CN101850201B - 分层式过滤膜片及其制造方法 - Google Patents

分层式过滤膜片及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101850201B
CN101850201B CN201010155650.5A CN201010155650A CN101850201B CN 101850201 B CN101850201 B CN 101850201B CN 201010155650 A CN201010155650 A CN 201010155650A CN 101850201 B CN101850201 B CN 101850201B
Authority
CN
China
Prior art keywords
filtration membrane
nitride layer
porous polymeric
layer
polymeric nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201010155650.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101850201A (zh
Inventor
N·法扎纳
D·卡齐米
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Parker Hannifin Corp
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN101850201A publication Critical patent/CN101850201A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101850201B publication Critical patent/CN101850201B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0023Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
    • B01D67/0025Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching
    • B01D67/0027Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching by stretching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/54Particle separators, e.g. dust precipitators, using ultra-fine filter sheets or diaphragms
    • B01D46/543Particle separators, e.g. dust precipitators, using ultra-fine filter sheets or diaphragms using membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1214Chemically bonded layers, e.g. cross-linking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1218Layers having the same chemical composition, but different properties, e.g. pore size, molecular weight or porosity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/30Polyalkenyl halides
    • B01D71/32Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/36Polytetrafluoroethene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02Details relating to pores or porosity of the membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/0283Pore size
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S55/00Gas separation
    • Y10S55/05Methods of making filter

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及分层式过滤膜片及其制造方法。具体而言,提供了一种具有改进的防堵塞特性的过滤膜片(32)。在一个实施例中,过滤膜片(32)包括多个聚合物层(52,54),各聚合物层(52,54)具有通过展开该聚合物层(52,54)形成的不同的孔直径。另外,多个过滤层(52,54)在进行展开之前联接到一起,并且在过滤层(52,54)共同展开的过程中形成不同的孔尺寸。

