(57)【要約】      （修正有）【課題】小形燃焼機関のために適した燃料タンクベント及びベント装置を提供する。【解決手段】燃料キャップ１４は、内部にガス抜き穴２２が形成された本体部分２０と、本体部分内に配設されかつガス抜き穴と流体連通して連絡しているナノ多孔質膜セパレータ３０とからなる。ナノ多孔質膜セパレータは膜を含み、膜は網状組織を含み、網状組織の表面は膜を貫通して延在する複数の相互連結孔を画成し、複数の相互連結孔は約０．１〜約５０ナノメートルの平均孔径を有すると共に、燃料蒸気及び空気の選択された一方又は両方に対して透過性を有しかつ液体燃料に対して不透過性を有し、複数の相互連結孔の表面上に配設されかつ膜に疎油性を付与するように構成された疎油性増強コーティングとを含んでなる。【選択図】図２
2010030682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小形燃焼機関で燃料を貯蔵供給するための燃料タンクシステム（１０）であって、当該システムは
液体燃料を収容するように構成され、タンクを満たすための開口を有する燃料タンク（１２）と、
燃料タンクの開口を閉鎖するように構成された燃料キャップ（１４）と
を含んでいて、燃料キャップは
内部にガス抜き穴（２２）が形成された本体部分（２０）と、
本体部分内に配設されかつガス抜き穴と流体連通して連絡しているナノ多孔質膜セパレータ（３０）であって、ナノ多孔質膜セパレータは膜を含み、膜は網状組織を含み、網状組織の表面は膜を貫通して延在する複数の相互連結孔を画成し、複数の相互連結孔は約０．１〜約５０ナノメートルの平均孔径を有すると共に、燃料蒸気及び空気の選択された一方又は両方に対して透過性を有しかつ液体燃料に対して不透過性を有する、ナノ多孔質膜セパレータ（３０）と、
複数の相互連結孔の表面上に配設されかつ膜に疎油性を付与するように構成された疎油性増強コーティングと
を含んでなる、燃料タンクシステム（１０）。
【請求項２】
小形燃焼機関で燃料を貯蔵供給するための燃料タンクシステム（１００）であって、当該システムは
液体燃料を収容するように構成され、タンクを満たすための開口（１０６）を有する燃料タンク（１０２）と、
燃料タンクの開口を閉鎖するように構成された燃料キャップ（１０４）と、
燃料タンクの第２の開口（１１２）に燃料キャップから離れて配設されたベント装置（１１０）と
を含んでいて、ベント装置は
第２の開口と流体連通して連絡しているチャンバを画成するハウジング（１１４）と、
ハウジングの上方に配設されかつハウジングと物理的に連絡しているカバー（１１６）と、
ハウジング内に配設されかつチャンバと流体連通して連絡しているナノ多孔質膜セパレータ（１２０）であって、ナノ多孔質膜セパレータは膜を含み、膜は網状組織を含み、網状組織の表面は膜を貫通して延在する複数の相互連結孔を画成し、複数の相互連結孔は約０．１〜約５０ナノメートルの平均孔径を有すると共に、燃料蒸気及び空気の選択された一方又は両方に対して透過性を有しかつ液体燃料に対して不透過性を有する、ナノ多孔質膜セパレータ（１２０）と、
複数の相互連結孔の表面上に配設されかつ膜に疎油性を付与するように構成された疎油性増強コーティングと
を含んでなる、燃料タンクシステム（１００）。
【請求項３】
膜が酢酸セルロース膜である、先行する請求項のいずれかに記載の燃料タンクシステム（１０、１００）。
【請求項４】
膜が膨張ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリオレフィン、又は上述のものの１種以上を含む組合せである、先行する請求項のいずれかに記載の燃料タンクシステム（１０、１００）。
【請求項５】
ナノ多孔質膜セパレータ（３０、１２０）が２以上の疎油性等級を有する、先行する請求項のいずれかに記載の燃料タンクシステム（１０、１００）。
【請求項６】
ナノ多孔質膜セパレータ（３０、１２０）が４以上の疎油性等級を有する、先行する請求項のいずれかに記載の燃料タンクシステム（１０、１００）。
【請求項７】
ナノ多孔質膜セパレータ（３０、１２０）が６以上の疎油性等級を有する、先行する請求項のいずれかに記載の燃料タンクシステム（１０、１００）。
【請求項８】
ナノ多孔質膜セパレータ（３０、１２０）が８以上の疎油性等級を有する、先行する請求項のいずれかに記載の燃料タンクシステム（１０、１００）。
【請求項９】
