TWI406887B - 多孔質氟樹脂複合體及分離膜元件 - Google Patents

多孔質氟樹脂複合體及分離膜元件 Download PDF

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Shinichi Kanazawa
Kazuaki Ikeda
Tooru Morita
Hajime Funatsu
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Description

多孔質氟樹脂複合體及分離膜元件
本發明涉及氟樹脂構成之膜厚20 μm以下的膜，亦即氟樹脂薄膜，及其製法。又，本發明涉及適用於此氟樹脂薄膜之製法的氟樹脂分散液。本發明並涉及，於多孔質體表面形成上述氟樹脂薄膜而得之氟樹脂複合體，及其製法。本發明亦涉及，延伸此氟樹脂複合體而成之多孔質氟樹脂複合體，及使用此多孔質氟樹脂複合體構成之分離膜元件。
聚四氟乙烯(PTFE)等氟樹脂構成之膜，具有耐藥物性、耐熱性優良等特徵，例如，經多孔質化之氟樹脂膜已用於過濾微細粒子之濾材。用於濾材時，為能過濾分離微細粒子，並得優良過濾處理效率(過濾性)，則有孔徑微細均勻，氣孔率高，同時膜更薄之要求。
經多孔質化之氟樹脂膜，係例如將PTFE樹脂膜延伸而得。以延伸非孔性氟樹脂薄膜之方法，即可製造孔徑微細的多孔質氟樹脂薄膜。
PTFE因熔融黏度高，不可能藉熔融擠壓等製造薄膜。因而一般係採用，將PTFE樹脂粉末成形為圓筒狀後，以其塊體切削之方法，或於PTFE樹脂粉末混合液態潤滑劑成糊，予以擠壓成形並壓延之方法。可是，這些方法因係施以機械負荷進行加工，尤以膜厚在20 μm以下則膜強度不足，不耐加工而延長、縐折、產生孔洞或斷裂，故非常難以製得厚度約20 μm以下之薄膜。
其它之方法有，分散氟樹脂粉末於液體成為分散液塗於基體，去除液體並加熱至熔點以上燒結之方法(澆鑄法)。例如日本專利特開平5－32810號公報(專利文獻1)揭示有，將PTFE粉末分散液塗於耐熱性基板上後，加熱至熔點以上使粉體結著形成薄膜之方法。形成之薄膜自基板剝離後經延伸製成PTFE多孔質體薄膜。
可是，氟樹脂尤以PTFE因熔融黏度高，燒結之際流動性低，塗於基體的樹脂粒子之結著、緻密化難有進展，粒子間隙不易填滿而有微孔殘留。結果，被覆愈薄則產生愈多微孔、皸裂等缺陷。為減少缺陷之產生，必須重複厚度20~30 μm範圍的被覆，而無法製得厚度20 μm以下而缺陷少之薄膜。
本發明之第1課題在提供，向來無法製得之薄的氟樹脂薄膜，其無空孔、皸裂等缺陷。
本發明之第2課題在提供，製造上述氟樹脂薄膜之方法。
本發明之第3課題在提供，用於上述氟樹脂薄膜之製法的氟樹脂分散液，其使缺陷更少之氟樹脂薄膜的製造成為可能。
本發明之第4課題在提供，使用上述氟樹脂薄膜之複合體，其具有機械強度優良，延伸等加工時取用容易等優異特徵，及其製法。
本發明之第5課題在提供，得自上述氟樹脂複合體，顯示優良過濾性，並且機械強度優良之多孔質氟樹脂複合體，及使用它之分離膜元件。
本發明人精心探討結果發現，採用以平滑箔覆蓋於塗在基體上之氟樹脂分散液後燒結之方法，即可得厚度20 μm以下，甚至於10 μm以下，且無空孔、皸裂等缺陷之氟樹脂薄膜，基於此見解而完成了本發明。
本發明之第1態樣係提供，其特徵為由氟樹脂構成，膜厚20 μm以下，且哥雷(Gurley)秒數係300秒以上之氟樹脂薄膜(申請專利範圍第1項)。
因膜厚係20 μm以下，將此薄膜多孔質化，用作濾材時可得高處理速度。較佳者膜厚係10 μm以下，可得更高之處理速度。
本發明之氟樹脂薄膜，膜厚20 μm以下，甚至於薄到10 μm以下時，亦少有空孔、皸裂等缺陷。哥雷秒數為300秒以上即表示此缺陷少之特徵。
在此，哥雷秒數乃JIS－P8117等所述之表示透氣度(空氣透過量)之數值，具體言之，表示100ml之空氣通過645cm2 之面積的時間(秒)。薄膜有缺陷時，因空氣透過該缺陷，哥雷秒數變小，隨缺陷之減少空氣之透過變難，哥雷秒數增大。
本發明之氟樹脂薄膜，以哥雷秒數係1000秒以上為佳(申請專利範圍第2項)。哥雷秒數係1000秒以上者空孔、皸裂等缺陷較少，又因膜厚係20 μm以下，作為濾材可得高處理速度。尤以哥雷秒數係5000秒以上則缺陷更少而更佳。
可是，薄膜之缺陷極少則僅憑上述哥雷秒數測定，有時無法充分偵測其缺陷。如此之微小缺陷可由，使用表面張力較低之醇、醚、石蠟、氟化聚醚等液體，觀察其往氟樹脂膜之滲透性的方法確認。以例如，常溫常壓下，塗敷IPA(異丙醇)於水平配置之膜面上後，因毛細現象及重力自然滲入膜內部，測定有無IPA抵達膜底面之IPA滲透試驗，即可偵測哥雷秒數測定所無法偵測的微小缺陷之有無。
IPA滲透試驗，具體而言係於底面與濾紙接觸之273cm2 的膜上，以刷子均勻塗敷10ml之IPA 30秒後，肉眼觀測上述濾紙有無IPA之吸收，偵測有無IPA之滲透。
申請專利範圍第3項之發明係如申請專利範圍第1或2項之氟樹脂薄膜，其中25℃的IPA滲透試驗中，未偵測出IPA滲透。此氟樹脂膜之不可能藉哥雷秒數偵測之微小缺陷少，乃更佳之氟樹脂薄膜。
申請專利範圍第4項之發明係如申請專利範圍第1~3項中任一項之氟樹脂薄膜，其中上述氟樹脂係選自PTFE、四氟乙烯‧全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)、四氟乙烯‧六氟丙烯共聚物、聚氯‧三氟乙烯、四氟乙烯‧乙烯共聚物、氯三氟乙烯‧乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)及聚氟乙烯(polyvinyl fluoride)構成之群的1種或2種以上之混合物。由這些氟樹脂構成之氟樹脂薄膜具有耐藥物性、耐熱性優良等特徵而較佳。
其中，以PTFE為主體之氟樹脂為更佳(申請專利範圍第5項)。PTFE在氟樹脂中耐藥物性、耐熱性等特優，以此樹脂為主體即可得耐藥物性、耐熱性等特優之氟樹脂薄膜。於此，為主體者指至少含50體積%以上。又，以PTFE為主體之氟樹脂中包含全然由PTFE構成之樹脂。
以PTFE為主體之氟樹脂中，係以含熱塑性氟樹脂者，或/及含聚環氧乙烷、聚乙烯醇等非離子性的分子量1萬以上之水溶性聚合物者為更佳。這些因不影響氟樹脂分散液之分散且水分乾燥時凝膠化而成膜，可得缺陷更少，哥雷秒數更大之氟樹脂薄膜。
熱塑性氟樹脂中，熔融時表面張力低且熔融黏度低者因上述缺陷之抑制效果大而較佳。具體言之，熔體流率5g/10分鐘以上者為較佳，10 g/10分鐘以上者更佳，20g/10分鐘以上者尤佳。
更具體言之，可與PTFE併用之熱塑性氟樹脂有PFA、四氟乙烯．六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯．六氟丙烯．全氟烷基乙烯醚共聚物(EPA)、四氟乙烯．乙烯共聚物(ETFE)等，亦可混用這些之複數種。其中PFA熔點在PTFE熔點(327℃)以上，最不易起熱分解而較佳。尤以上述熱塑性氟樹脂係PFA，而PFA之體積比率(固體成分)占PTFE與PFA之混合物的體積未達20%者，缺陷尤少而較佳(申請專利範圍第6項)。
