JP2000501752A - エチレン―ビニルアルコールコポリマーのマイクロポーラス材料およびその製造方法 - Google Patents

エチレン―ビニルアルコールコポリマーのマイクロポーラス材料およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 マイクロポーラス成形物品を提供する。物品は、間隔を空けて無作為に分散した、不均一な形状のエチレン−ビニルアルコールコポリマーの粒子が多数含む内部構造を有するエチレン−ビニルアルコールコポリマーを含む。また、(a)エチレン−ビニルアルコールコポリマーを溶解してコポリマーの融点で溶液を形成するものの、コポリマーの結晶化温度またはそれより低い温度で冷やすと相分離するエチレン−ビニルアルコールコポリマーおよび相溶性のあるポリマーまたは化合物を含む混合物を形成するために溶融配合する工程と、(b)溶融配合された混合物の成形物品を形成する工程と、(c)相溶性のあるコポリマーまたは化合物とエチレン−ビニルアルコールコポリマーの間に相分離を引き起こす温度に成形物品を冷やして、区別されてはいるものの、複数の連続ゾーンを有する近接するエチレン−ビニルアルコールコポリマー粒子と共に相溶性のあるポリマーまたは化合物を含む第2の相中に、エチレン−ビニルアルコールコポリマーの粒子を含む第1の相の凝集体を含む物品を提供する工程と、(d)間に相互接続微視孔の網を形成する近接するエチレン−ビニルアルコールコポリマー粒子を有する物品を収集する工程(i)、または水で相溶性のあるポリマーまたは化合物を抽出し、成形物品を少なくとも一方向に延伸し、濡らして、近接するエチレン−ビニルアルコールコポリマー粒子をさらに互いに分離し、連続ゾーンのエチレン−ビニルアルコールコポリマーを永続的に減衰させて間にフィブリルを形成して、乾燥する工程ii)、または相溶性のあるポリマーまたは化合物を有機溶剤で抽出する工程iii)および任意で延伸する工程とを含むマイクロポーラス成形物品を作成する方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 エチレン−ビニルアルコールコポリマーのマイクロポーラス材料およびその製造 方法 発明の分野 本発明は、マイクロポーラス材料に係わり、特に、エチレン−ビニルコポリマ ーから形成されたマイクロポーラス材料およびその製造方法に関する。 発明の背景 マイクロポーラスフィルムまたは膜は、液体を通過させる、または、液体を中 に流すことのできる構造を持っている。効果的な孔径は、流れる分子の平均自由 行路の少なくとも7倍、すなわち、数マイクロメートルから約100オングスト ロームである。このようなシートは、たとえ元は透明材料から作成されていても 、表面および内部構造が可視光を散乱するため、通常、不透明である。 マイクロポーラス膜またはフィルムは、固体の濾過、コロイド物質の限外濾過 、電気化学セル、合成皮革作成および布ラミネートの作成における拡散バリアま たはセパレータのように様々な用途に用いられてきた。もちろん、後者の用途で は、合成シューズ、レインコート、アウターウェア、テントのようなキャンプ用 品等を作成するときは、水蒸気は通すが液体の水は通さないことが必要である。 さらに、マイクロポーラス膜またはフィルムは、抗生物質、ビール、油類、細菌 培養基の精密濾過および水、微生物試料、静脈液体、ワクチン等の分析に用いら れることが多い。マイクロボーラス膜またはフィルムはまた、外科用包帯、バン デージの作成および他の液体 または気体を透過する医薬用途にも用いられている。 マイクロポーラス膜またはフィルムを他の物品にラミネートして、特定の用途 を有するラミネートを作成してもよい。ラミネートは、機械強度または特定の美 観的特徴を高めるのに用いられることが多い。このようなラミネートにマイクロ ポーラス層と外核層を含ませて、特に衣服に有用な材料を提供することができる 。マイクロポーラス層を含有するラミネートはまた、画像形成基材としても有用 である。 例えば、ポリオレフィン類、ポリエステル類およびポリアミド類のような結晶 性熱可塑性ポリマーのマイクロポーラス膜またはフィルムは、固−液熱誘導相分 離技術を用いて作成されている。この技術においてポリマーは、鉱油またはミネ ラルスピリッツのような相溶性のある液体と溶融配合され、熱誘導相分離がなさ れるような状態下で形成・冷却された後、物品を配向、すなわち延伸し、任意で 、相溶性のある液体が除去されている。 エチレン−ビニルアルコールコポリマー多孔質膜が開示されている。これらの 膜は、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、メチルピロリドン、ピロ リドンのような溶剤またはこのような溶剤の組み合わせ中で溶解され、ポリマー 溶液を凝固浴へ供給することにより作成されている。この方法により形成された 膜および繊維は血液透析のような医薬目的および血漿の取扱いに有用である。エ チレン−ビニルアルコールコポリマーを溶解することのできると認識されている 他の溶剤としては、一価アルコール類、多価アルコール類、フェノール、メタク レゾール、蟻酸およびこれらの水との混合物が含まれるが、これらは所望の平衡 透過率を備えた血液透析膜を作成する目的には適していない。 エチレン−ビニルアルコールコポリマーマイクロポーラス粉末および膜はまた 、熱誘導トリガにより相分離を用いる、または不可欠な溶解成分としてε−カプ ロラクタムを含有する混合物中でエチレン−ビニルアルコールコポリマー溶液の 非溶剤により誘導されるトリガを用いるプロセスにより作成されると説明されて いる。 発明の概要 本発明は、一態様において、間隔を空けて無作為に分散した、不均一な形状の エチレン−ビニルアルコールコポリマーの粒子を多数含む内部構造を有するエチ レン−ビニルアルコールコポリマーを含むマイクロポーラス成形物品を提供する 。近接する粒子は、粒子を結合させる連続ゾーンを有している。好ましくは、粒 子は、フィブリルにより結合している。 