JP2012513546A - 官能化不織布物品 - Google Patents
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Abstract
Description
式中、mfは、サンプル表面積あたりの繊維質量であり、ρfは繊維密度であり、
L不織布
は不織布の厚さである。ソリディティは、本明細書では不織布基材そのものを対象にして使用され、官能化不織布は対象とならない。不織布基材が2種類以上の繊維の混合物を含む場合、同じL不織布を用いて繊維のそれぞれの種類に対して個々のソリディティ(solidifies)が決定され、これら個々のソリディティを合計すると、ウェブのソリディティαが得られる。
a)70〜100重量%、好ましくは少なくとも80重量%、より好ましくは80〜98重量%のグラフト化アミノアルキル(メタ)アクリロイルモノマーと、
b)0〜20重量%、好ましくは2〜20重量%、より好ましくは5〜10重量%のグラフト化ポリ(アルキレンオキシド)モノマーと、
c)0〜10重量%の第2の親水性モノマーと、を含む
(各重量パーセントは全モノマー含有量の重量に対するものである)。
式中、Zは重合可能なエチレン性不飽和部分であり、R3は、H又はC1〜C4アルキル基であり、R4は、H、C1〜C4ルキル基、アリール基、又はこれらの組み合わせであり、mは、2〜100、好ましくは5〜20であり、Qは、−O−、−NR1−、−CO2−、及び−CONR1から選択される二価結合基である。
式中、−(MNR4+)w−は、「w個」の重合モノマー単位を有する式Iのグラフト化アミノアルキル(メタ)アクリロイルモノマーの残基を表し(wは少なくとも2である)、−(MPEG)xは、「x個」の重合モノマー単位を有する式IIの重合モノマーを表し(xはゼロであってもよく、及び好ましくは少なくとも1である)、−(Mc)yは、y個の重合モノマー単位を有する重合された第2の親水性モノマーを表す(yはゼロであってもよく、好ましくは少なくとも1である)。ポリマーはランダム又はブロックであってもよい。ポリマーは、図のように、アミノアルキル(メタ)アクリロイルモノマーの残基を介して直接グラフトされてもよく、又は、本明細書に記載のように、−(MPEG)−モノマー又は親水性モノマーを介して直接グラフトされてもよい。
8gの塩化ナトリウム、0.2gの塩化カリウム、1.44gの第二リン酸ナトリウム、及び0.21gのリン酸ナトリウム一水和物(sodium phosphate monohydrate)をメスシリンダに加え、続いて800ミリリットル(mls.)の脱イオン(DI)水を21℃で加えて、1リットルの緩衝溶液を調製する。必要に応じて塩酸又は水酸化ナトリウム溶液を使用してpHを6.8〜7.4の範囲に調整し、その後、脱イオン(DI)水で体積を1リットルに調整した。
20gのビール酵母を250mLの緩衝溶液に加え、21℃で30分撹拌して原料液を調製した。高剪断ミキサーを2分間使用して混合物を更に混合し、その後、音響ホーンの設定7.5ワットで、超音波処理器(VIRTIS VEIRSONIC 600、SP Industries Company(Gardiner,New York))を使用して10分間音波処理した。約33mLの超音波処理済み酵母溶液を3000rpmで5分間遠心分離して、酵母上清を作製した。25mLのこの上清を1リットルのメスシリンダにデカントした。上清の2gの糖蜜を加え、上清を緩衝溶液で1リットルに希釈し、均一な原料液が形成されるまで撹拌した。原料液は約26比濁計濁度単位(NTU)の平均濁度を有していた。醸造用酵母のロット毎の変動に起因して、これらの手順後の濁度に大きなばらつきがあり得ることに留意されたい。
