CN107073407B - 用于细菌过滤的含氟聚合物制品 - Google Patents

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Abstract

提供一种包括至少两个位于堆叠构型中的非灭菌含氟聚合物膜的灭菌级过滤器。所述含氟聚合物膜的泡点为约10‑50psi，厚度小于约10微米，质量/面积小于约10g/m2。所述非灭菌含氟聚合物膜相互分开一定距离d，所述距离d可小于约100微米。可将所述含氟聚合物膜层叠或共膨胀以产生复合物堆叠的过滤材料。在示例性的实施方式中，至少一种含氟聚合物膜是膨胀聚四氟乙烯膜。在一个实施方式中，所述含氟聚合物膜的表面形态基本相同并且不含有或基本不含游离原纤。还提供生产灭菌级过滤器的方法。

Description

用于细菌过滤的含氟聚合物制品
技术领域
本发明主要涉及细菌过滤，更具体地，本发明涉及符合灭菌级过滤器的细菌截留要求的多层过滤制品。
背景技术
细菌污染造成了对于生物药物以及食品和饮料流的安全性的威胁。为此，已开发了提供从这样的工艺流中去除细菌的过滤器。已知的提供细菌过滤的过滤器通常使用一个或多个含氟聚合物膜。一些这样的过滤器建立在安全网中并使用两层膜以提供灭菌保证。即，即使有一些细菌通过了第一膜层，存在的第二膜层会大致截留未滞留在第一层中的任何细菌。不过，过滤器的流速通常由于这样的双层结构而显著降低。
为了改善流速，尝试在此应用中使用较薄的膜。不过，需要小的孔尺寸(高泡点)以截留流体流中所有的细菌从而满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。虽然高泡点(或小孔尺寸)膜可具有有效的细菌截留性，但它们往往遭遇低容量(或产量)的问题。此外，它们每单位面积的流速很大程度下降，并且将泡点和厚度与细菌截留相关联的能力被降低。
由于希望提高过滤的每单位面积的流速而不损害细菌截留性质，因此仍然需要一种多孔膜，其提供高的每单位面积的流速同时满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。
发明概述
本发明的一个实施方式涉及堆叠的细菌过滤器材料，其包括(1)具有第一主表面和第二主表面的第一非灭菌含氟聚合物膜，和(2)位于所述第一或第二主表面上，与所述第一非灭菌含氟聚合物膜相距一定距离d的第二非灭菌含氟聚合物膜。所述距离d可小于100微米。所述第一和第二含氟聚合物膜各自具有约10-50psi的泡点和小于约10微米的厚度。所述第一和第二含氟聚合物膜还可具有约1.0-2g/m2的质量/面积。此外，所述第一和第二主表面基本不含游离原纤。在一个或多个实施方式中，第一和第二含氟聚合物膜中的至少一个是膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)膜。此外，堆叠的细菌过滤材料通过了用于灭菌级过滤器的细菌截留要求，并且是灭菌级过滤器。
本发明的第二个实施方式涉及细菌过滤器材料，其包括(1)堆叠的过滤器材料和(2)位于堆叠的过滤器材料上的第一纤维层。所述细菌过滤材料是灭菌级过滤器。堆叠的过滤器材料包括(1)具有第一主表面和第二主表面的第一非灭菌含氟聚合物膜，和(2)位于所述第一主表面上的，与所述第一主表面相距一定距离的第二非灭菌含氟聚合物膜。所述距离d可小于100微米。此外，所述第一和第二含氟聚合物膜各自具有约10-50psi的泡点和小于约10微米的厚度。在一个示例性的实施方式中，第一和第二含氟聚合物膜中的至少一个是膨胀型聚四氟乙烯膜。所述第一和第二含氟聚合物膜可源自一个母含氟聚合物膜，所述母含氟聚合物膜在与其长度方向垂直的方向上被分开。在至少一个实施方式中，第二纤维层位于堆叠的过滤器材料上，在与所述第一纤维层相反的一侧。
本发明的第三个实施方式涉及细菌过滤材料，其包括(1)堆叠的过滤器材料和(2)位于堆叠的过滤材料上的第一纤维层。堆叠的过滤器材料包括(1)具有第一主表面和第二主表面的第一非灭菌含氟聚合物膜，和(2)位于所述第一主表面上的，与所述第一主表面相距一定距离的第二非灭菌含氟聚合物膜。所述距离d可小于100微米。此外，所述第一和第二含氟聚合物膜可源自一个母含氟聚合物膜，所述母含氟聚合物膜在与其长度方向垂直的方向上被分开。此外，所述第一和第二含氟聚合物膜各自具有约10-50psi的泡点，小于约10微米的厚度和约0.1-2g/m2的质量/面积。所述堆叠的细菌过滤材料是灭菌级过滤器。
