(57)【要約】ポリエステルの加水分解を生じさせるのに十分な少なくとも１つの薬剤と、固定形式電荷を有する１つ以上のエポキシ基とで、ポリエステルを処理して、１つ以上のエポキシ基とポリエステルとの間に結合を形成する工程、を備えた、電荷変性されたポリエステルを生成する方法である。ポリエステルは、アルカリ、アミン、又は、両者の組合せ、が現在好ましいとされる薬剤と、正電荷又は負電荷を有する電荷変性剤と、で処理するのがよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷変性されたポリエステル基板を製造する方法であって、
（ａ）基板のポリエステルのアルカリ加水分解を生じさせるように、基板をアルカリ剤で処理する工程と、
（ｂ）固定形式正電荷を有するポリエポキシ電荷変性剤を工程（ａ）の処理された基板に塗布する工程であって、該電荷変性剤の１つ以上のエポキシ基が上記処理された基板に結合できるものである、工程と、
（ｃ）処理された材料を乾燥させる工程と、を備えた方法。
【請求項２】
工程（ａ）を工程（ｂ）と同時に行う、請求項１記載の方法。
【請求項３】
工程（ａ）を工程（ｂ）の前に行う、請求項１記載の方法。
【請求項４】
電荷変性されたポリエステル基板を製造する方法であって、
（ａ）基板のポリエステルのアミノリシスを生じさせるように、基板をアミン剤で処理する工程と、
（ｂ）固定形式正電荷を有するポリエポキシ電荷変性剤を工程（ａ）の処理された基板に塗布する工程であって、該電荷変性剤の１つ以上のエポキシ基が上記処理された基板に結合できるものである、工程と、
（ｃ）処理された材料を乾燥させる工程と、を備えた方法。
【請求項５】
工程（ａ）を工程（ｂ）と同時に行う、請求項４記載の方法。
【請求項６】
工程（ａ）を工程（ｂ）の前に行う、請求項４記載の方法。
【請求項７】
電荷変性されたポリエステル基板を製造する方法であって、
（ａ）基板を、該基板のポリエステルのアルカリ加水分解を生じさせるようにアルカリ剤で、及び、該基板のポリエステルのアミノリシスを生じさせるようにアミン化合物で、処理する工程と、
（ｂ）固定形式正電荷を有するポリエポキシ電荷変性剤を工程（ａ）の処理された基板に塗布する工程であって、該電荷変性剤の１つ以上のエポキシ基が上記処理された基板に結合できるものである、工程と、
（ｃ）処理された材料を乾燥させる工程と、を備えた方法。
【請求項８】
工程（ａ）を工程（ｂ）と同時に行う、請求項７記載の方法。
【請求項９】
工程（ａ）を工程（ｂ）の前に行う、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
液体からアニオン材料を除去する方法であって、
メタニルイエロー結合容量が基板１ｇに対してメタニルが少なくとも０．００４ｍｇであるような大きさの、正のゼータ電位を有する、カチオン電荷変性された、ポリエステル基板に、液体を晒す工程を備えており、
上記電荷変性されたポリエステル基板が、
（ａ）ポリエステル基板と、
（ｂ）上記ポリエステル基板に化学的に結合する、高分子カチオン電荷変性剤と、からなっている、方法。
【請求項１１】
ポリエステルからなる基板をカチオン電荷変性させる方法であって、
（ａ）上記ポリエステルの実質的に全部を電荷変性させるように、カチオン電荷変性剤の電荷変性量を基板に化学的に結合させる工程であって、電荷変性剤が、多数のモノマーのみからなるポリマーからなり、該各モノマーは固定形式正電荷及び１つ以上のエポキシド基を担っており、ポリエステルのアルカリ加水分解を生じさせるのに十分な量のアルカリ剤に、及び／又は、ポリエステルのアミノリシスを生じさせるのに十分な量のアミン化合物に、上記ポリエステルが晒される時に、上記エポキシ基は上記ポリエステルと反応して化学結合を形成できるものである、工程と、
（ｂ）処理された材料を乾燥させる工程と、を備えた方法。
【請求項１２】
電荷変性されたポリエステル基板を製造する方法であって、
（ａ）１つ以上のエポキシ基及び固定形式正電荷基を備えた電荷変性剤であって、ポリエステルが上記基板である時に上記ポリエステル基板の表面に結合できる上記エポキシ基が、化学的に変性されて遊離のカルボキシ官能性又はアミン官能性を生成する、電荷変性剤と、
上記基板のポリエステルの加水分解を生じさせるのに十分な濃度のアルカリ剤と、
上記基板のポリエステルのアミノリシスを生じさせるのに十分な濃度の脂肪族ポリアミンと、
を備えた電荷変性システムを、基板に適用する工程と、
（ｂ）処理された材料を乾燥させる工程と、を備えた方法。
【請求項１３】
脂肪族ポリアミンがテトラエチレンペンタミンである、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
正荷電されたポリエステル基板を生産する方法であって、
（ａ）上記ポリエステル基板の上記ポリエステルのアミノリシスを生じさせるのに十分な濃度のポリアミンを含む水性有機溶媒に、同じく十分な時間だけ、ポリエステル基板を浸漬させる工程と、
（ｂ）工程（ａ）のポリエステル基板を、固定形式正電荷を保持するポリエポキシ電荷変性剤と、反応させる工程と、
（ｃ）工程（ｂ）のポリエステル基板を乾燥させる工程と、を備えた方法。
【請求項１５】
正荷電されたポリエステル基板を生産する方法であって、
（ａ）上記ポリエステルの加水分解を生じさせるのに十分な濃度のアルカリ剤を含む溶媒に、同じく十分な時間だけ、ポリエステルからなる基板を浸漬させる工程と、
（ｂ）工程（ａ）の基板を、固定形式正電荷を保持するポリエポキシ電荷変性剤と、反応させる工程と、
（ｃ）工程（ｂ）の基板を乾燥させる工程と、を備えた方法。
【請求項１６】
ポリエステルの変性方法であって、
ポリエステルの加水分解を生じさせるのに十分な少なくとも１つの薬剤と、１つ以上のエポキシ基を有する少なくとも１つの変性剤とに、ポリエステルの基板を晒す工程であって、少なくとも１つの変性剤の１つ以上のエポキシ基がポリエステルとの結合を形成する、工程、を備えた方法。
【請求項１７】
１つ以上のエポキシ基が固定負電荷と結合している、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
１つ以上のエポキシ基が固定正電荷と結合している、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの薬剤がアルカリである、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの薬剤がアミンである、請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
更に、得られたポリエステルを乾燥させる工程を備えた、請求項１６記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つの薬剤が、少なくとも１つのアルカリと少なくとも１つのアミンとからなっている、請求項１６記載の方法。
【請求項２３】
ポリエステルを、変性剤に晒す前に、少なくとも１つの薬剤に晒す、請求項１６記載の方法。
【請求項２４】
ポリエステルを、少なくとも１つの薬剤と変性剤とに同時に晒す、請求項１６記載の方法。
【請求項２５】
１つ以上のエポキシ基が１つ以上のヒドロキシル基と結合している、請求項１６記載の方法。
【請求項２６】
１つ以上のエポキシ基が１つ以上のエチレンオキサイド基と結合している、請求項１６記載の方法。
