JP2023517178A - 無溶剤で膜を製造するプロセス - Google Patents
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Abstract
本発明は、(a)ポリマーマトリックスと粒子を90:10~10:90の比率で含むペレットを提供し、(b)前記ペレットを無溶媒プロセスによって非多孔質フィルムに変換し、(c)前記フィルムから水性組成物で前記粒子を除去してそれによって膜を得る、多孔質ポリマー膜の製造に関するものである。さらに、本発明は、このような製造プロセスに有用なペレット、このような製造プロセスによって得られる多孔質高分子膜、及びこのような膜を含む繊維材料と成形品、このようなペレット、膜、成形品の使用に関するものである。【選択図】なし
Description
本発明は、高分子膜を得るための新規な方法、ならびに本明細書で定義される高分子膜に関するものである。本発明はさらに、そのような製造方法に適した出発材料、及びそのような膜を含む織物;そのような膜、織物及び中間体の使用に関するものである。
(多孔質)膜の製造はそれ自体既知である。CN102432946は、粒状出発材料の押出しに続いて縦方向及び横方向の延伸を行うことによるポリオレフィン膜の製造を記載している。多くの場合、延伸によって多孔質構造を得ることは、不利なプロセス工程であると考えられている。EP3178873は、ポリマー分散液から出発し、溶媒を除去する膜の製造を記載しており、このプロセスは延伸を回避している。しかし、多くの場合、溶媒の使用もまた不利であると考えられている。JP2006287176には、有機溶媒を用いた可塑剤除去による膜の製造が記載されている。ここでも、有機溶媒の使用は、商業的な規模では不利であると考えられている。EP0811479は、微多孔質ポリオレフィン複合膜の製造について述べている。この製造は、有機溶媒を使用する延伸工程及び抽出工程を含み、したがって、上記の理由で不利である。
US2011/0151259は、医療用インプラント、特に100~1000ミクロンの孔を有する寛骨臼カップの製造について述べている。これらのインプラントは、充填材として非被覆塩化ナトリウム(「医薬品グレード」)を含むポリマーから出発して製造される。インプラントとして意図的に使用するには、かなり厚い材料と小さな面積が必要である。しかし、このプロセスを連続生産や大規模な膜に移行することは不可能であることが判明した。
US2011/0151259は、医療用インプラント、特に100~1000ミクロンの孔を有する寛骨臼カップの製造について述べている。これらのインプラントは、充填材として非被覆塩化ナトリウム(「医薬品グレード」)を含むポリマーから出発して製造される。インプラントとして意図的に使用するには、かなり厚い材料と小さな面積が必要である。しかし、このプロセスを連続生産や大規模な膜に移行することは不可能であることが判明した。
その結果、高分子膜のための追加/改良された製造工程を提供する必要性がある。また、高分子膜を製造するためのさらなる/改良された材料、及びそのような膜を含むさらなる/改良されたテキスタイルに対するニーズもある。
したがって、本発明の目的は、先行技術のこれらの欠点の少なくともいくつかを緩和することである。本発明の実施形態において、多孔質ポリマー膜のための改良された製造プロセスが提供される。本発明のさらなる実施形態において、防水性及び通気性の繊維材料におけるような高度な用途に適した多孔質ポリマー膜が提供される。本発明のさらなる実施形態において、例えば本発明の製造方法を実施するのに適した新規材料が提供される。
以下、本発明をより詳細に説明する。本明細書に提供/開示されるような様々な実施形態、好み、及び範囲は、場合により組み合わせることができることが理解される。さらに、特定の実施形態によっては、選択された定義、実施形態、又は範囲が適用されない場合がある。さらに、本明細書で特定されるすべての参考文献は、その全体が参照により組み込まれることが理解される。
上記の目的は、請求項1に定義されるような製造プロセスを提供することによって達成される。本発明のさらなる態様は、明細書及び独立請求項に開示され、好ましい実施形態は、明細書及び従属請求項に開示される。本明細書に記載されるような無溶媒の疎水性または親水性多孔質ポリマー膜の製造プロセスは、非常に汎用性が高く、信頼性が高く、制御が単純であることが証明される。このプロセスは、大面積膜の高速かつ低コストの製造に特に適している。本明細書に記載されるようなポリマー膜は、以下に定義されるような用途において有用であることを証明し、さらに、改良された物品の製造を可能にし、及び/又は以下に定義されるような物品の製造を容易にする。
この明細書を読むと明らかになるように、本発明は特に、高分子膜及び対応する膜の製造方法(第1の側面);そのような高分子膜の製造に適した成形品(第2の側面);及びそのような高分子膜を含む(すなわち、含有するか又はから成る)物品(テキスタイル、容器、フィルターを含む)(第3の側面)に関するものである。
さらに、本発明は、図を参照することにより、よりよく理解されるであろう。
図1は、本発明プロセスの概略図であり、ここでは、以下の通りである:
(1)は、成形品(「ペレット」、本発明の第2の側面)を表す。
(2)は、無孔質フィルム、中間材を表す。
(3)は、本発明の多孔質ポリマー膜(非支持;自立型)を表す。
(4)は、粒子(「フィラー」;非コーティング粒子とコーティング粒子を含む)を表す。
(5)は、ペレットのポリマーマトリックスを表す。
(51)は、ポリマーを表す
(52)は、場合による添加物を示す。
(6)は、水性組成物を表す
(7)は、繊維材料(本発明の第4の側面)を表す。
(8)は、アイテム(市販品、発明の第4の側面)を表す;及び
(a)・・・(f)、(f’)は、プロセス工程(すなわち、本発明の第1の側面)を示す。
(2)は、無孔質フィルム、中間材を表す。
(3)は、本発明の多孔質ポリマー膜(非支持;自立型)を表す。
(4)は、粒子(「フィラー」;非コーティング粒子とコーティング粒子を含む)を表す。
(5)は、ペレットのポリマーマトリックスを表す。
(51)は、ポリマーを表す
(52)は、場合による添加物を示す。
(6)は、水性組成物を表す
(7)は、繊維材料(本発明の第4の側面)を表す。
(8)は、アイテム(市販品、発明の第4の側面)を表す;及び
(a)・・・(f)、(f’)は、プロセス工程(すなわち、本発明の第1の側面)を示す。
本明細書では、特に断りのない限り、以下の定義を適用する。
「粒子」という用語は、当該分野で知られており、結晶性材料または非晶質材料を含む。この用語は、コーティングされていない粒子及びコーティングされた粒子を含む。さらに、本発明の文脈では、粒子は、「フィラー」とも呼ばれ、それによってその目的を示す。
粒子が凝集する可能性があることが知られている。本発明の文脈において、好適な粒子は、サブミクロンサイズ範囲の直径を有し、それによって、粒子サイズは、好ましくは5~10,000nm、例えば5~4,000nmの間である。
粒子が凝集する可能性があることが知られている。本発明の文脈において、好適な粒子は、サブミクロンサイズ範囲の直径を有し、それによって、粒子サイズは、好ましくは5~10,000nm、例えば5~4,000nmの間である。
適切な粒子は、高温気相プロセス(火炎合成、レーザープロセス及びプラズマプロセスなど)、及び液相化学法(沈殿及びゾル-ゲルプロセスなど)、ならびに粒子の粉砕を含む様々な調製方法から得ることができる。本発明の文脈において特に好適な粒子は、沈殿プロセスによって、または天然由来の材料の粉砕によって得ることができる。本発明の文脈における粒子は、粒子のin situ合成と区別するために、予め製造されたものである。
「塩」及び「酸化物」という用語は、当該分野で知られている。塩とは、酸と塩基の中和反応から生成される生成物と定義される。塩は、生成物が電気的に中性になるように、陽イオンと陰イオンを含むイオン性化合物である。塩類の例としては、ハロゲン化物(塩化物、フッ化物、臭化物、ヨウ化物)、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩、硝酸塩、特にリン酸塩、炭酸塩及びハロゲン化物が挙げられる。本発明の文脈では、金属酸化物(すなわち、金属の酸化によって形成される生成物)は、塩とはみなされない。金属酸化物には、化学量論的酸化物及び非化学量論的酸化物が含まれる。塩の例は、NaCl、CaCO3、酸化物の例は、ZnOである。
「ポリマー」という用語は、当該分野で知られている。この用語は、繰り返し構造単位(「モノマー」)の材料、特に、合成ポリマー(合成モノマーを含む)を指す。したがって、この用語は、ホモポリマー、コポリマー、及びそれらのブレンドを含む。この用語は、さらにオリゴマーを含む。ポリマーは、架橋されていてもよい。本発明の文脈で好適なポリマーは、熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーを含む。
「膜」及び「フィルム」という用語は、当該分野で知られている。膜という用語は、透過性膜の形をした成形品を指す。従って、膜は、その透過性によってフィルムと区別される。
本明細書に記載される材料の「透過性」は、材料の相互接続された細孔を通る流体(すなわち、液体媒体又は気体媒体)のフラックスとして定義される。透水性は、膜の平面に垂直な方向の孔によって達成される。透過性は、圧力をかけた状態で、定義された膜面積を定義された時間内に通過する液体または気体の体積を測定することによって決定することができる。一般的には、1平方メートル、1気圧、1時間あたりのリットル([l/(m2*bar*hour)])で表される。
気体媒体の場合、水蒸気透過率(WVTR)は透水性を決定するのに適したパラメータである。WVTRは、ASTM規格E96に準拠して、以下の実施例の項でさらに規定するように、グラム/平方メートル・日(g/(m2*d))で決定される(アップライトカップ法とも呼ばれる)。簡単に言うと、試験片が覆われている水の入ったカップである。このように準備された試料は、温度(23℃)、相対湿度(50%RH)、換気(1m/s)を制御したオーブンに入れる前に重量を測定した。多孔質膜を介した蒸気の輸送には、固相拡散(小さな影響)と細孔拡散(輸送の主要な手段)の2つの現象が寄与している。非多孔質(または緻密で欠陥のない)層では、固体拡散のみが起こる。
固体拡散は、E.L.Cusslerによれば(Cussler, E. L. Diffusion. (Cambridge University Press, 1997, p.21)により、以下の項で説明することができる。
固体拡散は、E.L.Cusslerによれば(Cussler, E. L. Diffusion. (Cambridge University Press, 1997, p.21)により、以下の項で説明することができる。
jをグラム/平方メートル・日(g/(m2 日))で、覆われたカップからの流出を記述し、Dを平方メートル/秒(m2/秒)で膜材料中の水分子の拡散係数、Hを膜材料中の水分子の溶解度に関する分配係数(無次元)、cinとcoutを立方メートルあたりのモル(mol/m3)でカップ内と外の水分子濃度とする。
多孔質媒体中では、水分子は自由に孔を通って拡散し、これは下記の補正された拡散係数を持つフラックスによって記述される。
多孔質媒体中では、水分子は自由に孔を通って拡散し、これは下記の補正された拡散係数を持つフラックスによって記述される。
ここで、εは多孔質膜のボイド率(0と1の間の無次元数)、τは多孔質システムの屈曲度(0と1の間の無次元数)を表す。
小さな孔では、水分子が自分自身と相互作用するだけでなく、孔壁とより頻繁に相互作用するため、分子間の相互作用に基づく拡散は制限される。空気中の自由平均径は約60nmであり、直径の小さな孔ではクヌーセン拡散が起こり、拡散係数は次のように調整される1:
小さな孔では、水分子が自分自身と相互作用するだけでなく、孔壁とより頻繁に相互作用するため、分子間の相互作用に基づく拡散は制限される。空気中の自由平均径は約60nmであり、直径の小さな孔ではクヌーセン拡散が起こり、拡散係数は次のように調整される1:
ここで、dは細孔直径(メートル)、kBはボルツマン定数(ジュール/ケルビン)、Tは温度(ケルビン)、mは粒子の質量(グラム)である。
液体媒体の場合、防水性が関連するパラメータとなる。防水性を決定する上で、関連する駆動力は圧力である。メートル(m)単位の水柱(WC)は、ISO 811に準拠して決定される。簡単に説明すると、一定の圧力上昇(毎分600mmWC)で、時間をかけて水をサンプルに押し付けた。試料の乾燥面を光学的に観察し、3番目に貫通した水滴を試料の破断と定義し、その圧力は水柱(WC)を表す。理論的な近似は、下記のHagen-Poiseuilleの式で行うことができる:
圧力差(Δp(bar))を用いて、Vは立方メートル毎秒の体積流量(m3/s)、ηはbar倍秒(bar*s)、tは層厚(m)、Aは平方メートル(m2)の層面積、φは0~1の値での無次元数として面積気孔率及び、孔径(d)はメートル(m)(Kellenberger et al. J. Membr. Sci. 387-388, 76-82 (2012)に記載されている。
本明細書に記載される材料の「気孔率」は、全材料の気孔の体積百分率である。気孔率は、ポロシメトリー、見かけの材料密度の測定、BET分析、又は顕微鏡画像によって決定することができる。好ましくは、気孔率は顕微鏡写真分析によって決定される。本発明の文脈において、膜又はフィルムは、気孔率が10~90%、好ましくは50~90%、例えば55~60%である場合、「多孔質」であり、気孔率が10%未満、好ましくは5%未満である場合、「非多孔質」であると見なされる。細孔口径は広い範囲で変化してもよく、典型的には5nm~2,000nmの範囲内である。
「比表面積」は既知のパラメータであり、BET法を用いた窒素吸着によって決定することができる(according to: Janssen et al, Journal of Applied Polymer Science 52, 1913, 1994)。BET法は、ガス分子(例えば窒素分子)の物理的吸着による固体の表面積の計算のために表面科学において広く使用されている。