附图简要说明
采用附图以帮助进一步理解本公开内容，其纳入说明书中并构成说明书的一部分，附图显示了本公开内容的实施方式，与说明书一起用来解释本公开内容的原理。
图1是说明根据本发明的至少一个实施方式的，在过滤材料中的材料层的示意图；
图2是说明根据本发明的至少一个实施方式的，在堆叠的过滤器材料中的材料取向的示意图；
图3是根据本发明实施方式所述的包含褶皱过滤介质的过滤装置的分解图；
图4是根据本发明的一个实施方式在放大5000倍下拍摄的在堆叠的过滤器中使用的ePTFE膜的顶表面的扫描电子显微照片；
图5是根据本发明的一个实施方式在4500倍放大下拍摄的图4的ePTFE膜的底表面的扫描电子显微照片；
图6是根据本发明的另一个实施方式在放大10,000倍下拍摄的ePTFE膜的横截面的扫描电子显微照片；
图7是根据本发明的一个实施方式在放大5000倍下拍摄的在堆叠的过滤器中使用的ePTFE膜的顶表面的扫描电子显微照片；
图8是根据本发明的另一个实施方式在5000倍放大下拍摄的图7的ePTFE膜的底表面的扫描电子显微照片；以及
图9是根据本发明的另一个实施方式在放大10,000倍下拍摄的图7的ePTFE膜的横截面的电子显微照片。
术语表
本文中使用的术语“灭菌级过滤器”是指在所有10个测试样品中堆叠的过滤器材料都表现为零CFU，从而满足了本文所述的用于灭菌级过滤器的细菌截留要求。
如本文所用，术语“非灭菌膜”是用于描述当根据用于灭菌级过滤器的细菌截留要求进行测试时，表现出单独的膜至少有1CFU，并因此未通过该测试。
如本文所用，术语“堆叠的过滤材料”是指含有至少两个含氟聚合物膜的过滤材料，所述至少两个含氟聚合物膜被放置成一个含氟聚合物膜在另一个含氟聚合物膜之上。
如本文所用，术语“厚度维度”是与膜的长度方向正交或基本正交的膜的方向。
如本文所用，术语“长度维度”是与膜的厚度方向正交或基本正交的膜的方向。
如本文所用，术语“主表面”是用于描述沿膜的长度方向并与所述膜的厚度方向垂直的顶和/或底表面。
如本文所用，术语“在……上”是指一个元件，例如膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)膜，直接在另一个元件之上，或者也可存在介于中间的元件。
如本文所用，术语“相邻”是指一个元件，例如ePTFE膜，直接与另一个元件相邻，或者也可存在介于中间的元件。
术语“基本为零微米”是指定义小于或等于0.1微米的距离。
如本文所用，术语“游离原纤”是用于描述具有两个端部的原纤，一个端部与膜的表面连接，第二个端部不与膜的表面连接并从膜的表面延伸出或向外延伸。
发明详述
本领域的技术人员应理解，可通过用于发挥所需作用的任何数量的方法和设备来实现本公开内容的各个方面。还应注意，本文参考的附图不一定是按比例绘制，而是有可能放大以说明本公开的各个方面，就此而言，附图不应视为限制性的。
应当注意的是，术语“膜”和“ePTFE膜”可在本文中互换使用。同样，术语“堆叠的过滤构件”、“堆叠的过滤器构件”和“堆叠的过滤介质”可在本文中互换使用。此外，术语“细菌过滤材料”和“细菌过滤器材料”可在本文中互换使用。
本发明涉及当被以堆叠或层叠的取向放置时，满足用于灭菌级过滤器的细菌截留要求而不显著影响流速的非灭菌含氟聚合物膜。不过，单独来说，所述含氟聚合物膜允许细菌通过。所述含氟聚合物膜可以是泡点为约10-50psi，厚度小于约10微米，质量/面积小于约10g/m2的膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)膜。
细菌过滤材料包括至少一个堆叠的过滤器材料的第一层和至少一层纤维层，所述纤维层被配置成支撑所述堆叠的过滤器材料和/或被配置成提供从堆叠的过滤器材料排走流体。图1描绘了形成细菌过滤材料10的材料层的一个示例性取向。如图所示，过滤介质10可以包括堆叠的过滤器材料20，形成上游引流层的第一纤维层30和任选的形成下游引流层的第二纤维层40。箭头5描绘了流体流动通过过滤材料的方向。
基本如图2所示，堆叠的过滤器材料20含有两个位于堆叠或层叠的结构中的含氟聚合物膜50、55。含氟聚合物膜50相邻于含氟聚合物膜55或在含氟聚合物55之上，从而材料流动通过所述膜50，55(由箭头5所示)。此外，含氟聚合物膜50与含氟聚合物膜55分开一定距离d。所述距离d可为约0-100微米，约0-75微米，约0-50微米或约0-25微米。在一些实施方式中，所述距离d是零或基本为零微米，小于或等于0.1微米。所述距离也可小于约100微米，小于约75微米，小于约50微米，小于约25微米，小于约20微米，小于约15微米，小于约10微米，小于约5微米，或小于约1微米。
