TWI506070B - 微穿孔聚合物薄膜及其製造方法與用途 - Google Patents

微穿孔聚合物薄膜及其製造方法與用途 Download PDF

Info

Publication number
TWI506070B
TWI506070B TW099143566A TW99143566A TWI506070B TW I506070 B TWI506070 B TW I506070B TW 099143566 A TW099143566 A TW 099143566A TW 99143566 A TW99143566 A TW 99143566A TW I506070 B TWI506070 B TW I506070B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polymer film
microperforated
opening
film
microperforated polymer
Prior art date
Application number
TW099143566A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201129619A (en
Inventor
John Bradley Scheibner
Todd Wallace Johnson
Brent Richard Hansen
Stephen Christopher Perry Joseph
David Frank Slama
Original Assignee
3M Innovative Properties 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 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of TW201129619A publication Critical patent/TW201129619A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI506070B publication Critical patent/TWI506070B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1692—Other shaped material, e.g. perforated or porous sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D37/00—Processes of filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0023—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1216—Pore size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/42—Details of membrane preparation apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/021—Pore shapes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/0283—Pore size
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24273—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including aperture
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24273—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including aperture
    • Y10T428/24322—Composite web or sheet

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

微穿孔聚合物薄膜及其製造方法與用途
本發明描述一種新穎的微穿孔聚合物薄膜，包含高百分率之開口面積及高密度之穿孔。描述一種製備此等微穿孔聚合物薄膜之方法及其用途。例如，此等微穿孔聚合物薄膜可用於過濾微粒。
已知多種用於製備穿孔聚合物薄膜之方法。先前通常利用較高百分率之開口面積或較高的厚度對孔間距比率(但並非兩者)製造穿孔聚合物薄膜。開口面積百分率係需要多少過濾材料面積以適應流速之相對測量。通常，開口面積百分率越大，其越佳，由於其可適應較小面積中之較大的流速。薄膜厚度對鄰近孔洞之間之最短距離之比率係微穿孔聚合物薄膜之物理強度及穿孔密度之相對測量。比率越大，其越佳，由於其表明當所設置之孔洞較近時，具有較高的強度及耐久性。
例如，英國專利第851,473號通常描述使熱塑性聚合物材料穿孔之方法，其藉由在所選擇之局部區域處熔解材料，且同時冷卻聚合物材料之其他區域以防止其等熔解。使用1/4密耳(6.4微米)聚合物薄膜，可以約237孔洞/平方英吋製造直徑為33密耳(838微米)之孔洞，薄膜厚度對鄰近孔洞之間之最短距離等於0.007及開口面積為20%。使用2密耳(50.8微米)聚合物薄膜，可以約8孔洞/平方英吋製造直徑為250密耳(6350微米)之孔洞，薄膜厚度對鄰近孔洞之間 之最短距離之比率等於0.015及開口面積為39%。
