(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸気滅菌を受けた場合に安定した細孔径を有する改良膜を提供する。【解決手段】延伸ポリテトラフルオロエチレンの多孔質シート２２であり、ＡＳＴＭＤ７３７試験に従って０．２ＣＦＭ以上の通気度を有し、膜を１８０℃の温度に１時間暴露した場合の膜の通気度の変化は３０％未満であり、シート２２はまた、ＡＳＴＭＤ７５１試験に従って１３５ｐｓｉ以上の平均Ｍｕｌｌｅｎ静水侵入圧力を有し、１８０℃の温度に１時間暴露した後にも、平均Ｍｕｌｌｅｎ静水学的水侵入圧力は実質的に変化しなく、膜を１８０℃の温度に１時間暴露した場合、膜のバブルポイント値の変化は２０％未満である細孔径を有する改良膜。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
延伸ポリテトラフルオロエチレンのシート（２２）を含んでなる膜（２０）であって、
該シートが多孔質であり、ＡＳＴＭ Ｄ７３７に従って０．２ＣＦＭ以上の通気度を有すると共に、
該シートがＡＳＴＭ Ｄ７５１に従って１３５ｐｓｉ以上の平均Ｍｕｌｌｅｎ静水学的水侵入圧力を有する、膜（２０）。
【請求項２】
該シートが
第１の潤滑剤率で加工用潤滑剤と混合した第１のＰＴＦＥ微粉末樹脂から作製された第１の押出物（２４）、及び
第１の潤滑剤率で加工用潤滑剤と混合した第１のＰＴＦＥ微粉末樹脂から作製された第２の押出物（２６）
を含み、第１及び第２の押出物（２４、２６）は一体化テープ構造物（４０）に合体され、次いで二軸延伸される、請求項１記載の膜（２０）。
【請求項３】
第１及び第２の押出物（２４、２６）は、第１及び第２の押出物を構成するノード（６２）及びフィブリル（６４）の機械的インターロックによって一体化テープ構造物（４０）に合体される、請求項２記載の膜（２０）。
【請求項４】
シート（２２）がＡＳＴＭ Ｄ７５１に従って１５０ｐｓｉ以上の平均Ｍｕｌｌｅｎ静水学的水侵入圧力を有する、請求項１記載の膜（２０）。
【請求項５】
細孔径が０．０１〜０．２５μｍの範囲内にある、請求項１記載の膜（２０）。
【請求項６】
細孔径が１８０℃の温度に１時間暴露した後にも実質的に変化しない、請求項１記載の膜（２０）。
【請求項７】
膜を１８０℃の温度に１時間暴露した場合、膜の通気度の変化が３０％未満である、請求項１記載の膜（２０）。
【請求項８】
膜を１８０℃の温度に１時間暴露した場合、膜のバブルポイント値の変化が２０％未満である、請求項１記載の膜（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に多孔質膜に関する。特に、本発明は改善された性質を有する多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレン膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）から製造される膜は公知である。かかる公知の膜は、その化学的不活性のために多くの用途で使用されている。ｅＰＴＦＥ膜の例示的な用途には、防水性で通気性の衣服、流体濾過、医療用移植及びガス抜きがある。
【０００３】
通例、膜は通気性、水侵入抵抗性及び／又は安定した細孔径のような特定の性質を達成するように製造される。所望の性質は、多くの場合、膜の細孔径、厚さ及び／又は単位重量を調節することで達成できる。若干の従来知られていた膜では、蒸気滅菌時のような高温に暴露された場合、通気性に直接影響する細孔径が維持されなかった。したがって、蒸気滅菌を受けた場合に安定した細孔径を有する改良膜に対するニーズが存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許第７３０６８４１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様は、向上した強度及び細孔安定性のような１以上の改善された性質を有する膜である。かかる膜は延伸ポリテトラフルオロエチレンのシートを含んでいる。かかるシートは多孔質であり、ＡＳＴＭ Ｄ７３７試験に従って０．２ＣＦＭ以上の通気度を有する。かかるシートはまた、ＡＳＴＭ Ｄ７５１試験に従って１３５ｐｓｉ以上の平均Ｍｕｌｌｅｎ静水学的水侵入圧力を有する。
【０００６】