含氟聚合物膜50，55可通过在各自的顶部简单放置膜而被放置成堆叠结构。或者，可堆叠所述含氟聚合物膜并随后使用热和/或压力将它们层叠在一起。使用两个共膨胀含氟聚合物膜以生产复合堆叠过滤材料的实施方式也被认为在本发明的范围内。所述复合堆叠过滤材料可含有可被共挤出或集成在一起的两层或更多层的含氟聚合物膜。在这样的实施方式中，第一含氟聚合物膜和第二含氟聚合物膜处于堆叠的结构，但第一和第二含氟聚合物膜之间的距离为零或接近零。所述复合堆叠过滤材料具有第一主表面和第二主表面。这样的复合堆叠过滤材料的泡点可为约10-50psi，约14-20psi，或约21-25psi。或者，复合堆叠过滤材料的泡点可小于约50psi，小于约35psi，小于约30psi，或小于约25psi。此外，所述第一和第二主表面不含或基本不含原纤。
任选的支撑层可位于含氟聚合物膜之间。合适的支撑层的非限制性的例子包括聚合物编织材料、无纺材料、针织物、网状物和/或多孔膜。所述支撑层的厚度可为约1-100微米，约1-75微米，或为约1-50微米，或为约1-25微米。
当膜50，55位于流体流中时，含氟聚合物膜50，55从流体流中过滤细菌。应理解，膜50和膜55各自并不满足灭菌级过滤器的要求。不过，当被放置在堆叠或层叠结构中时，例如图2中所示的，所述堆叠的过滤器材料10满足了本文所述的用于灭菌级过滤器的细菌截留要求。
在一个或多个示例性的实施方式中，至少一个含氟聚合物膜是聚四氟乙烯(PTFE)膜或膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)膜。根据Bacino等人的美国专利7,306,729、Gore的美国专利3,953,566、Bacino的美国专利5,476,589或Branca等人的美国专利5,183,545中描述的方法制备的膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)膜可以在本文中使用。
含氟聚合物膜还可包括具有微结构的官能化的四氟乙烯(TFE)的共聚物材料的膨胀型聚合物材料，所述微结构的特征在于由原纤维互连的结点，其中官能化的TFE共聚物材料包括TFE和PSVE(全氟磺酰基乙烯基醚)的官能共聚物，或TFE与另一种合适的官能单体(例如但不限于偏二氟乙烯(VDF))的官能共聚物。官能化的TFE共聚物材料可例如根据Xu等人的美国专利公开第2010/0248324号或Xu等人的美国专利公开第2012/035283号中所述的方法制备。应理解，在本申请全文中，术语“PTFE”不仅包括聚四氟乙烯，还包括膨胀型PTFE、膨胀改性的PTFE和PTFE的膨胀型共聚物，例如在Branca的美国专利第5,708,044号、Baillie的美国专利第6,541,589号、Sabol等的美国专利第7,531,611号、Ford的美国专利公开第2009/0093602号和Xu等人的美国专利公开第2010/0248324号中所述的那些。
此外，含氟聚合物膜是薄的，厚度为约1-15微米，约1-10微米，约1-7微米或约1-5微米。或者，所述含氟聚合物膜的厚度小于约15微米，小于约10微米，小于约7微米或小于约5微米。
含氟聚合物膜的质量/面积为约0.1-0.5g/m2，约0.1-2g/m2，约0.5-1g/m2，约1-1.5g/m2，约1.5-3g/m2，或约3-5g/m2。同样，所述含氟聚合物膜的空气渗透率可为约0.5-2弗雷泽(Frazier)，或约4-6弗雷泽，或约6-10弗雷泽。此外，使用本领域已知的方法，所述含氟聚合物膜可呈现亲水性(例如水可润湿)，所述方法例如但不限于Okita等的美国专利第4,113,912号公开的方法。
含氟聚合物膜的泡点可为约10-50psi，约14-20psi，或约21-25psi。或者，含氟聚合物膜的泡点可小于约50psi，小于约35psi，小于约30psi，或小于约25psi。