疎油性コーティングがフッ素化Ｃ１−３２炭化水素部分を含むポリマーからなり、該ポリマーがフルオロ（Ｃ１−１６）アルキルアクリレート、フルオロ（Ｃ１−１６）アルキルメタクリレート、ペルフルオロ（Ｃ１−１６）アルキルアクリレート、ペルフルオロ（Ｃ１−１６）アルキルメタクリレート、フッ素化及び過フッ素化Ｃ１−１２オレフィン、フルオロ（Ｃ１−１２）アルキルマレイン酸エステル、ペルフルオロ（Ｃ１−１２）アルキルマレイン酸エステル、フルオロ（Ｃ１−１２）アルキル（Ｃ６−１２）アリールウレタンオリゴマー、フルオロ（Ｃ１−１２）アルキルアリルウレタンオリゴマー、フルオロ（Ｃ１−１２）アルキルウレタンアクリレートオリゴマー、フルオロ（Ｃ１−１２）アルキルウレタンアクリレートオリゴマー、又は上述のものの１種以上を含む組合せの重合で導かれる単位を含む、先行する請求項のいずれかに記載の燃料タンクシステム（１０、１００）。
【請求項１０】
ナノ多孔質膜セパレータ（３０）がさらに周辺リム部分（３２）及び中心部分（３４）を含み、リム部分は本体部分（２０）と物理的に連絡しており、中心部分はガス抜き穴（２２）と流体連通して連絡している、請求項１記載の燃料タンクシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には内燃機関の燃料タンク用のベントに関し、さらに詳しくは疎油化処理膜セパレータを有する燃料タンクベントに関する。
【背景技術】
【０００２】
芝刈機、ガーデントラクタ、動力のこ、発電機などの機械用の燃焼機関（例えば、小形内燃機関など）は、一般にそれの動作のために燃料タンクを必要とする。使用する燃料（例えば、エタノール、メタノール、ガソリン、ディーゼル燃料、灯油など）は、当然、標準条件下で高い蒸気圧を有する。液体燃料の混合又はそれの加温によって増加する燃料蒸気が、タンクシステム内に生じることがある。かかる燃料蒸気は、タンクシステム及び燃料システムに圧力を及ぼすことがある。したがって、タンクシステム及び燃料システムに関する適切な圧力補償が望まれる。
【０００３】
圧力補償は、タンクシステム及び／又は燃料システムのガス抜きによって達成できる。燃料タンクに配設された大気中へのベントは、圧力を逃がすために役立ち得る。かかるベントは燃料キャップ自体に組み込むことができ、或いはタンクに設けられた独立の開口であってもよい。
【０００４】
圧力補償はまた、液体燃料がタンクから漏れ出るのを防止するために各種のフロート及びサイホンが液体燃料を蒸気から分離するベント装置によっても達成できる。特定用途における燃料タンクからの排出物の放出に関する現行の法令によれば、特に自動車の内燃機関の燃料に関しては、タンクシステムから環境への燃料蒸気の漏出が制限されることがある。したがって、自動車のベント装置は一般に閉鎖系として実現される。かかる系は、小形燃焼機関（例えば、芝刈機など）でも再現できる。燃料タンクシステムのベント装置に続いて吸着セクションが設けられることがある。かかる吸着セクションは、漏出した蒸気を結合する燃料吸着器を含んでいる。
【０００５】
上述の圧力補償装置、即ち単純なベント又はベント式燃料キャップ、或いは完全に独立したベント装置に関しては、液体燃料を流通させずに空気及び／又は燃料蒸気を燃料タンクから逃がすために多孔質金属セパレータが一般に使用される。液体燃料が多孔質金属に接触すると、金属が急速に燃料で飽和することがある。多孔質金属が燃料で過充填されると、セパレータとしてのそれの有効性が低下する。さらに、多孔質金属セパレータベントは一般に高価な金属で構成されている。それに伴うコストは、芝刈機、動力のこなどの小形機関システムにとっては不経済である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第３３７２６７９号明細書
【特許文献２】米国特許第３８９４１６６号明細書
【特許文献３】米国特許第５４５８７８１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０１７５５１４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００７／０１９０３８６号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本明細書中には、特に小形燃焼機関のために適した燃料タンクベント及びベント装置が開示される。一実施形態に従えば、燃料タンクベントは、燃料タンクの開口内に配置されて燃料からの蒸気を膜を通して流通させるためのナノ多孔質膜セパレータであって、膜は網状組織を含み、網状組織の表面は膜を貫通して延在する複数の相互連結孔を画成し、複数の相互連結孔は約０．１〜約５０ナノメートルの平均孔径を有すると共に、燃料蒸気及び空気の選択された一方又は両方に対して透過性を有しかつ液体燃料に対して不透過性を有する、ナノ多孔質膜セパレータと、複数の相互連結孔の表面上に配設されかつ膜に疎油性を付与するように構成された疎油性増強コーティングとを含んでいる。
【０００８】
