JPH09155169A - 気体透過性膜 - Google Patents

気体透過性膜

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JPH09155169A
JPH09155169A JP31903495A JP31903495A JPH09155169A JP H09155169 A JPH09155169 A JP H09155169A JP 31903495 A JP31903495 A JP 31903495A JP 31903495 A JP31903495 A JP 31903495A JP H09155169 A JPH09155169 A JP H09155169A
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JP
Japan
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layer
gas
permeable membrane
gas permeable
fluorosilicone
Prior art date
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Pending
Application number
JP31903495A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiaki Sato
喜昭 佐藤
Sakuko Kaneda
佐久子 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Junkosha Co Ltd
Original Assignee
Junkosha Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09155169A publication Critical patent/JPH09155169A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸素の透過性に優れ、水蒸気の阻止特性に優
れた気体透過性膜を得る。 【解決手段】 酸素透過性に優れ、水蒸気の阻止特性が
大きな気体透過性膜において、延伸処理によってフィブ
リル化した多孔性のフッ素樹脂フイルムの一方の面に、
ポリテトラフルオロエチレン樹脂層またはフルオロエチ
レンプロピレン共重合体層を有し、他方の面には、フッ
素ゴム層、フロロシリコーン層またはシリコーンエラス
トマー層の少なくともいずれかを有する気体透過性膜で
あり、溶存酸素濃度測定用センサ、空気電池等の用途に
好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体透過性膜に関
し、特に溶存酸素濃度測定用センサ用の選択透過性膜の
ような液体を透過させず酸素のみを透過する膜、水蒸気
を透過させずに酸素のみを透過する膜、気液混合物から
気体を分離する膜に関する。
【0002】
【従来の技術】液体中に含まれている気体と液体を分離
したり、気体と水蒸気を分離する目的で各種の気体透過
性膜が用いられている。
【0003】たとえば、図2にその1例の断面を示すよ
うに、溶存酸素濃度測定用センサ21は、電気化学的に
酸素を検出するセンサであり、酸素は透過するが液体物
質を透過させない気体透過性膜22で密封した容器23
内に電解液24と気体透過性膜22に近接して酸素検出
電極25を設けている。気体透過性膜22には、酸素を
透過するが、水蒸気の透過性が小さく、電解液が透過し
ない合成樹脂の薄膜が用いられている。気体透過性膜2
2は、溶存酸素濃度測定用センサの本体にシリコーンゴ
ムなどのOリング26を介して密封取付手段27で取り
付けられている。気体透過性膜としては、各種の合成樹
脂フイルムが用いられているが、とくにフッ素樹脂の一
種であるフルオロエチレンプロピレン共重合体樹脂(F
EP)が、酸素の透過特性および液体あるいは水蒸気の
阻止特性が好ましく、耐食性も大きいことから好んで用
いられている。
【0004】溶存酸素濃度測定用センサの気体透過性膜
には、一般に厚さが25μm程度のフイルムが用いられ
ているが、気体透過性膜の厚さは、酸素の透過性に影響
