聚合物膜的改进和关于聚合物膜的改进的制作方法

发明领域

本发明涉及一种用于制造聚合物膜的方法和用于制造聚合物膜连续卷材及用于所述卷材的连续下游处理的设备，还有根据所述制造方法制造的膜。

发明背景

例如由纤维素酯(例如硝酸纤维素、乙酸纤维素)组成的多孔干法浇铸膜通常用于诊断试验，例如线测定(lineassays)、流通试验、western印迹试验或侧向流动试验。试验性能甚至可见蛋白线(proteinline)的强度可能受在膜顶表面上形成的由细小硝酸纤维素颗粒组成的所谓粉尘颗粒的不利影响。似乎粉尘颗粒的形成取决于使用的原料等级，且在成膜过程期间不能阻止其形成。制造相应膜中的具体难题是去除该粉尘。另一个难题是将表面活性剂保留在膜中，这改进了膜的可制造性和膜在用于某些应用中的性能。

us7807475(beer等)解决了该问题，并提出通过在干燥之前清洁浇铸膜去除滤料(filter)粉尘。该文献提出，也可在浇铸膜部分干燥时进行清洁，即，在膜仍保持5-20%重量的初始溶剂或溶剂混合物量时。因此，beer等提出在浇铸膜的膜中仍具有5%重量或更多的初始溶剂时进行清洁。据称该后一个选项通过不仅去除滤料粉尘还去除膜结构中的杂质来增强清洁的有效性，因为该结构更易被清洁流体进入。可通过机械刷洗同时用清洁流体漂洗进行清洁。相同发明人的之后的公开us2010/0330691也支持在干燥前使用清洁。

通常，以所谓的干法浇铸工艺制造纤维素膜：混合由聚合物、一种或数种溶剂、一种或数种非溶剂(在大多数情况下为水)和可能还有的一些添加剂组成的溶液，最终在载体基材上浇铸，载体基材例如为钢或铝带、塑料带或纸。将基材传递到浇铸机中，浇铸机的内部气氛在温度和湿度方面受控。由于施用的溶剂在非溶剂存在下连续蒸发，形成多孔聚合物层，即目标膜。离开浇铸机之后，干燥之前，膜含有残余的水和溶剂。

可在浇铸混合物中包括表面活性剂形式的添加剂。它们的存在可在制造过程中精调膜的物理和化学性质。本发明人已发现，在成品膜内存在残余的表面活性剂含量对客户应用性能有主要影响，因为表面活性剂含量影响成品膜的亲水性。亲水性在膜的所有诊断性应用中起关键作用。表面活性剂还在确保膜能结合生物分子、特别是在诊断和研究应用中结合蛋白起关键作用。

然而，已发现beer提出并在上文提及的现有技术清洁技术对按照那些技术处理的膜的亲水性有不利影响，主要因为按照beer等提出的现有技术清洁方法，膜中保留较低量表面活性剂。beer等通过用表面活性剂溶液后处理湿膜来补偿活性剂损失，这增加了另外的制造步骤，因此增加生产成本。最终产品的品质波动(variability)也会受影响。

本发明人设计了一种技术，从浇铸膜去除滤料粉尘，同时在与根据beer等的方法处理的类似膜相比，提供增加量的表面活性剂。根据本文提出的方法处理的膜可用于所有种类的诊断或研究应用，从基于线分析的western印迹、流通试验到高端侧向流动试验，这些都需要增加的亲水性。

发明概述

在一个实施方案中，本发明提供一种用于制造膜的方法，所述方法以任何适合的顺序包括以下步骤：

a)提供至少含有聚合物、聚合物溶剂和表面活性剂的铸膜混合物；

b)在载体上浇铸所述混合物；

c)初始干燥所述混合物，以使至少大多数所述溶剂蒸发，从而形成多孔聚合物膜，并由此使所述表面活性剂固定在膜中；和

d)去除所述干燥的膜表面上的粉尘颗粒；和

e)最终干燥所述膜。

在一个实施方案中，由于几乎完全去除溶剂和残余的水，表面活性剂固定在膜结构内，即，表面活性剂固定在聚合物结构内。因此，根据本发明的方法与beer等的工艺相比，得到降低的表面活性剂损失，因为beer等的工艺中的膜在干燥前清洁。此外，初始干燥从膜消除几乎所有溶剂，但在膜内留下一些非溶剂(例如水)，这使表面活性剂固定在硝化纤维素纤维上，这显著改进了膜的一致性和重复生产性。

本发明延伸至制造设备，并且延伸至根据本发明方法制造的或通过根据本发明的设备制造的膜。

本发明进一步延伸至本文公开特征的任何组合，无论这种组合是否在本文明确提到。此外，在不延伸本发明范围的情况下，以组合提及两个或更多个特征时，是指这些特征可单独形成发明或发明的一部分，或可在权利要求中分开。