英國專利第1,073,605號(Rowley)描述使較薄的含有凹槽之熱塑性薄膜穿孔之方法。該薄膜(側邊凹槽向下)穿過冷卻缸周圍且其他側邊進行火焰加熱。冷卻缸冷卻薄膜，由於熱會選擇性熔解凹槽之底部，使薄膜穿孔。此專利揭示聚合物薄膜厚度為0.100英吋(2540微米)及具有直徑為1/64英吋(396微米)之400凹槽/平方英吋，薄膜厚度對鄰近孔洞之間之最短距離之比率等於2.6及開口面積為8%。
美國專利第3,560,601號(Johnson等人)描述使聚氯乙烯襯底之人造革穿孔之方法，其藉由首先壓印材料以使材料凹陷，然後材料與熱空氣接觸以移除殘留在凹陷底部的較薄部分。
希望製備聚合物薄膜(具有精確定形及密集設置以獲得高百分率開口面積之穿孔)之低成本方法。本文揭示之方法之新穎特徵係使用流體，據信其可在熱處理期間增強經壓印聚合物薄膜之冷卻，能夠製造具有密集設置及準確定形之穿孔之薄膜。
在一態樣中，揭示一種形成微穿孔聚合物薄膜之方法，包含提供聚合物薄膜(包含相對的第一及第二表面及複數個其介於其間之孔腔，其中該複數個孔腔係對著第一表面打開且包括孔腔表面(其中孔腔表面橫穿第一表面))；在支撐表面及第一表面之間提供流體；及第二表面進行熱處理以在覆蓋複數個孔腔之區域中穿孔聚合物薄膜。
在該方法之一實施例中，氣體層將流體自至少某些複數個孔腔之頂點分離。
在該方法之一實施例中，支撐表面包含刻花或經塗佈之表面。
在一態樣中，揭示一種藉由形成微穿孔聚合物薄膜之方法製備之物件，包含提供聚合物薄膜(包含相對的第一及第二表面及複數個介於其間之孔腔，其中複數個孔腔係對著第一表面打開且包括孔腔表面(其中該孔腔表面橫穿第一表面))；在支撐表面及第一表面之間提供流體；及使第二表面進行熱處理以在覆蓋複數個孔腔之區域中穿孔聚合物薄膜。
在另一態樣中，揭示一種微穿孔聚合物薄膜，包含：(i)藉由第一特定距離分離之相對的第一及第二表面；及(ii)複數個與第一及第二表面垂直之通道，其中各通道之第一開口橫穿第一表面及各通道之第二開口橫穿第二表面；其中第一開口之直徑係大於第二開口之直徑且第二表面上之第二開口係藉由第二特定距離分隔開；其中第一特定距離對第二特定距離之比率係至少0.25，及另外，其中第二表面具有至少10%之開口面積。
在一實施例中，該微穿孔聚合物薄膜係聚烯烴。
在另一態樣中，揭示一種微穿孔聚合物薄膜，包含：(i)相對的第一及第二表面；及(ii)複數個與第一及第二表面垂直之通道，其中各通道之第一開口橫穿第一表面及各通道之第二開口橫穿第二表面；其中第一開口之直徑係大於第二開口之直徑；及其中第二表面具有至少20%之開口面積；及另外，其中第二表面包含至少6,000個開口/平方英吋(930個開口/平方釐米)。
在另一態樣中，揭示一種多層過濾裝置，包含：如本文揭示之微穿孔聚合物薄膜及延伸通過至少部分微穿孔聚合物薄膜之第二可滲透材料。
在另一態樣中，揭示一種過濾顆粒之方法，包含：提供包含以下之微穿孔聚合物薄膜：(a)藉由第一特定距離分離之相對的第一及第二表面；及(ii)複數個與第一及第二表面垂直之通道，其中通道之第一開口橫穿第一表面及通道之第二開口橫穿第二表面；其中第一開口之直徑係大於第二開口之直徑，及第二表面上之第二開口係藉由第二特定距離分隔開；其中第一特定距離對第二特定距離之比率係至少0.25，及另外，其中第二表面具有至少10%之開口面積；(b)提供包含顆粒之混合物；及(c)混合物與微穿孔聚合物薄膜接觸以過濾混合物。
以上概述不用於描述各實施例。亦在以下描述中提供本揭示內容之一或多個實施例之細節。可由以下描述及由請求項瞭解其他性質、目的及優點。
如本文所使用之術語
「一」及「該」可互換使用且意指一或多個；及「及/或」意指可發生一或兩種規定的情況，例如A及/或B包括(A及B)及(A或B)。
如本文詳述之終點之範圍包括該範圍內之所有數值(例如，1至10包括1.4、1.9、2.33、5.75、9.98等)。
如本文詳述之「至少2」包括2及以上之所有數值(例如，至少4、至少6、至少8、至少10、至少25、至少50、至少100等)。
亦如本文詳述之「至少1」包括1及以上之所以數值(例如，至少2、至少4、至少6、至少8、至少10、至少25、至少50、至少100等)。
本描述提供微穿孔聚合物薄膜及使用熱處理穿孔聚合物薄膜之方法之實施例，其中該微穿孔聚合物薄膜較厚且包含高密度之穿孔及高百分率之開口面積。較厚的聚合物薄膜使所製備之物件具有強度，及高百分率之開口面積能夠使微穿孔聚合物薄膜用於高產量應用中，諸如顆粒過濾及聲學。
微穿孔聚合物薄膜
可由多種材料(諸如(例如)聚合物材料)形成根據本發明之微穿孔薄膜。當使用多種類型之聚合物材料時，製造微穿孔薄膜之方法特別宜使用熱塑性材料。
可藉由參考圖1a及1b理解本發明之微穿孔薄膜。圖1a描述本發明微穿孔薄膜之一實施例之橫截面圖。微穿孔聚合物薄膜10包含與第一表面及相對的第二表面垂直之通道20A、20B及20C(總稱為複數個通道20)。如圖1a顯示，微穿孔聚合物薄膜包含第一表面14及第二表面16。複數個通道之各通道(例如，22A)包含第一開口(例如，12A)(其橫穿第一表面14)及第二開口(例如，22A)(其橫穿第二表面16)，產生直通開口。圖1b描述第二表面16之俯視圖，顯示第二開口22A、22B、22C...22n(總稱為複數個開口22)。
