JP2002513327A

JP2002513327A - フィルターカートリッジ用ポリアミド分散の使用

Info

Publication number: JP2002513327A
Application number: JP54170798A
Authority: JP
Inventors: ハインリッヒ，ドゥワイト，デー．; ヘウチャー，レイマー; ミラー，マリー，スー．
Original assignee: ヘンケルコーポレーション
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2002-05-08
Also published as: EP0973842A4; EP0973842A1

Abstract

(57)【要約】ポリアミド樹脂（14、15）の水性分散の手段による、構造支持体（16、17）に粘着するフィルター(13)を含む、空気、油、及び水のような液体濾過用装置。分散（14、15）をフィルター(13)と構造支持体（16、17）間に適用して、大気条件またはオーブン中で樹脂（14、15）を硬化するために乾燥して、フィルター（13）を、構造支持体（14、15）に固定的に接着する。

Description

【発明の詳細な説明】フィルターカートリッジ用ポリアミド分散の使用関連申請の前後参照本出願は、1997年３月31日申請による約定出願第60/042,193号に対する優先権を主張する。発明の背景発明の属する技術分野本発明は、フィルターに関するものであり、特にフィルターカートリッジ作成用接着剤の使用に関する。従来の技術フィルターとは、一般的に機械類を循環する液体から微粒子不純物を除去するために使用される。例えば、自動車は一般的には、吸入空気及びモーターオイルから微粒子不純物を除去するためにフィルターを使用する。ドライクリーニング装置は、洗剤溶媒から塵や埃を除去するためにフィルターを使用する。そのようなフィルターは、しばしば置換可能なカートリッジ型として供給される。典型的には、そのようなフィルターは、支持体に粘着する波形または襞形フィルター紙を含む。例えば、フィルターは、液体がフィルターを通過して放射状にポンプされるように一般的には円筒形に形成し得る。カートリッジは、通常はエンドキャップで密閉される。接着剤は、カートリッジ内でエンドキャップ及び/または円筒形支持体に、フィルター紙を固定するために使用する。一般的には、プラスチゾル（plastisol ）のようなポリビニル塩化物(PVC)ベースの接着剤が使用される。例えば、プラスチゾルをエンドキャップに適用して、フィルター紙をエンドキャップ内に配置して、オーブン中でプラスチゾルを硬化する。フィルターが、フィルター内の波形フィルター材の前端に添付する金属製エンドキャップを持ち、金属製エンドキャップが放射状に伸長する部分、及び内部及び外部の軸方向伸長部分を持ち、一方の軸方向伸長部分が他方よりも長い、放射状密閉空気フィルターが発表されている。プラスチゾルは、金属製エンドキャップを波形フィルター材の末端表面に接着し、35〜40ヂュロメーターの硬度を持つ加硫ゴムから成るシールをエンドキャップの外表面に接着するために使用される。フィルターの対端は、プラスチゾルで接着される円形金属皿で閉鎖する。フィルターの指定期間経過後または目ずまりを生じた後で、フィルターハウジングからのフィルター回収を可能とするために、円形金属皿上にループをピボットする。内部の襞を正確に配置してフィルターパックを立体的に安定化するために内部周囲に配列する接着性樹脂から成る複数の縦間隔のバンドを持つ縦折りフィルター紙から成る環状フィルターパックが発表されている。フィルターパックは、様々な液体を濾過するために使用されるフィルターカートリッジ中に組込まれる。 PVCベースのプラスチゾル接着剤系は、その塩素含有量のために健康危険物質として精査されている。従って、エンドキャップまたはフィルターカートリッジ内のその他の支持体及びその類似物へのフィルターの固定に使用するための代わりの非PVCベース接着剤があれば有利である。発明の概要本発明では、液体濾過用の装置を供給する。該装置は、ハウジング、液体から微粒子物質を分離するためのフィルター、及びハウジング内においてフィルターを保定するための支持体を含む。フィルターは、例えば、波形または襞にし得る多孔性紙であり得る。該フィルターを、支持体及び/またはフィルター紙に適用し得るポリアミドの水性分散の手段により支持体に粘着し、樹脂を固形化するために大気条件またはオーブン中で乾燥する。ポリアミドは、好ましくは、約８〜 24炭素原子を含む脂肪酸に由来する。該分散は任意に、界面活性剤または増粘剤を含み得る。ポリアミドの水性分散は含塩素樹脂の使用を好都合に排除して、カートリッジ内にフィルターを保定するための容易に使用可能な接着剤を供給する。図の簡単な説明図１は、フィルターカートリッジの側正面図である。好ましい実施態様の詳細な説明本発明による方法は、空気、油、水またはその他の液体のためのフィルターカートリッジ内のエンドキャップまたはその他の支持構造にフィルターを固定するための接着剤として水性ポリアミド分散を使用する。ポリアミド分散は、自動車に使用されるような空気フィルターカートリッジのために特に有用である。ポリアミド分散は、工程必要条件を満たすために適切な増粘剤（以下に説明）により濃化し得る。下分に示す全ての数量は、実施例また特に指摘されなければ、"約" という言い方により緩和されると理解すべきであることを特記する。本発明に使用する適切なフィルターカートリッジの構成要素を図１に例示する。