【請求項２７】
１つ以上のエポキシ基が、１つ以上の、ヒドロキシル基及びエチレンオキサイド基と、結合している、請求項１６記載の方法。
【請求項２８】
１つ以上のエポキシ基が、１つ以上のフッ素原子を有する１つ以上の基と結合している、請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、Ｂｕｃｈｏｌｚ他による共有の、米国仮出願第６０／２２３１８３号、２０００年８月４日出願、名称「ポリエステルの電荷変性方法」の、一部継続出願であり、また、Ｙｅｈ他による共有の、米国仮出願第６０／２２３１８４号、２０００年８月４日出願、名称「電荷変性された染料吸収媒体」と、関連しており、それらの発明は、本願と矛盾しない程度の参照によって、ここに組み入れられている。
【０００２】
発明の背景
本件発明は、基板を化学的に変質させて基板上に正のゼータ電位を造るための、組成物及び方法を指向するものである。特に、本件発明は、アニオン性材料を捕捉したり分離したりするのに有用な、カチオンに荷電された基板、及び、カチオンに荷電された基板の製造方法、に関するものである。本発明方法は、ポリエステル基板を効率的に電荷変性させて正のゼータ電位を造るよう機能する。
【０００３】
電荷を保持するために化学的に変性された材料は、産業の広いアレイにおいて非常に多種類の用途に使用されている。例えば、電荷保持材料は、ろ過方法、クロマトグラフィー及び分別の技術、固定マトリックス、写真技術、ゼログラフィーにおいて、及び、染料捕捉用途やダストクロスにおいても、広範囲の用途を見出している。
【０００４】
化学的電荷変性のための多数の方法が提案されてきた。従来、アニオン電荷やカチオン電荷を保持するために、種々の材料が変性されてきた。
【０００５】
Ｃｈｕ他による米国特許第４６０４２０８号は、アニオン電荷変性されたナイロン微孔性フィルターメンブレンを開示している。電荷変性システムは、水溶性ポリマーであり、それは、メンブレンと結合できる置換基をその上に有し、また、カルボキシル基、亜リン酸基、ホスホン酸基、スルホン酸基のようなアニオン性官能基を有している。架橋剤、例えば、脂肪族ポリエポキシドを利用してもよい。
【０００６】
Ｈｏｕ他による米国特許第４，６４５，５６７号は、カチオン電荷変性剤を備え、アニオン荷電された、フィルター要素の、製造方法を開示しており、それは、好ましくは、無機コロイドシリカ電荷変性剤を使用している。無機カチオン電荷変性剤は、セルロースパルプ及び特にろ過助剤のアニオン電荷を変性させるのに、使用され、また、その上に無機アニオン電荷変性剤を面状に堆積させて、界面電荷動電位を向上させるのに、使用される。特に有用な無機アニオン電荷変性剤は、無機アニオンコロイドシリカであることが開示されている。
【０００７】
日本国特許第９２３６４９号及びフランス国特許第７４１５７３３号は、カチオンコロイドメラミンホルムアルデヒド樹脂で処理されて電荷官能性を提供する、等方性セルロース混合エステルメンブレンを、開示している。Ｌｏｖｅｌｌ（１９５７）による米国特許第２，７８３，８９４号及びＰａｉｎｅ（１９６８）による米国特許第３，４０８，３１５号に開示された方法により製造されたナイロンメンブレンの処理が、そこに示唆されている。
【０００８】
Ｂａｒｎｅｓ他による米国特許第４，４７３，４７５号及び同第４，７４３，４１８号は、架橋剤を介して、脂肪族アミン又はポリアミン、好ましくはテトラエチレンペンタミン、の電荷変性量が結合されている、カチオン電荷変性された、微孔性ナイロンメンブレンを、開示している。架橋剤は、分子量約５０００以下の脂肪族ポリエポキシド、好ましくは１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテルである。そのようなメンブレンは、有利に低い「フラッシュアウト（ｆｌｕｓｈ−ｏｕｔ）」時間を示す、と言われている。
【０００９】
Ｇｅｒｓｈｏｎｉによる米国特許第４，６０１，８２８号は、核酸やタンパク質のような高分子をクロマトグラフ基板から固定化マトリックスへ移動させるための、電荷変性された微孔性メンブレンを、開示している。メンブレンは、親水性有機微孔性メンブレンからなっており、該メンブレンは、メンブレンの濡れ表面の実質的全面に結合した、電荷変性量のカチオン電荷変性剤を有している。カチオン電荷変性剤は、分子量が約１０００を越える水溶性有機ポリマーとして特徴付けられており、その各モノマーは、メンブレンの表面に結合できる少なくとも１つのエポキシド基と、少なくとも１つの第三又は第四アンモニウム基とを、有している。有機ポリマー上のエポキシ基の部分は、少なくとも１つの第一アミノ基又は少なくとも２つの第二アミノ基と、カルボキシル置換基又はヒドロキシル置換基と、を有する脂肪族アミンのような、第二電荷変性剤と、結合しているのが好ましい。電荷変性剤は、架橋剤によりメンブレンに結合した脂肪族のアミン又はポリアミンでもよく、それは、分子量約５００以下の脂肪族アミンである。好ましい微孔性メンブレンはナイロンである。
【００１０】
米国特許第４，４７３，４７４号、同第４，６７３，５０４号、及び同第４，７０８，８０３号は、カチオン電荷変性された微孔性メンブレンを開示しており、該メンブレンは、生物学的流体のような水性流体のろ過に適しており、また、親水性有機高分子微孔性メンブレンと、メンブレンの濡れ表面の実質的に全面に結合したカチオン電荷変性剤と、からなっている。電荷変性剤は、第三アミン基又は第四アミン基を有するエピクロロヒドリン変性されたポリアミドである。第二電荷変性剤は、（ｉ）少なくとも１つの第一アミン又は少なくとも２つの第二アミンを有する脂肪族ポリアミンと；（ｉｉ）少なくとも１つの第二アミンと、カルボキシル置換基又はヒドロキシル置換基と、を有する脂肪族アミンと；から選択して使用してもよい。
【００１１】
Ｏｓｔｒｅｉｃｈｅｒ他による米国特許第４，７１１，７９３号は、実質的に親水性の微孔性フィルターメンブレンのカチオン電荷変性を開示している。該フィルターメンブレンは好ましくはナイロンでできている。該カチオン電荷変性は、ポリアミンとエピクロロヒドリンとの反応生成物である電荷変性剤を使用する。該反応生成物は、第三又は第四アンモニウム基と、エポキシド基と、をポリアミン鎖に沿って有している。ポリアミン鎖に沿ったエポキシド基は、メンブレンのミクロ構造と結合できる。好ましい電荷変性剤は、ポリアミド−ポリアミンエピクロロヒドリン又はポリアミンエピクロロヒドリンである。第一電荷変性剤は、微孔性メンブレンの濡れ表面の実質的全面に結合し、また、分子量約１０００を越える水溶性有機ポリマーである。第二電荷変性剤は、第一電荷変性剤のカチオン電荷を高めるために、及び／又は、第一電荷変性剤の、微孔性表面への結合、及び／又は、それ自身への結合、を高めるために、使用してもよい。第二電荷変性剤は、（ｉ）少なくとも１つの第一アミン又は少なくとも２つの第二アミンを有する脂肪族アミンと；（ｉｉ）少なくとも１つの第一アミンと、カルボキシル置換基又はヒドロキシル置換基と、を有する脂肪族アミンと；からなる群から選択する。
【００１２】
Ｂａｒｎｅｓ Ｊｒ．他による米国特許第４，７４３，４１８号及び同第４，７３７，４１８号は、親水性の電荷変性された微孔性メンブレンを開示しており、それは好ましくはナイロンでできている。メンブレンは、架橋剤により、電荷変性量のカチオン電荷変性剤に結合している。電荷変性剤は、脂肪族のアミン又はポリアミンであり、好ましくはテトラエチレンペンタミンであり、架橋剤は、分子量約５００以下の脂肪族ポリエポキシドであり、好ましくは１，４−ブタンジオールグリシジルエーテルである。
