層状濾過膜及び製造方法
【課題】改良された目詰まり防止特性を有する層状濾過膜を提供する。
【解決手段】濾過膜３２は、各々が複数のポリマー層５２、５４を延伸することにより形成された異なる気孔直径を有する複数のポリマー層を含み、これら複数のフィルター層は延伸される前に共に連結され、異なる孔径はこれらフィルター層の共延伸中に形成される。
【解決手段】濾過膜３２は、各々が複数のポリマー層５２、５４を延伸することにより形成された異なる気孔直径を有する複数のポリマー層を含み、これら複数のフィルター層は延伸される前に共に連結され、異なる孔径はこれらフィルター層の共延伸中に形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は濾過膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
濾過膜は広範囲の用途に使用されている。一般に、濾過膜は、汚染物質に対する障壁を与える一方でその他の所望の物質が膜を通過することは許容する。例えば、濾過膜は、塵埃その他の汚染物質の流れを遮断することができ、その一方で空気や湿気が膜を通過することは許容する。残念ながら、ある種の汚染環境に暴露されると、濾過膜の閉塞が起こる可能性があり、時間経過とともに膜の気流性能が低下しかねない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６２２８４７７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に属する幾つかの実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は特許請求の範囲に記載の発明の範囲を限定する意図はなく、むしろこれらの実施形態は本発明の可能な形態を簡潔に概要するために挙げるものである。実際、本発明は、以下に述べる実施形態と類似又は異なる様々な形態を包含し得る。
【０００５】
第１の実施形態に係る方法は、複数の層を接合し、接合後に複数の層を共延伸して、層毎に変化する気孔率を有する濾過膜を形成することを含む。
【０００６】
第２の実施形態に係る方法は、第１の孔径を与えるように設定された第１のポリマー混合物を調製し、第２の孔径を与えるように設定された第２のポリマー混合物を調製し、第１のポリマー混合物を第１のビレットに押出し、第２のポリマー混合物を第２のビレットに押出すことを含む。
【０００７】
第３の実施形態に係る方法は、異なる孔径の複数の共延伸された層を有する延伸濾過膜を通って流れる媒体中の物質を濾過することを含む。
【０００８】
第４の実施形態に係る濾過膜は、第１の平均気孔直径の第１の複数の気孔を含む第１の多孔質ポリマー層、第１の平均気孔直径とは異なる第２の平均気孔直径をもつ第２の複数の気孔を含む第２の多孔質ポリマー層、並びに第１及び第２の多孔質ポリマー層の間で共延伸され、かつ第１及び第２の多孔質ポリマー層の間の汚染物質の流れを遮断するように設定されている遷移層を含む。
【０００９】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めばより良く理解されるであろう。全ての図面を通して類似の数字は類似の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明のある種の実施形態に従って改良された濾過膜を有する１以上のベントを含む保護エンクロージャの透視図である。
【図２】図２は、図１のベントの一実施形態の透視図である。
【図３】図３は、図１及び図２の濾過膜の実施形態の拡大上面図である。
【図４】図４は、２つのポリマー層を有する濾過膜の一実施形態の断面図である。
【図５】図５は、図１〜図４の濾過膜の断面図であり、濾過膜の目詰まり防止効果を図解する。
【図６】図６は、図１〜図４の濾過膜の断面図であり、濾過膜の目詰まり防止効果を図解する。
【図７】図７は、図１〜図６の濾過膜の製造方法の実施形態のフローチャートである。
【図８】図８は、図１〜図６の濾過膜の製造方法の実施形態のフローチャートである。
【図９】図９は、図１〜図６の濾過膜の製造方法の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の１以上の特定の実施形態について以下に説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するために、実際の実施に関する全ての特徴を本明細書に記載しないことがあるかもしれない。当然であるが、かかる実際の実施の開発の際には、あらゆる工学技術又は設計企画の場合と同様に、実施毎に変化し得るシステム関連及びビジネス関連の制約との適合のような開発者の具体的な目的を達成するために、実施に関連する数多くの採択をしなければならないものと了解されたい。また、かかる開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、それでも本明細書の開示内容に接した当業者が日常的になし得る設計、製造及び製造の範囲内の事項にすぎない。
【００１２】
本発明の様々な実施形態の要素を紹介する際、「１つの」及び「前記」等の語句は、その要素が１つ以上あるということを意味するものである。用語「含む」、「有する」等は包括的であり、記載された要素以外に追加の要素が存在してもよいことを意味する。
【００１３】
本発明の実施形態は、ミクロ通気用途に使用できる改良された目詰まり防止特性を有する多層濾過膜に関する。ミクロ通気は、汚染物質に対する障壁を提供しつつ、一方で他の所望の物質には膜を通過させることができる透過性の膜を使用する低流量のベント（通気）である。ミクロ通気は、感受性の電気機械式機器又は装置を収容するエンクロージャ内に使用し得る。エンクロージャは塵埃その他の汚染物質から電子機器を保護する一方で、ミクロ通気により空気と湿気を通過させることによって、エンクロージャ内部の圧力又は温度の蓄積を防止する。幾つかの実施形態では、多層濾過膜は、これらの実施形態に従って、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の複数の層を一緒に延伸して、各々のＰＴＦＥ層内に顕微鏡的気孔のウェブ様メッシュを製造することによって製造することができる。得られる多層膜の各々の層は延伸ＰＴＦＥ（ｅＰＴＦＥ）ということができる。ｅＰＴＦＥは、化学的に不活性で熱的に安定であるので、広範な用途の濾過膜として特に有用である。また、多層濾過膜は、各々が異なる孔径を有する少なくとも２つの層を含んでいてもよい。例えば、濾過膜は、異なる孔径、配置、角度などを同じ又は異なるポリマー多孔質層の２、３、４、５、６、７、８、９、１０又はそれ以上の層を含んでいてもよい。気孔は層毎に平均直径が徐々に変化することができ、例えば、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０又は１００％変化することができる。
【００１４】
加えて、隣接する層間に遷移層又は界面が存在して、ある層から別の層への汚染物質の流れを遮断することができる。例えば、遷移層は隣接する層間の気孔の（配置の）ずれ、例えば、少なくとも約１０、２０、３０、４０、５０、６０又は７０％の（配置の）ずれを示してもよい。換言すれば、この（配置の）ずれは、隣接する層間の気孔の部分的な、しかし完全ではない重なりと記述することができる。例えば、１つの層の気孔の断面積の約３０、４０、５０又は６０％未満が隣接する層内の対応する気孔と重なることができる。こうして、このずれによって、流れの方向、流れの制限などに変化が生じ、汚染物質が大きい気孔を有する層から小さい気孔を有する隣接する層へ完全に通過するのが阻止できる。この遷移層は、隣接する層間の直接の熱的若しくは化学的接合、気孔を有する薄い層又は隣接する層間の流れを遮断するのに適したいかなる構成であってもよい。
