JPS63314247A - ポリプロピレンからの微孔質膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微孔質ポリプロピレン膜及びそのようにして
製造した膜に関する。

ｌ且立１１ 微孔質膜は、合成熱可塑性物質から一般に形成されそし
て小さい寸法の開孔又は導管を含有する実質上連続した
マトリックス構造を有する薄手シート及び中空繊維を包
含する。”微孔質膜”の細孔の寸法範囲は斯界において
正確には規定されていないが、しかしそれは約０．０５
〜約１０ミクロンに及ぶと一般に理解されている。

米国特許第４．２４７．４９８号及び同第４．５１９゜
９０９号並びにヨーロッパ特許出願第８３３０６６５１
．７号及び同第８３３０６６５２．５号には、熱誘発相
分離を生ぜしめる条件下に流延することによってポリプ
ロピレン微孔質膜を形成することができることが開示さ
れている。ポリプロピレンと初期に不相溶性の液体との
混合物は加熱されて均質溶液を形成し、次いでこれは液
−液相分離を開始させるために非平衡熱力学的条件下に
冷却される。ポリプロピレンは更に冷却することによっ
て固化され、そして固体マトリックス中に分散された液
体は抽出によって除去されて微孔質構造体が形成される
。冷却速度を変えることによって種々の微孔質構造体を
形成することができることが開示されている。遅い冷却
速度は気泡微小構造を生成し、これに対して急速な冷却
速度はレース様の非気泡構造をもたらす。溶剤の選択は
厳密なものでありそして液−液相分離をもたらすような
ものだけが有用であることが開示されている。

固（結晶）−液分離挙動を示す溶剤は、微孔質構造を形
成には有用でない。特に、フタル酸ジオクチルは、これ
らの方法における不用な溶剤であると特定的に開示され
ている。また、米国特許第４．５３９．２５６号及び同
第４，５１９，９０９号は、カラム１３の第１７〜２８
行目において、ポリプロピレンから微孔質膜を製造する
方法を開示している。この方法では、ポリプロピレンを
溶解させるのに十分なだけ高い高められた温度において
３０〜８０重量％の重合体が溶剤と混合される。

しかる後、混合物はポリプロピレンの結晶化を生せしめ
るために冷却され、そしてその冷却間にフィルムの如き
成形品が形成される。続いて、その製品は、所望の生成
物を生成するために延伸（配向）を受ける。得られた生
成物は、ポリプロピレンからなる間隔を置いてランダム
に分散された不均質の成形された多数の非孔質粒子によ
って特徴づけれる微孔質である。この物質中にある隣接
粒子は互いに分離されて微孔を形成し、そしてこの粒子
はポリプロピレンよりなる複数のフィブリルによって互
いに連結されている。好適な溶剤としては、鉱油及びフ
タル酸ジオクチルが挙げられる。この製品はその製造間
に配向又は高度に延伸されなければならないので、これ
は、織成、不織又は編成基体の如き高度には延伸させる
ことができない基体に直接付着させることができない。

固（結晶）一液相分離を生ぜしめる溶剤の使用を可能に
する微孔質ポリプロピレン膜の製造法を提供することは
望ましいことであろう。と云うのは、それは溶剤中にお
ける重合体の可溶化を促進するからである。加えて、均
一な多孔度を有する製品をもたらし、しかも製造間にお
ける生成物の延伸の必要性を排除しこれによってその生
成物を延伸し得ない多孔質の織成又は不織基体の如き適
当な基体上に直接付着させることができるようになると
ころのかかる製造法を提供すれば望ましいであろう、も
しこのような方法が利用可能であるならば、膜は、様々
な濾過環境中での使用を可能にする向上した機械的特性
を有する積層体を製造するために多孔質基体上で直接形
成させることができる。