本発明は、他の態様において、 (a)エチレン−ビニルアルコールコポリマーを溶解して前記コポリマーの融 点で溶液を形成するものの、前記エチレン−ビニルアルコールコポリマーの結晶 化温度またはそれより低い温度で冷やすと相分離するエチレン−ビニルアルコー ルコポリマーおよび相溶性のあるポリマーまたは化合物を含む混合物を形成する ために溶融配合する工程と、 (b)前記溶融配合された混合物の成形物品を形成する工程と、 (c)前記相溶性のあるコポリマーまたは化合物と前記エチレン−ビニルアル コールコポリマーの間に相分離を引き起こす温度に前記成形物品を冷やして、区 別されてはいるものの、複数の連続ゾーンを有する近接するエチレン−ビニルア ルコールコポリマー粒子と共に前記相溶性のあるポリマーまたは化合物を含む第 2の相中に、エチレン−ビニルアルコールコポリマーの粒子を含む第1の相の凝 集体を含む物品を提供する工程と、 (d)間に相互接続微視孔の網を形成する近接するエチレン−ビニルアルコー ルコポリマー粒子を有する前記物品を収集する工程(i)、または 水で前記相溶性のあるポリマーまたは化合物を抽出し、前記成形物品を少なく とも一方向に延伸し、濡らして、近接するエチレン−ビニルアルコールコポリマ ー粒子をさらに互いに分離し、連続ゾーンのエチレン−ビニルアルコールコポリ マーを永続的に減衰させて間にフィブリルを形成して、乾燥する工程ii)、また は 前記相溶性のあるポリマーまたは化合物を有機溶剤で抽出する工程iii)とを 含むマイクロポーラス成形物品を作成する方法を提供する。 相溶性ポリマーまたは化合物を、有機溶剤で抽出して物品から除去するときは 、物品を任意で、相溶性ポリマーまたは化合物を除去する前後に、加熱した条件 下で延伸して、さらに、近接するエチレン−ビニルアルコールコポリマー粒子を 互いに分離し、連続ゾーンのエチレン−ビニルアルコールコポリマーを永続的に 減衰して、その間にフィブリルを形成してもよい。好ましくは、相溶性のあるポ リマーまたは化合物は多価アルコールである。 このようにして形成されたマイクロポーラス材料は本来親水性であり、約10 から75パーセントの範囲の多孔率を有し、良好な引張特性を有している。 相溶性ポリマーまたは化合物を除去し、延伸する前は、成形された物品は通常 、透明または半透明であり、相溶性ポリマーまたは化合物の第2の相中にエチレ ン−ビニルアルコールコポリマーの第1の相の凝集体を含んでいる。粒子は、相 溶性ポリマーまたは化合物 が粒子間の空間を占める球晶およびポリマーの球晶の凝集体と説明される。コポ リマーの近接する粒子は区別されてはいるものの、複数の連続ゾーンを有してい る。すなわち、ポリマー粒子は通常、相溶性ポリマーまたは化合物により、完全 ではないが、包囲またはコートされている。連続ゾーンにおいて一粒子から次の 近接する粒子へとコポリマーの連続体のある近接ポリマー粒子の間に接触領域が ある。 延伸の際、コポリマー粒子は引き離され、連続ゾーンにおいてコポリマーを永 続的に減衰し、それによって、フィブリルを形成し、相互接続微視孔の網が作成 される。このような永続的減衰はまた、物品を永続的に半透明または不透明とす る。同じく、延伸の際、相溶性ポリマーまたは化合物が除去されていない場合、 相溶性ポリマーまたは化合物は、少なくとも部分的に、生成したエチレン−ビニ ルアルコールコポリマー粒子表面にコートされたまま、またはそれを包囲してい る。当然、コーティングの程度は、相溶性ポリマーまたは化合物のコポリマー粒 子表面への親和力、相溶性ポリマーまたは化合物が液体か固体か、延伸によりコ ーティングが移動するか粉砕するか、そして他の関連因子に依存している。粒子 は通常、延伸後、少なくとも部分的にコートされている。実質的にすべての粒子 がフィブリルによって連結されているように見える。 微視孔の大きさは、延伸の程度、用いる相溶性ポリマーまたは化合物の量、溶 融−急冷条件、相溶性ポリマーまたは化合物の除去および熱安定化手順を変える ことによって、容易に制御される。たいていの部分について、フィブリルは、延 伸によって破壊されないように見えるが、延伸力が緩和されても、元の位置まで 弾性が回復せず、弾性限界を超えて永続的に延伸されてしまう。ここで用いる 「延伸」とは、物品の永久変形または伸びを招くような弾性限界を超えた延伸を 意味する。 本発明の物品および材料は、延伸すると、互いに間隔を空けて無作為に分散し た、不均一な形状の、フィブリルにより連結されたエチレン−ビニルアルコール コポリマーの多数の粒子を特徴とするマイクロポーラス構造を有している。相溶 性ポリマーまたは化合物を除去しないと、エチレン−ビニルアルコールコポリマ ーの粒子はまた、相溶性ポリマーまたは化合物でコートされる。 本発明による好ましい物品は、シートまたはフィルムの形状である。ただし、 他の物品形状も予測され、成形できる。例えば、物品は、筒またはフィラメント の形状であってもよい。開示された方法に従って作成できる他の形状も本発明の 範囲内とされる。 明細書および請求項で用いる特定の用語は、その大部分が良く知られているが 、説明が必要なものもある。 「溶融温度」という用語は、コポリマーと相溶性ポリマーまたは化合物との配 合物中のエチレン−ビニルアルコールコポリマーが溶融する温度のことである。 「結晶化温度」という用語は、配合物中のコポリマーが結晶化する温度のことで ある。「平衡融点」という用語は、公表された文献に載っているような通常受け 入れられる純粋なコポリマーの溶融温度のことである。 エチレン−ビニルアルコールコポリマーの溶融および結晶化温度は、相溶性ポ リマーまたは化合物の存在下、平衡および動的効果の両方により影響される。液 体と結晶コポリマー間の平衡で、熱力学的には、2相のコポリマーの繰り返し単 位の化学ポテンシャルが等しいことが必要とされる。この状態が満足される温度 は、液相の組成物に依存する平衡溶融温度と呼ばれる。液相に相溶性ポリマーま たは化合物があると、その相のコポリマー繰り返し単位の化学ポテンシャルが下 がる。従って、平衡状態を回復するには、溶融温度が低いことが必要とされる。 これが、溶融温度低下として知られているものになる。 結晶化温度と溶解温度は、平衡のとき等しい。しかしながら、通常よくある非 平衡状態で、結晶化温度と溶解温度は、それぞれ冷却速度と加熱速度に依存して いる。従って、ここで用いる「溶融温度」と「結晶化温度」という用語は、相溶 性ポリマーまたは化合物の平衡効果、および加熱または冷却速度の動的効果の平 衡効果を含むものとする。 