一般論として、本発明は、第1の側面において、5nm~15,000nmの細孔径を有する多孔質ポリマー膜(3)の製造方法に関し、前記方法は、(a)まず、無溶媒プロセスによってポリマーマトリクス(5)及び粒子(4)を含む成形品(1)を提供し、(b)その後、無溶媒プロセスによって、前記成形品(1)を非多孔質ポリマーフィルム(2)に変換し、次いで(c)前記フィルムを水性組成物(6)と接触させることによって前記フィルム(2)から前記粒子(4)を除去し、それによって多孔質ポリマー膜(3)を取得する工程を含む。この工程は、図1に示され、さらに以下に説明される。
無溶媒のプロセス工程の使用は、多孔質ポリマー膜を調製するための既知のプロセスに対する有意な改善をもたらすと考えられている。具体的には、本発明のプロセスでは有機溶媒が不要であり、それによって、エコロジーバランスシート及びコスト考察にプラスの影響を与える。本発明の多孔質膜の製造方法は、非常に汎用性が高く、信頼性が高く、制御が簡単であることが証明された。特に、大面積の膜を高速かつ低コストで製造するのに適している。
さらなる実施形態において、本発明方法は、延伸工程/延伸工程を使用せずに多孔質ポリマー膜(3)を製造するためのプロセスを提供する。このような延伸は、特定のポリマーに限定され、典型的には、膜を得るために箔に適用される。そのような追加の工程は、制御が困難であり、したがって商業的な製造には不利である。したがって、本発明はまた、延伸工程を伴わない、本明細書に記載されるような方法を提供する。
本発明のこの態様は、以下にさらに詳細に説明するものとし、最初にプロセス工程を説明し、続いて出発材料及び特に好適な実施形態について説明する。
プロセスの工程:
本明細書に記載されたような製造プロセスは、個々の工程が産業界で知られており、既に商業的に使用されているため、有利であると考えられる。さらに、記載されたプロセスは非常に高速であり、連続プロセスで実施することができる。
本明細書に記載されたような製造プロセスは、個々の工程が産業界で知られており、既に商業的に使用されているため、有利であると考えられる。さらに、記載されたプロセスは非常に高速であり、連続プロセスで実施することができる。
工程a:
ポリマーマトリックス、場合による添加剤及びフィラーを含むペレット(1)の製造は、それ自体既知である。
ポリマーマトリックス、場合による添加剤及びフィラーを含むペレット(1)の製造は、それ自体既知である。
実施形態において、前記工程(a)は、ポリマー(51)、該ポリマーは場合により添加剤(52)とブレンドされる、及び粒子(4)の共押出を含む。
実施形態において、前記工程(a)は、合成工程(d)に先行される。このような合成工程において、ポリマーは、添加剤(51)と形成またはブレンドされてもよく(工程d1)、及び/または粒子(4)は、コーティング材料(41)でコーティングされてもよい(工程d2)。そのような追加の合成工程(d)はそれ自体既知であり、溶媒の存在下または非存在下で行われてもよい。実施形態において、工程(d2)は無溶媒である。
実施形態において、前記工程(a)は、前記成形品(1)におけるポリマーマトリックス(5)と粒子(4)の比率が10:90~90:10、好ましくは50:50~20:80(マトリックス:粒子、wt%)であり、前記粒子(4)が前記マトリックス(5)内に分散している、前記成形品(1)を用いて実施される。
実施形態において、前記工程(a)は、合成工程(d)に先行される。このような合成工程において、ポリマーは、添加剤(51)と形成またはブレンドされてもよく(工程d1)、及び/または粒子(4)は、コーティング材料(41)でコーティングされてもよい(工程d2)。そのような追加の合成工程(d)はそれ自体既知であり、溶媒の存在下または非存在下で行われてもよい。実施形態において、工程(d2)は無溶媒である。
実施形態において、前記工程(a)は、前記成形品(1)におけるポリマーマトリックス(5)と粒子(4)の比率が10:90~90:10、好ましくは50:50~20:80(マトリックス:粒子、wt%)であり、前記粒子(4)が前記マトリックス(5)内に分散している、前記成形品(1)を用いて実施される。
工程b:
成形品/ペレット(1)の非多孔質フィルムへの変換はそれ自体既知であり、商業規模で適用されている。
実施形態において、前記工程(b)は、フィルム押出成形、カレンダー成形、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、金型コーティング、及び溶融ブローから選択される。好ましい実施形態では、前記工程(b)は、フィルム押出成形、カレンダー成形から選択される。これは、特に大面積の膜に適している。
成形品/ペレット(1)の非多孔質フィルムへの変換はそれ自体既知であり、商業規模で適用されている。
実施形態において、前記工程(b)は、フィルム押出成形、カレンダー成形、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、金型コーティング、及び溶融ブローから選択される。好ましい実施形態では、前記工程(b)は、フィルム押出成形、カレンダー成形から選択される。これは、特に大面積の膜に適している。
実施形態において、前記工程(b)は、架橋工程(工程b1)によって補完される。
実施形態において、前記工程(b)は、基材(7)上にフィルム(2)をコーティングすることによって補完される(工程b2)。
実施形態において、前記工程(b)は、5~200μmの厚さ、好ましくは30~80μmの厚さの膜を提供する。実施形態において、前記工程(b)は、0.01μm~1000μmの厚さ、好ましくは2μm~60μmの厚さの膜を提供する。
工程c:
そのようなナノ複合膜中の連続塩相/酸化物相は、ナノ多孔質ポリマー膜(多孔質ポリマー膜(3))をもたらす溶解される。この個々の工程は既知であり、例えばEP3178873に記載されている。理論に縛られることなく、コーティング材料は、存在する場合、ポリマー構造内に残り、細孔の表面に位置すると考えられている。好適なのは、水性溶媒、例えば、水または酸性水溶液(例えば、酢酸または塩酸)である。溶媒の選択は、特に使用する粒子(金属塩/金属酸化物)の種類に依存する。
実施形態では、前記工程(c)は、90分以下、例えば5分で行われる。
溶解工程(c)は、製造工程の重要な要素であり、また、本発明多孔質高分子膜(3)を得るための重要な要素であると考えられている。
さらなる実施形態において、工程工程(c)は、繰り返されてもよい。この措置は、粒子(4)の完全な除去を保証する。したがって、工程工程(c)は、複数の洗浄及び乾燥も含む。多段階プロトコルを使用する場合、同一又は異なる水性組成物のいずれかを使用してもよく、例えば、最初に希釈した水性酸を使用し、次いで水を使用してもよい。
そのようなナノ複合膜中の連続塩相/酸化物相は、ナノ多孔質ポリマー膜(多孔質ポリマー膜(3))をもたらす溶解される。この個々の工程は既知であり、例えばEP3178873に記載されている。理論に縛られることなく、コーティング材料は、存在する場合、ポリマー構造内に残り、細孔の表面に位置すると考えられている。好適なのは、水性溶媒、例えば、水または酸性水溶液(例えば、酢酸または塩酸)である。溶媒の選択は、特に使用する粒子(金属塩/金属酸化物)の種類に依存する。
実施形態では、前記工程(c)は、90分以下、例えば5分で行われる。
溶解工程(c)は、製造工程の重要な要素であり、また、本発明多孔質高分子膜(3)を得るための重要な要素であると考えられている。
さらなる実施形態において、工程工程(c)は、繰り返されてもよい。この措置は、粒子(4)の完全な除去を保証する。したがって、工程工程(c)は、複数の洗浄及び乾燥も含む。多段階プロトコルを使用する場合、同一又は異なる水性組成物のいずれかを使用してもよく、例えば、最初に希釈した水性酸を使用し、次いで水を使用してもよい。
一般的なプロセスの特徴:
実施形態において、本発明方法は、相分離工程を伴わない。そのような相分離は特定のポリマーに限定され、対応する孔の形成は、同時に注意深く制御する必要がある様々なプロセスパラメータ(例えば、温度、湿度、時間)に対して非常に敏感である。このようなプロセスは、高速かつ大規模な商業的製造に不利であることは明らかである。したがって、本発明はまた、相分離工程を伴わない、本明細書に記載されるような方法を提供する。本発明の文脈では、相分離工程は、特定の装置を必要とする製造プロセスにおける別個の工程と見なされる。また、相反転は、限られた数のポリマー/ポリマーの組み合わせに対してのみ観察されることに留意されたい。本発明は、そのような特定のポリマーまたはその組み合わせに限定されず、したがって、はるかに汎用性があると考えられる。
実施形態において、本発明方法は、相分離工程を伴わない。そのような相分離は特定のポリマーに限定され、対応する孔の形成は、同時に注意深く制御する必要がある様々なプロセスパラメータ(例えば、温度、湿度、時間)に対して非常に敏感である。このようなプロセスは、高速かつ大規模な商業的製造に不利であることは明らかである。したがって、本発明はまた、相分離工程を伴わない、本明細書に記載されるような方法を提供する。本発明の文脈では、相分離工程は、特定の装置を必要とする製造プロセスにおける別個の工程と見なされる。また、相反転は、限られた数のポリマー/ポリマーの組み合わせに対してのみ観察されることに留意されたい。本発明は、そのような特定のポリマーまたはその組み合わせに限定されず、したがって、はるかに汎用性があると考えられる。
実施形態では、前記工程a)~c)において、有機溶媒を使用しない。
実施形態では、前記工程b)及びc)は、基材の助けを借りずに行われる。従って、支持材料を提供及び除去する必要なく、フィルム(2)及び本発明膜(3)を直接得ることが可能である。このような直接的なアプローチは、上述した公知の方法と比較して有益である。
実施形態では、前記工程a)及びb)は、1つの単一工程に組み合わされる。そのような実施形態では、共混合工程は省略される。むしろ、ポリマーマトリックス(5)及び粒子(4)は、フィルム押出機などの適切な装置で直接混合される。この実施形態は、コーティングされた粒子の場合に有益であると考えられる。この実施形態は、さらに、ポリマーの低い融点によって典型的に示される良好な流動性を有するポリマーの場合に有益であると考えられる。したがって、コーティング(41)を含む粒子(4)は、PCLなどの熱硬化性ポリマー(51)、及び場合により添加剤(52)と組み合わされ、フィルム押出機の入口に供される。この実施形態では、成形品(1)の別個の調製を回避することができる。むしろ、出発材料は、直接、非多孔質ポリマーフィルム(2)に変換される。この実施形態は、製造が1工程で済み、したがって大規模な生産が単純化されるため、特に有益である。
さらなる実施形態において、本発明は、工程b)及びc)、好ましくは工程a)~c)、より好ましくは全ての工程などの1つ以上、が連続プロセスに適合される、本明細書に記載するような方法を提供する。このような連続プロセスは、フィルム押出成形、カレンダー成形、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、金型コーティング、溶融ブローであってもよい。これらのプロセスは、本発明多孔質膜を前記層の1つとして含む、多層材料の製造も可能にする。このような多層材料は、1mm程度の厚さを有していてもよく、それ以上であってもよい。このような多層材料は、当然ながら、単層材料よりも複雑な機能を持たせることができる。このことは、織物、非織物を問わず、多くの用途において有利となり得る。
記載された製造工程は、実質的に無制限の大きさの多孔質ポリマー膜を提供する。製造工程が材料のサイズに関する制限を与えないので(使用される装置を除いて)、長さ及び幅の点で大きなシート材料が得られ得る。したがって、本発明は、多孔質ポリマー膜が、100cm2超、好ましくは1000cm2超、最も好ましくは1m2超の面積を有する、ここに開示されるようなプロセスも提供する。ロール・ツー・ロール装置を使用する場合、100m2、あるいはそれよりも大きい面積を有する多孔質ポリマー膜を一度に調製することができる。実施形態では、本発明膜は、1ロールあたり幅1.4-1.6m、長さ500-1000mのものである。
出発材料:
本明細書に記載された製造工程は、個々の出発材料が市販されているか、または既知の方法に従って得ることができるため、有利であると考えられる。
本明細書に記載された製造工程は、個々の出発材料が市販されているか、または既知の方法に従って得ることができるため、有利であると考えられる。
粒子(4):
本明細書に記載される粒子は、当該分野において「充填剤」または「造孔剤」としても知られている。粒子は、以下に記載するように、コーティングされていないものであっても、コーティングされたものであってもよい。本発明は、1種類の粒子(例えば:ユニモダルサイズ、及び/又は同じ材料)又は2種類以上の粒子(例えば:バイモダルサイズ分布、異なる材料、コーティング及び非コーティング)を用いることを企図するものである。
好適には、粒子(4)は予め製造される。予備製造とは、プロセス工程(a)中に粒子がその場で形成されないことを意味する。典型的には、非コーティング粒子(4)は、必要な品質で供給者から入手される。コーティングされた粒子(4)は、供給業者から入手してもよいし、コーティング材料(41)と粒子(4)とを、場合により希釈剤の存在下で組み合わせることによって、既知の方法に従ってコーティングしてもよい。
本明細書に記載される粒子は、当該分野において「充填剤」または「造孔剤」としても知られている。粒子は、以下に記載するように、コーティングされていないものであっても、コーティングされたものであってもよい。本発明は、1種類の粒子(例えば:ユニモダルサイズ、及び/又は同じ材料)又は2種類以上の粒子(例えば:バイモダルサイズ分布、異なる材料、コーティング及び非コーティング)を用いることを企図するものである。
好適には、粒子(4)は予め製造される。予備製造とは、プロセス工程(a)中に粒子がその場で形成されないことを意味する。典型的には、非コーティング粒子(4)は、必要な品質で供給者から入手される。コーティングされた粒子(4)は、供給業者から入手してもよいし、コーティング材料(41)と粒子(4)とを、場合により希釈剤の存在下で組み合わせることによって、既知の方法に従ってコーティングしてもよい。