図１によると、実例化自動車空気フィルターカートリッジ10は、内部及び外部円筒形メッシュ支持体各々11及び12を含み、支持体は２枚のエンドプレート16及び17間に同心的に配置される。通常は紙から加工される様な襞付き多孔性フィルター13を、内部及び外部メッシュ支持体11及び12間の環状空間内に配置して、接着層14及び15によりエンドプレート16及び１７に粘着させる。接着剤はエンドプレート16、17及び/またはフィルター13に適用される水性ポリアミド分散であり、大気条件または例えば、50℃〜100℃の穏かな加熱下のオーブン中における乾燥により硬化し得る（すなわち、水と分散内の残留溶媒の蒸発である）。本発明に使用出来る水性分散を形成するために使用し得る多種類のポリアミド樹脂が存在することは好都合である。好ましいポリアミド樹脂分散は、Henkel Corporationから、製品名Macromelt 6211として市販されており、以下に説明する方法に従って調製し得る。本明細書中において使用する、術語"ポリアミド樹脂"または"樹脂"は、個々の、化学的に明瞭な重合脂肪酸ポリアミド樹脂及びその混合物を含む組成物を含むことを意味する。ポリアミド樹脂は、市販されており、また一般的に既知の方法により調製し得る。ポリアミド樹脂は、最低軟化点が90℃であり、好ましい軟化点が120℃〜200℃ の範囲である。術語"重合脂肪酸"は、天然において一般的であり、脂肪酸から獲得される重合酸を言及する。術語"脂肪酸"は、飽和、エチレン化不飽和、アセチレン化不飽和、８〜24炭素原子を含む、天然発生及び合成一塩基性脂肪族カルボン酸を言及する。本申請中にC₁₈脂肪酸から収得される重合脂肪酸ポリアミド樹脂についての特別の参照があるが、本明細書に説明する方法は、同様にその他の重合脂肪酸ポリアミドについても使用し得る。本発明に使用する重合脂肪酸の調製のための好ましい開始酸は、即入手可能であり、また重合化が比較的容易であるために、オレイン酸とリノール酸である。オレイン酸とリノール酸の混合物は、トール油脂肪酸内に発見され、これらの酸の好都合な商業的原料である。脂肪酸は様々な既知の触媒及び非触媒重合法を使用して重合化し得る。本明細書中に使用されるポリアミド樹脂のための開始物質として使用される重合C₁₈トール油脂肪酸の典型的組成は： C₁₈一塩基酸（単量体）重量比０‐15% C₃₆二塩基酸（二量体）重量比 60‐95% C₅₄（またはそれ以上）三量体酸または多塩基酸重量比 0.2‐35% 本発明における使用のための重合脂肪酸ポリアミド樹脂の調製において、最終産物における最適の物理特性を獲得するために、開始重合脂肪酸ができるだけ高率の二量体（C₃₆二塩基）酸、例えば、少なくとも90重量%を含むことが好ましい。重合脂肪酸の他に、脂肪族、環状脂肪族、及び芳香族ジカルボン酸を含む、広範囲のジカルボン酸を重合脂肪酸ポリアミド樹脂の調製のために使用し得る。そのような酸（２〜22炭素原子を含む）の代表は、シュウ酸、グルタル酸、マロン酸、アジピン酸、コハク酸、スベリン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ピメリン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ドデカンジオ酸、及びフタル酸、ナフタレン−ジカルボン酸、及び1,4‐または1,3‐シクロヘキサンジカルボン酸である。本発明に使用する好ましいジカルボン酸は、少なくとも６炭素原子を有し、またより好ましくは、アゼライン酸、セバシン酸、及びドデカンジオジカルボン酸のような６〜22炭素原子を持つ直鎖状脂肪族二酸である。対応する酸無水物、エステル、及びこれらの酸の酸塩化物の使用は、術語 "ジカルボン酸"に含まれると理解すべきである。これらの酸及び無水物は、市販の製品として商業的入手が容易であり、またその調製方法は既知である。モノカルボン酸を分子量制御のために添加し得る。好ましいモノカルボン酸は直鎖状で２〜22炭素原子を持つ。最も好ましくは、ステアリン酸、トール油脂肪酸及びオレイン酸である。本発明に使用する重合脂肪酸ポリアミド樹脂の調製に使用するジアミンは、１またはそれ以上の、２〜20炭素原子を持つ、既知脂肪族、環状脂肪族、または芳香族ジアミンである。好ましくは、エチレンジアミン、1,3‐ジアミノプロパン、1,4‐ジアミノブタン、ｐ‐キシレンジアミンとして既知のテレフタルジアミン、1,6‐ヘキサメチレンジアミン、ビス‐（４‐シクロヘキシルアミン）メタン、2,2‐ビス‐（４‐シクロヘキシルアミン）プロパン、ポリグリコールジアミン、イソホロンジアミン、m-キシレンジアミンとして既知のイソフタルジアミン、シクロヘキサンビス（メチルアミン）、1,4'‐ビス‐（２‐アミノエチル）ベンゼン、二量体ジアミン、ポリエーテルジアミン、メチルペンタメチレンジアミン、及びピペラジンのような、アルキレンジアミンである。これらのジアミン化合物は、全て既知の方法により調製され、その多数は市販されている。特に好ましくは、２〜20炭素原子を持つ直鎖状脂肪族ジアミンであり、特にエチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン、また脂環式ジアミン、特に4,4'‐メチレンビス（シクロヘキシルアミン）及びピペラジンである。ある実施態様においては、ポリアミドはさらにポリオキシアルキレンジアミンを含む反応体から調製される。ポリオキシアルキレンジアミン反応体は、アミノ化合物がアミノ基及び特に水溶性ポリエーテル鎖を含む、１またはそれ以上のアミノ化合物を含む。