(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微孔質材料を含む微細濾過膜を調製する方法であって、該微孔質材料は以下：
（ａ）少なくとも２重量パーセントの量で存在するポリオレフィンマトリックス、
（ｂ）該マトリックスにわたって分布している、微細に分割された、粒子状の、水に溶けないシリカ充填材であって、該充填材は、該微孔質材料基質の１０重量パーセントから９０重量パーセントを構成し、ここで充填材対ポリオレフィンの重量比は４：１より大きいシリカ充填材、および
（ｃ）少なくとも３５体積パーセントの、該微孔質材料にわたって連絡している相互接続している細孔のネットワーク
を含み、
ここで、該方法は、該微孔質材料を下記の工程：
（ｉ）均一な混合物が得られるまで、該ポリオレフィンマトリックス（ａ）、シリカ（ｂ）、および加工可塑剤を混合する工程、
（ｉｉ）必要に応じて追加の加工可塑剤と共に、該混合物をスクリューエクストルーダーの加熱されたバレルに導入し、そして該混合物をシーティングダイに通して押し出して、連続的なシートを形成する工程、
（ｉｉｉ）該ダイにより形成された該連続的なシートを連動して作用する１組の加熱されたカレンダロールに送って、該ダイから出る上記連続的なシートより厚さの薄い連続的なシートを形成する工程、
（ｉｖ）該連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて延伸する工程であって、ここで工程（ｉｉ）の間またはすぐ後および／または工程（ｉｉｉ）のすぐ後ではあるものの、工程（ｖ）より前に、延伸が起こる工程、
（ｖ）有機液体による抽出により該加工可塑剤が除去される第１抽出ゾーンに該延伸されたシートを通す工程、
（ｖｉ）蒸気および／または水により残余有機抽出液体が除去される第２抽出ゾーンに該連続的なシートを通す工程、
（ｖｉｉ）残余の水および／または残りの残余有機抽出液体を除去するために乾燥機に該連続的なシートを通す工程、および
（ｖｉｉｉ）該連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて必要に応じて延伸する工程であって、ここで工程（ｖ）、工程（ｖｉ）および／または工程（ｖｉｉ）の間またはすぐ後に、延伸が起こり、微孔質材料を形成する工程、
により調製することを含む、
方法。
【請求項２】
前記ポリオレフィンマトリックスが、少なくとも１８デシリットル／グラムの固有粘度を有する超高分子量ポリエチレン、少なくとも６デシリットル／グラムの固有粘度を有する超高分子量ポリプロピレンまたはこれらの混合物である、超高分子量ポリオレフィンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マトリックスがさらに高密度ポリエチレンを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記微孔質材料を調製する前に沈殿シリカを回転乾燥して前記シリカ充填材を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記シリカが１２５から７００ｍ２／ｇのＢＥＴを示す、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記シリカが１２０から５００ｍ２／ｇのＣＴＡＢを示す、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記シリカ充填材のＢＥＴ／ＣＴＡＢが少なくとも１．０である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
平均細孔サイズが０．０５から１．０ミクロンに及ぶ、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記微孔質材料が０．５ミルから１８ミル（１２．７から４５７．２ミクロン）に及ぶ厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記微孔質材料がエタノールに基づいた６９から５５３ｋＰａ（１０から８０ｐｓｉ）の泡立ち点を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記微孔質材料が（ｄ）該微孔質材料の表面に付与されたコーティングをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記微孔質材料の表面に付与された前記コーティングが親水性コーティングである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記シリカ（ｂ）がポリエチレングリコール、カルボキシベタイン、スルホベタインおよびそのポリマー、混合原子価分子、オリゴマーおよびそれらのポリマー、正に荷電した部分、および負に荷電した部分の少なくとも１つにより処理された表面である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記シリカ（ｂ）が官能基により修飾された表面である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記微孔質材料が付着した支持層を前記膜がさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
流体流を微孔質材料を含む微細濾過膜に通す工程を含む、該流体流から浮遊物質または溶解物質を分離する方法であって、該微孔質材料は、
（ａ）少なくとも２重量パーセントの量で存在するポリオレフィンマトリックス、
（ｂ）該マトリックスにわたって分布している、微細に分割された、粒子状の、水に溶けないシリカ充填材であって、該充填材は、該微孔質材料基質の１０重量パーセントから９０重量パーセントを構成し、ここで充填材対ポリオレフィンの重量比は４：１より大きいシリカ充填材、および
（ｃ）少なくとも３５体積パーセントの、該微孔質材料にわたって連絡している相互接続している細孔のネットワーク
を含み、
ここで該微孔質材料は下記の工程：
（ｉ）均一な混合物が得られるまで、該ポリオレフィンマトリックス（ａ）、シリカ（ｂ）、および加工可塑剤を混合する工程、
（ｉｉ）必要に応じて追加の加工可塑剤と共に、該混合物をスクリューエクストルーダーの加熱されたバレルに導入し、そして該混合物をシーティングダイに通して押し出して、連続的なシートを形成する工程、
（ｉｉｉ）該ダイにより形成された該連続的なシートを連動して作用する１組の加熱されたカレンダロールに送って、該ダイから出る上記連続的なシートより厚さの薄い連続的なシートを形成する工程、
（ｉｖ）該連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて延伸する工程であって、ここで工程（ｉｉ）の間またはすぐ後および／または工程（ｉｉｉ）のすぐ後ではあるものの、工程（ｖ）より前に、延伸が起こる工程、
（ｖ）有機液体による抽出により該加工可塑剤が除去される第１抽出ゾーンに該延伸されたシートを通す工程、
（ｖｉ）蒸気および／または水により残余有機抽出液体が除去される第２抽出ゾーンに該連続的なシートを通す工程、
（ｖｉｉ）残余の水および／または残りの残余有機抽出液体を除去するために乾燥機に該連続的なシートを通す工程、および
（ｖｉｉｉ）該連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて必要に応じて延伸する工程であって、ここで工程（ｖ）、工程（ｖｉ）および／または工程（ｖｉｉ）の間またはすぐ後に、延伸が起こり、微孔質材料を形成する工程、
により調製される、
方法。
【請求項１７】
前記流体流が液体流であり、そして０．０１４５から１．４５ｍｌ／（ｃｍ２×ｋＰａ×ｍｉｎ）（０．１から１０ｍｌ／（ｃｍ２×ｐｓｉ×ｍｉｎ））の流束速度で前記微細濾過膜を通される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記流体流がガス状流であり、そして０．０２９から２．９ｍｌ／（ｃｍ２×ｋＰａ×ｍｉｎ）（０．２から２．０ｍｌ／（ｃｍ２×ｐｓｉ×ｍｉｎ））の流束速度で前記微細濾過膜を通される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記シリカ充填材が回転乾燥された沈殿シリカである、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記シリカが１２５から７００ｍ２／ｇのＢＥＴを示す、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記シリカが１２０から５００ｍ２／ｇのＣＴＡＢを示す、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記シリカ充填材のＢＥＴ／ＣＴＡＢが少なくとも１．０である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
平均細孔サイズが０．０５から１．０ミクロンに及ぶ、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記微孔質材料が０．５ミルから１８ミル（１２．７から４５７．２ミクロン）に及ぶ厚さを有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記微孔質材料がエタノールに基づいた６９から５５３ｋＰａ（１０から８０ｐｓｉ）の泡立ち点を示す、請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
前記シリカ（ｂ）が前記流体流中で１つまたは１つより多くの材料と反応するか、または１つまたは１つより多くの材料を吸着する官能基により修飾された表面である、請求項１６に記載の方法。
【請求項２７】
前記流体流から分離されるべき材料が重金属、炭化水素、オイル、染料、神経毒、薬剤、および／または殺虫剤を含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（連邦政府後援の研究および開発に関する声明）
本発明は、ｔｈｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｃｅｎｔｅｒ−Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ（「ＥＲＤＣ−ＣＥＲＬ」）により与えられる契約番号Ｗ９１３２Ｔ−０９−Ｃ−００４６の下、政府援助によりなされた。米国政府は本発明において特定の権利を有し得る。
【０００２】
（関連する出願に対する相互参照）
本願は、２０１１年１１月４日に出願された米国仮特許出願第６１／５５５，５００号明細書の利益を主張する。
【０００３】
（発明の分野）
本発明は、濾過および吸着膜において有用な微孔質材料ならびにそれらの流体精製過程における使用に関する。
【背景技術】
【０００４】
（発明の背景）
清潔および飲料に適した水へのアクセシビリティは世界中で、特に発展途上国において、関心事である。低コストで、効果的である濾過材料および過程に対する追及は継続している。マクロな粒子状の汚染物質および分子汚染物質の両方を除去し得る濾過媒体は、特に望まれている。これは親水性および疎水性汚染物質の両方を低コストおよび高い流速度で除去し得るものを含む。
【０００５】
化学収着および物理収着によって汚染物質を除去する役目をする液体またはガス流での使用に適する新しい膜を提供することが望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の要旨）
本発明は、微孔質材料を含む微細濾過膜に関し、上記微孔質材料は以下：
（ａ）少なくとも２重量パーセントの量で存在するポリオレフィンマトリックス、