【００１５】
汚染物質としては、微粒子、化学物質、油、燃料、エンジン排気その他の望ましくない固体、液体、若しくは気体を挙げることができる。以下に述べるように、濾過膜は、大きい気孔を有するフィルター層及び小さい気孔を有するフィルター層にそれぞれ対応する汚染側（面）及び清浄側（面）を有していてもよい。一定の実施形態では、大きい気孔を有する汚染側は電子機器、駆動部、モーターその他の機器を収容するエンクロージャに対して外側に位置することができ、一方小さい気孔を有する清浄側はエンクロージャに対して内側に位置することができる。従って、膜の汚染側を詰まらせ始めるあらゆる汚染物質は、清浄側から汚染側へ空気を拡散させるか又は通すと、より容易に気孔から追い出すことができる。
【００１６】
以下に詳細に述べるように、フィルター部材は材料を単独で又は互いに組合せて延伸することによって形成することができる。例えば、複数のシートを共延伸して（例えば、接合後に同時に延伸して）異なる孔径を有する複数の層を同時に製造することができる。出発シートは同じ材料でも異なる材料でもよい。しかし、以下に詳細に述べるように、シートの延伸後に得られる孔径及び配置は大きく異なることがある。例えば、出発シートは、例えば加圧、加熱、混合などの異なる加工処理工程を経た後の同じ材料で製造してもよい。別の例として、出発シートは、材料の様々な混合物、例えば、様々な添加剤、作用物質及び溶剤を含む基材材料で製造してもよい。これらの添加剤、作用物質及び溶剤は最終の多層膜内に残留してもしなくてもよい。一定の実施形態では、各々の混合物中の添加剤、作用物質及び溶剤の量は、多層膜中の各々の層の最終の特性、例えば気孔率を、少なくとも部分的に制御し得る。例えば、様々な混合物が、異なる量の潤滑剤すなわち潤滑性作用物質と混合された基材材料としてＰＴＦＥを有していてもよい。
【００１７】
図１は、本発明の幾つかの実施形態に従って改良された濾過膜３２を有する１以上のベント１８を含む保護エンクロージャの透視図である。以下に詳細に述べるように、濾過膜３２は、ｅＰＴＦＥのような材料を用いて延伸技術により形成された異なる孔径を有する複数の層を含んでいてもよい。エンクロージャ１０は取付プレート１２に連結されており、電子機器のような装置が油、ほこり、酸又はその他の化学物質のような有害な汚染物質に暴露されるのを防止する。幾つかの実施形態では、エンクロージャ１０は、例えば自動車用電子機器１４又はワイパーモーター１６のような自動車部品を収容するために自動車のエンジン室内に使用することができる。エンクロージャ１０はまた、商業用、工業用及び民生用途において様々な電気機械装置を保護するために使用することもできる。例えば、エンクロージャ１０は自動車又は航空機のような車両で装置を保護することができる。エンクロージャ１０、モーター、モーターハウジング、ミクロ電子機器、回路基板、メモリー、ハードディスクドライブ、処理装置、制御装置、センサー、ＧＰＳ装置、警報器、車両ブラックボックス、車両ランプ（例えば、ヘッドランプ、テールランプ、等）その他の電気機械装置を含んでいてもよい。エンクロージャ１０内に湿気が集まるのを阻止するために、エンクロージャ１０は本発明の実施形態に係る１以上のベント１８を含んでいてもよい。これらベント１８は、空気及び湿気がエンクロージャ１０を通過するのを許容するが、一方油、塵埃その他の汚染物質がエンクロージャ１０内に入るのを阻止する。線２−２は、図２に示す１つのベント１８の拡大図の位置を示す。
【００１８】
図２は、図１のベント１８の一実施形態の透視図である。ベント１８はエンクロージャ１０内に開口部３０を含み、これを覆って濾過膜３２が配置されている。以下に述べるように、濾過膜３２は異なる気孔率の幾つかの層を含んでいてもよい。濾過膜３２は、濾過膜３２の周囲の接着剤の層により、開口部３０を覆う所定の位置に保持してもよい。また、濾過膜は開口部を覆って加熱溶接、レーザー溶接又はインサート成形することもできる。既に述べたように、ベント１８はエンクロージャが呼吸する（例えば、エンクロージャ１０の内外に空気を流す）ことを可能にする一方で汚染物質をエンクロージャ１０の外に保つ。本開示の目的から、ベント１８又は濾過膜３２の「汚染」側３４はエンクロージャ１０の外側の外部環境内に存在し得る汚染物質に暴露される面であり、一方ベント１８又は濾過膜３２の「清浄」側３６は保護される部品が収容されるエンクロージャ１０内の内部空間に面する側である。
【００１９】
エンクロージャ１０の周囲の環境条件の変動に伴って、エンクロージャ１０内の温度は上下し得る。温度が下降すると、エンクロージャ１０内の圧力は幾分負になることがある。この負圧を平均化するために、矢印３８で示すように外側の空気が濾過膜３２を通ってエンクロージャ１０内に入る。濾過膜３２は空気がベント１８を通過するのを許容するが、矢印４０で示すように塵埃、ほこり、油、燃料、酸その他の物質のような汚染物質は遮断する。温度が上昇すると、エンクロージャ１０内の圧力は幾分正になることがある。この正圧を平均化するために、エンクロージャ１０内の空気は矢印４２で示すように濾過膜３２を通って出ていく。一定の実施形態では、濾過膜は矢印４２で示すように湿気が逃げるのも許容する。このようにして、濾過膜３２は、エンクロージャ１０内の圧力が平均化されるのを可能にすると共に湿気が逃げるのを許容する一方で、汚染物質がエンクロージャ１０内に入るのは阻止する。線３−３は、図３に示す濾過膜３２の拡大図の位置を示す。
【００２０】
図３は、図１及び図２の濾過膜３２の実施形態の拡大平面図である。図３に示すように、濾過膜３２はＰＴＦＥ繊維４８のメッシュ４６を含んでいてもよく、これらの繊維４８間には間隙又は気孔５０がある。以下にさらに述べるように、図３に示した繊維メッシュ４６は、ＰＴＦＥの１以上の層を形成し、ＰＴＦＥのこれらの層を延伸して、繊維４８を分離させると共に気孔５０を開放することでｅＰＴＦＥを形成することによって製造することができる。従って、気孔５０の大きさは少なくとも部分的にＰＴＦＥ層が延伸される程度によって決定し得ることが分かる。加えて、図３には示していないが、濾過膜３２は異なる孔径を有する２以上のｅＰＴＦＥ層を含んでいてもよい。例えば、以下でさらに説明するように同じ程度の延伸で異なる層に異なる孔径が生成するように、ｅＰＴＦＥ層を形成するのに使用するＰＴＦＥ混合物を変えることができる。濾過膜３２の他の態様は図４を参照することでより良く理解されるであろう。
【００２１】
図４は、２つのｅＰＴＦＥ層５２及び５４を有する図１〜図３の実施形態の濾過膜３２の断面図である。図４に示すように、濾過膜３２は、濾過膜３２の清浄側３６に面する下層５２、濾過膜３２の汚染側３４に面する上層５４及び下層５２と上層５４の間の界面を形成する遷移層５６を含んでいてもよい。下層５２の厚さ５８と上層５４の厚さ６０はいずれも、少なくとも約０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は２５ミル未満でよい。自明であろうが、１ミルは１インチの千分の一（すなわち、０．００１インチ）である。一定の実施形態では、厚さ５８及び６０は約１〜４ミル（すなわち、０．００１〜０．００４インチ）の範囲である。これらの厚さ５８及び６０は同じであっても互いに異なっていてもよい。例えば、厚さ５８は厚さ６０の約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０又は９０％であってもよい。加えて、濾過膜３２は任意の数の層、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の層を含んでいてもよい。また、代わりの実施形態では、上層５４が濾過膜３２の清浄側３６に面していてもよく、下層５２が濾過膜３２の汚染側３４に面していてもよい。