本発明の別の態様は、延伸ポリテトラフルオロエチレンのシートを含む膜である。かかるシートは、第１の潤滑剤率で加工用潤滑剤と混合した第１のＰＴＦＥ微粉末樹脂から作製された第１の押出物を含んでいる。また、第１の潤滑剤率で加工用潤滑剤と混合した第１のＰＴＦＥ微粉末樹脂から作製された第２の押出物が作製される。第１及び第２の押出物は一体化テープ構造物に合体され、次いで二軸延伸される。かかるシートは多孔質であり、ＡＳＴＭ Ｄ７３７試験に従って０．２ＣＦＭ以上の通気度を有する。かかるシートはまた、ＡＳＴＭ Ｄ７５１試験に従って１３５ｐｓｉ以上の平均Ｍｕｌｌｅｎ静水学的水侵入圧力を有する。
【０００７】
本発明のさらに別の態様は、延伸ポリテトラフルオロエチレンのシートを含む膜である。かかるシートは多孔質であり、ＡＳＴＭ Ｄ７３７試験に従って０．２ＣＦＭ以上の通気度を有する。膜を１８０℃の温度に１時間暴露した場合、膜の通気度の変化は３０％未満である。かかるシートはまた、ＡＳＴＭ Ｄ７５１試験に従って１３５ｐｓｉ以上の平均Ｍｕｌｌｅｎ静水学的水侵入圧力を有する。１８０℃の温度に１時間暴露した後にも、平均Ｍｕｌｌｅｎ静水学的水侵入圧力は実質的に変化しない。膜を１８０℃の温度に１時間暴露した場合、膜のバブルポイント値の変化は２０％未満である。
【０００８】
本発明のさらに他の特徴は、本発明が関係する技術分野の当業者にとっては、添付の図面を参照しながら以下の説明を読むことで自ずから明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一態様に従って製造される膜シートの一部分の斜視図である。
【図２】図２は、概して図１中の線２−２に沿って見た、図１に示した膜シートの断面図である。
【図３】図３は、膜シートを製造するために使用されるプロセスの略図である。
【図４】図４は、図３に示したプロセスのカレンダー部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一態様に従って製造される改良膜２０（図１）は、シート２２の形態を有している。シート２２（図２）には、少なくとも２つの同一の層又は構成部分が組み込まれている。構成部分は、ペースト押出法によって得られる押出物２４、２６の形態を有している。押出物２４、２６は一体化テープ構造物４０（図３及び図４）に形成される。次いで、一体化テープ構造物４０を二軸延伸することで膜２０のシート２２が形成される。
【００１１】
得られた膜２０のシート２２は多孔質、好ましくは微孔質であり、多数のフィブリル６４によって相互連結された多数のノード６２からなる三次元マトリックス型又は格子型の構造を有している。膜２０のシート２２の材料は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）からなり、これは焼結されることもあれば焼結されないこともある。
【００１２】
ノード６２及びフィブリル６４の表面は、膜の相対する主面間において曲がりくねった経路に沿って膜２０のシート２２を貫通する多数の相いに連絡した細孔を画成する。好ましくは、シート２２中の細孔の平均サイズは微孔質と見なすのに十分なものであるが、本発明では任意の細孔径が使用できる。膜２０のシート２２中の細孔２６の好適な平均サイズは０．０１〜１．０μｍの範囲内、好ましくは０．０１〜０．２５μｍの範囲内、最も好ましくは０．０５〜０．１５μｍの範囲内であり得る。この多孔度は、膜２０のシート２２を通気性にすることができる。
【００１３】
例えば、膜２０のシート２２は、ＡＳＴＭ Ｄ７３７試験法に従って測定して約０．１０〜０．５０ＣＦＭの範囲内、好ましくは約０．２０〜０．３５ＣＦＭの範囲内の通気度を有する。膜２０のシート２２はまた、ＡＳＴＭ Ｄ７５１試験に従って約１３５〜２００ｐｓｉの範囲内、好ましくは約１５０〜１８５ｐｓｉの範囲内の平均Ｍｕｌｌｅｎ静水学的水侵入圧力を有する。膜２０のシート２２はまた、ＡＳＴＭ Ｆ−３１６試験法に従って約２５〜５０ｐｓｉの範囲内、好ましくは約３０〜４０ｐｓｉの範囲内のバブルポイント圧力を有する。
【００１４】