（ｂ）上記マトリックスにわたって分布している、微細に分割された、粒子状の、実質的に水に溶けないシリカ充填材であって、上記充填材は、上記微孔質材料基質の約１０重量パーセントから約９０重量パーセントを構成し、ここで充填材対ポリオレフィンの重量比は４：１より大きいシリカ充填材、および
（ｃ）少なくとも３５体積パーセントの、上記微孔質材料にわたって連絡している相互接続している細孔のネットワーク
を含み、
ここで上記微孔質材料は下記の工程：
（ｉ）実質的に均一な混合物が得られるまで、上記ポリオレフィンマトリックス（ａ）、シリカ（ｂ）、および加工可塑剤を混合する工程、
（ｉｉ）必要に応じて追加の加工可塑剤と共に、上記混合物をスクリューエクストルーダーの加熱されたバレルに導入し、そして上記混合物をシーティングダイに通して押し出して、連続的なシートを形成する工程、
（ｉｉｉ）上記ダイにより形成された上記連続的なシートを連動して作用する１組の加熱されたカレンダロールに送って、上記ダイから出る上記連続的なシートより厚さの薄い連続的なシートを形成する工程、
（ｉｖ）上記連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて延伸する工程であって、ここで工程（ｉｉ）および／または工程（ｉｉｉ）の間またはすぐ後ではあるものの、工程（ｖ）より前に、延伸が起こる工程、
（ｖ）有機液体による抽出により上記加工可塑剤が実質的に除去される第１抽出ゾーンに上記延伸されたシートを通す工程、
（ｖｉ）蒸気および／または水により残余有機抽出液体が実質的に除去される第２抽出ゾーンに上記連続的なシートを通す工程、
（ｖｉｉ）残余の水および残りの残余有機抽出液体を実質的に除去するために乾燥機に上記連続的なシートを通す工程、および
（ｖｉｉｉ）上記連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて必要に応じて延伸する工程であって、ここで工程（ｖ）、工程（ｖｉ）および／または工程（ｖｉｉ）の間またはすぐ後に、延伸が起こり、微孔質材料を形成する工程、
により調製される。
【０００７】
本発明はまた流体流、たとえば液体またはガス状流、から浮遊物質または溶解物質を分離する方法に関する。上記方法は上記流体流を上記で記述される微細濾過膜に通す工程を含む。
【０００８】
分離プロセスから結果として生じる所望の生成物は、たとえば廃棄流から汚染物質を除去する場合、精製された濾過液であり得、または、たとえば電着浴を再構成する際には、システムを通して再循環するために濃縮された供給物であり得る。
より特定すれば、本明細書は、以下の項目に関する構成を記載している。
（項目１）
微孔質材料を含む微細濾過膜であって、上記微孔質材料は以下：
（ａ）少なくとも２重量パーセントの量で存在するポリオレフィンマトリックス、
（ｂ）上記マトリックスにわたって分布している、微細に分割された、粒子状の、実質的に水に溶けないシリカ充填材であって、上記充填材は、上記微孔質材料基質の約１０重量パーセントから約９０重量パーセントを構成し、ここで充填材対ポリオレフィンの重量比は４：１より大きいシリカ充填材、および
（ｃ）少なくとも３５体積パーセントの、上記微孔質材料にわたって連絡している相互接続している細孔のネットワーク
を含み、
ここで上記微孔質材料は下記の工程：
（ｉ）実質的に均一な混合物が得られるまで、上記ポリオレフィンマトリックス（ａ）、シリカ（ｂ）、および加工可塑剤を混合する工程、
（ｉｉ）必要に応じて追加の加工可塑剤と共に、上記混合物をスクリューエクストルーダーの加熱されたバレルに導入し、そして上記混合物をシーティングダイに通して押し出して、連続的なシートを形成する工程、
（ｉｉｉ）上記ダイにより形成された上記連続的なシートを連動して作用する１組の加熱されたカレンダロールに送って、上記ダイから出る上記連続的なシートより厚さの薄い連続的なシートを形成する工程、
（ｉｖ）上記連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて延伸する工程であって、ここで工程（ｉｉ）および／または工程（ｉｉｉ）の間またはすぐ後ではあるものの、工程（ｖ）より前に、延伸が起こる工程、
（ｖ）有機液体による抽出により上記加工可塑剤が実質的に除去される第１抽出ゾーンに上記延伸されたシートを通す工程、
（ｖｉ）蒸気および／または水により残余有機抽出液体が実質的に除去される第２抽出ゾーンに上記連続的なシートを通す工程、
（ｖｉｉ）残余の水および残りの残余有機抽出液体を実質的に除去するために乾燥機に上記連続的なシートを通す工程、および
（ｖｉｉｉ）上記連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて必要に応じて延伸する工程であって、ここで工程（ｖ）、工程（ｖｉ）および／または工程（ｖｉｉ）の間またはすぐ後に、延伸が起こり、微孔質材料を形成する工程、
により調製される、
微細濾過膜。
（項目２）
上記ポリオレフィンマトリックスが、少なくとも約１８デシリットル／グラムの固有粘度を有する本質的に線状の超高分子量ポリエチレン、少なくとも約６デシリットル／グラムの固有粘度を有する本質的に線状の超高分子量ポリプロピレンまたはこれらの混合物である、本質的に線状の超高分子量ポリオレフィンを含む、項目１に記載の膜。
（項目３）
上記マトリックスがさらに高密度ポリエチレンを含む、項目２に記載の膜。
（項目４）
上記シリカ充填材が回転乾燥された沈殿シリカである、項目１に記載の膜。
（項目５）
上記シリカが１２５から７００ｍ２／ｇのＢＥＴを示す、項目４に記載の膜。
（項目６）
上記シリカが１２０から５００ｍ２／ｇのＣＴＡＢを示す、項目５に記載の膜。
（項目７）
ＢＥＴ対ＣＴＡＢ比が少なくとも１．０である、項目５に記載の膜。
（項目８）
平均細孔サイズが０．０５から１．０ミクロンに及ぶ、項目１に記載の膜。
（項目９）
上記微孔質材料が０．５ミルから１８ミル（１２．７から４５７．２ミクロン）に及ぶ厚さを有する、項目１に記載の膜。
（項目１０）
上記微孔質材料がエタノールに基づいた１０から８０ｐｓｉの泡立ち点を示す、項目１に記載の膜。
（項目１１）
上記微孔質材料が（ｄ）上記微孔質材料の表面に付与されたコーティングをさらに含む、項目１に記載の膜。
（項目１２）
上記微孔質材料の表面に付与された上記コーティングが親水性コーティングである、項目１１に記載の膜。
（項目１３）
上記シリカ（ｂ）がポリエチレングリコール、カルボキシベタイン、スルホベタインおよびそのポリマー、混合原子価分子、オリゴマーおよびそれらのポリマー、正に荷電した部分、および負に荷電した部分の少なくとも１つにより処理された表面である、項目１に記載の膜。
（項目１４）
上記シリカ（ｂ）が官能基により修飾された表面である、項目１に記載の膜。
（項目１５）
上記微孔質材料が付着した支持層をさらに含む、項目１に記載の膜。
（項目１６）
流体流を微孔質材料を含む微細濾過膜に通す工程を含む、上記流体流から浮遊物質または溶解物質を分離する方法であって、上記微孔質材料は、
（ａ）少なくとも２重量パーセントの量で存在するポリオレフィンマトリックス、
（ｂ）上記マトリックスにわたって分布している、微細に分割された、粒子状の、実質的に水に溶けないシリカ充填材であって、上記充填材は、上記微孔質材料基質の約１０重量パーセントから約９０重量パーセントを構成し、ここで充填材対ポリオレフィンの重量比は４：１より大きいシリカ充填材、および
（ｃ）少なくとも３５体積パーセントの、上記微孔質材料にわたって連絡している相互接続している細孔のネットワーク
を含み、
ここで上記微孔質材料は下記の工程：
（ｉ）実質的に均一な混合物が得られるまで、上記ポリオレフィンマトリックス（ａ）、シリカ（ｂ）、および加工可塑剤を混合する工程、
（ｉｉ）必要に応じて追加の加工可塑剤と共に、上記混合物をスクリューエクストルーダーの加熱されたバレルに導入し、そして上記混合物をシーティングダイに通して押し出して、連続的なシートを形成する工程、
（ｉｉｉ）上記ダイにより形成された上記連続的なシートを連動して作用する１組の加熱されたカレンダロールに送って、上記ダイから出る上記連続的なシートより厚さの薄い連続的なシートを形成する工程、
（ｉｖ）上記連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて延伸する工程であって、ここで工程（ｉｉ）および／または工程（ｉｉｉ）の間またはすぐ後ではあるものの、工程（ｖ）より前に、延伸が起こる工程、
（ｖ）有機液体による抽出により上記加工可塑剤が実質的に除去される第１抽出ゾーンに上記延伸されたシートを通す工程、
（ｖｉ）蒸気および／または水により残余有機抽出液体が実質的に除去される第２抽出ゾーンに上記連続的なシートを通す工程、
（ｖｉｉ）残余の水および残りの残余有機抽出液体を実質的に除去するために乾燥機に上記連続的なシートを通す工程、および
（ｖｉｉｉ）上記連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて必要に応じて延伸する工程であって、ここで工程（ｖ）、工程（ｖｉ）および／または工程（ｖｉｉ）の間またはすぐ後に、延伸が起こり、微孔質材料を形成する工程、
により調製される、
方法。
（項目１７）
上記流体流が液体流であり、そして０．１から１０ｍｌ／（ｃｍ２×ｐｓｉ×ｍｉｎ）
の流束速度で上記微細濾過膜を通される、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
上記流体流がガス状流であり、そして０．２から２．０ｍｌ／（ｃｍ２×ｐｓｉ×ｍｉ
ｎ）の流束速度で上記微細濾過膜を通される、項目１６に記載の方法。
（項目１９）
上記シリカ充填材が回転乾燥された沈殿シリカである、項目１６に記載の方法。
（項目２０）
上記シリカが１２５から７００ｍ２／ｇのＢＥＴを示す、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
上記シリカが１２０から５００ｍ２／ｇのＣＴＡＢを示す、項目２０に記載の方法。
（項目２２）
ＢＥＴ対ＣＴＡＢ比が少なくとも１．０である、項目２０に記載の方法。
（項目２３）
平均細孔サイズが０．０５から１．０ミクロンに及ぶ、項目１６に記載の方法。
（項目２４）
上記微孔質材料が０．５ミルから１８ミル（１２．７から４５７．２ミクロン）に及ぶ厚さを有する、項目１６に記載の方法。
（項目２５）
上記微孔質材料がエタノールに基づいた１０から８０ｐｓｉの泡立ち点を示す、項目１６に記載の方法。
（項目２６）
上記シリカ（ｂ）が上記流体流中で１つまたは１つより多くの材料と反応するか、または１つまたは１つより多くの材料を吸着する官能基により修飾された表面である、項目１６に記載の方法。
（項目２７）
上記流体流から分離されるべき材料が重金属、炭化水素、オイル、染料、神経毒、薬剤、および／または殺虫剤を含む、項目１６に記載の方法。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（発明の詳細な説明）
任意の実施例以外、または他に示されていなければ、明細書および特許請求の範囲で使用される成分の量、反応状態などを表現するすべての数はすべての例において「約」という単語により修飾されると理解すべきである。したがって、もし反対に指示されなければ、下記の明細書および添付の特許請求の範囲に述べた上記数値パラメータは近似値である。上記近似値は本発明により得られるべき所望の性質に基づいて変化し得る。最低限でも、均等論の適用を特許請求の範囲を制限する試みとしてではなく、それぞれの数値パラメータは、報告された有効桁数を考慮し、かつ通常の丸め技術を適用することにより、少なくとも解釈されるべきである。
【００１０】