上述本發明之氟樹脂薄膜可依，於平滑箔上塗敷分散氟樹脂粉末於分散媒中之氟樹脂分散液後，進行該分散媒之乾燥、氟樹脂的燒結，然後去除此平滑箔之方法製造。本發明之第2態樣係提供，此氟樹脂薄膜之製法(申請專利範圍第7項)。
本發明人著眼於分散媒的乾燥之際，其表面張力所致的皸裂等缺陷之產生，探討其抑制方法，結果發現使非孔性之膜(平滑箔)密著於塗敷面，盡量減少空氣與經塗敷之氟樹脂分散液的接觸面積進行乾燥、燒結，則可大大抑制缺陷之產生，而完成本發明。
平滑箔乃此製法中與氟樹脂分散液接觸側表面無孔、凹凸之觀測的平滑膜。平滑箔之厚度範圍無特殊限制，但宜係不夾入氣泡而覆蓋於塗在基體上之氟樹脂分散液上的操作易於進行之具柔軟性的厚度。又宜係形成薄膜後去除平滑箔時，不難去除之厚度。例如，溶解去除平滑箔時，宜係易於溶解去除之厚度。
平滑箔者，金屬箔因具有不夾入氣泡而覆蓋於塗在基體上之氟樹脂分散液上的操作易於進行之柔軟性，形成薄膜後易於以酸等溶解去除而較佳。申請專利範圍第8項即此較佳態樣。金屬箔中，鋁箔因柔軟性及易於溶解去除，且容易取得而尤合適。
本發明之製法，係首先於上述平滑箔上塗敷分散氟樹脂粉末於分散媒中之氟樹脂分散液。塗敷氟樹脂之方法無特殊限制，有單以氟樹脂分散液塗於平滑箔上之方法，及使用多孔質基體，將氟樹脂分散液注入此基體與平滑箔之間的方法等。
往基體與平滑箔之間注入氟樹脂分散液可藉，將氟樹脂分散液塗於基體上後，不夾入氣泡而覆蓋平滑箔之方法進行。塗敷裝置可利用毛細方式、凹輥方式、輥方式、模頭(唇)方式、隙縫方式、棒方式等之塗敷機。為形成薄膜，尤以凹輥方式、模頭方式、隙縫方式及棒方式為佳。
塗敷後進行分散媒之乾燥。乾燥可藉加熱至近於分散媒的沸點之溫度或沸點以上為之。經乾燥形成氟樹脂粉末構成之皮膜，加熱此皮膜至氟樹脂的熔點以上而燒結，即可得本發明之氟樹脂薄膜。乾燥及燒結之加熱亦可於同一步驟施行。
如此，形成本發明之氟樹脂薄膜後，必要時，去除覆蓋在此薄膜上之平滑箔。去除方法無特殊限制，平滑箔係金屬箔時有例如以酸等溶解去除之方法。
而亦可不去除平滑箔，與薄膜一體使用。例如，金屬箔者亦可不予去除或僅部分去除，作為以氟樹脂薄膜為基板之導電板、電路板使用。
本發明之第3態樣，係在提供適用於上述本發明之製法的氟樹脂分散液。
於此，氟樹脂分散液乃分散氟樹脂粉末於分散媒中之物。分散媒通常係用水等水性媒體。氟樹脂粉末乃氟樹脂微粒之集合體，可例如由乳化聚合製得。氟樹脂分散液中之氟樹脂粉末的含量以20重量%~70重量%為佳。
上述氟樹脂分散液，係以其特徵為分散以PTFE為主體之氟樹脂粉末於分散媒中者為佳(申請專利範圍第9項)。使用以PTFE為主體之氟樹脂分散液，即可得以PTFE為主體之氟樹脂薄膜，可得耐藥物性、耐熱性等優良之氟樹脂薄膜。
以PTFE為主體之氟樹脂粉末構成之氟樹脂分散液較佳者，係以PTFE粉末為主體，其與如上之熱塑性氟樹脂粉末的混合物經分散於分散媒中之氟樹脂分散液。申請專利範圍第10項即此較佳態樣。以PTFE為主體，並使用含熱塑性氟樹脂粉末之氟樹脂分散液，即可得缺陷更少，哥雷秒數更大之氟樹脂薄膜。結果可得，例如，高溫時氣體、水蒸氣、有機溶劑等之滲透的抑制效果更優之氟樹脂薄膜。
PTFE粉末與熱塑性氟樹脂粉末之混合物中，熱塑性氟樹脂的配合量高則將氟樹脂分散液塗於如多孔質體之混有空氣的表面形成薄膜時，由於熱塑性氟樹脂的表面張力，氟樹脂分散液即容易凝集於多孔質體表面之骨架部等，而易於產生缺陷。因而，熱塑性氟樹脂的配合量，以PTFE粉末與熱塑性氟樹脂粉末之混合物的全體固體成分體積中熱塑性氟樹脂體積所佔之比率計，係以未達37%為佳。未達20%更佳，10%以下尤佳。
其中，以PTFE為主體，PTFE粉末與熱塑性氟樹脂粉末之混合物經分散於分散媒中的氟樹脂分散液，其熱塑性氟樹脂係用PFA，PFA粉末之體積比率未達上述混合物體積的20%之氟樹脂分散液，因可得緻密且缺陷更少，哥雷秒數大之氟樹脂薄膜而較佳。申請專利範圍第11項即此較佳態樣。
減少空孔、皸裂等缺陷之效果，亦可於以PTFE為主體之氟樹脂粉末添加高濃度條件下可凝膠化之水溶性聚合物而獲致。一併添加上述熱塑性氟樹脂及此水溶性聚合物，上述效果即更為顯著。
此水溶性聚合物若係非離子性，於氟樹脂的分散性無或少有影響。因此，水溶性聚合物係以非離子性者優於陰離子性、陽離子性者。又，此非離子性水溶性聚合物之分子量以1萬以上為佳。分子量為1萬以上，則乾燥之際，水完全去除前凝膠化成膜，而可抑制水的表面張力所致之皸裂的發生。申請專利範圍第12項即此較佳態樣，其提供如申請專利範圍第9~11項中任一項之氟樹脂分散液，其中含非離子性且分子量1萬以上的水溶性聚合物。具體言之，該水溶性聚合物有聚環氧乙烷、聚環氧丙烷、聚乙烯醇、澱粉、洋菜糖等。
又，氟樹脂分散液中之水溶性聚合物含量係在1mg/ml以上，34mg/ml以下更佳。未達1mg/ml則有時含水溶性聚合物之效果無法充分發揮，而超過34mg/ml則氟樹脂分散液之黏度過高，有時難以取用。
由於氟樹脂的塗敷方法或平滑箔之膜厚變異、撓性，塗敷裝置的塗布器具直接接觸箔表面而損傷箔表面，結果損傷轉印於氟樹脂薄膜，產生表面凹凸，嚴重時並會產生針孔等缺陷。因而，添加0.5mg/ml以上，較佳者2.5mg/ml以上之陰離子界面活性劑作為潤滑劑即可降低摩擦係數，表面凹凸、針孔等缺陷之產生可予抑制。又，陰離子界面活性劑之添加係以30mg/ml以下為佳，10mg/ml以下更佳。陰離子界面活性劑之量超過此上限則會有黏度趨於過高、樹脂容易凝集等問題。申請專利範圍第13項即此較佳態樣，其提供如申請專利範圍第8~12項中任一項之氟樹脂分散液，其中含陰離子界面活性劑0.5~30mg/ml。
陰離子界面活性劑有聚氧乙烯烷基醚羧酸酯鹽等羧酸型，聚氧乙烯烷基醚磺酸酯鹽等硫酸酯型，聚氧乙烯烷基醚磷酸酯鹽等磷酸酯型等界面活性劑。唯由於陰離子界面活性劑之添加，氟樹脂粉末的分散性變差，故配合以界面活性劑時係以於配合後在未起沈降、分離等之時間內完成生產，或經常持續施以超音波等的攪拌一邊生產之方法為較佳。
本發明之第4態樣提供，其特徵為具有多孔質體的基體，及形成於其一表面上之上述本發明的氟樹脂薄膜之氟樹脂複合體(申請專利範圍第14項)。此氟樹脂複合體可更於上述氟樹脂薄膜與上述多孔質體的基體反側之面有金屬箔(申請專利範圍第15項)。亦可僅去除此金屬箔的一部分，以餘留之金屬箔用於印刷電路板等之電路。
本發明之第5態樣提供，其特徵為具有多孔質體的基體2片，及夾於其間的本發明之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體(申請專利範圍第16項)。