別の実施形態では、小形燃焼機関で燃料を貯蔵供給するための燃料タンクシステムが開示される。このシステムは、液体燃料を収容するように構成され、タンクを満たすための開口を有する燃料タンクと、燃料タンクの開口を閉鎖するように構成された燃料キャップとを含んでいて、燃料キャップは、内部にガス抜き穴が形成された本体部分と、本体部分内に配設されかつガス抜き穴と流体連通して連絡しているナノ多孔質膜セパレータであって、ナノ多孔質膜セパレータは膜を含み、膜は網状組織を含み、網状組織の表面は膜を貫通して延在する複数の相互連結孔を画成し、複数の相互連結孔は約０．１〜約５０ナノメートルの平均孔径を有すると共に、燃料蒸気及び空気の選択された一方又は両方に対して透過性を有しかつ液体燃料に対して不透過性を有する、ナノ多孔質膜セパレータと、複数の相互連結孔の表面上に配設されかつ膜に疎油性を付与するように構成された疎油性増強コーティングとを含んでいる。
【０００９】
さらに別の実施形態では、小形燃焼機関で燃料を貯蔵供給するための別の燃料タンクシステムが開示される。このシステムは、液体燃料を収容するように構成され、タンクを満たすための開口を有する燃料タンクと、燃料タンクの開口を閉鎖するように構成された燃料キャップと、燃料タンクの第２の開口に燃料キャップから離れて配設されかつ燃料タンクに対する圧力補償を可能にするように構成されたベント装置とを含んでいる。かかるベント装置は、第２の開口と流体連通して連絡しているチャンバを画成するハウジングと、ハウジングの上方に配設されかつハウジングと物理的に連絡しているカバーと、ハウジング内に配設されかつチャンバと流体連通して連絡しているナノ多孔質膜セパレータであって、ナノ多孔質膜セパレータは膜を含み、膜は網状組織を含み、網状組織の表面は膜を貫通して延在する複数の相互連結孔を画成し、複数の相互連結孔は約０．１〜約５０ナノメートルの平均孔径を有すると共に、燃料蒸気及び空気の選択された一方又は両方に対して透過性を有しかつ液体燃料に対して不透過性を有する、ナノ多孔質膜セパレータと、複数の相互連結孔の表面上に配設されかつ膜に疎油性を付与するように構成された疎油性増強コーティングとを含んでいる。
【００１０】
上述した特徴及びその他の特徴は、下記の図面及び詳細な説明によって例示される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
次に、例示的な実施形態である図面について説明する。これらの図面中では、類似した構成要素には同じ番号が付けられている。
【図１】図１は、ベント式膜セパレータ燃料キャップを有する燃料タンクシステムの略図である。
【図２】図２は、図１のベント式膜セパレータ燃料キャップの分解組立図である。
【図３】図３は、燃料キャップと膜セパレータを含むベント装置とを有する燃料タンクシステムの略図である。
【図４】図４は、図３のベント装置及び膜セパレータの分解組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書中に記載される燃料タンクベント及びベント装置は、疎油化処理されたナノ多孔質膜セパレータを含んでいる。本明細書中で使用する「ナノ多孔質」という用語は、約０．１〜約５０ナノメートル（ｎｍ）の平均孔径を有する膜セパレータをいう。膜セパレータに対する疎油化処理は膜セパレータの燃料反撥性を増大させることができ、燃料タンクベントを小形機関用途におけるロールオーバベントとしても有効にすることができる。さらに疎油化処理は、特に機関が傾いた場合、液体燃料によるベントの過充填又は飽和の防止を助けることで膜セパレータの動作寿命を増大させることができる。かかる処理は膜の飽和を防止することで、燃料が膜に直接接触している場合でも、蒸気／空気を通過させながら液体燃料の通過を防止することができる。本明細書中に記載されるナノ多孔質膜セパレータは、燃料タンクガス抜き用途において現在使用されている多孔質金属セパレータより有利に安価な材料からなっている。例示的な実施形態では、ナノ多孔質膜セパレータは酢酸セルロース膜からなっている。本明細書中に記載される燃料タンクベント及びベント装置は、特に限定されないが、芝刈機、ガーデントラクタ、動力のこ、発電機などの任意の小形燃焼機関用途において配設することができる。
【００１３】
上述の通り、燃料タンクベント及びベント装置に配設されて燃料タンクシステムにおける圧力補償をもたらす疎油化処理ナノ多孔質膜を含んでいる。疎油化膜セパレータは、タンク内の液体燃料によって非常に濡れにくい。膜のナノ多孔性のみであれば、液体燃料は極めて高いタンク圧力下で膜を通過し得る。有利には、それによって液体燃料及び燃料蒸気の簡単な分離が行われ、燃料タンクシステムの圧力補償が達成できる。したがって、ナノ多孔質膜セパレータは燃料蒸気を燃料自体から分離するためのタンクベントの部品用として好適である。しかし、燃料蒸気及び空気は膜中のナノサイズ細孔を通って拡散することができる。
【００１４】