如上文所讨论的，堆叠的过滤构件中的含氟聚合物膜的至少一个可以是膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)膜。在另一个实施方式中，含氟聚合物膜都为ePTFE膜。ePTFE膜可源自同一ePTFE膜，例如可从一个较大的ePTFE膜中切割出两个ePTFE膜并用于堆叠的过滤材料。所述切割与所述ePTFE膜的长度维度正交或基本正交，即切割基本平行于厚度维度。在这样的实施方式中，第一含氟聚合物膜50和第二含氟聚合物膜55在可测量的性质上，例如泡点、厚度、空气渗透率、质量/面积等，可以是相同或接近相同的。在这样的实施方式中，ePTFE膜的表面上的表面形貌是相同或基本相同的。或者，两种ePTFE膜可源自独立的ePTFE膜。在此实施方式中，ePTFE膜50，55是不同的。两个ePTFE膜之间的差异可在于孔径、厚度、泡点、微结构或它们的组合。此外，ePTFE膜50，55的顶表面和底表面不含或基本不含游离原纤。在将膜(例如ePTFE)分裂、撕裂或者以其他方式分开从而由单个母膜形成两个膜的情况中产生游离原纤。含氟聚合物膜50，55的表面可具有如图4,5,7和8中所示的外观。
应理解，多于两个的含氟聚合物膜可形成堆叠的过滤器材料20。此外，含氟聚合物膜可源自同一含氟聚合物源、源自不同的含氟聚合物源或这两者的组合。同样，一些或全部的含氟聚合物膜可相互之间在组成、泡点、厚度、空气渗透率、质量/面积等因素上变化。
过滤介质中的纤维层包括形成内聚(cohesive)结构的大量纤维(例如，纤维，纤丝，纱线等)。所述纤维层与所述堆叠的过滤器材料相邻并在其下游以提供对所述堆叠的过滤器材料的支撑。纤维层可以是使用聚合物材料，例如但不限于聚丙烯、聚乙烯或聚酯，制备的编织结构、无纺结构或针织结构。
再来看图3，过滤介质10可同心地放置在外笼70之中。外笼70具有穿过其表面的多个狭缝75，以使流体流动通过外笼70，例如，横向地通过外笼70的表面。内芯构件80设置在圆柱形过滤介质10内。内芯构件80也大致是圆柱形的，并且包括狭缝85以允许流体流流动通过内芯构件80，例如横向地通过内芯构件80的表面。因此，过滤介质10设置在内芯构件80和外笼70之间。可调整过滤制品100的尺寸以将其放置在过滤囊(未显示)中。
过滤装置100还包括设置在滤筒100相反的两端的端盖部件90，95。端盖部件90、95包括狭缝(未示出)，以允许与内芯部件80的流体连通。这样，流体可以穿过狭缝流入滤筒100，并流入内芯构件80。在足够的流体压力下，流体将通过狭缝85，穿过过滤介质10，并通过外笼70上的狭缝75离开过滤筒100。
当过滤筒100被组装后，将所述端盖组件90、95封装在过滤介质10上，外笼70和内芯部构件80设置在端盖部件90、95之间。可通过加热端盖组件90、95至足以产生热塑性的温度将端盖组件90、95密封至过滤介质10，在所述温度下所述端盖组件能软化并流动。当所述热塑性材料是可流动状态时，过滤介质10的端部与相应的端盖组件90、95接触以产生可流动的热塑性材料吸入(例如渗透入)过滤介质10。随后，固化(例如通过冷却)端盖组件90，95以形成与过滤介质10的密封。组装好的过滤筒100(例如，将端盖部件封装在过滤介质上)随后将用于过滤装置，例如过滤囊中。过滤制品100的堆叠的过滤膜20和纤维层30，60的一端或两端可以被封装，以密封地互连过滤介质10的端部。
应当理解，根据本公开可以使用过滤装置的各种其它构造，例如非圆柱形(例如，平面)过滤装置。此外，虽然流体的流动被描述为从过滤筒的外部到过滤筒的内部(例如由外向内流动)，但是还可以设想，在一些应用中，流体流动可以从过滤筒内部到过滤筒的外部(即由内向外流动)。
本领域的技术人员应理解，可通过用于发挥所需作用的任何数量的方法和设备来实现本公开内容的各个方面。还应注意，本文参考的附图不一定是按比例绘制，而是有可能放大以说明本公开的各个方面，就此而言，附图不应视为限制性的。
测试方法
应理解，虽然下文描述了某些方法和设备，但本领域普通技术人员确定适用的其它方法或设备也可选择性地采用。
泡点
使用毛细管流动气孔计(型号CFP 1500 AE，购自纽约伊萨卡的多孔材料公司(Porous Materials Inc.,Ithaca,N.Y.))，根据ASTM F31 6-03所述的一般方法测试泡点。将样品膜放置于样品室，用表面张力为19.1达因/厘米的SilWick硅酮流体(SilWickSilicone Fluid)(购自多孔材料公司)润湿。样品室的底部夹具由具有以下尺寸(直径2.54厘米，厚3.175毫米)的40微米的多孔金属盘插入件(康涅狄格州法明顿的莫特冶金公司(Mott Metallurgical,Farmington,CT))构成。样品室的顶部夹具具有直径为12.7mm的开口。使用Capwin软件6.74.70版本，按照表1所示设定以下参数。表示泡点的值取两次测量的平均值。