膜２０のシート２２を製造するには、ミキサー１００（図３）内でポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）微粉末樹脂及び潤滑剤が混合される。ＰＴＦＥ微粉末樹脂は、ＤｕＰｏｎｔ社から６０１Ａ又は６０３Ａ ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）微粉末樹脂の名称で入手できる。潤滑剤は、Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌｅ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからＩＳＯＰＡＲ（登録商標）Ｋの名称で入手できる。例えば、潤滑剤の使用量、即ち潤滑率はＰＴＦＥ微粉末樹脂に対して潤滑剤１４〜２２ｗｔ％の範囲内にあり、好ましくは潤滑率はＰＴＦＥ微粉末樹脂に対して潤滑剤１５〜１７ｗｔ％の範囲内にあり、最も好ましくは潤滑率は１６ｗｔ％である。ミキサー１００は、ＰＫ Ｂｌｅｎｄｅｒのような任意適宜の混合装置であり得る。所定の適当量の潤滑剤及びＰＴＦＥ微粉末樹脂をミキサー１００内に導入する。ＰＴＦＥ微粉末樹脂を「酷使」しない速度でミキサー１００を回転させる。ミキサー１００は、潤滑剤がＰＴＦＥ微粉末樹脂を十分に湿潤させて保護することを可能にする適当な時間にわたって回転させる。
【００１５】
潤滑剤及びＰＴＦＥ微粉末樹脂の混合物を予備成形機１２０内に導入する。予備成形機１２０は、潤滑剤及びＰＴＦＥ微粉末樹脂の混合物を機械的に圧縮してビレット（図示せず）にする。ビレットは、例えば約２〜約６インチの範囲内の任意適宜の直径を有し得る細長い円筒形のものである。ビレットをこの段階で貯蔵することで、潤滑剤をＰＴＦＥ微粉末樹脂の隙間に一層良く浸透させることができる。
【００１６】
ビレットを押出機１４０内に配置する。押出機１４０は、ビレットをなす潤滑剤及びＰＴＦＥ微粉末樹脂の混合物を強制的に押出機のダイから押し出して押出物２４、２６を与えるプレスである。押出プロセス中には、ＰＴＦＥ微粉末樹脂の生の分散粒子が互いにすれ違いながら移動するのでフィブリルが形成される。押出物２４、２６は、ダイの形状に応じ、約０．０３５〜０．０４５インチの範囲内、好ましくは約０．０４０インチの所定厚さを有する。例えば、本発明の一態様に従えば、押出物２４、２６は実質的に同一の厚さ及び潤滑率を有する。押出物２４、２６は、一時的な貯蔵のためロール１４２上に巻き取ることができる。
【００１７】
押出物２４、２６をそれぞれのロール１４２から引き出し、カレンダー１６０（図３及び図４）に導く。２つの押出物２４、２６が図示されているが、適当な形状を有する任意適宜の数の押出物を用いて膜２０のシート２２を製造できることは自明であろう。図３に最も良く示される通り、上方又は第１の押出物２４は、回転する上部のローラー１６２に接しながら機械方向ＭＤに沿って送られる。下方又は第２の押出物２６は、回転する下部のローラー１６４に接しながら機械方向ＭＤに沿って送られる。
【００１８】
カレンダー１６０は、図４に示される通り、押出物２４、２６から一体化テープ４０を形成する。ローラー１６２、１６４の間のギャップは押出物２４、２６の合計厚さより小さいので、第１及び第２の押出物２４、２６は互いに強制的にかみ合わされる。ギャップは約０．０１０〜０．０３０インチの範囲内、好ましくは約０．０２０インチである。ローラー１６２、１６４は金属であり、それぞれが使用する押出物２４、２６の数及び厚さに応じて約１６０〜３２０℃の範囲内の温度に加熱される。一体化テープ４０の厚さは、好ましくは約０．０１０〜０．０３０インチの範囲内、好ましくは約０．０２０インチである。
【００１９】
第１及び第２の押出物２４、２６は、第１及び第２の押出物を構成するノード６２及びフィブリル６４を機械的にインターロックすることで一体化テープ構造物４０に合体される。即ち、カレンダー作業中には、第１の押出物２４の一部分が第２の押出物２６の一部分に押し込められる。これは比較的強固な一体化テープ構造物４０を与え、これが膜２０の完成シート２２の他の望ましい改善された性質を可能にする。
【００２０】
一体化テープ構造物４０は、一連の加熱乾燥ローラー１８０（図３）に接しながら引き取られる。加熱乾燥ローラー１８０は、一体化テープ構造物４０中に残留する潤滑剤を追い出す。除去された潤滑剤は捕集システム（図示せず）で集められる。
【００２１】
一体化テープ構造物４０を少なくとも一方向、好ましくは二方向（二軸）に沿って「膨張」つまり延伸することによって、膜２０の完成シート２２が形成される。「膨張」とは、フィブリル６４に永久ひずみ又は伸びを導入するのに十分なだけ、膜材料の弾性限界を超えて延伸することを意味するものである。
【００２２】
