(57)【要約】  ポリマー膜の連続ウェブを製造するための、および前記ウェブの連続下流加工のための方法および装置が開示される。装置（１０）は、連続ウェブ（Ｍ）をキャスティングするためのキャスティングステーション（２０）；ウェブを下流に搬送するためのキャリア（２４）；ウェブを乾燥させるために、キャリアの下流にある膜乾燥機（３０）；ならびにウェブをブラッシングするために乾燥機の下流にあるブラッシングステーション（４０）を備える。前記乾燥機は、前記キャリアのすぐ下流で、前記ブラッシングステーションの上流に配置されている。装置（１０）は、ブラッシングステーション（４０）の下流に追加の乾燥ステーション（５０）をさらに含む。乾燥後のブラッシングは、特定の用途に有用な、より多くの界面活性剤を膜に保持する。さらに、初回乾燥により、実質的にすべての溶媒が膜から除去されるが、ニトロセルロース繊維上に界面活性剤を固定する非溶媒（例えば水）は膜内にいくらか残り、膜の一貫性および再現性を著しく改善する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜の製造方法であって、
ａ）少なくとも１種のポリマー、ポリマー溶媒、および界面活性剤を含む膜キャスティング混合物を提供するステップと、
ｂ）前記混合物をキャリア（２４）上にキャスティングするステップと、
ｃ）前記溶媒の少なくとも大部分を蒸発させ、それによって多孔性ポリマー膜を形成し、それにより前記界面活性剤を前記膜に固定するために、前記混合物をまず乾燥させるステップと、
ｄ）前記乾燥させた膜の表面上のダスト粒子を除去するステップと、
ｅ）さらに前記膜を乾燥させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
ダスト粒子の前記除去が、前記膜とダスト除去部材との間の物理的接触、例えば、ブラッシング、ワイピングまたはラビングによるか、または液体の流動、例えば水（４６）の噴射によるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記初回乾燥が、前記膜が通過する加熱されたドラム（３２）によって行われ、前記ドラム（３２）が、少なくとも５０℃、好ましくは５０〜１００℃、より好ましくは６８〜８４℃に加熱される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記初回乾燥が、前記混合物のポリマー溶媒含有量の少なくとも約９５重量％、好ましくは約９８重量％を蒸発させることを含む、請求項１、２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記ダスト除去が、ブラッシングによるものであり、部分的に満たされた流体浴中で円筒形ブラシを回転させ、前記膜を誘導して前記回転ブラシの上部と接触させ、通過させる、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記さらなる乾燥がドラム乾燥機（５０）のセットによる乾燥を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記膜を回転させてロール（６２）を形成するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ポリマー膜の連続ウェブ（Ｍ）を製造し、前記ウェブ（Ｍ）の連続下流加工を行う装置であって、
前記連続ウェブ（Ｍ）をキャスティングするためのキャスティングステーション（２０）、前記ウェブ（Ｍ）を下流に搬送するためのキャリア（２４）、例えばウェブ（Ｍ）を乾燥させるために、前記キャリア（２４）の下流にある膜乾燥機（３０）、ダスト除去ステーション、例えば、ウェブ（Ｍ）をブラッシングするために乾燥機（３０）の下流にあるブラッシングステーション（４０）を備え、前記乾燥機（３０）が、前記キャリア（２４）のすぐ下流で、前記ブラッシングステーション（４０）の上流に配置される、装置。
【請求項９】
前記ダスト除去ステーションまたはブラッシングステーション（４０）の下流に、追加の乾燥ステーション（５０）をさらに備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記膜乾燥機（３０）が、使用時に前記ウェブ（Ｍ）と接触し、少なくとも５０℃、好ましくは５０〜１００℃の間、より好ましくは６８〜８４℃の間に加熱されるヒートドラム（３２）を含む、請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記ダスト除去ステーション（４０）が、流体で部分的に満たされた浴（４４）中の回転可能な円筒形ブラシ（４２）と、前記ウェブ（Ｍ）を前記回転可能なブラシの上部と接触して、その上を通過するように誘導するガイドとを含むブラッシングステーション（４０）を含む、請求項８、９または１０記載の装置。