Description

分层式过滤膜片及其制造方法
技术领域
本文所公开的主题涉及过滤膜片。
发明背景
过滤膜片已得到广泛应用。通常,过滤膜片对杂质提供阻碍而允许其它所需的物质穿过膜片。例如,过滤膜片可阻挡灰尘及其它杂质的流动而允许空气和水分穿过膜片。不幸的是,暴露到特定的污染环境中可导致过滤膜片堵塞,随着时间的推移,这或会降低膜片的空气流性能。
发明内容
在范围上与初始要求权利保护的发明相称的特定的实施例在下文进行了概括。这些实施例并非意图限制要求权利保护的发明的范围,而是这些实施例仅意图对本发明的可行形式提供简要的概述。实际上,本发明可包含多种形式,这些形式可类似于或不同于以下所阐述的实施例。
在第一实施例中,方法包括使多个层相结合,以及在结合之后使该多个层共同展开(co-stretching)用以形成过滤膜片,该过滤膜片具有层与层之间变化的孔隙度。
在第二实施例中,方法包括:制备第一聚合物混合物,该第一聚合物混合物构造成用以提供第一孔尺寸;制备第二聚合物混合物,该第二聚合物混合物构造成用以提供第二孔尺寸;以及将第一聚合物混合物挤压成第一坯料和将第二聚合物混合物挤压成第二坯料。
在第三实施例中,方法包括在流过展开的过滤膜片的介质中过滤物质,该过滤膜片具有孔尺寸不同的多个共同展开的层。
在第四实施例中,过滤膜片包括:第一多孔的聚合物层,其包括具有第一平均孔直径的第一组多个孔;第二多孔的聚合物层,其包括具有第二平均孔直径的第二组多个孔,该第二平均孔直径不同于第一平均孔直径;以及在第一和第二多孔的聚合物层之间的共同展开的过渡层,其中,过渡层构造成用以阻挡杂质在第一与第二多孔的聚合物层之间流动。
附图说明
当参照附图阅读以下具体实施方式时,本发明的这些及其它特征、方面和有利之处将变得更好理解,在整个附图中,相同的字符代表相同的零件,其中:
图1是包括一个或多个通风孔的保护罩壳(enclosure)的透视图,该通风孔带有根据本发明特定实施例的改进的过滤膜片;
图2是图1的其中一个通风孔的实施例的透视图;
图3是图1和图2的过滤膜片的实施例的俯视特写视图;
图4是带有两个聚合物层的过滤膜片的实施例的截面图;
图5和6是图1-4的过滤膜片的截面图,显示了过滤膜片的防堵塞效果;以及
图7-9是制造图1-6的过滤膜片的方法的实施例的流程图。零件清单
10    罩壳
12    安装板
14    汽车电子装置
16    风挡刮水器马达
18    通风孔
30    开口
32    过滤膜片
34    “污浊”侧
36    “清洁”侧
38    进入的空气流
40    阻挡杂质
42    排出的空气流
46    网织品(mesh)
48    聚四氟乙烯(PTFE)纤维
50    孔隙或孔
52    底层
54    顶层
56    过渡层
58    厚度
60    厚度
62    平均直径
64    平均直径
66    基底层
68    厚度
80    杂质
82    箭头
84    箭头
94    过程
96    制备混合物A
98    制备混合物A
100   挤压成预成型件
102   挤压成预成型件
106   扩展的双层片材
108   过程
96    制备混合物A
98    制备混合物A
100   挤压成预成型件
102   挤压成预成型件
110   按压成片材
112   按压成片材
114   将片材一起按压成双层的片材
118   扩展的双层片材
120   过程
96    制备混合物A
98    制备混合物A
100   挤压成预成型件
102   挤压成预成型件
122   按压成片材
124   按压成片材
126   将片材一起扩展,以便形成双层的片材
具体实施方式
本发明的一个或多个具体的实施例将在下文进行描述。为了努力提供对这些实施例的简明描述,实际执行方案的所有特征可能未在该说明书中进行描述。应当认识到,在开发任何这些实际执行方案时,如在任何工程项目或设计项目中,必须做出众多的与执行方案相关的决策,以便达到开发人员具体的目标,例如符合与系统相关及业务相关的限制条件,这些限制条件可在执行方案之间有所变化。此外,应当认识到,这种开发努力可能很复杂和耗费时间,但对于受益于该公开内容的本领域的技术人员而言,仍然还是设计、制造和生产的常规任务。
当介绍本发明的不同实施例的元件时,用词“一”、“一个”、“该”以及“所述”意图指具有其中的一个或多个该元件。用语“包括”和“具有”意图是包含性的,并且意味着除了所列出的元件之外还有其它的元件。
本发明的实施例涉及具有改进的防堵塞特性的多层式过滤膜片,该过滤膜片可用于微通风的应用场合。微通风孔是低流量的通风孔,其使用可渗透的膜片,用于对杂质提供阻碍但允许其它所需的物质穿过膜片。微通风孔可用于容纳灵敏性的机电设备或单元的罩壳中。罩壳保护电子装置免受灰尘和其它杂质的影响,而微通风孔则允许空气和水分穿过,由此防止压力或温度在罩壳内部升高。在一些实施例中,根据实施例的多层式过滤膜片可通过联合地展开或扩展多层聚四氟乙烯(PTFE)以在各PTFE层中形成具有微孔的网状网织品来进行制造。所形成的多层膜片的各层可称作扩展式PTFE(ePTFE)。ePTFE作为广泛使用的过滤膜片尤其有用,因为其在化学上呈惰性并且是热稳定的。另外,多层式过滤膜片可包括至少两层,每层具有不同的孔尺寸。例如,过滤膜片可包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多层的相同或不同聚合物的多孔层,这些层具有不同的孔尺寸、布置、角度等。孔的平均直径可依次从一个层到另一个层渐进地改变,例如以10、20、30、40、50、60、70、80、90或100的百分比进行改变。