第4態樣、第5態樣中任一之用作基體的多孔質體，其孔徑、材質等係依其目的適當選擇，以氣孔率40%以上，哥雷秒數30秒以下之多孔質體用作基體，則後敘第6態樣之多孔質氟樹脂複合體可得高過濾效率，可得高性能之分離膜。更佳者為，氣孔率60%以上，哥雷秒數15秒以下之多孔質體。又，本發明之氟樹脂薄膜係以PTFE為主體時，較佳多孔質基體有例如將PTFE膜延伸而製造之延伸PTFE多孔質體。延伸PTFE多孔質體可用單軸延伸品、多軸延伸品中任一，後敘之第6態樣中以使用延伸加工性優之單軸延伸品為更佳。
第4態樣、第5態樣中任一，因使多孔質體的基體與本發明之氟樹脂薄膜複合而可得具有本發明之氟樹脂薄膜的優良特徵，並且機械強度亦優之氟樹脂複合體，其使用時、進一步加工此複合體之際的取用即變得容易。例如，係此氟樹脂複合體而無金屬箔等者，易於延伸加工。尤以第5態樣者薄膜係兩面在多孔質基體之保護的型態下，且係優於取用之複合體，延伸等加工即更容易。
如此的本發明之氟樹脂複合體可由包含，於平滑箔與多孔質體的基體之間塗以分散氟樹脂粉末於分散媒中之氟樹脂分散液後，進行上述分散媒之乾燥及氟樹脂粉末的燒結，形成氟樹脂薄膜之步驟的方法製得(申請專利範圍第17項)。於平滑箔與多孔質體的基體之間塗以氟樹脂分散液的方法有，於平滑箔及多孔質體的基體之至少其一塗敷氟樹脂分散液後，疊合兩者之方法。
又，本發明之氟樹脂複合體亦可由包含，於平滑箔上塗敷分散氟樹脂粉末於分散媒中之氟樹脂分散液後，進行上述分散媒之乾燥及氟樹脂粉末的燒結，形成氟樹脂薄膜之步驟，及形成上述氟樹脂薄膜後，黏著上述氟樹脂薄膜與多孔質基體之步驟的方法製得(申請專利範圍第18項)。氟樹脂薄膜與多孔質基體之黏著可使用黏著劑。若使用溶劑可溶性或熱塑性氟樹脂、氟橡膠作為黏著劑，則可使用於利用到氟樹脂薄膜材質本身之耐熱性、耐藥物性的用途而更佳。
上述任一方法中，形成氟樹脂複合體後，必要時將平滑箔去除。如此即可得第4態樣之氟樹脂複合體。而以金屬箔用作平滑箔，不去除此金屬箔直接使用，即可得如申請專利範圍第15項之氟樹脂複合體。
第5態樣之氟樹脂複合體可由例如，上述第4態樣之氟樹脂複合體，亦即其特徵為具有多孔質體的基體及形成於其一表面上的本發明之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體以2片層積，使其氟樹脂薄膜相疊合，加熱至構成薄膜之氟樹脂的熔點以上而熔著之方法製得。
上述本發明之氟樹脂薄膜，藉其延伸可得多孔質氟樹脂薄膜。本發明之第6態樣提供其特徵為上述第4態樣、第5態樣之氟樹脂複合體經延伸而製造之多孔質氟樹脂複合體(申請專利範圍第19項)。延伸本發明之氟樹脂複合體，該氟樹脂複合體所含的本發明之氟樹脂薄膜亦被延伸，成為多孔質氟樹脂薄膜。
如上述，此多孔質氟樹脂薄膜孔徑微小均勻，氣孔率高，並因係由缺陷少之膜形成故缺陷少，膜薄而處理速度高，可發揮優良之過濾性。
可是，僅只氟樹脂薄膜則延伸之際取用困難，因此，難以製造多孔質氟樹脂薄膜。如上述，第4態樣、第5態樣之氟樹脂複合體，尤以第5態樣之氟樹脂複合體，延伸之際容易取用，故本發明之多孔質氟樹脂複合體可使用上述第4態樣、第5態樣之氟樹脂複合體簡便製造。
延伸溫度係以比氟樹脂熔點低之200℃以下為佳，160℃以下更佳，100℃以下尤佳。氟樹脂薄膜之形成若採用澆鑄法，則薄膜無配向，呈等向均勻，延伸時均勻延伸，故可得均勻的多孔質氟樹脂薄膜。
本發明之多孔質氟樹脂複合體孔徑微小均勻，氣孔率高，並係由缺陷少之多孔質氟樹脂薄膜形成。此膜因膜厚薄而處理速度高，呈優良之過濾性。又因係多孔質氟樹脂薄膜與多孔質體的基體之複合物，耐藥物性、耐熱性、機械強度亦優。因此，本發明之多孔質氟樹脂複合體呈優良之過濾性，且耐藥物性、耐熱性、機械強度亦優，適用作濾材。
又，本發明之多孔質氟樹脂複合體極富柔軟性，機械強度等優於多孔質體的基體，故易於取用。因此，可用於製造各種已知的分離膜元件。例如，可直接加工平膜成褶襉模組型分離膜元件、螺旋模組型分離膜元件，或將多孔質氟樹脂複合體薄膜捲繞於多孔質支持體成形為管狀後成複數集束之管狀模組型分離膜元件等，將膜以大面積裝填於容器，製造分離膜元件(模組)。
因而，若以本發明之多孔質氟樹脂複合體用作分離膜元件之濾材，則可提供過濾效率、保全性高，且少因孔目堵塞而過濾效率下降之分離膜元件(申請專利範圍第20項)。並且，此分離膜元件構成之過濾系統適用於半導體、食品、其它領域等之氣液吸收、脫氣、過濾。
延伸氟樹脂薄膜，製造濾材等用之多孔質氟樹脂薄膜時，用在氟樹脂分散液之氟樹脂的分子量以係100萬~500萬為佳，100萬~350萬更佳，120萬~180萬尤佳。分子量過高則有氣孔率下降之傾向，分子量過低則有產生針孔、延伸時容易破裂等之傾向。
又，氟樹脂的熔化熱宜係32J/g以上未達47.8 J/g，32 J/g以上44 J/g以下更佳，38 J/g以上43 J/g以下尤佳。於此，熔化熱之測定係用熱通量微差掃瞄熱量計(島津製作所製熱通量微差掃瞄熱量計DSC－50)，依下示方法為之。
以50℃/分鐘自室溫加熱10~20mg之樣本至245℃，然後以10℃/分鐘加熱至365℃(第一步)。其次，以－10℃/分鐘之速度冷卻至350℃，於350℃保持5分鐘。更自350℃以－10℃/分鐘之速度冷卻至330℃，自330℃以－1℃/分鐘之速度冷卻至305℃(第二步)。其次以－50℃/分鐘之速度自305℃冷卻至245℃後，以10℃/分鐘之速度自245℃加熱至365℃(第三步)。而取樣時間係0.5秒/次。第一步之吸熱量係將303~353℃區間，第二步之發熱量係將318~309℃區間，第三步之吸熱量係將296~343℃區間積分求出，以此第三步於296~343℃間之吸熱量為熔化熱。
本發明之氟樹脂薄膜係空前之薄，且空孔、皸裂等缺陷受抑制。例如，將之延伸而多孔質化，可得具有孔徑均勻之微孔，氣孔率高，且無缺陷，處理速度高之優良濾材。
上述氟樹脂薄膜可依本發明的氟樹脂薄膜之製法簡便製得。
使用本發明之氟樹脂薄膜分散液製造上述氟樹脂薄膜，可得空孔、皸裂等缺陷更受抑制之薄膜。
本發明的氟樹脂複合體具有本發明之氟樹脂薄膜的上述優良特徵，機械強度亦優。並且，此氟樹脂複合體在使用之際、更予加工之際易於取用。
本發明之多孔質氟樹脂複合體呈優良過濾性，且機械強度亦優。
其次具體說明本發明之最佳實施形態。而本發明不限於此形態、實施例，只要無損於本發明之旨趣，可變更為其它形態。
第1圖~第3圖係本發明之分離膜元件(模組)的構造例之示意切面圖。下示例之分離膜元件係以如申請專利範圍第19項之多孔質氟樹脂複合體用作分離膜。
第1圖及第2圖顯示以複數之成形為管狀的氟樹脂多孔質膜集束構成之分離膜元件。第1圖示平行於管長方向之面的切面，第2圖示垂直於管長方向之面的切面。圖中，1表成形為管狀之氟樹脂多孔質膜，有例如，於多孔質陶瓷管表面，螺旋捲繞氟樹脂多孔質膜之帶，包覆陶瓷管表面者。
複數(第2圖中係7根)之管狀氟樹脂多孔質膜1係於其兩端部集束，以固定部2密封、固定、一體化。第1圖中之3及3’各係被處理液，即欲予過濾之水溶液的流入口、流出口。第1圖中之4及4’各係處理液，即已過濾之水溶液的流入口、流出口。而第2圖及後敘之第3圖中流入口4、流出口4’之圖示予以省略。