図１ないし図４は、燃料タンクシステム１０及びナノ多孔質膜セパレータを含むその部品を示している。図１に示すように、システム１０は燃料タンク１２とタンクを開閉するためのキャップ１４とを含んでいる。この実施形態では、キャップ１４は燃料タンク１２外への空気及び燃料蒸気の通過を可能にするベント構造物として役立つことができる。ベント式キャップ１４は内部にナノ多孔質膜セパレータを含んでいる。図２はキャップ１４の例示的な実施形態を示している。キャップ１４は、内部にガス抜き穴が形成された本体部分２０を有し得る。本体部分２０は、キャップ１４の係合及び開放を行うためのねじ山を含むように構成されている。キャップ１４はガスケット２６を含むこともでき、これはキャップ１４と燃料タンク１２の開口１６との間に円周方向シールを形成するように構成されている。有利には、ナノ多孔質膜セパレータ３０がガス抜き穴２２と流体流通可能な状態で配設されている。ナノ多孔質膜セパレータ３０はガス抜き穴２２の直径より大きい直径を有し得る結果、膜は本体部分２０によって支持される。ナノ多孔質膜セパレータ３０はさらに、膜をさらに支持するための周辺リム部分３２を含み得る。リム部分３２は中心部分３４より大きい厚さを有し得ると共に、キャップ本体部分２０と物理的に連絡するように構成し得る一方、中心部分３４はガス抜き穴２２と流体連通して連絡している。この実施形態に示される通り、ナノ多孔質膜セパレータ３０は一般に平らな円板状のものである。他の実施形態では、ナノ多孔質膜セパレータは燃料タンクの圧力補償のために適した任意の形状を有し得るが、とりわけ燃料タンクデザイン、燃料キャップデザイン、動作燃料圧力などに依存する。
【００１５】
次に図３を参照すれば、燃料タンクシステム１００が示されている。燃料タンクシステム１００は、燃料タンク１０２及び遠隔ベント装置１１０を含んでいる。タンクの開口１０６上にはキャップ１０４が配設されており、開閉することでタンクへの液体燃料の流入及び／又はタンクからの液体燃料の流出の防止を可能にするように構成されている。この実施形態に示される通り、キャップ１０４はシステム１００のガス抜きのためのナノ多孔質膜セパレータを含まない。しかし、他の実施形態では、キャップがシステム１１０のガス抜きと共にシステムの圧力補償をもたらすこともできる。ベント装置１１０はナノ多孔質膜セパレータを含み、燃料タンクシステム１００の圧力補償をもたらすように構成されている。ベント装置１１０は、キャップ１０４から離れた第２の開口１１２内に配設されている。図４に示すように、ベント装置１１０はハウジング１１４及びカバー１１６を含み得る。カバー１１６はポート１１８を含み得るが、燃料蒸気を貯蔵キャニスタに導くためのチューブ、ホース又はその他の導管にこれを連結することで、燃料蒸気が大気中に漏れ出るのを防止できる。ナノ多孔質膜セパレータ１２０はハウジング１１４とカバー１１６との間に配設できる。ハウジング１１４は、燃料タンク１０２からカバー１１６のポート１１８までの経路を画成する。ナノ多孔質膜セパレータ１２０は、ハウジング１１４の内部とカバー１１６のポート１１８との間の流路内に配置されている。したがって、空気、燃料蒸気及び／又は液体燃料が燃料タンクシステム１００から流出するためには、それはナノ多孔質膜セパレータ１２０を通過しなければならない。図４に示される通り、膜１２０は図２の膜と実質的に同じ形状を有し得る。別の実施形態では、ナノ多孔質膜セパレータ１２０は異なる形状を有し得る。
【００１６】
膜１２０はベントハウジング１１４内に着脱可能に配設することができ、或いはハウジング内に恒久的に固定することができる。燃料タンクベント又はベント装置を製造するための方法／構造は、例えば、特に限定されないが、接着剤使用、成形、隣接部品間へのサンドイッチなどによって膜を本体部分２０又はベントハウジング１１４に装着又は接合することを含み得る。この場合にも、燃料タンクキャップ１０又はベント装置１００は、様々なスタイルのベント（例えば、キャップ、リモートロールオーバなど）、様々なサイズなどを含む各種の用途で使用できる。ある実施形態では、膜セパレータはタンクと揮発性有機化合物キャニスタ又は空気清浄器との間において燃料／蒸気分離を可能にすることができる。
【００１７】
膜セパレータを含む燃料タンクキャップをタンク開口に設置した場合、補給空気を燃料タンク内に吸い込むことができると共に、燃料タンク内の過剰圧力を逃がすことができる。膜セパレータがベント装置内に配設された場合には、実質的な量の燃料蒸気を外部大気中に放出せずに燃料タンク内の過剰圧力を逃がすことができる。これは、運転者が運転（例えば、芝刈機の運転、チェーンソーの使用、など）中に実質的な量の燃料蒸気に暴露されるのを防止するために特に有益であり得る。
【００１８】
