(57)【要約】  ガス状汚染物質の存在に敏感な装置のハウジングから、ナノ構造化吸着剤によって除去する方法であって、当該吸着剤は活性物質を内部に含む繊維の形態である方法を記載する。ナノ構造化吸着剤及びその製造方法も記載する。
2010523311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス状汚染物質を、それらの存在に敏感な(sensitive)装置のハウジングから、分散された活性物質ナノパウダーを含むナノ構造化繊維によって除去する方法であって、該繊維が１０００ｎｍ以下の直径を有する当該方法。
【請求項２】
前記の繊維が、１００ｎｍ以下の直径を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記のナノパウダーが、繊維の半径以下の寸法を有する、請求項１又は２の何れかに記載の方法。
【請求項４】
前記の繊維が、高分子物質を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記の高分子物質が、アセタールポリマー、アクリル系ポリマー、セルロースポリマー、フルオロポリマー、イオノマー、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ビニルポリマー、スチレンポリマー、ポリウレタン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセテート、ポリシロキサン、ポリオキシド、液晶ポリマー、ポリエーテル、ポリ無水物、ポリイミド、ポリケトンから選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記の活性物質が、アルカリ土類金属の酸化物、ゼオライト及び過塩素酸マグネシウムから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
アルカリ土類金属の酸化物が、酸化カルシウムである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記の活性物質が、酸素との相互作用によって酸化状態を増大させることができる金属の酸化物よりなる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記の金属の酸化物が、鉄、銅、ニッケル及びマンガンの酸化物から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記の活性物質が、不飽和有機化合物である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記の繊維が、複数の活性物質を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
異なる活性物質を含む複数の繊維が、前記のガス状汚染物質の除去に用いられる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記の繊維が、中空である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記のナノ構造化繊維が、低透過性物質中に分散される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記のナノ構造化繊維が、ハウジングの外側と面する第一の層の物質と敏感な装置の環境に面する第二の層の物質との間に封入される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記の第一の層の物質が、前記のガス状汚染物質に対して低透過性な、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記の第一及び第二の層の物質が、前記のガス状汚染物質に対して低透過性な、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記の第二の層の物質が、前記のガス状汚染物質に対する高い透過性を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
エレクトロスピニングを利用して行われる、請求項１に記載のナノ構造化繊維の製造方法。
【請求項２０】
活性物質を含むナノ構造化繊維よりなるガス状不純物吸着剤であって、該活性物質が、アルカリ土類金属の酸化物、過塩素酸マグネシウム及びこれらの組合せから選択される、当該吸着剤。
【請求項２１】
前記のアルカリ土類金属の酸化物が酸化カルシウムである、請求項２０に記載の吸着剤。
【請求項２２】
前記のナノ繊維が、ハウジングの外側と面する第一の層の物質と敏感な装置の環境に面する第二の層の物質との間に封入された、請求項２０に記載の吸着剤。
【請求項２３】
前記の第一及び第二の層の物質が、前記のガス状汚染物質に対して低透過性な、請求項２２に記載の吸着剤。
【請求項２４】
前記の第二の層の物質が、前記のガス状汚染物質に対して高い透過性を有する、請求項２２に記載の吸着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電子装置、例えばＯＬＥＤ型の有機ディスプレー(Organic Light Emitting Display)、及び太陽電池、例えばＯＳＣ(Organic Solar Cells)の分野における最近の発達は、これらの装置のハウジング内のガス状汚染物質の除去に関して、一層厳格な要求がなされている。
【背景技術】
【０００２】