另外,过渡层或界面可存在于相邻的层之间,以阻挡杂质从一个层到另一个层的流动。例如,过渡层可表现为在相邻的层之间的孔不对齐,例如,至少大约10、20、30、40、50、60或70百分比的不对齐。换言之,不对齐可描述为在相邻的层之间的孔部分地但不是完全地重合。例如,一个层中的孔小于大约30、40、50或60百分比的截面面积可与相邻的层中相应的孔重合。因此,不对齐可导致流动方向、流动中的阻力等改变,用以阻挡杂质从具有大孔的层完全穿过到达具有小孔的相邻层。过渡层可以是相邻的层之间直接的热结合层或化学结合层,具有孔的薄层,或者用以阻挡在相邻层之间的流动的任何适当的构型。
杂质可包括颗粒、化学物、油、燃料、发动机排放物,或其它非期望的固体、液体或气体。如以下所讨论,过滤膜片可具有分别对应于具有大孔的过滤层和具有小孔的过滤层的污浊侧和清洁侧。在特定的实施例中,具有大孔的污浊侧可定位在容纳电子装置、驱动器、马达或其它设备的罩壳的外部,而具有小孔的清洁侧可定位在罩壳的内部。因此,当空气从清洁侧扩散或穿透到污浊侧时,开始阻塞膜片污浊侧的任何杂质可更容易地从孔中驱除。
如在以下详细地讨论,过滤膜片可通过使材料单独地或者彼此组合地展开而形成。例如,多个片材(sheet)可共同地展开(例如在结合后同时展开),以便同时形成具有不同孔尺寸的多个层。起始的片材可以是相同或不同的材料。然而,在展开片材之后,所形成的孔尺寸和布置可显著地不同,这一点将在下文详细地描述。例如,起始的片材可利用相同的材料在不同的处理步骤(例如施加压力、热量、混合等)之后制成。作为另一实例,起始的片材可利用不同的材料混合物(例如具有不同的添加剂、制剂和溶剂的基体材料)制成。这些添加剂、介质和溶剂可能保留或未保留在最终的多层式膜片中。在特定的实施例中,各混合物中的添加剂、介质和溶剂的量可至少部分地控制最终的特性,例如在多层式膜片中各层的孔隙度。例如,不同的混合物可具有作为基体材料的PTFE,该基体材料与不同量的润滑油制剂或润滑剂混合。
图1是包括一个或多个通风孔18的保护罩壳的透视图,该通风孔18带有根据本发明的特定实施例的改进的过滤膜片32。如在下文详细地讨论,过滤膜片32可包括具有不同的孔尺寸的多个层,该层利用诸如ePTFE的材料通过展开技术而形成。罩壳10联接至安装板12,并保护诸如电子装置的设备,以免暴露到有害的杂质(例如,油、污物、酸或其它化学物)中。在一些实施例中,罩壳10可用于汽车的发动机舱,用以容纳汽车构件如举例来说汽车电子装置14或风挡刮水器马达16。罩壳10还可用来保护在商业、工业和消费者应用场合中的各种各样的机电装置。例如,罩壳10可保护诸如汽车或航空器的运载工具中的装置。罩壳10可装有马达、马达壳体、微电子装置、电路板、存储器、硬驱动机、处理器、控制单元、传感器、GPS单元、报警单元、运载工具黑匣子、运载工具灯(例如头灯、尾灯等)或其它机电单元。为了阻止水分聚集在罩壳10中,罩壳10可包括根据实施例的一个或多个通风孔18。通风孔18允许空气和水分穿过罩壳10,但阻止油、灰尘或其它杂质进入罩壳10。线2-2显示了在图2中所示的其中一个通风孔18的特写视图的位置。
图2是图1的其中一个通风孔18的实施例的透视图。通风孔18包括位于罩壳10中的开口30,过滤膜片32安置在该开口30上。如在以下所讨论,过滤膜片32可包括具有不同孔隙度的若干层。过滤膜片32可利用围绕过滤膜片32周边的一层粘结剂在开口30上保持就位。它还可以在开口上进行热焊接、激光焊接或嵌入模制。如以上所讨论,通风孔18允许罩壳10换气(即流动的空气进出罩壳10),但将杂质保持在罩壳10之外。为了本公开内容的目的,通风孔18或过滤膜片32的“污浊”侧34是暴露到杂质中的一侧,该杂质可存在于罩壳10外的外部环境中,而通风孔18或过滤膜片32的“清洁”侧36是面向罩壳10中的内部空间的一侧,经受保护的构件容纳在该罩壳10中。
当围绕罩壳10的环境条件变化时,罩壳10内的温度可升高或降低。当温度降低时,罩壳10内的压力可变成略为负值。为了平衡负压力,来自外面的空气如由箭头38所示穿过过滤膜片32进入罩壳10。过滤膜片32允许空气穿过通风孔18,但阻挡杂质如灰尘、污物、油、燃料、酸或其它材料,如由箭头40显示。当温度升高时,罩壳10内的压力可变成略为正值。为了平衡正压力,来自罩壳10内的空气如由箭头42所示穿过过滤膜片32排出。在特定的实施例中,过滤膜片还允许水分逸出,如由箭头42所示。这样,过滤膜片32允许罩壳10内的压力平衡,以及允许水分逸出,同时还阻止杂质进入罩壳10。线3-3显示了在图3中所示的过滤膜片33的特写视图的位置。
图3是图1和图2的过滤膜片32的实施例的特写俯视图。如在图3中所示,过滤膜片32可包括PTFE纤维48的网织品46,在纤维48之间具有孔隙或孔50。如在下文进一步讨论,显示在图3中的纤维网织品46可通过以下方式制造:形成一个或多个PTFE层,以及使PTFE层展开用以分离纤维48和张开孔50,由此形成ePTFE。因此,将认识到的是,孔50的尺寸可至少部分地由PTFE层展开的程度所确定。另外,尽管未在图3中显示,但过滤膜片32可包括具有不同的孔尺寸的两个或多个ePTFE层。例如,用来形成ePTFE层的PTFE混合物可以不同,使得相同的展开程度将在不同的层中产生不同的孔尺寸,这一点将在下文进一步说明。过滤膜片32的其它方面可参照图4更好地理解。