ポリオキシアルキレンアミン反応体は水溶性であるか、または少なくとも一部水溶性である。有用なポリオキシアルキレンジアミンの実例は次の構造式を持つ： H₂N‐CH(R²)CH₂‐O‐R¹‐CH₂CH(R²)‐NH₂ 式中： R¹は、以下の構造式を持つポリオキシアルキレン鎖を表示する： (O‐CH₂‐CH₂‐）_a‐(O‐CH₂‐CH(R³))_b 式中：R³は、C₁〜C₄脂肪族炭化水素から成る群から選択する一価有機遊離基であり、 'a'は、エトキシ基(O‐CH₂‐CH₂)数を指定し、 'b'は、一置換エトキシ基(O‐CH₂‐CH(R³))の数を指定し、 'a'と'b'の合計は、10以上であるが、300に等しいかまたは以下であり、a 及びbのいずれの値に関しても、ポリオキシアルキレン鎖内のエトキシ基及び一置換エトキシ基の配列が完全にランダムであり、及び/またはエトキシ基及び/または一置換エトキシ基のブロックがあり得ることを規定し、また R₂は、水素またはC₁〜C₄脂肪族炭化水素から成る群から選択される一価有機遊離基を示す。適切なポリオキシアルキレンアミンの調製法は当該分野において既知であり、また２ヒドロキシル基を含む反応開始剤のエチレンオキシド及び/または一置換エチレンオキシドとの反応の結果として生じる末端ヒドロキシル基のアミン変換を含む。本発明に使用するポリオキシアルキレンアミン反応体の実例は、Huntsm an Corporation、Houston、Texas販売によるJeffamine^TM商標のポリオキシアルキレンアミンである。これらのポリオキシアルキレンアミンは、二官能反応開始剤のエチレンオキシド及びプロピレンオキシドとの反応結果生じる末端ヒドロキシル基のアミン変換により調製する。最も好ましいポリオキシアルキレンアミンは、Huntsman Chemical CompanyによるJeffamine^TMD‐シリーズポリオキシアルキレンアミンであり、約600〜6000の数平均分子量を持つ。開始重合脂肪酸とジアミン間の可能な限り完全アミド化の結果である重合脂肪酸ポリアミドを原料として使用することが好ましい。当業者は、アミド化工程の完了度が、最終産物ポリマーの酸価とアミン価を評価することにより測定し得ることを認識する。理想的には、使用するポリアミド樹脂の酸官能性はゼロ（０）であるべきである。しかし、完全反応を達成することは、不可能ではないにしても、しばしば困難であり、酸価は２またはそれ以下、好ましくは１以上であるべきではない。ポリアミドは、比較的低アミン価を持つべきであり、典型的には40 以下、より典型的には２〜20である。好ましいポリアミドは６〜12、好ましくは７〜10の範囲のアミン価を持つ。重合脂肪酸ポリアミド樹脂中に存在する遊離酸基及び遊離アミン基数は、重合反応に包含する重合脂肪酸、ジカルボン酸、及びジアミンの相対量及び反応完了度に直接に関連する。前記の理由により、利用可能な酸基及びアミン基の総数に基づく重合脂肪酸とジカルボン酸及びジアミンのおおよその化学量論的量（典型的にはアミノ基がわずかに過剰であり、例えば、総アミン基の総酸基に対する比率は、1.02：１〜1.1：１であり、より典型的には1.04：１〜1.08：１である）を、本発明のためのポリアミド樹脂の調製に使用すべきであり、アミド化反応の完了または実質的な完了を保証するようにその反応条件を選択すべきである。アミド化反応に必要な反応条件は一般的に当該分野において既知であり、一般的には100℃〜300℃の温度で１〜８時間、反応を行う。特に反応後期において、より完全なアミド化反応を生起するために、リン酸のような酸性触媒及び真空を使用し得る。有用なポリアミド樹脂の実例は、例えば、米国特許第3,377,303号、第4,777,2 38号、及び5,154,760号に発表されるポリアミド樹脂を含み、その発表を参照として本明細書中に引用する。一般的には、本明細書において最も有用であるポリアミド樹脂は、中程度の分子量、すなわちナイロンのような高ポリアミドポリマーよりも分子量が小さいが、ポリアミドオリゴマー、例えばエポキシ硬化剤として使用されるアミノポリアミドよりは分子量が大きい。好ましいポリアミドは典型的には、重量平均分子量が35,000以上であり、40,000以上がより典型的であるが、200,000以下、さらに1 5 0,000以下がより典型的であり、50,000〜100,000が特に典型的である。好ましいポリアミドはまた、多分散性（重量平均分子量/数平均分子量により定義される）が４以下であり、より典型的には3.5以下、さらに典型的には3.0以下であり、典型的には1.5〜3.0であり、より典型的には2.0〜2.8である。ポリアミドの分子量は、以下により詳細に説明する粒度排除クロマトグラフィーにより測定し得る。本発明による工程の第一段階は、有機溶媒中におけるポリアミド樹脂溶液の形成である。有機溶媒は典型的には、９〜12、より典型的には10〜11.5、また最も典型的には10.5〜11のヒルデブランド溶解度パラメーターを有する。有機溶媒は、水和性を持ち、または少なくとも水中でわずかに可溶性でなければならない。有用な溶媒の実例は、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、及びシクロヘキサノン）、エステル類（例えば、酢酸メチル及び酢酸エチル）、エーテル類（例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル、1,4‐ジオキサン及びテトラヒドロフラン）、及び複素環式化合物（例えば、N‐メチル２‐ピロリドン）のような酸素化炭化水素を含む。