好適には、粒子(4)は、5~10,000nm、好ましくは5~4,000nmの範囲の粒子径を有する。
好適には、粒子(4)は、有機塩、金属塩、金属酸化物;から成る群から選択され、場合によりコーティング(41)で被覆される。上記から明らかなように、好適な粒子(4)は水性媒体に溶解し、例えばpH1-14/20℃で少なくとも1g、好ましくはpH1-14/20℃で10gの溶解度を有する。
好適には、粒子(4)は、有機塩、金属塩、金属酸化物;から成る群から選択され、場合によりコーティング(41)で被覆される。上記から明らかなように、好適な粒子(4)は水性媒体に溶解し、例えばpH1-14/20℃で少なくとも1g、好ましくはpH1-14/20℃で10gの溶解度を有する。
一実施形態では、粒子(4)は、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、ハロゲン化物、硝酸塩及びリン酸塩から成る群より選択される塩を含む。一実施形態では、粒子(4)は、ZnO及びMgOから成る群から選択される酸化物を含む。
一実施形態において、粒子(4)は、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、ハロゲン化物、硝酸塩及びリン酸塩から成る群より選択される塩と、カルボン酸、アリール-アルコキシ-シランアルキル-アリール-アルコキシ-シラン及びアルキル-アルコキシ-シランから成る群より選択される被覆材料(41)から成る。一実施形態では、粒子(4)は、ZnO及びMgOから成る群から選択される酸化物と、カルボン酸、アリールアルコキシシランアルキル-アリールアルコキシシラン及びアルキルアルコキシシランから成る群から選択される被覆材料(41)から成る。
一実施形態において、粒子(4)は、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、ハロゲン化物、硝酸塩及びリン酸塩から成る群より選択される塩と、カルボン酸、アリール-アルコキシ-シランアルキル-アリール-アルコキシ-シラン及びアルキル-アルコキシ-シランから成る群より選択される被覆材料(41)から成る。一実施形態では、粒子(4)は、ZnO及びMgOから成る群から選択される酸化物と、カルボン酸、アリールアルコキシシランアルキル-アリールアルコキシシラン及びアルキルアルコキシシランから成る群から選択される被覆材料(41)から成る。
特に好ましい粒子のクラスは、CaCO3粒子である。典型的には、CaCO3粒子は、沈殿プロセスによって、または鉱山からの抽出によって得られ、所望のサイズに粉砕される。
特に好ましい粒子のクラスは、NaClである。典型的には、NaCl粒子は、塩水の蒸発によって、または岩塩の採掘によって得られ、次いで所望のサイズに粉砕される。
火炎合成は、本明細書で定義される粒子を得るための代替経路である。
特に好ましい粒子のクラスは、NaClである。典型的には、NaCl粒子は、塩水の蒸発によって、または岩塩の採掘によって得られ、次いで所望のサイズに粉砕される。
火炎合成は、本明細書で定義される粒子を得るための代替経路である。
コーティング(41):
上述したように、粒子はコーティングされてもよいし、コーティングされなくてもよい。
適切なコーティング材料(41)は、疎水性材料または親水性材料から選択することができる。そのような材料は、市販品であるか、または既知の方法に従って調製され得る;それらは、ポリマー(51)との相溶性を改善するために選択される。コーティング(41)は、膜の製造に有益に影響し、また膜の特性に影響することが分かった。
上述したように、粒子はコーティングされてもよいし、コーティングされなくてもよい。
適切なコーティング材料(41)は、疎水性材料または親水性材料から選択することができる。そのような材料は、市販品であるか、または既知の方法に従って調製され得る;それらは、ポリマー(51)との相溶性を改善するために選択される。コーティング(41)は、膜の製造に有益に影響し、また膜の特性に影響することが分かった。
疎水性コーティング材料は、例えば、撥水性が関連する膜の特性である場合に適している。例として、衣料用の膜が挙げられる。適切な疎水性コーティング材料は、以下から成る群から選択され得る:
●C6-C24カルボン酸、好ましくはC6-C24モノカルボン酸、飽和脂肪酸、及び不飽和脂肪酸を含み、特に好ましくはステアリン酸;
●C15-C40アルカン、好ましくはパラフィンオイル、パラフィンワックス;
●植物油、好ましくはヒマシ油;
●m.p.が50~70℃のポリエステルまたはポリアミド、好ましくはポリカプロラクトン;及び
●直鎖または分岐したC6-C40アルキル鎖を有するポリ(無水マレイン酸)誘導体、好ましくはポリ(無水マレイン酸-alt-1-オクタデセン);及び
●ナノ粒子またはフィラメントの形態であるシロキサン;及び
●C6-C24アルキル-C1-C4アルコキシ-シラン、好ましくはC6-C24アルキル-メトキシ-シラン。
親水性コーティング材料は、膜フィルターを調製するのに適している。適切な親水性コーティング材料は、以下から成る群から選択することができる:
●ポリオール誘導体、好ましくはプロパン-1,2,3-トリオール、ポリエチレングリコール(Mn=200~50,000)、ポリエチレンオキシド(Mw=100,000~100,000)及びポリプロピレングリコール;
●ポリビニルピロリドン(Mw=50,000~1,000,000);及び
●キトサン。
●C6-C24カルボン酸、好ましくはC6-C24モノカルボン酸、飽和脂肪酸、及び不飽和脂肪酸を含み、特に好ましくはステアリン酸;
●C15-C40アルカン、好ましくはパラフィンオイル、パラフィンワックス;
●植物油、好ましくはヒマシ油;
●m.p.が50~70℃のポリエステルまたはポリアミド、好ましくはポリカプロラクトン;及び
●直鎖または分岐したC6-C40アルキル鎖を有するポリ(無水マレイン酸)誘導体、好ましくはポリ(無水マレイン酸-alt-1-オクタデセン);及び
●ナノ粒子またはフィラメントの形態であるシロキサン;及び
●C6-C24アルキル-C1-C4アルコキシ-シラン、好ましくはC6-C24アルキル-メトキシ-シラン。
親水性コーティング材料は、膜フィルターを調製するのに適している。適切な親水性コーティング材料は、以下から成る群から選択することができる:
●ポリオール誘導体、好ましくはプロパン-1,2,3-トリオール、ポリエチレングリコール(Mn=200~50,000)、ポリエチレンオキシド(Mw=100,000~100,000)及びポリプロピレングリコール;
●ポリビニルピロリドン(Mw=50,000~1,000,000);及び
●キトサン。
特に好適なクラスのコーティング材料は、グリセリンやステアリン酸などのC6-C24モノカルボン酸などのポリオール誘導体、及びパラフィンである。
好適には、コーティングされた粒子は、5~10,000nmのコアの平均サイズを有し、コーティングは、コーティングされた粒子の0.1~10wt%、好ましくは1~4wt%の量になる。このようなコーティングにより、高いWVTRと高いWCを有する大型膜の製造が可能となることがわかった。これまで、無溶剤プロセスに基づいて商業規模で膜を製造し、WVTRとWCの要件を満たす実質的に無限の大きさの膜を得ることは不可能でした。
好適には、コーティングされた粒子は、5~10,000nmのコアの平均サイズを有し、コーティングは、コーティングされた粒子の0.1~10wt%、好ましくは1~4wt%の量になる。このようなコーティングにより、高いWVTRと高いWCを有する大型膜の製造が可能となることがわかった。これまで、無溶剤プロセスに基づいて商業規模で膜を製造し、WVTRとWCの要件を満たす実質的に無限の大きさの膜を得ることは不可能でした。
実施形態において、前記粒子は、CaCO3(好ましくは0.3~10μm、例えば0.5μm~6μmの粒子径を有する)、NaCl(好ましくは0.3μm~10μm、例えば0.5μm~6μmの粒子径を有する)及びZnO(好ましくは0.005μm~2μm、例えば0.05μm~1μmの粒子径を有する)より成る群から選ばれた非コーティングされた粒子である。
実施形態において、前記粒子は被覆粒子であり、前記粒子はCaCO3コア及びコーティング(コーティングは、好ましくはC6-C24カルボン酸、C6-C24炭化水素、短鎖ポリマー、両親媒性界面活性剤、アルキルシランズ誘導体、ポリオール誘導体、特に好ましくはポリオール誘導体から成る群より選択される線形又は分枝状のバルキー有機分子を含む);被覆粒子は5-10,000nmのコアの平均サイズ及びコーティングが0に量ることを有する。コーティングされた粒子の1~10wt%(好ましくは1~4wt%)である。
実施形態において、前記粒子は被覆粒子であり、前記粒子はNaClコア及びコーティング(コーティングは、好ましくはC6-C24カルボン酸、C6-C24炭化水素、短鎖ポリマー、両性界面活性剤、アルキルシラン誘導体、ポリオール誘導体、特に好ましくはポリオール誘導体から成る群より選ばれる直鎖又は分枝のかさ高い有機分子を含み;被覆粒子は、5~10000nmのコアの平均サイズ及びコーティングが0に量ることを有する。コーティングされた粒子の1~10wt%(好ましくは1~4wt%)である。
コーティングされた粒子は、上記で概説したように、別個のプロセスにおいて工程(a)の前に調製される。したがって、本発明は、本明細書に記載の方法に関し、ここで、粒子は、その場で調製されない、すなわち、予め製造される。
ポリマー(51):
ポリマーという用語は、当該分野で知られており、ポリマーのホモポリマー、コポリマー、及びブレンドを含む。好適なポリマーは、熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーのクラスから選択される。
熱可塑性ポリマーは、ある一定の温度で柔軟性や成形性を持ち、冷却すると固化するポリマーで、このプロセスは可逆的である。このようなポリマーには、ポリエステル(PCL、PLAやPETを含む)、ポリオレフィン(PE、PPなど)、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリウレタンなどを含む。ポリカプロラクトン(PCL)、ポリウレタン(TPU)、及びポリ乳酸(PLA)が、好ましいポリマーである。
ポリマーという用語は、当該分野で知られており、ポリマーのホモポリマー、コポリマー、及びブレンドを含む。好適なポリマーは、熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーのクラスから選択される。
熱可塑性ポリマーは、ある一定の温度で柔軟性や成形性を持ち、冷却すると固化するポリマーで、このプロセスは可逆的である。このようなポリマーには、ポリエステル(PCL、PLAやPETを含む)、ポリオレフィン(PE、PPなど)、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリウレタンなどを含む。ポリカプロラクトン(PCL)、ポリウレタン(TPU)、及びポリ乳酸(PLA)が、好ましいポリマーである。
熱硬化性ポリマーは、一度だけ溶融して硬化させることができるポリマーである。典型的には、そのような熱硬化性ポリマーは、架橋されている。したがって、熱硬化性ポリマーは、架橋されている上記で定義されたようなポリマーのクラスを含む。
添加剤(52):
添加剤は、高分子化学の分野で広く知られている。それらは、製品品質を改善するため、及び/又は加工特性を改善するために使用される。適切な添加剤は、広範な既知の添加剤及びその混合物から選択することができ、当該分野で公知である。添加剤という用語には、フィルムフロー剤、フィルム均一性剤、オレンジピール防止剤及び湿潤剤が含まれる。そのような添加剤は、例えばByk Additives and Instruments、Evonik Industries、CRODA Internationalから市販されており、脂肪酸、C6-C24炭化水素、ポリエチレングリコール及びグリセリンから成る群より選択される化合物を含む。
添加剤は、高分子化学の分野で広く知られている。それらは、製品品質を改善するため、及び/又は加工特性を改善するために使用される。適切な添加剤は、広範な既知の添加剤及びその混合物から選択することができ、当該分野で公知である。添加剤という用語には、フィルムフロー剤、フィルム均一性剤、オレンジピール防止剤及び湿潤剤が含まれる。そのような添加剤は、例えばByk Additives and Instruments、Evonik Industries、CRODA Internationalから市販されており、脂肪酸、C6-C24炭化水素、ポリエチレングリコール及びグリセリンから成る群より選択される化合物を含む。
水性組成物(6):
溶媒(6)は、ポリマーを溶解させることなく粒子/被覆粒子の溶解を確実にするように選択される。非コーティング粒子だけでなく、本明細書で論じたようなコーティング粒子も、水溶液に容易に溶解することができることは驚くべきことである。
溶媒(6)は、ポリマーを溶解させることなく粒子/被覆粒子の溶解を確実にするように選択される。非コーティング粒子だけでなく、本明細書で論じたようなコーティング粒子も、水溶液に容易に溶解することができることは驚くべきことである。
成形品(1):
工程(a)の文脈で説明される成形品は、「ペレット」又は「粉末」としても当該分野で知られている。ペレットの典型的なサイズ範囲は0.5~5cmであり、粉末の場合は0.1mmと5mm以下の間である。粉末は、ポリマー(5)を粉砕し、粒子(1)を共配合して、それによって粉末の形態でそのような成形品(1)を得ることによって得ることができる。
好適な物品(1)は、マトリックス(5)と、90:10~10:90(マトリックス:粒子、wt%)、好ましくは50:50~10:90(wt%)の割合で前記マトリックス内に分散された粒子(4)とを含む。従来の方法と比較して、ペレット内の粒子負荷が高いと考えられる。
マトリックスは、ポリマー(51)及び場合により添加剤(52)を含む。一実施形態では、マトリックスは、ポリマー(51)を含む。さらなる一実施形態では、マトリックス(5)は、ポリマー(51)及び1つ以上の添加剤(52)を含む。