图4是图1-3的过滤膜片32的实施例的截面,该过滤膜片32具有两个ePTFE层52和54。如在图4中所示,过滤膜片32可包括面向过滤膜片32的清洁侧36的底层52,面向过滤膜片32的污浊侧34的顶层54,以及在底层52与顶层54之间形成界面的过渡层56。底层52的厚度58和顶层54的厚度60可都至少小于大约0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或25密耳(mil)。如所知道的那样,一个密耳是千分之一英寸(即0.001英寸)。在特定的实施例中,厚度58和60可在大约1mil至4mil(即0.001英寸至0.004英寸)的范围内变化。这些厚度58和60可彼此相同或不同。例如,厚度58可为厚度60的大约10、20、30、40、50、60、70、80或90的百分比。另外,过滤膜片32可包括任意数目(例如2、3、4、5、6、7、8、9或10)的层。此外,在备选的实施例中,顶层54可面向过滤膜片32的清洁侧36,而底层52可面向过滤膜片32的污浊侧34。
还显示在图4中的是孔50,在一些实施例中,该孔50的直径可在大约0.01微米至10微米,0.01微米至5微米,0.01微米至3微米,或0.01微米至1.0微米的范围内变化。
如所知道的那样,一个微米是百万分之一米。此外,底层52中的孔50的平均直径62可小于顶层54中的孔50的平均直径64。例如,顶层54中的孔50的平均直径64可大于底层52中的孔50的平均直径62大约0.05微米至1.0微米。在一个实施例中,底层52中的孔50的平均直径62可为大约0.15微米至0.25微米,而顶层54中的孔50的平均直径64可为大约0.25微米至0.35微米。在另一个实施例中,底层52中的孔50的平均直径62可小于大约0.2微米,而顶层54中的孔50的平均直径64可大于大约0.8微米。在一些实施例中,底层52中的孔50的平均直径62可至少小于顶层54中的孔50的平均直径64的大约10、20、30、40、50、60、70或80的百分比,其中,层52和54二者的孔50可都小于大约1、2、3、4、5、6、7、8、9或10微米。例如,底层52中的孔50的平均直径62可至少小于顶层54中的孔50的平均直径64的大约50%,其中,层52和54二者的孔50可都小于大约10微米。在一些实施例中,过滤膜片32可包括多于两个的层,各自具有渐进地更小的孔。
底层52和顶层54在过渡层56处联接在一起。如在下文进一步所述,底层52和顶层54可通过加热和压缩彼此联接。而且,底层52和顶层54可共同展开,也就是,联接到一起然后同时展开以形成孔50。由于底层52和顶层54中不同的孔50尺寸,底层52中的孔50与顶层54中的孔50通常在过渡层56处彼此不对齐。因此,过渡层56对杂质的流动提供了阻力区,这一点将在下文参照图5和图6进一步描述。例如,过渡层56表现为对于经过过滤膜片32的流动的方向改变和截面面积的改变。
过滤膜片32还可包括基底层66,该基底层66起到提供改进的过滤膜片32的耐用性的作用。基底层66增强过滤膜片32,但并不显著地改变由底部ePTFE层52和顶部ePTFE层54所提供的过滤特性。基底层66可包括提供高介电常数的任何耐用、柔性的材料,诸如举例来说聚酯。例如,基底层66可以是纺织物或无纺织物。在一些实施例中,基底层66的厚度68可以为大约1毫米至4毫米。
另外,在一些实施例中,过滤膜片32可利用一种或多种单独的化学处理或组合的化学处理通过化学的方式进行处理,用以提高过滤膜片32的疏油特性和/或疏水特性,以及过滤膜片32的化学电阻率。例如,过滤膜片32可利用基于氟碳化合物的表面活性剂、氟保护剂、氟化的共聚物或其组合进行处理。在特定的实施例中,过滤膜片32可利用来自由特拉华州威尔明顿的Dupont公司所提供的Zonyl族产品的一种或多种处理剂(treatment)进行处理。
当过滤膜片32投入使用时,过滤膜片32的污浊侧34(例如顶层54)可暴露到许多杂质中。例如,在汽车的应用场合中,过滤膜片32的污浊侧34可暴露到油、汽油、柴油燃料、排出气体等中。特定的这些杂质可具有在过滤膜片32的孔50中累积的倾向,由此阻塞孔50,并减少穿过滤膜片32的空气流。然而,如上文所述,过渡层56为杂质的流动提供了阻力增加的层,并由此减少过滤膜片32的堵塞。在一些实施例中,穿过过滤膜片32的至少大约40、50、60、70或80百分比的原有空气流将因为过滤膜片32的防堵塞特性而得到保持。过滤膜片32的增加的堵塞阻力可参照图5和图6更好地理解。
图5和图6是图1-4的过滤膜片32的截面图,显示了根据实施例的过滤膜片32的防堵塞的效果。具体地讲,图5显示了罩壳10内负压(例如,清洁侧36上的压力相比于污浊侧34更小)期间的过滤膜片32,而图6则显示了罩壳10内正压(例如,清洁侧36上的压力相比于污浊侧34更大)期间的过滤膜片32。如在图5中所示,过滤膜片32的污浊侧34可能倾向于收集杂质80,该杂质80可能是基于油的,举例而言,例如润滑油、汽油或柴油燃料。尽管顶层54可能倾向于排斥杂质80,但有限量的杂质80可变得截留在顶层54的孔50中,并随着时间的推移而累积。此外,如果罩壳10中的压力为负,则来自罩壳10外的空气压力(如由箭头82所示)可倾向于将杂质80更深地推入过滤膜片32中。然而,尽管杂质80可被吸收到顶层54的孔50中,但过渡层56阻止杂质80完全穿过过滤膜片32和阻止污染底层52的孔50。因此,过滤膜片32的底层52保持相对地无杂质80。
转到图6,过滤膜片32显示在罩壳10内的正压期间。当罩壳10内的空气压力为正时,来自于罩壳10内的空气流(如由箭头84所示)可倾向于从过滤膜片32中排出杂质80。因此,每当罩壳10经历一段时间的正压时,过滤膜片32的孔50便可倾向于对杂质80进行清除。底层52的孔50保持相对畅通的事实,使得正空气压力更有效地集中在阻塞顶层54的孔50的杂质80上。这样,正空气流84从顶层54的孔50中清除杂质80,且顶层54将因此能够在下一负压期间更好地使空气进入罩壳10。在特定的实施例中,过滤膜片32可承受在大约0磅/平方英尺(psi)至140psi之间范围内的压力。