図面の簡単な説明 図1は、本発明のマイクロポーラスフィルムを作成するために本発明の方法に 用いられる装置を示す図である。 図2は、実施例1の膜材料のA側表面の2000Xでの顕微鏡写真である。 図3は、実施例1の膜材料のB側表面の2000Xでの顕微鏡写真である。 図4は、実施例5の膜材料の断面図の2000Xでの顕微鏡写真である。 図5は、鋳造ホイールに対して形成された実施例5の膜材料表面の1000X での顕微鏡写真である。 図6は、鋳造ホイールとは離して空気中で形成された実施例5の膜材料表面の 1000Xでの顕微鏡写真である。 発明の詳細な説明 本発明に有用なエチレン−ビニルアルコールコポリマーは、エチレン単位含有 量が約20から90モルパーセント、より好ましくは約25から50モルパーセ ントのランダム、ブロックまたはグラフトコポリマーである。コポリマーの鹸化 度は、コポリマーのビニルアルコール単位に対して、好ましくは少なくとも約8 0モルパーセント、より好ましくは少なくとも約95モルパーセントである。鹸 化度が不十分であると、ある目的には不十分な湿潤機械特性となってしまう。好 ましくは、エチレン−ビニルアルコールコポリマーの数平均分子量は、より良い 処理および強度特性を示すことの多い高分子量ポリマーで少なくとも約2000 g/mol、より好ましくは少なくとも約20,000g/mol、最も好まし くは少なくとも約40,000g/molである。 エチレンおよびビニルアルコールモノマーは、メタクリル酸、塩化ビニル、メ チルメタクリレート、アクリロニトリルおよびビニルピロリドンといった他の共 重合性モノマーと共重合して、約15モルパーセント未満の量の共重合性モノマ ーのターポリマーを形成してもよい。ターポリマー中の共重合性モノマーの結果 として官能基が存在するところでは、官能基は架橋の場所を提供する役割を果た す。例えば、紫外線、電子ビームまたはガンマ照射などの照射によりエチレン− ビニルアルコールコポリマーまたはターポリマーが架橋される。ホウ素化合物の ような無機架橋剤またはジイソシアネートまたはジアルデヒドのような有機架橋 剤での処理による膜の形成前後にエチレン−ビニルアルコールコポリマーを架橋 してもよい。このような架橋剤はまた、相分離に悪影響を及ぼさない限りは、溶 融配合物に含有させてもよい。有用なエチレン−ビニルアルコールコポリマーに はまた、ビニルアルコール単位の官能性水酸基がホル ムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒドまたはベンズアルデヒドの ようなアルデヒドと部分的に架橋されているようなものが好ましくは約30モル パーセント以下の範囲で含まれる。 エチレン−ビニルアルコールコポリマーと配合して、本発明のマイクロポーラ ス材料を作成するのに適した化合物は、室温で液体または固体であり、コポリマ ーが溶解してコポリマーの溶融温度で溶液を形成するが、コポリマーの結晶化温 度で、またはそれより低い温度で冷却すると相分離を生じる。これらの化合物は 、エチレン−ビニルアルコールコポリマーの溶融温度と少なくとも同じ温度の沸 点を大気圧で有しているのが好ましい。しかしながら、結晶性ポリマーの溶融温 度と少なくとも同じ温度までその化合物の沸点を昇温させるのに超大気圧(supe ratmospheric pressure)を用いるところでは、低めの沸点を有する化合物をこ の例で用いてもよい。通常、適した化合物の結晶性パラメータと水素結合パラメ ータは、結晶性ポリマーの両パラメータ値の少ない単位内にある。 本発明において、エチレン−ビニルアルコールコポリマーと配合するのに適し た化合物としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコー ル、エチレングリコール、トリエチレングリコールおよびグリセリンのような多 価アルコール類が挙げられる。多価アルコールは、エチレン−ビニルアルコール コポリマーと十分な相溶性を提供するために、約600g/molより低い数平 均分子量を有しているのが好ましい。 コポリマーおよび相溶性ポリマーまたは化合物の特定の組み合わせとしては、 2種類以上のコポリマー、すなわち、2種類かそれ以上のコポリマーの配合物お よび/または2種類以上の相溶性ポリマーまたは化合物が挙げられる。任意で、 所望であれば、コポリ マーには、特定の従来の添加材料を中に配合してもよい。この材料の量は、マイ クロポーラス材料の形成を妨げず、添加剤が不必要に滲出しないように制限しな くてはならない。このような添加剤としては、例えば、帯電防止材料、酸化防止 剤、染料、顔料、吸収材料、モレキュラーシーブ、活性炭、グラファイト、可塑 剤、エラストマー、紫外線吸収剤等が挙げられる。用いるときは、このような従 来の添加剤の量は、一般に、コポリマー成分の重量の約10%未満、好ましくは 約2重量%未満である。 溶融配合物は、好ましくはエチレン−ビニルアルコールコポリマー約30から 約80重量部および相溶性ポリマーまたは化合物約20から約70重量部、より 好ましくはエチレン−ビニルアルコールコポリマー約40から約70重量部およ び相溶性ポリマーまたは化合物約30から約60重量部を含む。エチレン−ビニ ルアルコールコポリマーおよび相溶性ポリマーまたは化合物は好ましくは溶融配 合物の少なくとも溶融温度まで、好ましくは、溶融物の取り扱いを容易にするた めに、溶融配合物の溶融温度より約10から100℃高い温度まで加熱する。 本発明のマイクロポーラス膜は、エチレン−ビニルアルコールコポリマーおよ び相溶性ポリマーまたは化合物を含む溶融配合物からシートまたは層のような成 形物品を鋳造して作成してもよい。用いる特定のコポリマーに応じて、成形物品 は適切な温度、好ましくは純粋なコポリマーの平衡融点より少なくとも約60℃ 低い温度で急冷浴で冷却し、適切な冷却速度とする。例えば、175℃の平衡融 点を有するエチレン−ビニルアルコールコポリマー溶融配合物については、約4 0℃から約120℃以上の冷却速度を用いる。特定のコポリマー/相溶性ポリマ ーまたは化合物系について最良の相分離 を行うための適切な温度範囲を決めるために多少の実験が必要となる場合がある 。これは、本開示を理解すれば、当業者であればできることである。 本発明のマイクロポーラス材料が得られるかどうかは、冷却速度に依存してい る。