【００１３】
Ｈｏｕ他による米国特許第４，８５９，３４０号は、微粒子と、セルロース繊維の自己結合マトリックスと、からなる親水性フィルター媒体シートを、開示しており、微粒子及びマトリックスの少なくとも一方の表面は、ポリアミド−ポリアミンエピクロロヒドリンカチオン樹脂で変性されており、マトリックスは、ビーテンセルロース繊維を組み入れて６００ｍｌ以下のＣａｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓを提供している。
【００１４】
Ｈｏｕ他による米国特許第４，９８０，０６７号は、表面に水溶性ポリマーをコーティング又はグラフトすることによって電荷変性された親水性の微孔性メンブレンを、開示しており、該水溶性ポリマーは、芳香族基又は少なくとも６つの炭素原子を含むアルキル基を有する疎水性基によって分けられた、ポリ第四アンモニウム基、を有している。好ましい電荷変性剤は、ポリアミド−ポリアミンエピクロロヒドリンカチオン樹脂である。好ましい第二電荷変性剤は、テトラエチレンペンタミンのようなポリアミンを含んでいる。好ましい微孔性材料はナイロンである。
【００１５】
米国特許第４，９８１，５９１号、同５，０８５，７８０号、及び同５，０８５，７８４号は、流体をフィルター媒体に通すことによって、流体から汚染物質を除去する方法を開示している。該フィルター媒体は、フィルター要素と、電荷変性量のカチオン電荷変性システムと、を備えており、フィルター要素は、セルロース繊維、及び、シリカ基剤の粒子又は繊維であり、カチオン電荷変性システムは、要素の表面に結合している。カチオン電荷変性システムは、（ｉ）第一電荷変性剤と、（ｉｉ）第二電荷変性剤と、を備えている。第一電荷変性剤は、要素上に吸着され得る、また、約１０００以上の分子量を有する、水溶性有機ポリマーであり、該ポリマーの各モノマーは、要素の表面と第四アンモニウム基とに結合できる少なくとも１つのエポキシド基を有している。第二電荷変性剤は、有機ポリマー上のエポキシ基の一部に結合しており、少なくとも１つの第一アミン又は少なくとも２つの第二アミンを有する脂肪族ポリアミンである。
【００１６】
Ｐｌｕｓｋａｌ他による米国特許第５，００４，５４３号は、架橋されたカチオン電荷変性コーティングを有する疎水性材料を開示しており、それは、材料のイオン交換容量の大部分が固定形式正電荷基によって提供されるものである。その材料は、カチオン電荷変性剤が溶解されている弱アルカリの水性有機溶媒溶液に、疎水性基板を接触させることによって、製造される。電荷変性剤は、約１０００以上の分子量を有する水溶性有機ポリマーからなっており、そのポリマー鎖は、固定形式正電荷基及びハロヒドリン基の両方を含んでいる。第四アンモニウムイオンだけでなくエピクロロヒドリン置換基を含んだ薬剤は、最も好ましいものであると指定される。電荷変性された疎水性メンブレンは、テトラエチレンペンタミンのような第二電荷変性剤による処理を受けないことを、示している。ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、及び、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から作られたメンブレンは、全て有用であると示されている。疎水性ＰＶＤＦメンブレンが好ましい。得られた材料は、高分子の吸い取り及びろ過に使用してもよい。
【００１７】
ポリエステル繊維の内の、ＰＥＴ（ポリ（エチレンテレフタレート））及びＰＢＴ（ポリ（ブチレンテレフタレート））は、２つのポピュラーなものであり、表面処理された後においてのみ、多くの用途を有している。未処理ポリエステル織物は、水分に対して殆ど親和性がなく、静電荷を容易に確立でき、その用途は大きく制限されている。そのような処理の例は、「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｂｙ Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ」、Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ、Ｖｏｌ．２０、Ｎｏ．２、１、１９８９、という書評に要約されている。
【００１８】
Ｋｕｎｉｎによる米国特許第４，７４７，９５５号は、界面活性剤を含んだ熱苛性アルカリ溶液中でポリエステル繊維を処理する方法を、開示している。ポリエステル繊維は、Ｈａｌｂｆｏｓｔｅｒによる米国特許第４，１７７，１４２号に示されているようなカチオン又はアニオンポリ電解質で、又は、Ｈａｌｂｆｏｓｔｅｒによる米国特許第４，１９０，５３２号に示されているようなカチオン又はアニオン交換樹脂で、又は、Ｈａｌｂｆｏｓｔｅｒによる米国特許第４，２３８，３３４号に示されている活性炭素のような他の活性粒子で、更に処理できる。これらの全てにおいては、永久仕上げにおいて荷電性質又は非荷電性質の付着化学種を保持できると記載されている明確な共有結合はない。
【００１９】
Ｅｎｇｌｉｓｈ他による米国特許第５，８５５，６２３号は、織物の表面にてモノマー溶液を重合させることによって、ポリエステル及び他のタイプの織物を変性させることを、開示している。再び、ポリマーコーティングと基板との間に共有結合はない。
【００２０】
Ｒｕｂｉｎ他による米国特許第５，５６５，２６５号は、殺虫剤及び／又は耐汚染性フッ素化学物質のような他の成分を含んだアクリルポリマーで、ポリエステル及び他のタイプの織物をコーティングすることを、開示している。コーティングは永久に固定されるものではなく、電荷が含まれてはいない。
【００２１】
Ａｎｄｅｒｓｏｎ他による米国特許第５，９９７，５８４号は、加水分解酵素及び界面活性剤でポリエステル織物を処理することを、開示している。もう一度、基板と変性剤との間に永久共有結合はない。
【００２２】
従来の技術は、材料を化学的に変性してその上に高い正電荷を生成することを求める者の目を、高程度の遊離のヒドロキシル官能性（アニオン官能基に容易に変換できる−例えば、米国特許第５，８８１，４１２号の６欄４８〜５０行を参照）を有する材料の電荷変性に、又は、親水性材料に、向けていた。特に、正のゼータ電位を化学的にもたらす好ましい材料は、コットンやレーヨンのようなセルロース系材料（例えば、米国特許第４，３８０，４５３号の２欄４７〜４９行を参照）を、又は、ナイロンのような親水性材料を含んだアミドを、含んでいた。これらの示唆の故に、そのような基を欠いたポリエステルのような材料が効果的に電荷変性できることは、全く明らかではない。実際、そのような基を欠いた材料の使用を考えることさえ、当業者にとっては理由がないことであった。
【００２３】