【００２２】
図４には気孔５０も示すが、これは、幾つかの実施形態では、直径約０．０１〜１０、０．０１〜５、０．０１〜３．０又は０．０１〜１．０μｍの範囲である。自明であろうが、１μｍは１ｍの百万分の一である。さらにまた、下層５２内の気孔５０の平均直径６２は上層５４内の気孔５０の平均直径６４より小さくしてもよい。例えば、上層５４内の気孔５０の平均直径６２は下層５２内の気孔５０の平均直径６４より約０．０５〜１．０μｍ大きくてよい。一実施形態では、下層５２内の気孔５０の平均直径６２は約０．１５〜０．２５μｍであり、上層５４内の気孔５０の平均直径６４は約０．２５〜０．３５μｍである。別の実施形態では、下層５２内の気孔５０の平均直径６２は約０．２μｍ未満であり、上層５４の気孔５０の平均直径６４は約０．８μｍより大きくてよい。幾つかの実施形態では、下層５２内の気孔５０の平均直径６２は上層５４の気孔５０の平均直径６４の少なくとも約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０又は８０％未満であり、ここで両方の層５２及び５４の気孔５０が約１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０μｍ未満である。例えば、下層５２内の気孔５０の平均直径６２は上層５４の気孔５０の平均直径６４の少なくとも約５０％未満であり、ここで両方の層５２及び５４の気孔５０が約１０μｍ未満である。幾つかの実施形態では、濾過膜３２は、各々の気孔が徐々に小さくなる２より多くの層を含んでいてもよい。
【００２３】
下層５２と上層５４は遷移層５６のところで互いに連結される。以下でさらに記載するように、下層５２と上層５４は加熱及び圧縮によって互いに連結することができる。また、下層５２と上層５４は共延伸してもよく、すなわち、互いに連結した後に同時に延伸して気孔５０を形成してもよい。下層５２と上層５４内の気孔５０の大きさが異なる結果として、下層５２内の気孔５０と上層５４内の気孔５０は一般に、遷移層５６のところで互いに揃わない。こうして、遷移層５６は、以下で図５及び図６を参照してさらに記載するように汚染物質の流れに対する抵抗の領域を与えることができる。例えば、遷移層５６は濾過膜３２を通る流れに対して方向の変化及び断面積の変化を示す。
【００２４】
濾過膜３２はまた、濾過膜３２の改良された耐久性を与える役割を果たす基材層６６も含んでいることができる。基材層６６は、下と上のｅＰＴＦＥ層５２及び５４により提供される濾過特性を大きく変えることなく濾過膜３２を強化する。基材層６６は、例えばポリエステルのような高い誘電率を与える任意の耐久性で可撓性の材料を含んでいてもよい。例えば、基材層６６は織物又は不織布である。幾つかの実施形態では、基材層６６の厚さ６８は約１〜４ｍｍである。
【００２５】
さらに、幾つかの実施形態では、濾過膜３２は、１以上の個別の化学的処理又は組合せた化学的処理により化学的に処理して、濾過膜３２の撥油性及び／又は撥水性特性並びに濾過膜３２の耐薬品性を増大することができる。例えば、濾過膜３２は、フルオロカーボン系界面活性剤、フルオロ−保護剤、フッ素化コポリマー又はこれらの組合せで処理することができる。一定の実施形態では、濾過膜３２はＤｕｐｏｎｔ社（米国デラウェア州ウィルミントン）のＺｏｎｙｌ（商標）製品による１以上の処理で処理することができる。
【００２６】
濾過膜３２を使用状態にしたとき、濾過膜３２の汚染側３４（例えば、上層５４）は多くの汚染物質に暴露される可能性がある。例えば、自動車用の場合、濾過膜３２の汚染側３４は油、ガソリン、ディーゼル燃料、排気などに暴露され得る。これらの汚染物質のうちある種のものは濾過膜３２の気孔５０内に蓄積する傾向をもつことがあり、そのため気孔５０を遮断し濾過膜３２を通る空気の流れを低下させ得る。しかし、既に述べたように、遷移層５６が汚染物質の流れに対して増大した抵抗を示す層を提供し、従って濾過膜３２の目詰まりを低減する。幾つかの実施形態では、この濾過膜３２の目詰まり防止特性によって、濾過膜３２を通る当初の空気の流れの少なくとも約４０、５０、６０、７０又は８０％が維持される。この濾過膜３２の増大した目詰まり抵抗性は図５及び図６を参照することでより良く理解されよう。
【００２７】
図５及び図６は、図１〜図４の濾過膜３２の断面図であり、一実施形態に係る濾過膜３２の目詰まり防止効果を説明するものである。具体的には、図５はエンクロージャ１０内の負の圧力の期間中（例えば、清浄側３６の圧力が汚染側３４より低い）の濾過膜３２を示しており、図６はエンクロージャ１０内の正の圧力の期間中（例えば、清浄側３６の圧力が汚染側３４より高い）の濾過膜３２を示している。図５に示すように、濾過膜３２の汚染側３４は、例えば潤滑油、ガソリン又はディーゼル燃料のように油性である汚染物質８０を集める傾向がある。上層５４は汚染物質８０をはじく傾向があるが、限られた量の汚染物質８０が上層５４の気孔５０内に捕捉され、長い間に蓄積するようになる。加えて、エンクロージャ１０内の圧力が負であると、エンクロージャ１０の外側の空気の圧力は矢印８２で示すように汚染物質８０を濾過膜３２中により深く押し込む傾向がある。しかし、汚染物質８０は上層５４の気孔５０中に吸収され得るが、遷移層５６は汚染物質８０が濾過膜３２を完全に貫通し下層５２の気孔５０を汚染するのを阻止する。従って、濾過膜３２の下層５２は比較的汚染物質８０がないままになる。
【００２８】
図６を見ると、エンクロージャ１０内の正の圧力の期間中の濾過膜３２が示す。エンクロージャ１０内の空気の圧力が正であると、エンクロージャ１０の内側からの空気の流れが矢印８４で示すように汚染物質８０を濾過膜３２の外に押しやる傾向がある。従って、濾過膜３２の気孔５０はエンクロージャ１０が正の圧力の期間を経るたびに汚染物質８０が除去される傾向がある。下層５２の気孔５０が比較的に清浄のままであることのため、正の空気圧は上層５４の気孔５０を遮断する汚染物質８０に、より効果的に集中することができる。このようにして、正の気流８４が上層５４の気孔５０から汚染物質８０を除去し、従って上層５４は次の負の圧力の期間中にエンクロージャ１０内に空気をより良く通すことができる。一定の実施形態では、濾過膜３２は約０〜１４０ｐｓｉの範囲の圧力を受け得る。
【００２９】
図７〜図９は、図１〜図６の濾過膜３２を製造する工程の実施形態のフローチャートである。ここで提供される製造方法は、濾過膜３２の層５２及び５４を共延伸する、例えば、連結させてから延伸する方法について説明する。複合多層濾過膜３２をその後延伸して、図４に関連して上記したような所望の気孔５０の大きさを形成する。延伸する前に層５２と５４を連結し、次いで層５２と５４を同時に延伸する結果、より簡単で、より費用がかからない、かつより速い製造工程となる。また、２層の膜を製造する技術について記載するが、ここに記載する技術を拡張して３、４、５、６、７又はそれ以上の層を有する濾過膜３２を与えることができるということは了解されるであろう。
【００３０】
先ず図７を見ると、濾過膜３２を製造する第１の工程９４が示す。図７に示すように、工程９４は２つのＰＴＦＥ混合物、すなわち混合物Ａをブロック９６で、混合物Ｂをブロック９８で調製することから始める。気孔の直径６２及び６４はこれらＰＴＦＥ混合物の調製によって部分的に調節することができる。さらにまた、２つの層を一緒に延伸して気孔５０を形成するため、下層５２と上層５４の気孔の直径６２と６４の差は、両方の層５２及び５４の等しい延伸により層５２及び５４に異なる気孔直径６２及び６４が製造されるように、ＰＴＦＥ混合物Ａ及びＢを適正に調製することによって達成することができる。従って、混合物Ａと混合物Ｂの組成は、下層５２と上層５４に異なる気孔直径６２と６４が生じるような適切なＰＴＦＥ組成であってもよい。例えば、混合物ＡとＢは、ＰＴＦＥと混合される潤滑剤又は潤滑性物質を異なる量で有し得る。