を与えるので、応答速度が速く検出特性に優れた溶存酸
素濃度測定用センサを得るために、膜厚が薄い気体透過
性膜が求められている。ところが、膜厚が薄い気体透過
性膜は強度が小さく、溶存酸素濃度測定用センサにOリ
ングを使用して取り付ける際、あるいはセンサの使用時
に破損しやすいという問題があった。
【0005】また、空気電池においては、空気孔に電池
反応に使用する酸素を透過し、電解液に悪影響を与える
水蒸気の阻止特性に優れた気体透過性膜が用いられてい
るが、あらゆる環境において、長期にわたり安定して電
流を取り出すことが可能な電池用の気体透過性膜が求め
られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、酸素の透過
性に優れ、水蒸気や液体の阻止特性に優れた気体透過性
膜を提供することを課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸素透過性に
優れ、水蒸気の阻止特性が大きな気体透過性膜におい
て、延伸処理によってフィブリル化した多孔性のフッ素
樹脂フイルムの一方の面に、ポリテトラフルオロエチレ
ン樹脂層またはフルオロエチレンプロピレン共重合体層
を有し、他方の面には、フッ素ゴム層、フロロシリコー
ン層またはシリコーンエラストマー層の少なくともいず
れかの層を有する気体透過性膜である。また、気体透過
性膜で密封した容器内に電解液と気体透過性膜に近接し
て酸素検出手段を設けた溶存酸素濃度測定用センサにお
いて、気体透過性膜として延伸処理によってフィブリル
化した多孔性のフッ素樹脂フイルムの一方の面にポリテ
トラフルオロエチレン樹脂層またはフルオロエチレンプ
ロピレン共重合体層を有し、他方の面にはフッ素ゴム
層、フロロシリコーン層またはシリコーンエラストマー
層の少なくいずれかの層を有する気体透過性膜を有する
溶存酸素濃度測定用センサである。また、空気電池にお
いて、酸素導入口には、延伸処理によってフィブリル化
した多孔性のフッ素樹脂フイルムの一方の面にポリテト
ラフルオロエチレン樹脂層またはフルオロエチレンプロ
ピレン共重合体層を有し、他方の面にはフッ素ゴム層、
フロロシリコーン層またはシリコーンエラストマー層の
少なくともいずれかの層を有する気体透過性膜を設けた
空気電池である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の気体透過性膜は、図1に
その一例の断面図を示すように、気体透過性膜1は、延
伸処理によってフィブリル化した多孔性のフッ素樹脂フ
イルム2を基体とし、基体の一方の面にポリテトラフル
オロエチレン樹脂層またはフルオロエチレンプロピレン
共重合体樹脂層3である酸素の透過性および水蒸気の阻
止特性に優れた層を有している。支持体上に形成されて
いるので、ポリテトラフルオロエチレン樹脂層またはフ
ルオロエチレンプロピレン共重合体樹脂層を単独で用い
る場合に比べてポリテトラフルオロエチレン樹脂層また
はフルオロエチレンプロピレン共重合体樹脂層の膜厚を
薄くすることが可能となり、溶存酸素濃度測定用センサ
に用いる場合には、応答速度の速い気体透過性膜が得ら
れる。さらに、基体のポリテトラフルオロエチレン樹脂
層またはフルオロエチレンプロピレン共重合体層を設け
た面の反対側の面には、フッ素ゴム層、フロロシリコー
ン層、シリコーンエラストマー層4の少なくともいずれ
かの層が形成されており、フロロシリコーン層による水
蒸気の阻止特性とともに、フロロシリコーン層等の有す
る良好なシール特性によって、Oリング等のガスケット
を用いることなく確実に密封することが可能となる。
【0009】本発明の気体透過性膜に用いることができ
る多孔性の基体には、各種の多孔性のフッ素樹脂フイル
ムを用いることができるが、ポリテトラフロオロエチレ
ンフイルムを延伸処理によってフィブリル化した多孔質
膜が好ましい。この延伸多孔質ポリテトラフルオロエチ
レン膜は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂またはフル
オロエチレンプロピレン共重合体と親和性が良好で、耐
熱性、耐食性等に優れている。多孔性の基体には、気孔
率が20ないし95%のものが好ましく、とくに50な
いし80%のものが好ましい。気孔率が20%よりも小