膜セパレータは、ナノ多孔質膜及び疎油性コーティングを含んでいる。膜は、燃料蒸気及び空気に対して透過性を有しかつ液体燃料に対して不透過性を有するナノ多孔質構造を有する材料からなっている。繰返しになるが、「ナノ多孔質」という用語は約０．１〜約５０ナノメートル（ｎｍ）の平均孔径を有する膜セパレータをいう。特定の実施形態では、ナノ多孔質膜の平均孔径は約１〜約２０ｎｍの範囲内にある。ナノ多孔質膜の多孔度は、膜の全体積を基準にして約５０〜約９５％、詳しくは約６０〜約８０％の範囲内にある。一層詳しく後述される通り、コーティングは望ましくは薄く、膜セパレータ（即ち、被覆されたナノ多孔質膜）の多孔度に実質的な影響を及ぼさない。しかし、ある実施形態では、被覆によって失われる容積を補償するため、膜セパレータで所望されるものよりわずかに大きい細孔径及び容積を有するナノ多孔質膜を選択することが有用である。
【００１９】
ある実施形態では、燃料タンクにおける膜の厚さは約０．５〜約５００μｍの範囲内にあり得る。例示的な実施形態では、膜の厚さは約４〜約２００μｍ、詳しくは約１０〜約１５０μｍ、さらに詳しくは約２５〜約１００μｍの範囲内にあり得る。しかし、それより大きい厚さ及び小さい厚さも使用できる。
【００２０】
ナノ多孔質膜は各種のポリマー材料から製造できる。適当な材料の選択は、耐久性、疎油性コーティングとの適合性、入手可能性、コスト、製造の容易さ及び類似の考慮事項のような因子に依存する。ポリマー材料は具体的に述べることができるが、例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルハライド、セルロース系材料（例えば、ニトロセルロース、セルロースエーテル、及び酢酸セルロースのようなセルロースエステル）、ポリアミド（ナイロン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ（Ｃ１−４）アルキルアクリレート、ポリ（Ｃ１−４）アルキルメタクリレート、フルオロポリマー（例えば、膨張ポリテトラフルオロエチレン）、ポリスチレン、ポリスチレンコポリマー（例えば、ポリスチレン−ポリメチルメタクリレート）、ポリウレタン、ポリエステルなどがある。
【００２１】
例示的な実施形態では、ナノ多孔質膜セパレータはセルロース系膜（例えば、特に限定されないが、セルロースエーテル、セルロースエステルなど）からなっている。特定の例示的な実施形態では、ナノ多孔質膜セパレータは酢酸セルロース膜からなっている。セルロース系ナノ多孔質膜は任意適宜の方法で製造でき、そのすべてが当業者にとって公知である。一実施形態では、セルロース系膜は、燃料と燃料蒸気とを分離するために有効な多孔度を有する層を膜の一面に形成する方法によって製造される。この層は時には「活性」層と呼ばれ、膜は膜を通して「活性」層から遠ざかる方向に沿って増大する多孔度を有している。このような構造は、選択的多孔性をもった膜を与える。ナノ多孔質膜セパレータの選択性は、特に限定されないが、プロセスで使用する特定の溶媒、流延用ドープ溶媒系中におけるある種の無機塩又は有機塩の有無、必須材料を含むドープから膜を「発現させる（ｄｅｖｅｌｏｐ）」特定のやり方、膜が発現された後に得られた膜が受ける特定の処理、などの１以上の決定的な製造プロセス要素に依存し得る。
【００２２】
ナノ多孔質セルロース系膜の例示的な製造方法としては、ドーピング剤を流延ウェブ上に薄膜の形態で流延するものがある。
【００２３】
ナノ多孔質膜セパレータはさらに、その上に配設された疎油性コーティングを含んでいる。膜の「疎油性」は、ＡＡＴＣＣ試験１１８−１９９２（その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす）に従って１〜８のスケールで等級付けすることができる。この試験は膜の濡れ抵抗性を評価するものである。この試験では、＃１〜＃８と表示された８種の標準油を使用する。＃１の油は鉱油（表面張力：摂氏２５°（２５℃）で３１．５ダイン／ｃｍ）であり、＃８の油はヘプタン（表面張力：２５℃で１４．８ダイン／ｃｍ）である。各等級の油５滴を膜上に配置する。特定の油による膜の濡れが３０秒以内に起こる場合には不合格である。膜の疎油性等級は、試験に合格した最後の油に相当する。疎油性等級が高いほど、疎油性は良好である。処理後、膜１０は疎油性の向上を示し得る。例示的な実施形態では、膜１０の疎油性は１以上、詳しくは２以上、さらに詳しくは４以上、さらに一段と詳しくは６以上、最も詳しくは８以上である。
【００２４】
膜の疎油性を高めるための一実施形態では、ナノ多孔質膜が疎油性コーティング材料を用いて処理される。例示的な疎油性コーティング材料はフッ素化ポリマーを包含し、本明細書中で使用する場合にこれはフルオロ炭化水素部分及び／又はペルフルオロ炭化水素部分を有するホモポリマー及びコポリマーを含む。フルオロ又はペルフルオロ炭化水素部分は、ポリマー主鎖中に組み込むか、ポリマー主鎖からのペンダント基をなすか、或いはその両方であり得る。したがって、例えばポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ポリスルホンアミド、ポリシロキサン及びポリウレタンを含む様々な種類のポリマーが使用できる。