表1
Figure BDA0001249771160000091
单位面积质量(质量/面积)
膜的质量/面积是通过使用标尺测量样品明确限定面积的质量来计算的。使用模具或任何精确切割仪器将样品切割至限定面积。
弗雷泽空气渗透率
使用TexTest型FX3310仪器测量空气流。测量并记录通过样品的空气流速。弗雷泽空气渗透率是当穿过样品的压降差为12.7mm(0.5英寸)水柱时空气的流动速率，单位是立方英尺每平方英尺样品面积每分钟。
使用扫描电子显微镜(SEM)的膜厚度
使用冷的单面剃刀刀片切割膜。将切割的部分放置在具有导电的双侧碳胶带的铝SEM突出件上。切割的部分为约5mm长。在日立公司(r)(Hitachi(r))的SU-8000场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)下，放大4500倍、5000倍和10,000倍下，并以3-5mm的工作距离和2kV的工作电压获得图像。以2560x1920的数据尺寸记录图像。使用廓特兹图像(r)PCI(QuartzImaging(r)PCI)软件测量并记录在图像上目标特征的点到点的厚度测量。用MRS-4校准标样(盖勒微量分析实验室(Geller MicroAnalytical Laboratory))校准FESEM。
细菌截留测试方法
(A)制备缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)挑战悬浮液
以下为在ASTM F838-05和PDA TR第26号中阐述的一般方法。具体地，使用冻干的缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)(来自弗吉尼亚州玛纳萨斯的美国典型培养物保藏中心(American Type Culture Collection，Manassas VA)的
Figure BDA0001249771160000101
19146TM)制备细菌悬浮液。用购自马里兰州斯巴克斯的BD公司(Becton Dickinson,Sparks,MD)的10mL无菌胰蛋白酶大豆肉汤(TSB)重新水化冻干的缺陷短波单胞菌。整个溶液在30±2℃下孵育24小时。
孵育完成后，接种80个胰酶大豆琼脂(TSA)斜面，每个斜面具有75微升上述TSB培养物。在30±2℃下将所述TSA斜面孵育48小时，随后存储在-80℃下。所述TSA斜面用作在细菌截留测试中使用的种细菌，并且可在-80℃下储存一年。
将存储的TSA斜面中的一个融解并重新悬浮在5mL无菌TSB中。随后用200mL额外的无菌TSB无菌地接种TSA斜面溶液并随后在30±2℃下孵育24小时。
将18mL TSB培养物接种到4.5L无菌的购自马里兰州斯巴克斯的BD公司的盐水乳糖肉汤(SLB)。将SLB培养物置于孵育器内的磁力搅拌器上并连接至无菌空气供应源。在30±2℃下孵育所述培养物24小时。
最后通过向所述培养物中加入作为稀释剂的无菌SLB至所需的至少107CFU/cm2的细菌浓度来制备细菌挑战悬浮液。通过进行系列稀释和通过在TSA板上的涂布平板法涂布来测定挑战悬浮液中的活菌的浓度。
(B)过滤测试过程
将47mm聚丙烯无纺材料盘放置在过滤器保持器(部件号DH1-047-10-S，加利福尼亚州卡马里奥的迈斯纳过滤器产品公司(Meissner Filter Products,Camarillo,CA))的金属筛网的顶部上。将开口的ePTFE膜(即泡点小于约3psi)放置在无纺材料的顶部以保护之后的ePTFE膜免受机械损害。将ePTFE膜样品(即根据所述实施例制备的)放置在开口的ePTFE膜的顶部而没有褶皱。随后用夹具将过滤器保持器夹紧。0.45μm PVDF亲水膜用作作为所述测试过程的一部分的正对照膜。
在三个压力容器中分别装入细菌挑战溶液、SLB冲洗液和IPA。将转移管线、空气管、阀和校准气体计量表无菌地连接至所述容器。在整个测试系统中将压力设置在30psig，并通过控制阀运行在三个加压容器外的三个转移管线。将过滤器保持器连接至挑战悬浮液容器。