さいとポリテトラフルオロエチレン樹脂またはフルオロ
エチレンプロピレン共重合体のディスパージョンの含浸
が困難になるので好ましくなく、95%よりも大きいと
これらのディスパージョンが気孔中に入って気孔を埋め
てしまうので好ましくない。また、孔径は、0.01な
いし5μmのものが好ましく、とくに0.1ないし1μ
mのものが好ましい。孔径が0.01μmよりも小さい
とフッ素ゴム、フロロシリコーン、シリコーンエラスト
マーの含浸特性が悪くなるので好ましくなく、5μmよ
りも大きいとポリテトラフルオロエチレン樹脂またはフ
ルオロエチレンプロピレン共重合体ディスパージョンの
含浸量が多くなりすぎるので好ましくない。
【0010】また、多孔性樹脂の基体は、厚みが5ない
し100μmのものが好ましく、とくに10ないし30
μmのものが好ましい。厚みが5μmよりも小さいとフ
ッ素ゴム、フロロシリコーン、シリコーンエラストマー
等の層が薄くなりすぎて強度が小さくなるので好ましく
なく、100μmよりも大きいと全体の厚さが厚くなり
すぎるので好ましくない。
【0011】フッ素樹脂の多孔性フイルムの基体上に設
けるポリテトラフルオロエチレン樹脂層またはフルオロ
エチレンプロピレン共重合体層の厚みは、気体の透過性
と水蒸気の遮断を確実にするためには、1ないし15μ
mのものが好ましい。この厚みは使用目的に応じて、適
宜設定することができ、溶存酸素濃度測定用センサの選
択性透過膜に用いる場合には、3ないし7μmのものを
使用することができる。 このポリテトラフルオロエチ
レン層またはフルオロエチレンプロピレン共重合体層
は、気体透過係数が優れており、酸素透過性が良好であ
る一方、水蒸気の透過性は小さく、気体以外の物質は実
質的に透過させないという特性を有し、さらに耐食性に
も優れているため環境適応性が良好で使用しやすい利点
がある。
【0012】また、多孔性のフッ素樹脂フイルムのポリ
テトラフルオロエチレン樹脂層、またはフルオロエチレ
ンプロピレン共重合体層を形成する側とは反対の側に形
成するフッ素ゴム、フロロシリコーン層、シリコーンエ
ラストマー層は、気体の透過性と水蒸気の遮断を確実に
するためには、10ないし70μmのものが好ましい。
多孔性のフッ素樹脂フイルム上に形成するポリテトラ
フルオロエチレン樹脂層またはフルオロエチレンプロピ
レン共重合体層は、薄いフイルムを積層、もしくはポリ
テトラフルオロエチレン樹脂またはフルオロエチレンプ
ロピレン共重合体のディスパージョンを塗布した後に、
乾燥後加熱溶融することによって製造することができ
る。とくに、ディスパージョンを塗布し加熱溶融する方
法では、厚みの薄い層を容易に形成することができる。
ここで、ディスパージョンの濃度は、20〜40重量
%、粒径は0.01〜1μmのものが好ましい。
【0013】また、膜厚の大きな層を形成する場合に
は、ディスパージョンの塗布および乾燥の工程を繰り返
し行った後に加熱溶融する。加熱溶融は280ないし4
00℃の温度に10ないし180秒間加熱することが好
ましい。
【0014】基体のポリテトラフルオロエチレン、フル
オロエチレンプロピレン層を形成した側とは反対側に形
成するフッ素ゴム層、フロロシリコーン層、シリコーン
エラストマー層は、未硬化のフッ素ゴム、フロロシリコ
ーン、シリコーンエラストマーを基体上に塗布の後に、
100ないし150℃において、0.5ないし5時間加
熱して硬化させることが好ましい。
【0015】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明する。 実施例1 (気体透過性膜の製造)延伸によってフィブリル化した
厚さ30μm、気孔率80%、最大孔径1μmを有する
ポリテトラフルオロエチレンフイルム基体の一方の面
に、フルオロエチレンプロピレン共重合体のディスパー
ジョン(三井デュポンフロロケミカル社製テフロン12
0J)の塗布および乾燥の後に、320℃で30秒間加
熱溶融し、厚さ3μmの層を形成した。さらに、同様の
ディスパージョンの塗布、焼成の工程を再度行い5μm
の厚さの層を形成した。次いで、層を形成した面の反対
側の面にフロロシリコーン塗布した後に、150℃で1
時間加熱硬化し、厚さ30μmの層を形成した。
【0016】(気体透過性膜の評価)このようにして得