冷却中、溶融配合された混合物中のエチレン−ビニルアルコールコポリマー の結晶化温度に達し、コポリマーの固化と相分離が始まるまで、溶融配合物から 熱を除去する。純粋なコポリマーの平衡融点より約160℃を超えて低い冷却温 度では、溶融配合物が急冷されすぎて、強くて透明ではあるものの、延伸によっ て均一なマイクロポーラスを得るのが実質的に不可能な単一相形態となってしま う恐れがある。 本発明の好ましい一実施方法を説明するために図1の装置を参照する。エチレ ン−ビニルアルコールコポリマーを、押し出し装置10のホッパー12に導入す る。相溶性ポリマーまたは化合物を、適した供給装置13によりホッパー12と 押出し機出口17の中間にある押出し機壁のポート11を介して押出し機10に 供給する。押出し機は、押出し機出口17に向かって減少する温度にそれぞれ加 熱された少なくとも3つのゾーン14、15および16を有しているのが好まし い。約25から約1000マイクロメートルのスリットギャップを有するスロッ トダイ19を押出し機の後に位置づける。静的ミキサー18のような適した混合 装置を、押出し機出口17とスロットダイ19の間に用いるのもまた好ましい。 押出し機および静的ミキサー(用いる場合)を通過する際、コポリマーと相溶性 ポリマーまたは化合物との混合物を溶融配合物の融点またはそれより少なくとも 約10℃高い温度まで、しかしコポリマーの熱劣化温度よりは低い温度に加熱し て混合し、エチレン−ビニルアルコールコ ポリマーの結晶化温度より低い適した温度に維持された急冷ホイール20上に層 25としてスロットダイ19を通して押し出される溶融配合物を成形する。 そして、相溶性コポリマーまたは化合物の除去が望ましい場合には、冷却され たフィルムを急冷ホイール20から、相溶性ポリマーまたは化合物除去浴21へ 取り出す。この浴には、相溶性ポリマーまたは化合物は溶解できるが、エチレン −ビニルアルコールコポリマーは溶解しない水または他の溶剤が含有されている 。水を抽出浴として用いるときはフィルムを、機械方向延伸装置22および横方 向延伸装置23に、そして次に、ロールに巻くためにテイクアップローラー24 に配置させるのが好ましい。水以外の溶剤を用いて相溶性ポリマーまたは化合物 を除去する場合には、フィルムは、延伸の前に乾燥させ、例えば、約70℃から 140℃の加熱条件において延伸させてもよい。図1の装置により二方向に延伸 するのは当然のことながら任意である。 配合された溶融物から膜材料を形成する方法にはさらに、押し出された溶融物 をパターン化されたチルロール上に鋳造して、パターン化された表面を有する実 質的に均一な厚さの膜を提供するために、配合物がチルロールと接触しない領域 を提供することが含まれる。パターン化された表面は高い微視多孔率(micropor osity)を有する実質的にスキンのない領域と微視多孔率の減少したスキンのあ る領域を提供する。このような方法は、ここにリファレンスとして組み込まれる 米国特許第5,120,594号(Mrozinski)に記載されている。この代わり に、溶融配合物を形成するのに用いられる相溶性ポリマーまたは化合物でコート されたホイール上で膜材料を鋳造してもよい。すると、膜材料を、抽出・配向、 すなわち、上述 したように延伸させることができる。 マイクロポーラス物品の多孔率は、延伸により増大させることができ、一般に 、長さ(伸び)が約10%増大する。延伸して、全領域を約10%から約120 0%増大させるのが通常有用である。必要とされる実際の延伸量は、物品の特定 の組成物および所望の多孔質度に依存する。延伸は、少なくとも一方向に延伸さ せることができ、そしてその方向と横方向の両方に延伸させてもよい適した装置 により行われる。均一で制御された多孔率を得るために延伸は均一でなければな らない。 本発明のマイクロポーラスシート材料は、延伸されたシートを固定しつつ熱安 定させる温度で加熱するような従来から良く知られた技術に従う寸法安定性があ るのが好ましい。 本発明のマイクロポーラス物品を乾燥させるがアニール、すなわち熱処理をし ない場合、フィルムを一定の温度および湿度により平衡に保つ限りは寸法的に安 定である。温度および湿度を変える条件下の寸法安定性はアニール温度を高くす ることで改善できる。熱または水にさらしたときの防縮または膨張は、マイクロ ポーラス物品を湿度の指示に、または露光後のフィルムの孔から他の化合物を押 し込む(forcing)のに有用なものとさせる機能である。印刷用途においては、 熱および湿度下でのマイクロポーラスフィルムおよび任意の剥離ライナーの不適 合な寸法変更が原因のカーリングを避けるのが好ましい。これは実質的に等しい 膨張特性を有するように剥離ライナーおよびマイクロポーラス膜を選択すること で実現できる。 本発明のフィルムは通常、後の取扱いに対して十分な引張強度を有している。 これは、用いるエチレン−ビニルアルコールコポリマーの引張強度、連続ゾーン 、延伸の程度および様々なプロセス条 件により異なる。 相溶性ポリマーまたは化合物をマイクロポーラスシートから除去してエチレン −ビニルアルコールコポリマー材料のみから形成された独特なマイクロポーラス シート材料を提供してもよい。多価アルコールの除去は、抽出、揮発またはその 他簡便な方法により行うことができる。好ましい抽出溶媒には、水および、例え ば、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール、n−ブタノール、ハイ ドロクロロフルオロカーボン、アセトン、メチルエチルケトンおよび1,1,1 −トリクロロエタンのような有機溶剤が含まれる。相溶性ポリマーまたは化合物 を除去したら、所望であれば、生成したマイクロポーラスシートを様々の材料で 膨潤させて様々な特有の機能のうちいずれか1つを提供して、独特の物品を与え てもよい。例えば、膨潤材料は、液体、溶剤溶液、溶剤分散液または固体である 。このような材料を、多数の公知の方法のうちいずれか1つで膨潤させると、マ イクロポーラスシートの多孔性構造内にこのような材料が堆積する。膨潤材料の 中には単に物理的にマイクロポーラスシート内に配置されるものもある。中には 、2種類以上の反応性成分を膨潤材料として用いると、マイクロポーラスシート 構造内で反応するものもある。