水分に対するポリエステル繊維織物の親和性を、織物をアルカリ剤又はアミン剤で処理することによって大きく改善できることが、報告されている（Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ： Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｂｙ Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｖｏｌ ２， Ｎｏ． ２， ｐｐ． １−２６ （１９８９））。ポリエステルが、求核置換を受けて、水酸化ナトリウム水のようなアルカリ剤によって加水分解される、と仮定されている。ヒドロキシルイオンがポリエステルの電子不足のカルボニル炭素を攻撃して中間アニオンを形成し、鎖切断が起こり、遊離のヒドロキシル末端基及びカルボキシレート末端基を生成する、と考えられる。ポリエステルの発見以来、アミンとの反応によってポリエステルの物理的特性を改良する報告は、殆ど知られている（例えば、米国特許第２，５９０，４０２（１９５２年３月２５日）参照）。ポリエステル織物がアミノリシスの際に求核置換を受けることは、同様に仮定されている。アミンが電子不足のカルボニル炭素を攻撃し、続いてその場で鎖切断が起こり、アミドが形成される、と考えられる。ポリエステルの表面のアミン基が、続く化学反応の場を提供することも、示唆される。
【００２４】
用途においては、表面変性されたポリエステルは、種々の、化学的環境及び物理的要求に直面する。従って、基板と変性化学種との間の永久共有結合が、可染性、湿潤性、粒子ろ過、空気抜き、及び、まばらな染料の良好な捕捉、を含む改善された特性と同様に、大きな安定性及び無欠性のために、望ましい。
【００２５】
発明の概要
本発明の目的は、加水分解のような手段によって表面特性を変化させることによって、また、１つ以上のエポキシ基を備えた変性化学種でポリエステルを処理することによって、ポリエステル表面を永久的に変性させることである。１つ以上のエポキシ基は、加水分解されたポリエステルに共有結合又はその他の方法で結合し、ポリエステルに対する変性を引き起こす。例えば、正電荷又は負電荷を付与でき、表面張力を変性でき、親水性又は疎水性を１つ以上のエポキシ基によって付与できる。
【００２６】
本発明の一実施形態では、ポリエステル基板からなる電荷変性された媒体を製造する方法と、（ａ）媒体のポリエステルのアルカリ加水分解を生じさせるように、媒体をアルカリ剤で処理する工程、及び、（ｂ）工程（ａ）の処理された媒体に固定形式正電荷を有するポリエポキシ電荷変性剤を塗布する工程、からなる方法と、が示されている。電荷変性剤の１つ以上のエポキシ基は、上記処理された媒体に結合できる。工程（ａ）及び（ｂ）は同時に又は連続して行われる。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、電荷変性されたポリエステル基板を製造する方法と、（ａ）媒体のポリエステルのアミノリシスを生じさせるように、媒体をアミン剤で処理する工程、及び、（ｂ）工程（ａ）の処理された媒体に固定形式正電荷を有するポリエポキシ電荷変性剤を塗布する工程、からなる方法と、が示されている。電荷変性剤の１つ以上のエポキシ基は、処理された媒体に結合できる。工程（ａ）及び（ｂ）は同時に又は連続して行われる。
【００２８】
本発明の別の実施形態では、表面変性されたポリエステルを製造する方法と、ポリエステルの加水分解を生じさせるのに十分な１つ以上の薬剤に、及び、正電荷又は負電荷か、親水性又は疎水性か、のいずれかを有する１つ以上のエポキシ基を有する少なくとも１つの変性剤に、ポリエステルを晒す工程を備えた方法と、が示されている。ここで、１つ以上のエポキシ基は、ポリエステルに結合し、ポリエステルに、正電荷又は負電荷、又は、親水性又は疎水性、を付与する。晒すことは、同時に又は連続して行われる。
【００２９】
ポリエステル基板からなる電荷変性された媒体を製造する他の方法も、示されている。その方法は、（ａ）媒体を、媒体のポリエステルのアルカリ加水分解を生じさせるようにアルカリ剤で、また、媒体のポリエステルのアミノリシスを生じさせるようにアミン化合物で、処理する工程と、（ｂ）工程（ａ）の処理された媒体に、固定形式正電荷を有するポリエポキシ電荷変性剤を塗布する工程と、からなっている。電荷変性剤の１つ以上のエポキシ基は、上記処理された媒体に結合できる。工程（ａ）及び（ｂ）は同時に又は連続して行われる。
【００３０】
本発明の更に他の実施形態では、液体からアニオン材料を除去する方法が開示されている。その方法は、メタニルイエロー結合容量が少なくともメタニル０．００４ｍｇ／基板１．０ｇであるような、正のゼータ電位を有するカチオン電荷変性されたポリエステル基板に、液体を晒す工程、を備えている。電荷変性されたポリエステル基板は、（ａ）ポリエステルと、（ｂ）高分子カチオン電荷変性剤と、を備えており、カチオン電荷変性剤はポリエステルに化学的に結合する。
【００３１】
更に、ポリエステル基板をカチオン電荷変性させる方法が開示されている。その方法は、上記ポリエステルの実質的全部を電荷変性させるように、カチオン電荷変性剤の電荷変性量をポリエステルに化学的に結合させる工程を備えている。ここで、電荷変性剤は、多数のモノマーのみからなるポリマーを有している。各モノマーは、固定形式正電荷と１つ以上のエポキシ基とを保持している。該エポキシド基は、上記ポリエステルが、ポリエステルのアルカリ加水分解を生じさせるのに十分な量のアルカリ剤に、及び／又は、ポリエステル基板のアミノリシスを生じさせるのに十分な量のアミン化合物に、晒される時に、上記ポリエステルと反応して化学結合を形成できる。現在の好ましい実施形態では、アルカリ加水分解は、約２０分間以下の時間に渡って行われる。
【００３２】
更に、電荷変性されたポリエステル基板を製造する方法が開示されている。その方法は、電荷変性システムを媒体に適用する工程を備えている。該システムは、（ａ）１つ以上のエポキシ基と固定形式正電荷基とを備えた電荷変性剤と、（ｂ）ポリエステルのアルカリ加水分解を生じさせるのに十分な濃度のアルカリ剤と、（ｃ）ポリエステルのアミノリシスを生じさせるのに十分な濃度の脂肪族ポリアミン（テトラエチレンペンタミンがよい）と、からなっている。上記エポキシ基は、ポリエステルが化学的に変性されて遊離のカルボキシ又はアミンの官能性を生成する時、ポリエステルの表面に結合できる。
【００３３】
本発明の他の実施形態では、正荷電されたポリエステルを製造する方法が開示されている。その方法は、（ａ）ポリエステル基板のポリエステルにアミノリシスを生じさせるのに十分な濃度のポリアミンを含んでいる水性有機溶媒に、同じく十分な時間だけ、ポリエステル基板を浸す工程と、（ｂ）工程（ａ）のポリエステルと、固定形式正電荷を保持するポリエポキシ電荷変性剤とを、反応させる工程と、（ｃ）工程（ｂ）のポリエステルを乾燥させる工程と、を備えている。
【００３４】
現在好ましい実施形態では、アミノリシスは約２０分間以下の時間に渡って行われる。同様に、正荷電されたポリエステル基板の製造方法が開示されている。その方法は、（ａ）ポリエステル基板のポリエステルにアルカリ加水分解を生じさせるのに十分な濃度のアルカリ剤を含んでいる溶媒に、同じく十分な時間だけ、ポリエステル基板を浸す工程と、（ｂ）工程（ａ）のポリエステルと、固定形式正電荷を保持するポリエポキシ電荷変性剤とを、反応させる工程と、（ｃ）工程（ｂ）のポリエステルを乾燥させる工程と、を備えている。
【００３５】
図面の簡単な説明
上記記載も、本発明の更なる目的、特徴、及び利点も、ポリエステル織物を電荷変性させるという方法についての以下の詳細な説明に関して、添付図面と共に取り上げられる時、より完全に理解されるであろう。
図１は、荷電されたポリエステル基板を作るのに使用できる２段階反応処理の断面略図である。
図２は、荷電されたポリエステル基板を作るのに使用できる１段階反応処理の断面略図である。
図３は、荷電されたポリエステル基板を作るための「ワンポット」処理の断面略図である。