本発明の広い範囲で述べている数値範囲およびパラメータは近似値ではあるものの、具体的な実施例に述べた数値はできる限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値はそれらの試験測定それぞれにおいて見出される標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含む。
【００１１】
また、本明細書で列挙された任意の数値範囲は、そこに包括されるすべての部分範囲を含むことを意図していると理解されるべきである。たとえば、「１から１０」の範囲は列挙された最小値１と列挙された最大値１０の間（ならびに１および１０を含む）、つまり１に等しいかまたは１より大きい最小値および１０に等しいかまたは１０未満の最大値を有するすべての部分範囲を含むことを意図される。
【００１２】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、明確におよび明白に１つの指示対象に制限していなければ、冠詞「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は複数の指示対象を含む。
【００１３】
本明細書に存在するような本発明のさまざまな実施形態および実施例は、本発明の範囲について制限しないとそれぞれ理解される。
【００１４】
以下の説明および特許請求の範囲で使用される場合、以下の用語は下記に示す意味を有する。
【００１５】
「ポリマー」により、ホモポリマーおよびコポリマー、ならびにオリゴマーを含むポリマーが意味される。「複合材料」により、２または２より多くの異なる材料の組み合わせが意味される。
【００１６】
本明細書において使用される場合、「から形成される（た）」は開放型を示す言葉（たとえば「含む」）を意味する。そういうものとして、記載される成分のリスト「から形成される（た）」組成物は少なくともこれらの記載される成分を含む組成物であり、および組成物が形成される間、さらに他の記載されていない成分を含み得ることが意図される。
【００１７】
本明細書において使用される場合、用語「高分子無機材料」は炭素以外の１つの元素または複数の元素に基づいた主鎖繰り返し単位を有する高分子材料を意味する。より多くの情報については、Ｊａｍｅｓ  Ｍａｒｋ  ｅｔ  ａｌ．、  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、  Ｐｒｅｎｔｉｃｅ  Ｈａｌｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｅｒｉｅｓ、  （１９９２）の５ページを参照のこと。これは本明細書において参考として特に援用される。さらに、本明細書において使用される場合、用語「高分子有機材料」は合成高分子材料、半合成高分子材料および天然高分子材料を意味する。上記高分子材料のすべては、炭素に基づいた主鎖繰り返し単位を有する。
【００１８】
本明細書において使用される場合、「有機材料」は炭素を含む化合物であって、ここで上記炭素は代表的に炭素自身におよび水素に、ならびに多くの場合他の元素に同様に結合している化合物、を意味し、ならびにたとえば炭素酸化物、カーバイド、二硫化炭素などの二元化合物、金属シアニド、金属カルボニル、ホスゲン、硫化カルボニルなどのような三元化合物、および金属炭酸塩、たとえば炭酸カルシウムおよび炭酸ナトリウムのような炭素を含むイオン性化合物を除外する。Ｒ．  Ｌｅｗｉｓ、  Ｓｒ．、  Ｈａｗｌｅｙ’ｓ  Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ、  （１２ｔｈ  Ｅｄ．  １９９３）７６１−７６２ページ、およびＭ．  Ｓｉｌｂｅｒｂｅｒｇ、  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｔｈｅ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｎａｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｍａｔｔｅｒ  ａｎｄ  Ｃｈａｎｇｅ  （１９９６）５８６ページを参照のこと。これらは本明細書において参考として特に援用される。
【００１９】
本明細書において使用される場合、用語「無機材料」は有機材料ではない任意の材料を意味する。
【００２０】
本明細書において使用される場合、「熱可塑性の」材料は熱にさらされたときに柔らかくなり、室温に冷やされたときにその最初の状態に戻る材料である。本明細書において使用される場合、「熱硬化性の」材料は加熱したときに不可逆的に凝固し、または「硬化する」材料である。
【００２１】
本明細書において使用される場合、「微孔質材料」または「微孔質シート材料」は、相互接続している細孔のネットワークを有する材料を意味する。ここで、コーティングフリー、印刷インキフリー、含浸剤フリーおよび予備結合ベースで、上記細孔は０．００１から０．５マイクロメートルに及ぶ体積平均直径を有し、および本明細書の下記で議論されるような材料の少なくとも５体積パーセントを構成する。
【００２２】
「プラストマー」により塑性およびエラストマーの性質両方を示すポリマーが意味される。
【００２３】
本発明は、微孔質材料を含む微細濾過膜に関し、上記微孔質材料は以下：
（ａ）少なくとも２重量パーセントの量で存在するポリオレフィンマトリックス、
（ｂ）上記マトリックスにわたって分布している、微細に分割された、粒子状の、実質的に水に溶けないシリカ充填材であって、上記充填材は、上記微孔質材料基質の約１０重量パーセントから約９０重量パーセントを構成し、ここで充填材対ポリオレフィンの重量比は４：１より大きいシリカ充填材、および
（ｃ）少なくとも３５体積パーセントの、上記微孔質材料にわたって連絡している相互接続している細孔のネットワーク
を含み、
ここで上記微孔質材料は下記の工程：
（ｉ）実質的に均一な混合物が得られるまで、上記ポリオレフィンマトリックス（ａ）、シリカ（ｂ）、および加工可塑剤を混合する工程、
（ｉｉ）必要に応じて追加の加工可塑剤と共に、上記混合物をスクリューエクストルーダーの加熱されたバレルに導入し、そして上記混合物をシーティングダイに通して押し出して、連続的なシートを形成する工程、
（ｉｉｉ）上記ダイにより形成された上記連続的なシートを連動して作用する１組の加熱されたカレンダロールに送って、上記ダイから出る上記連続的なシートより厚さの薄い連続的なシートを形成する工程、
（ｉｖ）上記連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて延伸する工程であって、ここで工程（ｉｉ）および／または工程（ｉｉｉ）の間またはすぐ後ではあるものの、工程（ｖ）より前に、延伸が起こる工程、
（ｖ）有機液体による抽出により上記加工可塑剤が実質的に除去される第１抽出ゾーンに上記延伸されたシートを通す工程、
（ｖｉ）蒸気および／または水により残余有機抽出液体が実質的に除去される第２抽出ゾーンに上記連続的なシートを通す工程、
（ｖｉｉ）残余の水および残りの残余有機抽出液体を実質的に除去するために乾燥機に上記連続的なシートを通す工程、および
（ｖｉｉｉ）上記連続的なシートを少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて必要に応じて延伸する工程であって、ここで工程（ｖ）、工程（ｖｉ）および／または工程（ｖｉｉ）の間またはすぐ後に、延伸が起こり、微孔質材料を形成する工程、
により調製される。
【００２４】
本発明の上記膜において使用される微孔質材料はポリオレフィンマトリックス（ａ）を含む。上記ポリオレフィンマトリックスは、上記微孔質材料において、少なくとも２重量パーセントの量で存在する。ポリオレフィンは少なくとも１つのエチレン性不飽和モノマーから誘導されるポリマーである。本発明の特定の実施形態において、上記マトリックスはプラストマーを含む。たとえば、上記マトリックスはブテン、ヘキセン、および／またはオクテンから誘導されたプラストマーを含み得る。適切なプラストマーはＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから、商品名「ＥＸＡＣＴ」として入手できる。
【００２５】
本発明の特定の実施形態において、上記マトリックスは少なくとも１つのエチレン性不飽和モノマーから誘導された異なるポリマーを含む。これは上記プラストマーの代わりにまたは組み合わせて使用され得る。例は、エチレン、プロピレン、および／またはブテンから誘導されるポリマー、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリブテンを含む。高密度ポリエチレンのような高密度および／または超高分子量のポリオレフィンもまた適している。
【００２６】
本発明の特定の実施形態において、上記ポリオレフィンマトリックスはエチレンおよびブテンのコポリマーを含む。
【００２７】
超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリオレフィンの非限定的な例は本質的に線状のＵＨＭＷポリエチレンまたはポリプロピレンを含み得る。ＵＨＭＷポリオレフィンは無限の分子量を有する熱硬化性ポリマーではないため、上記ＵＨＭＷポリオレフィンは技術的に熱可塑性材料に分類される。
【００２８】
上記超高分子量ポリプロピレンは、本質的に線状の超高分子量アイソタクチックポリプロピレンを含み得る。多くの場合このようなポリマーのアイソタクチシティーの程度は少なくとも９５パーセント、たとえば少なくとも９８パーセントである。
【００２９】
ＵＨＭＷポリエチレンの固有粘度の上限について特定の制限はないものの、１つの無制限的な例において、上記固有粘度は１８から３９デシリットル／グラム、たとえば、１８から３２デシリットル／グラムに及び得る。ＵＨＭＷポリプロピレンの固有粘度の上限について特定の限定はないものの、１つの無制限的な例において、上記固有粘度は６から１８デシリットル／グラム、たとえば、７から１６デシリットル／グラムに及び得る。
【００３０】
本発明のために、固有粘度はいくつかの上記ＵＨＭＷポリオレフィンの希薄溶液の換算粘度またはインヘレント粘度をゼロ濃度に外挿することにより決定される。上記溶液の溶媒は新たに蒸留されたデカヒドロナフタレンであり、上記デカヒドロナフタレンには０．２重量パーセントの３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロケイ皮酸ネオペンタンテトライルエステル［ＣＡＳ登録番号６６８３−１９−８］が添加される。ＵＨＭＷポリオレフィンの上記換算粘度または上記インヘレント粘度はいくつかの異なる濃度の希薄溶液を用いることを除いて、ＡＳＴＭ  Ｄ  ４０２０−８１の一般的な手順に従って、Ｕｂｂｅｌｏｈｄｅ  Ｎｏ．  １  粘度計を使用して１３５℃で得られる相対粘度から確かめられる。
【００３１】
ＵＨＭＷポリエチレンの名目分子量は、下記の式に従って上記ポリマーの上記固有粘度に経験的に関連している。
【００３２】
【数１】
0005972987.tif 000002
ここでＭは名目分子量であり、
【００３３】
【数２】
0005972987.tif 000003
はデシリットル／グラムで表されるＵＨＭＷポリエチレンの固有粘度である。同様に、ＵＨＭＷポリプロピレンの名目分子量は下記の式に従って実験的にポリマーの固有粘度に関連している。
【００３４】
【数３】
0005972987.tif 000004
ここでＭは名目分子量であり、
【００３５】
【数４】
0005972987.tif 000005
はデシリットル／グラムで表されるＵＨＭＷポリプロピレンの固有粘度である。
【００３６】