本発明に用いられる膨潤材料としては、等屈折性 (isorefractive)液体、薬剤、香料、帯電防止剤、界面活性剤、UV安定化剤 、染料、インク、殺虫剤、ポリマーおよび活性カーボンおよび顔料のような固体 微粒子材料が例示される。帯電防止剤、酸化防止剤または界面活性剤のような特 定の材料は、最初に化合物を除去せずに膨潤する。 添加化合物の除去前か除去後のいずれかのマイクロポーラスシート材料は、さ らに、様々な組成物のうち1つを、様々な公知のコー ティングまたは堆積技術のうち1つにより堆積して変性させてもよい。例えば、 マイクロポーラスシート材料を、蒸着またはスパッタリング技術により金属でコ ートしてもよいし、接着剤、水性または溶剤ベースのコーティング組成物または 染料溶液でコートしてもよい。コーティングは、ロールコーティング、スプレー コーティング、ディップコーティングまたはその他公知のコーティング技術のよ うな他の従来技術により行ってもよい。マイクロポーラス材料のシートは、例え ば、従来の湿潤コーティングまたは蒸気コーティング技術により帯電防止材料と 共にコートしてもよい。 本発明のマイクロポーラスシート材料に、他のシート材料のような様々の他の 構造体のうち1つをラミネートして、本発明のマイクロポーラスシート材料を含 む複合構造体を提供してもよい。他の構造体には、例えば、ポリマーまたは金属 フィルム、織布または織物、不織ウェブ、紙または合成紙が含まれる。ラミネー ションは、接着剤接合、熱または超音波溶着のような従来の技術、または多孔性 を破壊しないまたは何らかの妨害を与えない、または望ましくない多孔または穿 孔を作らないような他の技術により行うことができる。 本発明のマイクロポーラス材料は、そのマイクロポーラス構造が有用な様々な 状況で用いることができる。例えば、それらはコロイド物質の限外濾過における 拡散バリアとして、または電気化学セルのセパレータとして用いることができる 。さらに、それらはポリマーまたは金属フィルムのような他の材料にラミネート し、そのラミネートを画像受容基材のような物品を形成するのに用いることがで きる。ただし、マイクロポーラス構造体はそれ自身でも画像受容基材として有用 である。本発明のマイクロポーラスシートはまた、織布または織物、または不織 スクリムのような不織ウェブにラミ ネートして、例えば、病院、電子クリーンルーム、または苛性化学薬品の流出が 問題となるようなその他の領域において、使い捨て保護衣を作成するのに用いる ことができる。 本発明のマイクロポーラスシート材料はまた、水性画像形成物質と共に用いる ための受容媒体として特に有用である。このような受容手段は、ここにリファレ ンスとして組み込まれる米国特許第5,443,727号(Gagnonら)に記載さ れている。画像受容媒体として、本発明のマイクロポーラスシート材料は、例え ば、ポスター、透明紙、書類、標識、ラベルおよびカラープルーフ等選択したフ ォーマットに関わらず、現在公知の印刷技術に有用である。画像受容媒体として 、マイクロポーラスシート材料はまた、例えば、フェルトペン、ボールペンまた は万年筆のような手による、または、例えば、ペンプロッタ、インクジェットプ リンタおよび物質転写プリンタのような印刷装置での描画にも有用である。さら に、画像受容媒体はまた、例えば、ゼログラフィー、白黒コピーおよびカラーコ ピーのようなコピープロセス、そして例えば、熱物質転写、熱染料転写、インク ジェット印刷、インパクト印刷、電子写真、オフセット印刷およびフレキソ印刷 プロセスのような様々な印刷技術にも有用である。 マイクロポーラスシート材料はさらに、抗生物質、ビール、油類、細菌培養基 のクリーニング、風ふるい試験(air analysis)における試料収集および微生物 種の収集のための濾過材として用いてもよい。それらはまた、外科用包帯、バン デージの作成および他の医薬用途において用いられる。当業者であれば、本発明 に従って作成されたマイクロポーラス材料の他の多くの用途を認識できるであろ う。 以下の実施例は、本発明に従って作成されたマイクロポーラス材 料を示すものである。しかしながら、以下の実施例は例示に過ぎず、本発明に従 って作成されるマイクロポーラス材料の他の多くの種類を包括するものではない 。特に指定しない限り、以下の実施例に規定した部およびパーセントは重量当り である。 実施例において、以下の試験方法を用いて作成した膜材料を評価した。 ガーレー値:この値はASTM試験D-726方法Aに従ってシート材料に50c cの空気を通過させた時間を秒単位で測定したものである。 多孔率:測定された嵩密度とポリマー密度に基づき、以下の式を用いて計算 された値。 多孔率=1−(嵩密度/ポリマー密度)×100 厚さ:Testing Machine, Inc.(Amityville、ニューヨーク州)より入手可 能なTMITMはさみ尺を用いて測定した。 表面エネルギー:水(表面エネルギー=72 dynes/cm)、水/メタノール溶 液(表面エネルギー<72 dynes/cm)および水/塩化ナトリウム溶液(表面エ ネルギー>72 dynes/cm)を用いて試験溶液を調製し、表面エネルギーが、5 dynes/cmの増分で30から55dynes/cm、1dynes/cmの増分で55から72 dyn es/cmおよび0.5dynes/cmの増分で72から82 dynes/cmの溶液を得た。試薬 等級の材料と、Handbook of Chemistry and Physics、第71版、CRCPress、6 〜102、103頁の表から挿入した表面エネルギーを用いた。 マイクロポーラスシート材料を約22℃および相対湿度33%に維持した条件 下で、ライトボックスに置いた。各試験溶液の液滴をシート材料に載せて30秒 間観察した。表面エネルギーは、シート 材料に浸透しない、すなわち、不透明なままのシート材料、または部分的にのみ シート材料に浸透した液滴の隣の、シート材料に浸透した、すなわち、シート材 料を不透明から透明に変えた溶液の最も高い表面エネルギーと等しい。 泡立ち点:この値は、ASTM試験F-316-80に従ってミクロン単位で測定された最 大の効果孔径を表わす。 引張および伸び:以下の条件にて、INSTRONTMモデル1122を用いてASTM試験D-8 82に従って測定された値。 