付近で細孔径が乱れ、微小な多孔質部を形成すると、濾過膜の孔径分布が広くなる傾向があった。
【0005】
さらに、多孔質層を有する膜の多孔質層に溶融型接着剤を塗布することにより多孔質層を構成する細孔を閉塞し、不透過箇所を形成しようとする試みでは、溶融型接着剤が細孔に深く侵入することができず、多孔質層を膜の全厚み方向にわたって完全に閉塞することは困難であった。また、熱硬化性接着剤や溶液型接着剤を塗布することにより細孔を閉塞しようとする試みでは、該接着剤が、透過箇所として残存させるべき部分にまで浸潤するため、微小な透過箇所を形成することが困難であった。
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、不透過箇所の厚みが透過箇所の厚みより薄くない膜を製造可能であり、孔径分布に優れた多孔質膜を製造でき、不透過箇所の細孔は完全に閉塞しながら、微小な透過箇所又は不透過箇所を形成することが可能であり、かつ単純な工程で製造可能な、不透過箇所を有する膜の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、多孔質層を有する膜の細孔中にエネルギー線硬化性化合物を含有するエネルギー線硬化性組成物を充填し、その一部の範囲にエネルギー線を照射することにより照射部のエネルギー線硬化性化合物を硬化させた後、未硬化のエネルギー線硬化性化合物を除去することによって多孔質層を有する膜の一部の範囲に不透過箇所を形成する不透過箇所を有する膜の製造方法を提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法で使用する多孔質層を有する膜(以下、単に「膜」と称する場合もある。)は、膜中に相互に連絡している多数の細孔で構成された層を有する膜であって、該層の細孔を通って液体が膜の表面に平行な方向に流れることができるものであり、さらに、該細孔は膜の少なくとも一方の表面に開口しているものである。このような膜としては、膜全体が多孔質層である膜、即ち、細孔が原液側から濾液側に連通しており、液体が透過できる、いわゆる多孔質膜や、多孔質支持層と非多孔質分離層からなるいわゆる不均質膜や複合膜が挙げられる。多孔質膜は、膜の深さ方向に平均孔径が変化しない等方性膜であっても、孔径の小さい分離層と孔径の大きい支持層からなる非対称膜であっても良い。多孔質膜の例としては、逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜、不織布や濾紙などであり得る。さらに、濾過用途に通常使用される親水性膜であっても、脱気膜や蒸留膜に使用される疎水性膜であっても良い。多孔質層と非多孔質層とから成る膜としては、気体分離膜、脱気膜、脱湿膜、パーベーパレーション膜などが挙げられる。これらの膜の中でも、とりわけ微小化が必要とされる点で、多孔質膜、特に精密濾過膜の場合に、本発明の効果が特に発揮されるので好ましい。多孔質層の平均細孔径は任意であるが、0.01〜10μmの範囲であることが、本発明の効果が発揮されるので好ましい。膜厚は任意であるが、0.05〜0.3mmの範囲が、本発明の効果が発揮されるので好ましい。、
【0010】
膜の形状は任意であり、平面状の膜(平膜)であっても、筒状、キャピラリー状、中空糸状などの中空状であっても良いが、平膜であることが、本発明の効果が発揮されるので好ましい。膜の寸法・形状は任意であり、必要な濾過面積などにより好適な寸法・形状のものを使用することができる。形状は、例えば、円形、四角形、その他の複雑な形状であり得るが、流路が形成された板状の部材と積層・接着することにより、微小な分離膜デバイスを形成することのできるものであることが好ましい。膜の面積は、0.1mm2〜100cm2の範囲にある小形の膜であることが、本発明の効果が発揮されるので好ましい。勿論、これより大きい膜や長尺の膜を使用し、該膜中に複数の「非透過箇所を有する膜」を形成し、切断して目的の寸法の膜とすることもできる。
【0011】
膜の素材は、任意であり、金属;半導体;ガラス;石英などの結晶;セラミック;炭素;ポリマーなどであり得るが、ポリマーであることが、用途の自由度の高さ、価格の面から好ましい。また、膜の素材は、複数の素材の複合体であっても良い。
【0012】
多孔質膜の素材に用いられるポリマーとしては、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体の如きスチレン系ポリマー;ポルスルホン、ポリエーテルスルホンの如きポリスルホン系ポリマー;ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリルの如きポリ(メタ)アクリレート系ポリマー;ポリマレイミド系ポリマー;ポリカーボネート系ポリマー;酢酸セルロース、メチルセルロースの如きセルロース系ポリマー;ポリウレタン系ポリマー;塩化ビニル、塩化ビニリデンの如き塩素含有ポリマー;ナイロン6、ナイロン66、芳香族ポリアミドなどのポリアミド系ポリマー;ポリイミド、ポリエーテルイミドなどのポリイミド系ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4−メチル−1−ペンテン)の如きポリオレフィン系ポリマー;ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトンの如きポリエーテル系又はポリチオエーテル系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレートの如きポリエステル系ポリマー、ポリテトラフロロエタン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系ポリマーなどが挙げられる。また、エネルギー線硬化性の架橋ポリマーとしては、(メタ)アクリロイル基を有するエネルギー線硬化性化合物の硬化物や、マレイミド基を有するエネルギー線硬化性化合物の硬化物が挙げられる。勿論、ポリマーは単独重合体の他、共重合体であっても良いし、ブレンドやアロイであっても良い。
【0013】
本発明の第1の製造方法は、多孔質層を有する膜の多孔質層を構成している細孔の、不透過箇所とすべき部分にエネルギー線硬化性化合物を含有するエネルギー線硬化性組成物を充填し、エネルギー線を照射することにより、該エネルギー線硬化性化合物を硬化させ、該エネルギー線硬化性化合物の硬化物が充填されていない部分(即ち、流体を選択透過させるべき膜部分であり、以下、透過箇所とも言う。)に比べて実質的に液体や気体が不透過な不透過箇所を形成する方法に関する。膜を透過する流体が気体である場合には、不透過箇所をも若干の気体が透過しうる。しかし、不透過箇所の単位膜面積当たりの気体透過速度は透過箇所のそれの1/10以下であることが好ましい。膜を透過する流体が液体である場合には、不透過箇所は液体を全く透過させないことが好ましい。
【0014】
本発明の製造方法に用いられるエネルギー線硬化性化合物としては、有機、無機を問わず、エネルギー線の照射により硬化するものであればよく、重合性の炭素−炭素二重結合を有する化合物であることが、硬化速度が速いため好ましく、中でも硬化速度の速い(メタ)アクリロイル基を有する化合物や、光重合開始剤が不要なマレイミド基を有する化合物が特に好ましい。これらの化合物は、単独で用いることもでき、2種類以上を混合して用いることもできる。
【0015】