【００３１】
ＰＴＦＥ混合物を調製した後、混合物Ａ９６と混合物Ｂ９８はそれぞれブロック１００と１０２で押出してＰＴＦＥの２つのプリフォームを形成することができる。次に、ブロック１０４で、両方の押出されたプリフォームをプレスし平板化して一定の厚さにすることができる。このプレス工程ではＰＴＦＥの二重層シートが形成され、その厚さは２つのプリフォームにかかる圧力により部分的に調節することができる。これらの工程では、摩擦のためにＰＴＦＥシート内にかなりの量の熱が発生し得る。従って、装置はまた加工処理中のＰＴＦＥの二重層シートを冷却するように構成することもできる。
【００３２】
次に、ブロック１０６で、ＰＴＦＥの二重層シートを延伸して気孔５０を形成することができる。この二重層ＰＴＦＥシートの延伸は、下層５２と上層５４に所望の気孔直径６２及び６４を決定するように制御することができる。しかし、上述の通り、下層５２と上層５４の気孔直径６２と６４との間の相対的な差は、実質的に又は全体的に、ＰＴＦＥ混合物ＡとＢを調製した工程９６及び９８に基づき得る。様々な実施形態では、二重層ＰＴＦＥシートは、縦方向に（すなわち、シートの長さに沿って）、横方向に（すなわち、シートの幅に沿って）又は両方に延伸しることができる。ブロック１０６でＰＴＦＥの二重層シートを延伸した後、基材層６６を付け加えて濾過膜３２を形成することができる。一定の実施形態では、延伸工程１０６は約１０〜７０％の延伸を提供し得る。例えば、延伸工程１０６は少なくとも約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０以上の％の延伸を提供し得る。
【００３３】
ここで図８を見ると、濾過膜３２を製造する第２の工程１０８が示す。図７の工程９４と同様に、図８の工程１０８でも初めに２つのＰＴＦＥ混合物、すなわち混合物Ａをブロック９６で、混合物Ｂをブロック９８で調製し、２つのＰＴＦＥプリフォームをブロック１００と１０２で押出す。しかし、図７のように２つのビレットを一緒にプレスするのではなく、工程１０８では、各々のビレットをそれぞれブロック１１０と１１２で別々にプレスして２つのＰＴＦＥシートを形成する。ブロック１１０及び１１２のプレス工程の後、ＰＴＦＥシートは湿っていることができる。次に、ブロック１１４で、２つのＰＴＦＥシートがまだ湿っているうちにこれらのＰＴＦＥシートを一緒にプレスして二重層ＰＴＦＥシートを形成することができる。次に、ブロック１１８で、図７に関連して上記したように、二重層ＰＴＦＥシートを延伸しる。ブロック１１８でＰＴＦＥの二重層シートを延伸した後、基材層６６を付け加えて濾過膜３２を形成することができる。
【００３４】
ここで図９を見ると、濾過膜３２を製造する第３の工程１２０が示す。図７の工程９４及び図８の工程１０８と同様に、工程１２０でも最初に２つのＰＴＦＥ混合物、すなわち混合物Ａをブロック９６で、混合物Ｂをブロック９８で調製し、２つのＰＴＦＥプリフォームをそれぞれブロック１００と１０２で押出す。その後、各々のプリフォームはそれぞれブロック１２２と１２４で別々にプレスして２つのＰＴＦＥシートを形成することができる。プレスした後、これら２つのＰＴＦＥシートを乾燥してもよい。次に、２つの乾燥したＰＴＦＥシートはブロック１２６で一緒に延伸してｅＰＴＦＥの二重層シートを形成することができる。この実施形態では、延伸工程中に、２つのＰＴＦＥシートを互いに接着させるのに十分な圧力をかける。ブロック１２６でＰＴＦＥの二重層シートを延伸した後、基材層６６を付け加えて濾過膜３２を形成することができる。工程１２０の以上の条件により、シート間の永久的な機械的接合が提供される。
【００３５】
本明細書では、最良の態様を含めて本発明を開示するために、また当業者が装置又は系を作りかつ使用すること及び具体化された方法を実行することを含めて本発明を実施することができるように、具体例を用いた。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲に定義されており、当業者には自明な他の具体例を包含し得る。かかる他の具体例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有するか又は特許請求の範囲の文言と実質的な差がない等価な構造要素を含むのであれば、特許請求の範囲内に入るものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は濾過膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
濾過膜は広範囲の用途に使用されている。一般に、濾過膜は、汚染物質に対する障壁を与える一方でその他の所望の物質が膜を通過することは許容する。例えば、濾過膜は、塵埃その他の汚染物質の流れを遮断することができ、その一方で空気や湿気が膜を通過することは許容する。残念ながら、ある種の汚染環境に暴露されると、濾過膜の閉塞が起こる可能性があり、時間経過とともに膜の気流性能が低下しかねない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６２２８４７７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に属する幾つかの実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は特許請求の範囲に記載の発明の範囲を限定する意図はなく、むしろこれらの実施形態は本発明の可能な形態を簡潔に概要するために挙げるものである。実際、本発明は、以下に述べる実施形態と類似又は異なる様々な形態を包含し得る。
【０００５】
第１の実施形態に係る方法は、複数の層を接合し、接合後に複数の層を共延伸して、層毎に変化する気孔率を有する濾過膜を形成することを含む。
【０００６】
第２の実施形態に係る方法は、第１の孔径を与えるように設定された第１のポリマー混合物を調製し、第２の孔径を与えるように設定された第２のポリマー混合物を調製し、第１のポリマー混合物を第１のビレットに押出し、第２のポリマー混合物を第２のビレットに押出すことを含む。
【０００７】
第３の実施形態に係る方法は、異なる孔径の複数の共延伸された層を有する延伸濾過膜を通って流れる媒体中の物質を濾過することを含む。
【０００８】
第４の実施形態に係る濾過膜は、第１の平均気孔直径の第１の複数の気孔を含む第１の多孔質ポリマー層、第１の平均気孔直径とは異なる第２の平均気孔直径をもつ第２の複数の気孔を含む第２の多孔質ポリマー層、並びに第１及び第２の多孔質ポリマー層の間で共延伸され、かつ第１及び第２の多孔質ポリマー層の間の汚染物質の流れを遮断するように設定されている遷移層を含む。
【０００９】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めばより良く理解されるであろう。全ての図面を通して類似の数字は類似の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明のある種の実施形態に従って改良された濾過膜を有する１以上のベントを含む保護エンクロージャの透視図である。
【図２】図２は、図１のベントの一実施形態の透視図である。
【図３】図３は、図１及び図２の濾過膜の実施形態の拡大上面図である。
【図４】図４は、２つのポリマー層を有する濾過膜の一実施形態の断面図である。
【図５】図５は、図１〜図４の濾過膜の断面図であり、濾過膜の目詰まり防止効果を図解する。
【図６】図６は、図１〜図４の濾過膜の断面図であり、濾過膜の目詰まり防止効果を図解する。