ジョーギャップ:2.5cm ジョー速度:12.5cm/分 試料サイズ 2.5cm幅 引張および伸びは両方とも破断時に測定した。MDは押出し方向、TDは押出 し方向の横方向を示している。 湿展性:長さの変化を相対湿度95%の平衡状態で測定した以外は、TAPPI Us eful Method 549を用いて測定した。 実施例1 250℃から193℃へ減少する温度プロフィールで動作するツインスクリュ ー押出し機中で、エチレン−ビニルアルコールコポリマー(メルトフローインデ ックス0.8g/10分@190℃(ASTM D 1238);エチレン/ビニルア ルコールモル比32:68、Eval Corp.of AmericaよりEV AL F-100BTMとして入手可能)66重量パーセントおよびポリエチレングリコ ール(ダウケミカル社製PEG 200)34重量パーセントを溶融配合した。溶融 配合物を、35.6cmx0.05cmのオリフィスを有するスリップギャップシ ーティングダイを通して押し出し、ダイヤモンド形の ピーク0.02mm2を有するピラミッド状突部を有するパターン化された鋳造ホ イール上で急冷して、71℃に維持された約10%の接触領域を作った。生成し た0.2mmの鋳造シート材料を周囲条件にて水浴で洗ってポリエチレングリコ ールを除去した。過剰の水を絞ってシート材料表面から除去し、その後すぐにシ ート材料をロールタイプ長さ配向機上で1.75:1で機械方向に、そして従来 のフィルムテンターにおいて周囲条件にて1.75:1で横方向に延伸した。個 別の工程において、シート材料を張力をかけて徐々に加熱して、5つの加熱した ロールを越えて35℃から110℃の増加する温度プロフィールで残留水を除去 した。物理特性を表1に示す。 各表面の顕微鏡写真は、鋳造ホイールに接触していない側を図2に、鋳造ホイ ールに接触している側を図3に示す。シート材料が鋳造ホイールに接触したスキ ンの形成が図3に見られる。 実施例2 エチレン−ビニルアルコールコポリマー67.5重量パーセントおよびポリエ チレングリコール32.5重量パーセントを用い、鋳造ホイールが、約40%の ランドエリアを提供し、49℃に維持された各ランドエリアが約0.12mmの 表面幅であるダイアモンドクロスハッチパターンを有し、1,1−ジクロロ−2 ,2,2−トリフルオロエタンを用いてポリエチレングリコールを抽出した以外 は、実施例1と同様にしてマイクロポーラス膜シート材料を作成した。延伸プロ セスの前にシート材料から1,1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロエタン を蒸発させた。シート材料を88℃で2:1に長さ配向し、88℃で2:1に横 配向させた。シート材料の特性を表2に示す。実施例3 エチレン−ビニルアルコールコポリマー63重量パーセント、ポリエチレング リコール34重量パーセントおよびエラストマー(ダウケミカル社製PELLE THANETM2355)3重量パーセントを溶融配合して押し出した以外は、実施例 2と同様にしてマイクロポーラス膜シート材料を作成した。押出し機温度プロフ ィールは199℃から188℃であり、鋳造ホイール温度は63℃に維持し、延 伸比は88℃で1.75:1x1.75:1であった。シート材料の特性を表3 に示す。 表2および3のデータからわかるように、エラストマーの添加により、ガーレ ー値は増え、泡立ち点は減少して平均孔径の減少を示しているもののシート材料 の引張および伸びが増大した。 実施例4 エチレン−ビニルアルコールコポリマー63重量パーセント、ポリエチレング リコール28重量パーセントおよびグリセリン(プロクター・アンド・ギャンブ ル社製USP 99.7%天然)9重量パーセントを溶融配合して押し出した以外は 、実施例1と同様にしてマイクロポーラス膜シート材料を作成した。鋳造ホイー ルを82℃に維持した。シート材料の特性を表4に示す。実施例5 エチレン−ビニルアルコールコポリマー60重量パーセント、ポリエチレング リコール20重量パーセントおよびグリセリン20重量パーセントを溶融配合し て押し出した以外は、実施例1と同様にしてマイクロポーラス膜シート材料を作 成した。鋳造ホイールを88℃に維持し、延伸比を2.5x2.5とし、周囲状 態でシート材料から水を蒸発させた。シート材料の特性を表5に示す。 表1および5からわかるように、グリセリンを希釈剤としてポリエチレングリ コールに添加すると、シート材料の引張力が増大する。引張が増大し、孔径が減 少したこのマイクロポーラスシート材料は、グリセリン濃度を増やし、延伸比を 増大することで得られた。延伸の度合いが高いと、孔が破壊されると考えられて いる。この実施例では、接触領域にスキンが形成された実施例1とは異なり、鋳 造ホイールと接触したシート材料にスキンは形成されなかった。しかしながら、 鋳造ホイールと接触していない領域にスキンが形成された。これは図4から6に 見られる。 実施例6 シート材料を1.75:1x1.75:1の比で延伸し、水を実施例1と同様 に加熱蒸発させた以外は、実施例5の組成物を用いてマイクロポーラス膜シート 材料を作成した。鋳造ホイールと接触していない領域のホイール急冷側に薄皮の あるシート材料となった。シート材料特性を表6に示す、 この実施例6においては、低い延伸比のために、実施例5に比べてシート材料 のガーレー値が減少し、孔径が増大した。 実施例7 エチレン−ビニルアルコールコポリマー(EVAL F-100BTM)60重量 パーセント、ポリエチレングリコール(PEG 200)30重量パーセントおよび グリセリン10重量パーセントの溶融配合物を用い、ホイール温度を80℃に維 持し、希釈剤を抽出しなかった以外は、実施例1と同様にしてマイクロポーラス シート材料を作成した。シート材料特性を表7に記す。 表7からわかるように、シート材料の多孔率は、相溶するポリマー/化合物配 合物がシート材料中に保持されていても得られた。 実施例8 エチレン−ビニルアルコールコポリマー40重量パーセント、ポリエチレング リコール15重量パーセントおよびグリセリン45重量パーセントを用いた以外 は、実施例7と同様にして厚さ0.27mmのマイクロポーラスシート材料を作 成した。シート材料を88℃に維持して実施例1の通りにパターン化した鋳造ホ イール上に鋳造し、水浴中で洗い、希釈剤を除去した。