EP1154841B1

Porous composite membrane, and a method of treating a membrane

Abstract

A composite membrane (12) comprising a membrane (16) with a structure of nodes (22) connected by fibrils (24). Surfaces of the nodes (22) and fibrils (24) define a plurality of interconnecting pores (26) that extend through the membrane (16) and between major sides (18, 20) of the membrane. The membrane (16) is made from an expanded polytetrafluoroethylene material which tends to tends to absorb oils and certain contaminating agents. The membrane (16) is moisture vapor transmissive, gas permeable and wind and liquid penetration resistant. A coating (28) is disposed on surfaces of the membrane (16) that define the pores (26). The coating (28) is made from an acrylic-based polymer with fluorocarbon side chains. The coating (28) is coalesced on surfaces of the nodes (22) and fibrils (24) to provide oil and certain contaminating agent resistance to the composite membrane (12) without completely blocking the pores (26) in the membrane (16).A method of treating a membrane (16) comprises the steps of providing a membrane (16) with a structure of node (22) and fibrils (24). Surfaces of the nodes (22) and fibrils (24) define a plurality of pores (26) extending through the membrane (16). The membrane (16) is made from an expanded polytetrafluoroethylene material. A water-miscible dispersion of perfluoroalkyl acrylic copolymer solids in a water-miscible solvent is provided. The water-miscible dispersion has surface tension and relative contact angle properties such that the diluted dispersion is incapable of wetting the polytetrafluoroethylene material of the membrane (16). The dispersion is diluted with a water-miscible wetting agent so the diluted dispersion can wet the membrane (16). Surfaces of the nodes (22) and fibrils (24) are coated with the diluted dispersion. The wetting agent material is removed. Solids in the diluted dispersion coalesce on surfaces of the nodes (22) and fibrils (24) without completely blocking the pores (26) in the membrane (16).

EP1154841B1, drawing sheet 1
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Expired 19 August 2019, 7.1 years ago.

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17 claims: 17 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method of treating a membrane with an aqueous dispersion having solids of an oleophobic polymer, said method comprising the steps of:- providing a hydrophobic, oleophilic membrane with surfaces that define a plurality of pores extending through the membrane;- providing an aqueous dispersion having solids of an oleo phobic fluoropolymer;- diluting the dispersion of the oleophobic fluoropolymer with a water-miscible liquid wetting agent;- wetting surfaces which define the pores in the membrane with the diluted dispersion of the oleophobic fluoropolymer;- removing the wetting agent and other fugitive materials from the membrane;and- coalescing the solids in the dispersion of the oleophobic fluoropolymer on surfaces that define the pores in the membrane. Procédé pour traiter une membrane avec une dispersion aqueuse ayant des matières solides d'un polymère oléophobe, ledit procédé comprenant les étapes : - de fournir une membrane oléophile, hydrophobe avec des surfaces qui définissent une pluralité de pores s'étendant à travers la membrane ;- de fournir une dispersion aqueuse ayant des matières solides d'un fluoropolymère oléophobe ;- de diluer la dispersion du fluoropolymère oléophobe avec un agent mouillant liquide miscible à l'eau ;- de mouiller des surfaces qui définissent les pores dans la membrane avec la dispersion diluée du fluoropolymère oléophobe ;- d'enlever l'agent mouillant et autres matières fugitives de la membrane ;et- de faire coalescer les matières solides dans la dispersion du fluoropolymère oléophobe sur des surfaces qui définissent les pores dans la membrane. Verfahren zur Behandlung einer Membran mit einer wässerigen Dispersion, die Festkörper eines oleophoben Polymers aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: - Bereitstellen einer hydrophoben, oleophilen Membran mit Oberflächen, die eine Vielzahl von Poren definieren, welche sich durch die Membran erstrecken;- Bereitstellen einer wässerigen Dispersion, die Festkörper eines oleophoben Fluorpolymers aufweist;- Verdünnen der Dispersion des oleophoben Fluorpolymers mit einem wassermischbaren flüssigen Netzmittel;- Benetzen von Oberflächen, welche die Poren in der Membran definieren, mit der verdünnten Dispersion des oleophoben Fluorpolymers;- Entfernen des Netzmittels und anderer flüchtiger Substanzen von der Membran;und- Koaleszieren der Festkörper in der Dispersion des oleophoben Fluorpolymers auf Oberflächen, welche die Poren in den Membranen definieren.