実質的に線状の超高分子量ポリエチレンおよび低分子量ポリエチレンの混合物が使用され得る。特定の実施形態において、ＵＨＭＷポリエチレンは少なくとも１０デシリットル／グラムの固有粘度を有し、そして低分子量ポリエチレンは５０グラム／１０分より小さい、たとえば２５グラム／１０分より小さい、たとえば１５グラム／１０分より小さいＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８−８６  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｅメルトインデックスおよび少なくとも０．１グラム／１０分、たとえば少なくとも０．５グラム／１０分、たとえば少なくとも１．０グラム／１０分のＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８−８６  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｆメルトインデックスを有する。本実施形態において使用されるＵＨＭＷポリエチレンの量（重量パーセントとして）は、米国特許第５，１９６，２６２号第１欄第５２行から第２欄第１８行までに記述される。上記開示は本明細書において参照により援用される。特に、使用されるＵＨＭＷポリエチレンの重量パーセントは米国特許第５，１９６，２６２号の図６に関連して、すなわち図６の多角形ＡＢＣＤＥＦ、ＧＨＣＩまたはＪＨＣＫに準拠して、記述される。上記図は本明細書において参照により援用される。
【００３７】
上記低分子量ポリエチレン（ＬＭＷＰＥ）の上記名目分子量は、ＵＨＭＷポリエチレンの名目分子量よりも小さい。ＬＭＷＰＥは熱可塑性材料であり、多くの異なる型が公知である。１つの分類方法は密度によるものであり、グラム／立方センチメートルで表現され、そしてＡＳＴＭ  Ｄ  １２４８−８４（１９８９に再承認）に従って小数第４位以下が四捨五入される。ＬＭＷＰＥの非限定的な例は下記の表１で見出される。
【００３８】
【表１Ａ】
0005972987.tif 000006
上記表１で一覧表にされた任意またはすべてのポリエチレンは微細孔材料のマトリックス内でＬＭＷＰＥとして使用され得る。ＨＤＰＥはそれがＭＤＰＥまたはＬＤＰＥよりもより線状であり得るため、使用され得る。さまざまなＬＭＷＰＥを作製するためのプロセスは、周知でありかつよく記録されている。上記プロセスは高圧プロセス、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｃｏｍｐａｎｙプロセス、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｏｉｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  （Ｉｎｄｉａｎａ）プロセス、およびチーグラープロセスを含む。上記ＬＭＷＰＥのＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８−８６  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｅ（つまり１９０℃および２．１６キログラム荷重）メルトインデックスは約５０グラム／１０分より小さい。多くの場合上記Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｅ  メルトインデックスは約２５グラム／１０分より小さい。上記Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｅ  メルトインデックスは約１５グラム／１０分より小さいことがあり得る。上記ＬＭＷＰＥの上記ＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８−８６  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｆ（つまり１９０℃および２．１６キログラム荷重）メルトインデックスは少なくとも０．１グラム／１０分である。多くの場合において上記Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｆメルトインデックスは少なくとも０．５グラム／１０分、たとえば少なくとも１．０グラム／１０分である。
【００３９】
上記ＵＨＭＷＰＥおよび上記ＬＭＷＰＥは共に微細孔材料のポリオレフィンポリマーの少なくとも６５重量パーセント、たとえば少なくとも８５重量パーセントを構成し得る。また、上記ＵＨＭＷＰＥおよびＬＭＷＰＥは共に微細孔材料のポリオレフィンポリマーの１００重量パーセントを実質的に構成し得る。
【００４０】
本発明の特定の実施形態において、上記微細孔材料は超高分子量ポリエチレン、超高分子量ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、高密度ポリプロピレン、またはそれらの混合物を含むポリオレフィンを含み得る。
【００４１】
所望される場合、他の熱可塑性有機ポリマーもまた微細孔材料の混合物中に存在し得るが、ただしそれらの存在が上記微細孔材料基質の性質に物質的に、不利な様式で影響しない。存在し得る他の熱可塑性ポリマーの上記量はこのようなポリマーの本質に依存する。一般に、多量の枝分かれ、多くの長い側鎖、または多くの嵩高い側基があるときよりも分子構造が少ない枝分かれ、少ない長い側鎖、および少ない嵩高い側基を含むときに、より多い量の他の熱可塑性有機ポリマーが使用され得る。必要に応じて上記微細孔物質のマトリックスに存在し得る熱可塑性有機ポリマーの非限定的な例は低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンとのコポリマー、エチレンとアクリル酸とのコポリマー、およびエチレンとメタクリル酸とのコポリマーを含む。所望される場合、カルボニル含有共重合体のカルボニル基のすべてまたは一部はナトリウム、または亜鉛などにより中和され得る。一般に、上記微孔質材料は、上記マトリックスの重量に基づいて、少なくとも７０重量パーセントのＵＨＭＷポリオレフィンを含む。非限定的な実施形態において、上述された他の熱可塑性有機ポリマーは実質的に微孔質材料のマトリックスがない。
【００４２】
本発明の膜において使用される上記微孔質材料は、上記マトリックスにわたって分布している、微細に分割された、粒子状の、実質的に水に溶けないシリカ充填材（ｂ）をさらに含む。
【００４３】
粒子状の充填材は沈殿シリカ粒子を代表的に含む。これらの異なる材料は異なる性質を有するために、シリカゲルから沈殿シリカを区別することは重要である。この点についての参照はＲ．  Ｋ．  Ｉｌｅｒ，  Ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃａ，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  （１９７９）．  Ｌｉｂｒａｒｙ  ｏｆ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  Ｃａｔａｌｏｇ  Ｎｏ．  ＱＤ  １８１．Ｓ６１４４に対してなされ、その全体の開示が本明細書において参照により援用される。特にページ１５−２９、１７２−１７６、２１８−２３３、３６４−３６５、４６２−４６５、５５４−５６４、および５７８−５７９に注目のこと。シリカゲルは通常可溶性金属ケイ酸塩、代表的にケイ酸ナトリウムの水溶液を酸により酸性化させることにより、低いｐＨで商業的に製造される。上記用いた酸は、二酸化炭素を時には使用するものの一般的に強い鉱酸たとえば硫酸または塩酸である。上記粘度が低い間、ゲル相と上記周囲の液相との間では本質的に密度において差がないために、上記ゲル相は沈降しない、すなわち、それは沈殿しない。シリカゲルは、そのとき、コロイドアモルファスシリカの近接粒子の沈殿しない、凝集性の、堅い、三次元ネットワークとして記述され得る。区画の状態は大きい固体の塊から超顕微鏡的粒子に及び、そして水和の程度はほとんど無水のシリカから柔らかいゲル状の塊へ及ぶ。この塊はシリカ１重量部に対しほぼ１００重量部の水を含む。
【００４４】
沈殿シリカは、可溶性金属ケイ酸塩、通例アルカリ金属ケイ酸塩たとえばケイ酸ナトリウムの水溶液、および酸を組み合わせることにより、通常商業的に製造される。その結果、コロイド粒子は弱アルカリ溶液中で成長し、そして上記結果として生じる可溶性アルカリ金属塩の上記アルカリ金属イオンにより凝固する。上記鉱酸を含む、様々な酸が使用され得るものの、好まれる酸は二酸化炭素である。凝析剤がないときには、シリカはいかなるｐＨでも溶液から沈殿しない。沈殿を引き起こすために使用される上記凝析剤は、上記コロイドシリカ粒子の形成の間に製造される上記可溶性アルカリ金属塩であり得、それは可溶性無機または有機塩のような電解質を加えられ得るか、またはそれは両方の組み合わせであり得る。
【００４５】
次いで、沈殿シリカは、調製の間に、任意の部分でマクロ的ゲルとして存在しないコロイドアモルファスシリカの究極粒子の沈殿した凝集体として記載され得る。上記凝集体のサイズおよび水和の程度は広範囲にわたって変化し得る。
【００４６】
沈殿シリカ粉末は、より隙間のある構造、つまり、より高い比孔容積を通常有することにおいて、粉末砕されたシリカゲルとは異なる。しかしながら、吸着質として窒素を使用するＢｒｕｎａｕｅｒ，Ｅｍｍｅｔ，Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法により測定された、沈殿シリカの比表面積は、多くの場合シリカゲルの比表面積よりも小さい。
【００４７】
本発明において、多くの異なる沈殿シリカが用いられ得るものの、上記好まれる沈殿シリカは、硫酸、塩酸または二酸化炭素のような適切な酸を使用してケイ酸ナトリウム水溶液から、沈殿により得られるものである。このような沈殿シリカはそれら自体が公知であり、ならびにそれらを作製するプロセスが米国特許第２，９４０，８３０号および西独国特許出願公開  第３５  ４５  ６１５号に詳細に記載されており、これらの全体の開示が参照により本明細書において援用され、特に沈殿シリカを作製するプロセスおよび生成物の性質を含んでいる。
【００４８】
本発明において使用される上記沈殿シリカは、
下記連続的な工程：
（ａ）所望のアルカリ度を有する水性のアルカリ金属ケイ酸塩の第１のストック溶液が調製され、反応器の内容物を加熱する手段を備えた反応器に加えられる（または反応器中で調製される）工程、
（ｂ）上記反応器の中で上記第１のストック溶液が所望の反応温度まで加熱される工程、
（ｃ）上記アルカリ度の値および上記反応器の内容物の温度を所望の値で維持している間に、酸性化剤およびさらなるアルカリ金属ケイ酸塩溶液が同時に上記反応器に撹拌しながら追加される工程、
（ｄ）上記反応器へのアルカリ金属ケイ酸塩の上記追加が停止され、さらなる酸性化剤が上記結果として生じる沈殿シリカの懸濁物のｐＨを所望の酸性値に調整するために加えられる工程、
（ｅ）上記反応器において上記沈殿シリカが上記反応混合物から分離され、洗浄されて副産物の塩を除去する工程、および
（ｆ）乾燥させ、上記沈殿シリカを形成する工程
を含むプロセスにより作製され得る。
【００４９】
上記洗浄されたシリカ固体は次いで通常の乾燥技術を使用して乾燥される。このような技術の非限定的な例はオーブン乾燥、真空オーブン乾燥、回転乾燥機、噴霧乾燥またはスピンフラッシュ乾燥を含む。噴霧乾燥機の非限定的な例はロータリーアトマイザーおよびノズル噴霧乾燥機を含む。噴霧乾燥は、任意の適切な型のアトマイザー、特にタービン、ノズル、液体圧または二流体アトマイザーを使用して実行され得る。
【００５０】
上記洗浄されたシリカ固体は噴霧乾燥に適切な状態ではないことがあり得る。たとえば、上記洗浄されたシリカ固体はあまりに厚いため噴霧乾燥されないことがあり得る。上述されたプロセスの一態様において、上記洗浄されたシリカ固体、たとえば、上記洗浄されたフィルターケーキは水と混合されて、液体懸濁物を形成し、もし必要であるならば、上記懸濁物のｐＨは希薄な酸または希薄なアルカリ、たとえば、水酸化ナトリウムにより、６から７、たとえば、６．５に調整され、次いで上記噴霧乾燥機の入口ノズルに供給される。