エネルギー線硬化性化合物として使用できる(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート、3−メタクリロキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン、トリフロロエチル(メタ)アクリレート、テトラフロロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフロロペンチル(メタ)アクリレート、ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、メチル−2−クロロアクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートの如き単官能モノマー;ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、2,2’−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシポリエチレンオキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシポリプロピレンオキシフェニル)プロパンの如き2官能モノマー;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレートの如き3官能モノマー;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートの如き4官能モノマー;ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートの如き6官能モノマー、などが挙げられる。
【0016】
また、本発明の製造方法で使用するエネルギー線硬化性化合物は、重量平均分子量が500〜50000の重合性オリゴマー(プレポリマーとも呼ばれる)、好ましくは、(メタ)アクリル系オリゴマーを用いることもできる。エネルギー線硬化性化合物として使用できる(メタ)アクリル系オリゴマーとしては、例えば、エポキシ樹脂の(メタ)アクリル酸エステル、ポリエーテル樹脂の(メタ)アクリル酸エステル、ポリブタジエン樹脂の(メタ)アクリル酸エステル、分子末端に(メタ)アクリロイル基を有するポリウレタン樹脂、などが挙げられる。これらのモノマーやオリゴマーは、単独で使用することもでき、2種類以上のものを混合して使用することもできる。
【0017】
エネルギー線硬化性化合物として使用できるマレイミド系のモノマーとしては、例えば、マレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ブチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−メチルマレイミド、N−ベンジルマレイミドの如き単官能マレイミド;4,4’−N,N’−ビスマレイミドジフェニルメタン、1,6−N,N’−ヘキサメチレンビスマレイミド、1,2−N,N’−エチレンビスマレイミドの如き2官能マレイミド、などが挙げられる。これらのマレイミド系モノマーは、単独で用いることもでき、2種類以上を混合して用いることもできる。また、これらのマレイミド系モノマー類は、ビニルエーテル類や、アクリル系モノマー及び/又はオリゴマーなどの他の重合性化合物と混合して用いることもできる。
【0018】
エネルギー線硬化性組成物からなる硬化物の強度や硬度を十分に高くするためには、エネルギー線硬化性組成物からなる硬化物が架橋重合体であることが好ましく、そのため、エネルギー線硬化性組成物は、例えば、2〜6官能の多官能モノマー及び/又はオリゴマーの単独物又は混合物であることが好ましい。
【0019】
エネルギー線硬化性組成物には、光重合開始剤、改質剤、増粘剤、強化材などを添加することも可能である。
【0020】
エネルギー線硬化性組成物に必要に応じて添加することができる光重合開始剤は、本発明で使用するエネルギー線に対して活性であり、エネルギー線硬化性化合物を重合させることが可能なものであれば特に制限がなく、例えば、ラジカル重合開始剤、アニオン重合開始剤、カチオン重合開始剤であって良い。そのような光重合開始剤としては、例えば、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、2,2′−ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンの如きアセトフェノン類;ベンゾフェノン、4,4′−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントンの如きケトン類;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルの如きベンゾインエーテル類;ベンジルジメチルケタール、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンの如きベンジルケタール類、などが挙げられる。
【0021】
エネルギー線硬化性組成物に必要に応じて添加することができる増粘剤としては、例えば、ポリスルホン、ポリイミド、ポリカーボネートなどのエネルギー線硬化性化合物に可溶な非反応性ポリマーが挙げられる。
【0022】
エネルギー線硬化性組成物に必要に応じて添加することができる改質剤としては、例えば、接着性改良材として、水酸基、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基、アンモニウム塩、アミド結合、エーテル結合等の親水基や親水部を含有する非反応性化合物や界面活性剤;撥水剤として機能するシリコンオイルやフッ素置置換炭化水素などが挙げられる。
【0023】
エネルギー線硬化性組成物に必要に応じて添加することができる強化剤としては、例えば、ポリスルホン、ポリイミド、ポリカーボネートなどのエネルギー線硬化性化合物に可溶な非反応性ポリマーが挙げられる。
【0024】
不透過箇所となるエネルギー線硬化性化合物の選択は、膜との接着性、膜の塗れ性、粘度等を考慮して選択できる。本発明の第1の製造方法においては、エネルギー線硬化性化合物の、膜を構成する素材との接触角は、15〜90度であることが好ましく、20〜60度であることが更に好ましい。接触角がこれより小さいと、透過箇所として残す部分にまでエネルギー線硬化性化合物が浸潤し、微小な透過箇所を形成することが困難になりがちである。接触角がこれより大きいと、不透過箇所とすべき部分の細孔の、膜厚方向の全範囲にわたる閉塞が不完全になりがちである。ここでいう接触角は、膜を構成する素材からなる表面が平滑な塗膜や成形物で測定することが好ましい。エネルギー線硬化性化合物の膜自体との接触角は、平滑な表面に対する値とは異なった値を示す場合がある。
【0025】
また、本発明の第1の製造方法においては、エネルギー線硬化性組成物の20℃における粘度が100〜10000mPa・sの範囲にあることが好ましい。 エネルギー線硬化性組成物の粘度が100mPa・sより低い場合には、 透過箇所として残す部分にまでエネルギー線硬化性組成物が浸潤しがちであるので好ましくなく、エネルギー線硬化性組成物の粘度が10000mPa・sより高い場合には、 不透過箇所とすべき部分の細孔の、膜厚方向の全範囲にわたる閉塞が不完全になりがちとなるので、好ましくない。
【0026】
不透過箇所の形状は任意であるが、分離膜として使用する透過箇所の周囲を完全に囲うことが好ましい。不透過箇所は必ずしも透過箇所以外の全体である必要はなく、例えば透過箇所を囲う帯状の部分であっても良い。1枚の膜の中に、複数の透過箇所が形成されるように、不透過箇所を形成することも可能である。
【0027】
膜の不透過箇所とすべき部分の細孔にエネルギー線硬化性組成物を充填する方法は、膜の不透過箇所とすべき部分に、細孔の開口している側から、エネルギー線硬化性組成物を塗布することで実施することができる。膜が多孔質膜である場合には、塗布面は片面であっても両面であっても良い。
【0028】
塗布方法は、不透過箇所とすべき部分の多孔質層に塗布可能な任意の塗布方法を採用できる。例えば、スクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット、アプリケータ、スピンコート、ローラーコート、バーコーター、スプレーなどの方法が挙げられる。膜全体に塗布する方法を採用する場合には、透過箇所として残存させる部分をマスキングして非塗布箇所を形成することができる。マスキングは、膜表面のマスキングであり得るし、膜の透過箇所とすべき部分の細孔に、エネルギー線に不活性な物質をあらかじめ充填する方法もあり得る。
