JP2008514772A - ポリマー材料 - Google Patents

Abstract

【解決手段】完全な又は実質的な水の非存在下で、第一成分として１以上の親水性ポリマーと、第二成分として１以上の中和剤とをブレンドする工程を有するポリマー材料の製造方法により、水の非存在下では、成分は国際公開第０３／０６２３２１号パンフレットにおける成分のように水溶液にならないはずである。よって、成分をブレンド法に使用することができ、基板上のラミネート材料以外の、多くの他の形態又は形状の材料を、本発明で形成させることができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、新規の材料に関する。さらに詳細には、本発明は通気性の化学耐性ポリマー材料、及びその製造方法に関する。

あらゆる衣類製造の主な目標の一つは、それらの製品を最終消費者にとってできる限り快適なものにすることにあり、これは特に、防護用作業服の生産者に当てはまる。快適性を向上できる主たる範囲は、湿気の制御と蓄熱性である。多くの製造業者が、衣類に何らかの形式の熱及び湿気の管理システムを構築することを試みている。これは、組込み式の大気への通気孔が使用できる防水服等でそれなりに良好に効果を奏している。

衣類が化学的又は生物学的危害に対する防護服である場合には、湿気の管理の問題がより複雑化する。衣類には、化学的又は生物学的危害に対して一体的なバリアを形成する必要があるが、同時に着用者の皮膚から大気へと湿気を通り抜けさせなければならない。一つの材料から、水透過性と化学的遮断性の双方という、一見したところ不可能な組合せが必要とされる。

本発明の一つの目的は、高い化学／生物学耐性を備えた、商業的に実現可能な通気性のフィルムを提供することである。

本発明には、親水性材料を中和剤と組合せて一つの材料を形成し、そして防護用衣類に必要とされる様な特性を示すフィルム等を生産することも含まれる。

「Ｐｅｐｇｅｌ」は、防護用衣類の製造における使用に好適な特性を呈する既知の製品である。その製造にて用いられる生産法に存在するＰｅｐｇｅｌでの困難性は、特許文献１に記載されている。Ｐｅｐｇｅｌは水性鋳造法（ａｑｕｅｏｕｓ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて作製されるが、これは費用がかかり、また通気性のフィルムで求められる高い生産レベルにあまり適していない。本発明の材料は、Ｐｅｐｇｅｌと同等に良好な化学的及び生物学的特性を有するが、生産は遙かに簡単である。
国際公開第０３／０６２３２１号パンフレット

本発明の一つの態様によれば、実質的又は完全な水の非存在下で、第一成分として１以上の親水性ポリマーと、第二成分として１以上の中和剤とをブレンドすることによって形成されるポリマー材料が提供される。

水の非存在下では、成分は特許文献１における成分のように水溶液にならないはずである。よって、成分をブレンド法に使用することができ、基板上のラミネート材料以外の、多くの他の形態又は形状の材料を、本発明で形成させることができる。

ブレンドによって形成されるポリマー材料は、好ましくは、例えば射出成形等の成形法のようなその後の、形状形成プロセスにおいて、直接的又は間接的のいずれかで使用することができる。ポリマー材料は従って、分解することなく融解可能である（又は、その調製中に融解型になる場合に、再融解可能である）ことが好ましい。これは、Ｐｅｐｇｅｌ等の、耐薬品性材料として使用することが意図されている他の型のポリマー製品では不可能である。

後に形状形成工程で使用することができるポリマー材料を供給する本発明の能力によって、目的とする用途に好適な如何なる形状、設計、厚さ等にでも形成されうる化学的／生物学的耐性ポリマー材料を、本発明により提供することができる。例えば外科用手袋等の手袋のような、例えば薄い化学的耐性物品を、直接形成することができる。厚い層はコート、上着用生地、アウター衣料として直接利用されるか、又は他の物品に層として導入される、可撓性材料の形を成すことができる。

材料は、如何なる技術又は方法を用いてブレンドしてもよい。一つの技術は溶融ブレンド法であり、この場合、通常は成分の粘度を低下させるためにその温度を上昇させる。かかるブレンドは、押出、特にコンパウンディングによって成し遂げることができる。

成分のブレンドは、１００℃以上、好ましくは１５０℃以上、及び場合によっては１７０℃又は１８０℃以上等の温度に上昇させて行うのが好ましい。温度の上昇は、ブレンドを水の非存在下に行うことを確実にする補助的役割も果たす。

本発明の一実施形態において、水の存在を低減するよう、成分はブレンドの前に乾燥される。

ブレンドは、使用若しくはその後の処理に望ましい形状若しくは形態のポリマー材料の直接的な提供につながる。又は、造粒又は他の粒子若しくは細片形成等の、１以上のさらなる形成プロセスがあってもよい。押出によるブレンドで、当該技術分野において知られているように、容易に顆粒化されうる押出物を形成することができる。