工程(a)の文脈で説明される成形品は、「ペレット」又は「粉末」としても当該分野で知られている。ペレットの典型的なサイズ範囲は0.5~5cmであり、粉末の場合は0.1mmと5mm以下の間である。粉末は、ポリマー(5)を粉砕し、粒子(1)を共配合して、それによって粉末の形態でそのような成形品(1)を得ることによって得ることができる。
好適な物品(1)は、マトリックス(5)と、90:10~10:90(マトリックス:粒子、wt%)、好ましくは50:50~10:90(wt%)の割合で前記マトリックス内に分散された粒子(4)とを含む。従来の方法と比較して、ペレット内の粒子負荷が高いと考えられる。
マトリックスは、ポリマー(51)及び場合により添加剤(52)を含む。一実施形態では、マトリックスは、ポリマー(51)を含む。さらなる一実施形態では、マトリックス(5)は、ポリマー(51)及び1つ以上の添加剤(52)を含む。
多孔質高分子膜(3):
本発明のプロセスを用いて、広範囲の多孔質ポリマー膜を得ることができることは明らかである。
本発明のプロセスを用いて、広範囲の多孔質ポリマー膜を得ることができることは明らかである。
粒子の適切な選択(サイズ、コーティング材料及び量など)及びプロセスパラメータの選択(押出パラメータなど)により、気孔率及び細孔径分布は広い範囲にわたって変化させることができる。したがって、本発明は、多孔質ポリマー膜(3)が以下のうちの1つ以上に準拠する、本明細書に開示されるようなプロセスも提供する:
●厚み:本発明のプロセスに従って得られる膜(3)は、広い範囲にわたって変化する厚さを示し、その意図される用途に依存する。好適な値は、0.01μm~1000μm、好ましくは、単層膜の場合は2μm~60μm、三層膜の場合は180μmまでである。特定の用途では、0.01μm~1000μmのような非常に薄いまたは非常に厚い膜を製造することもできる。このような極端な範囲では、WCとWVTRの性能は同じではない。厚い膜(数百μm以上)は、特に多層膜の形態での用途に適している。
●気孔率:10~90%、好ましくは50~90%、例えば55~60%が適当である。
●ポアサイズ:疎水性ポリマーの場合、5nm~15,000nm;好ましくは200nm~4,000nm;親水性ポリマーの場合、5nm~500nmが適当である。
●水柱(WC):4.8m以上、好ましくは9m以上、特に好ましくは18m以上が適当である。
●水蒸気透過率(WVTR):500g/m2/day以上、好ましくは700g/m2/day以上であることが望ましい。
●水の接触角:好適には、少なくとも50°、好ましくは少なくとも95°の値である。これは、高分子膜(3)の疎水性を示す。
●応力:多孔質なサンプルで3~5MPa程度、気孔率を含めると7~10MPa程度を測定。
●厚み:本発明のプロセスに従って得られる膜(3)は、広い範囲にわたって変化する厚さを示し、その意図される用途に依存する。好適な値は、0.01μm~1000μm、好ましくは、単層膜の場合は2μm~60μm、三層膜の場合は180μmまでである。特定の用途では、0.01μm~1000μmのような非常に薄いまたは非常に厚い膜を製造することもできる。このような極端な範囲では、WCとWVTRの性能は同じではない。厚い膜(数百μm以上)は、特に多層膜の形態での用途に適している。
●気孔率:10~90%、好ましくは50~90%、例えば55~60%が適当である。
●ポアサイズ:疎水性ポリマーの場合、5nm~15,000nm;好ましくは200nm~4,000nm;親水性ポリマーの場合、5nm~500nmが適当である。
●水柱(WC):4.8m以上、好ましくは9m以上、特に好ましくは18m以上が適当である。
●水蒸気透過率(WVTR):500g/m2/day以上、好ましくは700g/m2/day以上であることが望ましい。
●水の接触角:好適には、少なくとも50°、好ましくは少なくとも95°の値である。これは、高分子膜(3)の疎水性を示す。
●応力:多孔質なサンプルで3~5MPa程度、気孔率を含めると7~10MPa程度を測定。
見ることができるように、本発明のプロセスは、非常に高い気孔率を有する膜を製造することを可能にする。このような高い気孔率は、高い水蒸気移動率に有利であり、また著しい熱絶縁を提供することができる。両方とも、織物用途、建物内、及び多層で使用される場合に、明らかに有利である。
さらに、ポリマー(51)及び添加剤(52)の適切な選択により、広範囲の膜が得られ、特に、
●膜(3)は、ハロゲン化ポリマーを含まず、及び/又は
●膜(3)は、ISO 16929及びISO 20200(工業的堆肥化のための崩壊試験方法)、ISO 14853及びEN 14995(嫌気性消化環境)またはEN 13432(堆肥化及び生分解)に従って生分解性ポリマーから成る。これらは通常、CO2排出量の計測を伴いる。
ここでも、広範囲の高分子材料に適用できることは明らかな利点である。
●膜(3)は、ハロゲン化ポリマーを含まず、及び/又は
●膜(3)は、ISO 16929及びISO 20200(工業的堆肥化のための崩壊試験方法)、ISO 14853及びEN 14995(嫌気性消化環境)またはEN 13432(堆肥化及び生分解)に従って生分解性ポリマーから成る。これらは通常、CO2排出量の計測を伴いる。
ここでも、広範囲の高分子材料に適用できることは明らかな利点である。
材料の特定の組み合わせが特に適していることがわかった。
実施形態において、ポリマー(51)は親水性であり、前記粒子(4)はコーティングされているか又は非コーティングされており、好ましくは非コーティングである。
実施形態において、ポリマー(51)は親水性であり、前記粒子(4)はコーティングされているか又は非コーティングされており、好ましくは非コーティングである。
実施形態において、ポリマー(51)は疎水性であり、前記粒子(4)はコーティングされているか又はコーティングされておらず、好ましくは前記粒子(4)はコーティング(41)を含んでいる。
実施形態において、ポリマー(51)は疎水性であり、前記粒子(4)はコーティングされており、該コーティングは、上記で定義されたC6-C24カルボン酸、好ましくはステアリン酸から選択される。この実施形態は、疎水性の特性を有する膜(3)を提供する。
実施形態において、ポリマー(51)は疎水性であり、前記粒子(4)はコーティングされており、コーティングは、C6-C24炭化水素及びパラフィン、好ましくはパラフィンから選択される。この実施形態は、疎水性の特性を有する膜(3)を提供する。
実施形態において、ポリマー(51)は親水性または疎水性であり、前記粒子(4)はコーティングされており、コーティングは、上記で定義されたポリオール誘導体、好ましくはグリセロールコーティングから選択される。この実施形態は、親水性の特性を有する膜(3)を提供する。
実施形態において、ポリマー(51)は親水性または疎水性であり、前記粒子(4)はコーティングされており、コーティングは上記で定義されたようなPVPから選択される)。この実施形態は、親水性の特性を有する膜(3)を提供する。
実施形態において、ポリマー(51)は疎水性であり、前記粒子(4)はコーティングされており、該コーティングは、上記で定義されたC6-C24カルボン酸、好ましくはステアリン酸から選択される。この実施形態は、疎水性の特性を有する膜(3)を提供する。
実施形態において、ポリマー(51)は疎水性であり、前記粒子(4)はコーティングされており、コーティングは、C6-C24炭化水素及びパラフィン、好ましくはパラフィンから選択される。この実施形態は、疎水性の特性を有する膜(3)を提供する。
実施形態において、ポリマー(51)は親水性または疎水性であり、前記粒子(4)はコーティングされており、コーティングは、上記で定義されたポリオール誘導体、好ましくはグリセロールコーティングから選択される。この実施形態は、親水性の特性を有する膜(3)を提供する。
実施形態において、ポリマー(51)は親水性または疎水性であり、前記粒子(4)はコーティングされており、コーティングは上記で定義されたようなPVPから選択される)。この実施形態は、親水性の特性を有する膜(3)を提供する。
本発明は、第2の側面において、成形された物品(1)に関する。このような物品、特にペレット又は粉末の形態は、本明細書に記載されるような製造工程を出発する有用な材料である。そのような物品は、上述した工程(a)に従って、特に共押出または共配合によって利用可能である。本発明のこの態様は、以下にさらに詳細に説明されるものとする。
実施形態において、本発明は、成形品(1)(「ペレット」又は「粉末」)のアセンブリを提供し、前記アセンブリの各部材は、ポリマーマトリクス(5)及びそこに分散された粒子(4)を含み;そして前記マトリクス(5)は本明細書(特に第1の局面及び請求項において)定義するように熱可塑性又は熱硬化性ポリマー(51)及び場合により添加物(52)を含み;そして前記粒子(4)は本明細書(特に第1の側面及び請求項において)定義するとおりで、比率マトリクス(5):粒子(4)は、1:1~1:9(wt%)であることを特徴とする。これらの成形品は、本発明方法における出発材料として好適である。前記成形品(1)内の粒子(4)(「フィラー」)の量(「ペレット」、「粉末」)は、比較的多い。
実施形態において、成形品は、親水性であるポリマー(51)及び非コーティングの粒子(4)を含む。
実施形態において、成形品は、疎水性であるポリマー(51)及びコーティング(41)を構成する粒子(4)を含む。
実施形態では、ペレットは0.5~5cmのサイズであり、及び/又は粉末は0.1mm~5mm未満の平均粒子径を有する。
実施形態において、本発明は、本発明の第1の側面に記載されるような方法における、本発明のこの側面に記載されるような成形品(1)を使用することを提供する。
実施形態において、本発明は、本発明の第3の側面に記載の膜(3)を製造するための、本発明のこの態様に記載のような成形品(1)の使用について、提供する。
広い意味で、場合による(コーティングされたまたはコーティングされていない)塩または金属酸化物粒子を使用することができ、粒子及びコーティング材料の好ましいクラスは、本発明の第1の側面の上に開示されている。適切なコーティングされた粒子(4)の製造は、当該分野で知られている。予め製造された被覆粒子を使用することが有利であることが見出された。
添加剤(52)は、上述したように、例えば、界面活性剤、重合開始剤、安定剤、架橋剤、湿潤剤から成る群から選択することができる。
本発明は、第3の側面において、新規な高分子膜(3)に関する。この側面、特に有利なポリマー及び本発明膜の特性について、以下に概説する。
実施形態において、本発明は、本発明の第1の側面によるプロセスによって得られる、またはそれによって得られる多孔質ポリマー膜(3)を提供し、前記膜は、すべての特性(i)~(iii)及び場合により1、2または3の特性(iv)~(vi)に適合している:
(i)水柱(WC)が4.8m以上であること。
(ii)1日あたりのWVTRが500g/m2以上であること。
(iii)フラックスが少なくとも1L*m-2*h-1であること。
(iv)厚さ0.01μm~1,000μm、好ましくは10μm~100μmを有する。
(v)細孔径5nm~2,000nmのもの。
(vi)10~90%の気孔率を有する。
(i)水柱(WC)が4.8m以上であること。
(ii)1日あたりのWVTRが500g/m2以上であること。
(iii)フラックスが少なくとも1L*m-2*h-1であること。
(iv)厚さ0.01μm~1,000μm、好ましくは10μm~100μmを有する。
(v)細孔径5nm~2,000nmのもの。
(vi)10~90%の気孔率を有する。
実施形態において、本発明は、特にポリマー(51)を含む多孔質ポリマー膜(3)を提供し、前記膜は、すべての特性(i)~(v)及び(vii)、並びに場合により(vi)に適合している:
(i)水柱(WC)が4.8m以上であること。
(ii)1日あたりのWVTRが500g/m2以上であること。
(iii)フラックスが少なくとも1L*m-2*h-1であること。
(iv)厚さ0.01μm~1000μm、好ましくは10μm~100μmを有する。
(v)細孔口径5nm~2,000nm。
(vi)10~90%の気孔率を有する。
(vii)ポリマー(51)は、本明細書(特に本発明及び特許請求の範囲の第1の側面)で定義される熱可塑性ポリマーの群から選択されるか、または本明細書(特に本発明及び特許請求の範囲の第1の側面)で定義される熱硬化性ポリマーの群から選択される。
(i)水柱(WC)が4.8m以上であること。
(ii)1日あたりのWVTRが500g/m2以上であること。
(iii)フラックスが少なくとも1L*m-2*h-1であること。
(iv)厚さ0.01μm~1000μm、好ましくは10μm~100μmを有する。
(v)細孔口径5nm~2,000nm。
(vi)10~90%の気孔率を有する。
(vii)ポリマー(51)は、本明細書(特に本発明及び特許請求の範囲の第1の側面)で定義される熱可塑性ポリマーの群から選択されるか、または本明細書(特に本発明及び特許請求の範囲の第1の側面)で定義される熱硬化性ポリマーの群から選択される。
膜:
一実施形態において、本発明は高分子膜に関し、前記膜は、(i)厚さ及び/又は(ii)気孔率;及び/又は(iii)孔径;及び/又は(iv)引張特性及び/又は水柱;及び/又は(v)水蒸気透過率;及び/又は(vi)水の接触角を有する、本発明の第1の側面について上記したように、本発明に係る。本明細書に概説したような独特の製造工程により、本発明は、有機ポリマーに対する特定の特性を組み合わせた多孔質膜(またはナノ多孔質膜さえも)を提供する。本発明膜の特定の用途に起因して、上記のパラメータが調整され得ることが有利であると考えられる。
一実施形態において、本発明は高分子膜に関し、前記膜は、(i)厚さ及び/又は(ii)気孔率;及び/又は(iii)孔径;及び/又は(iv)引張特性及び/又は水柱;及び/又は(v)水蒸気透過率;及び/又は(vi)水の接触角を有する、本発明の第1の側面について上記したように、本発明に係る。本明細書に概説したような独特の製造工程により、本発明は、有機ポリマーに対する特定の特性を組み合わせた多孔質膜(またはナノ多孔質膜さえも)を提供する。本発明膜の特定の用途に起因して、上記のパラメータが調整され得ることが有利であると考えられる。
