JP2000103886A - 親水性ポリオレフィン - Google Patents

親水性ポリオレフィン

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 親水性ポリオレフィン材を提供する。 【解決手段】 界面活性剤とエチレンビニールアルコー
ルコポリマーを有するコーティングを有するポリオレフ
ィン材から成る親水性ポリオレフィン材を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、親水性ポリオレフ
ィン材に関し、特に、界面活性剤とＥＶＯＨの混合物で
コートされた疎水性ポリオレフィン材に関する。
【０００２】
【従来の技術】親水性とは、液体で「湿潤」させる能力
を指す。「湿潤」するとは、液体（例えば、水溶液）が
別の材料内により簡単に浸透し、またはその表面全体に
拡散する能力を指す。一般に、ポリオレフィンは、疎水
性であると考えられている。疎水性は、液体で「湿潤」
させることができないことを指す。一般に、ポリオレフ
ィンの親水性を高める多くの方法は、界面活性剤（表面
活性剤または湿潤剤）によるコーティングする方法、ポ
リオレフィンとは異なる（より良好な）表面活性の性質
を持つポリマーよるコーティングする方法、表面活性化
方法（例、プラズマ処理）、表面積を増加させる表面粗
化方法（例、表面を泡状にする）、ポリオレフィンと異
なる（より良好な）表面活性性質を持つポリオレフィン
の他のポリマーとの混合方法である。
【０００３】上述の例が、次の日本国特開平２−１３３
６０８号（１９９０年５月２２日公開）、特開平２−１
３３６０７号（１９９０年５月２２日）、特開平３−５
５７５５号（１９９１年３月１１日）、特開平４−３４
６８２５号（１９９２年１２月２日）、特開平５−１０
６１１２号（１９９３年４月１７日）、及び、ヨーロッ
パ特許公報第４９８，４１４ Ａ２号（１９９２年８月
１２日）、第６３４，８０２ Ａ１号（１９９５年１月
１８日）、第２０３，４５９ Ａ２号（１９８６年１２
月３日）に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記方法によっては、
ポリオレフィンの親水性は、経時的に分解する可能性が
ある。従って、永久的な親水性ポリオレフィンに対する
必要性がある。
【０００５】
【課題を解決する手段】本発明は、界面活性剤とエチレ
ンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）の混合物を含むコーテ
ィングを有するポリオレフィン材を含んでなる親水性ポ
リオレフィン材に関する。ポリオレフィンは、単純なオ
レフィン由来する熱可塑性ポリマーの一分類またはグル
ープである。一般に、ポリオレフィンには、ポリエチレ
ン、ポリブチレン、ポリメチルペンテンとそれらのコポ
リマーを含む。一般に、ポリオレフィン材は、繊維とフ
ィルムのみならず、微孔性フィルムや微孔性中空繊維も
含む。微孔性とは、有効直径が１ミクロン以下の多数の
孔を有することを意味する。疎水性ポリオレフィンは、
ポリエチレンの表面エネルギーと同等かそれ以下の表面
エネルギーを有するポリオレフィンを指す。
【０００６】ポリオレフィン材は、コーティングによっ
て親水性になる。コーティング剤は、界面活性剤とエチ
レンビニールアルコール（ＥＶＯＨ）コポリマーを含有
するものである。コーティング成分は、界面活性剤とＥ
ＶＯＨの混合物として塗布するのが好ましいが、これら
のコーティング成分を順に塗布してもよい。例えば、最
初に界面活性剤を塗布し、次にＥＶＯＨを塗布する。コ
ーティング剤は、ポリオレフィン材の重量に基づいて、
平均して１０〜２５重量％の範囲でポリオレフィン材に
塗布するのが好ましい。また、ＥＶＯＨの上への界面活
性剤の塗布は、ポリオレフィン材へのＥＶＯＨの付着を
促進し、それによって、コーティングの永久性を高める
と考えられている。
【０００７】このコーティング剤は、溶液として表面に
塗布するのが好ましい。この溶液は、アルコール又は水
もしくはその両方（好ましくは、プロパノール：水が６
０：４０となる）、０．９重量％以下の界面活性剤と
１．５〜３重量％のＥＶＯＨとからなりうる。界面活性
剤がぬれを起こさないように、界面活性剤の量は平均化
される。ここに使用される界面活性剤が０．９重量％以
下のものであり、好ましい範囲は、０．７から０．９重