従って、本発明の一実施形態によれば、ブレンドされたポリマー材料は、最終ポリマー材料が顆粒の形態にて提供されるように、又は粒状材料として特徴付けるように、造粒される。このような粒状材料は従って、射出成形等の形状形成プロセスにおいて簡単に且つ容易に再使用可能である。

本発明によって形成されるポリマー材料が親水性又は吸湿性である場合、材料を非水環境若しくは雰囲気中に維持するか、又は形状形成の前に材料を乾燥するか、のいずれかが好ましい。

本発明の方法の第一及び第二成分は、ブレンドに先駆けて混合されてもよく、又はブレンド法の間に混合されてもよい。添加すべきさらなる成分のいずれについても同様である。一構成において、少なくとも第一及び第二成分は、例えば、押出によるブレンドに先駆けて混合される。別の構成において、少なくとも一つの成分、例えば第一成分を、押出機等のブレンド装置に調整し、これに続き、例えば第二成分を、その後、例えば当該技術分野において知られているように、押出後のスタティックミキサ等の使用によって射出段階又は時点のいずれかで添加する。

中和剤（単数又は複数）は、マスタードガス等といった有害な及び／又は有毒な薬剤を中和することで知られている試薬又は試薬の混合物のいずれかであってよい。多くのこのような薬剤、例えばポリエチレンイミン（「ＰＥＩ」）が、当該技術分野において知られている。多くの等級のＰＥＩが、「Ｌｕｐａｓｏｌ」の商標のもの等、ＢＡＳＦより入手可能である。Ｌｕｐａｓｏｌは、異なる粘度を有する数多くの等級のものとして入手可能である。

本発明において、これらのＰＥＩの中で水分をあまり含まないＰＥＩの使用が好ましく、より好ましくは、「Ｌｕｐａｓｏｌ ＷＦ」の商品名で市販されているような“水フリー”の中和剤である。

濃度が１０％、２５％、３０％、５０％のＬｕｐａｓｏｌ ＷＦを用いて実験が行われた。

親水性ポリマーは、吸湿性とも呼ばれるポリマーから、高い親水性ポリマーまで、様々な程度の親水性を有していてもよい。このようなポリマーには、ゴーセノールのような（ポリマー又はポリ）ビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ソアノールのようなエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリエチレンオキサイド、ペバックスのようなポリエーテルブロックアミド、ペバテックス（ｐｅｂａｔｅｘ）、ワロテックス（ｗａｌｏｔｅｘ）、デューンフレックス（ｄｕｎｅｆｌｅｘ）、及びアーニテル（ａｒｎｉｔｅｌ）のような通気性のある熱可塑性エラストマー、ポリウレタン等があげられる。

本発明のポリマー材料の合成のために特に適した親水性ポリマーには、以下の等級を含む、溶融加工できるように改変されたＰＶＯＨがあげられる。

ＰＶＡＸＸ（英国の会社ＰＶＡＸＸから入手可能）。
ＥＣＯＭＡＴＹ（日本合成化学工業株式会社から入手可能）。
ＥＮＰＯＬ（イギリスの会社Ｐｏｌｙｖａｌから入手可能）。

これらの材料は、１８０℃、１９０℃、１９５℃、２００℃、２０５℃で混合される。

ＰＥＩの高充填性のために提供され、溶融加工可能性のより少なく、改変されていないＰＶＯＨも使用可能である。

ゴーセノール（日本合成化学工業株式会社から入手可能）。
ＰＯＶＡＬ／ＭＯＷＩＯＬ（株式会社クラレから入手可能）
ＣＥＬＶＯＬ（アメリカの会社Ｃｅｌａｎｅｓｅから入手可能）

これらの材料は１８０℃、１９０℃、２００℃、２０５℃、２１０℃で混合される。

ＰＶＯＨより固いシートを形成するＥＶＯＨもある。

ＳＯＡＲＮＯＲ（日本合成化学工業株式会社から入手可能）。
ＥＶＡＬ（株式会社クラレから入手可能）。

これらの材料は１８０℃、１９０℃、２００℃、２０５℃、２１０℃で混合される。

ＰＥＢＡＸ（ポリエーテルブロックアミド）もある。フランスのＡｒｋｅｍａはＰＥＢＡＸの多くの親水性の等級を製造している。これらの材料は１８０℃、１９０℃、２００℃、２０５℃、２１０℃で混合される。

Ｎｏｖｅｏｎによって製造されるＥＳＴＡＮＥのような、ポリウレタンの等級もまた、多く存在する。これらの材料は１７０℃、１８０℃、１９０℃、１９５℃、２００℃で混合される。