これらの装置は、実際、それらの性能の漸進的な低下を引き起こすガス状汚染物質の存在に対して、特に、水及び酸素に関して非常に敏感である。これらの汚染物質の有害な影響についての更なる情報は、ＯＬＥＤディスプレーに関するShuang Fang Lim等の論文「Correlation between dark spot growth and pinhole size in organic light-emitting diodes」(Applied Physics Letters, Vol. 78, April 9, 2001に公表)；及びＯＳＣ型の太陽電池に関する書籍「Organic Photovoltaics-Concepts and Realization」(２００３年、Springer-Verlagより刊行)中の、Brabec等による第５章中に見出すことができる。
【０００３】
ガス状不純物の存在に敏感な装置のハウジングからのガス状不純物除去用吸着剤の利用は、公知である。例えば、本出願人による国際特許出願ＷＯ２００４／０７２６０４号は、適当な多孔性材料中に分散された活性成分の利用を開示しており、国際特許出願ＷＯ２００７／０１３１１８号及びＷＯ２００７／０１３１１９号(両方とも本出願人による)は、活性成分が多孔性手段内に限られ、それが更に高分子マトリクス中に分散されるナノ構造化システムを開示している。透過性高分子マトリクス中に分散された官能化された核の利用は、国際特許出願ＷＯ２００７／０７４４９４号に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際特許出願ＷＯ２００４／０７２６０４号
【特許文献２】国際特許出願ＷＯ２００７／０１３１１８号
【特許文献３】国際特許出願ＷＯ２００７／０１３１１９号
【特許文献４】国際特許出願ＷＯ２００７／０７４４９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、一層効果的なガス状汚染物質の除去を可能にする吸着方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の態様において、本発明は、ガス状汚染物質の存在に敏感である装置のハウジングからの、分散された活性物質ナノパウダーを含むナノ構造化繊維による、ガス状汚染物質の除去方法であり、該繊維は、１０００ナノメートル(ｎｍ)以下の直径を有している。好適な具体例において、これらのナノ構造化繊維の直径は、１００ｎｍ以下である。
【０００７】
本発明の繊維は、完全な円形ではない断面を有することもできる。この場合、用語「直径」は、その繊維の最大厚を意図している。
【０００８】
本発明を、下記において、エレクトロスピニングによってナノ構造化繊維を製造するためのシステムの概略を示した図１を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】エレクトロスピニングによってナノ構造化繊維を製造するためのシステムの概略を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１において示された様々な要素の大きさ及び寸法比は、正確ではなく、図の理解を助けるために、例示であり限定するものではないナノ構造化繊維の厚みに関して変えてある。
本発明の繊維は、高分子材料で構成されることができ、高分子材料として、例えば、アセタールポリマー、アクリル系ポリマー、セルロースポリマー、フルオロポリマー、イオノマー、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ビニルポリマー、スチレンポリマー、ポリウレタン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセテート、ポリシロキサン、ポリオキシド、液晶ポリマー、ポリエーテル、ポリ無水物、ポリイミド、ポリケトンが挙げられる。
【００１１】
アルカリ土類金属の酸化物、中でも好ましくは酸化カルシウム、ゼオライト及び過塩素酸マグネシウムは、Ｈ2Ｏの除去に有用な活性物質である。
【００１２】
ナノ構造化繊維の活性物質は、酸素との相互作用で酸化状態を増大できる金属の酸化物を含むか、それらから構成されても良く、特に、鉄、ニッケル、銅及びマンガンの酸化物が挙げられ、マンガンは、ＩＩ〜ＶＩの酸化数を有する。これらの物質は、Ｏ2の除去に適している。本発明の実施に有用な他の酸素吸着剤として、不飽和結合を有する有機化合物が挙げられる。
【００１３】
すべての上記活性物質は、分散されたナノパウダーの形態で繊維中に存在し、該ナノパウダーは、繊維の厚みの半分、即ち、繊維の半径、以下のナノパウダーに好適なサイズを有する。
【００１４】
敏感な装置のハウジングからの種々のガス状種の吸着は、複合繊維の使用により行なうことができ、該複合繊維においては、複数の吸着剤物質が同一繊維内に存在しており、又は同一ハウジング内で、所定の汚染物質に対してそれぞれ特異的な活性物質を有しそれ故特異的反応性を有する異なるナノ構造化繊維を使用することもできる。このような手法は、特定の応用の観点から活性物質の量及び種類を制御することができ、例えば水を吸着可能な物質の量を増すこと等の、より多量のそれぞれの吸着性ナノ構造化繊維を敏感な装置のハウジング内に単純に導入することにより制御できる利点を有している。
【００１５】
敏感な装置のハウジングからのガス状汚染物質の除去に有用なナノ構造化繊維の興味深い別の具体例は、ナノチューブ即ち中空のナノ繊維の利用である。この構成の利点は、露出表面の増加による、水分に対する又は一般に汚染物質に対する増大した活性である。
【００１６】
装置のハウジングからのガス状汚染物質の除去は、下記の２つの方法で行うことができる：
ａ）不規則に充填された繊維形状の吸着剤をハウジング内に挿入して、不純物に対するゲッター剤として作用させる、又は