過剰の表面水を除去し、 シート材料を、周囲条件で1.25:1x1.25:1の比率で延伸した。膜を 固定して、110℃で熱処理し、残留水を除去した。シート材料特性を表8に記 す。 この実施例は、優れた多孔率を有するエチレン−ビニルアルコールコポリマー マイクロポーラスシート材料を、40重量パーセントのエチレン−ビニルアルコ ールコポリマーを含有する溶融配合物を用いて作成できることを示している。 実施例9 延伸比を1.5:1x1.5:1とした以外は、実施例8の手順を用いてエチ レン−ビニルアルコールコポリマー72重量パーセントおよびポリエチレングリ コール28重量パーセントの溶融配合物を押し出して、シート厚さ0.14mm のマイクロポーラスシート材料を作成した。シート材料の特性を表9に示す。 この実施例は、わずか28重量パーセントのポリエチレングリコールを相溶性 ポリマーとして用いてマイクロポーラスシート材料を作成できることを示してい る。 実施例10 エチレン/ビニルアルコール比が27:73のエチレン−ビニルアルコールコ ポリマー(Eval Corp.of America製EVALTML-101)70 重量パーセントを、ポリエチレングリコール(PEG 200)30重量パーセント と共に押し出してマイクロポーラス材料のシートを作成した。延伸比を1.75 :1x1.75:1とした以外は、実施例8と同様にして配合物を調製した。シ ート材料の特性を表10に示す。 表10からわかるように、良好な特性を有するマイクロポーラスシート材料は エチレン/ビニルアルコール比が27:73のエチレン−ビニルアルコールコポ リマーを用いて得られる。 実施例11 エチレン/ビニルアルコール比が48:52のエチレン−ビニルアルコールコ ポリマー(Eval Corp.of America製EVALTMG-156)65 重量パーセントおよびポリエチレングリコール(PEG 200)35重量パーセン トを押し出してマイクロポーラス材料のシートを作成した。相溶性のあるポリマ ーをエチルアルコールを用いて除去し、シート材料を、1.25:1x1.25 x1の比で93℃で延伸した以外は、実施例8と同様にして配合物を調製した。 フィルム特性を表11に記す。 この実施例は、ビニルアルコール含有量の低いエチレン−ビニルアルコールコ ポリマーを用いてマイクロポーラスシート材料を作成できることを示している。 実施例12 エチレン/ビニルアルコール比が44:56のエチレン−ビニルアルコールコ ポリマー(Eval Corp.of America製EVALTME151A)6 7重量パーセントおよびポリエチレングリコール(PEG 200)33重量パーセ ントを用い、ツインスクリュー押出し機の溶融プロフィールを210℃から18 7℃に減少させ、シート材料を、54℃に維持したポリエチレングリコール含有 の浴中で急冷した以外 は、実施例1と同様にして、マイクロポーラス膜のシートを作成した。配向中、 93℃に維持したテンターオーブン中で95℃に維持した長さ配向機ロールを用 いて、シート材料を1.75:1x1.75:1の比で二軸配向した。シート材 料は洗わなかった。特性を表12に記す。実施例13 シート材料を88℃に維持した平滑な鋳造ホイールで急冷し、1.75:1x 1.75:1の比で配向した以外は、実施例8と同様にして、エチレン-ビニル アルコールコポリマー(EVALTM F100B)60重量パーセントとトリエチレ ングリコール40重量パーセントの配合物を用いてエチレン−ビニルアルコール コポリマーのマイク ロポーラスシートを作成した。特性を表13に示す。実施例14 ホイールを79℃に維持し、延伸比を1.75:1x1.75:1とした以外 は、実施例8と同様にして、EVALTML10144重量パーセントおよびEVA LTMG156ポリエチレン−ビニルアルコールコポリマー11重量パーセントおよ びポリエチレングリコール(PEG-200)45重量パーセントの溶融配合物を押 し出してマイクロポーラスフィルムのシートを作成した。特性を表14に記す。 この実施例14は、マイクロポーラスシート材料を作成する際に2種類のポリ エチレン−ビニルアルコールコポリマーの配合物を用いることを示している。 実施例15A、15Bおよび15C 実施例15A、15Bおよび15Cにおいて、ポリエチレングリコール(PE G 200)をトリエチレングリコールに換え、シート材料を2:1x2:1の延伸 比で配向した以外は、実施例13と同様にして、マイクロポーラスシート材料を 作成した。実施例15Aの鋳造ホイール温度は88℃に維持し、実施例15Bに おいては71℃、実施例15Cにおいては54℃とした。特性を表15に記す。 実施例15Bおよび15Cの鋳造ホイールの温度をそれぞれ71℃と54℃と したために、ホイールと接触するシート材料側にスキンが形成した。しかしなが ら、鋳造ホイールを88℃とした実施例15Aにおいては、スキンは形成されな かった。これは、ポリマーの結晶化速度のマイクロポーラスシート材料の多孔特 性への影響を示している。 実施例16A、16B、16Cおよび16D エチレン−ビニルアルコールコポリマー(EVAL F100B)55重量パーセ ントおよび相分離希釈剤としてグリセリンとポリエチレングリコール(PEG-2 00)の混合物45重量パーセントの溶融配合物を押し出してマイクロポーラスシ ート材料を作成した。シート材料を、破壊前、最大まで配向し、鋳造ホイールを 79℃に維持した以外は、実施例8の通りにシート材料を作成した。実施例16 A、16B、16Cおよび16Dのグリセリンとポリエチレングリコールの比は それぞれ100:1、75:25、50:50および25:75とし、一方、延 伸比はそれぞれ1.5:1x1.5:1、2. 5:1x2.5:1、1.4:1x1.4:1および1.2:1x1.2:1と した。特性を表16に示す。 これらの実施例は、マイクロポーラスシート材料が2.5:1x2.5:1の 比で延伸できる、グリセリン:ポリエチレングリコールの比が約75:25でこ れらの配合物でのシート材料の最大の引張強度が生じたことを示している。 