25mLでなく50mLの遠心分離で得た上清を1リットルのメスシリンダにデカントしたことを除き、1X酵母/糖蜜原料液を調製するために用いたのと同じプロセスに従ってこの原料液を作製した。糖蜜濃度は同じに保った。この原料液は約48NTUの平均濁度を有した。
6gの糖蜜を1リットルの脱イオン水に加え、均質になるまで混合した。原料液の平均濁度は約14NTUであった。
MASTERFLEXポンプヘッド及び駆動装置(Cole−Parmer、Illinois)を使用して濾過実験を行った。貫流セル(Hach Company、Loveland,Colorado)を有するハック濁度計を使用して下流濁度測定値を得た。
濾過試験IIは、濾過試験Iで一般的に説明されたのと同様のプロセスに従い、MASTERFLEX装置をFILTER−TEC3−圧力領域デッドエンド濾過システム及びソフトウェア(Scilog,Inc.,Middleton,Wisconsin)で置き換え、試験及び測定のために濾過システムを3つの圧力領域に分割した。
ウシ血清アルブミンタンパク質(BSA)の紫外線吸収を測定して静的結合能を計算した。pH8に緩衝化した10ミリモル(mM)の3−(4−モルホリノ)プロパンスルホン酸(MOPS)溶液中、50gのBSA溶液(4mg/mL、BSAグレードA7030(98%+純度))を調製した。開始BSA流体の紫外分光光度計測定を行って280nmにおける吸収ピーク高さを得た。次に、40mLのBSA緩衝液を50mLバイアル瓶に投入した。グラフト化不織布基材の47mmディスクをバイアル瓶に加え、キャップをし、ロッキングミキサー(型式VARI−MIX、Barnstead International,(Dubuque,Iowa)より入手)上で12時間振動させた。バイアル瓶からBSA試験流体のサンプルをピペットし、紫外分光光度計のキュベットに入れて、測定を行った。BSA静的結合能(1ミリリットル当たりのミリグラム(mg/mL)で報告された)を、試験溶液前後の紫外分光光度計測定値を用いて、開始ピーク高さから280nm波長における残りのピークを減じることによって計算された元の吸収高さの割合から得た。
B−24K(商標)ナイロン−6ポリマー(BASF Corporation Engineering Plastics、Wyandotte,Michigan)を使用してメルトブローン不織布基材を作製した。標準的なメルトブローイング用のドリルで穴を開けたオリフィスダイの上の溶融温度は295℃、質量流量率は0.25g/孔/分であった。ダイ幅1メートル当たり350℃及び毎分27.8立方メートル(CMM)(毎分975立方フィート(SCFM))の熱風を用いて繊維を細くした。毎分1200メートル(m/分)の衝撃の面速度を有する繊維を小孔のあるテンレス鋼ベルト上のダイから0.30メートル収集し、ウェブを通って137m/分の面速度で引き出される200℃の空気の下で0.14秒間、その後同じ面速度の29℃の冷風によって0.8秒接合した。収集したウェブの坪量は、1平方メートル当たり48gであり、4.1μmの有効繊維長を有していた。ウェブの1リニアセンチメートル当たり(N/lcm)170ニュートンのニップ圧力を有する1.5m/分で移動する82℃に設定された2つの直径25cmの滑らかなスチールロールの間でカレンダー加工する前の収集したウェブは、0.4mmの厚さを有していた。得られたウェブの厚さは0.25mであった。