【0029】
高粘度のエネルギー線硬化性組成物を用いる場合などには、エネルギー線硬化性化合物を揮発性溶剤の溶液として塗布することも可能である。膜の不透過箇所とすべき部分の細孔にエネルギー線硬化性組成物が十分含浸できるように、塗布を減圧下で行っても良いし、塗布後、減圧しても良い。また、膜の不透過箇所とすべき部分の細孔にエネルギー線硬化性組成物が十分含浸できるように、膜の細孔表面をあらかじめ表面処理してもよい。表面処理は任意であるが、例えば、プラズマ処理、コロナ処理、フッ素処理、スルホン化処理、界面活性剤処理などを使用することができる。
【0030】
エネルギー線硬化性組成物を塗布した後、エネルギー線を照射することによりエネルギー線硬化性化合物を硬化させる。塗布からエネルギー線照射までの時間は、エネルギー線硬化性組成物が膜の不透過箇所とすべき部分の細孔に含浸し、かつ、透過箇所とすべき部分の細孔にまで浸潤しない時間を選択する必要がある。この時間は、エネルギー線硬化性組成物の粘度、エネルギー線硬化性化合物の膜素材との接触角、塗布方法、膜厚、細孔径、不透過箇所の寸法・形状などにより変化するため、一概には限定できないが、目的とする系で実験することより、簡単に最適時間を求めることができる。
【0031】
エネルギー線としては、エネルギー線硬化性化合物を硬化させることが可能なものであれば任意であり、紫外線、可視光線、赤外線、エックス線、ガンマ線、電子線、ベータ線、重粒子線等が挙げられるが、取り扱い性や硬化速度の面から紫外線、可視光などの光線が好ましく、紫外線が特に好ましい。また、硬化速度を速め、硬化を完全に行う目的で、エネルギー線の照射を低酸素濃度雰囲気で行うことが好ましい。低酸素濃度雰囲気としては、窒素気流中、二酸化炭素気流中、アルゴン気流中、真空又は減圧雰囲気が好ましい。エネルギー線として光を用いる場合、光強度は1〜1000mw/cm2が好ましく、照射時間は0.1〜180秒が好ましい。
【0032】
本発明の第2の製造方法は、多孔質層を有する膜の多孔質層を構成している細孔中にエネルギー線硬化性組成物を充填し、その一部の範囲にのみエネルギー線を照射することにより、照射部のエネルギー線硬化性化合物を硬化させ、その後非照射部に残存する未硬化のエネルギー線硬化性化合物を除去することによって、透過箇所と、該箇所に比べて実質的に液体や気体が不透過な不透過箇所を形成する方法に関する。
【0033】
本発明の第2の製造方法においては、膜全体の細孔にエネルギー線硬化性組成物を充填することができる。勿論、透過箇所とする部分の一部又は全部にエネルギー線硬化性化合物が充填されていない箇所があっても良い。従って、塗布方法として、ディッピングなどの方法も利用することができる。また、透過箇所へのエネルギー線硬化性組成物の浸潤の恐れが無いため、エネルギー線硬化性組成物の揮発性溶剤溶液を塗布し、溶剤を除去した後、エネルギー線を照射する方法も容易に実施できる。さらに、本発明の第2の製造方法においては、エネルギー線硬化性組成物の粘度や膜素材との濡れ性の関係の制約が小さく、自由度が高い。
【0034】
エネルギー線は、不透過箇所とすべき部分に照射し、該部分のエネルギー線硬化性化合物を硬化させる。勿論、エネルギー線硬化性組成物を塗布しない部分を残した場合には、この部分を照射しても差し支えない。エネルギー線の不透過箇所とすべき部分への照射は、フォトリソグラフィーの手法を利用することができる。即ち、フォトマスキング法や、エネルギー線の走査法により実施できる。
【0035】
本発明の第2の製造方法は、透過箇所へのエネルギー線硬化性組成物の浸潤が原理的に生じないため、特に微小な透過箇所を形成する場合に好適である。
【0036】
上記以外のことについては、本発明の第1の製造方法についての記述と同じである。
【0037】
【実施例】
以下、実施例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例の範囲に限定されるものではない。なお、以下の実施例において、「部」及び「%」は、特に断りがない限り、各々「重量部」及び「重量%」を表わす。
【0038】
[実施例1]
〔多孔質層を有する膜〕
多孔質層を有する膜(1)として、孔径0.8μm、厚み約150μmのアセチルセルロース系精密濾過膜(ゲルマン・サイエンス社製、「GN−4メトリセル#64679」)を用いた。
【0039】
〔エネルギー線硬化性組成物の調製〕
10エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート(第一工業株式会社製の「BPE−10」)50部、4エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート(第一工業株式会社製の「BPE−4」)50部及び1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバガイギー社製の紫外線重合開始剤「イルガキュアー 184」)2部を混合してエネルギー線硬化性組成物[E−1]を調製した。なお、エネルギー線硬化性組成物[E−1]の粘度は、20℃において1090mPa・sであった。
【0040】
〔不透過箇所の形成〕
図1に示した形状の、各5mm×5mmの4つの正方形が中心間距離5mmの格子状に並んだ透過箇所(2)を囲む25mm×25mmの正方形の不透過箇所(3)となる部分に、エネルギー線硬化性組成物[E−1]をスクリーン印刷機を用いて塗布し、塗布後約10秒後に、ウシオ電機株式会社製の「マルチライト200型露光装置用光源ユニット」を用いて、窒素雰囲気中で10mW/cm2 の紫外線を30秒間照射することにより、エネルギー線硬化性化合物を硬化させ、不透過箇所が形成された25mm×25mmの部分を切り出すことにより、図1に示した形状の不透過箇所を有する膜[M−1]を得た。
【0041】
〔エネルギー線硬化性化合物の浸潤の確認〕
不透過箇所を有する膜[M−1]をマラカイトグリーン(和光純薬株式会社製)0.03%水溶液に浸漬して引き上げ、濾紙にて水分を吸収した後、目視にて透過箇所及び不透過箇所を観察したところ、透過箇所は色素により染色されており、不透過箇所は染色されていなかった。光学顕微鏡にて透過箇所と不透過箇所の境界部分を観察したところ、境界はかなり凹凸が見られたが、平均してエネルギー線硬化性化合物が約0,15mm透過箇所へ侵入している様子が認められた。
【0042】
[実施例2]
〔不透過箇所の形成〕
実施例1において、▲1▼膜として、孔径1μm、厚み約150μmのポリアミド系の精密濾過膜(ゲルマン・サイエンス社製の「ナイラソルブ#66508」)を使用したこと、▲2▼透過箇所の形状が、図2に示したように、幅1.2mm×長さ15mmの長方形が5mm間隔に4本形成された形状であること、以外は、実施例1と同様にして、図2に示した形状の不透過箇所を有する膜[M−2]を作製した。
【0043】
〔エネルギー線硬化性化合物の浸潤の確認〕
実施例1と同様の観察を行ったところ、境界はかなり凹凸が認められたが、平均して透過箇所へのエネルギー線硬化性化合物の浸潤は約0.1mmであった。
【0044】
[実施例3]
〔エネルギー線硬化性組成物の調製〕
3官能ウレタンアクリレートオリゴマー(大日本インキ化学工業株式会社製「ユニディック V−4263」)10部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(第一工業株式会社製「ニューフロンティア HDDA」)40部及びシクロヘキシルマレイミド50部を混合してエネルギー線硬化性組成物[E−3]を調製した。
【0045】
〔不透過箇所の形成〕