ｂ）分離された繊維形状の吸着剤を、第一の物質層はハウジングの外側に面しており、第二の物質層は、敏感な装置の環境に面している２層の物質の間に封入される。
【００１７】
これらの層が低透過性の場合には、封入された吸着剤は、不純物の侵入に対する活性なバリヤーとして作用する。類似の効果は、繊維を単一の低透過性物質中に分散させたときにも達成される。
【００１８】
ｂ）の重要な変形物は、有害なガス状種に対して異なる透過性を有する物質の間に繊維を閉じ込めることにあり、特に、第一層の物質（ハウジングの外側に面している）は、ガス状不純物が装置のハウジングに入るのを防ぐために、低透過性又は低透過性物質と組み合わされていなければならない、一方、第二層の物質(敏感な装置に面している)は、多孔性であって、有害なガス状種に対して透過性である。この種の解決手法は、ガス状不純物の侵入に対する有効なバリヤーと、外部環境からの透過以外の理由によりハウジングの内側に存在しうる有害なガス状種に対するゲッターとを同時に満たす。ガス状不純物の内的生成の典型的機構は、装置を含むハウジング内に閉じ込められた幾つかの成分の「ガス放出」である。
【００１９】
低透過性という表現は、１×１０-12ｍ3(ＳＴＰ)ｍ-3ｂａｒ-1ｍ2秒-1以下の透過性を有する物質を示し、ここに、ｍ3(ＳＴＰ)は、室温で且つ１００ｋＰａの圧力で測定したガスの立方メートルを表す。
【００２０】
好適具体例において、ナノ構造化繊維は、低透過性物質と高度に透過性の物質の間に閉じ込められ、後者は、少なくとも１×１０-11ｍ3(ＳＴＰ)ｍ-3ｂａｒ-1ｍ2秒-1の透過性を有し、ここに、該高度に透過性の物質は、ナノ構造化繊維と敏感な装置のハウジングの内側との間の境界面（interface）として作用する。
【００２１】
第二の態様において、本発明は、汚染物質の除去のためのナノ構造化繊維の製造方法に関係する。
前述のナノ構造化繊維の製造のための非常に興味深い技術は、エレクトロスピニングである。
【００２２】
この技術は、図１に模式的に表現してあり、該図は、末端部分１４が適切な発電機１５によって通電されているシリンジ１３を含むエレクトロスピニング用システム１０を示す。この発電機は又、表面１６との電位差を確立し、表面１６は繊維の吸引器（attractor）及び捕集板(collecting plate)として作用する。この繊維は、灰色で示した液状形態の前駆体１１を出発物質として製造され、典型的にはポリマーから構成される。このポリマー中には、この図では点が付された要素１２により表されるガス状不純物を吸着する目的を有する活性物質のナノパウダーである、他の要素を分散させることができる。
【００２３】
通常、シリンジの内容物は、図には示されていない適切な手段によって加熱することにより液体形態に維持される。
【００２４】
シリンジのチップ（末端部分）と捕集板との間の電界の作用は、繊維の形成中にそれを引き伸ばす効果及び一度シリンジから供給されたならば繊維を固化させる効果を有し、その結果、活性物質ナノパウダーを内部に含有するナノ構造化繊維を得ることが可能となる。この製造技術に関する更なる情報は、医薬の制御された供給用システムに関してこの製造システムを開示している米国特許出願ＵＳ２００４／０１３７２２５号中に見出すことができる。
【００２５】
プレート−針配置よりも、同軸の２本の針の利用のほうが、ナノチューブを得ることを更に可能にする。
【００２６】
本発明は、第三の態様において、分散された活性要素ナノパウダーを含む一種以上のナノ構造化繊維よりなるガス状不純物用の吸着剤であり、該ナノ繊維は、１０００ｎｍ以下の直径を有し、好適具体例においては、直径は１００ｎｍ以下である。
【００２７】
これらのナノ構造化繊維は、敏感な装置のハウジング内に上記のように存在しても、ハウジングの外側に面する物質の第一の層と敏感な装置の環境に面する物質の第二の層の間に封入されてもよく、又はこの繊維を一の材料内に分散させてもよい。これらの材料は、この繊維を含み、敏感な装置のハウジング自体の一部を形成する。
【００２８】
これらの材料の少なくとも一種であり第一層用に用いられるものは、有害なガス状種に対して低透過性であるか又は低透過性物質と組み合わされており、一方、第二層用の材料は、有害なガス状種に対して低透過性であり有効なバリヤーを形成するか又は透過性である。この場合には、この繊維は又、有害なガス状種の侵入を妨げることに加えて、ハウジング内に存在するそれらを吸着することができる。
【００２９】
ナノ構造化繊維の製造に特に適した活性材料は、アルカリ土類金属酸化物、特に酸化カルシウム、及び過塩素酸マグネシウムである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  エレクトロスピニング用システム
１１  前駆体
１２  ナノパウダー
１３  シリンジ
１４  シリンジの末端部分
１５  発電機
１６  表面
１７  ナノ構造化繊維
【図１】
2010523311.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月15日(2009.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
ガス状汚染物質を、それらの存在に敏感な(sensitive)装置のハウジングから、分散された活性物質ナノパウダーを内部に含むナノ構造化繊維によって除去する方法であって、該繊維が１０００ｎｍ以下の直径を有する当該方法。
【国際調査報告】
2010523311.tif 000004
2010523311.tif 000005
2010523311.tif 000006
2010523311.tif 000007