有機溶媒の好ましい実例は、n‐プロパノール、イソプロパノール、n‐ブタノール、及びイソブタノールを含む中鎖（例：C₃‐C₅アルカノール類）である。好ましい溶媒は、水と低沸点を持つ共沸混合物を形成して、蒸留により分散からの溶媒除去を促進する。好ましい溶媒はまた、ポリアミドの軟化点（例:ASTM E28‐67の環球法による）の温度以下まで、ポリアミド溶液を、加圧なしに、加熱することを可能とするために、大気圧下で少なくとも100℃の沸点を持つ。本加熱によりポリアミド溶液の粘度を減少して、溶液と分散のその他の成分との混合を促進する。有機溶媒は通常では、ポリアミド全量を溶解し、分散を形成し、およそ水の常圧沸点、例えば90℃〜100℃、の温度で流動粘度を供給するのに丁度十分である量を使用する。典型的には、ポリアミド樹脂固形の溶媒に対する重量比は、１：２〜５：１であり、より典型的には、１：１〜３：１であり、さらに典型的には、1.5：１〜2.5：１である。界面活性剤もまた分散の調製に使用され、主としてポリアミド溶液と有機溶媒中に溶解されるが、ポリアミド及び/または溶媒とのプレミックス（前混合）中に存在してもよい。界面活性剤の使用量は典型的には、ポリアミド樹脂固形重量の0.15〜20%、より典型的には1%〜15%、またさらに典型的には5%〜10%である。界面活性剤は典型的には、非イオン界面活性剤であるが、非イオン界面活性剤にアニオン界面活性剤を併用し得る。アニオン界面活性剤を非イオン界面活性剤と併用する場合は、非イオン界面活性剤とアニオン界面活性剤の重量比は典型的には20：１〜１：１の範囲であり、より典型的には９：１〜１：１であり、さらに典型的には４：１〜２：１である。非イオン界面活性剤は、疎水基及び非イオン親水基、典型的にはポリオキシエチレン基を含む化合物である。非イオン界面活性剤の実例は、７〜18炭素原子から成るアルキル基及び、６〜60オキシエチレン単位を持つアルキルフェノキシポリエトキシエタノールを含み、例えば、ヘプチルフェノキシポリエトキシエタノール、メチルオクチルフェノキシポリエトキシエタノール、及びその類似物；メチレン‐結合によるアルキルフェノールのポリエトキシエタノール誘導体；６〜 60（より典型的には20〜50）モルのエチレンオキシドをノニルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、及びその類似物、またはアルキル基が６〜16炭素原子を含むアルキルチオフェノールを添加して縮合することにより作製するイオウ含有剤；ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、及びその類似物、または１分子当たり６〜60オキシエチレン単位を含むトール油内に発見されるような酸の混合物ような、長鎖カルボン酸のエチレンオキシド誘導体；、オクチル、デシル、ラウリル、またはセチルアルコールのような長鎖アルコールの同属エチレンオキシド縮合物、C₁₁〜C₁₅である第二級アルコールの混合物のような長鎖第二級アルコールの同属エチレンオキシド縮合物；６〜60オキシエチレン単位を含むソルビタンモノステアリン酸塩のような、疎水性炭化水素鎖を持つエーテル化またはエステル化ポリヒドロキシ化合物；また、６〜60オキシエチレン単位を含む、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、及びオクタデシルアミンのような、長鎖または分岐鎖アミンを持つエチレンオキシド縮合物；１またはそれ以上の疎水性プロピレンオキシド部位と結合するエチレンオキシド部位から成るブロック共ポリマー。好ましい界面活性剤は、20〜50の反復するオキシエチレン単位と10〜18炭素原子を持つアルキル基を有するエトキシル化脂肪アルコールである。アニオン界面活性剤は、疎水基及び陰イオン基、典型的にはカルボン酸塩、硫酸塩またはリン酸塩基を含む化合物である。アニオン界面活性剤の典型的実例は、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、オレフィンスルホン酸塩、アルキルエーテルスルホン酸塩、グリセロールエーテルスルホン酸塩、α ‐メチルエステルスルホン酸塩、スルホ脂肪酸、例えば、ラウリル硫酸塩、脂肪アルコールエーテル硫酸塩、グリセロールエーテル硫酸塩、ヒドロキシ混合エーテル硫酸塩、モノグリセリド（エーテル）硫酸塩、脂肪酸アミド（エーテル）硫酸塩のようなアルキル硫酸塩、、モノ‐及びジアルキルスルホコハク酸塩、モノ ‐及びジアルキルスルホスクシナメート、スルホトリグリセリド、アミド石鹸、エーテルカルボン酸及びその塩、脂肪酸イセチオン酸塩、脂肪酸サルコシン酸塩、脂肪酸タウリン酸塩、アシル乳酸塩、アシル酒石酸塩、アシルグルタミン酸塩、アシルアスパラギン酸塩、アルキルオリゴグルコシド硫酸塩、タンパク脂肪酸縮合物（特に、コムギベースの植物性物質）アルキル（エーテル）リン酸塩、及びアルカリル（エーテル）リン酸塩である。好ましいアニオン界面活性剤は、エトキシル化アルカノールまたはアルキルフェノールのリン酸エステルである。アニオン界面活性剤の特に好ましい種類の代表は、(I)R‐O‐(CH₂CH₂O)_n‐PO₃M₂、及び(II)(R‐O‐(CH₂CH₂O)_n)₂PO₂Mの構造式を持つ化合物の混合物であり、式中、nは１〜40の数であり、Rはアルキル基またはアラルキル基、及びＭは水素、アンモニアまたはアルカリ金属である。好ましくは、ＲはC₄〜C₁₂アルキルフェノールで、nは５〜15である。