不特別限制開口之形狀及尺寸。通道之開口可係橢圓形、圓形、環形、橢圓、三角形、正方形、六邊形、八邊形等。在一實施例中，橫穿第一表面之通道之開口(例如，第一開口12A)與橫穿第二表面之相同通道之開口(例如，第二開口22A)相比具有不同的尺寸及/或形狀。對於非環形開口而言，本文使用術語直徑意指具有與非環形橫截面相等之面積之圓環直徑。第一開口之直徑可係至少100、200或500微米；至多100、200、500或2000微米。第二開口之直徑可係至少50、100、200或500微米；至多100、200、500或1000微米。由於該處理，第一開口(例如，12A)之直徑可大於第二表面(即，經熱處理之表面)上之第二開口(例如，22A)之直徑。
亦不特別限制通道之形狀及尺寸且可受到加工及處理條件(例如，薄膜張力及熱處理暴露量)之影響。在某些實施例中，複數個通道實質上係與第一及第二表面垂直(即，由於薄膜之處理，通道係離軸至多2、5、10、15或20度)。複數個通道中之各通道可包含任意形狀，包括(例如)圓柱形或幾何稜柱(例如，六邊形稜柱、正方形稜柱等)。由於熱處理過程，通道之形狀會輕微變形。在一實施例中，通道係錐形。
在一實施例中，微穿孔聚合物薄膜包含至少1000、2000、4000、5000、6000、7000、8000、10000或25000個通道/平方英吋。微穿孔聚合物薄膜中之複數個通道可順序或隨機排列。例如，可使用正方形陣列；或者，可使用交錯陣列(例如，六邊形陣列)以增加穿孔之密度。若需要，開口尺寸、形狀及/或間距亦可在微穿孔聚合物薄膜上變化。
考慮到通道之密度及開口之直徑，本發明微穿孔聚合物薄膜包含至少8、10、15、20、22、25、30、35、40、50或60%開口面積。如本文所使用之開口面積係關於第二表面且定義為對於第二表面之既定面積受到第二開口佔用之面積之總和。
在一實施例中，微穿孔聚合物薄膜包含薄膜厚度75至500微米。以微穿孔聚合物薄膜上第一表面及第二表面之間之最大距離測定薄膜厚度。在圖1中，薄膜厚度40a係微穿孔聚合物薄膜10之第一表面及第二表面之間之距離。如本文所使用之此距離將稱為「第一特定距離」及係微穿孔聚合物薄膜之第一表面及第二表面之間之最大距離。通常，第一特定距離係至少50、60、70、75、80或100微米；至多100、150、200、300、400、500、750或800微米。
在一實施例中，第二表面上之第二開口係藉由特定距離分隔開，如圖1b中之距離50a表示，其係至少20、25、30、40、50、60、75或100微米；至多75、80、90、100、125、150、175、200、300、400或500微米。如本文所使用之此距離將稱為「第二特定距離」及第二表面上鄰近開口之間之最小距離。
在一實施例中，第一特定距離對第二特定距離之比率係大於0.25、0.5、1、2、3或3.5。
微穿孔聚合物薄膜之製造
本發明之微穿孔聚合物薄膜係由經壓印之聚合物薄膜(即，包含孔腔之聚合物薄膜)製成，將其進行熱處理程序以穿孔聚合物薄膜。為了更佳地理解本發明，所描述之圖2係用於本發明之一示例性經壓印之聚合物薄膜之橫截面視圖。經壓印之聚合物薄膜200包含孔腔220A、220B及220C(總稱為複數個孔腔220)。各孔腔包含孔腔表面(例如，210、211及212)。該等孔腔係與第一表面240及相對的第二表面260垂直。如圖2顯示，外皮280A、280B及280C(總稱為複數個外皮280)意指位於各孔腔之底部(或頂點)及第二表面260之間之聚合物材料之小隔膜(亦即，外皮)。在第二表面260進行熱處理過程期間，外皮或其部分熔解且反應及/或燃燒，產生直通開口或通道(例如，如圖1a中之微穿孔聚合物薄膜10中描述之通道20A)。附注：圖1a、1b及2不限制範圍且僅用於闡述目的。
在經壓印之聚合物薄膜之熱處理之傳統方法中，圍繞支撐表面包裹(外皮側向外)經壓印之聚合物薄膜且薄膜外部進行熱處理。熱處理加熱聚合物之最外層導致外皮位移。儘管不希望受到理論限制，但是據信外皮熔解與熔融的聚合物反應，在聚合物中產生直通開口。支撐表面係光滑的冷卻輥，當進行熱處理時，其用於保持聚合物薄膜冷卻以準確控制聚合物薄膜之溫度。
在本發明中，由於高百分率之開口面積，及/或聚合物薄膜之厚度，當應用(例如)美國公開案第2005/0104245號(Wood)中揭示之方法時，所產生之聚合物薄膜顯示如以下對照實例A中顯示之未控制之熔解。
申請者已發現對於本文揭示之微穿孔聚合物薄膜之製造，在熱處理過程期間，冷卻輥不能為聚合物薄膜提供充分冷卻。申請者已發現在經壓印之聚合物薄膜及支撐表面(例如，冷卻輥)之間添加流體產生具有良好控制穿孔之微穿孔聚合物薄膜。
儘管不希望受到理論之限制，但是據信聚合物薄膜之溫度在熱處理期間不能受到足夠佳之控制以平衡外皮之熔解及充分冷卻聚合物薄膜以維持其強度及尺寸之完整性。由於經壓印聚合物薄膜之圖案化(例如，直徑較大的開口間隔較集中)，在某些實施例中，小於30、25、20、10或5%之聚合物材料係直接與支撐表面(例如，冷卻輥)接觸。認為流體係作為熱轉移劑，以使當經壓印之聚合物薄膜進行熱處理步驟時，有助於除聚合物薄膜之最外層外之所有維持充分冷卻，不存在未控制之熔解。藉由控制如何應用流體，經壓印之聚合物薄膜之第一表面實質上可經流體塗佈，且使流體及各孔腔之頂點之間截留氣體(空氣)層。據信氣體層使外皮與冷卻之下層隔離，以控制外皮之熔解。
以下描述形成根據本發明之微穿孔聚合物薄膜之方法。
在一實施例中，用於製造微穿孔聚合物薄膜之程序包括：形成聚合物材料，所形成之聚合物材料與模具接觸，使聚合物材料在模具上硬化，自模具中移除經壓印之聚合物材料，然後移除外皮。
形成聚合物材料