【００５１】
上記シリカが乾燥される温度は広範囲にわたって変化し得るものの、シリカの融解温度よりも下である。代表的に、乾燥温度は５０℃より高く７００℃より低い、たとえば、１００℃（たとえば、２００℃）より高く５００℃までに及ぶ。上述のプロセスの一態様において、上記シリカ固体は約４００℃の入口温度および約１０５℃の出口温度を有する噴霧乾燥機において、乾燥される。上記乾燥されたシリカの自由含水率は変化し得るものの、通常約１から１０重量パーセント、たとえば、４から７重量パーセントの範囲の中にある。本明細書において使用される場合、用語自由水は１００℃から２００℃まで、たとえば１０５℃で２４時間加熱することにより、上記シリカから除去され得る水を意味する。
【００５２】
本明細書において記載されるプロセスの１態様において、上記乾燥されたシリカは  直接グラニュレーターに導入される。上記グラニュレーターでそれが圧縮されそして粒状化されて、粒状生成物を得る。乾燥されたシリカはまた従来のサイズリダクション技術、たとえば、すりつぶしおよび粉末にすることにより例示されるものに供され得る。動作流体として空気または過熱蒸気を使用する流体エネルギーミリングはまた使用され得る。上記沈殿シリカは通常粉末の形態で得られる。
【００５３】
より多くの場合、上記沈殿シリカは回転乾燥または噴霧乾燥される。回転乾燥されたシリカ粒子は観察され、噴霧乾燥されたシリカ粒子よりも大きな構造統合性を示す。それらは押出しおよび微孔質材料の作製の間の他の後続の処理の間、壊れて噴霧乾燥された粒子より小さい粒子にあまりならない。回転乾燥された粒子の粒子サイズ分布は、加工の間噴霧乾燥された粒子の粒子サイズ分布と同程度に有意に変化しない。噴霧乾燥されたシリカ粒子は回転乾燥されたものよりももろく、処理の間多くの場合より小さい粒子を提供する。膜中の最終粒子サイズ分布が水流についての有害な影響を有しないような特定の粒子サイズの噴霧乾燥されたシリカが使用され得る。特定の実施形態において、上記シリカは補強される、つまり、押出し後も多孔度が保存されるような構造統合性を有する。より好ましくは、最初のシリカ粒子の数および最初のシリカ粒子サイズ分布が膜製造の間加えられる応力によってほとんど変化しない沈殿シリカである。より好ましくは、完成した膜において、広い粒子サイズ分布が存在している補強されたシリカである。異なるタイプの乾燥されたシリカおよび異なるサイズのシリカのブレンドは使用され、独特の性質を上記膜に提供し得る。たとえば、粒子サイズの双峰分布を有するシリカのブレンドは特定の分離プロセスに対し、特に適切であり得る。任意のタイプのシリカに加えられる外部の力は、上記粒子サイズ分布に影響を及ぼしおよび上記粒子サイズ分布を仕立てるのに使用され得る独特の性質を上記最終膜に提供することが期待される。
【００５４】
上記粒子の表面は当該分野において周知の任意の様式により改変され得る。これは当該分野において公知の技術を使用して、その表面特性を化学的にまたは物理的に変化させることを含むものの限定されない。たとえば、上記シリカはポリエチレングリコール、カルボキシベタイン、スルホベタインおよびそのポリマー、混合原子価分子、オリゴマーおよびそれらのポリマーならびにそれらの混合物のような防汚部分により処理された表面であり得る。別の実施形態は一方のシリカは正に荷電した部分により処理され、および他方のシリカは負に荷電した部分により処理されているシリカのブレンドであり得る。上記シリカはまた官能基により修飾された表面であり得、上記官能基は本発明の上記微細濾過膜を用いて精製される流体流内の特定の汚染物質の的を絞った除去を可能にする。処理されていない粒子もまた使用され得る。親水性コーティングにより覆われたシリカ粒子は、ファウリングを減らしおよびプレウェッティング処理を除去し得る。疎水性コーティングにより覆われたシリカ粒子もまた、ファウリングを減らしおよびシステムを脱気し排気することを助け得る。
【００５５】
沈殿シリカは１から１００ナノメートルの平均最終粒子サイズを代表的に有する。
【００５６】
上記シリカ粒子の表面積は、細孔に起因する外部および内部の両方で、性能に影響を及ぼし得る。高い表面積充填材は、非常に小さい粒子サイズの材料、高度の多孔度を有する材料または両方の特性を示す材料である。通常上記充填材自身の上記表面積はグラム当たり約１２５から約７００平方メートル（ｍ２／ｇ）の範囲にある。上記表面積は吸着質として窒素を使用するものの、システムおよびサンプルを１３０℃で１時間脱ガスすることにより改変されたＡＳＴＭ  Ｃ  ８１９−７７に従う、Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｅｍｍｅｔ，Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法により決定された。多くは上記ＢＥＴ表面積は約１９０から３５０ｍ２／ｇの範囲にわたっている。より多くは上記シリカは３５１から７００ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を示す。
【００５７】
ＢＥＴ／ＣＴＡＢ比率はより小さい分子（たとえば窒素）のみが接近できる細孔に含まれる表面積を含む沈殿シリカ全体の表面積（ＢＥＴ）の外部表面積（ＣＴＡＢ）に対する比である。この比は代表的に微小多孔度の測定として言及される。高い微小多孔度値、すなわち、高いＢＥＴ／ＣＴＡＢ比率数とは、内部表面−小さい窒素分子は接近可能なもののより大きい粒子は接近できない（ＢＥＴ表面積）−の外部表面（ＣＴＡＢ）に対する高い割合である。
【００５８】
構造、すなわち、その調製の間に上記沈殿シリカ内に形成された、細孔は性能に影響を有し得ることが示唆されている。この構造の２つの測定は上記で記述した沈殿シリカの上記ＢＥＴ／ＣＴＡＢ表面積比および上記沈殿シリカの上記細孔サイズ分布の相対幅（γ）である。細孔サイズ分布の上記相対幅（γ）は、どれだけ広く上記細孔サイズが上記沈殿シリカ粒子内に分布しているかについての指標である。上記γ値が低いほど、上記沈殿シリカ粒子内の上記細孔の上記細孔サイズ分布はより狭くなる。
【００５９】
上記シリカのＣＴＡＢ値はＣＴＡＢ溶液および以下に記述される方法を使用して、決定され得る。上記分析はＭｅｔｒｏｈｍ  Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ  “Ｓｎａｐ−Ｉｎ”５０ミリリットルビュレットが備え付けられたＭｅｔｒｏｈｍ  ７５１  Ｔｉｔｒｉｎｏ自動滴定装置、および５５０ｎｍフィルターが備え付けられたＢｒｉｎｋｍａｎｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  ＰＣ  ９１０を使用して実行される。加えて、Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＨＢ４３または同等物は使用されてシリカの１０５℃湿り損失を決定し、そしてＦｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ＣｅｎｔｒｉｆｉｃＴＭ  Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ  Ｍｏｄｅｌ  ２２５は上記シリカおよび残余ＣＴＡＢ溶液を分離するために使用され得る。過剰のＣＴＡＢは最大濁りが達成されるまでＡｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ（登録商標）の溶液による自動滴定をすることにより決定され得、これはプローブ測色計により検出され得る。最大濁り点は１５０というミリボルト度数に相当するとみなされる。シリカの一定の重量およびＣＴＡＢ分子により占められる空間に吸着されるＣＴＡＢの量を知ることにより、上記シリカの外部表面積は計算されおよび乾燥重量基準で１グラム当たりの平方メートルと報告される。
【００６０】
試験および調製に必要とされる溶液はｐＨ  ９．６のバッファー、臭化セチル［ヘキサデシル］トリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム（Ａｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ）および１Ｎ水酸化ナトリウムを含む。上記ｐＨ  ９．６のバッファー溶液は、３．１０１ｇのオルトホウ酸（９９％；Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，  Ｉｎｃ．、技術的等級、結晶）を５００ミリリットルの脱イオン水および３．７０８グラムの塩化カリウム固体（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，  Ｉｎｃ．，技術的等級、結晶）を含む１リットルメスフラスコ中で溶解させることにより、調製され得る。ビュレットを使用して、３６．８５ミリリットルの１Ｎ水酸化ナトリウム溶液を加えた。上記溶液は混合され、大量に希釈される（ｄｉｌｕｔｅｄ  ｔｏ  ｖｏｌｕｍｅ）。
【００６１】
ＣＴＡＢ溶液は１１．０ｇ±０．００５ｇの粉末状ＣＴＡＢ（臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムとしてもまた知られる、臭化セチルトリメチルアンモニウム、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｃ．、技術的等級）を使用して秤量皿の上で調製される。ＣＴＡＢ粉末は２−リットルビーカーに移され、上記秤量皿は脱イオン水ですすがれた。約７００ミリリットルの上記ｐＨ  ９．６バッファー溶液および１０００ミリリットルの蒸留水または脱イオン水は上記２−リットルビーカーに加えられ、磁気撹拌子により撹拌される。上記ビーカーは、上記ＣＴＡＢ粉末が完全に溶解されるまで室温で扱われ得および撹拌され得る。上記溶液は２−リットルメスフラスコに移され、上記ビーカーおよび撹拌子を脱イオン水によりすすぐ。泡は消散され得、そして上記溶液は脱イオン水により大量に希釈される。大きい撹拌子が加えられ得、そして上記溶液は約１０時間マグネチックスターラー上で混合した。上記ＣＴＡＢ溶液は２４時間後および１５日間のみ使用され得る。Ａｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ（登録商標）（スルホコハク酸ジオクチルナトリウム、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｃ．、１００％固体）溶液は秤量皿に置かれる３．４６ｇ±０．００５ｇを使用して調製され得る。上記秤量皿上の上記Ａｅｒｏｓｏｌ  ＯＴは２−リットルビーカーへとすすがれる。上記２−リットルビーカーは約１５００ミリリットルの脱イオン水および大きい撹拌子を含む。上記Ａｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ溶液は溶解され、２−リットルメスフラスコへとすすがれる。上記溶液は上記メスフラスコで２−リットル体積マークまで希釈される。上記Ａｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ（登録商標）溶液は使用する前に最低１２日間熟成され得る。上記Ａｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ溶液の貯蔵寿命は調製日から２か月である。
【００６２】