图7-9是图1-6的过滤膜片32的制造过程的实施例的流程图。本文所提供的制造方法描述了过滤膜片32的层52和54共同展开(例如,在进行展开之前联接在一起)的方法。复合材料的多层式过滤膜片32然后展开,以便形成所需的孔50尺寸,如上文参照图4所述。在展开之前联接层52和54,然后同时展开层52和54导致形成更简单、更经济并且更快速的生产过程。另外,尽管描述了用于产生两层式膜片的技术,但将认识到的是,本文所描述的技术可扩展到提供具有3、4、5、6、7层或更多层的过滤膜片32。
首先转到图7,显示了制造过滤膜片32的第一过程94。如在图7中所示,过程94以制备两种PTFE混合物开始:混合物A(在方框96)以及混合物B(在方框98)。孔直径62和64可部分地通过PTFE混合物的制备进行控制。另外,由于层一起被展开以形成孔50,故在底层52和顶层54中的孔直径62和64之间的差异可通过适当地制备PTFE混合物A和B而达到,使得层52和54二者的同等展开将在层52和54中形成不同的孔直径62和64。因此,混合物A和混合物B的成分可以是在底层52和顶层54中导致形成不同孔直径62和64的任何适当的PTFE成分。例如,混合物A和B可具有与PTFE相混合的不同量的润滑油制剂或润滑剂。
在制备PTFE混合物之后,混合物A 96和混合物B 98可分别在方框100和102进行挤压,形成两个PTFE的预成型件。接下来,在方框104,可对两个挤压的预成型件进行按压并整平,以获得特定的厚度。按压过程形成双层的PTFE片材,该PTFE片材的厚度可部分地通过施加给该两个预成型件的压力进行控制。以上过程可由于摩擦而在PTFE片材中产生显著量的热量。因此,设备还可构造成用以在处理中对双层的PTFE片材进行冷却。
接下来,在方框106,双层的PTFE片材可经扩展(即展开)以便形成孔50。双层的PTFE片材的扩展可进行控制用以确定在底层52和顶层和54上所需的孔直径62和64。然而,如以上所述,在底层52和顶层54上的孔直径62和64之间的相对差异可大致或完全基于在其中制备PTFE混合物A和B的步骤96和98。在不同的实施例中,双层的PTFE片材可沿纵向(即相对于片材的长度)进行扩展,沿横向(即相对于片材的宽度)进行扩展,或者两者兼有。在双层的PTFE片材在方框106进行扩展之后,可增加基底层66以便形成过滤膜片32。在特定的实施例中,扩展步骤106可提供大约10%至70%的扩展。例如,扩展步骤106可提供至少大于大约10、20、30、40、50、60、70百分比或更大百分比的扩展。
现在转到图8,显示了制造过滤膜片32的第二过程108。如同在图7的过程94,图8的过程108也以制备两种PTFE混合物开始:混合物A(在方框96)以及混合物B(在方框98),并且对两种PTFE预成型件进行挤压(在方框100和102)。然而,不同于将两种坯料挤压在一起(如在图7中),在过程108中,各坯料在方框110和112单独地进行挤压,分别形成两种PTFE片材。在方框110和112的挤压步骤之后,PTFE片材可以是湿的。接下来,在方框114,当PTFE片材仍然是湿的时候,可将两种PTFE片材挤压在一起,形成双层的PTFE片材。接下来,在方框118,对双层的PTFE片材进行扩展(如在以上相对于图7所述)。在双层的PTFE片材在方框118进行扩展之后,可增加基底层66以便形成过滤膜片32。
现在转到图9,显示了制造过滤膜片32的第三过程120。如同在图7的过程94和图8的过程108,过程120也以制备两种PTFE混合物开始:混合物A(在方框96)以及混合物B(在方框98),并且对两种PTFE预成型件分别进行挤压(在方框100和102)。然后,各预成型件可在方框122和124单独地进行挤压,分别形成两种PTFE片材。在挤压之后,两种PTFE片材可进行干燥。接下来,两种干燥的PTFE片材可在方框126一起进行扩展,形成双层的ePTFE片材。在该实施例中,在扩展过程期间施加足够的压力,以便使两种PTFE片材彼此粘着。在双层的PTFE片材在方框126进行扩展之后,可增加基底层66以便形成过滤膜片32。过程120的上述情形在片材之间提供了永久的机械结合。
本书面描述使用了包括最佳方式的实例公开了本发明,并且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明,包括制作和使用任何装置或系统,以及执行任何所结合的方法。本发明的专利保护范围由权利要求限定,并且可包括本领域的技术人员所想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的书面语言并无不同的结构元件,或者如果这些其它实例包括与权利要求的书面语言无实质差异的同等结构元件,则认为它们处于权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种方法,包括:
结合多个层;其中所述多个层包括第一多孔聚合物层、第二多孔聚合物层以及第一多孔聚合物层与第二多孔聚合物层之间的过渡层;以及
在结合之后,共同展开所述多个层,以便形成过滤膜片,所述过滤膜片具有层与层之间变化的孔隙度;