実施例1において、エネルギー線硬化性組成物[E−1]に代えて、エネルギー線硬化性組成物[E−3]を使用した以外は、実施例1と同様にして、図1に示した形状の不透過箇所を有する膜[M−3]を作製した。
【0046】
〔エネルギー線硬化性化合物の浸潤の確認〕
実施例1と同様の観察を行ったところ、境界はかなり凹凸が認められたが、平均して透過箇所への接着剤の浸潤は約0.15mmであった。
【0047】
[実施例4]
〔不透過箇所の形成〕
実施例1において、▲1▼塗布ローラーを用いて、エネルギー線硬化性化合物を膜全体に塗布したこと、▲2▼実施例1と同じ形状・寸法の透過箇所をフォトマスキングして紫外線照射したこと、▲3▼紫外線照射後、イソプロパノールにて未硬化のエネルギー線硬化性化合物を洗浄除去し、風乾させたこと、以外は、実施例1と同様にして、図1に示した形状の不透過箇所を有する膜[M−4]を作製した。
【0048】
〔エネルギー線硬化性化合物の浸潤の確認〕
実施例1と同様の観察を行ったところ、透過箇所へのエネルギー線硬化性化合物の浸潤は認められなかった。
【0049】
[比較例1]
〔不透過箇所の形成〕
実施例2において、▲1▼エネルギー線硬化性化合物に代えて、エポキシ系接着剤[ビスフェノールAタイプエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製の「エピクロン857」)とアミンタイプ硬化剤(大日本インキ化学工業(株)製の「エピクロンB1170−70」)との混合物(20℃における粘度1100mPa・s)]を使用したこと、 ▲2▼紫外線照射に代えて、55℃で20分間保つことにより硬化させたこと、以外は実施例2と同様にして、図2に示した形状の不透過箇所を有する膜[M−C1]を作製した。
【0050】
〔接着剤の浸潤の確認〕
実施例1と同様にして、不透過箇所を有する膜[M−C1]を顕微鏡観察したところ、透過箇所となるべき部分の大部分が着色しておらず、接着剤が透過箇所に浸潤し、該部分の細孔を大部分閉塞していることが確認された。
【0051】
[応用例1]
本応用例では、本発明の製造方法により製造された膜を組み込んだ膜濾過デバイスの製造方法について述べる。
【0052】
〔部材の作製〕
ポリスチレン(大日本インキ化学工業株式会社製の「ディックスチレン XC−520」)製の平板を切断して作製した25mm×25mm×厚さ3mmの板に、ドリルを用いて、10mm間隔の格子状に該部材を貫通する直径0.5mmのキリ穴を4つ穿つことにより、図3に示した形状の流路(8)を有する部材[P−1](7)を作製した。
【0053】
〔膜分離デバアイスの作製〕
部材[P−1](7)2枚のそれぞれ片面全体に、塗工ローラーを用いて、エネルギー線硬化性化合物[E−1]の30%エタノール溶液を厚さ約40μmに塗布し、40℃の熱風乾燥機中に10分間置いて溶剤を揮発させた。吸引により、流路(8)に入り込んだエネルギー線硬化性化合物[E−1]を除去した後、窒素ガス雰囲気中にて、エネルギー線硬化性化合物塗布面を膜側にした2つの部材[P−1](7)の間に、実施例1で作製した不透過箇所を有する膜[M−1](1)を狭持する形に積層し、クランプにて約100kNの力で挟み、挟んだ約10秒後から10秒間、3kwメタルハライドランプ2本を用いて、表裏両側からそれぞれ60mw/cm2の紫外線を同時に照射して、エネルギー線硬化性化合物を硬化させて接着して、図4に示した形状の膜分離デバイス[D−1]を得た。
【0054】
〔漏洩試験〕
このようにして得た膜分離デバイス[D−1]の膜分離部の空間の一つに、マラカイトグリーン(和光純薬株式会社製)にて着色した水を充填し、一方の部材(7)の流路(8)を塞いだ後、他の部材の流路(8)から、0.1MPaの水圧を掛けた状態で1時間静置する試験を、4つの透過箇所毎に行ったが、他の透過箇所への水の漏洩や、膜分離デバイス外への水の漏洩は認められなかった。
【0055】
【発明の効果】
本発明の不透過箇所を設けた多孔質層を有する膜の製造方法によれば、不透過箇所の厚みが透過箇所の厚みより薄くない膜、即ち、微小な分離膜デバイスに使用した場合でもシール部からの漏洩の恐れが少ない膜を製造することができる。また、本発明の製造方法によれば、、不透過箇所の細孔は完全に閉塞しながら、微小な透過箇所又は不透過箇所を形成することができる。さらに、本発明の製造方法によれば、孔径分布に優れた不透過箇所を有する多孔質膜を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1、実施例3及び実施例4で作製した不透過箇所を有する膜を表面に直角な方向から見た平面図である。
【符号の説明】
1 不透過箇所を有する膜
2 透過箇所
3 不透過箇所
【図2】実施例2で作製した不透過箇所を有する膜を表面に直角な方向から見た平面図である。
【符号の説明】
4 不透過箇所を有する膜
5 透過箇所
6 不透過箇所
【図3】応用例1で使用した部材を膜と接触させる面に直角な方向から見た平面図である。
【符号の説明】
7 部材
8 流路
【図4】応用例1で作製した膜分離デバイスの俯瞰図である。
【符号の説明】
1 不透過箇所を有する膜
7 部材
8 流路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a membrane having a porous layer in which an impermeable portion is formed in a part of the membrane, and more specifically, the membrane having a porous layer is a flat membrane, and the impermeable portion is More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a membrane formed in a shape surrounding a permeation portion of the flat membrane, and more specifically, a portion of the membrane is formed by closing pores of the membrane having a porous layer using an energy ray curable compound. The present invention relates to a method of forming an impermeable portion in the range.
[0002]
A membrane having a porous layer with an impermeable portion formed by the production method of the present invention is used for filtration, purification, recovery, concentration, dialysis, air purification in fields such as chemistry, biochemistry, medicine, food, pharmaceuticals, and the environment. Used in devices such as liquid gas exchange, membrane distillation, and pervaporation, and devices such as sensors, diagnostic agents, and analyzers, especially for devices that are integrated with microsynthesizers and analyzers in these fields of use. Is preferred.