この種の好ましいアニオン界面活性剤の特に好ましい代表例は、Rhone‐Poulenc、Cranberry N ew JerseyによりRhodafac RE‐610として市販されており、構造式IとIIの各々の化合物の４：１混合物であり、Ｒはノニルフェニル、nは平均９であると考えられる。有機溶媒中におけるポリアミド溶液はまた、溶液を水中油分散を形成するのに十分量の無機アルカリ物質を含み得る。典型的に、該無機アルカリ物質は、該溶液中に、水中油分散を形成するために分散中に水を添加する以前に、溶液を少なくともpH10、より典型的には少なくとも11、またさらに典型的には少なくとも12 とするのに十分量存在する。無機アルカリ物質の実例は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ソーダ灰、及びその類似物のハイソリッド水溶液を含む。典型的には、無機アルカリ物質の水溶液を、混合しながら有機溶媒中のポリアミド及び界面活性剤溶液中に添加する。アルカリ物質は、しかしながら、その他の物質のいずれとプレミックスしてもよい。好ましい無機アルカリ物質は、水酸化ナトリウムであり、また水酸化ナトリウム量は典型的にはポリアミド重量の0.75%以上、より典型的には少なくとも0.80%であり、さらに典型的には0. 90%であり、好ましくは少なくともポリアミドの重量比1.0%である。水中油分散を形成するために十分な量の含酸水を次に、混合しながら、混合物へ添加する。水中油分散形成のために添加する場合は、水性酸は通常は室温である。生成混合物の温度は従って、典型的にはポリアミド樹脂の軟化点よりかなり低く、より典型的にはポリアミド樹脂の軟化点より50℃以上低く、例えば、生成混合物の温度は通常では60℃〜85℃である。水性酸を、水中油分散を形成するために、典型的には一分間に100重量部のポリアミド樹脂固形当たり１重量部〜５重量部の水性酸の割合で通常はゆるやかに添加する。混合物を通常は水性酸の添加期間中、生成混合物の温度上昇の維持のために加熱する、すなわち水性酸添加中は、生成混合物は通常は60℃〜85℃の温度である。この温度上昇は典型的には、ポリアミド樹脂軟化点よりも50℃以上は低い。添加する水性酸の総量は、水のポリアミド樹脂固形に対する重量比が１：１〜５：１、より典型的には１：１〜３：１、またさらに典型的には1.5：１〜2.85：１の範囲である混合物を供給するのに十分な量である。勿論、有機溶媒の蒸留が、例えば有機溶媒との共沸混合物としての水分をある程度除去するならば、従って蒸留後に適切な水量を有する分散を獲得するために、添加する水の量を調整しなければならない。水性酸は希釈酸としての特性を持つ。分散からポリアミドの凝析なしに水中油分散を形成するために、有機溶媒除去以前の水中油分散のpHが十分高いように、水中における酸濃度は十分に低くなければならない。水中の酸濃度は、有機溶媒除去前の水中油分散のpHが少なくとも９、またより典型的には少なくとも9.5、好ましくは少なくとも10.0であるために十分低くなければならない。酸は分散と適合性のあるいかなる酸でもよい。実例は、塩酸、硫酸、及びリン酸のような鉱酸、及びカルボン酸やスルホン酸のような有機酸を含む。好ましい酸は、酢酸やプロピオン酸のような下級アルキルモノカルボン酸、及びシュウ酸のような下級アルキレンジカルボン酸である。好ましい酸は酢酸であり、無機アルカリ物質を一部中和するために使用する酢酸量は、典型的にはポリアミド重量の0.5%以上〜1%までであり、無機アルカリ物質と酸のモル比は1.25：１〜３：１、より典型的には1.5：１〜2.5：１である。分散形成に使用する混合法は高速剪断混合の必要はない。従って、適切な粒子サイズから成る分散収得のためには、従来のホモジナイザーまたはディスペンサーを使用する必要はない。主として、低‐中等度の回転数、例えば、350〜450rp mの速度で作動する、直径５〜10cmの単純かい式ミキサーで操作されるプロペラ式撹拌器が供給するような低‐中等度な剪断混合でよい。有機溶媒を次に、蒸留により水中油分散生成物から本質的に完全に除去する。蒸留は、通常は大気圧または減圧における従来の分別蒸留であり、分散中の水重量の大部分を保留するように実施する。蒸留は、本質的には有機溶媒全量を除去するために有効でなければならず、例えば、残留有機溶媒の重量の2%以下、より典型的には1%以下が分散中に残存する。重量比で1%以下量の除去は一般的には必要または有効と見なされないために、残留溶媒量は通常では0.5%〜0.95%の範囲である。蒸留後、水中油分散生成物を冷却する。分散のpHを次に本質的に中和pH 、例えば、典型的にはpH４〜8.5、より典型的には6.0〜8.0に、酸性物質、例えば塩酸または硫酸のような鉱酸、または酢酸またはプロピオン酸のような有機酸を加えて中和し得る。生成分散の体積平均粒子サイズは典型的には、0.01〜20ミクロメーターであり、より典型的には0.01〜５ミクロメーター、またさらに典型的には0.05〜１ミクロメーターである。アニオン界面活性剤の非イオン界面活性剤との併用は、非イオンまたはアニオン界面活性剤の単独使用と比較して、より小さい平均粒子サイズ、例えば0.05〜0.1ミクロメーターの分散を生成することが発見されている。本発明の工程がポリアミドの分子量を全くまたはほとんど影響しないこと、すなわち、ポリアミド分散工程中に実質的にはポリアミドの加水分解が行われないこともまた発見されている。形成する凝析物量を、分散を60メッシュ（250ミクロメーター）スクリーンを通過することにより測定し得る。収集物質量が分散の重量比で2%以上の場合に、ポリアミドが分散から凝析したと見なされる。