其中所述第一多孔聚合物层的多个第一孔与所述第二多孔聚合物层的多个第二孔在所述过渡层处不对齐。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,结合包括在之前不展开所述层的情况下将所述多个层的表面固定到一起。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,结合所述多个层包括将多个聚合物片材按压到一起。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,结合包括通过施加热量以热的方式结合所述多个层,以化学的方式结合所述多个层,或者两者的组合。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,共同展开包括在结合之后使所述多个层展开至少20%。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,共同展开包括在各对相邻的层之间展开结合界面,并且所述结合界面至少部分地阻挡经由所述相邻的层中的孔的流动。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
制备构造成用以提供第一孔尺寸的第一聚合物混合物;
制备构造成用以提供第二孔尺寸的第二聚合物混合物;
将所述第一聚合物混合物挤压成第一预成型件,以及将所述第二聚合物混合物挤压成第二预成型件;
将所述第一预成型件和所述第二预成型件组合成双层的聚合物片材;以及
共同展开所述双层的聚合物片材,以便形成过滤膜片,所述过滤膜片包括所述第一多孔聚合物层和所述第二多孔聚合物层,所述第一多孔聚合物层包括所述第一孔尺寸的所述第一孔,所述第二多孔聚合物层包括所述第二孔尺寸的所述第二孔。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,组合包括将所述第一预成型件和第二预成型件按压到一起。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,组合包括将所述第一预成型件按压成第一片材,将所述第二预成型件按压成第二片材,以及将所述第一片材和所述第二片材按压到一起。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,组合包括将所述第一预成型件按压成第一片材,将所述第二预成型件按压成第二片材,干燥所述第一片材和所述第二片材,以及在共同展开的过程中对所述第一片材和所述第二片材一起加压。
11.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括将所述过滤膜片基于氟碳化合物的表面活性剂、氟保护剂、氟化的共聚物或其组合进行处理。
12.一种方法,包括:
在流过展开的过滤膜片的介质中过滤物质,所述过滤膜片具有孔尺寸不同的多个共同展开的层;其中所述多个共同展开的层包括第一多孔聚合物层、第二多孔聚合物层以及第一多孔聚合物与第二多孔聚合物层之间的过渡层;所述第一多孔聚合物层包括具有第一平均孔直径的多个第一孔;所述第二多孔聚合物层包括具有第二平均孔直径的多个第二孔;所述第一平均孔直径与所述第二平均孔直径不同;且所述第一多孔聚合物层的多个第一孔与所述第二多孔聚合物层的多个第二孔在所述过渡层处不对齐。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述方法包括在所述多个共同展开的层中的相邻的层之间的结合界面处阻挡所述物质。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,使所述介质或不同的介质经由所述展开的过滤膜片的流动反向以清除由所述结合界面所阻挡的物质。
15.一种系统,包括:
过滤膜片,所述过滤膜片包括:
第一多孔聚合物层,其包括具有第一平均孔直径的多个第一组孔;
第二多孔聚合物层,其包括具有第二平均孔直径的多个第二组孔,所述第二平均孔直径不同于所述第一平均孔直径;
在所述第一多孔聚合物层和所述第二多孔聚合物层之间的共同展开的过渡层,其中,所述过渡层构造成用以阻挡杂质在所述第一多孔聚合物层与所述第二多孔聚合物层之间流动;
其中所述第一多孔聚合物层的多个第一组孔与所述第二多孔聚合物层的多个第二组孔在所述过渡层处不对齐。
16.根据权利要求15所述的系统,其特征在于,所述第一平均孔直径和所述第二平均孔直径二者都小于10微米,以及所述第二平均孔直径至少小于所述第一平均孔直径的50%。
17.根据权利要求15所述的系统,其特征在于,所述过滤膜片布置在罩壳的开口上,以及所述过滤膜片构造成用以当阻挡杂质流动时容许空气和水分流动进出所述罩壳。
18.根据权利要求17所述的系统,其特征在于,所述罩壳布置在汽车的发动机舱中。
19.根据权利要求17所述的系统,其特征在于,所述过滤膜片基于氟碳化合物的表面活性剂、氟保护剂、氟化的共聚物或其组合进行处理过。
20.根据权利要求15所述的系统,其特征在于,所述第一多孔聚合物层和所述第二多孔聚合物层包括聚四氟乙烯。
CN201010155650.5A 2009-03-23 2010-03-23 分层式过滤膜片及其制造方法 Active CN101850201B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/409137 2009-03-23
US12/409,137 US8118910B2 (en) 2009-03-23 2009-03-23 Layered filtration membrane and methods of making same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101850201A CN101850201A (zh) 2010-10-06
CN101850201B true CN101850201B (zh) 2015-09-02