[0003]
[Prior art]
As a method for producing a porous membrane having an impermeable portion, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-6827 discloses that the porous filter is structurally changed to a film state by heating a part of the porous filter so that the impermeable portion is formed. A method of forming is disclosed. JP-A-6-192467 discloses a polymerizable solution (I) that forms a porous body by irradiation with energy rays and a polymerizable liquid (II) that forms a non-porous polymer by irradiation with energy rays. Are disposed on the same support so as to be in contact with each other and cured by irradiating them with energy rays.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method disclosed in the above Japanese Patent Laid-Open No. 2-6827, the thickness of the impermeable portion is inevitably thinner than that of the permeable portion. Therefore, when used for a minute separation membrane device, leakage from the seal portion Tended to occur. Further, in the method disclosed in JP-A-6-192467, the membrane is limited to a porous membrane, and the pore diameter is disturbed near the boundary between the porous portion and the non-porous portion. When formed, the pore size distribution of the filtration membrane tended to be widened.
[0005]
Furthermore, in an attempt to close the pores constituting the porous layer by applying a melt-type adhesive to the porous layer of the membrane having the porous layer and to form an impermeable portion, the melt-type adhesive is It was difficult to penetrate deeply into the pores, and it was difficult to completely block the porous layer over the entire thickness direction of the membrane. In addition, in an attempt to close the pores by applying a thermosetting adhesive or a solution-type adhesive, the adhesive infiltrates even a portion that should remain as a permeation portion, so that a minute permeation portion is formed. It was difficult to form.
[0006]
The problem to be solved by the present invention is that it is possible to produce a membrane in which the thickness of the impermeable portion is not thinner than the thickness of the permeated portion, and it is possible to produce a porous membrane excellent in pore diameter distribution, and the pores in the impermeable portion are completely An object of the present invention is to provide a method for producing a film having an impermeable portion, which can form a minute permeable portion or an impermeable portion while being closed, and can be produced by a simple process.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problems.And manyThe energy ray curable compound of the irradiated part is filled by filling the energy ray curable composition containing the energy ray curable compound in the pores of the membrane having the porous layer and irradiating the energy ray in a part of the range. Method for producing a film having an impermeable spot that forms an impermeable spot in a part of the film having a porous layer by removing an uncured energy ray-curable compound after curingThe lawprovide.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A membrane having a porous layer used in the production method of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “membrane”) has a layer composed of a large number of pores communicating with each other in the membrane. A membrane through which the liquid can flow in a direction parallel to the surface of the membrane through the pores of the layer, and the pores are open on at least one surface of the membrane. is there. As such a membrane, a membrane in which the entire membrane is a porous layer, i.e., a so-called porous membrane in which pores communicate from the stock solution side to the filtrate side and liquid can permeate, or a porous support layer and a non-porous membrane. Examples include so-called heterogeneous membranes and composite membranes composed of porous separation layers. The porous membrane may be an isotropic membrane whose average pore size does not change in the depth direction of the membrane, or an asymmetric membrane comprising a separation layer having a small pore size and a support layer having a large pore size. Examples of the porous membrane may be a reverse osmosis membrane, an ultrafiltration membrane, a microfiltration membrane, a nonwoven fabric or a filter paper. Furthermore, it may be a hydrophilic membrane usually used for filtration, or a hydrophobic membrane used for a deaeration membrane or a distillation membrane. Examples of the membrane composed of the porous layer and the non-porous layer include a gas separation membrane, a degassing membrane, a dehumidifying membrane, and a pervaporation membrane. Among these membranes, a porous membrane, particularly a microfiltration membrane, is particularly preferable because the effect of the present invention is particularly exerted because it is required to be miniaturized. The average pore diameter of the porous layer is arbitrary, but is preferably in the range of 0.01 to 10 μm because the effects of the present invention are exhibited. The film thickness is arbitrary, but a range of 0.05 to 0.3 mm is preferable because the effect of the present invention is exhibited. ,
[0010]
The shape of the membrane is arbitrary, and it may be a flat membrane (flat membrane) or a hollow shape such as a tubular shape, a capillary shape, or a hollow fiber shape. Since an effect is exhibited, it is preferable. The size and shape of the membrane are arbitrary, and those having a suitable size and shape can be used depending on the required filtration area and the like. The shape can be, for example, a circle, a square, or other complicated shapes, but a minute separation membrane device can be formed by laminating and adhering to a plate-like member on which a channel is formed. Preferably there is. The area of the membrane is 0.1mm2~ 100cm2A small film in the range is preferable because the effects of the present invention are exhibited. Of course, a larger or longer film can be used, and a plurality of “films having non-permeable portions” can be formed in the film and cut into a film having a desired size.
[0011]
The material of the film is arbitrary, and can be a metal; a semiconductor; a glass; a crystal such as quartz; a ceramic; carbon; a polymer, etc., but a polymer is preferable from the viewpoint of high flexibility of use and cost. . The material of the film may be a composite of a plurality of materials.
[0012]
Examples of the polymer used for the material of the porous membrane include styrene-based polymers such as polystyrene, poly-α-methylstyrene, styrene / maleic acid copolymer, styrene / acrylonitrile copolymer; porsulfone, polyethersulfone, and the like. Polysulfone polymers; Poly (meth) acrylate polymers such as polymethyl methacrylate and polyacrylonitrile; Polymaleimide polymers; Polycarbonate polymers; Cellulose polymers such as cellulose acetate and methyl cellulose; Polyurethane polymers; Vinyl chloride and vinylidene chloride Chlorine-containing polymers; polyamide polymers such as nylon 6, nylon 66 and aromatic polyamide; polyimide polymers such as polyimide and polyetherimide; Polyolefin polymers such as propylene and poly (4-methyl-1-pentene); polyether or polythioether polymers such as polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide and polyether ether ketone; polyester polymers such as polyethylene terephthalate and polyarylate; Examples thereof include fluorine-based polymers such as polytetrafluoroethane and polyvinylidene fluoride. Examples of the energy beam curable crosslinked polymer include a cured product of an energy beam curable compound having a (meth) acryloyl group and a cured product of an energy beam curable compound having a maleimide group. Of course, the polymer may be a homopolymer, a copolymer, a blend or an alloy.
[0013]
The first production method of the present invention comprises an energy ray curable composition containing an energy ray curable compound in a portion of a pore constituting a porous layer of a membrane having a porous layer, which should be an impermeable portion. The energy ray curable compound is cured by filling the material and irradiating energy rays, and a portion not filled with the cured product of the energy ray curable compound (that is, a membrane portion to selectively permeate the fluid). And, hereinafter, also referred to as a permeation location), relates to a method of forming a permeation location that is substantially impermeable to liquids and gases. When the fluid that permeates the membrane is a gas, some gas can permeate through the impermeable portion. However, it is preferable that the gas permeation rate per unit membrane area of the non-permeable portion is 1/10 or less of that of the permeable portion. When the fluid that permeates the membrane is a liquid, it is preferable that the non-permeated portion does not allow the liquid to permeate at all.