【請求項１２】
前記追加の乾燥ステーション（５０）がドラム乾燥機（５０）のセットを含む、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法によって製造されるか、または請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の装置によって製造される多孔性キャスト膜。
【請求項１４】
前記膜が約０．９〜約１．２重量％の界面活性剤を含み、好ましくは表面ダストをほとんどもしくは全く含まない、請求項１３に記載の膜。
【請求項１５】
前記膜に含まれる残留界面活性剤の量が、表面ダスト除去の前に前記膜に施される乾燥温度によって制御される、請求項１３および１４に記載の膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー膜を製造する方法およびポリマー膜の連続ウェブを製造するための装置および前記ウェブの連続下流加工のための装置、ならびに本製造方法により製造された膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、セルロースエステル（例えば、硝酸セルロース、酢酸セルロース）からなる多孔性の乾燥キャスト膜は、系統アッセイ（ｌｉｎｅ  ａｓｓａｙ）、フロースルー、ウェスタンブロッティングまたはラテラルフロー試験などの診断試験に一般に使用されている。試験の性能および目に見えるタンパク質系統の強度さえも、膜の上面に形成された小さな硝酸セルロース粒子からなるダスト粒子として知られるものによって悪影響を受ける可能性がある。その形成は、使用される原料グレードに依存し、膜形成プロセス中に防止することはできないと思われる。対応する膜の製造における特定の課題は、このダストの除去である。さらなる課題は、界面活性剤を膜内に保持することであり、界面活性剤は、膜の製造可能性および特定の用途への使用における膜の性能を向上させる。
【０００３】
米国特許第７８０７４７５号（Ｂｅｅｒら）は、この問題に対処し、乾燥前にキャスト膜を洗浄することによってフィルターダストを除去することを提案している。この文献は、キャスト膜が部分的に乾燥している場合、すなわち膜が、元の量の５〜２０重量％の間の溶媒または溶媒混合物をまだ保持している場合にも、洗浄できることを示唆している。したがって、Ｂｅｅｒらは、キャスト膜が、元の溶媒の５重量％以上をまだ膜内に有する場合に洗浄を提案している。この後者の選択肢は、膜構造が洗浄液によりアクセスしやすいので、フィルターダストだけでなく、この構造内の不純物も除去することによって、洗浄の有効性を高めると言われている。洗浄は、洗浄液ですすぎながら機械的なブラッシングによって行うことができる。同じ発明者による後の米国特許出願公開第２０１０／０３３０６９１号もまた、乾燥前の洗浄の使用を奨励している。
【０００４】
概して、セルロース系膜は、いわゆるドライキャスト法で製造される：ポリマー、１または複数の溶媒、１または複数の非溶媒（大抵の場合水）および場合によってはさらにいくつかの添加剤からなる溶液を混合し、最後に例えば鋼またはアルミニウムベルト、プラスチックベルトまたは紙などのキャリア基板上にキャスティングする。基板は、温度および湿度に関して内部雰囲気が制御されたキャスティング機に移送される。非溶媒の存在下で適用された溶媒が連続的に蒸発するため、多孔性ポリマー層、すなわち標的膜が形成される。乾燥前にキャスティング機から出た後、膜は残留した水および溶媒を含む。
【０００５】
界面活性剤の形態の添加剤を、キャストミックスに含めることができる。界面活性剤の存在は、製造プロセス内の膜の物理的および化学的特性を調整することができる。本発明者らは、界面活性剤の含有量が完成膜の親水性に影響を及ぼすので、完成した膜内の残留界面活性剤含有量の存在が顧客の適用性能に大きな影響を与えることを見出した。親水性は、膜のすべての診断用途において重要な役割を果たす。また、界面活性剤は、膜を、生体分子、特に診断および研究用途においてタンパク質に結合可能にする重要な役割を有する。
【０００６】
しかしながら、Ｂｅｅｒによって提唱された上述の先行技術の洗浄技術は、主として、Ｂｅｅｒらによって提唱された先行技術の洗浄方法論の後で、膜に残留する界面活性剤の量が低下することにより、これらの技術に従って処理された膜の親水特性に悪影響を与えることが判明している。
