JP2019509890A - ガス抜きプロセス、脱ガスプロセス及び膜蒸留プロセスにおける使用のための疎水性ポリエチレン膜 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1B
Description
本出願は、2016年3月18日に出願された米国特許仮出願第62/310378号(この出願の全体がすべて、出典明示により本明細書に援用される。)の利益を主張する。
見掛け密度=重量/(面積×厚さ)(I)
実施態様1.グラフト化多孔質ポリエチレン膜であって、
a)10psiで測定されたとき、約4.9slpm/cm2−約9.4slpm/cm2の範囲内の空気透過率;
b)約15dyne/cm−約25dyne/cmの範囲内の表面エネルギー;
c)メタノール:水80:20溶液中で測定されたとき、約5psi−約25psiの範囲内の液体侵入圧力;及び
d)膜の一又は複数の表面にグラフトされた過フッ素化モノマー
を含む、グラフト化多孔質ポリエチレン膜。
実施態様2.過フッ素化モノマーがパーフルオロ-n-アルキルアクリレートである、実施態様1に記載の膜。
実施態様3.過フッ素化モノマーがパーフルオロ-n-オクチルアクリレートである、実施態様1に記載の膜。
実施態様4.空気透過率が、10psiで測定されたとき、約4.9slpm/cm2−約6.1slpm/cm2の範囲内にある、実施態様1に記載の膜。
実施態様5.空気透過率が、10psiで測定されたとき、約5.4slpm/cm2である、実施態様1に記載の膜。
実施態様6.表面エネルギーが、約21dyne/cm−約23dyne/cmの範囲内にある、実施態様1に記載の膜。
実施態様7.表面エネルギーが約21.5dyne/cmである、実施態様1に記載の膜。
実施態様8.液体侵入圧力が、メタノール:水80:20溶液中で測定されたとき、約20psi−約25psiの範囲内にある、実施態様1に記載の膜。
実施態様9.液体侵入圧力が、メタノール:水80:20溶液中で測定されたとき、約22psiである、実施態様1に記載の膜。
実施態様10.空気透過率が、10psiで測定されたとき、約5.4slpm/cm2であり、表面エネルギーが約21.5dyne/cmであり、液体侵入圧力が、メタノール:水80:20溶液中で測定されたとき、約22psiである、請求項1に記載の膜。
実施態様11.細菌保持性である、実施態様1に記載の膜。
実施態様12.一軸伸張又は二軸伸張される、実施態様1に記載の膜。
実施態様13.エステル基に対応する、且つ炭素−フッ素伸縮に対応するIR吸収を示す、実施態様1に記載の膜。
実施態様14.エステル基に対応するIR吸収が約1760cm−1にある、請求項13に記載の膜。
実施態様15.炭素−フッ素伸縮に対応するIR吸収が、約1289cm−1−約1114cm−1の間にある、実施態様13に記載の膜。
実施態様16.ポリエチレン伸縮に対応する全ピーク面積で割ったエステル基の面積が約0.024である、実施態様13に記載の膜。
実施態様17.表面修飾多孔質ポリエチレン膜の製造方法であって、
a)ポリエチレン膜を、ベンゾフェノンを含むアルコール溶液と接触させる工程;
b)ポリエチレン膜をグラフト化溶液と接触させて、
i)過フッ素化モノマー;及び
ii)デカメチルトリシロキサン
を含む膜を表面修飾する工程;並びに
c)膜を電磁放射線に曝露し、それによって表面修飾多孔質超高分子量ポリエチレン膜を生じる工程
を含む、方法。
実施態様18.過フッ素化モノマーがパーフルオロ-n-アルキルアクリレートである、実施態様17に記載の方法。
実施態様19.過フッ素化モノマーがパーフルオロ-n-オクチルアクリレートである、実施態様17に記載の方法。
実施態様20.表面修飾多孔質超高分子量ポリエチレン膜が、10psiで測定されたとき、約4.9slpm/cm2−約9.4slpm/cm2の範囲内の空気透過率を有する、実施態様17に記載の方法。
実施態様21.表面修飾多孔質超高分子量ポリエチレン膜が、約15dyne/cm−約25dyne/cmの範囲内の表面エネルギーを有する、実施態様17に記載の方法。
実施態様22.表面修飾多孔質超高分子量ポリエチレン膜が、メタノール:水80:20溶液中で測定されたとき、約5psi−約25psiの範囲内の液体侵入圧力を有する、実施態様17に記載の方法。
実施態様23.10psiで測定されたとき、約5.9slpm/cm2−約9.4slpm/cm2の範囲内の空気透過率及び約12psi−約19psiの範囲内のバブルポイントを有するポリエチレン膜であって、約2,000,000ダルトン−約9,000,000ダルトンの範囲内の分子量を有する、ポリエチレン膜。