られた気体透過性膜を評価装置(東洋精機製 高湿式ガ
ス透過率測定装置 No.571)に取り付け酸素およ
び水蒸気の透過特性について調べた。その結果、酸素透
過特性は10000〜14000m3・mm/m2MPa
であった。また、水蒸気の透過量は、40℃で3.1×
10-5g/cm2/24時間・5μであった。なお、評
価装置に、この気体透過性膜を取り付ける際に、Oリン
グ、ガスケット等の密封手段を設けなくてもフロロシリ
コーン層によって密封状態は良好であり、また取付時の
強度不足による破損も生じなかった。
【0017】実施例2 (気体透過性膜の製造)延伸によってフィブリル化した
厚さ30μm、気孔率80%、最大孔径1μmを有する
ポリテトラフルオロエチレンフイルム基体の一方の面
に、フルオロエチレンプロピレン共重合体のディスパー
ジョン(三井デュポンフロロケミカル社製テフロン30
J)の塗布および乾燥の後に、360℃で100秒間加
熱溶融し、厚さ3μmの層を形成した。次いで、層を形
成した面の反対側の面にシリコーンエラストマー(信越
化学工業製 KE106)を塗布した後に、150℃で
1時間加熱硬化し、厚さ30μmの層を形成した。
【0018】また、気体透過性を実施例1と同様にして
測定したところ、気体透過性、水蒸気透過性は同様の値
を示した。また、Oリング、ガスケット等の密封手段を
設けなくてもシリコーンエラストマー層によって密封状
態は良好であり、また取付時の強度不足による破損も生
じなかった。
【0019】比較例1 従来から用いられている多孔性の厚さ25μmのポリテ
トラフルオロエチレンを用いた気体透過性膜の酸素およ
び水蒸気の透過特性について実施例1と同様に調べたと
ころ、酸素透過性は2000〜2800m3・mm/m2
MPaで、水蒸気透過量は、40℃で6.2×10-4
/cm2/24時間・25μであった。
【0020】
【発明の効果】本発明の気体透過性膜は、フッ素樹脂か
らなる多孔性基体の一方の面に、ポリテトラフルオロエ
チレンまたはフルオロエチレンプロピレン共重合体樹脂
層を形成し、他方の面には、フッ素ゴム、フロロシリコ
ーンまたはシリコーンエラストマーの層を形成したの
で、酸素の透過性と水蒸気の阻止特性に優れており、す
べての材料がフッ素含有物質で構成されているので、耐
食性が良好であるとともに、フッ素ゴム、フロロシリコ
ーンまたはシリコーンエラストマー層によって良好な密
着性も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、気体透過性膜の一例を説明する図で
ある。
【図2】気体透過性膜を使用した溶存酸素測定用センサ
の一例を説明する図である。
【符号の説明】
1…気体透過性膜、2…多孔性のフッ素樹脂フイルム、
3…フルオロエチレンプロピレン共重合体樹脂層、4…
フロロシリコーン層、21…溶存酸素濃度測定用セン
サ、22…気体透過性膜、23…容器、24…電解液、
25…酸素検出電極、26…Oリング、27…密封取付
手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 71/70 500 B01D 71/70 500

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素透過性に優れ、水蒸気の阻止特性が
    大きな気体透過性膜において、延伸処理によってフィブ
    リル化した多孔性のフッ素樹脂フイルムの一方の面に、
    ポリテトラフルオロエチレン樹脂層またはフルオロエチ
    レンプロピレン共重合体層を有し、他方の面にはフッ素
    ゴム層、フロロシリコーン層またはシリコーンエラスト
    マー層の少なくともいずれかの層を有することを特徴と
    する気体透過性膜。
JP31903495A 1995-12-07 1995-12-07 気体透過性膜 Pending JPH09155169A (ja)

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JPH09155169A true JPH09155169A (ja) 1997-06-17

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