一体化テープ構造物４０は機械方向ＭＤ延伸機２００に導かれる。機械方向延伸機２００は、第１の速度で回転する第１のローラー２０２を有している。機械方向延伸機２００は、第１のローラー２０２の第１の速度より大きい第２の速度で回転する第２のローラー２０４も有している。ローラー２０２、２０４は、約２６０〜３００°Ｆの範囲内、好ましくは約２８０°Ｆに加熱されている。第１のローラー２０２の表面速度より速く回転する第２のローラー２０４の表面速度差は、機械方向ＭＤ延伸比を決定する。本発明の一態様に従えば、機械方向ＭＤ延伸比は約１．０〜６．０の範囲内、好ましくは約２．０〜３．５の範囲内にある。
【００２３】
一体化テープ構造物４０は横断方向ＸＤ延伸機２２０に導かれる。一体化テープ構造物４０は、横断方向ＸＤ延伸機２２０の部品により、横方向に沿って相対する縁端がクランプされる。一体化テープ構造物４０を機械方向ＭＤと実質的に直交する第２の方法に沿って所定量だけ延伸することでシート２２が形成される。一体化テープ構造物４０は、横断方向ＸＤに沿って元の横方向寸法（幅）の約８〜１２倍の範囲内、好ましくは約１０倍に延伸される。一体化テープ構造物４０は、約５００〜６００°Ｆの範囲内、好ましくは約５５０°Ｆの高温に暴露されたときに延伸される。
【００２４】
シート２２は、好ましくは膜材料中の残留応力を低減させて最小にするために加熱又は「焼結」される。シート２２は、好ましくは、横断方向延伸機２２０内において約７００〜７５０°Ｆの範囲内、好ましくは約７３０°Ｆの高温に暴露することで加熱される。しかし、膜２０の想定される用途にとって適当であれば、シート２２を焼結しなくてもよいし或いは部分的に焼結してもよい。次いで、膜２０のシート２２はロール２２２上に巻き取られる。
【００２５】
本発明の一態様に係る膜２０のシート２２を公知の膜と比較して試験した。試験の結果を下記表中に示す。試料１は、単一の押出物から製造した公知のｅＰＴＦＥ膜である。試料２は、本発明の一態様に従って製造した膜２０のシート２２である。本発明の一態様に係る膜２０のシート２２は、模擬蒸気滅菌の前後において安定した細孔径を有している。最初に、試料膜を平均細孔径、厚さ、通気度、バブルポイント及びＭｕｌｌｅｎ静水学的水侵入力圧力について試験する。模擬蒸気滅菌に際しては、金属フープ上に試料膜を固定する。フープ及び試料膜を１８０℃の熱風オーブン内に１時間配置する。フープ及び試料膜をオーブンから取り出し、室温に放冷する。試料膜をフープから取り外す。次いで、試料膜を平均細孔径、厚さ、通気度、バブルポイント及びＭｕｌｌｅｎ静水学的水侵入力圧力について試験する。
【００２６】
膜２０のシート２２は、強度を表すＭｕｌｌｅｎ静水圧値のような顕著に改善された望ましい性質を有している。膜２０のシート２２は、ＡＳＴＭ Ｄ７５１試験に従って約１３５〜２００ｐｓｉの範囲内、好ましくは約１５０〜１８５ｐｓｉの範囲内の平均Ｍｕｌｌｅｎ静水学的水侵入圧力を有している。膜２０のシート２２はまた、ＡＳＴＭ Ｆ−３１６試験法に従って約２５〜５０ｐｓｉの範囲内、好ましくは約３０〜４０ｐｓｉの範囲内のバブルポイント圧力を有している。
【００２７】
膜２０のシート２２はまた、強度を表すＭｕｌｌｅｎ静水圧値のような顕著に改善された望ましい性質を有している。膜２０のシート２２は、ＡＳＴＭ Ｄ７３７試験法に従って測定して約０．１０〜０．５０ＣＦＭの範囲内、好ましくは約０．２０〜０．３５ＣＦＭの範囲内の通気度を有している。
【００２８】
重要な点として、膜２０のシート２２の試料２に関しては、模擬蒸気滅菌後にも細孔径が安定であることが確認された。１８０℃の温度に１時間暴露した後にも、細孔径は実質的に変化しないことが判明した。また、膜を１８０℃の温度に１時間暴露した場合、膜２０のシート２２の通気度の変化は３０％未満であることも判明した。膜を１８０℃の温度に１時間暴露した場合、膜のバブルポイント値の変化は２０％未満である。このように、模擬蒸気滅菌後にも安定した細孔径、比較的変化のない通気度及び強度を有する膜２０の改良シート２２が得られる。
【００２９】
【表１】
2011231321.tif 000003
本発明の１以上の態様に関する上記の説明から、当業者は様々な改良、変更及び修正に想到するであろう。当業者の技術範囲内にあるそのような改良、変更及び修正は、添付特許請求の範囲に包含されることが意図されている。
【符号の説明】
【００３０】
２０  膜
２２  シート
２４  第１の押出物
２６  第２の押出物
６２  ノード
６４  フィブリル
【図１】
2011231321.tif 000004
【図２】
2011231321.tif 000005
【図３】
2011231321.tif 000006
【図４】
2011231321.tif 000007