此例中，被處理液及處理液各作循環，使被處理液側之壓力高於處理液側之壓力，使部分被處理液往處理液側透過而過濾。亦可係無流出口3’及4’中至少任一之構造，亦即不循環之構造的分離膜元件。並亦可各以第1圖中之3及3’為處理液之流入口、流出口，各以第1圖中之4及4’為被處理液之流入口、流出口。而管狀者其切面形狀不只圓形，有時亦包含其它形狀。
第3圖示複數之氟樹脂多孔質膜互相隔開配置，相鄰氟樹脂多孔質膜間予以密封之構造的分離膜元件，係沿垂直於膜及處理液、被處理液之流向的面切開之示意切面圖。圖中，同種構件表以與第1圖、第2圖同之編號，因此，1係氟樹脂多孔質膜，此氟樹脂多孔質膜1係平板狀，如圖所示，以複數(此圖之例係6片)配置。又，相鄰的氟樹脂多孔質膜1間係以密封具5密封，將被處理液導入密封具5及2片氟樹脂多孔質膜1形成之空洞內，進行過濾。
而第3圖之例中，沿垂直於膜，平行於處理液、被處理液之流向的面切開之示意切面圖同第1圖之切面圖。
實施例 實施例1
於孔徑1 μm，厚度100 μm之延伸PTFE多孔質體(住友電工超效能高分子(股)製，商品名：POREFLON FP－100－100)(IPA－BP：40kPa，氣孔率：75%，哥雷秒數：10.5秒)，將PTFE分散液AD911(氟樹脂分散液，旭硝子公司製，PTFE熔化熱32J/g)使用間隙設定為10 μm之刮刀塗敷，於其上注意不夾入氣泡，以厚度15 μm之鋁箔覆蓋。經過以80℃乾燥60分鐘，於250℃加熱1小時，340℃加熱1小時，317.5℃加熱8小時之各步驟後自然冷卻，於延伸PTFE多孔質體上形成氟樹脂薄膜(澆鑄膜)，得其上固定有鋁箔之複合體。其次，以鹽酸溶解去除鋁箔，得試驗體(本發明之氟樹脂複合體)。
實施例2
混合PTFE分散液AD911及PFA分散液920HP(杜邦公司製，PFA之MFI：30g/分鐘)，調製PFA體積比率7%之氟樹脂分散液。於此，PFA體積比率係PFA(固體成分) 所占氟樹脂(固體成分) 體積全體的體積比率，亦即，PFA/(PTFE＋PFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)的值。使用此經調製之氟樹脂分散液，取代PTFE分散液AD911以外如同實施例1得試驗體。
實施例3
混合PTFE分散液AD911及PFA分散液920HP，調製PFA體積比率4%之氟樹脂分散液。使用此經調製之氟樹脂分散液，取代PTFE分散液AD911以外如同實施例1得試驗體。
實施例4
混合PTFE分散液AD911及PFA分散液920HP，調製PFA體積比率2%之氟樹脂分散液。使用此經調製之氟樹脂分散液，取代PTFE分散液AD911以外如同實施例1得試驗體。
實施例5
混合PTFE分散液AD911及MFA乳膠(與PFA分散液920HP之PFA不同種類的PFA之乳膠。以下稱此PFA為MFA。SOLVAY SOLECSIS公司製，MFA之MFI：7g/分鐘)，調製MFA體積比率4%之氟樹脂分散液。於此，MFA體積比率係MFA(固體成分) 所占氟樹脂(固體成分) 體積全體的體積比率，亦即，MFA/(PTFE＋MFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)的值。使用此經調製之氟樹脂分散液，取代PTFE分散液AD911以外如同實施例1得試驗體。
實施例6
混合PTFE分散液AD911及MFA乳膠，調製MFA體積比率2%之氟樹脂分散液。使用此經調製之氟樹脂分散液，取代PTFE分散液AD911以外如同實施例1得試驗體。
實施例7
使用PTFE分散液AD911、MFA乳膠及PFA分散液920HP，調製MFA/(PTFE＋MFA＋PFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)及PFA/(PTFE＋MFA＋PFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)各2%之氟樹脂分散液。使用此經調製之氟樹脂分散液，取代PTFE分散液AD911以外如同實施例1得試驗體。
實施例8
使用PTFE分散液AD911、MFA乳膠及PFA分散液920HP，調製MFA/(PTFE＋MFA＋PFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)及PFA/(PTFE＋MFA＋PFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)各2%之氟樹脂分散液，並添加分子量200萬之聚環氧乙烷至濃度達3 mg/ml。使用此經調製之氟樹脂分散液，取代PTFE分散液AD911以外如同實施例1得試驗體。
比較例1
直接以POREFLON FP－100－100作為試驗體。
比較例2
於POREFLON FP－100－100將PTFE分散液AD911使用間隙設定為10 μm之刮刀塗敷。經過以80℃乾燥60分鐘，於250℃加熱1小時，340℃加熱1小時，317.5℃加熱8小時之各步驟後自然冷卻，於延伸PTFE多孔質體上形成氟樹脂薄膜(澆鑄膜)，得試驗體(氟樹脂複合體)。
比較例3
於POREFLON FP－100－100將PFA分散液920HP使用間隙設定為10 μm之刮刀塗敷。然後如同比較例2得試驗體。
比較例4
混合PTFE分散液AD911及PFA分散液920HP，調製PFA體積比率37%之氟樹脂分散液。使用此經調製之氟樹脂分散液，取代PTFE分散液AD911以外如同比較例2得試驗體。
比較例5
混合PTFE分散液AD911及PFA分散液920HP，調製PFA體積比率17%之氟樹脂分散液。使用此經調製之氟樹脂分散液，取代PTFE分散液AD911以外如同比較例2得試驗體。
比較例6
混合PTFE分散液AD911及PFA分散液920HP，調製PFA體積比率7%之氟樹脂分散液。使用此經調製之氟樹脂分散液，取代PTFE分散液AD911以外如同比較例2得試驗體。
比較例7
混合PTFE分散液AD911及PFA分散液920HP，調製PFA體積比率4%之氟樹脂分散液。使用此經調製之氟樹脂分散液，取代PTFE分散液AD911以外如同比較例2得試驗體。
而實施例1~8，比較例2~7中得之各試驗體的澆鑄膜厚度皆係約3 μm。
使用各實施例及比較例中得之試驗體測定透氣度，觀察澆鑄膜之緻密性。並測定缺陷之產生狀況以及缺陷面積比率。測定方法及評估基準如下。
[透氣度(哥雷秒數)測定法]使用構造與JIS P 8117(紙及紙板之透氣度試驗法)規定之哥雷透氣度測試器相同的王研式透氣度測定裝置(旭精工(股)製)測定。測定結果以哥雷秒數表示。
[澆鑄膜之緻密度測定，及缺陷測定]使用掃瞄式電子顯微鏡(SEM)觀察澆鑄膜之狀況(緻密度、結晶構造、膜厚)。並確認有無明顯之缺陷。測定結果如表1。
[缺陷面積比率之推算]依次式推算。
(POREFLON FP－100－100之哥雷秒數/得到之氟樹脂複合體的哥雷秒數)×100(%)。