量％の間とすべきである。ＥＶＯＨの量は、表面に一定
の湿潤を保ちながら、孔の詰まりを起こさないように選
択される。１．５％以下では、湿潤が不安定になり、
３．０％以上では、孔の詰まりが起き易くなる。その好
ましい範囲は、２．０重量％〜３．０重量％までとすべ
きである。
【０００８】任意の適する塗布法で塗布した後に、例え
ば、強制熱風乾燥を含む乾燥法によって、アルコールや
水の成分を除去し、それによってポリオレフィン材の使
用準備が整う。界面活性剤は、ポリオレフィンの表面エ
ネルギーを４８ダイン／cmに上昇させることができるも
のであればどれでもよい。それらには、ポリエチレング
リコールジオレート、ノニルフェノキシポリ（エチレン
オキシ）エタノール、トリエチレングリコールジビニー
ルエーテルとそれらの混合剤があるが、それらに限定し
ない。ポリエチレングリコールジオレートは、PPG Ind
ustries, Inc. (Gurnee,IL)からMAPEG D0 400として
入手できる。トリエチレングリコールジビニールエーテ
ルは、ISP Technologies Inc. (Wayne, NJ)からラピ
ッドキュア（Rapidcure） DVE-3として入手できる。ノ
ニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノールは、
Rhone-Poulenc Surfactants and Sepcialties, Inc.
(Cranberry, NJ)からIgepal CO 660として入手でき
る。
【０００９】ＥＶＯＨは、市販から入手できる任意のＥ
ＶＯＨコポリマーでもよい。好ましいＥＶＯＨは、約３
８モル％のエチレンモノマーを含有するものである。適
切なＥＶＯＨコポリマーには、大阪の日本合成のSoarno
l K38385NとEVAL Company(Lisle, IL、米国)のEVAL
F104を含む。前記の親水性ポリオレフィン材は、例え
ば、空気濾過、空気清浄、水濾過、水清浄、水浄化、医
療装置、分離装置、半導体製造、電池セルセパレーター
（特に、水性電解質を有する電池）、限外濾過装置（ul
trafiltration equipment）など、親水性ポリオレフィ
ンが必要とされるまたは望ましい応用分野に使用されう
る。
【００１０】電池セパレーターに関しては、本コーティ
ング剤は、微孔性ポリオレフィン膜の一方または、好ま
しくは両方の表面に塗布する。この様な膜は、ノースカ
ロライナ州シャーロットのCELGARD LLC社、東京の東燃
（株）、東京の旭化成工業（株）、大阪の日東電工
（株）、東京の宇部興産（株）から購入できる。このコ
ートしたセパレーターは、水性アルカリ二次電池に適し
ている。このような電池には、水素化ニッケル金属（Ni
MH）、ニッケルカドミウム（NiCd）、亜鉛空気電池を含
むが、これらに限定はされない。このような用途におい
て、好ましくは、セパレーター表面の約５０〜９０％
（最も好ましいのは、６０〜８０％）がコートされる。
部分コーティングは、気体透過性を促進するので好まし
い。それは、アルカリ二次電池の再充電中に、気体が電
極表面に形成されるが、これらの気体は、セパレーター
を透過し、再結合できなければならない。
【００１１】分離、濾過、洗浄、浄化装置に関しては、
コーティング材の使用によって、より高い磁束率が得ら
れるので、特に、微孔性ポリオレフィンの中空繊維ある
いはフラットシート膜が使用される。適切な中空繊維と
膜コンタクター（例えば、LIQUI-CEL(R)社のコンタクタ
ー）は、ノースカロライナ州シャーロットのCELGARDLLC
社から入手できる。
【００１２】以下の実施例は、本発明の態様をさらに詳
細に説明するためのもので、本発明をこれらの実施例に
制限すべきでない。Teledyne Gurleyの４１２０または
４１５０型のGurley Densometerを使って測定されるGu
rley値は、１２．２インチの水の定圧において膜の１平
方インチあたり空気１０ｃｃを通過させるのに必要な時
間（秒単位）である〔参考 ASTMD726(B)〕。電気抵抗
（または抵抗率）は次の通りに測定される。それは、２
４０１型のR.A.I.ACミリオーム抵抗メーターとR.A.I.テ
ストセル電極（RAI Research Crop., Hauppauge, N
Y）を使用する。３１重量％のKOH溶液を使用して、サン
