(57)【要約】  本発明は、有害物質及び/又は有毒物質に対して防御するためのポリエチレンイミンと、ポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの一方又は双方とを含むポリマー組成物の使用を提供する。本発明は、更に、有害物質及び/又は有毒物質に対して防御するのに適したラミネートを提供する。ポリエチレンイミンと、ポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの一方又は双方とを含むポリマー組成物の層を含むラミネートも開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質及び/又は有毒物質に対して防御するための、ポリエチレンイミンと、ポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの一方又は双方とを含むポリマー組成物の使用。
【請求項２】
ポリマー組成物が水蒸気に対して本質的には透過性である、請求項1記載のポリマー組成物の使用。
【請求項３】
ポリマー組成物が層の形である、請求項1又は2のポリマー組成物の使用。
【請求項４】
層の厚さが1〜1000μmである、請求項3記載のポリマー組成物の使用。
【請求項５】
層の厚さが10〜100μmである、請求項4記載のポリマー組成物の使用。
【請求項６】
層の厚さが20〜60μmである、請求項5記載のポリマー組成物の使用。
【請求項７】
層の厚さが少なくとも20μmである、請求項3記載のポリマー組成物の使用。
【請求項８】
ポリマー組成物が架橋剤を更に含んでいる、請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリマー組成物の使用。
【請求項９】
架橋剤が二塩基酸である、請求項8記載のポリマー組成物の使用。
【請求項１０】
ポリマー組成物が水を更に含んでいる、請求項1〜9のいずれか1項に記載のポリマー組成物の使用。
【請求項１１】
ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの全質量が、ポリマー組成物の質量の30％〜95％を占めている、請求項1〜10のいずれか1項に記載のポリマー組成物の使用。
【請求項１２】
ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの全質量が、ポリマー組成物の質量の60％〜95％を占めている、請求項11記載のポリマー組成物の使用。
【請求項１３】
有機物質に対して防御される、請求項1〜12のいずれか1項に記載のポリマー組成物の使用。
【請求項１４】
気体状態及び/又は液体状態での有害物質及び/又は有毒物質に対して防御される、請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリマー組成物の使用。
【請求項１５】
化学兵器及び/又は生物兵器に対して防御される、請求項1〜14のいずれか1項に記載のポリマー組成物の使用。
【請求項１６】
ポリマー組成物が犠牲コーティングの形である、請求項1〜15のいずれか1項に記載のポリマー組成物の使用。
【請求項１７】
本質的に実施例3、4、5、6、7によって記載される、ポリエチレンイミンと、ポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの一方又は双方とを含むポリマー組成物の使用。
【請求項１８】
有害物質及び/又は有毒物質に対して防御するのに適したラミネートであって、該ラミネートがポリエチレンイミンと、ポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの一方又は双方とを含むポリマー組成物の層を含んでいる、前記ラミネート。
【請求項１９】
本質的には水蒸気を透過できる、請求項18記載のラミネート。
【請求項２０】
ラミネートの水蒸気透過度が少なくとも400 g/m2/日である、請求項19記載のラミネート。
【請求項２１】
層の厚さが1〜1000μmである、請求項18〜20のいずれか1項に記載のラミネート。
【請求項２２】
層の厚さが10〜100μmである、請求項21記載のラミネート。
【請求項２３】
層の厚さが20〜60μmである、請求項22記載のラミネート。
【請求項２４】
層の厚さが少なくとも20μmである、請求項18〜20のいずれか1項に記載のラミネート。
【請求項２５】
ポリマー組成物が架橋剤を更に含んでいる、請求項18〜24のいずれか1項に記載のラミネート。