実施態様24.先行する請求項の何れか一項に記載の表面修飾されたポリエチレン膜を通じてガスを流す工程を含む、ガス抜きの方法。
実施態様25.先行する請求項の何れか一項に記載の表面修飾されたポリエチレン膜を通じて蒸気を拡散させる工程を含む、脱ガスの方法。
実施態様26.先行する請求項の何れか一項に記載の表面修飾されたポリエチレン膜を通じて蒸気を通過させる工程を含む、膜蒸留の方法。
実施態様27.伸張多孔質ポリエチレン膜及び伸張多孔質ポリエチレン膜の一又は複数の表面を修飾する過フッ素化モノマーを含むベント膜であって、ASTM F838−05により判定される細菌保持性であり、且つ:
e)10psiで測定されたとき、約4.9slpm/cm2−約9.4slpm/cm2の範囲内の空気透過率;及び
f)約15dyne/cm−約25dyne/cmの範囲内の表面エネルギー
を有する、ベント膜。
実施態様28.実施態様27に記載のベント膜であって、縦方向に測定されるメガパスカル単位で約8MPa−約12MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約0.2mm/mm−約0.3mm/mmの引張歪みを有し、且つ少なくとも約25kGyのガンマ線線量による前記ベント膜のガンマ線処理後に、クロスウェブ方向に測定されるメガパスカル単位で約5MPa−約8MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約0.3mm/mm−約0.5mm/mmの引張歪みを有する、ベント膜。
実施態様29.伸張多孔質ポリエチレン膜が二軸伸張される、実施態様27から28の何れか1つに記載のベント膜。
実施態様30.伸張多孔質ポリエチレン膜が超高分子量ポリエチレンである、実施態様27から29の何れか1つに記載のベント膜。
実施態様31.過フッ素化モノマーがパーフルオロ-n-アルキルアクリレートを含む、実施態様27から30の何れか1つに記載のベント膜。
実施態様32.伸張多孔質ポリエチレン膜の一又は複数の表面を修飾する過フッ素化モノマーを含む前記ベント膜が、21dyne/cm−23dyne/cmの範囲内の表面エネルギーを有する、実施態様27から31の何れか1つに記載のベント膜。
実施態様33.ガンマ線処理前の前記伸張多孔質ポリエチレン膜が、縦方向に測定されるメガパスカル単位で約12MPa−約16MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約0.5mm/mm−約0.9mm/mmの引張歪みを有し、且つ前記伸張ポリエチレン膜が、クロスウェブ方向に測定されたメガパスカル単位で約6MPa−約8.5MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約1.0mm/mm−約1.8mm/mmの引張歪みを有する、実施態様27から32の何れか1つに記載のベント膜。
実施態様34.ベント膜がハウジングに固定されている、実施態様27から33の何れか1つに記載のベント膜を含むベントフィルター。
実施態様35.ベント膜の製造方法であって、
a)ベンゾフェノンを含む溶液で多孔質ポリエチレン膜を濡らす工程であって、伸張多孔質ポリエチレン膜が、縦方向に測定されるメガパスカル単位で約12MPa−約16MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約0.5mm/mm−約0.9mm/mmの引張歪みを有し、且つ前記伸張ポリエチレン膜が、クロスウェブ方向に測定されたメガパスカル単位で約6MPa−約8.5MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約1.0mm/mm−約1.8mm/mmの引張歪みを有する、工程;
b)伸張ポリエチレン膜を、
i)過フッ素化モノマー;及び
ii)デカメチルトリシロキサン
を含むグラフト化溶液と接触させる工程;並びに
c)膜を電磁放射線に曝露し、且つモノマーを多孔質ポリエチレン膜にグラフトする工程
を含む、方法。
実施態様36.多孔質ポリエチレン膜が二軸伸張される、実施態様35に記載のベント膜。
実施態様37.多孔質ポリエチレン膜が超高分子量ポリエチレンである、実施態様35から36の何れか1つに記載のベント膜。
実施態様38.過フッ素化モノマーがパーフルオロ-n-アルキルアクリレートを含む、実施態様35から37の何れか1つに記載のベント膜。
実施態様39.実施態様35から38の何れか1つの方法によって製造されたベント膜であって、ASTM F838−05により判定される細菌保持性であり、且つ:
g)10psiで測定されたとき、約4.9slpm/cm2−約9.4slpm/cm2の範囲内の空気透過率;及び
h)約15dyne/cm−約25dyne/cmの範囲内の表面エネルギー
を有する、ベント膜。
実施態様40.実施態様39に記載のベント膜であって、縦方向に測定されるメガパスカル単位で約8MPa−約12MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約0.2mm/mm−約0.3mm/mmの引張歪みを有し、且つ少なくとも約25kGyのガンマ線線量による前記ベント膜のガンマ線処理後に、クロスウェブ方向に測定されるメガパスカル単位で約5MPa−約8MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約0.3mm/mm−約0.5mm/mmの引張歪みを有する、ベント膜。
実施態様41.ガンマ線安定多孔質ポリマー膜及び多孔質ポリマー膜の一又は複数の表面を修飾する過フッ素化モノマーを含むベント膜であって、ASTM F838−05により判定される細菌保持性であり、且つ:
i)10psiで測定されたとき、約4.9slpm/cm2−約9.4slpm/cm2の範囲内の空気透過率;
j)約15dyne/cm−約25dyne/cmの範囲内の表面エネルギー;及び
縦方向に測定されるミリメートル/ミリメートル単位で約0.2mm/mm−約0.3mm/mmの引張歪みを有し、並びに、少なくとも約25kGyのガンマ線線量による前記ベント膜のガンマ線処理後に、クロスウェブ方向に測定されるメガパスカル単位で約5MPa−約8MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約0.3mm/mm−約0.5mm/mmの引張歪みを有する、ベント膜。
UPE膜は100℃で予熱される。次に、予熱された膜は、2つのニップ(クローズドローラー)で縦方向(長手方向)に伸張される。連続する各ニップの速度は、前のニップの速度よりも大きい。したがって、各ニップの速度が1.4倍に増加する場合、第2のニップの速度は、1.4×1.4=1.96倍に増加する。次いで、膜は、さらに2本のローラーを通って約60℃−70℃まで冷却される。膜が縦方向伸張セクションを出るとき、膜の長さはおよそ2倍になり、膜の幅は約12インチ(30.5cm)から約9.5インチ(24.1cm)に減少する。
視覚的バブルポイント試験法では、膜の濡れた孔に空気を押し通すのに必要な圧力を測定する。
乾燥した47mmの膜の円板をホルダーに入れ、流量計を使用して10psi(69kPa)時の空気透過率を標準リットル/分(slpm)で記録し、透過率をslpm/cm2で計算することによって空気透過率を測定した。
実施例1は、公称0.1ミクロンの孔径(92ミクロン厚)を有するUPE膜の伸張の影響を示す。膜の視覚的バブルポイント及び空気透過率を測定した。比較のために、0.2ミクロンのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜(40ミクロン厚)及び0.2ミクロンのポリフッ化ビニリデン(PVDF)(115ミクロン厚)膜の視覚的バブルポイント及び空気透過率も確認した。
実施例2は、膜の視覚的バブルポイント及び空気透過率に対する公称0.2ミクロンの孔径を有するUPE膜の伸張の影響を示す。
実施例3では、ベンゾフェノン溶液の調製を説明する。
実施例4では、過フッ素化モノマーを含むグラフト化溶液の調製を説明する。
実施例5では、伸張UPE膜の表面修飾を説明する。
実施例6は、実施例5の修飾伸張UPE膜の表面エネルギーを示す。
実施例7は、実施例5の修飾伸張UPE膜の液体侵入圧力を示す。
実施例8は、伸張UPE膜の液体細菌保持率を示す。
走査型電子顕微鏡法を使用して、膜の表面を観察し、伸張プロセスの間に膜表面に変化が起きたのか判断することができる。
この実施例は、膜の機械的特性に対する開示の伸張プロセスの影響を示す。
この実施例は、伸張膜の機械的特性に対するガンマ線滅菌の影響を示す。
この実施例では、表面修飾伸張膜のATR−FTIR分光法を説明する。
実施例13では、ベンゾフェノン溶液の調製を説明する。
実施例14では、過フッ素化モノマーを含むグラフト化溶液の調製を説明する。
実施例15では、伸張UPE膜の表面修飾を説明する。
実施例16は、実施例15の修飾伸張UPE膜の表面エネルギーを示す。
実施例17は、実施例15の修飾伸張UPE膜の液体侵入圧力を示す。
本明細書において引用したすべての特許、公開された出願及び参考文献の教示は、その全体が出典明示により援用される。
Claims (15)