  2. 2
    Procédé de la revendication 1 dans lequel ladite étape de fournir une membrane comprend de fournir une membrane faite de polytétrafluoroéthylène expansé. The method of claim 1 wherein said step of providing a membrane comprises providing a membrane made from expanded polytetrafluoroethylene. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Bereitstellens einer Membran das Bereitstellen einer Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen umfaßt.
  3. 3
    Procédé de la revendication 1 ou 2 dans lequel ladite étape de fournir une membrane comprend de fournir une membrane microporeuse. The method of claim 1 or 2 wherein said step of providing a membrane comprises providing a microporous membrane. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin der Schritt des Bereitstellens einer Membran das Bereitstellen einer mikroporösen Membran umfaßt.
  4. 4
    Procédé de l'une des revendications 1 à 3 dans lequel ladite étape de dilution comprend de diluer la dispersion du fluoropolymère oléophobe dans l'agent mouillant de manière à ce que la dispersion diluée ait une tension de surface et un angle de contact relatif tels que la dispersion diluée résultante soit capable de mouiller des surfaces définissant les pores dans la membrane. The method of one of claims 1 to 3 wherein said diluting step comprises diluting the dispersion of the oleophobic fluoropolymer in the wetting agent so the diluted dispersion has a surface tension and relative contact angle such that the resultant diluted dispersion is capable of wetting surfaces defining the pores in the membrane. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Verdünnungsschritt das Verdünnen der Dispersion des oleophoben Fluorpolymers in dem Netzmittel umfaßt, so daß die verdünnte Dispersion eine solche Oberflächenspannung und einen solchen relativen Kontaktwinkel aufweist, daß die resultierende verdünnte Dispersion imstande ist, Oberflächen zu benetzen, welche die Poren in der Membran definieren.
  5. 5
    Procédé de l'une des revendications 1 à 4 dans lequel ladite étape de fournir le fluoropolymère oléophobe comprend de fournir un polymère à base d'acrylique avec des chaînes latérales de fluorocarbone. The method of one of claims 1 to 4 wherein said step of providing the oleophobic fluoropolymer comprises providing an acrylic-based polymer with fluorocarbon side chains. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Schritt des Bereitstellens des oleophoben Fluorpolymers das Bereitstellen eines Polymers auf Acrylbasis mit Fluorkohlenwasserstoff-Seitenketten umfaßt.
  6. 6
    Procédé de la revendication 5 dans lequel ladite étape de fournir le polymère à base d'acrylique avec des chaînes latérales de fluorocarbone comprend de fournir une dispersion de matières solides de copolymère perfluoroalkyle acrylique dans de l'eau. The method of claim 5 wherein said step of providing the acrylic-based polymer with fluorocarbon side chains comprises providing a dispersion of perfluoroalkyl acrylic copolymer solids in water. Verfahren nach Anspruch 5, worin der Schritt des Bereitstellens des Polymers auf Acrylbasis mit Fluorkohlenwasserstoff-Seitenketten das Bereitstellen einer Dispersion von Perfluoralkyl-Acryl-Copolymer-Festkörpern in Wasser umfaßt.
  7. 7
    Procédé de l'une des revendications 1 à 6 dans lequel ladite étape de diluer la dispersion de fluoropolymère oléophobe avec l'agent mouillant liquide miscible à l'eau comprend de diluer la dispersion à un rapport d'agent mouillant miscible à l'eau sur dispersion se situant dans la gamme de 1 :5 à 20 : 1. The method of one of claims 1 to 6 wherein said step of diluting the dispersion of oleophobic fluoropolymer with the water-miscible liquid wetting agent comprises diluting the dispersion at a ratio of water-miscible wetting agent to dispersion in a range of 1:5 to 20: 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Schritt des Verdünnens der Dispersion von oleophobem Fluorpolymer mit dem wassermischbaren flüssigen Netzmittel das Verdünnen der Dispersion mit einem Verhältnis von wassermischbarem Netzmittel zu Dispersion in einem Bereich von 1:5 bis 20:1 umfaßt.