当测试疏水性ePTFE膜时，用200mL的70％IPA预润湿所述膜，随后使用600mL无菌SLB淋洗液。
在跨越样品的30psid的压差下，将细菌挑战溶液过滤通过所述膜样品。在500mL无菌样品瓶中收集约160mL的过滤液并在真空下通过由具有0.45微米的额定孔径的亲水性纤维素乙酸酯膜组成的测定过滤器组件。(部件号MVHAWGS24，马萨诸塞州比尔里卡的密理博公司(Millipore,Billerica,MA))。随后将测定膜从所述组件上去除并放置在TSA板上。
在30±2℃下将所述板放置在孵育器中至少48小时。48小时之后缺陷短波单胞菌菌落已在TSA板上生长。以菌落形成单位(CFU)计数细菌菌落并记录。
(C)用于灭菌级过滤器的细菌截留要求
根据细菌截留测试过程测试十个ePTFE膜样品(即每个都取自相同的实施例)。只有当所有十个样品都记录为0(零)CFU时，测定ePTFE膜满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。如果记录1CFU，那么ePTFE膜样品未通过，不能满足用于灭菌级过滤器的要求。
实施例
实施例1
将聚四氟乙烯(PTFE)聚合物(西弗吉尼亚州的帕克斯堡的杜邦公司(DuPont，Parkersbury，WV))的细粉末与IsoparTM K(弗吉尼亚州费尔法克斯市埃克森美孚公司(Exxon Mobil Corp.，Fairfax，VA))以IsoparTM K与细粉末为0.226g/g的比例掺混。将润滑的粉末在圆筒中压制以形成粒料，并置于设定在25℃的烘箱中。将压缩的粒料用柱塞挤出以产生约16.5cm宽，0.73mm厚的带材。随后将所述带材通过一组压缩辊从而达到0.25mm的厚度。然后将该带材横向拉伸至约56cm(即，以4.0:1的比率)，固定，然后在设定为210℃的烘箱中干燥。干燥的带材在辊组之间在温度设定为315℃的加热板上纵向膨胀。由第二组辊与第一组辊之间的速度比实现了膨胀率为12:1。随后在约385℃的温度下并以12.9:1的横向膨胀率，使得纵向膨胀带材横向膨胀。随后固定膨胀PTFE膜并将其在设定为380℃的温度的烘箱中加热约20秒。
图4是放大5000倍下拍摄的得到的ePTFE膜的顶表面的扫描电子显微图(SEM)，图5是放大4500倍下拍摄的同一ePTFE膜的底表面的SEM，图6是放大10,000倍下拍摄的所述ePTFE膜的横截面的SEM。根据横截面SEM测得所述样品的膜厚度为5.7微米。
如表2中所示，得到的膨胀型PTFE(ePTFE)膜的泡点为22.8psi，空气渗透率为4.4弗雷泽，质量/面积为1g/m2。以层叠或堆叠的结构将这些ePTFE膜中的两个放置在彼此的顶部以形成双层堆叠的过滤器。堆叠的过滤器具有增加的泡点，为28.3psi。测得的堆叠的过滤器的空气渗透率为2.1弗雷泽。
根据本文所示的细菌截留测试方法测试所述双层堆叠的过滤器。检测到零CFU。因此，测定所述堆叠的过滤器满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。
实施例2
将PTFE聚合物(西弗吉尼亚州的帕克斯堡的杜邦公司)的细粉末与IsoparTM K(弗吉尼亚州费尔法克斯市埃克森美孚公司)以该润滑剂与细粉末为0.234g/g的比例掺混。将润滑的粉末在圆筒中压制以形成粒料，并置于设定在16℃的烘箱中。将压缩的粒料用柱塞挤出以产生约16.5cm宽，0.73mm厚的带材。随后将所述带材通过一组压缩辊从而达到0.25mm的厚度。然后将带材横向拉伸至约56cm(即，以4.0:1的比率)，固定，然后在设定为210℃的烘箱中干燥。干燥的带材在辊组之间在温度设定为315℃的加热板上纵向膨胀。由第二组辊与第一组辊之间的速度比实现了膨胀率为12:1。随后在约385℃的温度下并以12.9:1的横向膨胀率，将纵向膨胀带材横向膨胀。随后限制膨胀PTFE膜并将其在设定为380℃的温度的烘箱中加热约20秒。
如表2中所示，得到的膨胀型PTFE膜的泡点为18.7psi，空气渗透率为5.5弗雷泽，质量/面积为1.1g/m2。在层叠或堆叠的结构中将这些ePTFE膜中的两层放置在彼此的顶部以形成双层堆叠的过滤器。堆叠的过滤器具有增加的泡点，为21.7psi。测得的堆叠的过滤器的空气渗透率为2.7弗雷泽。
根据本文所示的细菌截留测试方法测试所述双层堆叠的过滤器。检测到零CFU。因此，测定所述堆叠的过滤器满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。