【請求項２６】
架橋剤が二塩基酸である、請求項25記載のラミネート。
【請求項２７】
ポリマー組成物が水を更に含んでいる、請求項18〜26のいずれか1項に記載のラミネート。
【請求項２８】
ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの全質量が、ポリマー組成物の質量の30％〜95％を占めている、請求項18〜27のいずれか1項に記載のラミネート。
【請求項２９】
ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの全質量が、ポリマー組成物の質量の60％〜95％を占めている、請求項28記載のラミネート。
【請求項３０】
有機物質に対して防御される、請求項18〜29のいずれか1項に記載のラミネート。
【請求項３１】
気体状態及び/又は液体状態での有害物質及び/又は有毒物質に対して防御される、請求項18〜30のいずれか1項に記載のラミネート。
【請求項３２】
化学兵器及び/又は生物兵器に対して防御される、請求項18〜31のいずれか1項に記載のラミネート。
【請求項３３】
ポリマー組成物が犠牲コーティングの形である、請求項18〜32のいずれか1項に記載のラミネート。
【請求項３４】
ポリマー組成物の層が他の2つの層の間にはさまれている、請求項18〜32のいずれか1項に記載のラミネート。
【請求項３５】
他の2つの層の少なくとも一方が親水性である、請求項34記載のラミネート。
【請求項３６】
他の2つの層の少なくとも一方が布である、請求項34又は35記載のラミネート。
【請求項３７】
本質的には実施例5や実施例7によって記載されているラミネート。
【請求項３８】
請求項18〜37のいずれか1項に記載のラミネートを含む布。
【請求項３９】
請求項18〜37のいずれか1項に記載のラミネートを含む衣料品。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ポリエチレンイミンと、ポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレン(co-ethylene)の一方又は双方とを含むポリマー組成物の新規な使用及びこれらのポリマー組成物のラミネート材料への配合に関する。
ポリビニルアルコール(PVOH)は、食品包装工業において接着促進剤として用いることができる用途が広い水溶性ポリマーである。しばしばポリエチレンイミンと呼ばれるポリエチレンイミン(PEI)は、溶液からアニオンを取り出すためにイオン交換カラムに一般に用いられる水溶性カチオンポリマーである。
防護布や防護衣料は、緊急業務による有害なものに対して防御するために広く用いられ、世界中の部隊に装備されている。有害物質は、典型的には有機化合物であり、大きな容器内に保持された大量化学薬品から化学又は生物兵器まで様々なものである。そのような防護布や防護衣料は、典型的には重くかさばり水蒸気透過性も低い。化学兵器や生物兵器への暴露に対して着用者を保護するために用いられる衣料は、特にこれらの問題をもっている。衣料は、一般的には、ある種のゴム又はネオプレンから製造され、その結果、衣料は非常に重く、非常に厚く、剛く、水蒸気透過性が悪い。このことは、着用者にとって厳しい物理的且つ心理的問題の原因となり得る。
驚くべきことに、ポリエチレンイミンと、ポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの一方又は双方とのポリマー組成物がこれらの問題の一部又は全部を克服することが見出された。
本発明によれば、有害物質及び/又は有毒物質に対して防御するための、ポリエチレンイミンと、ポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの一方又は双方とを含むポリマー組成物の使用が提供される。このポリマー組成物は、予想外に、気体や液体の化学兵器のような有害物質に対して良好なバリヤーとなる。本ポリマー組成物は、水蒸気に対して本質的には透過性、好ましくは少なくとも400 g/m2/日、更に好ましくは少なくとも600 g/m2/日、最も好ましくは少なくとも800 g/m2/日であることが好ましい。本ポリマー組成物は層の形であることが更に好ましい。これにより、多くの表面に容易に適用されるポリマー組成物が有害物質に対して防御することが可能である。層の厚さは、1〜1000μmであってもよい。必要とされる厚さは、ポリマー組成物の使用の正確な方法に左右される。布基質に適用する場合、層厚が10〜100μm、好ましくは20〜60μmであることが望ましいものであることがわかった。これにより良好な防御が得られ、布を重すぎず、剛すぎないものにする。他の適用の場合、層の厚さが少なくとも20μmであることが望ましいものもある。ポリマー組成物は布及び/又は衣料品に、好ましくは層として用いることができるので、水蒸気を透過できるが有害物質に対する透過性が低い布及び/又は衣料品が得られる。