プルを湿潤させる。検査時には、サンプルを乾燥させて
はならない。その結果は、ミリオーム−平方インチで報
告される。
【００１３】
【実施例】［実施例１］Soarnol K3835N樹脂２gを６
０：４０の２−プロパノール／水（即ち、２−プロパノ
ール６０ｍＬ、脱イオン水４０ｍＬ）に添加して、コー
ティング剤溶液を調製した。ＥＶＯＨを70℃で攪拌しな
がら溶解させた。MAPEG D0400を添加して１０分間攪拌
した。
【００１４】［実施例２］微孔性ポリプロピレン膜（CE
LGARD(R) ２５００、２４０２、２４００と２４５６）
の円形サンプル（直径５５ｍｍ）を溶液（実施例１と同
様）に４０〜５０℃で約１０分間、攪拌しながら浸漬し
た。溶液から取り出した後、試料から過剰の溶液をペー
パータオルで除去した。試料を熱風オーブン（５０℃）
で３０分間乾燥させた。
【００１５】［実施例３］コートしたサンプルを下記表
１に述べる通りにテストした。
【表１】
【００１６】［実施例４］３％のSoarnol K3835Nと
０．７％のMapeg D0400のコーティング剤で微孔性ポリ
プロピレン膜（CELGARD(R) ２５０２）をパターンコー
トした。滴間距離を１．５インチにして、２０マイクロ
リットルのコーティング溶液を滴下してパターンを形成
した。そのコート膜を風乾し、次いで、熱風オーブン
（５０℃）で３０分間乾燥した。乾燥したコートフィル
ムは、４６ミリオーム／平方インチの電気抵抗（ＥＲ）
（親水領域を通過するイオン伝導による）と１２ｃｃ／
ｐｓｉ／分の気流（疎水領域を通過する気流による）を
得た。
【００１７】［実施例５］表面エネルギー値を４８ダイ
ン／ｃｍ（Pillar Technologies, Inc. (Hartland, W
I)のDyneテスト溶液キットにより測定した）に上昇させ
ることにより、親水性を改善するために、トリエチレン
グリコールジビニールエーテルに重合して、ポリプロピ
レンフィルムの表面エネルギーを変更した。次に、変更
したフィルムを１．５％ＥＶＯＨの６０／４０の２−プ
ロパノール／水溶液（ＥＶＡＬ Ｆ１０４）でコートし
た後に熱風オーブン（５０℃）で３０分間乾燥した。最
終的なフィルムは、即座に水によって湿潤された。
【００１８】［実施例６］０．７％のポリエチレングリ
コールジオレート溶液（Mapeg D0 400）でフィルム表
面をコートすることにより、ポリプロピレンフィルムの
表面エネルギーを４８ダイン／ｃｍ（Dyneテスト溶液キ
ットで測定した）に変更した。次に変更したフィルムを
６０／４０の２−プロパノール／水に３０分間浸漬し、
５０℃の熱風乾燥オーブンで３０分間乾燥した。最終的
なフィルムは湿潤性があった。
【００１９】［実施例７］ポリプロピレン中空繊維膜
（CELGARD LLC（Charlotte, NC）からのHF X20-305）
を０．７％のポリプロピレングリコールジオレートと２
％のSoarnol K3835Nの混合溶液（実施例１と同様）に
２分間浸漬した。次に、繊維を熱風オーブン（５０℃）
で３０分間乾燥した。最終的な繊維は湿潤性があった。
【００２０】［実施例８］ある量の０．９％のノニルフ
ェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール（Igepal
C0 660）を２％のSoarnol K3835N溶液に添加し、その
混合溶液を使って、ポリプロピレン対照をコートした。
実施例５〜８の結果を表２〜５に示した。
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
【００２４】
【表５】
【００２５】［実施例９］実施例１で述べた通りにコー
トしたサンプルを３１％のKOH（水酸化カリウム）溶液
に室温で３ヶ月間浸漬した。２週間毎にフィルムを取り
出し、熱風オーブン（５０℃）で２時間乾燥し、ＫＯＨ
溶液に再度浸す度に、直ちに同じ操作を繰り返す。
【００２６】［実施例１０］６０：４０のプロパノール
／水中に、３％のSoarnol K3835Nと０．７％のMAPEG
D0 400の溶液を調製した。３ｐｓｉの圧力で２０分間
において、X20-240CELGARD(R)の中空繊維を有するLIQUI
-CEL(R)の膜コンタクター（管腔側表面積約１．１２
ｍ2）の管腔側から前記溶液をポンプでくみ入れた。コ
ンタクターを熱風オーブン（５０℃）内で１２時間乾燥