ナイロン不織布基材Aを作製するために一般的に記述されたプロセスに従ってナイロン不織布基材Bを調製したが、B−24Kの代わりにB−3(商標)ナイロン−6(BASF Corporation)を使用した。標準的なメルトブローイング用のドリルで穴を開けたオリフィスダイの上の溶融温度は265℃、質量流量率は0.25g/孔/分であった。350度の1000SCFM(ダイ幅1メートル当28cmCMM)の熱風を用いて繊維を細くした。小孔のあるテンレス鋼ベルト上のダイから繊維を0.43メートル収集し、ウェブを通って137m/分の面速度で引き出される200℃の空気の下で0.14秒間、その後同じ面速度の29℃の冷風によって0.8秒接合した。収集したウェブの坪量は、1平方メートル当たり50gであり、5.8ミクロンの有効繊維長を有していた。ウェブの1リニアセンチメートル当たり176Nのニップ圧力を有する1.5m/分で移動する82℃に設定された2つの直径25cmの滑らかなスチールロールの間でカレンダー加工する前の収集したウェブは、0.81mmの厚さを有していた。得られたウェブの厚さは0.25mであった。
ナイロン不織布基材Aを作製するために一般的に記述されたプロセスに従ってEVAL不織布基材Cを調製したが、B−24Kの代わりにPOVAL C109B EVALポリマーペレット(Kuraray America,Inc.Houston,Texas)を使用し、コレクタとして小孔のあるテンレス鋼ベルトを有孔ドラムに交換した。
3つの領域の強化非対称性微小孔ナイロン膜を、米国特許第6,776,940号(Meyering et al.)に記載のプロセスを用いて調製した。上述のように、単一ベースポリマー添加配合物を3つの部分に分割し、三方加熱操作装置に適用した。添加配合物を3つの異なる温度に加熱して、3つの個別領域を得た。非対称性微多孔性膜を形成するために、用いる温度のそれぞれを選択して、それぞれの領域に孔径を形成した。第1の領域(上方領域)は最大孔径を有し、第2の領域(中間)領域は中間孔径を有し、第3の領域(下方領域)は最小孔径を有した。この膜は、3つの連続する、漸次的に小さくなる孔径の排除領域を有する単一層であった。
重量で、15%の[3−(メタアクリロイルアミノ)プロピル]塩化トリメチルアンモニウム(MAPTAC)モノマー、15%のメタノール、10%のポリエチレングリコール(PEG 4000、平均分子量4,000g/モル)及び60%の水からなるグラフト化溶液に膜を含浸させることによって、D4〜D6微多孔膜を官能化した。膜を2つの4ミル(101.6μm)ポリエチレンテレフタレー(PET)ライナーの間には挟み、ゴムローラで圧延して空気及び溶液を除去し、大きな孔径をビームに向けた状態で毎分20フィート(fpm)(6.1m/分)のウェブ速度で電子ビームに通過させ、300キロボルトの加速電圧で40キログレイ(kGy)の線量を受けることによって、直接照射した。脱イオン水の中ですすいで膜を3回洗浄し、次に空気乾燥した。
グローブボックスの中で窒素雰囲気下でナイロン不織布基材Bの30cm×43cmサンプルの空気をパージし、ZIPLOC(商標)プラスチックバッグに挿入して密封した。次に、密封バッグをグローブボックスから取り出し、加速電圧300kV及びウェブ速度20フィート/分(6.1m/分)に設定した電子ビームに通過させることによって40キログレイ(kGy)の照射線量レベルに照射した。密封バッグを窒素雰囲気で制御されたグローブボックスに戻した後、照射された不織布基材を取り出して、照射されていない窒素パージZIPLOC(商標)バッグの内部に置いた。
実施例1と同じグラフト化手順を用いてグラフト化不織布基材を調製した。実施例2a〜eでは、含浸溶液はそれぞれ15%のMAPTAC及び10%のPEG 4000を含有し、水及びメタノールの量は表1に示されるように様々であった。実施例3a〜eでは、含浸溶液はそれぞれ15% MAPTAC、10% PEG 4000及び5%ヒドロキシエチルアクリレート(HEa)を含有し、水及びメタノールの量は表1に示されるように様々であった。静的タンパク質吸収試験手順を用いて静的結合能を試験し、結果が表1に示されている。
実施例1と同じ一般的なグラフト化手順を用い、ナイロン不織布基材Bをナイロン不織布基材Aで置き換え、グラフト化溶液は、重量で、20%の3−[(メタアクリロイルアミノ)プロピル]塩化トリメチルアンモニウム(MAPTAC)モノマーと、15%のメタノールと、ヒドロキシ末端基を有し平均分子量4,000g/モル(PEG 4000)の10%のポリエチレングリコールと、55%の水とを含んだ。