【０００２】
ポリマー組成物は、架橋剤、例えば、二塩基酸を更に含むことができる。これにより、当業者によって決められるようにポリマー組成物の溶解度を変えることが可能である。
ポリマー組成物は水を更に含むことが好ましい。水は剛さを減少させ、ポリマー組成物を配合するあらゆる材料の可撓性を増大させる。更に、ポリマー組成物を調製するためには安価で非毒性の溶媒である。
ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの全質量は、ポリマー組成物の質量の30％〜95％、好ましくは60％〜95％を含んでもよい。そのようなポリマー含量は、有害物質及び/又は非毒性物質に対する防御が良好である。
有機物質に対して防御することが好ましい。そのような防御は、有機物質、例えば、ディーゼルやガソリンのこぼれを扱うことに役に立つ。
気体状態及び/又は液体状態の有害物質に対して防御することができる。
化学兵器及び/又は生物兵器に対しても防御することが好ましい。そのような防御は、予想外に、ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物を用いて達成される。
ポリマー組成物は、犠牲コーティングの形であってもよい。犠牲コーティングは、コーティングが形成される表面から容易に除去することができるものである。また、犠牲コーティングは、コーティングの暴露面の一部が容易に除去されて下に多くの犠牲コーティングを得ることができるコーティングであってもよい。従って、有害物質で汚染されたコーティング(又はその一部)を容易に除去することができる。
本発明の第二実施態様においては、有害物質及び/又は有毒物質に対して防御するのに適したラミネートであって、該ラミネートがポリエチレンイミンと、ポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの一方又は双方とを含むポリマー組成物の層を含む、前記ラミネートが提供される。ラミネートは、本質的には水蒸気を透過できることが好ましく、水蒸気透過度は、好ましくは少なくとも400 g/m2/日、更に好ましくは少なくとも600 g/m2/日、最も好ましくは少なくとも800 g/m2/日である。ポリマー組成物の層は、有害物質、例えば、化学兵器に対する抵抗性が予想外に高い。
層の厚さは1〜1000μmであってもよい。必要とされる厚さは、ポリマー組成物の使用の正確な方法に左右される。布に適用する場合、層厚さが10〜100μm、好ましくは20〜60μmであることが望ましいことがわかった。これにより良好な防御が得られ、布を重すぎず、剛すぎないものにする。
【０００３】
他の適用の場合、層の厚さが少なくとも20μmであることが望ましいものもある。ポリマー組成物は布及び/又は衣料品に、好ましくは層として用いることができるので、水蒸気を透過できるが有害物質及び/又は有毒物質に対する透過性が低い布及び/又は衣料品が得られる。
ポリマー組成物は、架橋剤、例えば、二塩基酸を更に含むことができる。これにより、当業者によって決められるようにポリマー組成物の溶解度を変えることが可能である。
ポリマー組成物は水を更に含むことが好ましい。水は剛さを減少させ、ポリマー組成物を配合するあらゆる材料の可撓性を増大させる。更に、ポリマー組成物を調製するためには安価で非毒性の溶媒である。
ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの全質量は、ポリマー組成物の質量の30％〜95％、好ましくは60％〜95％を占めることができる。そのようなポリマー含量は、有毒物質に対する防御が良好である。
有機物質に対して防御することが好ましい。そのような防御は、有機物質、例えば、ディーゼルやガソリンのこぼれを扱うことに役に立つ。
気体状態及び/又は液体状態の有害物質に対しても防御することができる。
化学兵器及び/又は生物兵器に対しても防御することが好ましい。そのような防御は、予想外に、ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物を用いて達成される。