【０００７】
Ｂｅｅｒらは、追加の製造工程を追加して、湿潤膜を界面活性剤溶液で後処理することにより界面活性剤の損失を補償したが、これによって製造コストが増加する。最終製品の品質のばらつきにも影響及ぼす可能性がある。
【０００８】
本発明者らは、Ｂｅｅｒらの方法に従って処理された類似の膜と比較して、界面活性剤の量を増加させながら、キャスト膜からフィルターダストを除去する技術を考案した。本明細書で提唱された方法論に従って処理された膜は、増加した親水性とともに、ウエスタンブロットから系統アッセイにわたって、フロースルー試験からハイエンドラテラルフロー試験まで、あらゆる種類の診断または研究用途に使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１２７７０９号パンフレット
【発明の概要】
【００１０】
一実施形態において、本発明は、膜の製造方法であって、
ａ）少なくとも１種のポリマー、ポリマー溶媒、および界面活性剤を含む膜キャスティング混合物を提供するステップ；
ｂ）前記混合物をキャリア上にキャスティングするステップ；
ｃ）前記溶媒の少なくとも大部分を蒸発させ、それによって多孔性ポリマー膜を形成し、それにより前記界面活性剤を膜に固定するために、前記混合物をまず乾燥させるステップ；
ｄ）前記乾燥させた膜の表面上のダスト粒子を除去するステップ；ならびに、
ｅ）最終的に膜を乾燥させるステップ、
を適切な順序で含む方法を提供する。
【００１１】
ある実施形態において、溶媒および残留水がほぼ完全に除去されるので、界面活性剤は膜構造内に固定され、すなわち界面活性剤はポリマー構造内に固定化される。したがって、Ｂｅｅｒらの方法では膜が乾燥前に洗浄されるため、本発明による方法は、Ｂｅｅｒらの方法と比較して、界面活性剤の損失が減少する。さらに、初回乾燥により、実質的にすべての溶媒が膜から除去されるが、例えばニトロセルロース繊維上に界面活性剤を固定する非溶媒（例えば水）は膜内にいくらか残り、膜の一貫性および再現性を著しく改善する。
【００１２】
本発明は、製造装置、および本発明の方法により製造された膜、または本発明による装置によって製造された膜に及ぶ。
【００１３】
本発明は、このような組み合わせが本明細書において明示的に言及されているか否かに関わらず、本明細書で開示される特徴の任意の組み合わせにまで及ぶ。さらに、２つ以上の特徴が組み合わされて言及される場合、このような特徴は、本発明の範囲を拡張することなく、別個に本発明もしくは本発明の一部を形成し得るか、または請求項において分離され得る。
【００１４】
本発明は、その目的およびその利点とともに、添付の図面と併せて以下の説明を参照することにより、よりよく理解されるであろう。
【００１５】
本発明は、多数の方法で実施することができ、その例示的な実施形態を図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】膜製造装置の概略側面図を示す。
【図２】実験結果のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を参照すると、膜材料の連続ウェブを形成し、連続的にウェブを処理することができる膜形成および処理装置１０が示されている。この装置は、膜キャスティングステーション２０、膜乾燥機３０、ダスト除去ステーション４０、例えばブラッシングステーション、最終乾燥機５０およびローリングステーション６０を備える。この構成において、キャスティングステーション２０は、水および界面活性剤とともに、溶媒に溶解したポリマーの液体混合物を含有する槽２２を含む。使用中、液体混合物は、溶媒および水の蒸発を可能にする局所環境を有する移動キャリア２４内に拭き取られ、実質的に混合物の未蒸発部分からなる多孔質膜ウェブＭをキャリア２４上に形成させる。
【００１８】
使用時には、膜Ｍは連続ウェブにおいてキャリアから引き剥がされ、装置の残りの部分を通って矢印の方向に引っ張る。膜乾燥機３０は、残留溶媒または水を蒸発させる５０〜１００℃に加熱されたドラム３２を備え、最初の液体（溶媒および水）の少なくとも９５％、好ましくは約９８％が膜ウェブＭから除去される。次いで、ウェブＭはブラッシングステーション４０に移動し、そこで回転する円筒形のブラシヘッド４２によりウェブの下面Ｍｕがブラッシングされ、ブラシヘッド４２は、使用時にはブラシヘッド４２が部分的に浸漬されるように水４６が部分的に満たされたトレイ４４に順に配置される。ウェブの下面Ｍｕは、ウェブの空気側と呼ばれるものに対応する。言い換えれば、Ｍｕは、ウェブがキャリア２４上に形成されたときに空気にさらされる側のウェブである。これは、ウェブの使用可能な面である。ウェブの下面のみをブラッシングすることは、ウェブがブラッシングステーションから移動するときに、水または他の洗浄液がウェブからより容易に垂れ落ちて浴中に戻ることを意味する。