【００３６】
発明の詳細な説明
ポリエステル繊維は、殆どの条件下で安定であるが、塩基性条件では加水分解反応を受ける。そのような反応が起こると、エステル基は２つの部分に分裂する。ヒドロキシル部とカルボキシル部である。化学反応を以下に表わす。
【００３７】
【化１】
2004506077.tif 000002
【００３８】
水性アミンの存在下では、ポリエステルの加水分解は、アミンによって助けられ、アミノリシスと呼ばれる。アミノリシスによる生成物は、ヒドロキシル基とアミノ基とを含んでいる。化学反応を以下に表わす。
【００３９】
【化２】
2004506077.tif 000003
【００４０】
驚くべきことに、本件発明者らは、ポリエステルのアミノリシスを生じさせるのに十分な濃度のアミン化合物で、及び／又は、ポリエステルのアルカリ加水分解を生じさせるのに十分な濃度のアルカリ剤で、ポリエステル基板を処理した後に（又は同時に）、ポリエステル基板を電荷変性するのに、固定形式電荷を保持する重合エポキシ化合物が有効に使用できることを、発見した。従って、上記反応で形成された基は、エポキシ官能基に対して反応的であるので、ポリエステル繊維の表面特性を変えるために、エポキシ基をその上に有する表面変性剤を使用できるようにする。そのような反応の例を以下に示す。
【００４１】
【化３】
2004506077.tif 000004
【００４２】
【化４】
2004506077.tif 000005
【００４３】
【化５】
2004506077.tif 000006
【００４４】
ここで、Ｒ基は、正又は負のいずれかの表面電荷を有することができる表面変性剤を含んでいる。例えば、ヒドロキシル基のような親水性基、フルオロアルキル基のような疎水性基、又は、他の官能基である。
【００４５】
更に、本発明者らは、ポリエステルが、固定形式電荷を有するエポキシ電荷変性剤による処理と共に、アミノリシス及びアルカリ加水分解の両方を受けるように、同時に又は続いて処理される時、ポリエステルの電荷容量が、意外にも大きく増大することを、発見した。
【００４６】
電荷変性は、脂肪族アミンと脂肪族ジエポキシド（例えば、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル）を反応浴中で結合させることによって達成できる。電荷変性は、脂肪族アミンと第四ポリアミノエピクロロヒドリン樹脂（例えば、商標「Ｒｅｓｉｃａｒｔ Ｅ」、登録商標「Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ」）とを結合させることによっても達成できる。
【００４７】
本発明者らは、初めにポリエステル基板にアミノリシス又はアルカリ加水分解を受けさせ、そして、固定形式電荷を保持するエポキシ電荷変性剤と（続いて又は同時に）反応させることによって、重要な電荷付加をポリエステル基板に容易にもたらすことができること、を発見した。ポリエステルを、アルカリ加水分解を生じさせるアルカリ剤だけでなく、アミノリシスを生じさせるアミン化合物でも、処理した時に、十分に大きな電荷を生成できた。
【００４８】
本発明方法は、表面に遊離のアミン基又はカルボキシル基を持つように化学的処理されたポリエステル基板を、固定形式電荷基を有するポリエポキシ電荷変性剤と、反応させる工程を備えている。表面変性化学種は、ポリエステルの基板に共有結合する。表面は、ヒドロキシル基、カルボキシル基、又はアミノ基を露出させるために、公知の方法によって、予め加水分解される。反応は、下記式によって単純化される。
【００４９】
【化６】
2004506077.tif 000007
【００５０】
【化７】
2004506077.tif 000008
【００５１】
好ましくは、方法は、ポリエステル上に遊離のアミノ基の生成を誘発するため、及び、電荷変性剤とポリエステル基板との官能性間に比較的強い結合部を形成するため、１つ以上のアミノ架橋剤の使用を必要とする。有利なことに、第一電荷変性剤は、ポリエポキシアミンであり、約２以上の繰返し単位の、より有利には約５０以上の繰返し単位の、更に有利には約１００以上の繰返し単位の、ポリマーであり、その各々は好ましくは第四アミンを含んでいる。ポリエポキシアミンを用いて本発明の方法によって電荷変性されるポリエステルは、予期せぬほどに高いゼータ電位を有していることが証明されている。
【００５２】
「ポリエステル基板」は、繊維、粒子、又は両者の幾つかの組合せでできた、高い表面積で多孔質の不織布を意味しており、それは、ポリエステル系（例えば、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート［ＰＥＴ］、又は、ポリブチルテレフタレート［ＰＢＴ］）のポリマー、それらの共重合体、又は、ポリエステルを少なくとも１つの成分として有する混合物で、できている。幾つかの適切な不織布ポリエステルは、Ｒｅｅｍａｙ ２２９５又はＨｏｌｌｙｔｅｘ ３２５７を含んでいる。これらの織物は、スパンボンド媒体又はメルトブロー媒体の形をとってもよい。
【００５３】
「アルカリ加水分解」は、ポリエステル基板の表面がポリエステル基板の物理的無欠性を実質的に弱めることなく変わるように、塩基性水溶液によるポリエステル基板の表面的主面処理を、意味する。アルカリ加水分解は、鎖切断によって表面上にカルボキシル官能基を生成すると思われる。本発明のアルカリ加水分解にとって現在の好ましいｐＨ範囲は、約１２から約１３である。
【００５４】
「アミノリシス」は、アミン（好ましくは芳香族より脂肪族）によるポリエステル基板の表面的主面処理を、意味する。水又は水／アルコールに溶解可能な低分子量脂肪族アミンが、最も効果的に使用できる。テトラエチレンペンタミン及びジエチルテトラミンのような脂肪族アミンが、有利に使用できる。
【００５５】
どんな理論によっても拘束されることを望まないが、発明者らは、アミン／アルカリ溶液とポリエステルとの反応性が、遊離のヒドロキシル部をアニオンに変える際に含まれる化学的性質とは異なる化学的性質を含んでおり、それは、代わりに、遊離のアミン官能性のポリエステルへの付加と遊離のカルボキシル基の生成とを含んでいる、と仮定した。更に、そのような遊離のアミン部及びカルボキシル部が、変性剤の電荷官能性がポリエステルに化学結合することを許容する固定形式正電荷、を保持するポリエポキシ電荷変性剤のエポキシ官能性と、反応する、と考えられている。
【００５６】
本発明による表面変性の第１実施形態は、表面変性剤のエポキシ基と、ポリエステル繊維の加水分解によって生成するヒドロキシル基、カルボキシル基、又は、アミノ基と、の間の反応によるものである。
【００５７】
加水分解は、更なる反応のために、ポリエステル上に官能基を表出させる。反応は、アルカリ溶液又はアミン溶液のいずれかで行うことができる。適当な寸法のサンプルを加水分解の前に予め濡らす。濡らすことは、湿潤剤や界面活性剤を用いることによって行うことができ、又は、サンプルをアルコール水溶液に浸すことによって簡単に行うことができる。濡らすこと及び加水分解は、２工程又は１工程でできる。この実施形態では、Ｒｅｅｍａｙ ２２９５のサンプルを、２０〜２５％、好ましくは２３％のメタノールと、０．１〜０．３％、好ましくは０．２％の水酸化ナトリウムと、を含む溶液に、浸す。反応温度は、室温から溶液の沸点までとすることができる。しかしながら、温度は、基板を弱めてしまうポリエステルの過度な加水分解を避けるのに必要なだけ、十分に低くなければならない。この実施形態では、２５〜８５℃、好ましくは６０〜７０℃の温度が、加水分解を実行するのに使用された。