ポリマー組成物は、犠牲コーティングの形であってもよい。犠牲コーティングは、コーティングが形成される表面から容易に除去することができるものである。また、犠牲コーティングは、コーティングの暴露面の一部が容易に除去されて下に多くの犠牲的コーティングを得ることができるコーティングであってもよい。従って、有害物質で汚染されたコーティング(又はその一部)を容易に除去することができる。
犠牲コーティングの代替物として、ポリマー組成物の層は他の2層の間にはさまれてもよい。これにより、ポリマー組成物が他の層によって防御されることを可能にする。更に、そのようなラミネートは、ポリマー組成物が接着剤として作用するという事実を利用している。他の2つの層の少なくとも一方は親水性であってもよく、これにより親水性ポリマー組成物がもう一方の層に付着することを可能にする。他の2つの層の少なくとも一方は布であってもよい。
本発明は、ここで、図面によって例としてのみ記載される。
【０００４】
実施例１-ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールを含むポリマー組成物の製造
表1はポリマー組成物A〜Sの組成物を示す表である。PVOHはポリビニルアルコールを意味し、PEIはポリエチレンイミンを意味し、HMW/LMWは使用ポリマーがそれぞれ高分子量か低分子量かのポリマーを意味する。HMWは、使用ポリマーの双方が高分子量のポリマーであったことを示し、LMWは、使用ポリマーの双方が低分子量のポリマーであったことを示す。PVOHとPEIはAldrich、ドーセット、英国から供給された。PVOHは99＋％加水分解され、低分子量ポリマーのMwは89,000〜98,000であり、高分子量のMwは124,000〜186,000であった。PEIは水を含まないものが供給され、低分子量のMwは800であり、高分子量のMwは25,000であった。
組成物A〜Rの場合、PVOHとPEIの水溶液を混合することにより各組成物を調製した。既知の質量のPVOH(5 g、10 g、20 gの1つ)と100 mlの蒸留水を混合して表1に示される％w/vを得ることによりPVOH溶液を得た。その混合物を連続して撹拌しながらホットプレートを用いて90℃に加熱した。溶解中に蒸留水を更に添加して一定量の水を維持した。90℃を超えないことを確実にするために水の温度をモニタした。PVOHが溶解するとすぐに混合物を撹拌しながら冷却した。
【０００５】
2005515288.tif 000002
表１-PEIとPVOHのポリマー組成物の組成
【０００６】
20％w/v PEI水溶液(例えば、20 gのPEIを100 mlの水に溶解した)をつくることにより親PEI水溶液を調製した。次に、親溶液の試料を希釈することによりPEIの低濃度溶離液を調製した。表1には、PVOH溶液と混合する前のPEI溶液の％w/vが示されている。次に、記載されたPVOH溶液とPEI溶液を1:1重量比で混合して表1の組成物A〜Rを得た。混合を援助するために組成物を振盪又は撹拌してから、放置して存在する泡の数を減少させた。同量の水、PVOHペレット、PEIを混合することにより組成物Sを調製した。
読者は、表1の％w/vの数字がPVOHとPEIの関連した最初の出発溶液についての濃度の数字であることを認めるべきである。2つの溶液を混合すると、出発溶液と比べた場合に混合溶液中の実際のPEI又はPVOH濃度の1/2になる。
組成物A〜Sは、水分の異なるポリマー組成物を得るために容易に脱水することができる。
【０００７】
実施例２-ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物を含むシートの製造
組成物A〜Sはより粘稠な組成物を生成するために脱水することができる。それぞれの場合において、親組成物(A〜Sの1つ)をガラスプレート上に徐々に注ぎ、拡散した。このように形成された液体薄層を乾燥してより粘稠な組成物フィルムを形成した。約16時間乾燥した後に構造的に健全な可撓性フィルムをガラス支持体から剥がすことができる。フィルムの厚さは液体薄層の最初の厚さのような多くの要因に左右され、特に、最初の組成物の粘度や注ぐ速度に左右される。約0.1〜0.5 mmの典型的な厚さが得られた。0.1 mm未満の厚さの薄いフィルムをスプレッドコーターを用いて形成することができる。