一実施形態では、本発明膜は、1つの単層から成ってもよい。この実施形態は、ジャケット及び屋外用衣類、建築におけるハウスラップ(建物内の水及び蒸気を管理するため)、包装材料(例えば、食品、消費財及び医薬品のため)、農業用防水シート及びセンサーに有利である。
更なる一実施形態では、本発明膜は、2層又は3層などの2つ以上の層から成ってもよい。この実施形態は、屋外用衣類(それによって、特にジャケット層内の汗を衣類のアクセスしにくい領域からアクセスしやすい領域に運ぶことによって、より優れた汗管理による快適性の向上を提供する)、冷却テキスタイル(すなわち、多層材料からの水の蒸発によってユーザーに冷却効果を与える材料)、生物の包装、食品、医薬品及び敏感な消費財の包装、冷却カーテン(建物及び公共交通機関の周囲でのパッシブ冷却を可能にする)、空気順化ユニットでの空気の加湿、に有利に適用される。さらに、フレキシブルなガス吸収体、空気清浄機、個人衛生機器や個人保護機器にも応用されている。
ポリマー:
上記に概説したように、多種多様なポリマーを本発明膜に使用することができる。一実施形態では、ポリマーは、上記、本発明の第1の側面に記載されたポリマーの群から選択される。
上記に概説したように、多種多様なポリマーを本発明膜に使用することができる。一実施形態では、ポリマーは、上記、本発明の第1の側面に記載されたポリマーの群から選択される。
有利には、そのようなポリマーはハロゲンを含まない、特にフッ素を含まない。これは、膜が環境的に良性であるため、有利であると考えられる。
有利なことに、そのようなポリマーは生分解性である。これは、膜が環境に優しく、特定の産業用途において望まれるため、有利であると考えられる。ポリ乳酸(PLA)は、好ましいポリマーである。
さらなる実施形態では、ポリカプロラクタム(PCL)が好ましいポリマーである。
有利なことに、そのようなポリマーは生分解性である。これは、膜が環境に優しく、特定の産業用途において望まれるため、有利であると考えられる。ポリ乳酸(PLA)は、好ましいポリマーである。
さらなる実施形態では、ポリカプロラクタム(PCL)が好ましいポリマーである。
細孔:
上記で概説したように、本発明材料は多孔質である。本発明材料は、存在する細孔の大きさ、種類及び量によって特徴付けられる。細孔の大きさ及び種類と量は、コーティングの種類、コーティング材料の量、出発材料、粒子:ポリマーの比率、製造工程、コーティング材料の種類によって影響され得る。
本発明膜の細孔径(被覆粒子の直径で定義)はナノスケール領域であり、典型的には5nm~15,000nm、好ましくは疎水性膜で200nm~4,000nm、親水性膜で5nm~500nmである。細孔の大きさは、顕微鏡観察により決定することができる。さらに、使用する出発材料により、細孔径分布を精密に調整することができる。
気孔率、すなわち膜全体の体積に対する細孔の体積は、広い範囲で変化させることができる。発明材料は、10~90vol-%、好ましくは20~90vol-%、大いに好ましくは50~90vol-%、例えば55~60vol-%の範囲の気孔率を示す。気孔率は、顕微鏡写真分析によって決定することができる。
材料の細孔は、材料が透過性、部分的に透過性または不透過性であるように配置されてもよい。細孔は、膜の平面に対して主に垂直である。材料の本質的にすべての細孔が行き止まりを有する場合、材料は不透過性である。逆に、本質的にすべての孔が開放端である場合、その材料は透過性であるとみなされる。その結果、一部の細孔が行き止まりを有する場合、その材料は部分的に透過性を有するとみなされる。有利な実施形態において、本発明は、前記細孔の少なくとも50%、好ましくは少なくとも80%が相互接続されている、ポリマー膜を提供する。
上記で概説したように、本発明材料は多孔質である。本発明材料は、存在する細孔の大きさ、種類及び量によって特徴付けられる。細孔の大きさ及び種類と量は、コーティングの種類、コーティング材料の量、出発材料、粒子:ポリマーの比率、製造工程、コーティング材料の種類によって影響され得る。
本発明膜の細孔径(被覆粒子の直径で定義)はナノスケール領域であり、典型的には5nm~15,000nm、好ましくは疎水性膜で200nm~4,000nm、親水性膜で5nm~500nmである。細孔の大きさは、顕微鏡観察により決定することができる。さらに、使用する出発材料により、細孔径分布を精密に調整することができる。
気孔率、すなわち膜全体の体積に対する細孔の体積は、広い範囲で変化させることができる。発明材料は、10~90vol-%、好ましくは20~90vol-%、大いに好ましくは50~90vol-%、例えば55~60vol-%の範囲の気孔率を示す。気孔率は、顕微鏡写真分析によって決定することができる。
材料の細孔は、材料が透過性、部分的に透過性または不透過性であるように配置されてもよい。細孔は、膜の平面に対して主に垂直である。材料の本質的にすべての細孔が行き止まりを有する場合、材料は不透過性である。逆に、本質的にすべての孔が開放端である場合、その材料は透過性であるとみなされる。その結果、一部の細孔が行き止まりを有する場合、その材料は部分的に透過性を有するとみなされる。有利な実施形態において、本発明は、前記細孔の少なくとも50%、好ましくは少なくとも80%が相互接続されている、ポリマー膜を提供する。
厚さ:
本発明膜の厚さは、広い範囲、例えば0.01μm~1,000μmで変化してもよい。本発明膜が単層の形態で存在する場合、好適な厚さは0.01~1,000μmの範囲であり、好ましくは1~500μm、最も好ましくは20μm~60μmである。本発明膜が多層構造の形態で存在する場合、好適な厚さは、1μm~1,000μm;好ましくは30μm~250μmの範囲である。このような膜は、「シート材」または「多孔質箔」とも称され得る;これらの用語は、材料が、材料の厚さよりも少なくとも1倍大きい(好ましくは少なくとも2倍大きい)長さと幅を有することを示す。
本発明膜の厚さは、広い範囲、例えば0.01μm~1,000μmで変化してもよい。本発明膜が単層の形態で存在する場合、好適な厚さは0.01~1,000μmの範囲であり、好ましくは1~500μm、最も好ましくは20μm~60μmである。本発明膜が多層構造の形態で存在する場合、好適な厚さは、1μm~1,000μm;好ましくは30μm~250μmの範囲である。このような膜は、「シート材」または「多孔質箔」とも称され得る;これらの用語は、材料が、材料の厚さよりも少なくとも1倍大きい(好ましくは少なくとも2倍大きい)長さと幅を有することを示す。
防水性:
本発明膜の防水性(WCとして測定)及び透湿性(WVTRとして測定)は、本発明の第1の側面として上述した。
本発明膜の防水性(WCとして測定)及び透湿性(WVTRとして測定)は、本発明の第1の側面として上述した。
機械的特性:
引張強度、柔軟性のような本発明膜の機械的特性は、上述したように、本発明の第1の側面、繊維用途などの多くの用途に適するようにする。
引張強度、柔軟性のような本発明膜の機械的特性は、上述したように、本発明の第1の側面、繊維用途などの多くの用途に適するようにする。
本発明は、第4の側面において、本明細書に記載されるような多孔質ポリマー膜(3)を含む繊維材料及び物品に関するものである。多くの場合、膜(3)は、商業製品ではなく、そのような商業製品の重要な中間体であろう。繊維材料及び物品を含む多種多様な商業製品は、本発明多孔質ポリマー膜(3)を備えていてもよい。以下、本発明のこの態様について、さらに詳細に説明する。
繊維材料:
実施形態において、本発明は、本明細書に記載のポリマー膜を含む織物又は不織布繊維材料(テキスタイル材料)(7)に関する(本発明の第3の側面)。前記膜は、前記織物上に積層されるか、または前記膜は、例えば接着、溶接、縫製及び/又はプレスによって前記織物膜と自己支持的に接続される。本発明膜(3)は、繊維産業で使用されるような既存の製造装置に容易に適用することができることが有益であると考えられる。
実施形態において、本発明は、本明細書に記載のポリマー膜を含む織物又は不織布繊維材料(テキスタイル材料)(7)に関する(本発明の第3の側面)。前記膜は、前記織物上に積層されるか、または前記膜は、例えば接着、溶接、縫製及び/又はプレスによって前記織物膜と自己支持的に接続される。本発明膜(3)は、繊維産業で使用されるような既存の製造装置に容易に適用することができることが有益であると考えられる。
市販品:
本発明は、特に衣服(コート、ジャケット、ズボン、下着など);及び容器(バッグ、バックパックなど);及び分離装置(特にフィルター装置、水フィルターなど)の群から選択されるアイテム(8)をさらに提供し、前記アイテムは、上述の織物または不織物材料(7)または本発明の第3側面で論じたポリマー膜(3)を含む。
本発明は、特に衣服(コート、ジャケット、ズボン、下着など);及び容器(バッグ、バックパックなど);及び分離装置(特にフィルター装置、水フィルターなど)の群から選択されるアイテム(8)をさらに提供し、前記アイテムは、上述の織物または不織物材料(7)または本発明の第3側面で論じたポリマー膜(3)を含む。
本発明の膜を含む衣服は、特にWC及びWVTRにおける性能に関して、顧客の期待を満たすものである。このような織物は、フッ素を含まない、また、場合によりシリコーンを含まない材料を含む。したがって、製品は、非危険焼却のような自然に優しい方法で廃棄されることができる。さらに、このような衣服の生分解性の化学組成を確保することができる。この技術は、既存のプロセスと比較して、より汎用性が高く、環境にやさしい。これは、特に無溶媒のプロセス工程と、親水性膜及び疎水性膜のオプションによるものである。
本発明の膜は、自己支持している(「自立」している)。したがって、それらは、支持体上の同様の厚さと気孔率の既知の膜と区別される。しかしながら、本発明材料は、適切な支持体を被覆するのに適している。このような膜を特定の支持体から独立して製造することが可能であるため、非常に汎用性が高い。実施形態において、本発明膜は、基材上に塗布される。適切な基材は、広範な既知の基材から選択することができる。基材は、製造プロセスに適合する場合による支持体であってもよい。膜(3)及びフィルム(2)が、製造中に基材に付着し、製造後に除去することができれば、さらに有益である。基材に適した材料としては、ポリマー材料、ガラス、金属(アルミニウムなど)、セラミックス、紙(いずれの場合もコーティングされているか否かを問わない)などが挙げられる。織物製造の場合、ここに記載したフィルムを堅く織られた布に直接コーティングすることが有利であり得る。この実施形態では、ポリマーマトリックスが、織物基材に使用されるポリマーまたはバイオポリマーの種類によく付着すると有利である。屋外用衣類の場合、好適な基材は、きつく織られたポリアミド、ポリオレフィンまたはポリエステルである。
本発明は、さらに、本明細書に記載の膜、テキスタイル及び中間体の使用/使用方法に関するものである。
本発明は、さらに、本明細書に記載の膜、テキスタイル及び中間体の使用/使用方法に関するものである。
本発明をさらに説明するために、以下の例を提供する。これらの実施例は、本発明の範囲を限定する意図で提供されたものではない。
I 一般的な手順
以下の小スケール実験の一般的な手順は以下の通りである。
1. 粒子(4)とポリマーペレット(5)の共押出しによる成形粒子(1)の作製。
2. 熱プレスによる無孔フィルム(2)の製造。厚さ70~150ミクロンの直径約10cmの円形状のサンプルを得ることができた。
3. 非多孔質膜(2)を水系浴槽(6)で洗浄することによる多孔質膜(3)の製造。
以下の小スケール実験の一般的な手順は以下の通りである。
1. 粒子(4)とポリマーペレット(5)の共押出しによる成形粒子(1)の作製。
2. 熱プレスによる無孔フィルム(2)の製造。厚さ70~150ミクロンの直径約10cmの円形状のサンプルを得ることができた。
3. 非多孔質膜(2)を水系浴槽(6)で洗浄することによる多孔質膜(3)の製造。
より大規模な実験の一般的な手順は同様であるが、プレスの代わりにフィルム押出機を採用し、長さ100m以上、幅20-30cmの試料と厚さ20-500ミクロンの試料が得られた。
一般的な分析手順は以下の通りである:
●膜の厚さは、磁気誘導処理とSEM顕微鏡写真の解析によって決定される。
●得られた膜の水柱は、前述のISO811に準拠して測定する。
●得られた膜の透湿度/WVTRは、前述のASTM E96に準拠して測定している。
●得られた膜のLMHは、定義された膜面積を定義された圧力で定義された時間に通過する液体体積を測定することによって決定される。LMHは、1平方メートルあたり、1気圧あたり、1時間あたりの流量をリットル単位で表す([l/(m2*bar*hour)]。
●得られた膜の保持力(Retention)は、ろ過前(供給液: feed solution)とろ過後(透過液: permeate)の蛍光性ナノ粒子(50-250nm)の濃度を測定することにより決定される。それは以下の式で計算される。
●膜の厚さは、磁気誘導処理とSEM顕微鏡写真の解析によって決定される。
●得られた膜の水柱は、前述のISO811に準拠して測定する。
●得られた膜の透湿度/WVTRは、前述のASTM E96に準拠して測定している。
●得られた膜のLMHは、定義された膜面積を定義された圧力で定義された時間に通過する液体体積を測定することによって決定される。LMHは、1平方メートルあたり、1気圧あたり、1時間あたりの流量をリットル単位で表す([l/(m2*bar*hour)]。
●得られた膜の保持力(Retention)は、ろ過前(供給液: feed solution)とろ過後(透過液: permeate)の蛍光性ナノ粒子(50-250nm)の濃度を測定することにより決定される。それは以下の式で計算される。
II 疎水性膜の試験例
A.小規模なもの:
1.スケール:各荷重及び各添加物について35g。
ポリマー:ポリ乳酸(PLA)。
ローディング:60/40、70/30、80/20 フィラー/ポリマー。
添加剤:TBC、ヒマシ油、パラフィンワックス(各々3回に分けて投入。19wt%、27wt、38wt%)(ポリマーに対して)。
フィラー:炭酸カルシウム。
機能化:ステアリン酸4%。
結果:共押出しにより、成形品(1)を得ることができた。すべての膜(3)は比較的高い通気性を示したが(フィラー充填量が多いほど高い)、一部は他の膜よりも疎水性であった。
A.小規模なもの:
1.スケール:各荷重及び各添加物について35g。