[0014]
The energy ray-curable compound used in the production method of the present invention is a compound having a polymerizable carbon-carbon double bond as long as it can be cured by irradiation with energy rays regardless of organic or inorganic. Is preferable because of its high curing rate, and among them, a compound having a (meth) acryloyl group having a high curing rate and a compound having a maleimide group that does not require a photopolymerization initiator are particularly preferable. These compounds can also be used independently and can also be used in mixture of 2 or more types.
[0015]
Examples of the (meth) acrylic monomer that can be used as the energy ray curable compound include ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, and phenyl (meth ) Acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, 3-methacryloxypropyltris (trimethylsiloxy) silane, trifluoroethyl (meth) acrylate, tetra Fluoropropyl (meth) acrylate, octafluoropentyl (meth) acrylate, heptadecafluorodecyl (meth) acrylate, methyl-2-chloroacrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl ( 1) Monofunctional monomer such as acrylate; diethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 2,2′-bis (4- (meth) acryloyl Bifunctional monomers such as oxypolyethyleneoxyphenyl) propane, 2,2′-bis (4- (meth) acryloyloxypolypropyleneoxyphenyl) propane; trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate A trifunctional monomer such as this; a tetrafunctional monomer such as pentaerythritol tetra (meth) acrylate; a hexafunctional monomer such as dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and the like.
[0016]
Moreover, the energy ray-curable compound used in the production method of the present invention may be a polymerizable oligomer having a weight average molecular weight of 500 to 50,000 (also referred to as a prepolymer), preferably a (meth) acrylic oligomer. Examples of the (meth) acrylic oligomer that can be used as the energy ray curable compound include (meth) acrylic acid ester of epoxy resin, (meth) acrylic acid ester of polyether resin, (meth) acrylic acid ester of polybutadiene resin, Examples thereof include a polyurethane resin having a (meth) acryloyl group at the molecular end. These monomers and oligomers can be used alone or in combination of two or more.
[0017]
Examples of maleimide monomers that can be used as energy ray-curable compounds include monofunctional maleimides such as maleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-butylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-methylmaleimide, and N-benzylmaleimide; 4 , 4′-N, N′-bismaleimide diphenylmethane, 1,6-N, N′-hexamethylene bismaleimide, bifunctional maleimide such as 1,2-N, N′-ethylene bismaleimide, and the like. These maleimide monomers can be used alone or in combination of two or more. These maleimide monomers can also be used by mixing with other polymerizable compounds such as vinyl ethers and acrylic monomers and / or oligomers.
[0018]
In order to sufficiently increase the strength and hardness of the cured product composed of the energy beam curable composition, the cured product composed of the energy beam curable composition is preferably a cross-linked polymer, and therefore, the energy beam curable composition. The product is preferably, for example, a single or mixture of 2-6 functional polyfunctional monomers and / or oligomers.
[0019]
It is also possible to add a photopolymerization initiator, a modifier, a thickener, a reinforcing material and the like to the energy ray curable composition.
[0020]
The photopolymerization initiator that can be added to the energy beam curable composition as necessary is active with respect to the energy beam used in the present invention, and is capable of polymerizing the energy beam curable compound. If there is no particular limitation, for example, a radical polymerization initiator, an anionic polymerization initiator, or a cationic polymerization initiator may be used. Examples of such photopolymerization initiators include acetophenones such as p-tert-butyltrichloroacetophenone, 2,2′-diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one; Ketones such as benzophenone, 4,4'-bisdimethylaminobenzophenone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-ethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone; benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether Benzoin ethers such as benzyl ketals such as benzyl dimethyl ketal and hydroxycyclohexyl phenyl ketone.
[0021]
Examples of the thickener that can be added to the energy ray curable composition as necessary include nonreactive polymers that are soluble in an energy ray curable compound such as polysulfone, polyimide, and polycarbonate.
[0022]
Examples of the modifier that can be added to the energy ray curable composition as necessary include, for example, an adhesion improver, a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfone group, an amino group, an ammonium salt, an amide bond, an ether bond, and the like. And non-reactive compounds and surfactants containing a hydrophilic group or a hydrophilic part; silicone oil that functions as a water repellent, fluorine-substituted hydrocarbons, and the like.
[0023]
Examples of the reinforcing agent that can be added to the energy ray curable composition as necessary include nonreactive polymers that are soluble in an energy ray curable compound such as polysulfone, polyimide, and polycarbonate.
[0024]
The energy ray curable compound that becomes the opaque portion can be selected in consideration of adhesiveness to the film, wettability of the film, viscosity, and the like. In the first production method of the present invention, the contact angle of the energy ray-curable compound with the material constituting the film is preferably 15 to 90 degrees, and more preferably 20 to 60 degrees. When the contact angle is smaller than this, the energy ray curable compound is infiltrated into a part to be left as a transmission part, and it tends to be difficult to form a minute transmission part. When the contact angle is larger than this, the blockage of the pores that should be impermeable portions over the entire range in the film thickness direction tends to be incomplete. The contact angle here is preferably measured with a coating film or a molded product having a smooth surface made of a material constituting the film. The contact angle between the energy ray curable compound and the film itself may be different from the value for a smooth surface.
[0025]
Moreover, in the 1st manufacturing method of this invention, it is preferable that the viscosity in 20 degreeC of an energy-beam curable composition exists in the range of 100-10000 mPa * s. When the viscosity of the energy beam curable composition is lower than 100 mPa · s, the energy beam curable composition is liable to infiltrate the portion to be left as the permeation site. If it is higher than 10000 mPa · s, it is not preferable because the pores of the portion which should be impermeable portions tend to be incompletely clogged over the entire range in the film thickness direction.
[0026]
The shape of the impermeable portion is arbitrary, but it is preferable to completely surround the permeation portion used as the separation membrane. The opaque part does not necessarily need to be the whole other than the transparent part, and may be, for example, a belt-like part surrounding the transparent part. It is also possible to form a non-transmission portion so that a plurality of transmission portions are formed in one film.
[0027]
The method of filling the portion of the membrane where the pores should be impermeable with the energy ray-curable composition with the energy ray curable composition from the side of the pore where the pores should be impermeable It can be carried out by applying the composition. When the film is a porous film, the coated surface may be one side or both sides.
[0028]
As the coating method, any coating method that can be applied to the porous layer in a portion that should be an impermeable portion can be adopted. For example, methods such as screen printing, letterpress printing, ink jet, applicator, spin coating, roller coating, bar coater, and spraying can be used. When the method of applying to the entire film is employed, the portion that remains as the transmission portion can be masked to form a non-application portion. The masking may be masking of the membrane surface, and there may be a method in which a pore in a portion to be a permeation portion of the membrane is previously filled with a substance that is inert to energy rays.