キャストフィルムの水分を求めるために努力した。同量の30％w/vポリエチレンイミン水溶液と30％w/vポリビニルアルコールを混合した。拡散ナイフを用いて溶液をガラス上に拡散することによりこの溶液からフィルムをキャストした。フィルムを室温で周囲相対湿度レベルで乾燥した時間の関数としてキャストフィルムの質量を測定した。数時間後、フィルムの質量はもとの質量の約40％で安定化し、ポリマーと水との質量比が約30:10であることを示した。これは、フィルムを乾燥炉内で100℃まで加熱したときに確認した。炉乾燥フィルムの質量はもとのフィルム重量の約30％であり、水の全部が除去されたことを示した。
当業者は、上記ポリマー溶液からキャストしたシートが周囲状態で又は炉内で乾燥し得ることを確認する。
【０００８】
実施例３-実施例２で形成されたシートの透過性試験
種々の気体物質に対する実施例２で形成されたシートの透過性を、図1の断面略図に示された膜テストセルを用いて試験した。膜テストセルの一部でない試料11は試験の定位置に示されている。膜テストセルは、2つの半分8と9を含み、半分8は試料テスト本体7と気体で連通している負荷入口3と負荷出口4を含み、半分9は試料テスト本体10と気体で連通しているテストガス入口5とテストガス出口6とを含み、Oリング1、2が試料11と半分の一方8、9との間に置かれた2つの半分8、9の間に入れて試料11とOリング1、2との間の密封を確実にするので、空気は半分の一方8、9からもう一方へ試料11を通過せずに直接進むことができない。使用中、負荷ガスは負荷入口3へ、試料テスト本体7へ、負荷出口4を通って膜テストセルの外へ送られる。試料テスト本体7は試料を負荷ガスに供するような形をし、負荷ガスは膜テストセル内に維持される。試料11が負荷ガスのあらゆる成分に透過できる場合には、透過できる成分は試料11を通過して半分9に進む。テストガスはテストガス入口5を通過して試料テスト本体10に進み、テストガス出口6を経て膜セルの外に進む。試料テスト本体10は、試料をテストガスに供するような形をし、テストガスを膜テストセル内に維持する。テストガスは適切な分析用装置(図示されていない)に移されて分析される。試料11を通って半分9へ透過する負荷ガスのいかなる成分も膜テストセルから分析用装置にテストガスによって運搬される。分析用装置はテストガス中の負荷ガス又はその成分の存在を検出するように設計されている。
実施例2に従って形成された数シートの透過性をいくつかの負荷について測定した。ガスの負荷を試料11の片面に約1リットル/minの速度で流した。テストガスは、試料11のもう一方の面に約150 ml/minの速度で流すきれいな空気とした。次に、テストガスをテストガスの分析用四重極質量計(図示されていない)へ供給した。負荷は、アンモニア、ヘキサン、クロロピクリン(C(Cl)3)(NO2))(以後“PS”)、塩化シアノジェン(C(Cl)(N))(以後“CK”)、ヨードメタン(以後“MeI”)とした。それぞれの場合、負荷をラモホイルバッグに保存し、膜テストセルの負荷入口3に結合する。負荷の調製の詳細を次に示す。
【０００９】
ヘキサン
4000 mg/m3の負荷濃度を含むラモホイルバッグを、80％相対湿度(RH)の空気を既知の質量のヘキサン上を既知の速度でヘキサンの完全な蒸発を確実にするのに十分な時間送ることにより作った。試料11を透過するヘキサンを質量計をイオン質量(C4H9+フラグメント)に合わせることにより検出した。
アンモニア
アンモニア負荷混合物を、シリンダアンモニアをラモホイルバッグへ5リットル/minの速度で4分間送ることにより作った。
塩化シアノジェン(CK)
塩化シアノジェン負荷混合物8000 mg/m3空気を、290 cm3の塩化シアノジェンを80リットルの80％RH空気を含有するラモホイルバッグへ注入することにより作った。混合物を十分に混和した。質量計をイオン質量61に変えることにより試料11を透過する塩化シアノジェンを検出した。
クロロピクリン(PS)
負荷濃度8000 mg/m3空気を含有するラモホイルバッグを、0％RH空気を既知質量のクロロピクリン上を既知の速度でクロロピクリンの完全な蒸発を確実にするのに十分な時間送ることにより作った。質量計をイオン質量117に変えることにより試料11を透過するクロロピクリンを検出した。
ヨードメタン(MeI)
負荷濃度8000 mg/m3空気を含有するラモホイルバッグを、80％RH空気を既知質量のヨードメタン上を既知の速度でヨードメタンの完全な蒸発を確実にするのに十分な時間送ることにより作った。質量計をイオン質量142に変えることにより試料11を透過するヨードメタンを検出した。