表面積試料調製の前に、上記ＣＴＡＢ溶液のｐＨは、確認されおよび必要に応じて１Ｎ水酸化ナトリウム溶液を使用して、９．６±０．１のｐＨに調整されるべきである。テスト計算のためにブランク試料は調製され分析されるべきである。５ミリリットルの上記ＣＴＡＢ溶液がピペットで移されおよび５５ミリリットルの脱イオン水が１５０ミリリットルビーカーに加えられそしてＭｅｔｒｏｈｍ  ７５１  Ｔｉｔｒｉｎｏ自動滴定装置で分析される。上記自動滴定装置は下記のパラメータによるブランクおよび試料の測定のためにプログラムされる：測定点密度＝２、シグナルドリフト＝２０、平衡時間＝２０秒、開始体積＝０ｍｌ、終了体積＝３５ｍｌ、および固定した終点＝１５０ｍＶ。ビュレットチップおよび比色計プローブは上記溶液の表面の真下に置かれ、上記チップおよび上記光プローブの経路長が完全に沈むように位置決めされる。上記チップおよび光プローブの両方はビーカーの底から本質的に等距離であるべきでありおよび互いに接触しないべきである。最小限の撹拌により（Ｍｅｔｒｏｈｍ  ７２８スターラーで１に設定している）比色計はすべてのブランクおよび試料の測定ならびに上記Ａｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ（登録商標）溶液により開始される滴定の前に１００％Ｔに設定される。上記終点は滴定液の体積（ｍｌ）として１５０ｍＶで記録され得る。
【００６３】
テスト試料調製のため、約０．３０グラムの粉末状シリカが撹拌子を含む５０ミリリットル容器に量られた。粒状のシリカ試料は、（すりつぶされ、量られる前に）少しかき混ぜられ（ｒｉｆｆｌｅｄ）、代表的副次試料が得られた。コーヒーミル型グラインダーが使用され、粒状材料がすりつぶされた。次いで３０ミリリットルのｐＨが調整されたＣＴＡＢ溶液が上記０．３０グラムの粉末状シリカを含む試料容器にピペットで移された。上記シリカおよびＣＴＡＢ溶液は次いで３５分間スターラーで混合された。混合が終わったとき、上記シリカおよびＣＴＡＢ溶液は２０分間遠心分離され、上記シリカおよび過剰ＣＴＡＢ溶液が分離された。遠心分離が終わったとき、上記ＣＴＡＢ溶液は「遠心分離物」として言及された分離された固体を除き、汚れていない容器にピペットで移された。試料分析のために、５０ミリリットルの脱イオン水は攪拌子を含む１５０ミリリットルビーカーに入れられた。次いで１０ミリリットルの上記試料の遠心分離物は分析のために同じビーカーにピペットで移された。上記試料はブランク溶液のために使用される同様の技術およびプログラムされた手順を使用して分析された。
【００６４】
水分含有量の測定のため、ＣＴＡＢ値を決定している間、約０．２グラムのシリカがＭｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＨＢ４３の上で量られた。水分アナライザーはシャットオフ５乾燥基準により１０５℃にプログラムされた。湿り損失は最も近くて＋０．１％まで記録された。
【００６５】
外部表面積は以下の式を使用して計算される。
【００６６】
【数５】
0005972987.tif 000007
ここで
Ｖｏ＝ブランク滴定で使用されるＡｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ（登録商標）の体積（ｍｌ）
Ｖ＝試料滴定で使用されるＡｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ（登録商標）の体積（ｍｌ）
Ｗ＝試料重量（グラム）
Ｖｏｌ＝％湿り損失（Ｖｏｌは「揮発性」を表す）
である。
【００６７】
代表的に、本発明において使用される上記シリカ粒子の上記ＣＴＡＢ表面積は１２０から５００ｍ２／ｇに及ぶ。多くの場合、上記シリカは１７０−２８０ｍ２／ｇのＣＴＡＢ表面積を示す。より多くの場合、上記シリカは２８１−５００ｍ２／ｇのＣＴＡＢ表面積を示す。
【００６８】
本発明の特定の実施形態において、上記沈殿シリカのＢＥＴ値はグラム毎平方メートルでのＢＥＴ表面積の、グラム毎平方メートルでのＣＴＡＢ表面積に対する比率は、１．０に等しいまたは１．０より大きいような値である。多くの場合、ＢＥＴ対ＣＴＡＢ比は１．０−１．５である。より多くの場合、上記ＢＥＴ対ＣＴＡＢ比は１．５−２．０である。
【００６９】
本願の実施例において報告されたＢＥＴ表面積値はＡＳＴＭ  Ｄ１９９３−０３に従って上記Ｂｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）方法に従って決定された。上記ＢＥＴ表面積はＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  ＴｒｉＳｔａｒ  ３０００ＴＭ計器によりなされた窒素収着等温線測定から５つの相対圧力点を合わせることにより決定され得る。ｆｌｏｗ  Ｐｒｅｐ−０６０ＴＭステーションは熱および連続ガス流を提供し、分析のための試料を調製する。窒素収着の前に、上記シリカ試料は窒素流（Ｐ５等級）で少なくとも１時間、１６０℃の温度に加熱することにより、乾燥される。
【００７０】
充填材粒子は微孔質材料の１０から９０重量パーセントを構成し得る。たとえば、このような充填材粒子は上記微孔質材料の２５から９０重量パーセント、たとえば上記微孔質材料の３０重量パーセントから９０重量パーセント、または上記微孔質材料の４０重量パーセントから９０重量パーセント、または上記微孔質材料の５０重量パーセントから９０重量パーセント、そして上記微孔質材料の６０重量パーセントから９０重量パーセントさえ構成し得る。上記充填材は代表的に本発明の微孔質材料において上記微孔質材料の５０重量パーセントから約８５重量パーセントの量まで存在している。多くの場合上記微孔質材料中のシリカ対ポリオレフィンの重量比は１．７：１から３．５：１までである。あるいは上記微孔質材料中の充填材対ポリオレフィンの上記重量比は４：１より大きいことがあり得る。
【００７１】
本発明の膜中で使用される上記微孔質材料は上記微孔質材料にわたって連結している相互接続している細孔のネットワーク（ｃ）をさらに含む。
【００７２】
含浸剤フリー基準で、たとえば細孔は上記微孔質材料の少なくとも１５体積パーセント、たとえば、少なくとも２０から９５体積パーセントまで、または少なくとも２５から９５体積パーセントまで、または３５から７０体積パーセントを構成し得る。多くの場合上記細孔は上記微孔質材料の少なくとも３５体積パーセント、または少なくとも４５体積パーセントでさえ構成し得る。このような高い多孔度は上記微孔質材料にわたってより広い表面積を提供する。このことは流体流からの汚染物質の除去および膜を通る流体流のより高い流束速度を同様に促進する。
【００７３】
本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、体積パーセントとして表現される上記微孔質材料の多孔度（空隙体積としてまた知られている）は下記の式にしたがって決定される。
多孔度＝１００［１−ｄ１／ｄ２］
ここでｄ１は試料の密度である。これは試料の寸法の測定から確かめられるように試料の重量および試料の体積から決定される。そしてｄ２は試料の固体部分の密度である。これは試料の重量および試料の固体部分の体積から決定される。同一の固体部分の体積は付随する操作マニュアルにしたがってＱｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ  ｓｔｅｒｅｏｐｙｃｎｏｍｅｔｅｒ（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ  Ｃｏｒｐ．）を使用して決定される。
【００７４】
上記微孔質材料の細孔の体積平均径は付随する操作マニュアルにしたがって、Ａｕｔｏｐｏｒｅ  ＩＩＩ多孔度測定器（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｅｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．）を使用して水銀多孔度測定により決定され得る。単一走査に対する体積平均細孔半径は上記多孔度測定器により自動的に決定される。多孔度測定器を作動する際、走査は高圧範囲においてなされる（１３８絶対キロパスカルから２２７絶対メガパスカルまで）。全ての侵入された体積の約２パーセントまたは２パーセントよりも小さい体積が上記高圧範囲のローエンド（１３８から２５０絶対キロパスカル）で発生するとき、体積平均細孔径は上記多孔度測定器により決定される体積平均細孔半径の２倍としてみなされる。もしそうでなければ、さらなる走査は低圧範囲内（７から１６５絶対キロパスカルまで）においてなされ、そして上記体積平均細孔径は式にしたがって計算される：
ｄ＝２［ｖ１ｒ１／ｗ１＋ｖ２ｒ２／ｗ２］／［ｖ１／ｗ１＋ｖ２／ｗ２］
ここでｄは体積平均細孔径であり、ｖ１は上記高圧範囲における侵入された水銀の全体積であり、ｖ２は上記低圧範囲における侵入された水銀の全体積であり、ｒ１は高圧走査から決定される体積平均細孔半径であり、ｒ２は低圧走査から決定される体積平均細孔半径であり、ｗ１は高圧走査に供される試料の重量であり、そしてｗ２は低圧走査に供される試料の重量である。細孔の体積平均径は０．００１から０．７０マイクロメートル、たとえば０．３０から０．７０マイクロメートルの範囲内にあり得る。
【００７５】
上記の手順についての上記体積平均細孔径を決定する間に、検出された最大細孔半径は時々表示される。これは、もし動作するならば、低圧範囲の走査から選ばれ、もしそうでなければ、それは高圧範囲走査から選ばれる。最大細孔径は最大細孔半径の２倍である。いくらかの作製または処理の工程、たとえば、コーティングプロセス、印刷プロセス、含浸プロセスおよび／または結合プロセスは少なくとも上記微孔質材料の上記細孔のいくらかを充填する結果となり得るため、そしてこれらのプロセスのいくらかは不可逆的に上記微孔質材料を圧縮するため、多孔度、上記細孔の体積平均径および最大細孔径についてのパラメータは上記微孔質材料に対して１つまたは１つより多いこのような作製または処理の工程の利用の前に決定される。
【００７６】
本発明の微孔質材料を調製するため、充填材、ポリマー粉末（ポリオレフィンポリマー）、加工可塑剤、ならびに少量の潤滑剤および酸化防止剤が実質的に単一な混合物が得られるまで混合される。上記混合物を形成する際に用いられる充填材対ポリマー粉末の重量比は上記微孔質材料基質が作製されるものと本質的に同様である。上記混合物は、さらなる加工可塑剤とともに、スクリューエクストルーダーの加熱されたバレルに導入される。上記エクストルーダーに取り付けられているものはダイ、たとえばシーティングダイであり、所望の端部形状を形成する。
【００７７】
例となる製造プロセスにおいて、材料がシートまたはフィルムに形成されるとき、ダイにより形成された連続的なシートまたはフィルムは連動して作用する１組の加熱されたカレンダロールに送って、上記ダイから出る連続的なシートより薄い厚さの連続的なシートを形成する。最終の厚さは所望の最終用途の応用に依存し得る。上記微孔質材料は厚さ０．７から１８ミル（１７．８から４５７．２ミクロン）に及ぶ厚さを有し得、そしてエタノールに基づく１０から８０ｐｓｉの泡立ち点を示す。
【００７８】
カレンダロールから出るシートは次いで少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて延伸される。延伸はシーティングダイから出る間もしくはすぐ後またはカレンダ加工する間に、または複数回、代替的に起こり得るものの、代表的に抽出の前になされる。延伸された微孔質材料の基質は少なくとも１つの延伸方向に弾性限界を越えて中間生成物を延伸することにより作製され得る。通常延伸比は少なくとも約１．５である。多くの場合上記延伸比は少なくとも約１．７である。好ましくは、それは少なくとも約２である。しばしば上記延伸比は約１．５から約１５の範囲内である。多くの場合上記延伸比は約１．７から約１０の範囲内である。好ましくは上記延伸比は約２から約６の範囲内である。
【００７９】