光１と１工 本発明に従えば、液体及びガスの両方を通しそして濾過
媒体として使用することができる開放孔構造を有する微
孔質膜がポリプロピレンから形成される。約５〜２０重
量％のポリプロピレンと残部の溶剤即ち固（結晶）−液
分離を可能にする溶剤とを含む混合物が形成される。混
合物は加熱押出されてフィルム又は中空繊維を形成し、
次いでこれは溶剤からプロピレンの相分離を生ぜしめる
ために冷却される。溶剤は抽出によってポリプロピレン
から分離され、そして得られたポリプロピレン膜は膜の
収縮及び圧潰を最少限又は防止するために拘束下に乾燥
される。加えて、本発明は、本発明の方法によって製造
した多孔質ポリプロピレン膜シートの片面又は両面に接
着剤を使用せずに多孔質シート基体を直接付着させた積
層製品を提供する。

の　　　　　の舌 本発明に従えば、ポリプロピレンと固（結晶）一液相分
離を可能にする溶剤とのメルトブレンドであってポリプ
ロピレンがブレンドの約５〜約２０重量％を占めるよう
なものから所望の多孔性及び強度を有する膜を形成する
ことができることが分かった。もしブレンド中において
約２０重量％よりも大きいポリプロピレン割合を用いる
と、得られる膜は望ましくない程に低い多孔度を有し、
これに対して約５％よりも低いポリプロピレン濃度を有
するメルトブレンドから形成した膜はあまりにも弱すぎ
てか過環境中において使用することができない。また、
この種の溶剤の使用は、本発明の方法において必須であ
ることも分かった。これとは対照をなして、もしフタル
酸ジブチルの如き液−液相分離を生ぜしめる溶剤を溶剤
又はボロゲンとして用いると、得られる膜は独立気泡を
形成する可能性があり従って濾過には適していない。

本発明の第一工程では、ブレンドの総重量を基にして約
５〜２０％のポリプロピレンを含有するポリプロピレン
と溶剤とのメルトブレンドが調製される。ポリプロピレ
ンと溶剤とのメルトブレンドは、少なくともポリプロピ
レンの溶融温度一般には約１８０〜約２２０’Ｃに加熱
することによって形成される。メルトブレンドの形成で
は、ポリプロピレン及び溶剤は、混合中に混合物が加熱
されるような通常の二軸押出装置の混合バレルにおいて
混合される。

メルトブレンドは、押出帯域からスロットダイスは中空
繊維ダイを経て押出されて溶融フィルム又は溶融中空繊
維を形成する。次いで、溶融フィルム又は中空繊維は、
ゲルフィルム又は中空繊維を形成するためにポリプロピ
レンの相分離温度よりも低い温度において水又は類似物
を含む冷却浴に通す如くして冷却される。別法として、
押出された溶融膜又は繊維は、ゲル様膜又は繊維を形成
するようにポリプロピレンの相分離を生ぜしめるために
適当な温度において冷却ローラー上を通すことによって
冷却することもできる０次いで、ゲル膜又は繊維は、溶
剤を選択的に吸収する液浴中に浸漬され、これによって
ポリプロピレンを実質上軟化又は溶解させることなしに
ポリプロピレンマトリックスから溶剤が除去される。ま
た、吸収用の抽出液は、溶融フィルム又は中空繊維を直
接押出すことができるような冷却媒体として働くことも
できる。この場合には、冷却工程及び抽出工程は同じ浴
において行われる。好適な吸収用液としては、１．１．
１−トリクロルエタン、１．１−ジクロル−２−フルオ
ルエタンを含めたへロエタン、フレオン、メタノール等
が挙げられる。抽出は、ポリプロピレンを軟化させない
ようにしながら溶剤抽出を最大限にするためには約２０
〜約５０℃の温度で行なうことができる。次いで、ポリ
プロピレンは通常約２０〜約７０℃の間の温度で乾燥さ
れ、そして乾燥間にそのポリプロピレン膜は収縮を防止
するために拘束される。任意として、乾燥ポリプロピレ
ンは、膜の特性を更に固定するために約１２５〜約１５
０℃の温度に加熱することによって熱硬化させることが
できる０次いで、膜は貯蔵のために心材に巻くことがで
きる。