【００１９】
それからウェブＭは、ドラム乾燥機５０のセットによって再び乾燥され、このとき残りのすべての液体が除去され、したがって膜が乾燥される。抽出器フード５２を使用して、２回目の乾燥の際にウェブＭによって放出された蒸気を回収する。次いで、ウェブは、ローリングステーション６０においてロール６２に形成される。ウェブＭを図示のように操作するために様々なガイドローラが使用されるが、それらの位置およびサイズは多くの可能な構成の単なる例示であることは理解されよう。
【実施例】
【００２０】
以下の混合物を用いて膜をキャスティングした：
硝酸セルロースポリマー  ７重量％；
溶媒  ８５．５重量％；
水  ７．４重量％；および
界面活性剤  ０．１重量％。
【００２１】
キャスト膜は、図示されたタイプの加熱されたドラム（３２）で異なる温度において初回乾燥に付され、その後、図１に示すタイプのブラッシングステーション（４０）においてブラッシングされる。１回の試験運転（Ｖ１）は、６８℃の温度の加熱ドラム温度で行い、別の運転（Ｖ２）は７６℃で行い、もう１回の運転（Ｖ３）は８４℃で行った。それぞれの運転Ｖ１、２および３について、膜はブラッシングされて塵が除去され、最後に乾燥されて、すべての液体が除去される。比較のために、別の試験運転（Ｖ４）を、ブラッシングの前にキャスト膜を乾燥させずに行った。各運転について、界面活性剤の量のアッセイを実施して、それぞれのプロセスが実施された後に存在する残留固定界面活性剤を決定した。アッセイ結果を図２に示すが、Ｖ１、Ｖ２およびＶ３の膜が、初回乾燥が行われる前にブラッシングを含むＶ４プロセスよりもかなり多くの残留界面活性剤を有することが分かる。Ｖ１の乾燥プロセスが低温の限界であるが、残留界面活性剤に関してＶ２およびＶ３より優れていた。本発明者らは、乾燥温度が残留界面活性剤レベルに影響するので、したがってこの乾燥温度を使用して、完成膜中の界面活性剤のレベルを制御できることに気づいた。
【００２２】
次の実験は、本発明により、最初の乾燥後にダストが除去された硝酸セルロース膜の予測される界面活性剤含有量は、最低０．８９％であり、典型的な範囲が１．００〜１．２０％、すなわち乾燥ドラムの温度が約６８℃に対して平均１．１％である。しかし、上記のＢｅｅｒらの方法により製造された市販の膜の観察では、０．５％未満の界面活性剤レベルが示された。換言すれば、本発明による方法は、多孔性キャスト膜中に約２倍多くの残留界面活性剤を提供する。界面活性剤が使用において有益な効果、例えば親水性の増加を有する場合、フィルターダストをほとんどまたは全く有さない本発明の実施形態により製造された膜が、同様の方法で製造された従来の膜と比較して著しく有用であることが分かる。さらに、膜の初回乾燥は、膜から実質的にすべての溶媒を除去するが、いくらかの非溶媒（例えば水）を後に残し（約３２〜５％）、このことが、ニトロセルロース繊維上に界面活性剤を固定させ、膜の一貫性および再現性を著しく改善するので、膜の初回乾燥は重要であることが判明した。
【００２３】
実施形態を説明し図示してきたが、特許請求される本発明の範囲から逸脱することなく、それらの実施形態に追加、省略、および修正が可能であることは当業者には明らかであろう。例えば、膜ブラッシング技術は、上に詳細に記載されているが、表面ダスト粒子の除去は、他の方法、自動車のウインドスクリーンワイパーブレード、または膜の表面に液体の噴流を向けることと同様に、例えば、弾性フラットブレード、例えばポリマーワイパーブレードを使用した膜表面の機械的ワイピングまたはラビングなどでも達成できる。
【符号の説明】
【００２４】
１０  膜形成および処理装置
２０  膜キャスティングステーション
２２  液体混合物を含有する槽
２４  移動キャリア
３０  膜乾燥機
３２  加熱されたドラム、ヒートドラム
４０  ブラッシングステーション、ダスト除去ステーション
４２  円筒形ブラシ、円筒形ブラシヘッド
４４  浴、トレイ
４６  水
５０  追加の乾燥ステーション、最終乾燥機、ドラム乾燥機
５２  抽出器フード
６０  ローリングステーション
６２  ロール
Ｍ  多孔質膜ウェブ
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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