ポリマー:ポリ乳酸(PLA)。
ローディング:60/40、70/30、80/20 フィラー/ポリマー。
添加剤:TBC、ヒマシ油、パラフィンワックス(各々3回に分けて投入。19wt%、27wt、38wt%)(ポリマーに対して)。
フィラー:炭酸カルシウム。
機能化:ステアリン酸4%。
結果:共押出しにより、成形品(1)を得ることができた。すべての膜(3)は比較的高い通気性を示したが(フィラー充填量が多いほど高い)、一部は他の膜よりも疎水性であった。
2.スケール:各荷重及び各添加物の種類ごとに35g。
ポリマー:ポリエステル。
ローディング:60/40、70/30、80/20 フィラー/ポリマー。
添加剤:TBC、ヒマシ油、パラフィンワックス(各々3種類の添加量。19wt%、27wt%、38wt%、ポリマーを基準として)。
フィラー:炭酸カルシウム。
機能化:ステアリン酸4%。
結果:共押出しにより、成形品(1)を得ることができた。すべての膜(3)は比較的高い通気性を示したが(フィラー充填量が多いほど高い)、一部は他の膜より疎水性が高かった。
ポリマー:ポリエステル。
ローディング:60/40、70/30、80/20 フィラー/ポリマー。
添加剤:TBC、ヒマシ油、パラフィンワックス(各々3種類の添加量。19wt%、27wt%、38wt%、ポリマーを基準として)。
フィラー:炭酸カルシウム。
機能化:ステアリン酸4%。
結果:共押出しにより、成形品(1)を得ることができた。すべての膜(3)は比較的高い通気性を示したが(フィラー充填量が多いほど高い)、一部は他の膜より疎水性が高かった。
3.スケール:各ポリマーとも5g・
ポリマー:。ポリエステル(PE)、PLA、ポリカプロラクタム(PCL)、ポリアミド(PA)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリプロピレン(PP)。
ローディング:60/40、67/33、70/30、80/20 フィラー/ポリマー。
添加物:クエン酸トリブチル(PE用のみ)。
フィラー:炭酸カルシウム。
機能化:ステアリン酸4%。
結果:表1参照。
ポリマー:。ポリエステル(PE)、PLA、ポリカプロラクタム(PCL)、ポリアミド(PA)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリプロピレン(PP)。
ローディング:60/40、67/33、70/30、80/20 フィラー/ポリマー。
添加物:クエン酸トリブチル(PE用のみ)。
フィラー:炭酸カルシウム。
機能化:ステアリン酸4%。
結果:表1参照。
理論にとらわれることなく、可塑剤(52)の添加は、もろすぎるポリマーの流動性を改善し、それゆえ押出工程を容易にすると考えられている。
4.スケール:5g。
ポリマー:PLA。
ローディング:60/40フィラー/ポリマー。
添加物:なし。
フィラー:NaCl。
機能化:なし。
結果:共押出しにより、成形品(1)が得られた。ペレット(1)及びその後のフィルム(2)の粗い表面は、大きなNaCl粒子(4)に起因すると考えられる。理論にとらわれず、NaClフィラー粒子の粒径を小さくし、コーティングすることで、プロセスが改善されると考えられる。
ポリマー:PLA。
ローディング:60/40フィラー/ポリマー。
添加物:なし。
フィラー:NaCl。
機能化:なし。
結果:共押出しにより、成形品(1)が得られた。ペレット(1)及びその後のフィルム(2)の粗い表面は、大きなNaCl粒子(4)に起因すると考えられる。理論にとらわれず、NaClフィラー粒子の粒径を小さくし、コーティングすることで、プロセスが改善されると考えられる。
B.大規模
1.スケール:5kg。
ポリマー:PLA。
ローディング:60/40フィラー/ポリマー。
添加剤:TBC 20wt%(ポリマーに対して)。
フィラー:炭酸カルシウム。
機能化:なし。
結果:共押出しにより成形品(1)が得られ、ETHのパイロット機によるフィルム化(2)はうまくいったが、得られた厚みが高すぎた(300ミクロン超)。ポリマーからCaCO3(6)を完全に溶解させることは、厚さ全体を通して困難であった。理論に縛られることなく、厚みを薄くすることでプロセスが改善されると考えられる。
1.スケール:5kg。
ポリマー:PLA。
ローディング:60/40フィラー/ポリマー。
添加剤:TBC 20wt%(ポリマーに対して)。
フィラー:炭酸カルシウム。
機能化:なし。
結果:共押出しにより成形品(1)が得られ、ETHのパイロット機によるフィルム化(2)はうまくいったが、得られた厚みが高すぎた(300ミクロン超)。ポリマーからCaCO3(6)を完全に溶解させることは、厚さ全体を通して困難であった。理論に縛られることなく、厚みを薄くすることでプロセスが改善されると考えられる。
2.スケール:20kg
ポリマー:PLA
ローディング:60/40フィラー/ポリマー
添加剤:TBC 20wt%(ポリマーに対して)
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:ステアリン酸4%
結果:共押出しにより成形品(1)が得られ、パイロット機による製膜(2)は、ロール速度を変えることにより、厚み20~200μmで良好に機能した。膜(3)は通気性、疎水性ともに良好であった。
ポリマー:PLA
ローディング:60/40フィラー/ポリマー
添加剤:TBC 20wt%(ポリマーに対して)
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:ステアリン酸4%
結果:共押出しにより成形品(1)が得られ、パイロット機による製膜(2)は、ロール速度を変えることにより、厚み20~200μmで良好に機能した。膜(3)は通気性、疎水性ともに良好であった。
3.スケール:100kg(各ローディングタイプ)
ポリマー:PLA + TBAT
ローディング:フィラー/ポリマー:50/50,60/40,65/35,70/30
添加物:なし
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:1%ステアリン酸
結果:共押出しにより成形品(1)、メルトブローパイロット機による厚み20~50μmの製膜(2)、フィルム押出パイロット機による厚み70~200μmの製膜(3)が得られた。膜(3)は、通気性、疎水性ともに良好であった。
ポリマー:PLA + TBAT
ローディング:フィラー/ポリマー:50/50,60/40,65/35,70/30
添加物:なし
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:1%ステアリン酸
結果:共押出しにより成形品(1)、メルトブローパイロット機による厚み20~50μmの製膜(2)、フィルム押出パイロット機による厚み70~200μmの製膜(3)が得られた。膜(3)は、通気性、疎水性ともに良好であった。
4.スケール:100kg(各ローディングタイプ)
ポリマー:疎水性TPU
ローディング:フィラー/ポリマー:50/50,60/40,65/35
添加物:なし
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:1%ステアリン酸
結果:共押出しにより成形品(1)、メルトブローパイロット機による厚さ20~50μmのフィルム化(2)、フィルム押出パイロット機による厚さ70~200μmのフィルムが得られた。膜(3)は、通気性、疎水性ともに良好であった。
ポリマー:疎水性TPU
ローディング:フィラー/ポリマー:50/50,60/40,65/35
添加物:なし
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:1%ステアリン酸
結果:共押出しにより成形品(1)、メルトブローパイロット機による厚さ20~50μmのフィルム化(2)、フィルム押出パイロット機による厚さ70~200μmのフィルムが得られた。膜(3)は、通気性、疎水性ともに良好であった。
III 親水性膜の試験例
A.小規模
1.スケール15g
ポリマー:PLA、PESU、EVOH、PE/PVAcコポリマー、PET、PA
ローディング:60/40,70/30,80/20 充填剤/ポリマー
添加剤:PVP、TEC、ポリオール可塑剤
フィラー:CaCO3、ZnOナノ粒子
機能化:PEG、PVP
結果:共押出しにより、成形品(1)を得ることができた。ほとんどの膜(3)は、比較的高い保持力と水フラックスを達成した。中には、非常に脆いものもあり、適切なテストができなかった。ポリマーの鎖長を変えることで、プロセスを改善できると思われる。表2参照。
A.小規模
1.スケール15g
ポリマー:PLA、PESU、EVOH、PE/PVAcコポリマー、PET、PA
ローディング:60/40,70/30,80/20 充填剤/ポリマー
添加剤:PVP、TEC、ポリオール可塑剤
フィラー:CaCO3、ZnOナノ粒子
機能化:PEG、PVP
結果:共押出しにより、成形品(1)を得ることができた。ほとんどの膜(3)は、比較的高い保持力と水フラックスを達成した。中には、非常に脆いものもあり、適切なテストができなかった。ポリマーの鎖長を変えることで、プロセスを改善できると思われる。表2参照。
B.大規模
1.スケール:2kg
ポリマー:PLA
ローディング:80/20 フィラー/ポリマー
添加物:PVP、ポリオール可塑剤
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:なし
結果:共押出しにより、CaCO3粒子を十分に分散させた成形品(1)を得た(4)。得られた薄膜は、比較的高い保持力と水フラックスを実現した。
1.スケール:2kg
ポリマー:PLA
ローディング:80/20 フィラー/ポリマー
添加物:PVP、ポリオール可塑剤
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:なし
結果:共押出しにより、CaCO3粒子を十分に分散させた成形品(1)を得た(4)。得られた薄膜は、比較的高い保持力と水フラックスを実現した。
2.スケール::20kg
ポリマー:PLA
ローディング:80/20 フィラー/ポリマー
添加物:PVP、ポリオール可塑剤
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:なし
結果:共押出し(1)により、CaCO3粒子がよく分散した成形品(4)を得た。フィルム(2)は平膜押出し機を用いて製造し、2枚の不織布(7)の間に直接圧着した。得られた担持膜(3)(7)は、高い安定性、フラックス、粒子保持力を示した。
ポリマー:PLA
ローディング:80/20 フィラー/ポリマー
添加物:PVP、ポリオール可塑剤
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:なし
結果:共押出し(1)により、CaCO3粒子がよく分散した成形品(4)を得た。フィルム(2)は平膜押出し機を用いて製造し、2枚の不織布(7)の間に直接圧着した。得られた担持膜(3)(7)は、高い安定性、フラックス、粒子保持力を示した。
2.スケール::20kg
ポリマー:PLA
ローディング:80/20 フィラー/ポリマー
添加物:PVP、ポリオール可塑剤
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:なし
結果:共押出し(1)により、CaCO3粒子がよく分散した成形品(4)を得た。フィルム(2)は平膜押出し機を用いて製造し、2枚の不織布(7)の間に直接圧着した。得られた担持膜(3)(7)は、高い安定性、フラックス、粒子保持力を示した。
本発明に関連して、以下の内容を更に開示する。
[1]
多孔質ポリマー膜(3)を製造する方法であって、以下の工程:
a)ポリマーマトリックス(5)及び前記マトリックス内に分散された粒子(4)を含む成形品(1)を、無溶媒プロセスによって提供すること;
b)前記成形品(1)を無溶剤プロセスによって非多孔質ポリマーフィルム(2)に変換すること;
c)前記フィルム(2)を水性組成物(6)と接触させることによって、前記フィルム(2)から前記粒子(4)を除去し、それによって多孔質ポリマー膜(3)を得ること、
を含み
●前記膜(3)は、
●1m 2 を超える面積
●0.005μm~15μmの細孔径を有し、及び
●前記成形品(1)は、マトリックス(5)と粒子(4)とを90:10~10:90(マトリックス:粒子、wt%)の割合で含み、及び
●前記マトリックス(5)は、熱可塑性又は熱硬化性ポリマー(51)及び場合により添加剤(52)を含み、
●前記粒子(4)は、予め製造され;0.005μm~10μmの範囲の粒径を有し;有機塩、金属塩、金属酸化物から成る群から選択され;コーティング(41)で被覆されているものであり、
●コーティング(41)は、以下:
●疎水性コーティング、好ましくはC6-C24カルボン酸、C15-C40アルカン、植物油、ポリエステル及びポリアミド(m.p.50-70℃)、ナノ粒子またはフィラメントの形態の直鎖または分岐C6-C40アルキル鎖シロキサンを持つポリ(無水マレイン酸)誘導体、C6-C24アルキル-C1-C4アルコキシ-シランから選択されるもの;または
●親水性コーティング、好ましくはポリオール誘導体、PVP及びキトサンから選択されるもの、
から選択されることを特徴とする、前記の方法。
[2]
前記膜(3)が、
●5~200ミクロンの厚さである;及び/又は
●100m 2 を超えるサイズである、
[1]に記載の方法。
[3]
●前記ポリマー(51)は疎水性であり、前記粒子(4)は、C6-C24カルボン酸、C6-C24炭化水素及びパラフィンの群から選択されるコーティング(41)を含む;又は
●前記ポリマー(51)は親水性または疎水性であり、前記粒子(4)は、ポリオール誘導体及びPVPsから選択されるコーティング(41)を含んでいる、
[1]に記載の方法。
[4]
●前記粒子(4)は、
〇 炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、ハロゲン化物、硝酸塩及びリン酸塩から成る群から選択される塩と、好ましくはカルボン酸、アリール-アルコキシ-シラン アルキル-アリール-アルコキシ-シラン及びアルキル-アルコキシ-シランの群から選択される、[1]に定義のコーティング材料(41)と、から成り;または