附图简述

可通过结合附图并参考以下说明更好地了解本发明以及其目的和优点。

本发明可按多种方式实施，其说明性实施方案参考附图如下描述，其中：

图1显示膜生产设备的示意性侧视图；和

图2显示实验结果的图表。

参考图1，显示了膜形成和处理设备10，其能够形成膜材料的连续卷材，并连续处理所述卷材。设备包含膜浇铸站20、膜干燥器30、除尘站40（例如刷洗站）、最终干燥器50和卷绕站60。在该配置中，浇铸站20包括槽22，槽22含有溶于溶剂的聚合物以及水和表面活性剂的液体混合物。在使用时，将液体混合物擦拭到移动载体24上，移动载体24具有允许溶剂和水蒸发的局部环境，由此允许在载体24上形成基本由混合物的未蒸发部分组成的多孔膜卷材m。

在使用时，使膜m以连续卷材形式拉离载体并按箭头方向拉伸通过设备的剩余部分。膜干燥器30包括加热到50-100℃的鼓32，这使任何残余溶剂或水蒸发，使得初始液体(溶剂和水)的至少95%、优选约98%从膜卷材m去除。然后，膜卷材m行进到刷洗站40上，在此通过旋转的圆柱形刷头42刷洗卷材mu的下侧，刷头42继而位于用水46部分填充的盘44中，使得刷头42在使用时被部分浸没。卷材mu的下侧对应卷材的所谓空气侧。换句话说，mu是在载体24上形成时暴露于空气的卷材侧。这是卷材的可用侧。仅刷洗卷材下侧意味着，在卷材移出刷洗站时，水或其它洗涤流体可更容易从卷材滴落，回到浴中。

由此，通过鼓干燥器组50再次干燥卷材m，这次去除所有残余液体，使得膜干燥。在第二次干燥时，使用抽出罩(extractorhood)52收集卷材m放出的任何蒸气。然后使卷材在卷绕站60形成为卷62。应理解，使用如所示出的各种导辊操纵卷材m，但它们的位置和尺寸仅说明许多可能的构造。

实施例

以下混合物用于浇铸膜：

硝酸纤维素聚合物7%重量；

溶剂85.5%重量；

水7.4%重量；和

表面活性剂0.1%重量。

使浇铸膜在所说明类型的加热鼓(30)上经受不同温度下的初始干燥，然后在图1所示类型的刷洗站(40)刷洗。用68℃的加热鼓温度进行一次试验运行(v1)，在76℃进行另一次运行(v2)，并在84℃进行另一次运行(v3)。对于每次运行v1、v2和v3，将膜洗刷以去除粉尘，并最终干燥以去除所有液体。为了对比，在刷洗前未尝试干燥浇铸膜的情况下进行另一次试验运行(v4)。对于每次运行，进行表面活性剂的量的分析，以在实施相应方法之后测定存在的残余固定表面活性剂。测试结果显示在图2，其中能够看出，得自v1、v2和v3的膜具有比v4方法显著更多的残余表面活性剂，v4包括在初始干燥之前进行刷洗。同时，v1的较低温干燥方法在残余表面活性剂方面稍微优于v2和v3。发明人注意到，因为干燥温度影响残余表面活性剂水平，因此干燥温度可用于控制成品膜中的表面活性剂水平。

后续的实验已经显示，根据本发明在初始干燥之后去除粉尘的硝酸纤维素膜的预期表面活性剂含量最低为0.89%，并具有1.00至1.20%的典型范围，即对于约68℃的干燥鼓温度的平均值为1.1%。然而，根据上述beer等的方法制备的商业可得的膜的观察结果显示小于0.5%的表面活性剂水平。换句话说，根据本发明的方法在多孔浇铸膜中提供约两倍的残余表面活性剂。在表面活性剂在使用时具有有益效果例如增加的亲水性的情况下，能够看出，根据本发明实施方案制造的膜几乎没有或没有滤料粉尘，与以类似方式制造的现有膜相比显著更有用。此外，已发现膜的初始干燥是重要的，因为这从膜消除几乎所有溶剂，但是留下一些非溶剂(例如水)(约32至5%)，这使表面活性剂固定在硝化纤维素纤维上，显著改进膜的一致性和重复生产性。

虽然已经描述和说明了实施方案，但对技术人员显而易见的是，可在不偏离请求保护的本发明范围的情况下对那些实施方案进行增加、省略和修改。例如，以上详细地描述了膜刷洗技术，但可按其它方式实现表面粉尘颗粒的去除，例如机械擦拭或摩擦膜表面，例如使用弹性扁平刮片，例如类似于汽车挡风玻璃刮片的聚合物刮片，甚至朝向膜表面的直接液体射流。