好適な溶剤の代表的なものとしては、フタル酸ジオクチ
ル、鉱油、ヘキサトリアコンタン、オクタデカン、ヘキ
サデカン、ドデカン、及びデカンが挙げられる。

本発明の１つの具体例では、押出された膜をなお熱い間
に織布、編布又は不織布例えば結合剤を用いないで紡糸
時に結合した又は溶融吹付けで結合した不織布に付着さ
せることによって加熱されたポリプロピレンを基体に付
着させることができる。この具体例は、本発明の押出さ
れたポリプロピレンが後続の加工処理間に延伸されない
ので行なうことができる６本発明の膜を多孔質基体上に
直接付着させることは、接着剤が全く必要とされないと
いう点で従来の積層体製造法に優る利益を提供する。ま
た、この付着は、多孔質基体が押出加工で通常使用され
るローラーで加工されつつある膜と接触するようにする
ことによって膜の通常の加工で単一工程として行なうこ
ともできる。加えて、本発明の方法では延伸工程が全く
使用されないので、得られる積層製品の多孔性及び機械
的特性は本質上等方性にすることができる。

本発明のポリプロピレン微孔質製品は、約０．１〜約１
ミクロンの平均寸法を持つ開放孔によって特徴づけられ
る。

本発明の膜製品を製造するのに有用な典型的な方法は第
１図に示されている。ホッパー１２と連結した押出機１
０が設置され、そしてこのホッパーからポリプロピレン
が押出機１０に導入される。溶剤を押出機１０に導入し
てポリプロピレンと混合させるためにタンク１４及び導
管１６が設置される。ポリプロピレンと溶剤とのメルト
ブレンドは押出機１０から導管１８を経てダイ２０に送
られ、そこからオリフィス２４を経てシート膜２２が出
てくる。押出物であるフィルム２２は冷却ロール２６を
通り、ここで押出物フィルム２２はポリプロピレン及び
溶剤のミクロ相分離を生ぜしめてゲル膜２３にするため
の温度に冷却される。次いで、ゲルｖ４２３は、案内ロ
ール２８を通り次いで溶剤に対する抽出液を収容する浴
３０を通る。次いで、膜２３は浴を出て密閉加熱帯域　
　□３２に入り、ここでポリプロピレン膜２３は、その
両端を拘束されながらその膜を乾燥するために任意に加
熱される。次いで、膜２３は案内ローラー３４及び３６
を通って熱硬化帯域３８に入り、ここで膜２３は加熱に
よって熱硬化される。膜２３は、熱硬化帯域３８を出て
巻取ローラー４０に巻取られる１本発明の別の具体例で
は、ローラー４４に巻取られていた多孔質シート基体４
２が押出物フィルム２２と接触するために冷却ロール２
６に向けられ、そして接着剤を使用せずにそれに付着さ
せることが・できる。この多孔質シートは、押出物フィ
ルム２２と冷却ロール２６との間に挿入することができ
、又は別法として冷却ロール面と反対側の空気側でフィ
ルム２２と接触状態にすることもできる。もう１つの具
体例は、２つの多孔質シート間に押出物フィルム２２を
挿入することによって三層積層体を形成することである
。基体は多孔性であるので、それは、冷却ロール２６よ
りも下流側で行われる液抽出工程、乾燥工程又は熱硬化
工程に悪影響をほとんど及ぼさない。

次の実施例は、本発明を例示するものであって、本発明
を限定するものではない。

以下に示すように、微孔質ＰＰ膜の製造に使用されるポ
リプロピレン／フタル酸ジオクチル（ＰＰ／ＤＯＰ）及
びポリプロピレン／鉱油（ＰＰ／ＭＯ）溶液は、固（結
晶）一液相分離挙動を示す。