【００５８】
加水分解をアミン溶液中で行う場合、反応は下記式で表わすことができる。
【００５９】
【化８】
2004506077.tif 000009
【００６０】
これは、アミノリシスと呼ばれる求核置換反応であり、電子リッチなアミンがカルボキシル基の電子不足のカルボニル炭素を攻撃して、その場所で鎖切断を起こすものである。
【００６１】
加水分解を水酸化ナトリウムのようなアルカリ溶液中で行う場合、反応は下記式で表わすことができる。
【００６２】
【化９】
2004506077.tif 000010
【００６３】
これも、アルカリ加水分解と呼ばれる求核置換反応であり、電子リッチな水酸化物がカルボキシル基の電子不足のカルボニル炭素を攻撃して、その場所で鎖切断を起こすものである。
【００６４】
両反応は、ポリエステルの分子量を減少させる。過度の加水分解は、ポリエステル織物を、十分な機械的強度を要求する用途で役立てるには弱くしすぎてしまうので、避けるべきである。
【００６５】
ＰＥＴ及びＰＢＴのようなポリエステルは、制御された方法によりアルカリ又はアミンの溶液と反応した後、新たな官能性の、カルボキシル基又はアミノ基と、ヒドロキシル基とを、表出させる。これらの基の各々は、更にエポキシ基と反応できる。エポキシ基を保持し且つ本発明で利用できる化合物群の例を、以下に示す。
【００６６】
第１群は、入手可能な電荷保持ポリマーを有しており、以下に示すＲｅｓｉｃａｒｔ Ｅ （Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ）のような、その繰返し単位にエポキシ基を保持するものである。
【００６７】
【化１０】
2004506077.tif 000011
【００６８】
第２群は、電荷を保持する他のアクリルモノマーと重合した（ＧＭＡのような）アクリルエポキシモノマーを有している。他のモノマーの例は、２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸（ＣＡＳ １５２１４−８９−８）であり、それは、ＧＭＡのエポキシ基と、基板上の、カルボキシル基又はアミノ基と、ヒドロキシル基と、の反応の後に、基板ポリエステルに電荷を提供する。これは、以下のように示される。
【００６９】
【化１１】
2004506077.tif 000012
【００７０】
他のモノマーの他の例は、以下に示す、反応したポリマー構造を有する、ジエチルアミノエチルメタクリレート（ＤＥＡＥＭＡ）である。
【００７１】
【化１２】
2004506077.tif 000013
【００７２】
第３群は、Ｈｅｌｏｘｙ ６７のような多エポキシ化合物と、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）のような多アミン分子との、付加物である、変性剤を有している。
【００７３】
第４群は、エピクロロヒドリンと、主鎖にアミン官能性を備えた高分子量ポリマーとの、縮合生成物である、変性剤を有している。例を以下に示す。
【００７４】
【化１３】
2004506077.tif 000014
【００７５】
第５群は、ビニルモノマーと重合できる、ＧＭＡのような、アクリルエポキシモノマーを有しており、該ビニルモノマーは、アニオン電荷変性を与える、スチレンスルホン酸基のような、特殊な官能基、を有している。
【００７６】
第６群は、ＧＭＡのようなエポキシ含有アクリレートと重合できる、ヒドロキシルエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）又はヒドロキシルプロピルアクリレート（ＨＰＡ）のような、ヒドロキシル基を含有したモノマー、を有している。ポリマーは、ポリエステル上に反応した後、ポリエステルの表面エネルギーを変えて、もっと親水性にすることができる。
【００７７】
第７群は、ＧＭＡのようなエポキシ含有アクリレートと重合してポリエステルの表面エネルギーを変えてもっと親水性にすることができる、フルオロアルキルメタクリレート又はフルオロアルキルアクリレートのような、モノマー、を有している。
【００７８】
反応機構は次のように進行すると考えられる。
【００７９】
【化１４】
2004506077.tif 000015
【００８０】
【化１５】
2004506077.tif 000016
【００８１】
【化１６】
2004506077.tif 000017
【００８２】
アミノリシス反応で使用されるアミンは、好ましくは脂肪族系のものであり、又は、主として実在の脂肪族である。脂肪族アミンは、芳香族アミンに比して、改善された結果を提供することが見出されている。特に、化合物のエチレンアミン及びプロピレンアミン基内にある脂肪族アミンは、特に効果的であることが発見された。１つ以上の反応性アミン基を有する脂肪族アミンは、アミノリシスを誘導する際に、モノアミンよりも非常に有効であることがわかった。
【００８３】
上記反応機構では水酸化ナトリウムが示されているが、当業者によって理解されるように、他のアルカリ剤も有効に使用できる。ポリエステルが晒される溶液のｐＨは、約７より大きく、好ましくは約８より大きく、更に好ましくは約９より大きい。
【００８４】
示したように、本発明の現在の好ましい電荷変性剤は、ポリエポキシアミンである。そのような電荷変性剤の１つ以上のアミン官能性は、好ましくは第四であるが、正のゼータ電位を望む場合は、電荷変性剤は、第一、第二、又は第三アミンで構成されてもよい。約７より大きい溶液中で用いられる場合は、ポリエポキシアミンは、好ましくは１つ以上の第四アミンを備える。しかしながら、当業者によって理解されるように、固定形式正電荷基を有する、アンモニウムイオン以外の他のイオンを同様に用いてもよい。
【００８５】
アミノリシス無しで反応した（即ち、ポリエポキシアミン及び水酸化ナトリウムのみと反応した）ポリエステル織物の染料捕捉容量は、水酸化ナトリウム及びハログリシジルアンモニウムモノマーと反応したポリエステル織物よりも非常に良いものではあるが、ポリエステルのアミノリシスを生じさせるアミン化合物と反応した織物の容量に比して、非常に低減されたことが見出された。何かの理論によって拘束されるものではないが、織物の改善された電荷容量は、電荷変性剤のアミン基とポリエステル基板との間の改善された結合に因るものであり、該改善された結合は、アミンとのアミノリシスによって生じた改善された結合と、使用されるエポキシアミンの重合形態とに、因るものである。
【００８６】
本発明者らは、線状ポリ（エチレンテレフタレート）でできたポリエステル基板のアミノリシスが、ポリエステルのアルカリ加水分解と共同して、処理されたポリエステルのアニオン染料結合容量を、ポリエステルが固定形式正電荷基を有するエポキシ電荷変性剤特にグリシジルトリアルキルアンモニウム化合物と更に処理された場合に、非常に改善すること、を発見した。本発明者らは、また、重合されたエポキシ含有電荷変性剤が、それらのモノマー類似物とは反対に、多くの基板上に非常に多くの電荷を設けることができること、を発見した。
【００８７】