Family

ID=42046378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010155650.5A Active CN101850201B (zh) 2009-03-23 2010-03-23 分层式过滤膜片及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8118910B2 (zh)
EP (1) EP2233200B1 (zh)
JP (1) JP5627257B2 (zh)
CN (1) CN101850201B (zh)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5133039B2 (ja) * 2007-12-07 2013-01-30 日東電工株式会社 ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜およびその製造方法ならびに防水通気フィルタ
US20110052900A1 (en) * 2009-02-16 2011-03-03 Sumitomo Electric Fine Polymer, Inc. Porous multilayer filter and method for producing same
US9132616B2 (en) * 2010-08-31 2015-09-15 Bha Altair, Llc Multi-layer composite membrane materials and methods therefor
TWI453114B (zh) * 2012-05-11 2014-09-21 Entire Technology Co Ltd 多孔複合膜的製造方法
CN102927953B (zh) * 2012-11-08 2015-06-10 西南石油大学 一种剪切流动下聚合物水力学尺寸的测试方法及其测试装置
US11090590B2 (en) 2012-11-13 2021-08-17 Hollingsworth & Vose Company Pre-coalescing multi-layered filter media
US9149748B2 (en) 2012-11-13 2015-10-06 Hollingsworth & Vose Company Multi-layered filter media
US9149749B2 (en) 2012-11-13 2015-10-06 Hollingsworth & Vose Company Pre-coalescing multi-layered filter media
CN105102097B (zh) * 2013-02-25 2017-10-31 霍林斯沃思和沃斯有限公司 多层的过滤介质
CN103657276B (zh) * 2013-12-23 2016-02-10 北京大学 一种细颗粒物过滤结构及其制备方法
US10399024B2 (en) 2014-05-15 2019-09-03 Hollingsworth & Vose Company Surface modified filter media
US10195542B2 (en) 2014-05-15 2019-02-05 Hollingsworth & Vose Company Surface modified filter media
US10828587B2 (en) 2015-04-17 2020-11-10 Hollingsworth & Vose Company Stable filter media including nanofibers
GB2547910A (en) * 2016-03-02 2017-09-06 Icon Tech Systems Ltd Filter
DE112017001673T5 (de) * 2016-03-31 2019-01-10 Ngk Insulators, Ltd. Poröser Träger, Verfahren zur Herstellung des porösen Trägers, Trennmembranstruktur und Verfahren zur Herstellung der Trennmembranstruktur
US10625196B2 (en) 2016-05-31 2020-04-21 Hollingsworth & Vose Company Coalescing filter media
WO2018009197A1 (en) * 2016-07-07 2018-01-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Metal fluoropolymer composites
CN108605174B (zh) 2016-09-14 2020-06-26 W.L.戈尔有限公司 用于保护声学设备的组件
JP6920042B2 (ja) * 2016-09-30 2021-08-18 日東電工株式会社 エアフィルタ濾材、エアフィルタパック及びエアフィルタユニット
CN106678980A (zh) * 2017-02-10 2017-05-17 上海帆煜自动化科技有限公司 一种挂壁式空气处理装置
JP7132093B2 (ja) 2018-11-08 2022-09-06 日機装株式会社 血液浄化装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1276744A (zh) * 1997-08-22 2000-12-13 能源及环境研究中心基金会 过滤器和静电分离器的组合装置
US6214093B1 (en) * 1998-07-08 2001-04-10 Nitto Denko Corporation Filter medium for air filters
CN1459392A (zh) * 2002-05-15 2003-12-03 日东电工株式会社 通气元件以及使用该通气元件的通气壳体
CN101242889A (zh) * 2005-07-18 2008-08-13 戈尔企业控股股份有限公司 多孔ptfe材料以及由其生产的制品
CN101380548A (zh) * 2007-09-04 2009-03-11 富士胶片株式会社 结晶聚合物微孔膜及其制备方法、和过滤器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL130162C (zh) 1962-08-06
SE392582B (sv) 1970-05-21 1977-04-04 Gore & Ass Forfarande vid framstellning av ett porost material, genom expandering och streckning av en tetrafluoretenpolymer framstelld i ett pastabildande strengsprutningsforfarande
US4969998A (en) 1984-04-23 1990-11-13 W. L. Gore & Associates, Inc. Composite semipermeable membrane
JPH078927B2 (ja) * 1989-12-07 1995-02-01 ダイキン工業株式会社 ポリテトラフルオロエチレン複層多孔膜の製造方法
US5116650A (en) * 1990-12-03 1992-05-26 W. L. Gore & Associates, Inc. Dioxole/tfe copolymer composites
JP2854223B2 (ja) 1993-09-08 1999-02-03 ジャパンゴアテックス株式会社 撥油防水性通気フィルター
US6235377B1 (en) 1995-09-05 2001-05-22 Bio Med Sciences, Inc. Microporous membrane with a stratified pore structure created in situ and process
WO1997026134A1 (en) * 1996-01-22 1997-07-24 Memtec America Corporation Highly porous polyvinylidene difluoride membranes
JP3273735B2 (ja) * 1996-05-17 2002-04-15 日東電工株式会社 ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜およびその製造方法、シート状ポリテトラフルオロエチレン成形体、並びに、エアーフィルター用濾材
JP2007111697A (ja) * 1998-07-08 2007-05-10 Nitto Denko Corp エアフィルタ用ろ材
US6228477B1 (en) 1999-02-12 2001-05-08 Bha Technologies, Inc. Porous membrane structure and method
KR100409017B1 (ko) * 2000-06-23 2003-12-06 주식회사 엘지화학 다성분계 복합 분리막 및 그의 제조방법
JP2002301321A (ja) * 2001-04-05 2002-10-15 Daikin Ind Ltd フィルタ濾材、それを用いたフィルタパック及びエアフィルタユニット並びにフィルタ濾材の製造方法
US7771818B2 (en) 2002-09-20 2010-08-10 Bha Group, Inc. Treatment of porous article
US7306729B2 (en) * 2005-07-18 2007-12-11 Gore Enterprise Holdings, Inc. Porous PTFE materials and articles produced therefrom
JP4916195B2 (ja) * 2006-03-09 2012-04-11 三菱樹脂株式会社 積層型多孔性フィルム
JP2008055407A (ja) * 2006-08-01 2008-03-13 Nitto Denko Corp ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の製造方法およびエアフィルタ濾材
US8900351B2 (en) * 2007-11-14 2014-12-02 Nitto Denko Corporation Filter medium and method of manufacturing the same and filter unit
US8777051B2 (en) * 2008-04-02 2014-07-15 Brunswick Corporation Fuel venting systems having protective membranes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1276744A (zh) * 1997-08-22 2000-12-13 能源及环境研究中心基金会 过滤器和静电分离器的组合装置
US6214093B1 (en) * 1998-07-08 2001-04-10 Nitto Denko Corporation Filter medium for air filters
CN1459392A (zh) * 2002-05-15 2003-12-03 日东电工株式会社 通气元件以及使用该通气元件的通气壳体
CN101242889A (zh) * 2005-07-18 2008-08-13 戈尔企业控股股份有限公司 多孔ptfe材料以及由其生产的制品
CN101380548A (zh) * 2007-09-04 2009-03-11 富士胶片株式会社 结晶聚合物微孔膜及其制备方法、和过滤器