形成聚合物材料可包括選擇聚合物及添加劑(若存在)之類型。聚合物材料通常包含(諸如(例如))聚烯烴、聚乙烯或聚丙烯、及其結合。亦可使用共聚物(包含以下之聚合物：至少兩種不同的共聚單體，且包括：三聚物(包含三種不同的單體)、四聚物(包含四種不同的單體)等))及摻合物。示例性共聚物係丙烯乙烯共聚物。
添加劑之類型及數量可變化且通常根據希望得到之微穿孔聚合物薄膜之性質(例如吸聲或過濾)及薄膜之其他特性(諸如(例如)顏色、適印性、黏附性、抗生煙性、及阻熱/燃性)選擇。例如，可發展色標(即，特定顏色對應特定穿孔尺寸)且可將著色劑在製造過程期間加至聚合物薄膜中以指示特定的穿孔尺寸。亦可將添加劑加至聚合物材料中以增加其抗彎剛度及/或表面密度。
聚合物類型及薄膜之特定物理特性(例如，厚度、抗彎剛度、表面密度、開口直徑、開口間隔及/或開口形狀)可變化。通常，聚合物薄膜在整體薄膜上實質上具有均勻的厚度。換言之，除微穿孔之附近可能發生之變化外，該薄膜具有均勻的厚度，其可能由形成微穿孔及/或移除較薄外皮之方法，及以下討論之製造方法之天然變化產生。
所形成之聚合物材料與一工具接觸
聚合物材料可與具有成形及排列以以形成聚合物材料中之孔腔之性質之模具接觸，例如包含凸起物之模具。聚合物材料中所形成之孔腔將提供所希望獲得之微穿孔聚合物薄膜之性質(例如，過濾及吸聲)。可使用諸多不同技術使聚合物材料與模具接觸，諸如(例如)壓印(包括擠壓壓印)或壓縮成型。該聚合物材料可呈熔融擠出物之形式，其經加熱且與模具接觸，或者採用一預成形模之形式，其經加熱且放置成與模具接觸。通常，首先藉由在聚合物材料之軟化點、熔點或聚合玻璃轉化溫度之上將其加熱使該聚合物材料處於可壓印之狀態。然後，使該聚合物材料與通常該聚合物符合之模具接觸。
模具通常包括性質(例如，凸起物)自其延伸之基表面。不特別限制該凸起物之形狀及表面，但是，當設計凸起物時，可考慮以下。首先，可藉由加工之難易度限制凸起物形狀。第二，可設計凸起物形狀以促進經壓印聚合物薄膜之位移。例如，可設計脫模角大於至少0.5度之凸起物以確保所產生之經壓印聚合物薄膜自模具中適當移除。當該設計涉及具有近似直壁式之凸起物時，此點特別重要。第三，可設計凸起物以產生對其預期用途(例如，顆粒過濾、聲學等)有效之微穿孔聚合物薄膜。
使用此項技術中已知之技術加工凸起物，例如，研磨、切割、磨削、化學蝕刻、電極放電加工、電化學蝕刻、雷射燒蝕、聚焦離子束加工或其結合。
由於模具係用於經壓印聚合物薄膜之凹模，可根據所希望獲得之經壓印聚合物材料中形成之孔腔及隨後微穿孔聚合物薄膜之通道之性質適當選擇模具上之部件之形狀、尺寸及排列。
在一實施例中，模具上之凸起物具有相當於所希望獲得之薄膜厚度之高度且具有自最寬直徑至最窄直徑逐漸變窄以提供錐形孔腔之邊緣。
在模具上硬化聚合物材料並使經壓印之聚合物材料自模具中移除
流態聚合物材料與模具接觸後，固化該聚合物材料以形成具有對應模具之性質之經固化之聚合物薄膜。通常與模具接觸時固化該聚合物材料。固化後，然後自模具中移除經固化之聚合物薄膜。所產生之經壓印之薄膜包含複數個孔腔。
依靠所使用之壓印方法及製造條件，孔腔並非與模具凸起物之複製完全相同。例如，由於如圖3顯示之輥壓法中聚合物薄膜之牽引，可能輕微拉伸孔腔及孔腔之間之距離。若凸起物較緊密且依靠線速度及熔解溫度，不可完全依照模具形成該聚合物薄膜，導致凸起物之間之凹陷不能完全充滿聚合物材料。此可能引起微穿孔聚合物薄膜之第一表面不平坦，諸如圖6中所揭示。
通常，可使外皮覆蓋或部分遮蓋各孔腔之底部(或頂點)。為了在聚合物薄膜中產生通道，經固化之聚合物薄膜通常進行熱處理以移除外皮。由於熱處理過程後，複數個孔腔通常變為複數個通道(或直通開口)，孔腔尺寸、形狀及間隔通常與所描述之以上通道之彼等相同。
移除外皮
根據本發明，熱處理過程係用於移除外皮以形成微穿孔聚合物薄膜。可使用諸多不同的熱處理(包括(例如)壓縮空氣處理、熱空氣處理、火焰熱處理、輻射加熱處理(諸如紅外線)、電暈處理、電漿處理、超音波、雷射或其組合)進行外皮移除。
熱處理係用於將前若干聚合物層加熱至聚合物易於流動之溫度。外皮之熔融聚合物破裂且收縮，因此確定聚合物薄膜中之直通開口或通道。熱處理通常適用於較厚(例如，大於約300微米)及具有較低百分率開口/單位面積(例如，小於3%)之聚合物薄膜。本發明提供在熱處理過程期間控制聚合物薄膜之溫度以製造具有較大百分率開口面積及高密度開口之微穿孔聚合物薄膜之方法。
在本發明中，在聚合物薄膜及支撐表面之間提供流體。儘管不希望受到理論之限制，但是據信流體作為緊密接觸式散熱器及經壓印聚合物薄膜及支撐表面之間之熱傳遞通道。當外皮層暴露於熱源時，與流體接觸之聚合物材料仍處於其軟化溫度以下，因此維持聚合物薄膜之強度及尺寸完整性。額外的優點係流體可能會蒸發，其可導致經壓印聚合物薄膜之孔腔內之壓力增加，有助於使薄膜穿孔。
本發明之流體包括不可燃之彼等。示例性流體包括水及氟化溶劑。
可考慮在熱處理之前，將流體應用於經壓印聚合物薄膜之各種實施例。例如，注射泵及針狀模具可用於應用流體，儘管亦可使用應用流體之其他方法。流體可直接應用於經壓印之聚合物薄膜或支撐表面，其支撐且通常在熱處理過程期間冷卻聚合物薄膜。
在一實施例中，該支撐表面較光滑(即，無明顯的表面圖案)。
若流體直接應用於支撐表面且取決於流體之組合物，可改質該支撐表面以能夠較佳潤濕。在一實施例中，可蝕刻表面花紋或刻入支撐表面中。參見(例如)，美國申請案第12/362048號(Ehnes，等人)揭示之方法。支撐表面上之細小凹槽之毛細管力可使流體處於均勻厚度之薄膜中，防止流體起泡，其可導致整個微穿孔聚合物薄膜出現不一致地經移除之外皮。支撐表面之紋理意指紋理之任意兩種尺寸(長度、寬度及/或深度)係小於或等於100、75、50、20或10微米(以長度計)。在一實施例中，小於30%或20%有紋理之支撐表面之表面係平面(即，無紋理)。