  8. 8
    Procédé de l'une des revendications 1 à 7 dans lequel ladite étape de diluer la dispersion de fluoropolymère oléophobe avec un agent mouillant liquide miscible à l'eau comprend de diluer la dispersion dans une matière choisie dans le groupe constitué par l'éthanol, l'alcool isopropylique, le méthanol, le n-propanol, le n-butanol, le N,N-diméthylformamide, la méthyléthylcétone et des éthers de glycol de séries e- et p- solubles dans l'eau. The method of one of claims 1 to 7 wherein said step of diluting the dispersion of oleophobic fluoropolymer with a water-miscible liquid wetting agent comprises diluting the dispersion in a material selected from the group consisting of ethanol, isopropyl alcohol, methanol, n-propanol, n-butanol, N-N-dimenthylformamid, methyl ethyl ketone and water soluble e- and p-series glycol ethers. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin der Schritt des Verdünnens der Dispersion von oleophobem Fluorpolymer mit einem wassermischbaren flüssigen Netzmittel das Verdünnen der Dispersion in einer Substanz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethanol, Isopropylalkohol, Methanol, n-Propanol, n-Butanol, N,N-Dimethylformamid, Methylethylketon und wasserlöslichen Glykolethern der E- und P-Reihe, umfaßt.
  9. 9
    Procédé de l'une des revendications 1 à 8 dans lequel ladite étape de coalescence comprend de chauffer la membrane traitée afin de faire coalescer des matières solides de fluoropolymère oléophobe sur des surfaces définissant les pores dans la membrane sans complètement bloquer les pores. The method of one of claims 1 to 8 wherein said coalescing step comprises heating the treated membrane to coalesce oleophobic fluoropolymer solids on surfaces defining the pores in the membrane without completely blocking the pores. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der Koaleszenzschritt das Erwärmen der behandelten Membran zwecks Koaleszenz oleophober Fluorpolymer-Festkörper auf Oberflächen, welche die Poren in der Membran definieren, ohne völliges Verstopfen der Poren umfaßt.
  10. 10
    Procédé de l'une des revendications 1 à 9 dans lequel la taille de particules moyenne du fluoropolymère oléophobe est environ de 0,15 micromètres. The method of one of claims 1 to 9 wherein the average particle size of the oleophobic fluoropolymer is about 0.15 micrometer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die durchschnittliche Teilchengröße des oleophoben Fluorpolymers etwa 0,15 Mikrometer beträgt.
  11. 11
    A composite membrane comprising:- a hydrophobic, oleophilic membrane having a structure of nodes and fibrils in which surfaces of said nodes and fibrils define a plurality of interconnecting pores extending through said membrane and between major sides of said membrane;- said membrane being moisture vapor transmissive, air permeable, wind and liquid penetration resistant and made from a material tending to absorb oils and contaminating agents;and- a conformal coating disposed on surfaces of said nodes and fibrils, said conformal coating comprising a perfluoroalkyl acrylic copolymer whereby the conformal coating is obtainable by applying an aqueous dispersion having solids of the perfluoroalkyl acrylic copolymer and being diluted with a water-miscible liquid wetting agent, and coalescing the solids in the dispersion on surfaces of said nodes and fibrils. Membrane composite comprenant : - une membrane oléophile, hydrophobe ayant une structure de noeuds et fibrille dans laquelle des surfaces desdits noeuds et fibrilles définissent une pluralité de pores interconnectés s'étendant à travers ladite membrane et entre les côtés principaux de ladite membrane ;- ladite membrane étant perméable à l'humidité, perméable à l'air, résistante à la pénétration de liquide et de vent et faite d'un matériau tendant à absorber des huiles et des agents de contamination ;et- un revêtement enrobant disposé sur des surfaces desdits noeuds et fibrilles, ledit revêtement enrobant comprenant un copolymère perfluoroalkyle acrylique grâce à quoi le revêtement enrobant est susceptible d'être obtenu en appliquant une dispersion aqueuse ayant des matières solides du copolymère perfluoroalkyle acrylique et qui est diluée avec un agent mouillant liquide miscible à l'eau, et en faisant coalescer les matières solides dans la dispersion sur des surfaces desdits noeuds et fibrilles. Verbundmembran, umfassend: - eine hydrophobe, oleophile Membran mit einer Struktur von Knoten und Fibrillen, in der die Oberflächen der Knoten und Fibrillen eine Vielzahl durchgängiger Poren definieren, die sich durch die Membran und zwischen Hauptseiten dieser Membran erstrecken;- wobei die Membran wasserdampfdurchlässig, luftdurchlässig, windund flüssigkeitsfest ist und aus einem Material hergestellt ist, das dazu neigt, Öle und Schmutzstoffe zu absorbieren;und- einen gleichmäßigen Überzug, der auf Oberflächen der Knoten und Fibrillen aufgebracht ist, wobei der gleichmäßige Überzug ein Perfluoralkyl-Acryl-Copolymer umfaßt, wobei der gleichmäßige Überzug durch Aufbringen einer wässerigen Dispersion, die Festkörper des Perfluoralkyl-Acryl-Copolymers aufweist und mit einem wassermischbaren flüssigen Netzmittel verdünnt ist, und Koaleszieren der Festkörper in der Dispersion auf Oberflächen der Knoten und Fibrillen erhältlich ist.