表2は、実施例2に従って形成された材料の種々のシートが種々の負荷ガスを透過できたかについて詳細を示すものである。
【００１０】
2005515288.tif 000003
表2-ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物のシートによる種々の物質の透過
【００１１】
“N”は負荷の漏出が観察されなかったことを意味し、“Y”は負荷の漏出が観察されたことを意味し、“-”は試料が試験されなかったことを意味する。PDMSは、0.1〜0.25 mm厚のポリジメチルシロキサン(Goodfellows)とした。PEは10μm厚のポリエチレンとした。
試料の文字は、実施例2の方法を用いて材料シートを製造したポリマー組成物の親溶液を示すものである。
これらのデータは、ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物から製造された材料シートが、驚くべきことに、2種の化学兵器(PSとCK)を含む使用気体負荷を本質的には透過できないことを示している。シートはジクロロメタンを本質的には透過できないこともわかった。
実施例2に従って製造した数シートの水蒸気に対する透過性を図1の膜テストセルを用いて調べた。乾燥空気を水泡だて器を通過させることにより湿り空気の負荷を生成した。テストガスを乾燥空気とした。負荷の空気圧はテスト空気よりわずかに高かった。テスト空気をテストガス出口6から相対湿度センサ(図示されていない)へ送った。テストガスの相対湿度は試料11を通過した水蒸気の量を示した。双方の負荷とセル8、9の2つ半分による空気の流量を風量計を用いてモニタした。
図2は、シートに湿り空気の負荷をかける時間の関数として実施例2のポリマー材料のシートの表面を横切るテスト空気の測定した相対湿度(RH)を示すグラフである。テスト空気の相対湿度は、シートの水蒸気透過性を示す。シートのすべてが水蒸気をある程度透過できることがわかる。ポリマー材料のシートがヘキサン、アンモニア、CK、ジクロロメタン、MeI、PSをほとんど透過しなかったことを考えると、これは驚くべきことである。GoreTex(登録商標)布の試験データは比較として示されている。
【００１２】
実施例４-犠牲コーティングとしての実施例2のシートの使用
実施例2のシートによる実験は、ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物が犠牲コーティングを製造するために用いることができることを示した。犠牲コーティングは、コーティングが形成される表面から容易に除去することができるものである。また、犠牲コーティングは、コーティングの露出面の一部が下に犠牲コーティングの多くを生じるように容易に除去することができるコーティングであってもよい。ポリマー組成物Gからキャストしたシートに、持続性マーカーペンを用いて印をつけた。インクを約30秒〜1分間乾燥させた。同じ持続性マーカーペンを用いてガラス面(Pyrex(登録商標)ガラスビーカー)に印をつけ、インクを約30秒〜1分間乾燥させた。ガラス面は対照としての働きをした。
インクを、洗浄びんから分配される室温水を用いて表面を摩擦或いは摩耗せずにポリマーシートから洗浄した。水を加えた後、シートの表面が周囲の湿潤していないコーティングと感じが異なり、わずかに粘着性であった。これは、シートが水で影響されたことを示している。シートがある程度溶解しているか又は水で膨潤していると思われる。
インクは、室温水と手圧摩擦を用いてガラス面から部分的にしか除去することができなかった。
これらのデータは、ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールが犠牲コーティングとして用いることができることを示している。例えば、そのようなコーティングは、スプレーペイントのようなマーキング材料の望まれていない適用になりやすい表面に適用することができる。更に、そのようなコーティングは、化学兵器のような有毒物質から表面を保護するために用いることができる。その後、水洗すると有毒物質(及びおそらくコーティング)を保護すべき表面から除去することができる。
【００１３】
実施例５-ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物を含むラミネート材料の液体の化学兵器に対する抵抗性
