Gas-permeation control by PET membranes with nanosized pores

ナノサイズ孔径を有する膜による気体透過制御

高橋 周一*; 吉田 勝; 浅野 雅春; 仲川 勤*

Takahashi, Shuichi*; Yoshida, Masaru; Asano, Masaharu; Nakagawa,Tsutomu*

ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムは気体透過に対して、高いバリアー性を有している。そこで、高い透過性と選択性をPETフィルムに付与する目的で、イオン照射・エッチング処理技術を用いてナノサイズの孔径を持つイオン穿孔膜を作製した。PETフィルムは12m厚さを用いた。イオン照射はXeイオン(450MeV)を310ions/cmのフルエンスの条件で行った。エッチング処理は、6Nあるいは1Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、60Cで行った。6Nで120秒以上エッチング処理したイオン照射PETフィルムは、気体透過係数と気体の分子量の平方根の関係から、クヌーセン流れの膜であることがわかった。このことから、これらのフィルムの孔径は15nm程度と推察した。ちなみに、ナノ孔径測定機器(乾燥したヘリウムガスを用いた透過から測定)を用いて測定したフィルム孔径は、1.53.8(エッチング処理時間:120秒), 3.85.0(同:135秒)であった。

The poly(ethylen terephthalate)(PET) membrane, which has a membrane thickness of 12m, was used in this study. PET is a polymer widely used for fibers, films and bottles. It was assumed that for PET, which is often used as a gas barrier film, it is easy to effect changes in its gas permeability by modification, such as by ion irradiation. Previously, I reported the effect of heavy ion irradiation on the gas permeation of a PET membrane. A portion of the heavy ion irradiated PET membranes exhibited the Knudsen flow during the gas permeation measurements. As a next step, therefore, I applied an etching technique utilizing NaOH solution to control the nanosized pore of the heavy ion irradiated PET membrane. PET membranes irradiated at a fluence of 310 ions/cm were etched in 6N or 1N NaOH solution at 60C. The etching time was controlled to observe the changes in the gas permeation behavior depended on the etchig. This objective has consequently been used to control the Knudsen flow.