【００２５】
フッ素化ポリマーは、フッ素化又は過フッ素化Ｃ１−３２炭化水素部分、特にフルオロ（Ｃ１−３２）アルキル部分及び／又はペルフルオロ（Ｃ１−３２）アルキル部分を含む所望の主鎖を生成することが知られている各種のモノマー又はオリゴマーの重合で導くことができる。一実施形態では、ペルフルオロ（Ｃ１−１６）アルキル部分、特に−ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ３及び−ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３が存在している。別の実施形態では、ペルフルオロ（Ｃ１−４）アルキレン部分、特に−ＣＦ２−、−ＣＦ２ＣＦ２−及び−ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−が存在している。例示的なモノマー又はオリゴマー単位としては、例えば、フルオロ（Ｃ１−１６）アルキルアクリレート、フルオロ（Ｃ１−１６）アルキルメタクリレート、ペルフルオロ（Ｃ１−１６）アルキルアクリレート、ペルフルオロ（Ｃ１−１６）アルキルメタクリレート、フッ素化及び過フッ素化Ｃ１−１２オレフィン（例えば、テトラフルオロエチレン）、フルオロ（Ｃ１−１２）アルキルマレイン酸エステル、ペルフルオロ（Ｃ１−１２）アルキルマレイン酸エステル、フルオロ（Ｃ１−１２）アルキル（Ｃ６−１２）アリールウレタンオリゴマー、フルオロ（Ｃ１−１２）アルキルアリルウレタンオリゴマー、フルオロ（Ｃ１−１２）アルキルウレタンアクリレートオリゴマー、フルオロ（Ｃ１−１２）アルキルウレタンアクリレートオリゴマーなどがある。フッ素化モノマー又はオリゴマーは、例えば不飽和炭化水素（例えば、オレフィン）、（Ｃ１−１２）アルキルアクリレート及び（Ｃ１−１２）アルキルメタクリレートを含む追加の非フッ素化モノマー又はオリゴマーと任意に共重合させることができる。
【００２６】
これらの疎油性ポリマーの特定の例示的な種類としては、特に限定されないが、−ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ３及び−ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３部分を有する非極性ペルフルオロアルキルポリエーテル（ＰＦＰＥ）、非極性ＰＦＰＥと極性単官能性ＰＦＰＥとの混合物、リン酸、シラン又はアミド末端基を有する極性水溶性ＰＦＰＥ、非極性ＰＦＰＥとフッ素化又は過フッ素化（Ｃ１−１２）アルキルメタクリレートポリマー或いはフッ素化又は過フッ素化（Ｃ１−１２）アルキルアクリレートポリマーとの混合物、並びにペルフルオロ（Ｃ１−３）アルキルエーテル単位とフッ素化又は過フッ素化（Ｃ１−１２）アルキルメタクリレート単位或いはフッ素化又は過フッ素化（Ｃ１−１２）アルキルアクリレート単位とを含むコポリマーがある。上述のポリマーは、例えば、水性溶液又は乳濁液中での紫外線照射によって架橋させることができる。フッ素化ポリマーの混合物も使用できる。
【００２７】
疎油性ポリマーは、乳濁液として商業的に入手できる。例示的な乳濁液としては、特に限定されないが、シロキサンとペルフルオロ（Ｃ１−１２）アルキル置換アクリレート又はメタクリレートとのコポリマーをベースとするもの、フッ素化又は過フッ素化コポリマー又はターポリマーをベースとする乳濁液、少なくともヘキサフルオロプロペン又はペルフルオロアルキルビニルエーテルを含む１種の単位、ペルフルオロ（Ｃ１−１２）アルキル置換ポリアクリレート及びメタクリレートをベースとする乳濁液などがある。これらのポリマー及びその製法は当業者にとって公知である。具体的な疎油性フッ素化ポリマーは、Ｄｕｐｏｎｔ社（ウィルミントン、米国デラウェア州）から入手できるＺｏｎｙｌ（登録商標）８１９５、７０４０、８４１２及び／又は８３００のペルフルオロアルキルアクリル酸コポリマー及び／又はペルフルオロアルキルメタクリル酸コポリマー水性分散液である。
【００２８】