1X酵母/糖蜜原料液を7.5mL/分の一定流速で送り込んで、実施例4を繰り返した。試験結果は、流速(前面速度)が減少すると、原料液が有するグラフト化不織布濾過媒体との接触滞留時間の量が増加して、より良好な吸収が可能となることを示している。P2で記録した圧力の出現は約1300mLまで遅れ、このシステムは約2200mLの全処理量を有し、この時間の間、Pall膜(P3)は、上流のグラフト化不織布基材(P1)と微多孔膜(P2)とによって保護され続けた。
ZetaPlus(商標)B0204 60ZA、及びB0204 90ZA深層濾過媒体(CUNO Inc.より入手可能)以外の深層濾過媒体を圧力領域1(P1)内の単一デプスフィルタホルダに装填した。圧力領域2(P2)はD5膜の上に設置されたD4膜であり、圧力領域3(P3)はPall Life膜ホルダーであった。
グラフト化不織布基材を省略して比較例6を繰り返した。膜D4及びD5を大きな孔径を上に向けて圧力領域1及び2内のフィルタホルダに、及びPall微多孔膜を圧力領域3内に装填した。酵母/糖蜜1X試験流体をScilog装置で15mL/分でポンピングした。
グラフト化不織布基材及び膜D4及びD5を省略して比較例7を繰り返した。Pall0.2(Supor−200)膜を膜フィルタホルダの中に装填した。酵母/糖蜜1X試験流体をScilog装置で15mL/分でポンピングした。
含浸溶液が、重量で、20%の3−(メタアクリロイルアミノ)プロピル]塩化トリメチルアンモニウム(MAPTAC)モノマーと、5%のポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリレートモノマー(PEGMEMA、Mw475、Sigma−Aldrich)と、15%のメタノールと、10%ポリエチレングリコール(PEG 4000)と、50%の水とを含有することを除き、実施例4の一般的な手順を用いた。一定流速は13mL/分であった。試験結果を図4のグラフに記録した。
実施例1に記載の含浸プロセスに従ってEVAL不織布基材Cをグラフトした。次に、得た膜を濾過試験IIに従って評価したが、圧力領域3に0.2μm Pall膜を有さず、糖蜜のみの原料液を使用した。実施例10aは、グラフト化EVAL不織布基材Cの6層を採用し、一方実施例10bはこのグラフト化不織布基材を10層使用した。
80パーツ・パー・ミリオン(ppm)(Alfa Aesar(Ward Hill,Massachusetts)から入手)水溶液を調製した。メタニル黄色の別の150mM塩化ナトリウム80ppm水溶液を調製した。
含浸溶液が、重量で、35%の3−(メタアクリロイルアミノ)プロピル]塩化トリメチルアンモニウム(MAPTAC)モノマー、15%のメタノール、及び50%の水であり、e−ビーム線量が120kGy照射線量であったこと以外は、実施例4の一般的な手順を用いた。100gのモノマー溶液(35gモノマー)を使用してウェブを含浸させ、不織布ウェブの質量は約6.5gであったので、投入グラフト率は約5.39:1(モノマー/不織布)であった。グラフト化不織布を、周囲室温、20%相対湿度で少なくとも24時間平衡させ、続いて、秤量した。洗浄されかつ乾燥されたグラフト化不織布ウェブの総平均重量比はグラフト化モノマー/不織布で4.98:1であった。