如表1之結果所示，實施例中得之薄膜皆係緻密，可確認PTFE結晶之凹凸構造。又，實施例中得之薄膜雖厚度係3 μm，哥雷秒數皆在300秒以上，缺陷面積比率與比較例比非常小，顯然係缺陷少之氟樹脂薄膜。尤以添加熱塑性氟樹脂的實施例2~7，顯然哥雷秒數更高，缺陷更少。且切面構造亦更緻密。尤以添加聚環氧乙烷之實施例8，哥雷秒數達5000秒以上，可確認缺陷面積比率非常小。
實施例9
實施例8中得之試驗體(氟樹脂複合體)2片，以二薄膜側為對面貼合後，夾於厚度5mm之結晶玻璃，於340℃加熱1小時後，更於317℃加熱8小時，得氟樹脂複合體。此氟樹脂複合體之哥雷秒數係5000秒以上，乃含缺陷少之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體。
其次，使用拉伸試驗儀(島津製作所製AUTOGRAPH AG500E)以溫度60℃、夾頭間距30mm、衝程120mm(延伸率400%)於寬度方向延伸。延伸後之氟樹脂複合體的哥雷秒數低如15秒，呈示高透過性。而因IPA起泡點高達683kPa，呈示孔徑非常小。亦即，得具有微孔，過濾性優之多孔質氟樹脂複合體。
參考例1~6(適於潤滑的界面活性劑之選定)
於以含本身重量496gf(垂直阻力)之荷重對向接觸的Φ 20mm之2根不銹鋼棒，夾入厚度50 μm寬50mm之鋁箔，用測力器測定以0.5m/分鐘之速度將鋁箔拔出150mm時之必要荷重。定義該荷重之平均值除以垂直阻力之值為摩擦係數。就表2所示之種種水溶液測定摩擦係數2次至4次，以平均值評估潤滑性。因亦考慮到黏性之影響，並以B型黏度計測定黏度。這些結果如表2。
如表2所示，與不具疏水基之親水性聚合物聚氧乙烯烷基醚脂肪酸酯(參考例2)、聚氧乙烯甲基丙烯酸酯(參考例3)之水溶液組比，具烷基疏水基之界面活性劑構造的聚氧乙烯烷基醚脂肪酸酯(參考例4)、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯鈉(參考例5)、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯三乙醇胺(參考例6)水溶液之摩擦係數低。其中具硫酸酯基之界面活性劑(參考例5、6)摩擦係數更低，聚氧乙烯烷基醚硫酸酯三乙醇胺(參考例6)之摩擦係數尤低，成分濃度0.5 mg/ml以上者具優良效果。又，僅以肉眼確認時鋁箔之擦傷亦係最少。
實施例10
使用PTFE分散液AD911、MFA乳膠及PFA分散液920HP，調製MFA/(PTFE＋MFA＋PFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)及PFA/(PTFE＋MFA＋PFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)各2%之氟樹脂分散液，更添加分子量200萬之聚環氧乙烷至濃度3mg/ml，聚氧乙烯烷基醚硫酸酯三乙醇胺(花王製20T)至10mg/ml調製氟樹脂分散液。
使厚度50 μm之鋁箔無皺紋展開固定於玻璃平板上，將氟樹脂分散液滴下後，以日本軸承(股)製之不銹鋼滑動軸(商品名：STAINLESS FINE SHAFT SNSF型，外徑20mm)滾轉使氟樹脂分散液均勻展開於鋁箔面。
將此箔經過以80℃乾燥60分鐘，於250℃加熱1小時，於340℃加熱1小時之各步驟後，自然冷卻，形成固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜。由形成氟樹脂薄膜前後鋁箔每單位面積的重量差及氟樹脂的真比重(2.25g/cm3 )算出之氟樹脂薄膜的平均厚度係約3 μm。
其次，更於920HP以蒸餾水稀釋成4倍容積之PFA分散液添加分子量200萬之聚環氧乙烷至濃度3mg/ml，聚氧乙烯烷基醚硫酸酯三乙醇胺(花王製20T)至10mg/ml調製4倍稀釋之PFA分散液。
固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜無皺摺展開固定於玻璃平板上，將此4倍稀釋之PFA分散液滴下後，以同上之日本軸承(股)製的不銹鋼滑動軸滾轉使4倍稀釋之PFA分散液均勻展開於鋁箔面，於水分未乾燥之期間以孔徑0.45μm、厚度80μm之延伸PTFE多孔質體(住友電工超效能高分子(股)製，商品名：POREFLON FP-045-80)(IPA-BP：150kPa，氣孔率：70%，哥雷秒數：9.1秒)覆蓋。然後，經過以80℃乾燥60分鐘，於250℃加熱1小時，於320℃加熱1小時，於317.5℃加熱8小時之各步驟後自然冷卻，得到以PTFE為主體，由PTFE、MFA及PFA之混合物構成之氟樹脂薄膜以熔點低於PTFE之熱塑性PFA黏著於延伸PTFE多孔質體上，更於其上固定有鋁箔之複合體。其次，以鹽酸溶解去除鋁箔，得試驗體。
此試驗體之哥雷秒數係5000秒以上。更依以下條件進行IPA滲透試驗，未偵測出IPA滲透，確認無微小缺陷，亦即可使塗於水平設置之膜上的IPA因毛細現象及重力自然通過膜內部到達膜底面之微小缺陷實質上不存在。
[IPA滲透試驗之條件]
膜上之IPA塗敷量：10ml
膜面積：273cm2
溫度：25℃
以刷子均勻塗敷IPA，30秒後，觀察是否有IPA抵達背面之濾紙。
其次，使用拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程165mm(延伸率200%)於寬度方向延伸後，更以同一拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程88mm(延伸率60%)於與寬度方向垂直之方向延伸。延伸後之多孔質氟樹脂複合體的哥雷秒數低如25秒，具有高透過性。IPA起泡點係660kPa。此膜之0.055 μm標準粒子捕集率為100%，具高性能，濾液之排出趨勢在捕集率測定期間幾乎不變，非常適用作捕集率優，且孔目非常不易堵塞的分離膜元件之分離膜。又，平均流量徑係0.047 μm，顯示具有非常微細的連續孔。此多孔質氟樹脂複合體之電子顯微鏡照片(5000倍)如第4圖。
於此，IPA起泡點指，將試驗體浸潤於異丙醇(IPA)，孔內以IPA充滿後，於其一面以空氣壓力緩慢負荷時，氣泡初次由反面出現之壓力。又，捕集率及平均流量徑之測定法如下。IPA起泡點及平均流量徑係依ASTM F316－86、ASTM E1294－89測定。
[捕集率之測定法]外徑0.055 μm之真球狀聚苯乙烯粒子乳膠(JSR(股)製標準粒子用乳膠STADEX SC0055－D固體成分1%)以純水稀釋為100倍(固體成分0.001%)，以此液為試液。試作之樣本衝切成Φ 47mm之碟片狀，以異丙醇浸潤後，固定於過濾架，以壓差0.42kgf/cm2 、試液32ml過濾。試液及濾液之標準粒子濃度係以分光光度計(島津製作所(股)製UV－160)測定，如下求出捕集率。