在另一實施例中，可利用(例如)高表面能塗層或表面塗層覆蓋該支撐表面以使流體更好地潤濕。
在另一實施例中，可在熱處理之前，在支撐表面及經壓印之聚合物薄膜之間引入額外的平坦薄膜(或第二薄膜)。在與經壓印之聚合物薄膜接觸前，可將流體應用於第二薄膜之頂表面。另外，可在熱處理之前，在支撐表面及經壓印之聚合物薄膜之間引入經流體飽和之纖維網。該纖維網實質上可係以紙為主、非編織品或編織品。額外的塗佈方法可用於將流體塗佈於薄膜之背面或冷卻輥之表面。方法包括輥塗、簾幕式塗佈、接觸鑄模、噴塗、封閉式刮塗或海綿型轉移塗佈方法。
藉由控制流體，可控制外皮之熔解及移除。例如，若流體之小液滴係噴灑在經壓印聚合物薄膜之第一表面上，在熱處理期間不可移除外皮。若經壓印聚合物薄膜中之孔腔完全充滿流體，其可作為散熱器，在熱處理期間外皮可能得不到足夠的熱量，因此，孔腔或部分孔腔將不會打開成為通道。
當熱位移處理(諸如火焰熱處理)用於移除外皮時，通常自承載外皮之薄膜的一側應用熱能，且可對相反表面提供作為散熱器之金屬表面(例如，輥)以自主體部分獲得熱以使在熱位移處理期間，薄膜之主體部分不變形。在熱能處理期間，薄膜亦可在熱能處理期間及/或之後維持在張力下以有助於打開開口。此可(例如)藉由將正壓或真空施加於薄膜之一側進行。
多種用於熱位移處理之燃燒器可商業購得，例如，自Flynn Burner Corporation,New Rochelle,N.Y.；Aerogen Company,Ltd.,Alton,United Kingdom及Sherman Treaters Ltd.,Thame,United Kingdom。一較佳的燃燒器係購自Flynn Burner Corporation序列號850，其具有8-口，實際長度32英吋(81.3 cm)(以長度定邊至27英吋(68.6 cm))，不銹鋼，安裝在鑄鐵外殼中之定邊帶。用於聚合物薄膜之火焰穿孔之最佳者係帶狀燃燒器，但是亦可使用其他類型之燃燒器(諸如鉆口式或峽槽設計燃燒器)。通常，在燃料產生本發明所使用之火焰穿孔過程中之火焰前，其與氧化劑混合。
圖3闡述根據本發明一實施例，用於形成微穿孔聚合物薄膜之示例性擠壓壓印系統之示意圖。
示例性擠壓壓印系統120通常包括其中擠壓聚合物薄膜124之擠壓模具122。該擠壓模具122與軋輥系統126形成流體連通，其包括通常具有平坦外表面之第一輥輪128(背托輥)及在其外表面上具有柱狀物之第二輥輪130(加工輥)。聚合物薄膜124通常在第一及第二輥輪128及130之間流動，對柱狀物仿形，且固化以形成經壓印之聚合物薄膜132。在一實施例中，在聚合物薄膜124及第一輥輪128之間提供犧牲聚合物薄膜，以對第二輥輪130提供更均勻之壓力。
在某些實施例中，經壓印之聚合物薄膜132移出軋輥系統126至用於暫時儲存之儲存箱134中。儲存箱134可係(例如)經壓印之聚合物薄膜於其上進行捲繞之捲繞輥筒。或者，儲存箱134可係儲存經壓印之聚合物薄膜132之切片之薄片箱。
然而，如圖3描述，示例性系統120包括位移處理系統136，其用於移除在經壓印之聚合物薄膜上覆蓋孔腔之外皮以產生微穿孔聚合物薄膜144。在此，位移處理系統136係線上地提供於軋輥系統126及儲存箱134之間。或者，位移處理系統136可係離線式系統，其中自儲存箱134中將經儲存的經壓印之聚合物薄膜移至具有位移處理系統136之另一裝配線。儘管以輥輪為主之方法明顯節約了成本，但是亦可使用(例如)使用片狀加工系統而非軋輥系統之逐步方法。
進一步如圖3描述，提供緊接位移處理系統之承壓輥138。承壓輥138之支撐表面140較佳係相對於示例性系統120周圍之環境溫度受溫控。承壓輥138之支撐表面140可係藉由此項技術中已知之任何方法受溫控。例如，可藉由使冷卻水通過承壓輥138中之空心軸來冷卻承壓輥138之支撐表面140。
在一實施例中，支撐表面140係光滑的(即，不包含任何部件)。在另一實施例中，支撐表面140包括支撐表面140上之表面花紋。該表面花紋可係複數個細小凹槽或沿著支撐表面140之壓痕。或者，可使用其他合適的方法(如燒蝕或鑽削)於產生可接受的表面花紋。在本文描述之方法之較佳實施例中，在經壓印之聚合物薄膜132及支撐表面140之間提供流體。熟習此項技術者可改變其中將流體應用於支撐表面之方法，取決於抽汲通過流體塗抹器142之流體之壓力、速率或速度。
在本發明一實施例中，將支撐表面冷卻至20℃、15℃、10℃或5℃。
可改質裝置以包括如美國公開案第2005/0073070號(Getschel等人)中描述之高氧火焰。
應用
以上所討論之微穿孔聚合物薄膜及方法技術具有諸多優點。與習知的纖維材料及穿孔薄片材料相比，以上形成之微穿孔聚合物薄膜相對較便宜且能夠廣泛應用。使用後模製提供相對廉價之形成高寬高比開口之方法。使用後模製亦提供比其他形成薄膜中之穿孔之方法明顯佳之質量。例如，後模製比(例如)機械衝孔、鑽削或鑽探技術產生明顯少之碎片或顆粒物質。以上方法亦允許連續加工且可比習知的加工方法明顯節約成本。此外，使用本文描述之方法能夠製造具有多種形狀之開口及嚴格控制特徵尺寸之微穿孔聚合物薄膜。
本發明之微穿孔聚合物薄膜可用於多種應用。例如，過濾或聲學。在一實施例中，本發明之微穿孔聚合物薄膜可用於過濾液體或氣體。例如，包含顆粒之混合物可與如本文揭示之微穿孔聚合物薄膜接觸，且該微穿孔聚合物薄膜用於過濾混合物。