好ましい本発明のポリマー材料は５０重量％以上の親水性ポリマーと５重量％から５０重量％の間の中和剤からなる。

ポリマー材料は、着色剤、芳香増強剤、加工助剤、難燃剤、熱安定剤、殺虫剤、カーボン等の臭気吸収剤、銀イオン等の抗菌剤等といった、他の成分も含んでもよい。

本発明の別の態様によれば、完全な又は実質的な水の非存在下で、第一成分として１以上の親水性ポリマーと、第二成分として１以上の中和剤とをブレンドする工程を含む、ポリマー材料を提供するための方法が提供される。好ましくは、本方法は、高温で、より好ましくは少なくとも８０℃より高温で、さらに好ましくは１００℃より高温で行われる。

好ましくは、本方法は、成分を溶融ブレンドすることによって行われる。

好ましくは、成分のブレンドは押出によって行われる。押出によって、押出配合物が提供され、これには一軸又は二軸押出機を使用することができる。成分の１以上を押出機に投入するか、又は同様に添加することができる。

好ましくは、本方法は、成分の溶融温度より高い温度で行われる。

好ましくは、成分のブレンドの少なくとも一部は剪断混合であり、好ましくは１０，０００ｐｓｉ以下の圧力で行われる。

本発明の第三の態様によれば、本明細書に記載の方法によって適時調製されるポリマー材料が提供される。

Ｐｅｐｇｅｌの製造について特許文献１に記載の製造技術と比較して、本発明は、変更又は適応することなしに慣用の装置によって実施されうる簡単なブレンド法を提供する。特に、本発明は簡単な押出ブレンド法を提供し、ここで、押出法におけるそれらの簡単なブレンド及び混合と、調製材料の迅速な提供を可能とするために、成分の粘度を低下させるか好ましくは溶融するのに必要な高温が本質的にもたらされる。

本発明は、親水性ポリマーによってもたらされる通気性を依然として有しつつ、化学的又は生物学的危害に対する防護服における使用等、化学耐性材料に必要な無力化する側面を合わせ持つ材料を提供する。

本発明は、慣用のポリマー処理技術を用いて生産される被生産能を備えた材料を提供する。従って、本発明が押出シート、フィルム及びチューブや、射出成形物及び熱成形物の形態の材料も提供できるように、標準的な処理機を使用することができる。

本材料に対する市場及び使用には、軍用の防護服、工場作業者用の防護作業服、緊急救助者用の作業服、食品包装、遊び着、並びに工業用シール及びガスケットが包含される。

化合物の押出混合は、以下の２つの主要な因子によって特徴付けることができる。
・分布、分散、及び分子間拡散の程度を表す混合の程度。
・化合物全体の混合の程度の均一性を表す、混合の均一性。

化合物の特定部分の混合の程度は、押出機を通じてその部分が受ける剪断のレベル及び量に依存する。剪断のレベルは、その部分に付される応力のレベルに依存する。剪断の量は、その部分が押出機を通る滞留時間に依存する。混合物中の異なる部分では、それらが押出機を通じて異なるレベル及び量の剪断を受けるので、成し遂げられうる混合の度合いが異なる。

最終的な押出のプロファイルの特質並びにその一貫性及び精度は、（ａ）全体の材料特性、（ｂ）押出機及びダイの機械的設計、並びに（ｃ）機械的（運動力学的及び動力学的）、材料流体圧及び温度を含む全体のプロセス制御、並びに環境条件に依存する。ポリマー処理の際、臨界的な粘弾特性も非直線性が高く、そしてそれまでの応力・歪みの来歴及び温度に依存し、これらは全体の粘度及び温度プロファイルに依存しており、これらは次いで、押出機及びダイの寸法、並びに処理パラメータ及び制御に依存する。当業者であれば、どうすれば異なる成分に対して正しい処理条件が得られるかがわかる。

本発明のポリマー材料は、通気式及び非通気式設計の双方である一軸又は二軸押出機のいずれかで配合及び処理することができ、好ましくはその後、押出物は顆粒化される。

押出温度の設定は、押出機の型と設計に依存することになるが、供給部で７０〜２００℃から、ダイで１５０〜３５０℃までと、漸増的に変化させることになろう。

実施例で使用された基材ポリマーには、ＰＶＯＨ、ポリビニルアルコール、ＥＶＯＨ、エチレンビニルアルコール、脂肪族ポリウレタン及び芳香族ポリウレタンが包含されていた。

さらに、使用できる基材ポリマーとして、ポリ塩化ビニル、サーリン等のイオノマー、修飾型ポリエチレン及び修飾型ポリプロピレン、並びにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。