実施例17A、17Bおよび17C 鋳造ホイールを88℃に維持し、実施例17A、17Bおよび17Cのシート 材料をそれぞれ116℃、135℃および149℃の温度で乾燥させた以外は、 実施例4と同様にして、エチレン−ビニルアルコールコポリマーマイクロポーラ スシート材料を作成した。特性を表17に示す。 これらの実施例は、用いる混合比でのガーレー値および泡立ち点に対する乾燥 温度の影響を特に示している。各フィルムの湿展性を95%の相対湿度に達する 平衡長さで測定した。湿展性は、実施例17A、17Bおよび17Cについてそ れぞれ−3.6%、0.1%および1.1%であった。 実施例18 この実施例は、霧状ミストの水を延伸後長さ方向に、そして延伸前幅方向にシ ート材料に付けて、テンターで延伸中水の可塑効果を維持した以外は、実施例1 7Cと同様にして作成した。特性を表18に記す。 表17および18からわかるように、水スプレーを行うことで、実施例17C に比べて実施例18のガーレー値は大幅に減少した。 実施例19 シート材料を47℃に維持した水浴で急冷し、延伸しなかった以外は、実施例 15と同様にして、250μmのシート材料を作成した。シート材料の両表面の スキンのため、シート材料は多孔性ではなかった。他のスキンのあるシート材料 とは異なり、スキンは容易に剥がれ、多孔性膜が露出した。剥がれたシート材料 を、1.75:1の長さに手で延伸した後のガーレー値は180秒/50ccで あった。 実施例20 ポリエチレン−ビニルアルコールコポリマー/ポリエチレングリコール/グリ セリンの配合比を50/12.5/37.5とし、延 伸比を1.75:1x1.75:1とした以外は、実施例8と同様にして、マイ クロポーラスシート材料を作成した。シート材料試料の濾過特性を試験し、8秒 間、400mmHgの真空で100mLの蒸留水を9.6cm2の膜領域を通過 させた。特性を表20に示す。 実施例21 実施例7と同様にして作成したシート材料を、メチルエチルケトンで20分間 洗ってポリエチレングリコールを抽出した。シート材料を固定しながら空気乾燥 した。ガーレー値は48秒/50ccであり、実施例7より大幅に少なかった。 本発明を、その技術思想または本質的な特性から逸脱することなく、他の特定 の形態で実施してもよい。説明した実施例はすべての 面において説明のためのみであり、限定されるものではないと理解される。請求 項の意味および等価物の範囲内の変更はすべて請求項の範囲内に包含される。
───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 近接するエチレン−ビニルアルコールコポリマー粒子を 有する物品を収集する工程(i)、または水で相溶性の あるポリマーまたは化合物を抽出し、成形物品を少なく とも一方向に延伸し、濡らして、近接するエチレン−ビ ニルアルコールコポリマー粒子をさらに互いに分離し、 連続ゾーンのエチレン−ビニルアルコールコポリマーを 永続的に減衰させて間にフィブリルを形成して、乾燥す る工程ii)、または相溶性のあるポリマーまたは化合物 を有機溶剤で抽出する工程iii)および任意で延伸する 工程とを含むマイクロポーラス成形物品を作成する方法 を提供する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.間隔を空けて無作為に分散した、不均一な形状のエチレン−ビニルアルコ ールコポリマーの粒子を多数含む内部構造を有し、近接する粒子が少なくとも前 記粒子を結合する連続ゾーンを有する、エチレン−ビニルアルコールコポリマー を含むマイクロポーラス成形物品。 2.前記連続ゾーンはフィブリルである請求項1記載の物品。 3.前記エチレン−ビニルアルコールコポリマーの鹸化度は、前記コポリマー のビニルアルコール単位に対して、少なくとも約80モルパーセントである請求 項1または2記載の物品。 4.約15モルパーセントまでの共重合性モノマーをさらに含む請求項1、2 または3記載の物品。 5.前記エチレン−ビニルアルコールコポリマーのビニルアルコール単位の官 能性水酸基がアルデヒドで部分的に架橋されている請求項1から4のいずれか記 載の物品。 6.前記架橋度が約30モルパーセント以下である請求項5記載の物品。 7.画像受容器が前記物品にコートまたはラミネートされている請求項1から 6のいずれか記載の物品。 8.前記物品の少なくとも一表面にスキンが存在する請求項1から7のいずれ か記載の物品。 9.(a)エチレン−ビニルアルコールコポリマーを溶解して前記コポリマー の融点で溶液を形成するものの、前記コポリマーの結晶化温度またはそれより低 い温度で冷やすと相分離する前記エチレン−ビニルアルコールコポリマーおよび 相溶性のあるポリマーまたは化合物を含む混合物を形成するために溶融配合する 工程と、 (b)前記溶融配合された混合物の成形物品を形成する工程と、 (c)前記相溶性のあるコポリマーまたは化合物と前記エチレン−ビニルアル コールコポリマーの間に相分離を引き起こす温度に前記成形物品を冷やして、区 別されてはいるものの、複数の連続ゾーンを有する近接するエチレン−ビニルア ルコールコポリマー粒子と共に前記相溶性のあるポリマーまたは化合物を含む第 2の相中に、エチレン−ビニルアルコールコポリマーの粒子を含む第1の相の凝 集体を含む物品を提供する工程と、 (d)間に相互接続微視孔の網を形成する近接するエチレン−ビニルアルコー ルコポリマー粒子を有する前記物品を収集する工程(i)、または 水で前記相溶性のあるポリマーまたは化合物を抽出し、前記成形物品を少なく とも一方向に延伸し、濡らして、近接するエチレン−ビニルアルコールコポリマ ー粒子をさらに互いに分離し、連続ゾーンのエチレン−ビニルアルコールコポリ マーを永続的に減衰させて間にフィブリルを形成して、乾燥する工程ii)、また は 前記相溶性のあるポリマーまたは化合物を有機溶剤で抽出する工程iii)とを 含むマイクロポーラス成形物品を作成する方法。 10.(d)前記相溶性ポリマーまたは化合物を除去する前後に加熱した状態で 前記物品を延伸して、さらに、近接するエチレン−ビニルアルコールコポリマー 粒子を互いに分離し、連続ゾーンのエチレン−ビニルアルコールコポリマーを永 続的に減衰して、その間にフィブリルを形成する工程(iii)をさらに含む請求 項9記載の方法。
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