オフライン担体(offlinecarrier)に約5kGy/時間を供給するコバルト60(Co60)パノラマ(panorama)ガンマ照射器を照射源として使用した。6インチ(15.2cm)のプラスチックコアがベースプレートの中心にクランプしてプラスチックコアの中心を分離させた、機械加工された取り外し可能なベースプレートを有する4.6Lアルミニウムキャニスターを作製した。密封を確実にするためのOリングを保持するために、ベースプレート、及び3インチ(7.6cm)のプラスチックコアを保持するためのアルミニウムキャップに溝を付けた(プラスチックコアとコアキャップをクランプするために使用する長ボルトは、Oリングとも嵌合するワッシャを有する)。したがって、不織布が備わっている場合のキャニスターの有効容積は約4リットルである。
キャニスターを8時間(約37kGy)照射し、グラフト化溶液が、重量で、25%の3−(メタアクリロイルアミノ)プロピル]塩化トリメチルアンモニウム(MAPTAC)モノマーと、15%のメタノールと、60%の水を含み、開くまで72時間反応させ、最後の真空工程を省略してキャニスターを窒素雰囲気に維持し、キャニスターをボックスの中に設置して照射工程中にキャニスターにドライアイスで充填して、不織布基材の表面に形成されるラジカルの有効期間を時間を延長したこと以外、このガンマグラフト化実施例は実施例13と同様に行われた。
Claims (36)
- a)0.7〜15ミクロンの平均繊維サイズと、50〜95%の空隙容量とを有する不織布基材と、該不織布基材の表面にグラフトされたカチオン性アミノアルキル(メタ)アクリロイルモノマー単位を含むポリマーと、を含む物品。
- 前記不織布基材が、グラフト化の前に少なくとも4.0ニュートンの引張強度を有する、請求項1に記載の物品。
- 前記不織布基材が、不織布基材の1平方メートル当たり15〜50m2の表面積を有する、請求項1に記載の物品。
- 前記不織布基材が、ASTM F 316−03 5に従って1〜40ミクロンの平均孔径を有する、請求項1に記載の物品。
- 前記不織布基材が20%未満のソリディティを有する、請求項1に記載の物品。
- 前記不織布基材が、スパンレイド、スパンレース、水流交絡、ウェットレイド、電気紡績、又はメルトブローン不織布基材である、請求項1に記載の物品。
- 前記グラフト化ポリマーの重量が、不織布基材の重量の0.5〜5倍である、請求項1に記載の物品。
- 前記不織布基材が、親水性熱可塑性ポリマーから調製される、請求項1に記載の物品。
- 前記グラフト化コポリマーが、
a)80〜98重量%のグラフト化アミノアルキル(メタ)アクリロイルモノマー、
b)2〜20重量%のグラフト化ポリ(アルキレンオキシド)モノマー、
b)0〜10重量%の第2の親水性モノマー、の重合モノマー単位を含む、請求項1に記載の物品。 - 前記グラフト化コポリマーが次の式のものである請求項9に記載の物品:
−(MNR4+)w−(MPEG)x−(Mc)y
(式中、
−(MNR4+)w−は、w個の重合モノマー単位(wは少なくとも2である)を有するグラフト化アミノアルキル(メタ)アクリロイルモノマーの残基を表し、
−(MPEG)xは、x個の重合モノマー単位(xはゼロであってもよい)を有する重合ポリ(アルキレンオキシド)モノマーを表し、
−(Mc)yは、y個の重合モノマー単位(yはゼロであってもよい)を有する重合親水性モノマー「c)」を表す。) - 前記コポリマーが、ランダム又はブロックコポリマーである、請求項10に記載の物品。
- 前記グラフト化ブラシ状ポリマーが非架橋である、請求項1に記載の物品。
- 前記不織布基材が、10〜400g/m2の坪量を有する、請求項1に記載の物品。
- 前記不織布基材が、1マイクロメートル以下の平均有効繊維長を有するナイロン不織布基材である、請求項1に記載の物品。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の物品の製造方法であって、
a.不織布基材を提供することと、
b.不活性雰囲気中で前記不織布基材を電離放射線に暴露することと、