本発明によるポリアミド水性分散は、前記の物質の他に、重合有機酸の水溶性アルカリ金属塩及びリグニン誘導体、タンパク質、水溶性セルロース誘導体、スターチ、アルギン酸、及び長鎖アルコール及びレシチンのような保護コロイドのような様々な添加物を含み得る。使用する添加物量は、ポリアミド樹脂の重量に基づいて、重量比で0%〜5%まで変化し得る。水性分散はまた増粘剤（シックナー）を含み得る。増粘剤量は、必要な粘度を持つ分散を収得するために調整し得る。増粘剤は、通常は次の２種類、すなわち、水溶性ガムまたは結合増粘剤、の一つである。水溶性ガムは、ポリマー科学と工学辞典、vol ７、pp．589‐613（John Wiley ＆ Sons，Inc．N.Y.、N.Y． 1987）において説明されており、その発表を参照として引用する。これらの物質は高分子量ポリマーで、典型的には多糖類（ポリサッカリド）であり、水溶性でポリマー鎖の絡み合いにより濃化する。そのようなポリマーの実例は、ヒドロキシエチルセルロース及びカルホキシメチルセルロースを含む。鎖の絡み合いによってまた濃化を起こす合成ポリマーもまた利用できる。実例は、アルカリ膨化アクリルポリマー、例えば、下級アルキル（例：メチル、エチル、またはブチル）アクリル酸エステルとアクリルまたはメタアクリル酸の共ポリマーを含む。これらのポリマーは典型的には、中性またはアルカリpH、例えばpH６以上で水を濃化する。増粘剤は好ましくは結合増粘剤である。結合増粘剤は、濃化機構が、増粘剤分子内の疎水種と、増粘剤分子または濃化する反応系内の分子のその他の疎水表面との疎水性結合を含むために、結合増粘剤と呼称される。結合増粘剤の他の種類は、疎水変性ポリウレタン、疎水変性ポリエーテル、疎水変性アルカリ可溶性エマルジョン、疎水変性ヒドロキシエチルセルロースまたはその他の生成物、及び疎水変性ポリアクリルアミドを含むが、それに限定されるわけではない。通常は水溶性であるか分散ポリマーである、これらの結合増粘剤の分子量及びHLBを、増粘剤を含む水性組成物に適切なレオロジー特性（流動学的特性）を与えるのに十分高位であるように選択する。通常ではポリマーは、本ポリマーの２‐３重量パーセントを含む溶液が、少なくとも5,000、好ましくは少なくとも15,000、最も好ましくは少なくとも20,000センチポアス（ブルックフィールド粘度計において、25℃、10RPMで３番スピンドルを使用して測定）の粘度を呈示するような構造を持つ。結合増粘剤の実例は、米国特許第5,425,806号（Doolanら）において発表されており、その発表を本明細書中に参照として引用する。分散内の増粘剤の正確な準位は、その増粘剤の特質と効率、及び分散の必要粘度により変化するが、一般的には濃化する系の総重量の0.1%〜10%、より典型的には0.1%〜5%である。増粘剤を添加しない分散の粘度は、通常は10〜100センチポアズ範囲内である。増粘剤量は、通常では分散に100センチポアズ以上、例えば150〜5,000センチポアズ、の粘度を付加するのに十分量であればよい。結合増粘剤のうち、以下の２つの化学型、すなわち、ウレタン増粘剤及びポリエーテル増粘剤が好ましい。本発明において有用であるウレタン増粘剤は、少なくとも１つの親水セグメントにより分離される少なくとも２つの疎水セグメントを持つウレタン‐官能化合物である。これらのセグメントは、水中油エマルジョンのためにポリマーが結合増粘剤として作用することを可能とする。そのような化合物の実例は、米国特許第4,079,028号（Emmonsら）中に記載されており、その発表を本明細書中に参照として引用する。典型的には、ポリマーは少なくともそのうち２つが末端（外部）疎水基である、少なくとも３つの低分子量疎水基を持つ。多数のポリマーがまた１またはそれ以上の内部疎水基を持つ。疎水基は典型的には併せて少なくとも20炭素原子を持ち、主として少なくとも分子量が15,0 0、好ましくは少なくとも3,000であるポリエーテルセグメントを含む親水（水溶）基を介して結合しており、自己可溶、または水和性アルコールまたは界面活性剤のような既知の可溶剤との相互作用を介して、ポリマーは水に容易に溶解する。ポリウレタンの分子量は典型的には10,000〜200,000の次数である。ポリエーテル増粘剤は、少なくとも１つの親水セグメントにより分離される少なくとも２つの疎水セグメントを持つポリエーテル官能‐化合物である。これらのセグメントは、水中油エマルジョンのためにポリマーが結合増粘剤として作用することを可能とする。このような化合物の実例は、1991年11月７日申請による、米国申請番号第07/787,905号及び1994年５月９日申請による、米国申請番号第 08/236,328号に記載されており、本明細書中に参照として引用する。後者の申請は、構造式(I)を持つ化合物を発表する： R¹‐(O‐A)_a‐B¹‐R²‐(B²‐R³)_d‐(B³‐(A'‐O)_bf‐(A'‐B⁴)_f‐R⁴‐(B⁵−R⁵)_e ）_n‐B⁶‐(A"O)_c‐R⁶式中、R¹及びR⁶は、脂肪族、置換脂肪族、芳香族、置換芳香族から成る群より自由に選択する一価疎水基； R²及びR⁴は、脂肪族、置換脂肪族、芳香族、または置換芳香族から成る群より自由に選択し、各基が二価または三価である； R³及びR⁵は、水素、下級アルキル及び下級アラルキルから自由に選択する； B¹、B²、B³、B⁴、B⁵、及びB⁶は、酸素原子（エーテル結合：‐O‐を形成）、カルボン酸塩基（エステル結合：R²‐C(O)‐O、及び/またはR⁴‐C(O)‐Oを形成）、アミノ基（アミノ結合:R²‐N(R)‐及び/またはR⁴‐N(R)‐を形成、式中、 Rは水素、下級アルキル、下級アラルキル、下級アシル）、及びアミノ基（アミノ結合：R²‐N(R)‐C(O)‐及び/またはR⁴‐N(R)‐C(O)‐を形成、式中、Rは水素、下級アルキル、下級アラルキル、下級アシル）； a,、b、c、d、e、f、及びnは、整数であり、aとcは各々20以上‐200から自由に選択する整数、bは20以上‐450である整数、d、e、fはゼロ(0)または１、；及びnは１‐５である整数；そして A、A’及びA"は、各々エチレン、1,2‐プロピレン、1,2‐ブチレン単位またはその組み合わせである。