ナノ多孔質膜セパレータは、それを疎油性コーティング組成物で処理することで疎油化される。膜の処理方法は、物品を疎油性コーティングで被覆するための任意適宜の方法からなればよく、当業者にとって公知である。例示的な技法としては、疎油性コーティング組成物を液体状態（例えば、材料の融液、溶液又はラテックス分散液）で塗布するものがある。液状の疎油性コーティング組成物を塗布するための例示的な方法としては、特に限定されないが、膜の表面上への浸し塗り、塗装、吹付け、ローラ塗り、はけ塗りなどがある。技法にかかわらず、塗布はナノ多孔質膜構造の内面が疎油性コーティング組成物で被覆されるまで実施すればよい。しかし、細孔が満たされるまでは実施すべきでなく、これは膜の気液吸収特性を低下させることがあるからである。このようにすれば、疎油性コーティング組成物の存在は多孔度にほとんど影響を及ぼさない。即ち、ナノ多孔質膜中にボイドを画成する壁面は疎油性材料の非常に薄いコーティングしか有していない。疎油性コーティング組成物の塗布は、溶液又は分散液の濃度又は固形分含有量を変化させること、及び／又は塗布温度又は圧力を変化させることで達成できる。
【００２９】
有機又は無機溶媒の使用は、ナノ多孔質膜全体への疎油性フッ素化ポリマーの分布を容易にするために役立ち得る。通例、ナノ多孔質膜は最初から疎油性ではなく、親油性であることがある。したがって、溶媒の使用は時には膜構造を疎油性コーティング組成物で濡らし及び／又は飽和させることの難しさを低減させることがある。各種の溶媒が使用できる。
【００３０】
膜への塗布中、疎油性コーティング組成物は膜を濡らしかつ飽和させることができる。疎油性ポリマーは膜上に配置され、ナノ多孔質膜セパレータに疎油性を付与し得る。ある実施形態では、疎油性コーティングと膜との間に共有結合を得ることが可能である。任意の実施形態では、疎油化処理されたナノ多孔質膜セパレータは加熱によって「硬化」させることができる。この「硬化」プロセスは、フルオロポリマーを特定の疎油性配向状態に転位させることで疎油性を向上させる可能性がある。加熱は、疎油性フルオロポリマーを多孔質膜のノード及びフィブリルの周囲に流動させてコーティングを形成することができる。硬化温度は疎油性フルオロポリマーに応じて変化し得る。例示的な範囲は、約４０〜約１４０℃、詳しくは約５０〜約１３０℃、さらに詳しくは約７０〜約１２５℃である。
【００３１】
特定の実施形態では、フッ素化ポリマーはポリマー固形分の安定化水混和性分散液の形態を有する。この実施形態では、疎油性フルオロポリマー固形分は、フッ素化ポリマー固形分の製造時に重合反応で使用したアセトン及びエチレングリコール又は他の水混和性溶媒並びに界面活性剤も比較的少ない量で含むことがある。任意には、疎油性フッ素化ポリマー固形分の分散液は安定剤（例えば、特に限定されないが、脱イオン及び／又は脱塩水）で安定化される。安定剤は、疎油性フッ素化ポリマー固形分が沈降し、被覆すべき膜の細孔に入ることができないサイズにまで凝集する傾向を低減させる。コーティング組成物は他の量の安定剤を含み得るものの、ある実施形態では、コーティング層を形成するコーティング組成物は約５〜約５０ｗｔ％の範囲内の量の安定剤を含んでいる。例えば、ある実施形態では、コーティング組成物は約１５〜約２５ｗｔ％の範囲内の量の安定剤を含んでいる。
【００３２】
疎油性フッ素化ポリマー固形分の安定化分散液を１種以上の溶媒で希釈することで、コーティング層を形成するコーティング組成物を調製できる。他の溶媒も使用できるが、好適な溶媒としては、特に限定されないが、水、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン並びに水溶性のｅ系列及びｐ系列グリコールエーテルがある。さらに、溶媒は他の表面張力を有していてもよいが、ある実施形態では、コーティング組成物は約３１ｄｙｎ／ｃｍ未満の表面張力を有する溶媒を含む。上述したようにして塗布した後、例えば、被覆された膜を加熱して疎油性フッ素化ポリマー固形分を流動合体させると共に、安定剤及び溶媒を除去することで、コーティング組成物を固化させる。加熱中、疎油性フルオロポリマー固形分の熱移動性により、固形分はあたりを移動及び流動し、結合し、膜の表面に付着し、かくして合体してコーティング層を形成する。
【００３３】
使用する溶媒又はキャリヤにかかわりなく、コーティング組成物はそれの総重量を基準にして約０．１〜約１０ｗｔ％の範囲内の量の疎油性フルオロポリマー固形分を含み得る。例えば、ある実施形態では、コーティング組成物は約０．５〜約１．５ｗｔ％の範囲内の疎油性フルオロポリマー固形分を含む。コーティング組成物が水以外の溶媒を含む場合、コーティング層を形成するコーティング組成物は水以外の溶媒を約４０〜約８０ｗｔ％の範囲内の量で含む。例えば、ある実施形態では、コーティング組成物は水以外の溶媒を約５０〜約７５ｗｔ％の範囲内の量で含む。
【００３４】
コーティング組成物は、コーティング組成物が膜中の細孔を濡らすことで、細孔をコーティング組成物中の疎油性フッ素化ポリマー固形分で被覆することができる表面張力及び相対接触角を有している。しかし、上述したように有機溶媒を使用する実施形態では、溶媒を含む溶液で膜が濡れた後にコーティング組成物を膜に塗布することで、コーティング組成物は膜細孔を通過すると共に膜の表面を「濡らす（ｗｅｔ−ｏｕｔ）」。