【図７】図７は、図１〜図６の濾過膜の製造方法の実施形態のフローチャートである。
【図８】図８は、図１〜図６の濾過膜の製造方法の実施形態のフローチャートである。
【図９】図９は、図１〜図６の濾過膜の製造方法の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の１以上の特定の実施形態について以下に説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するために、実際の実施に関する全ての特徴を本明細書に記載しないことがあるかもしれない。当然であるが、かかる実際の実施の開発の際には、あらゆる工学技術又は設計企画の場合と同様に、実施毎に変化し得るシステム関連及びビジネス関連の制約との適合のような開発者の具体的な目的を達成するために、実施に関連する数多くの採択をしなければならないものと了解されたい。また、かかる開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、それでも本明細書の開示内容に接した当業者が日常的になし得る設計、製造及び製造の範囲内の事項にすぎない。
【００１２】
本発明の様々な実施形態の要素を紹介する際、「１つの」及び「前記」等の語句は、その要素が１つ以上あるということを意味するものである。用語「含む」、「有する」等は包括的であり、記載された要素以外に追加の要素が存在してもよいことを意味する。
【００１３】
本発明の実施形態は、ミクロ通気用途に使用できる改良された目詰まり防止特性を有する多層濾過膜に関する。ミクロ通気は、汚染物質に対する障壁を提供しつつ、一方で他の所望の物質には膜を通過させることができる透過性の膜を使用する低流量のベント（通気）である。ミクロ通気は、感受性の電気機械式機器又は装置を収容するエンクロージャ内に使用し得る。エンクロージャは塵埃その他の汚染物質から電子機器を保護する一方で、ミクロ通気により空気と湿気を通過させることによって、エンクロージャ内部の圧力又は温度の蓄積を防止する。幾つかの実施形態では、多層濾過膜は、これらの実施形態に従って、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の複数の層を一緒に延伸して、各々のＰＴＦＥ層内に顕微鏡的気孔のウェブ様メッシュを製造することによって製造することができる。得られる多層膜の各々の層は延伸ＰＴＦＥ（ｅＰＴＦＥ）ということができる。ｅＰＴＦＥは、化学的に不活性で熱的に安定であるので、広範な用途の濾過膜として特に有用である。また、多層濾過膜は、各々が異なる孔径を有する少なくとも２つの層を含んでいてもよい。例えば、濾過膜は、異なる孔径、配置、角度などを同じ又は異なるポリマー多孔質層の２、３、４、５、６、７、８、９、１０又はそれ以上の層を含んでいてもよい。気孔は層毎に平均直径が徐々に変化することができ、例えば、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０又は１００％変化することができる。
【００１４】
加えて、隣接する層間に遷移層又は界面が存在して、ある層から別の層への汚染物質の流れを遮断することができる。例えば、遷移層は隣接する層間の気孔の（配置の）ずれ、例えば、少なくとも約１０、２０、３０、４０、５０、６０又は７０％の（配置の）ずれを示してもよい。換言すれば、この（配置の）ずれは、隣接する層間の気孔の部分的な、しかし完全ではない重なりと記述することができる。例えば、１つの層の気孔の断面積の約３０、４０、５０又は６０％未満が隣接する層内の対応する気孔と重なることができる。こうして、このずれによって、流れの方向、流れの制限などに変化が生じ、汚染物質が大きい気孔を有する層から小さい気孔を有する隣接する層へ完全に通過するのが阻止できる。この遷移層は、隣接する層間の直接の熱的若しくは化学的接合、気孔を有する薄い層又は隣接する層間の流れを遮断するのに適したいかなる構成であってもよい。
【００１５】
汚染物質としては、微粒子、化学物質、油、燃料、エンジン排気その他の望ましくない固体、液体、若しくは気体を挙げることができる。以下に述べるように、濾過膜は、大きい気孔を有するフィルター層及び小さい気孔を有するフィルター層にそれぞれ対応する汚染側（面）及び清浄側（面）を有していてもよい。一定の実施形態では、大きい気孔を有する汚染側は電子機器、駆動部、モーターその他の機器を収容するエンクロージャに対して外側に位置することができ、一方小さい気孔を有する清浄側はエンクロージャに対して内側に位置することができる。従って、膜の汚染側を詰まらせ始めるあらゆる汚染物質は、清浄側から汚染側へ空気を拡散させるか又は通すと、より容易に気孔から追い出すことができる。
【００１６】
以下に詳細に述べるように、フィルター部材は材料を単独で又は互いに組合せて延伸することによって形成することができる。例えば、複数のシートを共延伸して（例えば、接合後に同時に延伸して）異なる孔径を有する複数の層を同時に製造することができる。出発シートは同じ材料でも異なる材料でもよい。しかし、以下に詳細に述べるように、シートの延伸後に得られる孔径及び配置は大きく異なることがある。例えば、出発シートは、例えば加圧、加熱、混合などの異なる加工処理工程を経た後の同じ材料で製造してもよい。別の例として、出発シートは、材料の様々な混合物、例えば、様々な添加剤、作用物質及び溶剤を含む基材材料で製造してもよい。これらの添加剤、作用物質及び溶剤は最終の多層膜内に残留してもしなくてもよい。一定の実施形態では、各々の混合物中の添加剤、作用物質及び溶剤の量は、多層膜中の各々の層の最終の特性、例えば気孔率を、少なくとも部分的に制御し得る。例えば、様々な混合物が、異なる量の潤滑剤すなわち潤滑性作用物質と混合された基材材料としてＰＴＦＥを有していてもよい。
【００１７】
図１は、本発明の幾つかの実施形態に従って改良された濾過膜３２を有する１以上のベント１８を含む保護エンクロージャの透視図である。以下に詳細に述べるように、濾過膜３２は、ｅＰＴＦＥのような材料を用いて延伸技術により形成された異なる孔径を有する複数の層を含んでいてもよい。エンクロージャ１０は取付プレート１２に連結されており、電子機器のような装置が油、ほこり、酸又はその他の化学物質のような有害な汚染物質に暴露されるのを防止する。幾つかの実施形態では、エンクロージャ１０は、例えば自動車用電子機器１４又はワイパーモーター１６のような自動車部品を収容するために自動車のエンジン室内に使用することができる。エンクロージャ１０はまた、商業用、工業用及び民生用途において様々な電気機械装置を保護するために使用することもできる。例えば、エンクロージャ１０は自動車又は航空機のような車両で装置を保護することができる。エンクロージャ１０、モーター、モーターハウジング、ミクロ電子機器、回路基板、メモリー、ハードディスクドライブ、処理装置、制御装置、センサー、ＧＰＳ装置、警報器、車両ブラックボックス、車両ランプ（例えば、ヘッドランプ、テールランプ、等）その他の電気機械装置を含んでいてもよい。エンクロージャ１０内に湿気が集まるのを阻止するために、エンクロージャ１０は本発明の実施形態に係る１以上のベント１８を含んでいてもよい。これらベント１８は、空気及び湿気がエンクロージャ１０を通過するのを許容するが、一方油、塵埃その他の汚染物質がエンクロージャ１０内に入るのを阻止する。線２−２は、図２に示す１つのベント１８の拡大図の位置を示す。
【００１８】