[0029]
When using a high-viscosity energy ray-curable composition, the energy ray-curable compound can be applied as a volatile solvent solution. The application may be performed under reduced pressure so that the energy ray-curable composition can be sufficiently impregnated into the pores of the portion that should be impermeable in the membrane, or after application, the pressure may be reduced. Further, the pore surface of the membrane may be surface-treated in advance so that the energy ray-curable composition can be sufficiently impregnated into the pores of the portion to be the non-permeable portion of the membrane. The surface treatment is optional, and for example, plasma treatment, corona treatment, fluorine treatment, sulfonation treatment, surfactant treatment and the like can be used.
[0030]
After the energy ray curable composition is applied, the energy ray curable compound is cured by irradiating energy rays. The time from application to energy ray irradiation is the time that the energy ray curable composition impregnates the pores of the portion that should be impermeable to the membrane and does not infiltrate the pores of the portion that should be permeated. Must be selected. Since this time varies depending on the viscosity of the energy beam curable composition, the contact angle of the energy beam curable compound with the film material, the coating method, the film thickness, the pore diameter, the size / shape of the opaque portion, etc. However, the optimum time can be easily obtained by experimenting with the target system.
[0031]
The energy ray is arbitrary as long as it can cure the energy ray-curable compound, and examples thereof include ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, gamma rays, electron rays, beta rays, and heavy particle rays. From the viewpoint of handleability and curing speed, light rays such as ultraviolet rays and visible light are preferable, and ultraviolet rays are particularly preferable. In addition, for the purpose of increasing the curing rate and completely curing, it is preferable to irradiate energy rays in a low oxygen concentration atmosphere. The low oxygen concentration atmosphere is preferably a nitrogen stream, a carbon dioxide stream, an argon stream, a vacuum or a reduced pressure atmosphere. When light is used as an energy ray, the light intensity is 1-1000 mw / cm.2The irradiation time is preferably 0.1 to 180 seconds.
[0032]
In the second production method of the present invention, the energy ray-curable composition is filled in the pores constituting the porous layer of the membrane having the porous layer, and the energy rays are irradiated only in a part of the range. By curing the energy ray curable compound in the irradiated part and then removing the uncured energy ray curable compound remaining in the non-irradiated part, the transmission part is substantially liquid compared to the part. And a method of forming an impermeable portion where gas is impermeable.
[0033]
In the second production method of the present invention, the energy ray-curable composition can be filled in the pores of the entire film. Of course, there may be a part where the energy ray curable compound is not filled in a part or all of the part to be the transmission part. Therefore, a method such as dipping can be used as a coating method. In addition, since there is no fear of infiltration of the energy beam curable composition into the transmission site, it is easy to irradiate the energy beam after applying the volatile solvent solution of the energy beam curable composition and removing the solvent. Can be implemented. Furthermore, in the 2nd manufacturing method of this invention, the restriction | limiting of the relationship of the viscosity of an energy-beam curable composition or the wettability with a film | membrane material is small, and a freedom degree is high.
[0034]
The energy ray is irradiated to a portion to be an opaque portion, and the energy ray curable compound in the portion is cured. Of course, if a portion where the energy beam curable composition is not applied is left, this portion may be irradiated. For irradiating the portion that should be the opaque portion of the energy beam, a photolithography technique can be used. That is, it can be carried out by a photomasking method or an energy beam scanning method.
[0035]
The second production method of the present invention is suitable particularly when a minute transmission portion is formed because infiltration of the energy ray-curable composition into the transmission portion does not occur in principle.
[0036]
About the thing except the above, it is the same as the description about the 1st manufacturing method of this invention.
[0037]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not limited to the range of these Examples. In the following examples, “parts” and “%” represent “parts by weight” and “% by weight”, respectively, unless otherwise specified.
[0038]
[Example 1]
[Membrane with porous layer]
As the membrane (1) having a porous layer, an acetylcellulose microfiltration membrane (manufactured by Gelman Science, “GN-4 Metricel # 64679”) having a pore diameter of 0.8 μm and a thickness of about 150 μm was used.
[0039]
(Preparation of energy beam curable composition)
50 parts of 10 ethylene oxide modified bisphenol A diacrylate ("BPE-10" manufactured by Daiichi Kogyo Co., Ltd.), 50 parts of 4 ethylene oxide modified bisphenol A diacrylate ("BPE-4" manufactured by Daiichi Kogyo Co., Ltd.) 2 parts of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (UV polymerization initiator “Irgacure 184” manufactured by Ciba Geigy) was mixed to prepare an energy ray-curable composition [E-1]. The energy beam curable composition [E-1] had a viscosity of 1090 mPa · s at 20 ° C.
[0040]
[Formation of opaque areas]
In the part of the shape shown in FIG. 1 that becomes a non-transparent portion (3) of a square of 25 mm × 25 mm surrounding a transmission portion (2) in which four squares of 5 mm × 5 mm are arranged in a lattice shape with a center distance of 5 mm. The energy beam curable composition [E-1] was applied using a screen printer, and about 10 seconds after application, using a “light source unit for multi-light 200 type exposure apparatus” manufactured by USHIO INC., 10mW / cm in nitrogen atmosphere2 Is irradiated with ultraviolet rays for 30 seconds to cure the energy ray curable compound and cut out a 25 mm × 25 mm portion where the opaque portion is formed, thereby forming a film having an opaque portion of the shape shown in FIG. M-1] was obtained.
[0041]
[Confirmation of infiltration of energy ray curable compounds]
The membrane [M-1] having an impermeable portion is dipped in a 0.03% aqueous solution of Malachite Green (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), pulled up, absorbed moisture with a filter paper, and then visually permeable and impermeable. When the portion was observed, the transmission portion was stained with a dye, and the non-transmission portion was not stained. When the boundary part between the transmission part and the non-transmission part was observed with an optical microscope, the boundary was considerably uneven, but on average, the energy ray-curable compound penetrated into the transmission part about 0.15 mm. Admitted.
[0042]
[Example 2]
[Formation of opaque areas]
In Example 1, (1) the use of a polyamide microfiltration membrane (“Nirasolv # 66508” manufactured by Gelman Science) with a pore diameter of 1 μm and a thickness of about 150 μm as the membrane, and (2) the shape of the permeation site As shown in FIG. 2, the shape shown in FIG. 2 is the same as that shown in FIG. 2, except that four rectangles each having a width of 1.2 mm and a length of 15 mm are formed at intervals of 5 mm. A film [M-2] having an impermeable portion was prepared.
[0043]
[Confirmation of infiltration of energy ray curable compounds]
When the same observation as in Example 1 was performed, the boundary was considerably uneven, but on average the infiltration of the energy ray curable compound into the transmission site was about 0.1 mm.
[0044]
[Example 3]
(Preparation of energy beam curable composition)
10 parts of trifunctional urethane acrylate oligomer ("Unidic V-4263" manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), 40 parts of 1,6-hexanediol diacrylate ("New Frontier HDDA" manufactured by Daiichi Kogyo Co., Ltd.) and cyclohexyl An energy ray-curable composition [E-3] was prepared by mixing 50 parts of maleimide.