延伸が達成される温度は広範囲にわたって変化し得る。延伸は周囲の室温ぐらいで達成され得るものの、通常高温が用いられる。中間生成物は広範囲の任意の技術により、延伸の前、間および／または後で加熱され得る。これらの技術の例はたとえば電気的に加熱される加熱器またはガス燃焼による赤外加熱器により提供される放射加熱、たとえば熱い空気を再循環させることにより提供される対流加熱、およびたとえば加熱されたロールに接触させることにより提供される伝導加熱を含む。温度制御目的のために測定される温度は使用される機器および個人的好みにしたがって変化し得る。たとえば、温度−測定デバイスが置かれ、赤外加熱器の表面、上記赤外加熱器の内部、上記赤外加熱器および中間生成物の間の点の空気の温度、機器内で循環している熱い空気の複数の点での温度、上記機器に入りまたは出る熱い空気の温度、延伸プロセスにおいて使用されるロールの表面の温度、このようなロールに入りまたは出る熱伝導流体の温度、またはフィルムの表面温度を確かめられ得る。一般に、上記１つの温度または複数の温度は中間生成物がほとんど一様に延伸されるように制御され、その結果延伸された微孔質材料のフィルム厚さにおいて、もしあれば、変化は受容可能な限界内でありそしてそれらの限界の外側の延伸された微孔質材料の量は受容可能に低い。制御の目的のために使用される温度は、使用される機器の本質、温度−測定デバイスの位置、およびその温度が測定されている物体または対象の同一性に依存するため、制御の目的のために使用される温度は中間生成物自体の温度に近くても近くなくてもよいことは明白である。
【００８０】
延伸の間に通常用いられる加熱デバイスの位置およびラインの速度を考慮して、さまざまな温度の勾配は中間生成物の厚さにより存在しても存在しなくてもよい。またこのようなラインの速度のため、これらの温度勾配を測定することは実行不可能である。様々な温度の勾配の存在は、温度の勾配が起こったとき、特異なフィルム温度に言及することを適切でなくする。したがって、測定され得る、フィルム表面温度は中間生成物の熱的条件を特徴づけるために最も良く使用される。
【００８１】
たとえば、シートを横切ったくさび形の横断面を有する中間生成物を補うために、それらは意図的に変化され得るが、これらは延伸の間、通常中間生成物の幅を横切ってほぼ同一である。上記シートの長さに沿ったフィルムの表面温度は、ほぼ同一であり得、またはそれらは延伸の間に異なり得る。
【００８２】
延伸が達成されるフィルム表面温度は広範囲にわたって変化し得るものの、上記で説明したように、概してそれらは中間生成物がほとんど一様に延伸されるようなものである。ほとんどの場合において、上記フィルム表面温度は延伸の間約２０℃から約２２０℃の範囲内である。多くの場合このような温度は約５０℃から約２００℃の範囲内である。約７５℃から約１８０℃が好まれる。
【００８３】
延伸は単一の工程または複数の工程において望まれるように達成され得る。たとえば、中間生成物が単一の方向に延伸されるとき（一軸延伸）、上記延伸は所望の最終延伸比が達せられるまで、単一の延伸工程または一連の延伸工程により達成され得る。同様に、中間生成物が２つの方向に延伸されるとき（二軸延伸）、上記延伸は所望の最終延伸比が達せられるまで、単一の二軸延伸工程または一連の二軸延伸工程により実施され得る。二軸延伸はまたある方向において一連の１つまたは１つよりも多い（ｏｎｅ  ｏｆ  ｍｏｒｅ）一軸延伸工程および別の方向において１つまたは１つより多い一軸延伸工程により達成され得る。中間生成物が同時に２つの方向に延伸される二軸延伸工程および一軸延伸工程は任意の順序で順に実施され得る。２つより多い方向における延伸は計画内である。工程の様々な置換は非常に多いと理解され得る。他の工程、たとえば冷却、加熱、焼結、なまし、巻き取り、および繰り出しなどは、所望の全体のプロセスにおいて必要に応じて含まれ得る。
【００８４】
延伸機器のさまざまなタイプが周知であり、使用され中間生成物の延伸を達成し得る。一軸延伸は通常２つのローラーの間の延伸により達成される。ここで第２のまたは下流のローラーは第１のまたは上流のローラーよりも大きい周速で回転する。一軸延伸はまた標準の幅出し機で達成され得る。二軸延伸は２つの異なる方向に同時に延伸することにより幅出し機で達成され得る。しかしながら、より一般的には、二軸延伸は上述された２つの差動的に回転するローラーの間の第１の一軸延伸、続いて幅出し機を使用する異なる方向における一軸延伸か幅出し機を使用する二軸延伸のどちらかにより達成される。二軸延伸の最も一般的なタイプでは２つの延伸方向はおおよそ互いに直角である。連続的なシートが延伸されているほとんどの場合において、一方の延伸方向は、シートの長軸（機械方向）に対し少なくともおおよそ平行であり、そして他方の延伸方向は上記機械方向に対して少なくともおおよそ垂直でありそして上記シートの平面内である（横断方向）。
【００８５】
加工可塑剤の抽出の前に上記シートを延伸することは微孔質材料中で慣例的に加工されるものより大きい細孔サイズを可能にし、したがって本発明の微細濾過膜における使用に対して特に適した微孔質材料を作製する。上記加工可塑剤の抽出の前に上記シートを延伸することは加工後の熱収縮を最小限にするとまた考えられている。
【００８６】
生成物は加工可塑剤が有機液体による抽出により実質的に除去される第１抽出ゾーンを通る。上記有機液体は上記加工可塑剤に対し良溶媒であり、有機ポリマーに対し貧溶媒であり、上記加工可塑剤よりもより揮発性を有する。通常、必ずしも必要ではないものの、上記加工可塑剤および有機抽出液体は両方とも実質的に水と混合しない。次いで上記生成物は残余有機抽出液体が実質的に蒸気および／または水により除去される第２抽出ゾーンを通る。次いで上記生成物は残余の水および残った残余有機抽出液体の実質的な除去のための強制空気乾燥機を通る。上記乾燥機から、それがシートの形をしているとき、上記微孔質材料は巻き取り式のロールを通り得る。
【００８７】
上記加工可塑剤は熱可塑性有機ポリマーについて６０℃でわずかな溶媒和効果、約１００℃の高温で適度な溶媒和効果のみ、そして約２００℃の高温で顕著な溶媒和効果を有する。それは室温で液体であり、そして通常それは加工油たとえばパラフィン系油、ナフテン油または芳香油である。適切な加工油はＡＳＴＭ  Ｄ  ２２２６−８２，  Ｔｙｐｅｓ  １０３および１０４の要件を満たすものを含む。２２℃より低い、または１０℃より低い流動点を有するそれらのオイルはＡＳＴＭ  Ｄ  ９７−６６（１９７８に再承認）にしたがってほとんどの場合使用される。適切なオイルの例はナフテン系原油から生じる溶剤精製化され水素処理されたオイルであるＳｈｅｌｌｆｌｅｘ（登録商標）４１２およびＳｈｅｌｌｆｌｅｘ（登録商標）３７１オイル（Ｓｈｅｌｌ  Ｏｉｌ  Ｃｏ．）を含む。フタル酸ジブチル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ブチルベンジル、およびフタル酸ジトリデシルのようなフタル酸エステル可塑剤を含む他の材料が加工可塑剤として満足のいくように機能することが期待される。
【００８８】
使用され得る多くの有機抽出液体がある。適切な有機抽出液体の例は１，１，２−トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、塩化メチレン、クロロホルム、イソプロピルアルコール、ジエチルエーテルおよびアセトンを含む。
【００８９】
充填材が加工可塑剤の大半を保有するとき、微孔質材料の基質を作製する上述されたプロセスにおいて、押出しおよびカレンダ加工が促進される。上記加工可塑剤を吸着し保持する充填材粒子の容量は上記充填材の表面積の関数である。そのため上記充填材は上記で議論されたように高い表面積を代表的に有する。上記微孔質材料の基質において上記充填材を本質的に保持することが望ましいので、微孔質材料の基質が上記のプロセスにより作製されるとき上記充填材は上記加工可塑剤に実質的に不溶であり、そして上記有機抽出液体に実質的に不溶であるべきである。
【００９０】
同じまたは異なる有機抽出液体を使用するさらなる抽出により、残余の加工可塑剤の含有量は通常結果として生じる微孔質材料の１５重量パーセントより小さく、そしてこれはたとえば５重量パーセントより小さいレベルにさらにもっと下げられ得る。
【００９１】
上記結果として生じる微孔質材料は所望の利用に依存して、さらに加工され得る。たとえば、親水性または疎水性コーティングは微孔質材料の表面に付与されて上記材料の表面エネルギーを調整し得る。また、上記微孔質材料は支持層たとえばグラスファイバー層に付着されて、特定の最終用途に依存するさらなる構造統合性を提供し得る。少なくとも１つの延伸方向における連続的なシートのさらなる任意の延伸はまた工程（ｉｉ）において押出し中の工程のいずれかの間または直後になされ得る。本発明の微細濾過膜の作製において、代表的に、上記可塑剤の抽出の前に延伸工程のみが起こる。
【００９２】
上述の調製された微孔質材料は本発明の膜における使用に対して適切であり、流体流から０．０５から１．５ミクロンまでのサイズに及ぶ微粒子を除去することができる。膜もまた吸着によりまたは分子サイズによる物理的除去により流体流から分子汚染物質を除去する役目をする。
【００９３】
本発明の膜は流体流から浮遊物質または溶解物質を分離する、たとえば流体（液体またはガス状）流から１つまたは１つよりも多くの汚染物質を除去する、または電着浴を再構成するような、システムを通して再循環するための減損流において所望の成分を濃縮する方法において使用され得る。上記方法は上記膜を通る流れを通すことにより代表的に、流れが上記膜に接触することを含む。汚染物質の例は毒素、たとえば神経毒；重金属；炭化水素；油；染料；神経毒；薬剤；および／または殺虫剤を含む。上記流れが液体流であるとき、それは０．１から１０、通常０．２から２．０ｍｌ／（ｃｍ２  ｐｓｉ  ｍｉｎ）の流束速度で通常上記膜を通過する。上記流れがガス状流であるとき、それは０．２から２．０ｍｌ／（ｃｍ２  ｐｓｉ  ｍｉｎ）の流束速度で通常、上記膜を通過する。
【実施例】
【００９４】
本発明の特定の実施形態が説明の目的のために上述される一方で、本発明の詳細の多数の変動が添付の特許請求の範囲において定義される発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることは当業者に対し明白である。
【００９５】
パートＩは表１において実施例１〜４の調合物および上記微孔質シート材料の調製を記載する。パートＩＩは表２において実施例１〜４についての延伸前の上記シート材料の性質を記載する。パートＩＩＩは表３〜５において、実施例１〜４の延伸された材料を作製するためのＰａｒｋｉｎｓｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙで使用される延伸条件を記載する。パートＩＶは表６〜８において延伸後の上記シート材料の性質を記載する。パートＶは表９において実施例１〜３および比較例（ＣＥ）１〜３の細孔サイズおよび水流束の性質を記載する。パートＶＩは表１０において池水による実施例３ＣならびにＣＥ−２および４のフィルターの性能ならびに表１１において実施例３ＣおよびＣＥ−４の池水および濾過液の金属イオン分析を記載する。
【００９６】
パート１−実施例１〜４の微孔質シート材料の調製
下記の実施例１〜４において、パートＩのシリカ含有微孔質シート材料を調製するために使用された調合物を表１において一覧表にする。実施例１および２を以下に記載された様式で調製した。実施例３および４は以下に記載したシステムの生成物サイズ版であった押出しシステムを使用して最終シートに押し出し、そしてカレンダ加工した。実施例３および４において残余オイルを、１，１，２−トリクロロエチレン（ＴＣＥ）オイル抽出プロセスを生成物サイズの押出しおよびカレンダ加工システムとタンデムで使用して除去した。このすべてを米国特許第５，１９６，２６２号第７欄第５２行から第８欄第４７行に記載されるように実行した。