在一實施例中，根據本發明之微穿孔聚合物薄膜可用作如W.O.公開案第2006/055138號(Joseph等人)及美國公開案第2006/0049099號(Chang)中揭示之噴漆機中之過濾器。
例如，根據本發明之微穿孔聚合物薄膜包含通道或開口，其可作為過濾器之通路。樣品中大於開口之物體會阻塞通路。使用本發明微穿孔聚合物薄膜用於顆粒過濾之新穎特徵包括其適宜確定流體通道之形狀及嚴格控制特徵尺寸之能力。此等特徵可產生將壓降降至最小，且準確限制可通過之顆粒尺寸之較佳過濾器。
例如，環形開口係減小過濾器壓降之較佳者(假定開口面積百分率、厚度等相同)。環形具有最小的周邊長度，因此，開口具有最少量表面對流體接觸面積。此產生最少之壓降，由於流體中之剪應力與接觸面積成比例。因此，如同顆粒尺寸之控制，較佳將開口儘可能製成環形。
用於高流速及其他物理需求之應用中之微穿孔聚合物薄膜需要較強的抗破裂性、撕裂性及其他較高的應力斷裂模式。可加強或強化所獲得之合適的物理強度與高度穿孔的本發明之聚合物薄膜。某些具有增強物理性質之實施例包括：選擇提供適當物理強度及較佳的耐化學性及抗潮性之樹脂系統。此外，可使用嵌入式纖維、加強肋或載體織物。嵌入式纖維係併入熔融擠出物中以在擠壓薄膜中提供結構化載體之纖維。加強肋係在擠壓薄膜中之間隔處併入之較寬及/或較厚之支撐構件。載體織物係可與微穿孔薄膜附接之支撐織物。支撐織物中纖維之間隔實質上可大於開口而不妨礙過濾。該織物可在擠壓步驟，或後來藉由層壓過程附接。
在一實施例中，多層過濾裝置包含如本文描述之微穿孔聚合物薄膜及延伸通過至少部分微穿孔聚合物薄膜之第二可滲透材料。第二可滲透材料捕捉最大的物體。此防止較大的物體快速堵塞第一層微穿孔聚合物薄膜，因此延長過濾器之壽命。可藉由層體之間之一或多個間隔促進此實施例。可藉由複數個隔件產生間隔，其與至少一種微穿孔聚合物薄膜或第二聚合物薄膜構成整體。此等間隔在鄰近層體之間產生流體流動間隙。以此方式，當較大物體堵塞外部開口時，流體仍可進入堵塞區域下方之過濾層。此可延長過濾器壽命且增強性能。在一實施例中，第二可滲透材料係第二微穿孔聚合物薄膜。
在另一多層結構之變體中，其包含外層非編織型材料，及本文揭示之微穿孔聚合物薄膜。非編織型材料可有效捕捉較大及膠狀物體，實質上不阻礙流體流動通過低部過濾層。
本發明之項目
以下所描述係揭示內容之多種實施例。
第1項.　一種形成微穿孔聚合物薄膜之方法包含：提供包含相對的第一及第二表面及其之間複數個孔腔之聚合物薄膜，其中該複數個孔腔係對著第一表面打開且包括孔腔表面，其中孔腔表面橫穿第一表面；在支撐表面及第一表面之間提供流體；及對第二表面進行熱處理以在覆蓋複數個孔腔之區域中穿孔聚合物薄膜。
第2項.　如第1項之方法，其中氣體層將流體自至少某些複數個孔腔之孔腔頂點中分離。
第3項.　如先前項目之任一項之方法，其中該流體係水。
第4項.　如先前項目之任一項之方法，其中該支撐表面係冷卻輥。
第5項.　如先前項目之任一項之方法，其中熱處理係以下一種：火焰、熱空氣、輻射加熱及其組合。
第6項.　如先前項目之任一項之方法，其中該支撐表面包含至少以下一種：紋理、塗層及其組合。
第7項.　一種如第1至6項之任一項之方法製備之物件，其中該物件係用於液體或氣體之顆粒過濾器。
第8項.　一種包含以下之微穿孔聚合物薄膜：包括：(i)藉由第一特定距離分離之相對的第一及第二表面；及(ii)複數個與第一及第二表面垂直之通道，其中各通道之第一開口橫穿第一表面及各通道之第二開口橫穿第二表面，其中第一開口之直徑係大於第二開口之直徑，且第二表面上之第二開口係藉由第二特定距離分隔開；其中第一特定距離對第二特定距離之比率係至少0.25；此外，其中該第二表面具有至少10%之開口面積。
第9項.　如第8項之微穿孔聚合物薄膜，其中相對的第一及第二表面之間之距離係至少75微米。
第10項.　如第8至9項之任一項之微穿孔聚合物薄膜，其中該微穿孔聚合物薄膜係選自聚烯烴。
第11項.　如第8至10項之任一項之微穿孔聚合物薄膜，其中該通道具有錐形壁。
第12項.　如第8至11項之任一項之微穿孔聚合物薄膜，其中第二開口係呈橢圓形或圓形。
第13項.　如第8至12項之任一項之微穿孔聚合物薄膜，其中該第二開口之直徑係小於500微米。
第14項.　如第8至13項之任一項之微穿孔聚合物薄膜，其進一步包含至少一種嵌入式纖維、或延伸沿著至少一主表面之擋邊。
第15項.　如第8至14項之任一項之微穿孔聚合物薄膜，其中該第二特定距離係至少75微米。
第16項.　一種微穿孔聚合物薄膜，包含：(i)相對的第一及第二表面；及(ii)複數個與第一及第二表面垂直之通道，其中各通道之第一開口橫穿第一表面及各通道之第二開口橫穿第二表面；其中第一開口之直徑係大於第二開口之直徑；其中第二表面具有至少20%之開口面積；及另外其中第二表面包含至少6,000開口/平方英吋。
第17項.　一種多層式過濾裝置，包含：
(a)如第8至16項之任一項之微穿孔聚合物薄膜；及
(b)延伸通過至少部分微穿孔聚合物薄膜之第二可滲透材料。
第18項.　如第17項之多層式過濾裝置，其中該複數個間隔係與至少一種微穿孔聚合物薄膜或第二可滲透材料構成整體。
第19項.　一種過濾顆粒之方法，包含：
(a)提供如第8至16項之任一項之微穿孔聚合物薄膜；
(b)提供包含顆粒之混合物；及
(c)混合物與微穿孔聚合物薄膜接觸以過濾混合物。
第20項.　如第19項之過濾顆粒之方法，其中該混合物係塗料。
實例
藉由以下實例進一步闡述本發明之優點及實施例，但是此等實例、及其他條件及細節中列舉之特定材料及其數量不應視為過度限制本發明。在此等實例中，所有百分率、比例及比率係重量，除非另外指明。所有材料係購自(例如)Sigma-Aldrich Corporation,St. Louis,MO或熟悉此項技術者熟知，除非另外規定或表明。