Also Published As

Publication number Publication date
JP5627257B2 (ja) 2014-11-19
EP2233200B1 (en) 2015-11-04
JP2010221214A (ja) 2010-10-07
CN101850201A (zh) 2010-10-06
US20100236410A1 (en) 2010-09-23
US8118910B2 (en) 2012-02-21
EP2233200A1 (en) 2010-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101850201B (zh) 分层式过滤膜片及其制造方法
JP6234379B2 (ja) 逆洗可能な濾過エレメント
KR20100101606A (ko) 에어 필터
TWI387482B (zh) 空氣過濾器用片材及其製造方法暨空氣過濾器
CA2682984C (en) Filter with eptfe and method of forming
US4960449A (en) Ceramic particulate trap and method of making the same
US20160038865A1 (en) Liquid filtration media, filter elements and methods
JP5005917B2 (ja) 目封止ハニカム構造体の製造方法
JPH11502771A (ja) トラックのエッチングされた膜を有するフィルタカートリッジおよびその製造方法
KR20190097173A (ko) 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막과 이것을 사용한 방수 통기막 및 방수 통기 부재
CA2690076A1 (en) Multiple layer filter media
DE102015007968A1 (de) Filterelement und Verfahren zum Herstellen desselben
JP2005177641A (ja) エアフィルタユニットおよびその製造方法、並びにエアフィルタユニット集合体
JP2008119683A (ja) フィルタユニットおよびフィルタユニットパネル
JP2004290766A (ja) ハニカム構造体の製造方法
WO2014184348A1 (de) Luftfilter für die innenraumluft von kabinen von fahrzeugen, land-, bau- und arbeitsmaschinen
CN112292275A (zh) 用于运输工具的交换器元件以及配备有这种交换器元件的运输工具
DE102013014688A1 (de) Filterelement und Verfahren zum Herstellen desselben
WO2008133381A1 (en) Process for preparation of silicon carbide segment for honeycomb ceramic filter
DE102013015495A1 (de) Filteranordnung
US11266935B2 (en) Filter medium, method for producing same, and use of the filter medium in a filter element
EP1431061A1 (en) Compressive print blanket and method for producing the same
KR101000366B1 (ko) 공기 청정용 필터
US20070092691A1 (en) Honeycomb structure and method of manufacturing the same
KR102376198B1 (ko) 입자 여과 성능과 재료 재활용성이 증대되도록 구성되는 자동차용 에어 필터

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: BHA AERTAIER CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: GENERAL ELECTRIC CO.

Effective date: 20140408

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20140408

Address after: Tennessee

Applicant after: GEN ELECTRIC

Address before: American New York

Applicant before: General Electric Company

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210809

Address after: Ohio, USA

Patentee after: PARKER-HANNIFIN Corp.

Address before: Tennessee

Patentee before: BHA Altair LLC

TR01 Transfer of patent right