【００９７】
実施例１および２の乾燥成分を１つの高強度チョッパー型混合ブレードによりＦＭ−１３０Ｄ  Ｌｉｔｔｌｅｆｏｒｄプラウブレードミキサーに別々に、表１において特定する順序および量（ポンド（ｌｂ）およびキログラム（ｋｇ））に量りとった。上記乾燥成分をプラウブレードのみを使用して１５秒間前もって混ぜた。プロセスオイルを次いでミキサーの上部の噴霧ノズルを通る二重膜ポンプを経由して上記プラウブレードの運転のみによりポンプでくみ上げた。実施例に対するポンピング時間は４５〜６０秒の間で変化した。上記高強度チョッパーブレードを上記プラウブレードとともにつけ、そして混合物を３０秒間混合した。ミキサーを止め、上記ミキサーの内側をこそげ、すべての成分が一様に混合されたことを確実にした。上記ミキサーを高強度チョッパーとプラウブレードとの両方をつけた状態に戻した。そして上記混合物をさらに３０秒間混合した。上記ミキサーを消し、混合物を貯蔵容器に捨てた。
【００９８】
【表１Ｂ】
0005972987.tif 000008
（ａ）  Ｓｉｌｉｃａ  Ｈｉ−Ｓｉｌ（登録商標）ＷＢ３７沈殿シリカを使用し、これをＰＰＧ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，  Ｉｎｃより商業的に得た。
【００９９】
（ｂ）  ＧＵＲ（登録商標）４１５０超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）をＴｉｃｏｎａ  Ｃｏｒｐから商業的に入手し、これは、１モルにつき約９２０万グラムの分子量を有すると報告された。
【０１００】
（ｃ）  ＦＩＮＡ（登録商標）１２８８高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を、Ｔｏｔａｌ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓから商業的に入手した。
【０１０１】
（ｄ）  ＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）Ｂ２１５酸化防止剤を、ＢＡＳＦから入手した。
【０１０２】
（ｅ）  カルシウム−亜鉛ステアレート潤滑剤であると報告されるＳＹＮＰＲＯ（登録商標）１５８０を、Ｆｅｒｒｏから商業的に入手した。
【０１０３】
（ｆ）  ＴＵＦＦＬＯ（登録商標）６０５６プロセスオイルを、ＰＰＣ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓから商業的に入手した。
【０１０４】
表１において特定される成分の混合物を下記で記載される供給、押出しおよびカレンダ加工システムを含む押出しシステムを使用して押し出し、カレンダ加工してシート形成した。重量計量供給システム（Ｋ−ｔｒｏｎ  ｍｏｄｅｌ  ＃  Ｋ２ＭＬＴ３５Ｄ５）における重量損失を使用し、それぞれの混合物を２７ミリメートルツインスクリューエクストルーダー（Ｌｅｉｓｔｒｉｔｚ  Ｍｉｃｒｏ−２７  ｍｍ）の中へ供給した。エクストルーダーバレルは８つの温度ゾーンおよびシートダイへの加熱アダプターから構成された。押出し混合物の供給口は第１温度ゾーンの直前に位置した。大気の排気口は第３温度ゾーンに位置した。真空排気口は第７温度ゾーンに位置した。
【０１０５】
それぞれの混合物を９０グラム／分の速度で上記エクストルーダーに供給した。必要に応じて、さらなる加工オイルもまた第１温度ゾーンで注入し、押し出されたシートにおいて、所望の全オイル含有量を達成する。上記エクストルーダーから放出された上記押し出されたシート（押出し物）中に含まれるオイルを試料の全重量に基づいたパーセント押出し物オイル重量として本明細書において言及する。実施例１および２に対するパーセント押出し物オイル重量の相加平均は、約６６％であり、そして実施例３および４に対するパーセント押出し物オイル重量の相加平均は、約４％であった。バレルからの押出し物を１．５ミリメートル吐出し口を有する３８センチメートル幅のシートダイの中に放出した。押出し融解温度は２０３〜２１０℃だった。
【０１０６】
カレンダ加工プロセスを１つのニップポイントおよび１つの冷却ロールを有する３−ロール垂直カレンダスタックを使用して達成した。上記ロールのそれぞれはクロム表面を有した。ロールの寸法は長さ約４１センチメートルおよび直径１４センチメートル（ｃｍ）であった。トップロールの温度を２６９°Ｆから２８５°Ｆ（１３２℃から１４１℃）の間に維持した。ミドルロールの温度を２７９°Ｆから２８７°Ｆ（１３７℃から１４２℃）の温度に維持した。ボトムロールは、温度を６０°Ｆから８０°Ｆ（１６℃から２７℃）の間に維持した冷却ロールであった。押出し物を、カレンダ加工してシート形成し、ボトム水冷ロールを通して、巻き上げた。幅約１９ｃｍであった約１．５メートルの長さの材料をメッシュスクリーンのまわりに巻き、そして６０から９０分の間約２リットルのトリクロロエチレンに浸した。上記材料を取り出し、空気乾燥し、そして表２において記述される試験方法に供した。
【０１０７】
パートＩＩ−延伸前のシートの性質
物理試験の結果を表２において一覧表にする。異なるシートは以下に一覧表にしたミルでの厚さを有した。厚さをＯｎｏ  Ｓｏｋｋｉ厚さゲージＥＧ−２２５を使用して決定した。２つの１１ｃｍ×１３ｃｍ標本をそれぞれの試料から切り、そしてそれぞれの標本に対する厚さを１２か所で測定した（任意の端から少なくとも３／４インチ（１．９１ｃｍ））。
【０１０８】
ＭＤ（機械方向）により示した特性値を、主軸が上記シートの長さにそって配向された試料に基づいて得た。ＣＤ（横断方向；機械横断方向）性質を主軸が上記シートを横切って配向された試料から得た。
【０１０９】
【表２】
0005972987.tif 000009
（ｇ）多孔度は「ガーレー秒」を尺度とした。このガーレー秒はＧＰＩ  Ｇｕｒｌｅｙ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｔｒｏｙ，ニューヨークにより製造されたガーレー透気度試験機、ｍｏｄｅｌ  ４３４０による４．８８インチの水の圧力差を使用して１００ｃｃの空気を１インチ平方面積に通す秒での時間を表す。すべての試験をユニットのマニュアルにしたがってしたものの、ＴＡＰＰＩ  Ｔ５３８  ｏｍ−０８をまた基本原理に対して援用し得る。
【０１１０】
（ｈ）熱収縮を２５ｃｍ×２５ｃｍの試料の代わりに１５ｃｍ×２５ｃｍの試料を使用したことを除いてＡＳＴＭ  Ｄ  １２０４−８４の手順にしたがって決定した。
【０１１１】
（ｉ）弾性の最大延伸または引っ張り係数および最大引っ張り強度または試料を壊す引っ張りエネルギーを、ＡＤＴＭ  Ｄ−８８２−０２の手順にしたがって決定した。
【０１１２】
パートＩＩＩ−延伸条件
延伸をＭａｒｓｈａｌｌ  ａｎｄ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  二軸配向プラスチック加工システムを使用してＰａｒｋｉｎｓｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙにおいて実施した。パートＩＩからの材料の機械方向に配向した（ＭＤＯ）延伸はウエブを加熱し、表３、４および５において一覧表にした温度で維持した一連のローラーにわたって上記機械方向に延伸することにより達成した。表４および５においてＭＤＯ延伸の後に使用する横断方向配向（ＴＤＯ）延伸を、上記ウエブを加熱し、幅出し機のフレーム上でそれを横断方向（または横方向）に延伸することにより達成した。上記幅出し機のフレームはクリップおよびチェーンのアセンブリが所定の位置で上記材料を保持する２つの水平なチェーントラックからなる。ＭＤＯおよびＴＤＯ条件は上記材料の二軸延伸を提供した。オーブンは３つの加熱されたゾーン；予熱、延伸、および焼なまし区画を有する密閉熱風炉であった。実施例３Ａ、３Ｂおよび３Ｃに示された実施例３からの材料に対する加工条件を表３において含む。実施例４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄおよび４Ｅに示された実施例４からの材料に対する加工条件を表４において含む。実施例１Ａおよび１Ｂおよび２Ａに示された実施例１および２からの材料に対する加工条件を表５において含む。
【０１１３】
【表３】
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【０１１４】
【表４】
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【０１１５】
【表５】
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パートＩＶ−延伸後の実施例のシートの性質
実施例３Ａ〜３Ｃの多孔度、厚さおよび収縮性質ならびに最大延伸および最大引っ張り強度を表６において一覧表にする。実施例４Ａ〜４Ｅに対する性質を表７において一覧表にする。実施例１Ａおよび１Ｂおよび２Ａの性質を表８において一覧表にする。
【０１１６】
【表６】
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【０１１７】
【表７】
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【０１１８】
【表８】
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パートＶ−実施例および比較例の膜の細孔サイズおよび水流束の性質
ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−０３に従い、実施例１Ａおよび１Ｂ、２Ａおよび２Ｂならびに３Ａ〜３Ｃに対する細孔のサイズ特性およびＰＳＩとして報告される泡立ち点を決定した。比較例（ＣＥ）はＣＥ−１が０．２ミクロンのポリフッ化ビニリデンフィルターであった；ＣＥ−２が０．２ミクロンのナイロンフィルターであった；そしてＣＥ−３が０．２ミクロンのポリエーテルスルホンフィルターであったようなものを含んでいた。比較例１〜３をＳｔｅｒｌｉｔｅｃｈ  Ｃｏｒｐから入手した。水流束を１０ｐｓｉの真空下で蒸留水とともに２５℃で１７ｃｍ２の作用面積により決定した。結果を表９において一覧表にする。
【０１１９】
【表９】
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パートＶＩ−蒸留されたＨ２Ｏおよび池のＨ２Ｏによる実施例および比較例の性能
表１０において報告した水流束試験を室温でデッドエンドフローにより５０ｐｓｉの下１４２ｃｍ２の作用面積により実施した。そして結果をｇａｌｌｏｎｓ／ｆｏｏｔ２／ｄａｙ、つまり、２４時間（Ｇ／Ｆ／Ｄ）として報告した。回収した濾過液をネフェロ分析濁り度ユニット（ＮＴＵ）における濁り度のためにＨａｃｈ  Ｍｏｄｅｌ  ２１００  ＡＮ  Ｌａｂ濁り度計を使用して試験した。ｂ＊として報告する濾過液に対する色のデータをＨｕｎｔｅｒ  Ｌａｂ  Ｕｌｔｒａ  Ｓｃａｎ  ＵＳ  ｐｒｏを使用して決定した。
【０１２０】
Ｓｔｅｒｌｉｔｅｃｈ，Ｃｏｒｐ．から入手した０．２ミクロンニトロセルロースフィルターであった、実施例１および３ＣならびにＣＥ−２およびＣＥ−４を比較した。試験に使用された池のＨ２Ｏは２４２ＮＴＵの濁り度および７６．１の％透過率ならびに８．００のａ  ｂ＊を有した。蒸留されたＨ２Ｏは０．３３ＮＴＵの濁り度を有した。
【０１２１】
【表１０】
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池のＨ２Ｏならびに実施例３ＣおよびＣＥ−４からの濾過液の金属イオン含有量の分析を表１１において含む。
【０１２２】
【表１１】
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