好ましい化合物では、R¹とR⁶は各々、４〜50炭素原子を持つ脂肪族、置換脂肪族、芳香族、または置換芳香族基であり；B¹‐B⁶は各々、酸素原子；R²とR⁴はいずれも、プロパントリイル基またはメタ‐キシリル基；dとeは、(i)両方とも０（例えば、R²とR⁴が両方共メタ‐キシリル基の場合）または(ii)両方が１で R³とR⁵が水素、メチル基またはベンジル基（例えば、R²とR⁴が両方共プロパントリイル基の場合）；fはO；A、A'、及びA"が各々、エチレン、nが１、bが50‐４5 0、より好ましくは90‐450、aとcの値は各々、50‐150の範囲である。ポリアミド分散は同様に、粘度調節剤、可塑剤、染料、顔料及びその類似物のようなその他の物質を含み得る。分散は通常では、米国特許第5,407,985号に発表されるようなアミノ酸安定剤を含まない。水性分散は例えば、建築または積層接着剤と同様に、オーバープリントワニス及び水性インクにも使用される。以下の実施例は、好ましいポリアミド樹脂とそれから調製する分散の調製法をさらに詳しく例証するが、追加請求により特に説明されない限り本発明の範囲はこれに限定されるものではない。全ての部、割合、及び比率は特記されない限り重量による。本明細書において使用する術語"大量"は、少なくとも重量比で50% 以上を意味し、術語"少量"は、重量比で50%以下を意味する。実施例試験方法 SEC によるポリアミド分散の分子量及び分子量分布(MED)の測定法試料調製：約60mgの試料を計量して、ディスポーザブルシンチレーション瓶内に入れる。5mlの溶媒混合物（テトラヒドロフラン/メタノール75/25に0.5%トリエチルアミンを添加）をディスポーザブル5ml用メスピペットを使用して添加する。溶解後、約1ml溶液を0.5ミクロンのメタルフィットを通して自動試料瓶中に濾過する。分子量の較正及び計算：１ダースの細いMWDポリスチレン標準で、SECカラムの分子量1,000ダルトン〜分子量2,000,000ダルトンの範囲を較正した。試料の分子量平均値を、検出器反応及びこの較正曲線に対する保持時間から、PE Nelson SE Cソフトを使用して計算した。クロマトグラフィー条件：実施例１ポリアミド樹脂を樹脂鍋の中で、以下のように二塩基酸とジアミンの混合物から調製する。二塩基酸混合物は、VERSADYME 288としてHenkel Corp.から市販されており、重量比による最低二量体含有量が約90%である、54当量%の二量酸と 46等量%のアゼライン酸である。ジアミン混合物は、24.5当量%のエチレンジアミンと74.5当量%のピペラジンである。総酸当量に対する総アミン当量の比率は、約0.95：１である。混合物は、100重量部の二量酸当たり0.022重量部のリン酸触媒と100重量部の二量酸当たり0.0005重量部の泡止め剤をまた含み、1.5‐２時間、225℃の温度で、窒素散布下で加熱する。225℃で約1.5時間後、約40mmHgの減圧を約１時間加える。その後、常圧に戻して混合物を樹脂鍋から取り出す。ポリアミド樹脂の分散は以下のように調製する。方法：固形ポリアミド樹脂、界面活性剤、及びイソブタノールを反応器に入れる（Tr ycol 6969界面活性剤は70%固体30モルであるノニルフェノールのエトキシル酸塩であり、HLBが約17.1である）。ゆるやかな撹拌を開始して、100℃に加熱して 15分間保持する。85℃まで温度を低下する。水酸化ナトリウム溶液を加えて、15 分間混合する。反応器内の温度を70℃‐75℃に低下しながら、酢酸(0.33%水溶液 )を1.32部/分の割合で反応器に加える。泡止め剤を加えて、環流加熱により共沸混合物を除去する。40℃に温度を低下して、エチレングリコールを添加する。分散のpHを酢酸で7.0‐7.5に調整する。25℃‐30℃に冷却して分散を取り出す。実施例２ 60.5当量%二量体酸、0.5当量%ステアリン酸、39当量%アザレイン酸である酸成分、また55当量%ピペリジン、25当量%エチレンジアミン及び20当量%N‐アルキル 1,3‐プロピレンジアミンであるアミン成分を使用することにより、アルキル基がその鎖の長さ及び分布においてトール油脂肪酸に対応するような組成で実験１を反復することが可能である。実施例３実施例１のポリアミド樹脂分散を以下のように調製する。方法：固形ポリアミド樹脂、界面活性剤、及びイソプロパノールを反応器に入れる（ Trycol 6969界面活性剤は、70%固体30モルであるノニルフェノールのエトキシル酸塩であり、HLBが約17.1である）。ゆるやかな撹拌を開始し、環流加熱して（約85℃）15分間保持する。75℃まで温度を低下する。水酸化ナトリウム溶液を添加して15分間混合する。70℃で酢酸（0.33%水溶液）を1.32部/分の割合で反応器に添加する。泡止め剤を加えて、環流加熱により共沸混合物を除去する。40℃ まで温度を低下して、エチレングリコールを添加する。分散のpHを酢酸で7.0‐7 .5に調整する。25℃‐30℃まで冷却して、分散を取り出す。60メッシュスクリーンで濾過する。