ＤＯＰ及びＭＯ（重質ホワイトミネラルオイル）の存在
下におけるＰＰの結晶化及び溶融温度は、パーキンエル
マーＤＳＣ−２示差走査熱量計（ＤＳＣ）を使用するこ
とによって測定された。

データは、各県について重合体濃度の函数として得られ
た。

ＤＳＣ試料皿において各濃度の重合体と溶剤との混合物
を直接調製し、そして２０℃／分の加熱速度で溶融温度
よりも高い温度に加熱した０次いで、これを２０”Ｃ／
分の冷却速度で結晶化ピークよりも低い温度に冷却した
。結晶化温度は、結晶化開始に相当する温度とされた。

次いで、混合物を２０℃／分の速度において溶融ピーク
よりも高い温度に再加熱した。溶融温度はピークの終り
の温度とされたが、これは最高融点の微結晶の溶融点に
相当する。

Ｐ　Ｐ／Ｄ　ＯＰ及びＰＰ／ＭＯ系の各々についての溶
融及び結晶化曲線は、それぞれ第２及び３図に示されて
いる。両方の系において、溶融及び結晶化温度は重合体
濃度の函数として上昇する。いかなる濃度範囲において
も温度の定常性は全く観察されない。これらの結果は、
Ｐ　Ｐ／Ｄ　ＯＰ及びＰＰ／ＭＯ系が両方とも冷却時に
結晶（固）／液相分離挙動を示しそして両方の溶剤がＰ
Ｐに対して熱力学的に良好な溶剤であることを例示して
いる。濃度範囲の一部分における温度の定常性は、液−
液相分離挙動を例示するのである。かかる挙動を示す溶
剤は、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）又は鉱油（ＭＯ）
よりも熱力学的に貧弱な溶剤である。

丑ユ １５重量％のポリプロピレン（ＰＰ）　　（Ｈ４ｍｏｎ
ｔ６８２４ＰＭ粉末）をＤＯＰ中にスラリー化したスラ
リーを室温において調製した。これを、加熱した’Ｗｅ
ｒｎｅｒ　ａｎｄ　Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ　ＺＳＫ　３
０″同時回転式二軸スクリュー押出機（Ｌ／Ｄ＝２７）
にポンプ送りした。供給量は約４０　ｌｂ／ｈｒで、そ
してスクリューは３１０ｒｐｍで回転した。押出機のス
クリューは、ブレンドの溶融、混合及び搬送を可能にす
るための様々な輪郭（プロファイル）を有する交換可能
な搬送及び混線円板部材よりなるものである。押出機の
下流側で、“Ｚｅｎｉｔｈ”ギヤポンプ、“にｏｃｈ”
スタテックミキサー（１，５”直径、１４”長さ）及び
１６”幅のフィルムダイが使用された。押出ラインの各
帯域の温度は、１６５℃〜２１０℃の範囲内であった。

操作間に、押出機においてＮ２パージを用いた。ＰＰ／
ＤＯＰ溶液をフィルムダイ（グイギャップ＝０．３３ｍ
ｍ）から押出しそして回転クロムメッキロールで冷却さ
せた。冷却ロールの温度は、サーモスタットで調節した
液体をそのコアを経て循環させることによって維持され
た。押出したフィルムは、冷却後に厚さ約７５μｍであ
りそして電動式巻取装置で巻き取った。

冷却されたＰ　Ｐ／Ｄ　ＯＰフィルムからＤＯＰを除去
するために、フィルムの一部分を長方形の金属フレーム
で拘束しそしてこれを過剰容量の“フレオンＴＦ“　（
１，１，２−トリクロルトリフルオルエタン）溶剤（こ
れは、ＤＯＰと混和性であって特にＰＰに対して不活性
である）中に入れた。用いた抽出時間は約２時間であり
、そしてこの時間の間にフレオンを１回交換した。次い
で、拘束した試料をフレオン浴から取り出し、そしてな
お拘束しながら７０’Ｃで乾燥させた。乾燥後、白色の
微孔質膜を拘束下に１４８℃で１０分間更に熱硬化させ
た。様々な冷却ロール冷却温度で調製された膜の特性を
表Ｉに示す。