以下實例中使用此等縮寫：cm=釐米，℉=華氏溫度，℃=攝氏度，rpm=旋轉/分鐘，m=米，min=分鐘，N=牛頓，lbf=磅力，μm=微米，hr=小時，s=秒，mm=毫米，及mL=毫升。
方法 擠壓及壓印方法
使用具有鑄模薄膜擠壓模具(寬度30.48 cm(12英吋)與508微米(20密耳)標稱模具間隙)之6.35 cm(2.5英吋)單螺杆擠壓機(DS-25,Davis-Standard,LLC,Pawcatuck,CT)擠壓具有熔融流動指數(MFI)為35及購自商標「POLYPROPYLENE 3868」之Total Petrochemical USA,Inc.,Port Arthur,TX之聚丙烯同聚物。
將熔融聚合物樹脂(即，擠壓物)送入兩輥垂直之輥隙(包含加工輥及背托輥)中。直徑30.48 cm(12英吋)之加工輥包含以截頭六邊形陣列圖案設置之六邊形柱狀物，與約10度之正側壁角。柱狀物之高度約250 μm，末端寬度(即，六邊形柱狀物頂部之對邊之間之距離)為225微米及通道寬度(即，在模具頂部六邊形柱狀物之一邊及其最相鄰者之間之距離)為150微米。直徑為30.48 cm(12英吋)之背托輥(購自American Roller Company,Waterbury,CT類型「SS100」)包含0.635 cm(0.25英吋)、硬度80(Shore A)橡膠表面。將犧牲75微米(3密耳)聚對苯二酸酯(PET)薄膜送入背托輥及熔融聚合物樹脂之間，且在壓印及固化聚合物薄膜後移除。聚合物薄膜係模具之正型，包含其中接觸模具之柱狀物之孔腔。由於加工輥及背托輥之間之輥隙力，使薄膜(即，外皮)處於各孔腔之底部及經壓印聚合物薄膜之第二表面之間。
擠壓過程條件係列於表1。
火焰熱處理方法
圍繞單一、光滑、以水冷卻之直徑為30.48 cm(12英吋)之冷卻輥纏繞經壓印之聚合物薄膜(外皮向外)。控制冷卻輥之溫度至21℃(70℉)。經壓印之薄膜係經丙烷燒製，8-口鋁燃燒器(直徑30.48 cm(12英吋)之Extruded Aluminum 861 Series Ribbon Burner，購自Flynn Burner Corporation,New Rochelle,NY)。燃燒器對薄膜之間隙為20.3 mm，在線速度為12.2 m/分鐘(40 ft/分鐘)下，能量輸出為288.5瓦特小時/cm(2500 British Thermal Units/Hour/inch)。
根據以上火焰熱處理過程製備對照實例A。所產生之聚合物薄膜顯示完全失敗，即，實質上如圖4a及4b顯示之聚合物薄膜之所有區域上具有未控制熔解及起泡。據信在火焰熱處理期間藉由冷卻輥不能充分冷卻經壓印之薄膜，產生大範圍、未受控制之熔解之薄膜與在大部分薄膜中未出現通道(或直通開口)。
在火焰熱處理期間，除在冷卻輥及經壓印之聚合物薄膜之間使用去離子水外，如對照實例A中描述製備實例1。在經壓印之薄膜與冷卻輥接觸前，在網狀物上方約2英尺處將去離子水應用於經壓印薄膜之第一主表面上。藉由注射泵及水噴灑模具之方式應用去離子水，如美國專利第5,115,972號(Maier等人)中描述。在跨度23 cm(9英吋)之間使用19個噴嘴噴灑去離子水，具有流速37 mL/分鐘及氣壓為103,400 N/m2 (15 psi)。火焰熱處理後，所產生之聚合物薄膜在尺寸上保存完好，但是外皮位移中顯示可變性。諸多孔腔完全打開，產生整潔的直通開口，但是某些孔腔僅部分打開或未打開。圖5中顯示代表性薄膜。
除對於冷卻輥表面及去離子水應用之位置發生變化外，如實例1中描述製備實例2。利用經水冷卻之具有經雕刻圖案之冷卻輥(由錐體組成，螺距62微米，高30微米，一側之偏置角10度，及頂角90度)取代平滑的經水冷卻之冷卻輥，如美國申請案第12/362048號(Ehnes，等人)描述。噴嘴係置於與圖3所顯示之火焰相反處，在冷卻輥與經壓印薄膜接觸前，直接將去離子水應用於冷卻輥上。圖6顯示經壓印之聚合物薄膜之橫截面視圖。表面640係接觸模具之聚合物薄膜之第一表面。由於處理條件，該聚合物薄膜未完全充滿模具，導致「鬆餅型」表面。在圖中，觀察到兩個完整孔腔(620A及620B)及三個分隔孔腔之聚合物部分(630A、630B及630C)。仔細檢查圖6顯示分別在孔腔620A及620B之底部具有較薄的外皮(680A及680B)。
火焰熱處理後，所產生之微穿孔聚合物薄膜顯示孔腔之均勻開口，且維持薄膜之完整性。圖7及8a至8c中顯示代表性薄膜。圖7係部分微穿孔聚合物薄膜之第二表面之俯視圖。圖8a係微穿孔聚合物薄膜之第一表面之進一步放大的俯視圖。通道係呈錐形，其第一開口具有較大直徑及呈六邊形，及第二開口具有較小直徑且呈橢圓形。圖8b係微穿孔聚合物薄膜之第二表面之進一步放大的俯視圖，僅觀察到複數個通道之第二開口。圖8b上亦描述50B，其係第二表面上鄰近開口之間之最小距離(第二特定距離)。圖8c係微穿孔聚合物薄膜之橫截面視圖。表面860係進行熱處理之聚合物薄膜之第二表面。外皮已被移除，產生通道(或直通開口)。在圖8c中，觀察到兩個完整的通道(820A及820B)及三個分隔孔腔之聚合物部分(830A、830B及830C)。比較圖6及8c，由於熱處理之結果，一個可顯示孔腔對通道之形狀差異及分隔孔腔之聚合物部分之變化。