  12. 12
    Membrane composite de la revendication 11 dans laquelle ladite membrane comprend une membrane de polytétrafluoroéthylène expansé. The composite membrane of claim 11 wherein said membrane comprises an expanded polytetrafluoroethylene membrane. Verbundmembran nach Anspruch 11, wobei die Membran eine expandierte Polytetrafluorethylen-Membran umfaßt.
  13. 13
    Membrane composite de l'une des revendications 11 ou 12 dans laquelle ladite membrane est microporeuse. The composite membrane of one of claims 11 or 12 wherein said membrane is microporous. Verbundmembran nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Membran mikroporös ist.
  14. 14
    Membrane composite selon l'une des revendications 11 à 13 dans laquelle ledit revêtement enrobant est appliqué en diluant ledit copolymère perfluoroalkyle acrylique avec un agent mouillant miscible à l'eau afin de former une dispersion diluée. The composite membrane according to one of claims 11 to 13 wherein said conformal coating is applied by diluting said perfluoroalkyl acrylic copolymer with a water-miscible wetting agent to form a diluted dispersion. Verbundmembran nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der gleichmäßige Überzug durch Verdünnen des Perfluoralkyl-Acryl-Copolymers mit einem wassermischbaren Netzmittel zur Bildung einer verdünnten Dispersion aufgebracht wird.
  15. 15
    Membrane composite de la revendication 14 dans laquelle ladite étape de dilution comprend de diluer de manière à ce que la dispersion diluée ait une tension de surface et un angle de contact relatif tels que la dispersion diluée soit capable de mouiller des surfaces définissant les pores dans la membrane. The composite membrane of claim 14 wherein said diluting step comprises diluting so that the diluted dispersion has a surface tension and relative contact angle such that the diluted dispersion is capable of wetting surfaces defining the pores in the membrane. Verbundmembran nach Anspruch 14, wobei der Verdünnungsschritt ein Verdünnen umfaßt, so daß die verdünnte Dispersion eine solche Oberflächenspannung und einen solchen relativen Kontaktwinkel aufweist, daß die verdünnte Dispersion imstande ist, Oberflächen zu benetzen, welche die Poren in der Membran definieren.
  16. 16
    Membrane composite de l'une des revendications 14 ou 15 dans laquelle ledit copolymère perfluoroalkyle acrylique est dilué avec l'agent mouillant miscible à l'eau à un rapport d'agent mouillant miscible à l'eau sur copolymère se situant dans la gamme de 1 :5 à 20 : 1. The composite membrane of one of claim 14 or 15 wherein said perfluoroalkyl acrylic copolymer is diluted with the water-miscible wetting agent at a ratio of water-miscible wetting agent to copolymer in a range of 1:5 to 20:1. Verbundmembran nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei das Perfluoralkyl-Acryl-Copolymer mit dem wassermischbaren Netzmittel mit einem Verhältnis von wassermischbarem Netzmittel zu Copolymer in einem Bereich von 1:5 bis 20:1 verdünnt wird.
  17. 17
    Membrane composite de l'une des revendications 11 à 16 dans laquelle ledit agent mouillant miscible à l'eau choisi dans le groupe constitué par l'éthanol, l'alcool isopropylique, le méthanol, le n-propanol, le n-butanol, le N,N-diméthylformamide, la méthyléthylcétone et des éthers de glycol de séries e- et p- solubles dans l'eau. The composite membrane of one of claims 11 to 16 wherein said water-miscible wetting agent is selected from the group consisting of ethanol, isopropyl alcohol, methanol, n-propanol, n-butanol, N-N-dimethylformamid, methyl ethyl ketone and water soluble e- and p- series glycol ethers. Verbundmembran nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das wassermischbare Netzmittel aus der Gruppe bestehend aus Ethanol, Isopropylalkohol, Methanol, n-Propanol, n-Butanol, N,N-Dimethylformamid, Methylethylketon und wasserlöslichen Glykolethern der E- und P-Reihe ausgewählt ist.
Independent claims17