捕集率＝<1－(濾液之標準粒子濃度)/(試液之標準粒子濃度)>×100[%]
[平均流量徑之測定法]以細孔分佈測定儀(PERMPOROMETER CFP－1500A：Porous Materials,Inc製)，使用液體GALWICK(丙烯,1,1,2,3,3,3氧化六氟酸，Porous Materials,Inc製)測定。具體而言係如下求出。首先，在膜乾燥時及膜以液體濕潤下測定施加於膜之壓差與透過膜的空氣流量之關係，得到之圖各為乾曲線及濕曲線。乾曲線之流量為1/2之曲線與濕曲線之交點的壓差為P(Pa)。由下式求出平均流量徑。
平均流量徑d(μm)＝c γ/P
其中c係常數2860，γ係液體表面張力(dynes/cm)。
實施例11
於MFA乳膠添加分子量200萬之聚環氧乙烷至濃度3mg/ml，聚氧乙烯烷基醚硫酸酯三乙醇胺(花王製20T)至10mg/ml調製氟樹脂分散液。
厚度50mm之鋁箔無縐折展開固定於玻璃平板上，以得到之氟樹脂分散液滴下後，將同上之日本軸承(股)製的不銹鋼滑動軸滾轉使氟樹脂分散液均勻展開於鋁箔之一面。
然後使此箔經過以80℃乾燥60分鐘，於250℃加熱1小時，於340℃加熱1小時之各步驟後自然冷卻，形成固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜。由形成氟樹脂薄膜前後鋁箔每單位面積之重量差及氟樹脂的真比重算出之氟樹脂薄膜的平均厚度係約3μm。
其次，更於920HP以蒸餾水稀釋成4倍容積之PFA分散液添加分子量200萬之聚環氧乙烷至濃度3mg/ml，聚氧乙烯烷基醚硫酸酯三乙醇胺(花王製20T)至10mg/ml調製4倍稀釋之PFA分散液。
固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜無皺摺展開固定於玻璃平板上，將4倍稀釋之PFA分散液滴下後，以同上之日本軸承(股)製的不銹鋼製滑動軸滾轉使4倍稀釋之PFA分散液均勻展開於鋁箔的一面，於水分未乾燥之期間以延伸PTFE多孔質體(POREFLON FP-045-80)覆蓋。然後，經過以80℃乾燥60分鐘，於250℃加熱1小時，於320℃加熱1小時，於317.5℃加熱8小時之各步驟後自然冷卻，得列MFA構成之氟樹脂薄膜藉熔點低於PTFE之熱塑性MFA黏著於延伸PTFE多孔質體上，更於其上固定有鋁箔之複合體。其次，以鹽酸溶解去除鋁箔，得試驗體。
此試驗體之哥雷秒數係5000秒以上，以IPA滲透試驗亦未偵測出IPA滲透，確認實質上無微小缺陷之存在。
其次，使用拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程165mm(延伸率200%)於寬度方向延伸後，更以同一拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程88mm(延伸率60%)於與寬度方向垂直之方向延伸。延伸後之多孔質氟樹脂複合體的哥雷秒數低如21秒，具有高透過性。IPA起泡點係14kPa。又，平均流量徑係0.098μm，呈示具有微細之連續孔。此多孔質氟樹脂複合體之電子顯微鏡照片(5000倍)如第5圖。
比較例8
使用PTFE分散液AD911、MFA乳膠及PFA分散液920HP，調製MFA/(PTFE＋MFA＋PFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)及PFA/(PTFE＋MFA＋PFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)各2%之氟樹脂分散液，更添加分子量200萬之聚環氧乙烷至濃度3mg/ml，聚氧乙烯烷基醚硫酸酯三乙醇胺(花王製20T)至10mg/ml調製氟樹脂分散液。
厚度50 μm之鋁箔無皺紋展開固定於玻璃平板上，將氟樹脂分散液滴下後，以日本軸承(股)製之不銹鋼製的滑動軸(STAINLESS FINE SHAFT SNSF型，外徑20mm)滾轉使氟樹脂分散液均勻展開於鋁箔之一面。使此箔經過以80℃乾燥60分鐘，於250℃加熱1小時，於340℃加熱1小時、於317.5℃加熱8小時之各步驟後自然冷卻，形成固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜。由形成氟樹脂薄膜前後鋁箔每單位面積之重量差及氟樹脂的真比重(2.25g/cm3 )算出之氟樹脂薄膜的平均厚度係約3 μm。
其次，以鹽酸溶解去除鋁箔，得試驗體。就此試驗體使用拉伸試驗儀試圖拉伸，但因過薄易於縐折等難以取用，並於夾頭破裂等，無法均勻延伸。
參考例7
POREFLON HP－010－30(住友電工超效能高分子公司製PTFE濾材)之IPA起泡點係180kPa，哥雷秒數係22秒。又，POREFLON HP－010－30之0.055 μm粒子捕集率測定結果係0%。平均流量徑係0.14 μm。此濾材之電子顯微鏡照片(5000倍)如第6圖。
實施例12
使用PTFE分散液AD911及MFA乳膠，調製MFA/(PTFE＋MFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)為20%之氟樹脂分散液，更添加分子量200萬之聚環氧乙烷至濃度3mg/ml，聚氧乙烯烷基醚硫酸酯三乙醇胺(花王製20T)至10mg/ml調製氟樹脂分散液。
厚度50 μm之鋁箔無皺紋展開固定於玻璃平板上，將此氟樹脂分散液滴下後，以日本軸承(股)製之不銹鋼製的滑動軸(商品名：STAINLESS FINE SHAFT SNSF型，外徑20mm)滾轉使氟樹脂分散液均勻展開於鋁箔之一面。使此箔經過以80℃乾燥60分鐘，於250℃加熱1小時，於340℃加熱1小時之各步驟後自然冷卻，形成固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜。
其次，更於920HP以蒸餾水稀釋成4倍容積之PFA分散液添加分子量200萬之聚環氧乙烷至濃度3mg/ml，聚氧乙烯烷基醚硫酸酯三乙醇胺(花王製20T)至10mg/ml調製4倍稀釋之PFA分散液。
固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜無皺摺展開固定於玻璃平板上，將4倍稀釋之PFA分散液滴下後，以同上之日本軸承(股)製的不銹鋼製之滑動軸滾轉使4倍稀釋之PFA分散液均勻展開於鋁箔的一面，於水分未乾燥之期間以孔徑0.45 μm、厚度80 μm之延伸PTFE多孔質體(住友電工超效能高分子(股)製，商品名：POREFLON FP－045－80)(IPA－BP：150kPa，氣孔率：70%，哥雷秒數：9.1秒)覆蓋。然後，經過以80℃乾燥60分鐘，於250℃加熱1小時，於320℃加熱1小時，於317.5℃加熱8小時之各步驟後自然冷卻，得PTFE為主體，由PTFE及MFA之混合物構成之氟樹脂薄膜藉熔點低於PTFE之熱塑性MFA黏著於延伸PTFE多孔質體上，更於其上固定有鋁箔之複合體。其次，以鹽酸溶解去除鋁箔，得試驗體。