ポリマー組成物の有益な特性を有するラミネート材料を得るためにポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物をラミネート材料に配合することができる。25 mlの高分子量PVOHを90℃に加熱しながら水に溶解した。12 gの高分子量PEIを撹拌しながら添加し、混合物を取り出して冷却した。次に、少量(約2 g)の得られた粘稠な溶液を水蒸気透過性膜の2層の間に拡散し、ヘビーローラを用いて薄いラミネートを製造した。試料を取り出して約24時間乾燥した。水蒸気透過性膜は発泡PTFEを含む約0.2 mm厚の布であり、試料サイズは約20 cm×20 cmであった。
次に、ラミネート材料をサルファマスタード(HD)とソマン(GD)負荷に供した。試料をテストセルに取り付け、5×2μl 滴(合計10μl)のHDかGDを表面に加えた。ペトリ皿を用いてテストセルを覆ったので、HD又はGD蒸気が周囲雰囲気に損失しなかった。次に、ガスクロマトグラフィー分析を用いて試験試料を透過する蒸気を測定した。透過性の結果を表3に纏める。
【００１４】
2005515288.tif 000004
表３-ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物を含むラミネートの透過性
対照-2層の蒸気透過性膜のみ
【００１５】
表3の結果は、ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物の層がマスタード蒸気やソマン蒸気のような有毒化学物質に対するラミネートの透過性を著しく低下し得ることを示している。
【００１６】
実施例６-液体の化学兵器による負荷に対するポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物を含むシートの長時間暴露
ポリマーシートを実施例2の一般法を用いて調製した。シートを透過性テストセルへ装填した。試料の片面を1μlのHDか又はGDで汚染した。蒸発を防止するために負荷の上にガラスリッドを置いた。シートを通過する化学物質のいずれも自動脱着チューブに集め、続いてガスクロマトグラフィーで分析した。表4aは、これらの実験から得られた透過性データを纏めたものである。
【００１７】
2005515288.tif 000005
表４a-ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物を含むシートのGD、HDによる透過
【００１８】
数シートを拡散ナイフを用いて実施例2の溶液から拡散した。ガラス基板からフィルムを持ち上げ、上記実施例6の方法に従って調べた。ナイフ拡散フィルムによって得られたデータを表4bに示す。
【００１９】
2005515288.tif 000006
表４b-ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物を含むシートのGD、HDによる透過
【００２０】
実施例2を参照すると、B、Dはシートがキャストされた溶液を示している。
表4aと表4bは、ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールを含むポリマー組成物のシートが長時間負荷に供したHD、GDに対して相対的に透過できないことを示している。
【００２１】
実施例７-PEIとPVOHのポリマー組成物を含むラミネート材料の化学兵器に対する抵抗性
布にコーティングを形成するPEIとポリビニルアルコールを含むポリマー組成物の能力を調べた。親溶液B(実施例2を参照のこと)を拡散ナイフを用いて2種の布、Goretex(登録商標)と英国標準軍隊迷彩材料の一方に被覆した。次に、被覆した布を100℃、40％相対湿度の炉へ挿入してポリマーコーティングを硬化した。Goretex(登録商標)は親水性面に被覆されたが、迷彩材料の両面は同様に成功して被覆することができた。ポリマーコーティングの多層は、拡散硬化サイクルを多回反復することにより適用することができた。
1層又は4層のポリマーで被覆したGoretex(登録商標)や迷彩材料のHDやGDに対する抵抗性を調べ、結果を図3aと図3bに示す。
図3aと図3bは、負荷物質に対する被覆布の透過性が低いことを示している。更に、コーティングの適用が厚いほど、使用負荷に対する防御が大きい。布に比較的薄いコーティングが施されたと考えると、そのような効果は予想外である。1層のポリマーコーティングの厚さは約20μmであり、4層のポリマーコーティングは約60μm厚さであった。