c.前記不織布基材の前記表面に前記モノマーをグラフト重合するために、前記暴露された基材に、グラフト化アミノアルキル(メタ)アクリロイルモノマーを含む溶液を含浸させることと、を含む方法。 - 前記含浸溶液が、第2の親水性グラフト化モノマーを更に含む、請求項15に記載の方法。
- 前記含浸溶液が、
a)80〜98重量%のグラフト化アミノアルキル(メタ)アクリロイルモノマーと、
b)2〜20重量%のグラフト化ポリ(アルキレンオキシド)モノマーと
b)0〜10重量%の第2の親水性モノマーと、を含む、請求項16に記載の方法。 - 前記含浸溶液が、水性/水溶性有機溶媒溶液を含み、該有機溶媒が三級水素原子を有さない、請求項15に記載の方法。
- 前記不織布基材が、1〜200kGysの電離放射線に暴露される、請求項15に記載の方法。
- 前記含浸溶液がポリエチレン性不飽和モノマーを含まない、請求項15に記載の方法。
- e−ビームエネルギーへの暴露が、前記不織布基材の前記表面上にフリーラジカル部位を生成して、前記モノマーのグラフト重合を開始する、請求項15に記載の方法。
- 前記余剰モノマー溶液を除去し、かつ乾燥させる工程を更に含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第2のグラフト化親水性モノマーが、ポリ(エチレンオキシド)モノアクリレートである、請求項17に記載の方法。
- 前記含浸溶液の前記グラフト化モノマーの前記重量が、前記不織布基材の前記重量0.5〜5である、請求項15に記載の方法。
- 前記含浸溶液中の前記グラフト化モノマーの前記重量が、前記含浸溶液の全重量を基準として5重量%〜30重量%である、請求項15に記載の方法。
- 流体入口と、
流体出口と、
前記流体入口と前記流体出口とを流体接続する濾材と、を含むフィルタ装置であって、
前記濾材が、請求項1〜14のいずれかに記載のグラフト化不織布基材を含む、フィルタ装置。 - 前記濾材が、前記グラフト化不織布基材の下流に位置付けられる微多孔膜層を更に含む、請求項27に記載のフィルタ装置。
- 前記濾材が複数のプリーツを備える、請求項27又は28のいずれかに記載のフィルタ装置。
- フィルタカプセルと、
前記フィルタカプセルに接合されるフィルタキャップと、を更に含み、
前記フィルタキャップが、前記流体入口と前記流体出口とを含み、前記濾材が前記フィルタカプセルの中に封入される、請求項27に記載のフィルタ装置。 - 前記濾材が、前記グラフト化不織布基材の下流に位置付けられる微多孔膜層を更に含む、請求項30に記載のフィルタ装置。
- 前記濾材が、複数のプリーツを備える第1の媒体シリンダに成形される、請求項30又は31のいずれかに記載のフィルタ装置。
- 前記第1の媒体シリンダの中に位置付けられる、第2の媒体シリンダを更に備え、その第2の媒体シリンダが、複数のプリーツを備える第2の濾材を含む、請求項32に記載のフィルタ装置。
- コアを更に備え、前記濾材が該コアの周囲に螺旋状に巻き付く、請求項30に記載のフィルタ装置。
- 分離要素と;
縁部シールと;
前記流体入口と流体連通する中央コアと、
第1の側と、
第2の側と、を含む分離要素と;
前記分離要素の前記第1の側に位置付けられ、かつ外周縁部と内周縁部とを有する第1の媒体ディスクと、
前記分離要素の前記第2の側に位置付けられ、かつ外周縁部と内周縁部とを有する第2の媒体ディスクと、を含む前記濾材と;を含み、
前記第1及び第2の媒体ディスクの前記外周縁部が、前記縁部シールによって接合され、前記第1及び第2の媒体ディスクの前記内周縁部が、前記中央コアに接合される、請求項27に記載のフィルタ装置。 - 前記第1及び第2の媒体ディスクが、前記グラフト化不織布基材の下流に位置付けられる微多孔膜層を更に含む、請求項35に記載のフィルタ装置。
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