〇 ZnO及びMgOから選択される酸化物と、好ましくはカルボン酸、アリール-アルコキシ-シラン アルキル-アリール-アルコキシ-シラン及びアルキル-アルコキシ-シランの群から選択される、[1]に定義されるコーティング材料(41)と、から成り;及び/又は
●前記ポリマー(51)は、
〇熱可塑性ポリマーの群から選択され、好ましくはポリエステル(PLA及びPETを含む)、ポリオレフィン(PE及びPPを含む)、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリアミド(PCLを含む)、及びポリウレタンから成る群から選択され;または
〇熱硬化性ポリマーの群から選択され、好ましくは、ポリエステル、ポリオレフィン(PPを含む)、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリアミド、架橋されたポリウレタンから成る群から選択される;
●前記添加剤(52)は、脂肪酸及びC6-C24炭化水素、ポリエチレングリコール、及びグリセリンから成る群から選択され;及び/又は
●前記水溶液(6)は、
〇水、
〇弱塩基、弱酸、強塩基、強酸、緩衝剤から選ばれるpH調整剤、好ましくはHClを含む水、
から選択されることを特徴とする、[1]~[3]のいずれかに記載の方法。
[5]
前記多孔質ポリマー膜(3)が、
●10~90%の気孔率を有し;及び/又は
●疎水性ポリマーの場合は0.2μm~4μmの細孔径を有するか、又は、親水性ポリマーの場合は5nm~500nmの細孔径を有する;及び/又は
●ハロゲン化ポリマーを含まない;及び/又は
●ISO 16929、ISO 20200、またはISO 14853に従って生分解性である、
ことを特徴とする、[1]~[4]のいずれかに記載の方法。
[6]
●前記工程(a)が、
〇場合により添加剤(52)とブレンドされるポリマー(51)と、粒子(4)とを共押出し、ペレットの形態の成形品(1)を得ることを含む;及び/又は
〇場合により添加剤(51)とブレンドされるポリマー(51)を粉砕し、粒子(4)と共配合して粉末の形態の成形品(1)を得ることを含む;及び/又は
〇合成工程(d)に先行する;及び/又は
〇ポリマーマトリックス(5)及び粒子(4)の比率が50:50~20:80(マトリックス:粒子、wt%)である前記成形品(1)で行われ;及び/又は
●前記工程(b)が、
〇フィルム押出成形、カレンダー成形、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、金型コーティング、メルトブローから選択される;及び/又は
〇架橋工程(工程b1)により補完される;及び/又は
〇基材(7)上にフィルム(2)をコーティングすることによって補完される(工程b2);及び/又は
〇前記工程(b)は、5~200ミクロンの厚さのフィルムを提供する;及び/又は
●前記工程(c)は、
〇90分以内で実施される、
ことを特徴とする[1]~[5]のいずれかに記載の方法。
[7]
●前記方法は、相分離工程を伴わない;及び/又は
●前記方法は、延伸工程を伴わない;及び/又は
●前記工程a)~c)は、有機溶媒を含まない;及び/又は
●前記工程a)~c)のうちの1つ以上、好ましくは工程b)及びc)は、連続的に実行される、
ことを特徴とする、前記のいずれかに記載の方法。
[8]
●前記工程a)及びb)は、1つの単一工程に組み合わされ;及び
●好ましくは、前記工程b)及びc)は、基材の助けを借りずに行われ;そして
●好ましくは、前記工程a)~c)において有機溶媒を使用しない、
前記のいずれかに記載の方法。
[9]
前記粒子(4)がコーティングされた粒子であり、前記粒子が:
●CaCO3またはNaClのコアを含む、及び
●[1]に記載のコーティングを含む;
●0.005~10マイクロメートルのコアの平均サイズを有し;及び/又は
●コーティングされた粒子の0.1~10wt%、好ましくは1~4wt%になるコーティング(41)を有する、
前記のいずれかに記載の方法。
[10]
成形品(1)(「ペレット」)のアセンブリであって、ここで
●前記ペレットの各々は、ポリマーマトリックス(5)及びその中に分散された粒子(4)を含む;及び
●前記マトリックス(5)は、[1]または[4]に定義された熱可塑性または熱硬化性ポリマー(51)及び場合により添加剤(52)を含む;及び
●前記粒子(4)及びコーティング(41)は、[1]または[4]に定義されるとおりであり;
●マトリックス(5):粒子(4)の比率が90:10~10:90(wt%)である、及び
●コーティング(41)は、コーティングされた粒子の0.1~10wt%、好ましくは1~4wt%に相当する、
ことを特徴とする、前記のアセンブリ。
[11]
●前記ポリマー(51)は疎水性であり、前記粒子(4)は、C6-C24カルボン酸、C6-C24炭化水素及びパラフィンの群から好ましくは選択されるコーティング(41)を含む;又は
●前記ポリマー(51)は親水性または疎水性であり、前記粒子(4)は、ポリオール誘導体及びPVPsから選択されるコーティング(41)を含んでいる、
[10]に記載の成形品(1)のアセンブリ。
[12]
[1]~[9]のいずれかに記載の方法によって得ることができる、または、得られる多孔質高分子膜(3)であって、前記膜が:
●少なくとも4.8mの水柱(WC)を有し;及び
●1日当たり少なくとも500g/m2のWVTRを有する;及び
●場合により厚さ2~60μmを有する;及び/又は
●場合により5nm-2,000nmの細孔口径を有する;及び/又は
●10~90%の気孔率を有する;または
前記膜が:
●少なくとも1L * m-2 * h-1のフラックスを有し;そして
●場合により2~60ミクロンの厚さを有し;及び/又は
●場合により5nm-2,000nmの細孔口径を有する;及び/又は
●10~90%の気孔率を有する、
前記膜。
[13]
ポリマー(51)を含む、特にポリマー(51)から成る、多孔質ポリマー膜(3)であって:
●前記ポリマー(51)は、[4]に定義される熱可塑性ポリマーまたは[4]に定義される熱硬化性ポリマーの群から選択される;及び
●場合により、前記膜(3)は、2~60ミクロンの厚さを有する;及び
●場合により、前記膜(3)は、5nm~2,000nmの細孔口径を有する;及び
●場合により、前記膜(3)は、10~90%の気孔率を有する;
そして、前記膜(3)が、
●少なくとも4.8mのWC、及び、1日当たり少なくとも500g/m 2 のWVTRのいずれかを有し、または
●少なくとも1L * m-2 * h-1のフラックスを有する、
ことを特徴とする前記の多孔質ポリマー膜(3)。
[14]
[12]~[13]のいずれかに記載の多孔質高分子膜(3)と布材とを含む織物または不織布の繊維材料(7)であって、前記膜(3)が:
●前記布材上にラミネートされている、または
●自立し、接着、溶接、縫製、及び/又はプレスによって前記布材と接続される、
ことを特徴とする、前記の織物または不織布の繊維材料。
[15]
前記膜が、
●ISO16929、ISO20200、ISO14853、EN13432またはEN14995に準拠した生分解性ポリマーを含む、及び
●生分解性布に生分解性接着剤で接続/ラミネートされている、
[14]に記載の織物または不織布の繊維材料(7)。
[16]
衣類、容器及びフィルター装置から成る群から選択されるアイテム(8)であって、前記アイテムは、[14]または[15]に記載の繊維材料(7)、または[12]もしくは[13]に記載の多孔質ポリマー膜(3)を含む、前記アイテム。
ポリマー:PLA
ローディング:80/20 フィラー/ポリマー
添加物:PVP、ポリオール可塑剤
フィラー:炭酸カルシウム
機能化:なし
結果:共押出し(1)により、CaCO3粒子がよく分散した成形品(4)を得た。フィルム(2)は平膜押出し機を用いて製造し、2枚の不織布(7)の間に直接圧着した。得られた担持膜(3)(7)は、高い安定性、フラックス、粒子保持力を示した。
本発明に関連して、以下の内容を更に開示する。
[1]
多孔質ポリマー膜(3)を製造する方法であって、以下の工程:
a)ポリマーマトリックス(5)及び前記マトリックス内に分散された粒子(4)を含む成形品(1)を、無溶媒プロセスによって提供すること;
b)前記成形品(1)を無溶剤プロセスによって非多孔質ポリマーフィルム(2)に変換すること;
c)前記フィルム(2)を水性組成物(6)と接触させることによって、前記フィルム(2)から前記粒子(4)を除去し、それによって多孔質ポリマー膜(3)を得ること、
を含み
●前記膜(3)は、
●1m 2 を超える面積
●0.005μm~15μmの細孔径を有し、及び
●前記成形品(1)は、マトリックス(5)と粒子(4)とを90:10~10:90(マトリックス:粒子、wt%)の割合で含み、及び
●前記マトリックス(5)は、熱可塑性又は熱硬化性ポリマー(51)及び場合により添加剤(52)を含み、
●前記粒子(4)は、予め製造され;0.005μm~10μmの範囲の粒径を有し;有機塩、金属塩、金属酸化物から成る群から選択され;コーティング(41)で被覆されているものであり、
●コーティング(41)は、以下:
●疎水性コーティング、好ましくはC6-C24カルボン酸、C15-C40アルカン、植物油、ポリエステル及びポリアミド(m.p.50-70℃)、ナノ粒子またはフィラメントの形態の直鎖または分岐C6-C40アルキル鎖シロキサンを持つポリ(無水マレイン酸)誘導体、C6-C24アルキル-C1-C4アルコキシ-シランから選択されるもの;または
●親水性コーティング、好ましくはポリオール誘導体、PVP及びキトサンから選択されるもの、
から選択されることを特徴とする、前記の方法。
[2]
前記膜(3)が、
●5~200ミクロンの厚さである;及び/又は
●100m 2 を超えるサイズである、
[1]に記載の方法。
[3]
●前記ポリマー(51)は疎水性であり、前記粒子(4)は、C6-C24カルボン酸、C6-C24炭化水素及びパラフィンの群から選択されるコーティング(41)を含む;又は
●前記ポリマー(51)は親水性または疎水性であり、前記粒子(4)は、ポリオール誘導体及びPVPsから選択されるコーティング(41)を含んでいる、
[1]に記載の方法。
[4]
●前記粒子(4)は、
〇 炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、ハロゲン化物、硝酸塩及びリン酸塩から成る群から選択される塩と、好ましくはカルボン酸、アリール-アルコキシ-シラン アルキル-アリール-アルコキシ-シラン及びアルキル-アルコキシ-シランの群から選択される、[1]に定義のコーティング材料(41)と、から成り;または
〇 ZnO及びMgOから選択される酸化物と、好ましくはカルボン酸、アリール-アルコキシ-シラン アルキル-アリール-アルコキシ-シラン及びアルキル-アルコキシ-シランの群から選択される、[1]に定義されるコーティング材料(41)と、から成り;及び/又は
●前記ポリマー(51)は、
〇熱可塑性ポリマーの群から選択され、好ましくはポリエステル(PLA及びPETを含む)、ポリオレフィン(PE及びPPを含む)、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリアミド(PCLを含む)、及びポリウレタンから成る群から選択され;または
〇熱硬化性ポリマーの群から選択され、好ましくは、ポリエステル、ポリオレフィン(PPを含む)、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリアミド、架橋されたポリウレタンから成る群から選択される;
●前記添加剤(52)は、脂肪酸及びC6-C24炭化水素、ポリエチレングリコール、及びグリセリンから成る群から選択され;及び/又は
●前記水溶液(6)は、
〇水、
〇弱塩基、弱酸、強塩基、強酸、緩衝剤から選ばれるpH調整剤、好ましくはHClを含む水、
から選択されることを特徴とする、[1]~[3]のいずれかに記載の方法。
[5]
前記多孔質ポリマー膜(3)が、
●10~90%の気孔率を有し;及び/又は
●疎水性ポリマーの場合は0.2μm~4μmの細孔径を有するか、又は、親水性ポリマーの場合は5nm~500nmの細孔径を有する;及び/又は
●ハロゲン化ポリマーを含まない;及び/又は
●ISO 16929、ISO 20200、またはISO 14853に従って生分解性である、
ことを特徴とする、[1]~[4]のいずれかに記載の方法。
[6]
●前記工程(a)が、
〇場合により添加剤(52)とブレンドされるポリマー(51)と、粒子(4)とを共押出し、ペレットの形態の成形品(1)を得ることを含む;及び/又は
〇場合により添加剤(51)とブレンドされるポリマー(51)を粉砕し、粒子(4)と共配合して粉末の形態の成形品(1)を得ることを含む;及び/又は
〇合成工程(d)に先行する;及び/又は
〇ポリマーマトリックス(5)及び粒子(4)の比率が50:50~20:80(マトリックス:粒子、wt%)である前記成形品(1)で行われ;及び/又は
●前記工程(b)が、
〇フィルム押出成形、カレンダー成形、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、金型コーティング、メルトブローから選択される;及び/又は
〇架橋工程(工程b1)により補完される;及び/又は
〇基材(7)上にフィルム(2)をコーティングすることによって補完される(工程b2);及び/又は
〇前記工程(b)は、5~200ミクロンの厚さのフィルムを提供する;及び/又は
●前記工程(c)は、
〇90分以内で実施される、
ことを特徴とする[1]~[5]のいずれかに記載の方法。
[7]
●前記方法は、相分離工程を伴わない;及び/又は
●前記方法は、延伸工程を伴わない;及び/又は
●前記工程a)~c)は、有機溶媒を含まない;及び/又は
●前記工程a)~c)のうちの1つ以上、好ましくは工程b)及びc)は、連続的に実行される、
ことを特徴とする、前記のいずれかに記載の方法。
[8]
●前記工程a)及びb)は、1つの単一工程に組み合わされ;及び
●好ましくは、前記工程b)及びc)は、基材の助けを借りずに行われ;そして
●好ましくは、前記工程a)~c)において有機溶媒を使用しない、
前記のいずれかに記載の方法。
[9]
前記粒子(4)がコーティングされた粒子であり、前記粒子が:
●CaCO3またはNaClのコアを含む、及び