被覆した布の水蒸気透過度を次に示す一般法を用いて求めた。既知量の水をビュレットからオープン皿へ移す。次に、試験試料を皿の開放口に置き、接着剤で定位置に固定して試験試料と皿の縁の間に空気の隙間がないことを確実にする。次に、環状カバーリングを試験試料と皿の上に置く。カバーリングを接着テープで定位置に固定し、カバーと皿との間の結合を密封するので、試料アセンブリを形成する。次に、試料アセンブリを試験チャンバ内のターンテーブル上に置く。次に、ターンテーブルによって試料アセンブリが1時間以上回転して水蒸気勾配を平衡にする。この平衡の終わりに、試料アセンブリの質量を0.001 gの範囲まで求める。試料アセンブリをターンテーブルに戻し、5時間以上の既知の時間回転させる。次に、試料アセンブリの質量を求め、最初の質量測定と最後の質量測定との差が既知の時間に試料アセンブリから失われた水の量である。この手法を用いて、1層のポリマーで被覆した試料の平均水蒸気透過度が800 g/m2/日であり、4層のポリマーで被覆した試料の平均水蒸気透過度が650 g/m2/日であった。次に、水蒸気透過指数を水蒸気透過度データから計算することができ、水蒸気透過指数は被覆した試料の水蒸気透過度と被覆されていない試料の水蒸気透過度との比率に100を乗じたものである。試験チャンバ内の条件は、65±2％の相対湿度と20±2℃の温度で十分制御された。多くの試料アセンブリをターンテーブルに取り付け同時に試験することができることは留意すべきである。図4aと図4bは、被覆した布の水蒸気透過指数が被覆されていない布とほとんど違わないことを示している。被覆した布が多くの有害物質、例えば、化学兵器に対する防御が著しいことを考えると、これは非常に驚くべきことである。
【００２２】
実施例８-ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物の難燃性
ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物から、例えば、実施例2の一般法を用いて製造された比較的厚いシート(例えば、2 mm厚を超える)はマッチのような裸の炎を用いて発火させることは非常に難しいことがわかった。従って、ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールとポリビニルアルコールコエチレンの一方又は双方のポリマー組成物は難燃材料において用いることができる。薄いシート(典型的には約0.1〜0.5 mm厚)が燃焼し得ることは留意すべきである。ポリマー組成物の難燃性は水分に関係するようである。厚いシートは、薄いシートより水分が多いので、燃焼又は発火しにくい。
ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物が溶媒として水を用いて調製することができるので、購入や処分に費用がかかってしまう有機溶媒の必要を取り除くという点で有利であることは留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】透過度、特にポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物を含むシートの透過度を測定するために用いられる膜テストセルを示す断面略図である。
【図２】ポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物を含む一連のシートによって図1の膜テストセルにより測定された水蒸気透過と時間とのグラフである。
【図３】図3aはスルファマスタード(HD)化学兵器に対するポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物で被覆した布の透過度を示すグラフである。図3bはソマン(GD)化学兵器に対するポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物で被覆した布の透過度を示すグラフである。
【図４】図4aはポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物で被覆したGoretex(登録商標)の相対水蒸気透過度を示すグラフである。図4bはポリエチレンイミンとポリビニルアルコールのポリマー組成物で被覆した迷彩布の相対水蒸気透過性を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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