【００３５】
形成されるコーティング層の厚さ並びにコーティング層中のフッ素化ポリマー固形分の量及び種類は、膜細孔を画成する膜の表面に付着しかつ順応するための固形分の親和性、コーティング組成物中の最終固形分含有量、被覆方法、並びに想定される用途及び使用時の所望耐久性を含むいくつかの因子に依存し得る。
【００３６】
コーティング組成物が膜の網状組織の表面全体を完全に封入すること、或いは膜の疎油性を向上させるために連続していることは必要でない。しかし、一実施形態では、膜表面の５０％以上、詳しくは７５％以上、さらに詳しくは９０％以上が被覆される。
【００３７】
疎油化処理されたナノ多孔質膜セパレータは、液体燃料を開口から流出させることなくタンク内に蓄積した燃料蒸気を放出させるため、燃料タンクシステムの開口内に有利に使用できる。ナノ多孔質膜セパレータは、小形燃焼機関の燃料タンク用の燃料タンクキャップ又はベント装置において特に有用であり得る。圧力補償に加えて、ナノ多孔質膜セパレータはさらに、機関が約９０度以上の姿勢変化を受けた場合でもやはり燃料の漏れなしに燃料蒸気を流出させ得る燃料タンク用のロールオーバベントを提供する。ナノ多孔質膜セパレータはそれの金属相当品より軽量かつ安価であるので、ナノ多孔質膜セパレータは現行の多孔質金属ベント部品に比べて特に有利である。
【００３８】
本明細書中で使用される用語は、特定の実施形態を記載するためのものにすぎず、本発明を限定するものではない。本明細書中に開示される範囲は端点を含むと共に結合可能である（例えば、「約２５ｗｔ％以下、さらに詳しくは約５〜約２０ｗｔ％」という範囲は端点を含むと共に、「約５〜約２５ｗｔ％」などの範囲内のすべての中間値を含む）。「組合せ」とは、ブレンド、混合物、合金、反応混合物などを包含する。さらに、本明細書中における「第１」、「第２」などの用語はいかなる順序、数量又は重要度も表すわけではなく、むしろある構成要素を別の構成要素から区別するために使用される。本明細書中では、不定冠詞は数量を限定するものではなく、記載されたものが１以上存在することを意味する。数量に関して使用される「約」という修飾語は記載された値を含むと共に、（例えば、特定の数量の測定に関連する誤差の程度を含め）前後関係から指示される意味を有する。本明細書中で使用される接尾辞“（ｓ）”は、それが修飾する語の単数形及び複数形の両方を包含し、それによってその語が意味するものの１以上を包含するものである（例えば、ｃｏｌｏｒａｎｔ（ｓ）は１種以上の着色剤を包含する）。本明細書全体を通じて言及される「一実施形態」、「別の実施形態」、「ある実施形態」などの用語は、該実施形態に関連して記載される特定の構成要素（例えば、特徴、構造及び／又は特性）が本明細書中に記載される１以上の実施形態に含まれることを意味し、他の実施形態中には存在することも存在しないこともある。さらに、記載された構成要素は様々な実施形態において任意適宜のやり方で併用できることを理解すべきである。
【００３９】
特に定義しない限り、本明細書中で使用される（技術的用語及び科学的用語を含む）すべての用語は、本発明の実施形態が属する技術分野の当業者が通常理解するものと同じ意味を有する。さらに、一般に使用される辞書に定義されているもののような用語は、関連技術及び本発明の文脈中の意味と矛盾しない意味を有するものと解釈すべきであり、本明細書中に明確に定義されない限りは理想化された意味又は過度に形式ばった意味に解釈されないことは言うまでもない。
【００４０】
以上、例示的な実施形態に関して本発明を説明してきたが、当業者であれば、本発明の技術的範囲から逸脱せずに様々な変更及び同等物による構成要素の置換を行い得ることが理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために多くの修正を行うことができる。したがって、本発明はこの発明を実施するために想定される最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を包含する。
【符号の説明】
【００４１】
１０  燃料タンクシステム
１２  燃料タンク
１４  燃料キャップ
２０  本体部分
２２  ガス抜き穴
３０  ナノ多孔質膜セパレータ
３２  周辺リム部分
３４  中心部分
１００  燃料タンクシステム
１０２  燃料タンク
１０４  燃料キャップ
１１０  ベント装置
１１４  ハウジング
１１６  カバー
１２０  ナノ多孔質膜セパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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