本発明の現在の好ましい実施形態では、ポリエステル材料は、ポリエポキシ電荷変性剤による材料の処理の前に又は同時に、アルカリ加水分解を生じさせるために、脂肪族ポリアミン及び／又は強アルカリ化合物で、処理される。特に現在の好ましい脂肪族ポリアミンは、テトラエチレンペンタミン（Ｈ２Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ）３ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２）であることが、見出されている。ポリエステルの加水分解を誘発して遊離のヒドロキシル基を生成できる薬剤である限りは、種々のアルカリ剤を使用することができるが、アミン架橋剤が現在では好ましい。経済的理由から、ポリエステルのアルカリ加水分解を生じさせるのに使用されるアルカリ剤は水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのような強アルカリであることが、現在好ましい。
【００８８】
アルカリ剤との反応の、前に又は同時に、材料が、アルコール溶液で、現在好ましくは約１０〜３０％メタノールで、濡らされていることが、現在好ましい。
【００８９】
固定形式正電荷を備えたエポキシ電荷変性剤は、重合形態を好み、それは、２つ以上の繰返し単位からなり、より好ましくは５０以上、更には１００以上の繰返し単位からなっている。電荷変性剤は、第一、第二、第三、又は、第四アミンを有してもよいが、第四アミンは、アルカリｐＨを含んだ実質的に全範囲のｐＨにおいて電荷を維持するので、現在好まれている。第四アミンは、洗浄流体のｐＨが約７より高い場合に、特に現在好まれている。
【００９０】
処理されたポリエステルは、全ての処理の後に、乾燥してもよい（全ての所望の処理が完了するまで、処理されたポリエステル基板を乾燥する必要はない）。処理されたポリエステル基板は、本発明に基づいて当業者が理解できるような多くの方法によって、作製できる。
【００９１】
ある方法では、ポリエステル基板をアルカリ加水分解させ、生成した中間体を、脂肪族ジエポキシド樹脂又は第四ポリアミノエピクロロヒドリン樹脂のようなエポキシ電荷変性剤で電荷変性させる。他の方法で、ポリエステル基板を処理してポリエステルのアミノリシスを生じさせ、それから、生成した中間体をエポキシ電荷変性剤と反応させる。更に、他の方法では、アルカリ加水分解及びアミノリシスの両方を生じさせるのに十分なアルカリ剤及びアミンを含んだ浴に、ポリエステル基板を晒し、それから、生成した中間体をエポキシ電荷変性剤で処理する。更に、他の方法では、アミノリシスと、アルカリ加水分解と、エポキシ電荷変性剤と変性されたポリエステル基板との化学反応による電荷変性とを、生じさせるのに十分な濃度の、アルカリ剤と、アミンと、エポキシ電荷変性剤とを、含んだ浴に、ポリエステル基板を晒す。
【００９２】
本発明の現在好ましい１つの実施形態では、液体からアニオン性材料を除去する方法が開示されている。その方法は、メタニルイエロー結合容量が少なくともメタニル約０．００４ｍｇ／基板１．０ｇであるような、正のゼータ電位を有する、カチオン電荷変性された、ポリエステル基板に、液体を晒すものである。電荷変性ポリエステル基板は、（ａ）ポリエステルと、（ｂ）高分子カチオン電荷変性剤と、からなっている。カチオン電荷変性剤はポリエステルに化学的に結合する。
【００９３】
本発明の他の実施形態では、ポリエステルと反応とする表面変性剤は、実質的に親水性のポリエステル表面に生成する１つ以上のヒドロキシル基に結合する１つ以上のエポキシ基を有してもよく、実質的に親水性のポリエステル表面に生成する１つ以上のエチレンオキシド基に結合する１つ以上のエポキシ基を有してもよく、実質的に親水性のポリエステル表面に生成する１つ以上の、ヒドロキシル基及びエチレンオキシド基、に結合する１つ以上のエポキシ基を有してもよく、又は、実質的に疎水性のポリエステル表面に生成する１つ以上のフッ素原子を有する１つ以上の基に結合する１つ以上のエポキシ基を有してもよい。
【００９４】
メタニルイエロー染料容量の測定方法
メタニルイエロー染料は、約３７５．３８の分子量を有しており、電荷変性ポリエステル織物の正電荷容量を測定するのに使用される。静的ソーキング方法を実行する。約１０ｐｐｍ濃度のメタニルイエロー溶液をリン酸緩衝液中で約ｐＨ９で調製する。媒体を浸漬してから取り除く。上澄み液の吸光度を約４３０ｎｍの波長で測定し、染料以外の全てを含んでいるブランク溶液と比較する。結合したメタニルイエローの全量は、下記のように計算した。
【００９５】
結合したメタニルイエローの全量ｍｇ
＝（ＡＩ−ＡＦ）／ＡＩ×提供量中の染料ｍｇ
【００９６】
結合したメタニルイエローの全量ｍｇ
＝（Ａｉ−Ａｆ）／Ａｉ×提供量中の染料ｍｇ
ここで、Ａｉは４３０ｎｍでの最初の吸光度（ブランク）であり、Ａｆは４３０ｎｍでの最後の吸光度（テスト）である。提供量中の染料の量ｍｇは、標準化リットル溶液を用いて簡単に計算できる。例えば、１０ｐｐｍ＝１０ｍｇ／ｌ＝１０ｍｇ／１０００ｍｌのように、１０ｍｌを研究で用いた場合には、１０ｍｌ中に０．１ｍｇ存在している。
【００９７】
結合したメタニルイエローの全量ｍｇは、媒体の重量によって分割して、媒体ｇ単位におけるメタニルイエロー量ｍｇを提供できる。
【００９８】
メタニル結合は、（基板の重量よりは）利用可能な表面領域の機能として、表現できる。そのような測定は、電荷変性の程度が重量よりは表面領域の機能であるので、一般的に、電荷のより良い指標である。
【００９９】
さて、図に注目すると、本発明の範囲内に包含される幾つかの可能な反応機構が示されている。
【０１００】
図１は２段階の反応機構を示しており、それにおいては、源スプール１２から解かれたポリエステル基板１０が、取込みスプール１４に至る一連のローラ１８を介して、ポリエステル基板１０の通路上で、幾つかの化学的処理に晒される。ポリエステル基板１０は、予湿潤溶液２０、リンス溶液２２、アミノリシス溶液２４、リンス溶液２６、及び加水分解を誘発するアルカリ剤を含むことのできるポリエポキシ電荷変性剤溶液２８、を通過するよう、案内されている。そして、ポリエステル基板は、取込みスプール１４に巻き取られる前に、オーブン１６で乾燥される。
【０１０１】
図２は１段階の反応を示しており、それにおいては、源スプール１２から解かれたポリエステル基板１０が、取込みスプール１４に至る一連のローラ１８を介して、ポリエステル基板１０の通路上で、１つの化学的処理に晒される。再び、ポリエステル基板１０は、予湿潤溶液２０及びリンス溶液２２を通過する。そして、ポリエステル基板１０は、ポリエポキシ電荷変性剤と、アルカリ剤及び／又はポリアミンと、を含んだ溶液を通過する。そして、ポリエステル基板は、取込みスプール１４に巻き取られる前に、オーブン１６で乾燥される。
【０１０２】
図３は、ポリエステル基板１０が電荷変性剤に晒される前に予湿潤及びリンスされない反応機構を示している。この反応機構では、源スプール１２から解かれたポリエステル基板１０が、取込みスプール１４に至る一連のローラ１８を介して、ポリエステル基板１０の通路上で、１つの溶液３２に晒される。溶液３２は、メタノールのような湿潤剤と、一定量のポリエステル基板の加水分解を生じさせるのに十分な量のアルカリ剤、及び／又は、一定量のポリエステル基板のアミノリシスを生じさせるのに十分な量のポリアミン、と共同するポリエポキシ電荷変性剤と、からなっている。溶液３２から出て行く処理されたポリエステル基板は、スプール１４に巻き取られる前に、オーブン１６で乾燥される。
【０１０３】
下記の実施例は、本発明の方法を用いた実験の結果を示す。
【０１０４】
実施例１：電荷容量