- グラフト化多孔質ポリエチレン膜であって、
a)10psiで測定されたとき、約4.9slpm/cm2−約9.4slpm/cm2の範囲内の空気透過率;
b)約15dyne/cm−約25dyne/cmの範囲内の表面エネルギー;
c)メタノール:水80:20溶液中で測定されたとき、約5psi−約25psiの範囲内の液体侵入圧力;及び
d)膜の一又は複数の表面にグラフトされた過フッ素化モノマー
を含む、グラフト化多孔質ポリエチレン膜。 - 表面修飾多孔質ポリエチレン膜の製造方法であって、
a)ポリエチレン膜を、ベンゾフェノンを含むアルコール溶液と接触させる工程;
b)ポリエチレン膜をグラフト化溶液と接触させて、
i)過フッ素化モノマー;及び
ii)デカメチルトリシロキサン
を含む膜を表面修飾する工程;並びに
c)膜を電磁放射線に曝露し、それによって表面修飾多孔質超高分子量ポリエチレン膜を生じる工程
を含む、方法。 - 過フッ素化モノマーが、パーフルオロ-n-アルキルアクリレート又はパーフルオロ-n-オクチルアクリレートを含む、請求項1又は2に記載の膜又は方法。
- 空気透過率が、10psiで測定されたとき、約4.9slpm/cm2−約6.1slpm/cm2の範囲を含む、請求項1から3の何れか一項に記載の膜又は方法。
- 表面エネルギーが、約21−約23dyne/cmの範囲を含む、請求項1から4の何れか一項に記載の膜又は方法。
- 液体侵入圧力が、メタノール:水80:20溶液中で測定されたとき、約20psi−約25psiの範囲内にある、請求項1から5の何れか一項に記載の膜又は方法。
- 膜が細菌保持性である、請求項1から6の何れか一項に記載の膜又は方法。
- 膜が、一軸伸張又は二軸伸張される、請求項1から7の何れか一項に記載の膜又は方法。
- 膜が、エステル基に対応する、且つ炭素−フッ素伸縮に対応するIR吸収を示す、請求項1から8の何れか一項に記載の膜又は方法。
- 10psiで測定されたとき、約5.9slpm/cm2−約9.4slpm/cm2の範囲内の空気透過率及び約12psi−約19psiの範囲内のバブルポイントを有するポリエチレン膜であって、約2,000,000ダルトン−約9,000,000ダルトンの範囲内の分子量を有する、ポリエチレン膜。
- ガンマ線安定多孔質ポリマー膜及び多孔質ポリマー膜の一又は複数の表面を修飾する過フッ素化モノマーを含むベント膜であって、ASTM F838−05により判定される細菌保持性であり、且つ:
a)10psiで測定されたとき、約4.9slpm/cm2−約9.4slpm/cm2の範囲内の空気透過率;
b)約15dyne/cm−約25dyne/cmの範囲内の表面エネルギー;及び任意選択的に、
c)縦方向に測定されるミリメートル/ミリメートル単位で約0.2mm/mm−約0.3mm/mmの引張歪みを有し、並びに、少なくとも約25kGyのガンマ線線量によるベント膜のガンマ線処理後に、クロスウェブ方向に測定されるメガパスカル単位で約5MPa−約8MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約0.3mm/mm−約0.5mm/mmの引張歪みを有する、ベント膜。 - ベント膜の製造方法であって、
a)ベンゾフェノンを含む溶液で多孔質ポリエチレン膜を濡らし、多孔質ポリエチレン膜を伸張する工程であって、伸張多孔質ポリエチレン膜が、縦方向に測定されるメガパスカル単位で約12MPa−約16MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約0.5mm/mm−約0.9mm/mmの引張歪みを有し、且つ前記伸張ポリエチレン膜が、クロスウェブ方向に測定されたメガパスカル単位で約6MPa−約8.5MPaの引張応力及びミリメートル/ミリメートル単位で約1.0mm/mm−約1.8mm/mmの引張歪みを有する、工程;
b)伸張ポリエチレン膜を、
i)過フッ素化モノマー;及び
ii)デカメチルトリシロキサン
を含むグラフト化溶液と接触させる工程;並びに
c)膜を電磁放射線に曝露し、且つモノマーを多孔質ポリエチレン膜にグラフト化する工程
を含む、方法。 - 多孔質ポリエチレン膜が、一軸伸張又は二軸伸張される、請求項11に記載のベント膜又は請求項12に記載のベント膜の製造方法。
- 多孔質ポリエチレン膜が超高分子量ポリエチレンである、請求項11に記載のベント膜又は請求項12に記載のベント膜の製造方法。
- ベント膜がハウジングに固定されている、請求項11に記載のベント膜又は請求項12に記載のベント膜の製造方法。
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