した。（実機では、乾燥時間は、５分まで短縮でき
る。）このコンタクターは高度親水性であった。様々な
圧力における水流（シェル側から）を表6に記載する。
【００２７】
【表６】
【００２８】次いで、このコンタクターを２４時間乾燥
し、室温で３週間放置した。このコンタクターは依然高
い親水性を保っていた。同様に様々な圧力における水流
（シェル側からの）を表７に記載する。
【表７】
【００２９】ここに記載した技術内容に照らして、本発
明の多くの変形がいわゆる当業者にとって実施可能であ
る。そのため、本発明の特許請求の範囲内では、ここで
詳細に説明した実施態様に限定されないことが明らかで
ある。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 71/38 Ｂ０１Ｄ 71/38 Ｃ０８Ｊ 5/18 ＣＥＳ Ｃ０８Ｊ 5/18 ＣＥＳ 9/35 ＣＥＳ 9/35 ＣＥＳ Ｄ０６Ｍ 15/333 Ｄ０６Ｍ 15/333 Ｈ０１Ｍ 2/16 Ｈ０１Ｍ 2/16 Ｐ 10/12 10/12 Ｋ (71)出願人 598064794 13800 Ｓｏｕｔｈ Ｌａｋｅｓ Ｄｒｉ ｖｅ，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮｏｒｔｈＣ ａｒｏｌｉｎａ 28273，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ (72)発明者 キュイ・ヴイ・グイェン アメリカ合衆国ノースカロライナ州28217, シャーロット，ランド・グラント・ロード 1106

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 界面活性剤とエチレンビニールアルコー
    ルコポリマーを含有するコーティングを有するポリオレ
    フィン材から成る親水性ポリオレフィン材。
  2. 【請求項２】 前記ポリオレフィンが、ポリエチレンの
    表面エネルギーと同等またはそれ以下の表面エネルギー
    を有することを特徴とする請求項１に記載の親水性ポリ
    オレフィン材。
  3. 【請求項３】 前記ポリオレフィンが、ポリエチレン、
    ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテンと
    それらのコポリマーから成る群から選択されることを特
    徴とする請求項１に記載の親水性ポリオレフィン材。
  4. 【請求項４】 前記ポリオレフィン材が、繊維状である
    ことを特徴とする請求項１に記載の親水性ポリオレフィ
    ン材。
  5. 【請求項５】 前記ポリオレフィン材が、フィルム状で
    あることを特徴とする請求項１に記載の親水性ポリオレ
    フィン材。
  6. 【請求項６】 前記ポリオレフィン材が、微孔性膜状で
    あることを特徴とする請求項１に記載の親水性ポリオレ
    フィン材。
  7. 【請求項７】 前記ポリオレフィン材が、微孔性中空繊
    維状であることを特徴とする請求項１に記載の親水性ポ
    リオレフィン材。
  8. 【請求項８】 前記界面活性剤が、ポリオレフィンの表
    面エネルギーを約４８ダイン／ｃｍまで上昇させること
    を特徴とする請求項１に記載の親水性ポリオレフィン
    材。
  9. 【請求項９】 前記界面活性剤が、ポリエチレングリコ
    ールジオレート、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキ
    シ）エタノール、トリエチレングリコールジビニールエ
    ーテルとそれらの組合せから成る群から選択されること
    を特徴とする請求項１に記載の親水性ポリオレフィン
    材。
  10. 【請求項１０】 前記コーティングが、前記ポリオレフ
    ィンの約１０〜１８重量％を含んでなることを特徴とす
    る請求項１に記載の親水性ポリオレフィン材。
  11. 【請求項１１】 陰極と陽極と電解質と請求項６に記載
    の親水性ポリオレフィン材とを含んでなる電池。
  12. 【請求項１２】 請求項１に記載の親水性ポリオレフィ
    ン材を水と接触させるステップからなる水の処理方法。
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