此試驗體之哥雷秒數係5000秒以上，試圖自氟樹脂薄膜側於室溫以異丙醇接觸，則無可滲透之洞，呈示係含無異丙醇的滲透之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體。
其次，使用拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程165mm(延伸率200%)於寬度方向延伸後，更用同一拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程88mm(延伸率60%)於與寬度方向垂直之方向延伸。延伸後之多孔質氟樹脂複合體的哥雷秒數低如19秒，具有高透過性。IPA起泡點係148kPa。平均流量徑係0.13 μm。
實施例13
氟樹脂分散液改為，使用PTFE分散液AD911及MFA乳膠而MFA/(PTFA＋MFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)係40%之氟樹脂分散液以外如同實施例12形成固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜。更使用此固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜如同實施例12，得PTFE及MFA之混合物構成的氟樹脂薄膜藉MFA黏著於延伸PTFE多孔質體上，更於其上固定有鋁箔之複合體。其次，以鹽酸溶解去除鋁箔，得試驗體。
此試驗體之哥雷秒數係5000秒以上，試圖自氟樹脂薄膜側於室溫以異丙醇接觸，則無可滲透之洞，呈示係含無異丙醇的滲透之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體。
其次，使用拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程165mm(延伸率200%)於寬度方向延伸後，更用同一拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程88mm(延伸率60%)於與寬度方向垂直之方向延伸。延伸後之多孔質氟樹脂複合體的哥雷秒數係38秒。IPA起泡點係277kPa。平均流量徑係0.071 μm。
實施例14
氟樹脂分散液改為，使用PTFE分散液AD911及MFA乳膠而MFA/(PTFA＋MFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)係60%之氟樹脂分散液以外如同實施例12形成固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜。更使用此固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜如同實施例12，得PTFE及MFA之混合物構成的氟樹脂薄膜藉MFA黏著於延伸PTFE多孔質體上，更於其上固定有鋁箔之複合體。其次，以鹽酸溶解去除鋁箔，得試驗體。
此試驗體之哥雷秒數係5000秒以上，試圖自氟樹脂薄膜側於室溫以異丙醇接觸，則無可滲透之洞，呈示係含無異丙醇的滲透之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體。
其次，使用拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程165mm(延伸率200%)於寬度方向延伸後，更用同一拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程88mm(延伸率60%)於與寬度方向垂直之方向延伸。延伸後之多孔質氟樹脂複合體的哥雷秒數係20秒。IPA起泡點係23kPa。平均流量徑係0.0768 μm。
實施例15
氟樹脂分散液改為，使用PTFE分散液AD911及MFA乳膠而MFA/(PTFA＋MFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)係10%之氟樹脂分散液以外，如同實施例12形成固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜。(而由氟樹脂薄膜形成前後鋁箔每單位面積之重量差及氟樹脂的真比重(2.25g/cm3 )算出之氟樹脂薄膜的平均厚度係約3 μm。)
更使用此固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜如同實施例12得，PTFE及MFA之混合物構成的氟樹脂薄膜藉MFA黏著於延伸PTFE多孔質體上，更於其上固定有鋁箔之複合體。其次，以鹽酸溶解去除鋁箔，得試驗體。
此試驗體之哥雷秒數係5000秒以上，試圖自氟樹脂薄膜側於室溫以異丙醇接觸則無可滲透之洞，呈示係含無異丙醇的滲透之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體。
其次，使用拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程165mm(延伸率200%)於寬度方向延伸後，更用同一拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程88mm(延伸率60%)於與寬度方向垂直之方向延伸。延伸後之多孔質氟樹脂複合體的哥雷秒數係29秒。IPA起泡點係426kPa。平均流量徑係0.062 μm。
實施例16
氟樹脂分散液改為使用PTFE分散液AD911及MFA乳膠，而MFA/(PTFA＋MFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)係12.5%之氟樹脂分散液以外，如同實施例12形成固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜。(而由氟樹脂薄膜形成前後鋁箔每單位面積之重量差及氟樹脂的真比重(2.25g/cm3 )算出之氟樹脂薄膜的平均厚度係約3 μm。)
更使用此固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜如同實施例12，得PTFE及MFA之混合物構成的氟樹脂薄膜藉MFA黏著於延伸PTFE多孔質體上，更於其上固定有鋁箔之複合體。其次，以鹽酸溶解去除鋁箔，得試驗體。
此試驗體之哥雷秒數係5000秒以上，試圖自氟樹脂薄膜側於室溫以異丙醇接觸則無可滲透之洞，顯示係含無異丙醇的滲透之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體。