实施例3
将Branca等的美国专利第5,814,405号中阐述的高分子量聚四氟乙烯细粉末与较低分子量改性的聚四氟乙烯聚合物的掺混物与IsoparTM K(弗吉尼亚州费尔法克斯市埃克森美孚公司)以润滑剂与细粉末为0.167g/g的比例掺混。将润滑的粉末在圆筒中压制以形成粒料，并置于设定在70℃的烘箱中。将压缩的粒料用柱塞挤出以产生约16.5cm宽，0.73mm厚的带材。随后将所述带材通过一组压缩辊从而达到0.25mm的厚度。然后将带材横向拉伸至约56cm(即，以4.0:1的比率)，固定，然后在设定为210℃的烘箱中干燥。然后干燥的带材在辊组之间在温度设定为315℃的加热板上纵向膨胀。由第二组辊与第一组辊之间的速度比实现了膨胀率为12:1。随后在约300℃的温度下并以18:1的横向膨胀率，将纵向膨胀的带材横向膨胀。随后固定膨胀PTFE膜并将其在设定为380℃的温度的烘箱中加热约30秒。
图7是放大5000倍下拍摄的得到的ePTFE膜的顶表面的扫描电子显微图(SEM)。图8是放大5000倍下拍摄的同一ePTFE膜的底表面的SEM，图9是放大10,000倍下拍摄的所述ePTFE膜的横截面的SEM。根据横截面SEM测得所述样品的膜厚度为5.54微米。
如表2中所示，得到的膨胀型PTFE(ePTFE)膜的泡点为13.5psi，空气渗透率为6.8弗雷泽，质量/面积为0.9g/m2。在层叠或堆叠的结构中将这些ePTFE膜中的两个放置在彼此的顶部以形成双层堆叠的过滤器。堆叠的过滤器具有增加的泡点，为18.9psi。测得的堆叠的过滤器的空气渗透率为3.4弗雷泽。根据本文所示的细菌截留测试方法测试所述双层堆叠的过滤器。检测到零CFU。因此，测定所述堆叠的过滤器满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。
比较例1
根据本文所述的细菌截留测试测试单层实施例1中的膨胀型PTFE膜。检测到至少1CFU。因此，单层实施例1的ePTFE膜不能满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。结果示于表2中。
比较例2
根据本文所述的细菌截留测试测试单层实施例2中的膨胀型PTFE膜。检测到至少1CFU。因此，单层实施例2的ePTFE膜不能满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。结果示于表2中。
比较例3
根据本文所述的细菌截留测试方法来测试单层实施例3中的膨胀型PTFE膜。检测到至少1CFU。因此，单层实施例3的ePTFE膜不能满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。结果示于表2中。
比较例4
将PTFE聚合物(西弗吉尼亚州的帕克斯堡的杜邦公司)的细粉末与IsoparTM K(弗吉尼亚州费尔法克斯市埃克森美孚公司)以润滑剂与细粉末为0.234g/g的比例掺混。将润滑的粉末在圆筒中压制以形成粒料，并置于设定在16℃的烘箱中。将压缩的粒料用柱塞挤出以产生约16.5cm宽，0.73mm厚的带材。随后将所述胶带通过一组压缩辊从而达到0.25mm的厚度。然后将带材横向拉伸至约56cm(即，以4.0:1的比率)，固定，然后在设定为210℃的烘箱中干燥。干燥的带材在辊组之间在温度设定为315℃的加热板上纵向膨胀。由第二组辊与第一组辊之间的速度比实现了膨胀率为8.4:1。随后在约300℃的温度下并以8.7:1的横向膨胀率，将纵向膨胀的胶带横向膨胀。随后固定膨胀的PTFE膜并将其在设定为380℃的温度的烘箱中加热约30秒。
由此制得的膨胀型PTFE膜的泡点为21.8psi，空气渗透率为3.8弗雷泽，质量/面积为1.8g/m2。根据本文所述的细菌截留测试方法来测试所述ePTFE膜。检测到至少1CFU。因此，所述ePTFE膜不能满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。结果示于表2中。
比较例5