匠ｌ 微孔質ＰＰ膜の押出及び調製に対して、２０重量％のＰ
Ｐ　（Ｈｉｍｏｎｔ　　６８２４ＰＭ粉末）をＭＯ（Ａ
ＲＣＯプライム３５０）中にスラリー化したスラリーを
使用した。スラリーの供給量は約３５１ｂ／ｈｒであっ
た。冷却ロールの温度は３０℃に維持され、そして冷却
されたフィルムの厚さは約１３０ミクロンであった。

冷却されたＰＰ／ＭＯフィルムからのＭＯの除去は例１
におけると同様にして行われたが、但し、最終膜から“
フレオン”よりもむしろ水を乾燥させた。抽出後の膜中
のフレオンを中間イソプロピルアルコール交換によって
水で交換した。水の乾燥によって、拘束された膜は破断
せずにそのままになっていた。乾燥及び熱硬化温度は例
１と同じであった。この膜の特性を表ＩＩに示す。

４、　　　　の　　　ｔｆ　Ｂ 第１図は本発明の方法を示す流れ図であって、１０は押
出機、１２はポリプロピレンホッパー、１４は溶剤タン
ク、２０はダイ、３ｏは浴、３２は加熱帯域そして３８
は熱硬化帯域である。

第２図は、ポリプロピレン及びフタル酸ジオクチルの溶
融及び結晶化曲線を示す。

第３図は、ポリプロピレン及び鉱油の溶融及び結晶化曲
線を示す。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）ポリプロピレンと、ポリプロピレンの固（
   結晶）−液相分離を生ぜしめることができる溶剤とのメ
   ルトブレンドであって、ブレンドの重量を基にして約５
   〜２０重量％のポリプロピレンを含有するものを形成し
   、 （ｂ）前記メルトブレンドを成形して膜前駆体成形物を
   形成し、 （ｃ）前記前駆体成形物を、固（結晶）−液相分離によ
   ってポリプロピレンから溶剤が分離してゲルフィルムが
   形成するところの温度に冷却させ、（ｄ）工程（ｃ）で
   形成されたゲルフィルムから溶剤を選択的に抽出して微
   孔質ポリプロピレン膜を形成し、そして （ｅ）工程（ｄ）からの膜を、その収縮を防止するよう
   に拘束しながら乾燥させる、 ことからなる微孔質ポリプロピレン膜の製造法。
2. （２）前駆体成形物を多孔質シート基体に付着させるた
   めに該前駆体成形物が該シート基体と接触される特許請
   求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）乾燥した膜が熱硬化される特許請求の範囲第１項
   記載の方法。
4. （４）乾燥した膜が熱硬化される特許請求の範囲第２項
   記載の方法。
5. （５）基体が織布である特許請求の範囲第２又は４項記
   載の方法。
6. （６）基体が不織布である特許請求の範囲第２又は４項
   記載の方法。
7. （７）溶剤がフタル酸ジオクチルである特許請求の範囲
   第１、２、３又は４項記載の方法。
8. （８）溶剤が鉱油である特許請求の範囲第１、２、３又
   は４項記載の方法。
9. （９）約０．１〜１ミクロンの寸法の開放孔を有する微
   孔質ポリプロピレン膜を接着剤の不在下に多孔質シート
   基体に直接付着させてなる積層構造体。
10. （１０）基体が織布である特許請求の範囲第９項記載の
    積層構造体。
11. （１１）基体が不織布である特許請求の範囲第９項記載
    の積層構造体。