[0045]
[Formation of opaque areas]
In Example 1, it replaced with energy-beam curable composition [E-1], and except having used energy-beam curable composition [E-3], it carried out similarly to Example 1, and showed in FIG. A film [M-3] having a shape-impermeable portion was produced.
[0046]
[Confirmation of infiltration of energy ray curable compounds]
When the same observation as in Example 1 was performed, the boundary was considerably uneven, but on average the infiltration of the adhesive into the transmission site was about 0.15 mm.
[0047]
[Example 4]
[Formation of opaque areas]
In Example 1, (1) the energy ray curable compound was applied to the entire film using a coating roller, and (2) the photo-masked portion of the same shape and size as in Example 1 was irradiated with ultraviolet rays. (3) Impervious portions having the shape shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 except that the uncured energy ray-curable compound was washed and removed with isopropanol after ultraviolet irradiation and air-dried. A film [M-4] having
[0048]
[Confirmation of infiltration of energy ray curable compounds]
When the same observation as in Example 1 was performed, no infiltration of the energy ray-curable compound into the transmission site was observed.
[0049]
[Comparative Example 1]
[Formation of opaque areas]
In Example 2, instead of (1) the energy ray curable compound, an epoxy adhesive [bisphenol A type epoxy resin (“Epiclon 857” manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) and an amine type curing agent (large A mixture with “Epiclon B1170-70” manufactured by Nippon Ink Chemical Co., Ltd. (viscosity at 1100 mPa · s at 20 ° C.)] was used. (2) Instead of UV irradiation, kept at 55 ° C. for 20 minutes A film [M-C1] having an impermeable portion having the shape shown in FIG. 2 was produced in the same manner as in Example 2 except that the film was cured by the above method.
[0050]
[Confirmation of adhesive infiltration]
When the film [M-C1] having an impermeable portion was observed with a microscope in the same manner as in Example 1, most of the portion to be the permeable portion was not colored, and the adhesive infiltrated the permeable portion, It was confirmed that most of the pores in the portion were blocked.
[0051]
[Application Example 1]
In this application example, a manufacturing method of a membrane filtration device incorporating a membrane manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described.
[0052]
[Production of members]
A 25 mm x 25 mm x 3 mm thick plate made by cutting a flat plate made of polystyrene ("Dick Styrene XC-520" manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) is used to form a grid with 10 mm intervals using a drill. A member [P-1] (7) having a channel (8) having the shape shown in FIG. 3 was prepared by drilling four 0.5 mm diameter drill holes penetrating the member.
[0053]
[Preparation of membrane separation device ice]
Using a coating roller, a 30% ethanol solution of the energy ray curable compound [E-1] is applied to a thickness of about 40 μm on each of the two surfaces of each of the members [P-1] (7) at 40 ° C. For 10 minutes to evaporate the solvent. After removing the energy ray curable compound [E-1] that has entered the flow path (8) by suction, two members [P with the energy ray curable compound applied surface facing the film side in a nitrogen gas atmosphere [P -1] and (7), the film [M-1] (1) having an impermeable portion produced in Example 1 is laminated so as to be sandwiched, and sandwiched by a clamp with a force of about 100 kN. About 10 seconds after 10 seconds, using two 3kw metal halide lamps, 60mw / cm from both sides2The ultraviolet ray was simultaneously irradiated to cure and bond the energy ray curable compound to obtain a membrane separation device [D-1] having the shape shown in FIG.
[0054]
[Leakage test]
One of the spaces of the membrane separation part of the membrane separation device [D-1] thus obtained was filled with water colored with malachite green (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and one member (7) After closing the flow path (8), a test was performed for each of the four permeation points from the flow path (8) of the other member, with the water pressure of 0.1 MPa being applied for 1 hour. No water leakage to other permeation points or water leakage outside the membrane separation device was observed.
[0055]
【The invention's effect】
According to the method for producing a membrane having a porous layer provided with an impermeable portion according to the present invention, a membrane whose thickness of the impermeable portion is not thinner than that of the permeable portion, that is, even when used for a minute separation membrane device. A film with less risk of leakage from the part can be manufactured. Further, according to the production method of the present invention, it is possible to form a minute permeable portion or an impermeable portion while completely blocking the pores at the impermeable portion. Furthermore, according to the production method of the present invention, it is possible to produce a porous membrane having an impermeable portion having an excellent pore size distribution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a film having an impermeable portion produced in Example 1, Example 3 and Example 4 as seen from a direction perpendicular to the surface.
[Explanation of symbols]
1 Membrane with impermeable location
2 transmission points
3 opaque parts
FIG. 2 is a plan view of a film having an impermeable portion produced in Example 2 as seen from a direction perpendicular to the surface.
[Explanation of symbols]
4 Membranes with impervious points
5 Transmission points
6 Impervious point
FIG. 3 is a plan view of a member used in Application Example 1 viewed from a direction perpendicular to a surface in contact with a film.
[Explanation of symbols]
7 members
8 channels
4 is an overhead view of a membrane separation device manufactured in Application Example 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Membrane with impermeable location
7 members
8 channels

Claims (4)

多孔質層を有する膜の細孔中にエネルギー線硬化性化合物を含有するエネルギー線硬化性組成物を充填し、その一部の範囲にエネルギー線を照射することにより照射部のエネルギー線硬化性化合物を硬化させた後、未硬化のエネルギー線硬化性化合物を除去することによって多孔質層を有する膜の一部の範囲に不透過箇所を形成することを特徴とする不透過箇所を有する膜の製造方法。  The energy ray curable compound containing the energy ray curable compound is filled in the pores of the membrane having the porous layer, and the energy ray curable compound in the irradiated portion is irradiated by irradiating the energy ray in a part of the range. Of a film having an impermeable portion, wherein an impermeable portion is formed in a part of the film having a porous layer by removing an uncured energy ray-curable compound after curing Method. 前記多孔質層を有する膜が平膜であり、前記不透過箇所が、透過箇所として残された部分を取り囲む形状に形成された請求項1記載の不透過箇所を有する膜の製造方法。 It said membrane having a porous layer is flat membrane, the impermeable portion The method for producing a film having opaque portions of claim 1 wherein formed in the shape surrounding the remaining portion as a transparent portion. 前記多孔質層を有する膜が多孔質膜である請求項1又は2記載の不透過箇所を有する膜の製造方法。 The method for producing a film having an impermeable portion according to claim 1 or 2, wherein the film having the porous layer is a porous film. 前記エネルギー線硬化性化合物が、(メタ)アクリロイル基又はマレイミド基を有するエネルギー線硬化性化合物である請求項1、2又は3記載の不透過箇所を有する膜の製造方法。 The energy ray-curable compound, (meth) film manufacturing method of having opaque portions of claims 1, 2 or 3, wherein the energy ray-curable compound having an acryloyl group or a maleimide group.
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