実施例４実施例２のポリアミド樹脂分散を以下のように調製する。方法：固形ポリアミド樹脂、界面活性剤、及びイソプロパノールを反応器に入れる。（Trycol 6969界面活性剤は、70%固体30モルであるノニルフェノールのエトキシル酸塩であり、HLBが約17.1である）。ゆるやかな撹拌を開始し、環流加熱して（約85℃）15分間保持する。75℃まで温度を低下する。水酸化ナトリウム溶液を添加して15分間混合する。70℃で酢酸（0.33%水溶液）を1.32部/分の割合で反応器に添加する。泡止め剤を加えて、環流加熱により共沸混合物を除去する。40 ℃まで温度を低下して、エチレングリコールを添加する。分散のpHを酢酸で7.0 ‐7.5に調整する。25℃‐30℃まで冷却して、分散を取り出す。60メッシュスクリーンで濾過する。実施例５ MACROMELT 6211（Henkel Corp.、Elgin、ILにより市販の商標ポリアミド分散）の分散を、フィルターメタルエンドキャップにフィルター媒質を接着する目的で使用した。乾燥後、フィルター媒質のプリーツは剛性を維持し、メタルエンドキャップは所定位置に接着した。本明細書中に説明する実施態様を様々に変化することが可能であることが理解されている。従って、前記の説明はそれに限定されるべきではなく、単に好ましい実施態様の実例にすぎない。当業者は、これに追加される請求の範疇及び精神内で多数の変異物を企画し得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＮ，ＩＤ，ＪＰ，ＫＲ，ＮＺ，ＳＧ，ＵＳ (72)発明者ミラー，マリー，スー. アメリカ合衆国，イリノイ州 60435，ジョリエット，パンドラアヴェニュー 3318

Claims

【特許請求の範囲】１．液体濾過のための装置であって、 a) ハウジング； b) 液体から微粒子物質を分離するための濾過手段； c) 前記ハウジング内で前記濾過手段を固定するための支持手段、を含み、前記濾過手段は前記支持手段にポリアミドの水性分散により粘着している装置。２．前記支持手段は少なくとも１つのエンドキャップを含む、請求項１に記載の装置。３．前記濾過手段は少なくとも１枚の多孔性シートを含む、請求項１に記載の装置。４．前記濾過手段は少なくとも襞付きフィルター紙から成る１枚のシートを含む、請求項１に記載の装置。５．前記ポリアミドは重合脂肪酸を含む、請求項１に記載の装置。６．前記ポリアミドは約８〜約24の炭素原子を含むカルボン酸由来の重合脂肪酸を含む、請求項１に記載の装置。７．前記ポリアミドは約18の炭素原子を含むカルボン酸由来の重合脂肪酸を含む、請求項１に記載の装置。８．濾過する液体は油である、請求項１に記載の装置。９．前記ポリアミドの水性分散は界面活性剤を含む、請求項１に記載の装置。１０．前記界面活性剤はポリアミド樹脂固形の重量比で約0.15％〜20％量存在する、請求項９に記載の装置。１１．前記界面活性剤は非イオン性である、請求項９に記載の装置。１２．前記界面活性剤は約20〜約50の反復するエチレンオキシ単位と約７〜約１８の炭素原子を持つアルキル基を有するエトキシル化アルキルフェノールである、請求項９に記載の装置。１３．前記分散のpHは約４〜約8.5である、請求項１に記載の装置。１４．前記分散は約20ミクロメーター以下の体積平均粒子サイズを有する、請求項１に記載の装置。１５．前記分散は増粘剤を含む、請求項１に記載の装置。１６．前記増粘剤は、疎水変性ポリウレタン，疎水変性ポリエーテル，疎水変性アルカリ可溶性エマルジョン，疎水変性ヒドロキシエチルセルロース及び疎水変性ポリアクリルアミドから成る群より選択される結合増粘剤である、請求項15に記載の装置。１７．前記分散は約150センチポアズ〜約5,000センチポアズの粘度を持つ、請求項１に記載の装置。１８．フィルターカートリッジの構造支持体へのフィルターの配置方法であって、 a) 水性ポリアミド樹脂分散による構造支持体へのフィルターの粘着； b) 水性ポリアミド樹脂分散の乾燥、の工程を含む方法。１９．前記水性ポリアミド分散は、有機溶媒中にポリアミドを溶解して前記溶媒中に前記ポリアミド溶液を形成することで製造され、ここで、前記ポリアミド及び有機溶媒は前記溶解工程中では前記ポリアミドの軟化点以下の温度であり、前記溶液はさらに界面活性剤を含み、前記ポリアミドが約35,000以上の重量平均分子量を有しており、水中油分散を形成するために混合した前記溶液に十分量の水を添加し、ここで、前記溶液と前記水の温度は前記添加工程中で前記ポリアミドの軟化点以下であり、前記水中油分散から前記有機溶媒の少なくとも大量を除去する、請求項18に記載の方法。２０．前記有機溶媒は、アセトン，メチルエチルケトン，シクロヘキサノン，酢酸メチル，酢酸エチル，エチレングリコールモノメチルエーテル，1,4‐ジオキサノン，テトラヒドロフラン及びN‐メチル‐２‐ピロリドンから成る群から選択される、請求項19に記載の方法。２１．前記有機溶媒は、n‐プロパノール，イソプロパノール，n‐ブタノール及びイソブタノールから成る群より選択される、請求項19に記載の方法。２２．前記界面活性剤は、約20〜約50の反復するエチレンオキシ単位と約７〜約 18炭素原子を持つアルキル基を有するエトキシル化アルキルフェノールである、請求項19に記載の方法。２３．水中油分散から少なくとも大量の有機溶媒を除去する工程が前記分散の蒸留により達成される、請求項19に記載の方法。２４．フィルターカートリッジは自動車のオイル交換カートリッジである、請求項18に記載の方法。２５．請求項18による方法に従って作製する液体濾過のための装置。