図２は、図１のベント１８の一実施形態の透視図である。ベント１８はエンクロージャ１０内に開口部３０を含み、これを覆って濾過膜３２が配置されている。以下に述べるように、濾過膜３２は異なる気孔率の幾つかの層を含んでいてもよい。濾過膜３２は、濾過膜３２の周囲の接着剤の層により、開口部３０を覆う所定の位置に保持してもよい。また、濾過膜は開口部を覆って加熱溶接、レーザー溶接又はインサート成形することもできる。既に述べたように、ベント１８はエンクロージャが呼吸する（例えば、エンクロージャ１０の内外に空気を流す）ことを可能にする一方で汚染物質をエンクロージャ１０の外に保つ。本開示の目的から、ベント１８又は濾過膜３２の「汚染」側３４はエンクロージャ１０の外側の外部環境内に存在し得る汚染物質に暴露される面であり、一方ベント１８又は濾過膜３２の「清浄」側３６は保護される部品が収容されるエンクロージャ１０内の内部空間に面する側である。
【００１９】
エンクロージャ１０の周囲の環境条件の変動に伴って、エンクロージャ１０内の温度は上下し得る。温度が下降すると、エンクロージャ１０内の圧力は幾分負になることがある。この負圧を平均化するために、矢印３８で示すように外側の空気が濾過膜３２を通ってエンクロージャ１０内に入る。濾過膜３２は空気がベント１８を通過するのを許容するが、矢印４０で示すように塵埃、ほこり、油、燃料、酸その他の物質のような汚染物質は遮断する。温度が上昇すると、エンクロージャ１０内の圧力は幾分正になることがある。この正圧を平均化するために、エンクロージャ１０内の空気は矢印４２で示すように濾過膜３２を通って出ていく。一定の実施形態では、濾過膜は矢印４２で示すように湿気が逃げるのも許容する。このようにして、濾過膜３２は、エンクロージャ１０内の圧力が平均化されるのを可能にすると共に湿気が逃げるのを許容する一方で、汚染物質がエンクロージャ１０内に入るのは阻止する。線３−３は、図３に示す濾過膜３２の拡大図の位置を示す。
【００２０】
図３は、図１及び図２の濾過膜３２の実施形態の拡大平面図である。図３に示すように、濾過膜３２はＰＴＦＥ繊維４８のメッシュ４６を含んでいてもよく、これらの繊維４８間には間隙又は気孔５０がある。以下にさらに述べるように、図３に示した繊維メッシュ４６は、ＰＴＦＥの１以上の層を形成し、ＰＴＦＥのこれらの層を延伸して、繊維４８を分離させると共に気孔５０を開放することでｅＰＴＦＥを形成することによって製造することができる。従って、気孔５０の大きさは少なくとも部分的にＰＴＦＥ層が延伸される程度によって決定し得ることが分かる。加えて、図３には示していないが、濾過膜３２は異なる孔径を有する２以上のｅＰＴＦＥ層を含んでいてもよい。例えば、以下でさらに説明するように同じ程度の延伸で異なる層に異なる孔径が生成するように、ｅＰＴＦＥ層を形成するのに使用するＰＴＦＥ混合物を変えることができる。濾過膜３２の他の態様は図４を参照することでより良く理解されるであろう。
【００２１】
図４は、２つのｅＰＴＦＥ層５２及び５４を有する図１〜図３の実施形態の濾過膜３２の断面図である。図４に示すように、濾過膜３２は、濾過膜３２の清浄側３６に面する下層５２、濾過膜３２の汚染側３４に面する上層５４及び下層５２と上層５４の間の界面を形成する遷移層５６を含んでいてもよい。下層５２の厚さ５８と上層５４の厚さ６０はいずれも、少なくとも約０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は２５ミル未満でよい。自明であろうが、１ミルは１インチの千分の一（すなわち、０．００１インチ）である。一定の実施形態では、厚さ５８及び６０は約１〜４ミル（すなわち、０．００１〜０．００４インチ）の範囲である。これらの厚さ５８及び６０は同じであっても互いに異なっていてもよい。例えば、厚さ５８は厚さ６０の約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０又は９０％であってもよい。加えて、濾過膜３２は任意の数の層、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の層を含んでいてもよい。また、代わりの実施形態では、上層５４が濾過膜３２の清浄側３６に面していてもよく、下層５２が濾過膜３２の汚染側３４に面していてもよい。
【００２２】
図４には気孔５０も示すが、これは、幾つかの実施形態では、直径約０．０１〜１０、０．０１〜５、０．０１〜３．０又は０．０１〜１．０μｍの範囲である。自明であろうが、１μｍは１ｍの百万分の一である。さらにまた、下層５２内の気孔５０の平均直径６２は上層５４内の気孔５０の平均直径６４より小さくしてもよい。例えば、上層５４内の気孔５０の平均直径６２は下層５２内の気孔５０の平均直径６４より約０．０５〜１．０μｍ大きくてよい。一実施形態では、下層５２内の気孔５０の平均直径６２は約０．１５〜０．２５μｍであり、上層５４内の気孔５０の平均直径６４は約０．２５〜０．３５μｍである。別の実施形態では、下層５２内の気孔５０の平均直径６２は約０．２μｍ未満であり、上層５４の気孔５０の平均直径６４は約０．８μｍより大きくてよい。幾つかの実施形態では、下層５２内の気孔５０の平均直径６２は上層５４の気孔５０の平均直径６４の少なくとも約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０又は８０％未満であり、ここで両方の層５２及び５４の気孔５０が約１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０μｍ未満である。例えば、下層５２内の気孔５０の平均直径６２は上層５４の気孔５０の平均直径６４の少なくとも約５０％未満であり、ここで両方の層５２及び５４の気孔５０が約１０μｍ未満である。幾つかの実施形態では、濾過膜３２は、各々の気孔が徐々に小さくなる２より多くの層を含んでいてもよい。
【００２３】
下層５２と上層５４は遷移層５６のところで互いに連結される。以下でさらに記載するように、下層５２と上層５４は加熱及び圧縮によって互いに連結することができる。また、下層５２と上層５４は共延伸してもよく、すなわち、互いに連結した後に同時に延伸して気孔５０を形成してもよい。下層５２と上層５４内の気孔５０の大きさが異なる結果として、下層５２内の気孔５０と上層５４内の気孔５０は一般に、遷移層５６のところで互いに揃わない。こうして、遷移層５６は、以下で図５及び図６を参照してさらに記載するように汚染物質の流れに対する抵抗の領域を与えることができる。例えば、遷移層５６は濾過膜３２を通る流れに対して方向の変化及び断面積の変化を示す。
【００２４】
濾過膜３２はまた、濾過膜３２の改良された耐久性を与える役割を果たす基材層６６も含んでいることができる。基材層６６は、下と上のｅＰＴＦＥ層５２及び５４により提供される濾過特性を大きく変えることなく濾過膜３２を強化する。基材層６６は、例えばポリエステルのような高い誘電率を与える任意の耐久性で可撓性の材料を含んでいてもよい。例えば、基材層６６は織物又は不織布である。幾つかの実施形態では、基材層６６の厚さ６８は約１〜４ｍｍである。
【００２５】
さらに、幾つかの実施形態では、濾過膜３２は、１以上の個別の化学的処理又は組合せた化学的処理により化学的に処理して、濾過膜３２の撥油性及び／又は撥水性特性並びに濾過膜３２の耐薬品性を増大することができる。例えば、濾過膜３２は、フルオロカーボン系界面活性剤、フルオロ−保護剤、フッ素化コポリマー又はこれらの組合せで処理することができる。一定の実施形態では、濾過膜３２はＤｕｐｏｎｔ社（米国デラウェア州ウィルミントン）のＺｏｎｙｌ（商標）製品による１以上の処理で処理することができる。
【００２６】
濾過膜３２を使用状態にしたとき、濾過膜３２の汚染側３４（例えば、上層５４）は多くの汚染物質に暴露される可能性がある。例えば、自動車用の場合、濾過膜３２の汚染側３４は油、ガソリン、ディーゼル燃料、排気などに暴露され得る。これらの汚染物質のうちある種のものは濾過膜３２の気孔５０内に蓄積する傾向をもつことがあり、そのため気孔５０を遮断し濾過膜３２を通る空気の流れを低下させ得る。しかし、既に述べたように、遷移層５６が汚染物質の流れに対して増大した抵抗を示す層を提供し、従って濾過膜３２の目詰まりを低減する。幾つかの実施形態では、この濾過膜３２の目詰まり防止特性によって、濾過膜３２を通る当初の空気の流れの少なくとも約４０、５０、６０、７０又は８０％が維持される。この濾過膜３２の増大した目詰まり抵抗性は図５及び図６を参照することでより良く理解されよう。