各荷電シートを、Ｒｅｅｍａｙ ２２９５でできた非処理シートといっしょに、メタニルイエロー（Ｍ−Ｙ）染料容量テスト用に、４−２．２５インチスクエアに切断した。静的Ｍ−Ｙ染料テストを行うべく、一対のサンプルを、下記の方法により使用した。２スクエアの２つのセットを、重量を測って、使い捨て可能なぺトリ皿に配置した。ｐＨ９の緩衝液中の１０ｐｐｍのＭ−Ｙの１０ｍｌ溶液を、皿にピペットして旋回させる。１分後、サンプルを取り除き、上澄み液及び未使用染料溶液の吸光度を、標準１ｃｍキュベット中で４３０ｎｍにてＬＫＢ Ｕｌｔｒｏｓｐｅｃ ＩＩ分光計にて読んだ。そして、染料用のサンプル容量を求めるべく、計算を行った。
【０１０５】
提供量中の染料ｍｇは下記のように計算する。
１０ｐｐｍ＝１０ｍｇ／ｌ＝１０ｍｇ／１０００ｍｌである。
１０ｍｌだけ使用しているので、１０ｍｌ／１０００ｍｌ＝０．０１、
０．０１＊１０ｍｇ＝０．１ｍｇ、よって、１０ｍｌ中０．１ｍｇである。
【０１０６】
代表的テストとしては、１０ｐｐｍ溶液のブランク吸光度が０．５３３であり、テストサンプルの上澄みの吸光度が０．１４２である。
【０１０７】
結合された全Ｍ−Ｙ量ｍｇ
＝（０．５３３−０．１４２）／０．５３３＊０．１＝０．０７３
【０１０８】
結合された量ｍｇは、媒体の重量又は使用された面積で割り算して、Ｍ−Ｙｍｇ／媒体ｇ又はＭ−Ｙｍｇ／媒体ｃｍ２を提供できる。１０ｍｌの１０ｐｐｍメタニルイエローで、１分間試すと、電荷容量は、０．００８ｍｇ／平方インチ又は０．１１７ｍｇ／ｇである。
【０１０９】
実施例２：アミン加水分解による電荷変性ポリエステルの製造
Ｈｏｌｌｙｔｅｘ ３２５７（ＰＥＴスパンボンド）の２インチ×２．２５インチの片を、１０％メタノールで濡らし、１％テトラエチレンペンタミンで７０℃で３０秒間処理した。そして、その材料を、水道水を流して洗って、テトラエチレンペンタミンの過剰量を除去した。続いて、濡れた織物を、２％Ｒｅｓｃａｒｔ−Ｅ（ポリ（Ｎ−メチルジアリルアミン）エピクロロヒドリン付加物、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社製）溶液に、約５秒間浸漬した。そして、織物を、９０℃で３０分間乾燥した。
【０１１０】
そして、処理された織物を、登録商標「Ｔｉｄｅ」洗剤及び登録商標「Ｃｌｏｒｏｘ」を含む典型的な洗濯洗浄で、８５℃で３０分間洗った。そして、織物を、メタニルイエロー染料で試して、染料取込み量を求めた。織物の染料容量は、０．００５ｍｇ／ポリエステル基板ｇであった。
【０１１１】
実施例３：水酸化ナトリウム加水分解Ｉによる電荷変性ポリエステルの製造
Ｒｅｅｍａｙ ２２９５の６インチ×６インチの片であって、２．２デニールの繊維及び１００ｇの基本重量を備えたスパンボンドを、０．２ｇの水酸化ナトリウムと、０．２ｇのメタノールと、Ｒｅｓｉｃａｒｔ−Ｅ（ポリ（Ｎ−メチルジアリルアミン）エピクロロヒドリン付加物、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社製）の２０％溶液２ｍｌと、を含んだ反応装置内に配置した。反応装置に水を加えて全量を１００ｍｌとした。反応装置温度は６５℃に維持した。
【０１１２】
処理された織物を、乾燥し、メタニルイエロー染料で試した。織物の染料容量は、約０．００５ｍｇ／ポリエステル基板ｇと決定した。
【０１１３】
実施例４：水酸化ナトリウム加水分解ＩＩによる電荷変性ポリエステルの製造
電荷変性剤は、ＧＭＡとＤＥＡＥＭＡの共重合体である。ＧＭＡとＤＥＡＥＭＡを、ｐＨが３．５〜４．５に調節された溶液を有する脱イオン水媒体中で、重量比１：１０で、反応装置中に充填した。反応は、ラジカル開始剤ＡＰＳ及び促進剤ＳＴＳの存在下で、８０℃、窒素雰囲気で、行った。反応終了後、溶液は、乳白色となり、粘性が少し増大した。この溶液８０ｍｌを水酸化ナトリウムで１２より大きいｐＨに調節し、メタノール２０ｍｌを加えて親水性とした。２つの７インチスクエアのＲｅｅｍａｙ ２２９５を、室温で２分間溶液に加え、絞り機を押し通して、１０５℃で乾燥した。制御Ｒｅｅｍａｙ ２２９５のケルダール窒素分析による窒素含有量は０．２１ｍｇＮ２／ｇより小さく、ＤＥＡＥＭＡ−ＧＭＡ処理済サンプルでは２．５ｍｇＮ２／ｇである。
【０１１４】
実施例５：親水性ポリエステル織物の製造
親水変性剤は、ＧＭＡとＰＥＧＭＡの共重合体である。ＧＭＡとＰＥＧＭＡを、ｐＨが４．０に調節された溶液を有する脱イオン水媒体中で、重量比１：２０で、反応装置中に充填した。反応は、ラジカル開始剤ＡＰＳと促進剤ＳＴＳの存在下で、８０℃で、窒素雰囲気で、行った。約３０分後、少し半透明が見られ、４時間を越えると、粘性が少し増大した。
【０１１５】
実施例６：電荷変性されたポリエステル織物による酸染料除去
新たな着色粒子の洗浄から、３種の洗浄水−赤、青、緑、を集めた。実施例３で得た正荷電されたポリエステルを、２インチ×２インチスクエアに切断して、５０ｍｌ着色水の容器に投入した。３種の色の染料は、５分以内で除去でき、無色の溶液が残った。
【０１１６】
実施例７：表面変性されたポリエステル織物の表面張力の変化
実施例５で得た溶液２５ｍｌを、５Ｎの水酸化ナトリウムを加えることによってｐＨ１３とした。溶液を６５℃とし、メタノール４ｍｌを加え、７インチ×８インチの長方形のＨｏｌｌｙｔｅｘ ３２５７を、２分間浸した。材料を、７２℃のオーブンで乾燥し、水で洗い、再び乾燥した。脱イオン水及び飽和塩化ナトリウム溶液の１滴ずつを、テスト中の親水性の消失の調子に合わせた。浸潤結果を下記表に示した。
【０１１７】
【表１】
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【０１１８】
上記実施例は、ポリエステル基板の表面を変性してポリエステル表面に種々の特性を与えるのに使用される、本発明の幾つかの方法、を示している。
【０１１９】
染料捕捉材料の処理は、多段階方法又は１段階方法で行われてもよい。例えば、材料は、予湿潤溶液、リンス、アルカリ溶液、リンス、脂肪族ポリアミン溶液、リンス、及び、ポリエポキシアミン溶液（それから乾燥）、を通して、続けて処理してもよい。また、材料は、乾燥工程前に、予湿潤溶液、リンス、及び、ポリエポキシアミンとアルカリ剤とを両方含んだ溶液、を通して、続けて処理してもよい。また、材料は、（メタノールのような）乾燥を促進する薬剤と一緒にポリエポキシアミンとアルカリ剤とを含んだ溶液を通して走らせることにより、処理してもよい。
【０１２０】
本発明は、現在好ましい実施形態に関して記載したが、添付の請求の範囲で定めた本発明の精神又は範囲を逸脱することなく本発明に種々の変更及び／又は改変を行うことができることは、当業者ならば容易に予期するであろう。ここで引用した全ての文献は、そっくりそのまま、ここに組み入れられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】荷電されたポリエステル基板を作るのに使用できる２段階反応処理の断面略図である。
【図２】荷電されたポリエステル基板を作るのに使用できる１段階反応処理の断面略図である。
【図３】荷電されたポリエステル基板を作るための「ワンポット」処理の断面略図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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