其次，使用拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程165mm(延伸率200%)於寬度方向延伸後，更用同一拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程88mm(延伸率60%)於與寬度方向垂直之方向延伸。延伸後之多孔質氟樹脂複合體的哥雷秒數係29秒。IPA起泡點係261kPa。平均流量徑係0.060 μm。
實施例17
氟樹脂分散液改為使用PTFE分散液AD911及MFA乳膠，而MFA/(PTFA＋MFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)係15%之氟樹脂分散液以外，如同實施例12形成固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜。(而由氟樹脂薄膜形成前後鋁箔每單位面積之重量差及氟樹脂的真比重(2.25g/cm3 )算出之氟樹脂薄膜的平均厚度係約3 μm。)
更使用此固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜如同實施例12得，PTFE及MFA之混合物構成的氟樹脂薄膜藉MFA黏著於延伸PTFE多孔質體上，更於其上固定有鋁箔之複合體。其次，以鹽酸溶解去除鋁箔，得試驗體。
此試驗體之哥雷秒數係5000秒以上，試圖自氟樹脂薄膜側於室溫以異丙醇接觸則無可滲透之洞，呈示係含無異丙醇滲透之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體。
其次，使用拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程165mm(延伸率200%)於寬度方向延伸後，更用同一拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程88mm(延伸率60%)於與寬度方向垂直之方向延伸。延伸後之多孔質氟樹脂複合體的哥雷秒數係22秒。IPA起泡點係243kPa。平均流量徑係0.069 μm。
實施例18
氟樹脂分散液改為，使用PTFE分散液AD911及MFA乳膠而MFA/(PTFA＋MFA)(氟樹脂固體成分之體積比率)係17.5%之氟樹脂分散液以外如同實施例12形成固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜。(而由氟樹脂薄膜形成前後鋁箔每單位面積之重量差及氟樹脂的真比重(2.25g/cm3 )算出之氟樹脂薄膜的平均厚度係約3 μm。)
更使用此固定於鋁箔上之氟樹脂薄膜如同實施例12得，PTFE及MFA之混合物構成的氟樹脂薄膜藉MFA黏著於延伸PTFE多孔質體上，更於其上固定有鋁箔之複合體。其次，以鹽酸溶解去除鋁箔，得試驗體。
此試驗體之哥雷秒數係5000秒以上，試圖自氟樹脂薄膜側於室溫以異丙醇接觸則無可滲透之洞，顯示係含無異丙醇滲透之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體。
其次，使用拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程165mm(延伸率200%)於寬度方向延伸後，更用同一拉伸試驗儀以溫度60℃、夾頭間距55mm、衝程88mm(延伸率60%)於與寬度方向垂直之方向延伸。延伸後之多孔質氟樹脂複合體的哥雷秒數係22秒。IPA起泡點係214kPa。平均流量徑係0.070 μm。
表3示實施例10~18之結果，樹脂中PTFE之體積比率、哥雷秒數、IPA起泡點及平均流量徑。
由表3所示之結果知，實施例10~18中得之多孔質氟樹脂複合體具有可用作濾材之哥雷秒數、IPA起泡點及平均流量徑。可是，PTFE之體積比率低於80%時，IPA起泡點多係較低，為穩定製得高IPA起泡點，平均流量徑小之高流量分離膜，PTFE之體積比率以80%以上為佳，90%以上更佳。
1．．．氟樹脂多孔質膜
2．．．固定部
3．．．被處理液流入口
3’．．．被處理液流出口
4．．．處理液流入口
4’．．．處理液流出口
5．．．密封具
第1圖說明本發明之分離膜元件的一例之示意切面圖。
第2圖說明本發明之分離膜元件的一例之示意切面圖。
第3圖說明本發明之分離膜元件的另一例之示意切面圖。
第4圖實施例10中得之多孔質氟樹脂複合體的電子顯微鏡照片。
第5圖實施例11中得之多孔質氟樹脂複合體的電子顯微鏡照片。
第6圖參考例7之濾材的電子顯微鏡照片。
1‧‧‧氟樹脂多孔質膜
2‧‧‧固定部
3‧‧‧被處理液流入口
3’‧‧‧被處理液流出口
4‧‧‧處理液流入口
4’‧‧‧處理液流出口

Claims (6)

  1. 一種多孔質氟樹脂複合體，其係將具有多孔質的基體與形成於其一表面上之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體延伸而製造之多孔質氟樹脂複合體，其特徵為該氟樹脂薄膜係由氟樹脂構成，膜厚在20μm以下，且哥雷(Gurley)秒數在300秒以上；該氟樹脂係選自由聚四氟乙烯、四氟乙烯‧全氟烷基乙烯醚共聚物、四氟乙烯‧六氟丙烯共聚物、聚氯‧三氟乙烯、四氟乙烯‧乙烯共聚物、氯三氟乙烯‧乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)及聚氟乙烯(polyvinyl fluoride)所構成之群的1種或2種以上之混合物。
  2. 一種多孔質氟樹脂複合體，其係將具有2片多孔質的基體，與夾於其間之氟樹脂薄膜的氟樹脂複合體延伸而製造之多孔質氟樹脂複合體，其特徵為該氟樹脂薄膜係由氟樹脂構成，膜厚在20μm以下，且哥雷秒數在300秒以上；該氟樹脂係選自由聚四氟乙烯、四氟乙烯‧全氟烷基乙烯醚共聚物、四氟乙烯‧六氟丙烯共聚物、聚氯‧三氟乙烯、四氟乙烯‧乙烯共聚物、氯三氟乙烯‧乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯及聚氟乙烯所構成之群的1種或2種以上之混合物。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之多孔質氟樹脂複合體，其 中該氟樹脂薄膜之哥雷秒數係1000秒以上。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之多孔質氟樹脂複合體，其中該氟樹脂薄膜於25℃之IPA滲透試驗中，未偵測出IPA滲透。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之多孔質氟樹脂複合體，其中該氟樹脂薄膜之該氟樹脂係以聚四氟乙烯為主體之樹脂。
  6. 一種分離膜元件，其特徵為以如申請專利範圍第1至5項中任一項之多孔質氟樹脂複合體使用作為分離膜。
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