【００２７】
図５及び図６は、図１〜図４の濾過膜３２の断面図であり、一実施形態に係る濾過膜３２の目詰まり防止効果を説明するものである。具体的には、図５はエンクロージャ１０内の負の圧力の期間中（例えば、清浄側３６の圧力が汚染側３４より低い）の濾過膜３２を示しており、図６はエンクロージャ１０内の正の圧力の期間中（例えば、清浄側３６の圧力が汚染側３４より高い）の濾過膜３２を示している。図５に示すように、濾過膜３２の汚染側３４は、例えば潤滑油、ガソリン又はディーゼル燃料のように油性である汚染物質８０を集める傾向がある。上層５４は汚染物質８０をはじく傾向があるが、限られた量の汚染物質８０が上層５４の気孔５０内に捕捉され、長い間に蓄積するようになる。加えて、エンクロージャ１０内の圧力が負であると、エンクロージャ１０の外側の空気の圧力は矢印８２で示すように汚染物質８０を濾過膜３２中により深く押し込む傾向がある。しかし、汚染物質８０は上層５４の気孔５０中に吸収され得るが、遷移層５６は汚染物質８０が濾過膜３２を完全に貫通し下層５２の気孔５０を汚染するのを阻止する。従って、濾過膜３２の下層５２は比較的汚染物質８０がないままになる。
【００２８】
図６を見ると、エンクロージャ１０内の正の圧力の期間中の濾過膜３２が示す。エンクロージャ１０内の空気の圧力が正であると、エンクロージャ１０の内側からの空気の流れが矢印８４で示すように汚染物質８０を濾過膜３２の外に押しやる傾向がある。従って、濾過膜３２の気孔５０はエンクロージャ１０が正の圧力の期間を経るたびに汚染物質８０が除去される傾向がある。下層５２の気孔５０が比較的に清浄のままであることのため、正の空気圧は上層５４の気孔５０を遮断する汚染物質８０に、より効果的に集中することができる。このようにして、正の気流８４が上層５４の気孔５０から汚染物質８０を除去し、従って上層５４は次の負の圧力の期間中にエンクロージャ１０内に空気をより良く通すことができる。一定の実施形態では、濾過膜３２は約０〜１４０ｐｓｉの範囲の圧力を受け得る。
【００２９】
図７〜図９は、図１〜図６の濾過膜３２を製造する工程の実施形態のフローチャートである。ここで提供される製造方法は、濾過膜３２の層５２及び５４を共延伸する、例えば、連結させてから延伸する方法について説明する。複合多層濾過膜３２をその後延伸して、図４に関連して上記したような所望の気孔５０の大きさを形成する。延伸する前に層５２と５４を連結し、次いで層５２と５４を同時に延伸する結果、より簡単で、より費用がかからない、かつより速い製造工程となる。また、２層の膜を製造する技術について記載するが、ここに記載する技術を拡張して３、４、５、６、７又はそれ以上の層を有する濾過膜３２を与えることができるということは了解されるであろう。
【００３０】
先ず図７を見ると、濾過膜３２を製造する第１の工程９４が示す。図７に示すように、工程９４は２つのＰＴＦＥ混合物、すなわち混合物Ａをブロック９６で、混合物Ｂをブロック９８で調製することから始める。気孔の直径６２及び６４はこれらＰＴＦＥ混合物の調製によって部分的に調節することができる。さらにまた、２つの層を一緒に延伸して気孔５０を形成するため、下層５２と上層５４の気孔の直径６２と６４の差は、両方の層５２及び５４の等しい延伸により層５２及び５４に異なる気孔直径６２及び６４が製造されるように、ＰＴＦＥ混合物Ａ及びＢを適正に調製することによって達成することができる。従って、混合物Ａと混合物Ｂの組成は、下層５２と上層５４に異なる気孔直径６２と６４が生じるような適切なＰＴＦＥ組成であってもよい。例えば、混合物ＡとＢは、ＰＴＦＥと混合される潤滑剤又は潤滑性物質を異なる量で有し得る。
【００３１】
ＰＴＦＥ混合物を調製した後、混合物Ａ９６と混合物Ｂ９８はそれぞれブロック１００と１０２で押出してＰＴＦＥの２つのプリフォームを形成することができる。次に、ブロック１０４で、両方の押出されたプリフォームをプレスし平板化して一定の厚さにすることができる。このプレス工程ではＰＴＦＥの二重層シートが形成され、その厚さは２つのプリフォームにかかる圧力により部分的に調節することができる。これらの工程では、摩擦のためにＰＴＦＥシート内にかなりの量の熱が発生し得る。従って、装置はまた加工処理中のＰＴＦＥの二重層シートを冷却するように構成することもできる。
【００３２】
次に、ブロック１０６で、ＰＴＦＥの二重層シートを延伸して気孔５０を形成することができる。この二重層ＰＴＦＥシートの延伸は、下層５２と上層５４に所望の気孔直径６２及び６４を決定するように制御することができる。しかし、上述の通り、下層５２と上層５４の気孔直径６２と６４との間の相対的な差は、実質的に又は全体的に、ＰＴＦＥ混合物ＡとＢを調製した工程９６及び９８に基づき得る。様々な実施形態では、二重層ＰＴＦＥシートは、縦方向に（すなわち、シートの長さに沿って）、横方向に（すなわち、シートの幅に沿って）又は両方に延伸しることができる。ブロック１０６でＰＴＦＥの二重層シートを延伸した後、基材層６６を付け加えて濾過膜３２を形成することができる。一定の実施形態では、延伸工程１０６は約１０〜７０％の延伸を提供し得る。例えば、延伸工程１０６は少なくとも約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０以上の％の延伸を提供し得る。
【００３３】
ここで図８を見ると、濾過膜３２を製造する第２の工程１０８が示す。図７の工程９４と同様に、図８の工程１０８でも初めに２つのＰＴＦＥ混合物、すなわち混合物Ａをブロック９６で、混合物Ｂをブロック９８で調製し、２つのＰＴＦＥプリフォームをブロック１００と１０２で押出す。しかし、図７のように２つのビレットを一緒にプレスするのではなく、工程１０８では、各々のビレットをそれぞれブロック１１０と１１２で別々にプレスして２つのＰＴＦＥシートを形成する。ブロック１１０及び１１２のプレス工程の後、ＰＴＦＥシートは湿っていることができる。次に、ブロック１１４で、２つのＰＴＦＥシートがまだ湿っているうちにこれらのＰＴＦＥシートを一緒にプレスして二重層ＰＴＦＥシートを形成することができる。次に、ブロック１１８で、図７に関連して上記したように、二重層ＰＴＦＥシートを延伸しる。ブロック１１８でＰＴＦＥの二重層シートを延伸した後、基材層６６を付け加えて濾過膜３２を形成することができる。
【００３４】
ここで図９を見ると、濾過膜３２を製造する第３の工程１２０が示す。図７の工程９４及び図８の工程１０８と同様に、工程１２０でも最初に２つのＰＴＦＥ混合物、すなわち混合物Ａをブロック９６で、混合物Ｂをブロック９８で調製し、２つのＰＴＦＥプリフォームをそれぞれブロック１００と１０２で押出す。その後、各々のプリフォームはそれぞれブロック１２２と１２４で別々にプレスして２つのＰＴＦＥシートを形成することができる。プレスした後、これら２つのＰＴＦＥシートを乾燥してもよい。次に、２つの乾燥したＰＴＦＥシートはブロック１２６で一緒に延伸してｅＰＴＦＥの二重層シートを形成することができる。この実施形態では、延伸工程中に、２つのＰＴＦＥシートを互いに接着させるのに十分な圧力をかける。ブロック１２６でＰＴＦＥの二重層シートを延伸した後、基材層６６を付け加えて濾過膜３２を形成することができる。工程１２０の以上の条件により、シート間の永久的な機械的接合が提供される。
【００３５】