将Branca等的美国专利第5,814,405号中阐述的高分子量聚四氟乙烯细粉末与较低分子量改性的聚四氟乙烯聚合物的掺混物与IsoparTM K(弗吉尼亚州费尔法克斯市埃克森美孚公司)以润滑剂与细粉末为0.167g/g的比例掺混。将润滑的粉末在圆筒中压制以形成粒料，并置于设定在70℃的烘箱中。将压缩的粒料用柱塞挤出以产生约16.5cm宽，0.73mm厚的带材。随后将所述带材通过一组压缩辊从而达到0.25mm的厚度。然后将带材横向拉伸至约56cm(即，以4.0:1的比率)，固定，然后在设定为210℃的烘箱中干燥。干燥的胶带在辊组之间在温度设定为315℃的加热板上纵向膨胀。由第二组辊与第一组辊之间的速度比实现了膨胀率为8.4:1。随后在约300℃的温度下并以14.6:1的横向膨胀率，将纵向膨胀的带材横向膨胀。随后固定该膨胀的PTFE(ePTFE)并将其在设定为380℃的温度的烘箱中加热约30秒。
由此制得的膨胀型PTFE膜的泡点为13.1psi，空气渗透率为5.4弗雷泽，质量/面积为1.8g/m2。根据本文所述的细菌截留测试方法测试所述ePTFE膜。检测到至少1CFU。因此，所述ePTFE膜不能满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。结果示于表2中。
比较例6
将实施例3的膜的单层(47mm盘)放置在第一样品保持器中。将实施例3的膜的另一单层(47mm盘)放置在相同的第二样品保持器中。将第一和第二样品保持器连接从而所述膜层间隔约3.5英寸的距离。根据本文所述的细菌截留测试方法对得到的结构进行测试。检测到至少1CFU。因此，所述结构不能满足灭菌级过滤器的细菌截留要求。结果示于表2中。
表2
Figure BDA0001249771160000161
*表示两层堆叠的过滤器测量值
上文已经中概括性地并且结合具体实施方式描述本申请的发明。对本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本文所述的实施方式进行各种修改和变动。因此，实施方式旨在覆盖对本发明的这些修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。

Claims (12)

1.一种堆叠的细菌过滤器材料，其包括：
具有第一主表面和第二主表面的第一非灭菌的含氟聚合物膜；和
位于所述第一主表面和第二主表面中一个上与所述第一非灭菌含氟聚合物膜相距一段距离的第二非灭菌含氟聚合物膜，所述第一和第二含氟聚合物膜处于堆叠的结构；
其中所述的距离大于零微米到小于100微米，
其中所述第一和第二含氟聚合物膜各自具有10-50psi的泡点，
其中所述第一和第二含氟聚合物膜各自具有小于10微米的厚度，并且
其中所述第一和第二含氟聚合物膜是不满足用于灭菌级过滤器的细菌截留要求的，而处于堆叠结构的所述第一和第二含氟聚合物膜是满足用于灭菌级过滤器的细菌截留要求的。
2.如权利要求1所述的堆叠的细菌过滤器材料，其中所述第一和第二含氟聚合物膜各自具有0.1-2g/m2的质量/面积。
3.如前述权利要求中任一项所述的堆叠的细菌过滤器材料，其中所述第一和第二含氟聚合物膜中的至少一个是膨胀型聚四氟乙烯膜。
4.如权利要求1－2中任一项所述的堆叠的细菌过滤器材料，其中所述第一和第二含氟聚合物膜中的至少一个源自一个母含氟聚合物膜，所述母含氟聚合物膜在垂直于其长度方向的方向上被分开。
5.如权利要求1－2中任一项所述的堆叠的细菌过滤器材料，其中所述第一非灭菌含氟聚合物膜和所述第二非灭菌含氟聚合物膜中的至少一个是呈现亲水性的。
6.如权利要求1－2中任一项所述的堆叠的细菌过滤器材料，其中所述第一和第二含氟聚合物膜是相互层叠的。
7.如权利要求1－2中任一项所述的堆叠的细菌过滤器材料，其还包括：
位于所述堆叠的过滤器材料上的第一纤维层。
8.如权利要求7所述的细菌过滤器材料，其还包括位于所述堆叠的过滤材料上，在与所述第一纤维层相反的一侧上的第二纤维层。
9.如权利要求1－2中任一项所述的堆叠的细菌过滤器材料，其中所述第一和第二主表面基本不含游离原纤。
10.如权利要求1－2中任一项所述的堆叠的细菌过滤器材料，其中所述第一和第二含氟聚合物膜堆叠且没有介于它们中间的层。
11.如权利要求1－2中任一项所述的堆叠的细菌过滤器材料，其中所述第一和第二含氟聚合物膜源自一个母含氟聚合物膜，所述母含氟聚合物膜在垂直于其长度方向的方向上被分开。
12.一种用于过滤细菌的制品，其包括：
用于保持细菌过滤器材料的筒；和
放置在所述筒中的如前述权利要求中任一项所述的堆叠的细菌过滤器材料。
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