実施例において、中和試薬はＬｕｐａｓｏｌ ＷＦであった。

実施例で使用される添加剤には、グリセロール、銀イオン（抗菌剤）が包含されていた。さらなる添加剤として、活性炭、チバのＩｒｇａｓｕｆｅ、ｐｏｌｙｖｅｌ ＶＷ２５０又はその類似物等の親水性添加剤、芳香性添加剤が挙げられる。水の含量は、使用される添加剤及び基材ポリマーに依存する。非通気式押出装置で処理する場合、下限０．０１重量％、上限１％までとすることができる。水含量の上限は、通気式押出装置で処理すれば５％にまで高めることができる。

以下の表には、７０重量％のＰＶＡＸＸ及び３０重量％のＬｕｐａｓｏｌ ＷＦブレンドから押し出した、およそ２００μｍのシートの透過性を示す。このブレンドは、押出配合（約１８０〜２０５℃の濃度勾配を使用）して、顆粒化し、その後（約１８０〜２２０℃のわずかに高い温度勾配にて）シートに押し出した。通常「マスタードガス」とも称される硫黄マスタード（ＨＤ）、ソマン（ＧＤ）及び濃厚マスタード（ＴＨＤ）にそれを長時間曝した後にシート材の透過性を調べた。

Claims (21)

1. 完全な又は実質的な水の非存在下で、第一成分として１以上の親水性ポリマーと、第二成分として１以上の中和剤とをブレンドする工程を含むことを特徴とするポリマー材料の製造方法。
2. ブレンドが押出であることを特徴とする請求項１に記載のポリマー材料の製造方法。
3. 前記押出が混練押出であることを特徴とする請求項２に記載のポリマー材料の製造方法。
4. 完全な又は実質的な水の非存在下で、第一成分として１以上の親水性ポリマーと、第二成分として１以上の中和剤とをブレンドする工程が８０℃以上、好ましくは１００℃以上、さらに好ましくは１５０℃以上で行われることを特徴とする請求項１から３いずれか記載のポリマー材料の製造方法。
5. 前記ブレンドする工程は前記第一成分と前記第二成分の融点以上で行われることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のポリマー材料の製造方法。
6. 前記第一成分と前記第二成分を前もって乾燥することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のポリマー材料の製造方法。
7. ブレンドが、好ましくは１０，０００ｐｓｉ以下の圧力で行われる、せん断混合であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のポリマー材料の製造方法。
8. ブレンドの間に水分が排出されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のポリマー材料の製造方法。
9. ブレンドでブレンドされたポリマー材料が粒状になることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のポリマー材料の製造方法。
10. 前記ポリマー材料が完全に又は実質的に水フリーであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のポリマー材料の製造方法。
11. １以上の前記親水性ポリマーが
    ゴーセノールのような（ポリマー又はポリ）ビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、
    ソアノールのようなエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、
    ポリヒドロキシエチルメタクリレート、
    ポリエチレン酸化物、
    ペバックスのようなポリエーテルブロックアミド、
    ペバテックス（ｐｅｂａｔｅｘ）、ワロテックス（ｗａｌｏｔｅｘ）、デューンフレックス（ｄｕｎｅｆｌｅｘ）、アーニテル（ａｒｎｉｔｅｌ）のような通気性のある熱可塑性エラストマー、
    ポリウレタン、
    （好ましくはポリビニルアルコール）からなる群より選択される化合物であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のポリマー材料の製造方法。
12. 前記中和剤がポリエチレンイミンであることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のポリマー材料の製造方法。
13. 前記ポリエチレンイミンがＬｕｐａｓｏｌ ＷＦであることを特徴とする請求項１２に記載のポリマー材料の製造方法。
14. 前記ポリマー材料が、５０重量％以上の親水性ポリマーと５重量％から５０重量％の間の中和剤からなることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のポリマー材料の製造方法。
15. 請求項１から１４に記載のポリマー材料製造方法で製造されるポリマー材料。
16. 完全な又は実質的な水の非存在下で、１以上の親水性ポリマーと、１以上の中和剤のブレンドによって形成されることを特徴とするポリマー材料。
17. 化学耐性及び／又は生物学耐性を持つように加工した材料又は製品を形成することを特徴とする請求項１５又は１６に記載のポリマー材料の使用方法。
18. 化学耐性材料、生物学耐性材料、又は、請求項１５又は１６に記載のポリマー材料の製造物を形成するための方法が、形状形成工程により形成されることを特徴とするポリマー材料の形成方法。
19. 前記形状形成工程がモールド工程、好ましくは射出形成であることを特徴とする請求項１８に記載のポリマー材料の形成方法。
20. ポリマー材料を前もって乾燥することを特徴とする請求項１８又は１９に記載のポリマー材料の形成方法。
21. 請求項１８から２０に記載の方法で製造される化学耐性及び／又は生物学耐性を持つように加工した材料又は製品。