本明細書では、最良の態様を含めて本発明を開示するために、また当業者が装置又は系を作りかつ使用すること及び具体化された方法を実行することを含めて本発明を実施することができるように、具体例を用いた。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲に定義されており、当業者には自明な他の具体例を包含し得る。かかる他の具体例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有するか又は特許請求の範囲の文言と実質的な差がない等価な構造要素を含むのであれば、特許請求の範囲内に入るものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層（５２，５４）を接合（１０４，１１４）し、
接合（１０４，１１４）した後、複数の層（５２，５４）を共延伸（１０６，１１８）して、層毎に変化する気孔率を有する濾過膜（３２）を形成する
ことを含んでなる方法。
【請求項２】
接合すること（１０４，１１４）が、複数の層（５２，５４）を前もって延伸することなくこれらの層（５２，５４）の面を一緒に固定することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
複数の層（５２，５４）を接合すること（１０４，１１４）が複数のポリマーシートを一緒にプレスすることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
接合すること（１０４，１１４）が、加熱により複数の層（５２，５４）を熱的に接合すること、複数の層（５２，５４）を化学的に接合すること又はこれらの組合せを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
共延伸すること（１０６，１１８）が、接合（１０４，１１４）後、複数の層（５２，５４）を少なくとも約２０％延伸することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
共延伸すること（１０６，１１８）が各対の隣接する層（５２，５４）間の接合界面（５６）を延伸することを含み、接合界面（５６）が隣接する層（５２，５４）内の気孔を通る流れを少なくとも部分的に遮断する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
第１の孔径を与えるように設定された第１のポリマー混合物を調製し（９６）、
第２の孔径を与えるように設定された第２のポリマー混合物を調製し（９８）、
第１のポリマー混合物を押出して（１００）第１のプリフォームにし、第２のポリマー混合物を押出して（１０２）第２のプリフォームにし、
第１のプリフォーム及び第２のプリフォームを結合して（１０４，１１４）二重層状ポリマーシートにし、
二重層状ポリマーシートを共延伸して（１０６，１１８）、第１の孔径の気孔を含む第１の層（５２）と第２の孔径の気孔を含む第２の層（５４）とを含む濾過膜（３２）を形成する
ことを含んでなる、請求項１記載の方法。
【請求項８】
結合すること（１０４，１１４）が、第１及び第２のプリフォームを一緒にプレスすることを含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
結合すること（１０４，１１４）が、第１のプリフォームをプレスして（１１０）第１のシートにし、第２のプリフォームをプレスして（１１２）第２のシートにし、第１のシートと第２のシートを一緒にプレスする（１１４）ことを含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
結合すること（１０４，１１４）が、第１のプリフォームをプレスして（１１０）第１のシートにし、第２のプリフォームをプレスして（１１２）第２のシートにし、第１及び第２のシートを乾燥し、共延伸（１０６，１１８）中に第１のシートと第２のシートを一緒に加圧することを含む、請求項７記載の方法。
【請求項１】
複数の層（５２，５４）を接合（１０４，１１４）し、
接合（１０４，１１４）した後、複数の層（５２，５４）を共延伸（１０６，１１８）して、層毎に変化する気孔率を有する濾過膜（３２）を形成する
ことを含んでなる方法。
【請求項２】
接合すること（１０４，１１４）が、複数の層（５２，５４）を前もって延伸することなくこれらの層（５２，５４）の面を一緒に固定することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
複数の層（５２，５４）を接合すること（１０４，１１４）が複数のポリマーシートを一緒にプレスすることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
接合すること（１０４，１１４）が、加熱により複数の層（５２，５４）を熱的に接合すること、複数の層（５２，５４）を化学的に接合すること又はこれらの組合せを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
共延伸すること（１０６，１１８）が、接合（１０４，１１４）後、複数の層（５２，５４）を少なくとも約２０％延伸することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
共延伸すること（１０６，１１８）が各対の隣接する層（５２，５４）間の接合界面（５６）を延伸することを含み、接合界面（５６）が隣接する層（５２，５４）内の気孔を通る流れを少なくとも部分的に遮断する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
第１の孔径を与えるように設定された第１のポリマー混合物を調製し（９６）、
第２の孔径を与えるように設定された第２のポリマー混合物を調製し（９８）、
第１のポリマー混合物を押出して（１００）第１のプリフォームにし、第２のポリマー混合物を押出して（１０２）第２のプリフォームにし、
第１のプリフォーム及び第２のプリフォームを結合して（１０４，１１４）二重層状ポリマーシートにし、
二重層状ポリマーシートを共延伸して（１０６，１１８）、第１の孔径の気孔を含む第１の層（５２）と第２の孔径の気孔を含む第２の層（５４）とを含む濾過膜（３２）を形成する
ことを含んでなる、請求項１記載の方法。
【請求項８】
結合すること（１０４，１１４）が、第１及び第２のプリフォームを一緒にプレスすることを含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
結合すること（１０４，１１４）が、第１のプリフォームをプレスして（１１０）第１のシートにし、第２のプリフォームをプレスして（１１２）第２のシートにし、第１のシートと第２のシートを一緒にプレスする（１１４）ことを含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
結合すること（１０４，１１４）が、第１のプリフォームをプレスして（１１０）第１のシートにし、第２のプリフォームをプレスして（１１２）第２のシートにし、第１及び第２のシートを乾燥し、共延伸（１０６，１１８）中に第１のシートと第２のシートを一緒に加圧することを含む、請求項７記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２２１２１４（Ｐ２０１０−２２１２１４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６１７３７（Ｐ２０１０−６１７３７）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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