●[1]に記載のコーティングを含む;
●0.005~10マイクロメートルのコアの平均サイズを有し;及び/又は
●コーティングされた粒子の0.1~10wt%、好ましくは1~4wt%になるコーティング(41)を有する、
前記のいずれかに記載の方法。
[10]
成形品(1)(「ペレット」)のアセンブリであって、ここで
●前記ペレットの各々は、ポリマーマトリックス(5)及びその中に分散された粒子(4)を含む;及び
●前記マトリックス(5)は、[1]または[4]に定義された熱可塑性または熱硬化性ポリマー(51)及び場合により添加剤(52)を含む;及び
●前記粒子(4)及びコーティング(41)は、[1]または[4]に定義されるとおりであり;
●マトリックス(5):粒子(4)の比率が90:10~10:90(wt%)である、及び
●コーティング(41)は、コーティングされた粒子の0.1~10wt%、好ましくは1~4wt%に相当する、
ことを特徴とする、前記のアセンブリ。
[11]
●前記ポリマー(51)は疎水性であり、前記粒子(4)は、C6-C24カルボン酸、C6-C24炭化水素及びパラフィンの群から好ましくは選択されるコーティング(41)を含む;又は
●前記ポリマー(51)は親水性または疎水性であり、前記粒子(4)は、ポリオール誘導体及びPVPsから選択されるコーティング(41)を含んでいる、
[10]に記載の成形品(1)のアセンブリ。
[12]
[1]~[9]のいずれかに記載の方法によって得ることができる、または、得られる多孔質高分子膜(3)であって、前記膜が:
●少なくとも4.8mの水柱(WC)を有し;及び
●1日当たり少なくとも500g/m2のWVTRを有する;及び
●場合により厚さ2~60μmを有する;及び/又は
●場合により5nm-2,000nmの細孔口径を有する;及び/又は
●10~90%の気孔率を有する;または
前記膜が:
●少なくとも1L * m-2 * h-1のフラックスを有し;そして
●場合により2~60ミクロンの厚さを有し;及び/又は
●場合により5nm-2,000nmの細孔口径を有する;及び/又は
●10~90%の気孔率を有する、
前記膜。
[13]
ポリマー(51)を含む、特にポリマー(51)から成る、多孔質ポリマー膜(3)であって:
●前記ポリマー(51)は、[4]に定義される熱可塑性ポリマーまたは[4]に定義される熱硬化性ポリマーの群から選択される;及び
●場合により、前記膜(3)は、2~60ミクロンの厚さを有する;及び
●場合により、前記膜(3)は、5nm~2,000nmの細孔口径を有する;及び
●場合により、前記膜(3)は、10~90%の気孔率を有する;
そして、前記膜(3)が、
●少なくとも4.8mのWC、及び、1日当たり少なくとも500g/m 2 のWVTRのいずれかを有し、または
●少なくとも1L * m-2 * h-1のフラックスを有する、
ことを特徴とする前記の多孔質ポリマー膜(3)。
[14]
[12]~[13]のいずれかに記載の多孔質高分子膜(3)と布材とを含む織物または不織布の繊維材料(7)であって、前記膜(3)が:
●前記布材上にラミネートされている、または
●自立し、接着、溶接、縫製、及び/又はプレスによって前記布材と接続される、
ことを特徴とする、前記の織物または不織布の繊維材料。
[15]
前記膜が、
●ISO16929、ISO20200、ISO14853、EN13432またはEN14995に準拠した生分解性ポリマーを含む、及び
●生分解性布に生分解性接着剤で接続/ラミネートされている、
[14]に記載の織物または不織布の繊維材料(7)。
[16]
衣類、容器及びフィルター装置から成る群から選択されるアイテム(8)であって、前記アイテムは、[14]または[15]に記載の繊維材料(7)、または[12]もしくは[13]に記載の多孔質ポリマー膜(3)を含む、前記アイテム。
Claims (16)
- 多孔質ポリマー膜(3)を製造する方法であって、以下の工程:
a)ポリマーマトリックス(5)及び前記マトリックス内に分散された粒子(4)を含む成形品(1)を、無溶媒プロセスによって提供すること;
b)前記成形品(1)を無溶剤プロセスによって非多孔質ポリマーフィルム(2)に変換すること;
c)前記フィルム(2)を水性組成物(6)と接触させることによって、前記フィルム(2)から前記粒子(4)を除去し、それによって多孔質ポリマー膜(3)を得ること、
を含み
●前記膜(3)は、
●1m2を超える面積
●0.005μm~15μmの細孔径を有し、及び
●前記成形品(1)は、マトリックス(5)と粒子(4)とを90:10~10:90(マトリックス:粒子、wt%)の割合で含み、及び
●前記マトリックス(5)は、熱可塑性又は熱硬化性ポリマー(51)及び場合により添加剤(52)を含み、
●前記粒子(4)は、予め製造され;0.005μm~10μmの範囲の粒径を有し;有機塩、金属塩、金属酸化物から成る群から選択され;コーティング(41)で被覆されているものであり、
●コーティング(41)は、以下:
●疎水性コーティング、好ましくはC6-C24カルボン酸、C15-C40アルカン、植物油、ポリエステル及びポリアミド(m.p.50-70℃)、ナノ粒子またはフィラメントの形態の直鎖または分岐C6-C40アルキル鎖シロキサンを持つポリ(無水マレイン酸)誘導体、C6-C24アルキル-C1-C4アルコキシ-シランから選択されるもの;または
●親水性コーティング、好ましくはポリオール誘導体、PVP及びキトサンから選択されるもの、
から選択されることを特徴とする、前記の方法。 - 前記膜(3)が、
●5~200ミクロンの厚さである;及び/又は
●100m2以上サイズである、
請求項1に記載の方法。 - ●前記ポリマー(51)は疎水性であり、前記粒子(4)は、C6-C24カルボン酸、C6-C24炭化水素及びパラフィンの群から選択されるコーティング(41)を含む;又は
●前記ポリマー(51)は親水性または疎水性であり、前記粒子(4)は、ポリオール誘導体及びPVPsから選択されるコーティング(41)を含んでいる、
請求項1に記載の方法。 - ●前記粒子(4)は、
〇 炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、ハロゲン化物、硝酸塩及びリン酸塩から成る群から選択される塩と、好ましくはカルボン酸、アリール-アルコキシ-シランアルキル-アリール-アルコキシ-シラン及びアルキル-アルコキシ-シランの群から選択される、請求項1に定義のコーティング材料(41)とを含む;または
〇 ZnO及びMgOから選択される酸化物と、好ましくはカルボン酸、アリール-アルコキシ-シランアルキル-アリール-アルコキシ-シラン及びアルキル-アルコキシ-シランの群から選択される、請求項1に定義されるコーティング材料(41)とを含む;及び/又は
●前記ポリマー(51)は、
〇熱可塑性ポリマーの群から選択され、好ましくはポリエステル(PLA及びPETを含む)、ポリオレフィン(PE及びPPを含む)、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリアミド(PCLを含む)、及びポリウレタンから成る群から選択され;または
〇熱硬化性ポリマーの群から選択され、好ましくは、ポリエステル、ポリオレフィン(PPを含む)、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリアミド、架橋されたポリウレタンから成る群から選択される;
●前記添加剤(52)は、脂肪酸及びC6-C24炭化水素、ポリエチレングリコール、及びグリセリンから成る群から選択され;及び/又は
●前記水溶液(6)は、
〇水、
〇弱塩基、弱酸、強塩基、強酸、緩衝剤から選ばれるpH調整剤、好ましくはHClを含む水、
から選択されることを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載の方法。 - 前記多孔質ポリマー膜(3)が、
●10~90%の気孔率を有し;及び/又は
●疎水性ポリマーの場合は0.2μm~4μmの細孔径を有するか、又は、親水性ポリマーの場合は5nm~500nmの細孔径を有する;及び/又は
●ハロゲン化ポリマーを含まない;及び/又は
●ISO 16929、ISO 20200、またはISO 14853に従って生分解性である、
ことを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載の方法。 - ●前記工程(a)が、
〇場合により添加剤(52)とブレンドされるポリマー(51)と、粒子(4)とを共押出し、ペレットの形態の成形品(1)を得ることを含む;及び/又は
〇場合により添加剤(51)とブレンドされるポリマー(51)を粉砕し、粒子(4)と共配合して粉末の形態の成形品(1)を得ることを含む;及び/又は
〇合成工程(d)に先行する;及び/又は
〇ポリマーマトリックス(5)及び粒子(4)の比率が50:50~20:80(マトリックス:粒子、wt%)である前記成形品(1)で行われ;及び/又は
●前記工程(b)が、
〇フィルム押出成形、カレンダー成形、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、金型コーティング、メルトブローから選択される;及び/又は
〇架橋工程(工程b1)により補完される;及び/又は
〇基材(7)上にフィルム(2)をコーティングすることによって補完される(工程b2);及び/又は
〇前記工程(b)は、5~200ミクロンの厚さのフィルムを提供する;及び/又は
●前記工程(c)は、
〇90分以内で実施される、
ことを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の方法。 - ●前記方法は、相分離工程を伴わない;及び/又は
●前記方法は、延伸工程を伴わない;及び/又は
●前記工程a)~c)は、有機溶媒を含まない;及び/又は
●前記工程a)~c)のうちの1つ以上、好ましくは工程b)及びc)は、連続的に実行される、
ことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の方法。 - ●前記工程a)及びb)は、1つの単一工程に組み合わされ;及び
●好ましくは、前記工程b)及びc)は、基材の助けを借りずに行われ;そして
●好ましくは、前記工程a)~c)において有機溶媒を使用しない、
前記請求項のいずれかに記載の方法。 - 前記粒子(4)がコーティングされた粒子であり、前記粒子が:
●CaCO3またはNaClのコアを含む、及び
●請求項1に記載のコーティングを含む;
●0.005~10マイクロメートルのコアの平均サイズを有し;及び/又は
●被覆された粒子の0.1~10wt%、好ましくは1~4wt%になるコーティング(41)を有する、
前記請求項のいずれかに記載の方法。 - 成形品(1)(「ペレット」)のアセンブリであって、ここで
●前記ペレットの各々は、ポリマーマトリックス(5)及びその中に分散された粒子(4)を含む;及び
●前記マトリックス(5)は、請求項1または4に定義された熱可塑性または熱硬化性ポリマー(51)及び場合により添加剤(52)を含む;及び
●前記粒子(4)及びコーティング(41)は、請求項1または4に定義されるとおりであり;
●マトリックス(5):粒子(4)の比率が90:10~10:90(wt%)である、及び
●コーティング(41)は、コーティングされた粒子の0.1~10wt%、好ましくは1~4wt%に相当する、
ことを特徴とする、前記のアセンブリ。 - ●前記ポリマー(51)は疎水性であり、前記粒子(4)は、C6-C24カルボン酸、C6-C24炭化水素及びパラフィンの群から好ましくは選択されるコーティング(41)を含む;又は
●前記ポリマー(51)は親水性または疎水性であり、前記粒子(4)は、ポリオール誘導体及びPVPsから選択されるコーティング(41)を含んでいる、
請求項10に記載の成形品(1)のアセンブリ。 - 請求項1~9のいずれかに記載の方法によって得ることができる、または、得られる多孔質高分子膜(3)であって、前記膜が:
●少なくとも4.8mの水柱(WC)を有し;及び
●1日当たり少なくとも500g/m2のWVTRを有する;及び
●場合により厚さ2~60μmを有する;及び/又は
●場合により5nm-2,000nmの細孔口径を有する;及び/又は
●10~90%の気孔率を有する;または
前記膜が:
●少なくとも1L*m-2*h-1のフラックスを有し;そして
●場合により2~60ミクロンの厚さを有し;及び/又は
●場合により5nm-2,000nmの細孔口径を有する;及び/又は
●10~90%の気孔率を有する、
前記膜。 - ポリマー(51)を含む、特にポリマー(51)から成る、多孔質ポリマー膜(3)であって:
●前記ポリマー(51)は、請求項4に定義される熱可塑性ポリマーまたは請求項4に定義される熱硬化性ポリマーの群から選択される;及び
●場合により、前記膜(3)は、2~60ミクロンの厚さを有する;及び
●場合により、前記膜(3)は、5nm~2,000nmの細孔口径を有する;及び
●場合により、前記膜(3)は、10~90%の気孔率を有する;
そして、前記膜(3)が、
●少なくとも4.8mのWC、及び、1日当たり少なくとも500g/m2のWVTRのいずれかを有し、または
●少なくとも1L*m-2*h-1のフラックスを有する、
ことを特徴とする前記の多孔質ポリマー膜(3)。 - 請求項12~13のいずれかに記載の多孔質高分子膜(3)と布材とを含む織物または不織布の繊維材料(7)であって、前記膜(3)が:
●前記布材上にラミネートされている、または
●自立し、接着、溶接、縫製、及び/又はプレスによって前記布材と接続される、
ことを特徴とする、前記の織物または不織布の繊維材料。 - 前記膜が、
●ISO16929、ISO20200、ISO14853、EN13432またはEN14995に準拠した生分解性ポリマーを含む、及び
●生分解性布に生分解性接着剤で接続/ラミネートされている、
請求項14に記載の織物または不織布の繊維材料(7)。 - 衣類、容器及びフィルター装置から成る群から選択されるアイテム(8)であって、前記アイテムは、請求項14または15に記載の繊維材料(7)、または請求項12もしくは13に記載の多孔質ポリマー膜(3)を含む、前記アイテム。
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