使用測微計(來自Testing Machines,Inc.,Ronkonkoma,NY之49-70-01-001型)測定微穿孔聚合物薄膜之第一及第二表面之間之距離(即，第一特定距離，例如，圖8c中之距離40B)為229微米(9密耳)。使用臺面型顯微鏡(TM-1000,Hitachi High-Technologies America,Inc.,Pleasanton,CA)測定第二表面上兩個鄰近的第二開口之間之最小距離(即，第二特定距離，例如，圖8b中之距離50B)為140微米(5.5密耳)。計算實例2之第一特定距離對第二特定距離之比率係1.63。孔密度係982孔/cm2 (6336孔/平方英吋)與開口面積32%。
除以下外，如實例2中描述製備實例3：聚合物係摻合物，包含：25%聚丙烯同聚物及75%聚烯烴彈性體(乙烯-辛烯共聚物)，購自Dow Plastics,Midland,MI之商標「ENGAGE 8401」；且使用表2顯示之處理條件。所產生之微穿孔聚合物薄膜顯示均勻的開口。
在不違背本發明之範圍及精神之情況下，本發明可預見之改變及變化對於熟習此項技術者將變得明顯。本發明不應限制本申請案中用於闡述目的所提及之實施例。
10．．．微穿孔聚合物薄膜
12A．．．第一開口
14．．．第一表面
16．．．第二表面
20A．．．通道
20B．．．通道
20C．．．通道
22A．．．第二開口
22B．．．第二開口
22C．．．第二開口
22n．．．第二開口
40a．．．薄膜厚度
40B．．．第一特定距離
50a．．．特定距離
50B．．．第二特定距離
120．．．擠壓壓印系統
122．．．擠壓模具
124．．．聚合物薄膜
126．．．軋輥系統
128．．．第一輥輪
130．．．第二輥輪
132．．．經擠壓之聚合物薄膜
134．．．儲存箱
136．．．位移處理系統
138．．．承壓輥
140．．．支撐表面
142．．．流體塗抹器
144．．．微穿孔聚合物薄膜
200．．．經壓印之聚合物薄膜
210．．．孔腔表面
211．．．孔腔表面
212．．．孔腔表面
220A．．．孔腔
220B．．．孔腔
220C．．．孔腔
240．．．第一表面
260．．．第二表面
280A．．．外皮
280B．．．外皮
280C．．．外皮
620A．．．孔腔
620B．．．孔腔
630A．．．聚合物
630B．．．聚合物
630C．．．聚合物
640．．．表面
680A．．．外皮
680B．．．外皮
820A．．．通道
820B．．．通道
830A．．．聚合物
830B．．．聚合物
830C．．．聚合物
860．．．表面
圖1a係根據本發明一示例性實施例之微穿孔聚合物薄膜10之橫截面視圖。
圖1b係根據本發明一示例性實施例之微穿孔聚合物薄膜10之俯視圖。
圖2係根據本發明一示例性實施例之經壓印之聚合物薄膜200之橫截面視圖。
圖3係適用於製備本發明微穿孔聚合物薄膜之示例性裝置之示意圖。
圖4a及4b係根據對照實例A之微穿孔聚合物薄膜之代表部分之俯視圖照片；
圖5係根據實例1之微穿孔聚合物薄膜之第二表面之代表部分之俯視圖照片；
圖6係根據實例2之經壓印之聚合物薄膜之代表部分之橫截面照片；
圖7係根據實例2之微穿孔聚合物薄膜之第二表面部分之經放大的俯視圖照片。
圖8a係根據實例2之微穿孔聚合物薄膜之第一表面代表部分之進一步放大之俯視圖照片；
圖8b係根據實例2之微穿孔聚合物薄膜之第二表面代表部分之進一步放大之俯視圖照片；及
圖8c係根據實例2之微穿孔聚合物薄膜之橫截面照片。

Claims (20)

  1. 一種形成微穿孔聚合物薄膜之方法，包含：提供包含相對的第一及第二表面及介於其間之複數個孔腔之聚合物薄膜，其中該複數個孔腔係對著第一表面打開且包括一孔腔表面，其中該孔腔表面橫穿該第一表面；在一支撐表面及該第一表面之間提供一流體；及對該第二表面進行一熱處理以在覆蓋該複數個孔腔之該區域中穿孔該聚合物薄膜，其中該聚合物薄膜包含50至800微米之薄膜厚度。
  2. 如請求項1之方法，其中一氣體層將流體自至少某些該複數個孔腔之孔腔頂點分離。
  3. 如請求項1之方法，其中該流體係水。
  4. 如請求項1之方法，其中該支撐表面係一冷卻輥。
  5. 如請求項1之方法，其中該熱處理係以下一者：火焰、熱空氣、輻射加熱及其組合。
  6. 如請求項1之方法，其中該支撐表面包含以下至少一者：紋理、塗層及其組合。
  7. 一種藉由如請求項1至6中任一項之方法製備之物件，其中該物件係用於液體或氣體之一顆粒過濾器。
  8. 一種微穿孔聚合物薄膜：包含：(i)藉由一第一特定距離分離之相對的第一及第二表面；及(ii)複數個與該第一及第二表面垂直之通道，其中各通道之一第一開口橫穿該第一表面及各通道之一第二開口橫穿該第二表面；其中 該第一開口之直徑係大於該第二開口之直徑，且在該第二表面上之該等第二開口係藉由一第二特定距離分隔開；其中該第一特定距離對該第二特定距離之比率係至少0.25；此外，其中該第二表面具有至少10%之一開口面積。
  9. 如請求項8之微穿孔聚合物薄膜，其中該等相對的第一及第二表面之間之該距離係至少75微米。
  10. 如請求項8之微穿孔聚合物薄膜，其中該微穿孔聚合物薄膜係選自聚烯烴。
  11. 如請求項8之微穿孔聚合物薄膜，其中該通道具有錐形壁。
  12. 如請求項8之微穿孔聚合物薄膜，其中該第二開口係呈橢圓形或圓形。
  13. 如請求項8之微穿孔聚合物薄膜，其中該第二開口之直徑係小於500微米。
  14. 如請求項8之微穿孔聚合物薄膜，其進一步包含嵌入式纖維或沿著至少一主表面延伸之擋邊之至少一者。
  15. 如請求項8之微穿孔聚合物薄膜，其中該第二特定距離係至少75微米。
  16. 一種微穿孔聚合物薄膜，包含：(i)相對的第一及第二表面；及(ii)複數個與第一及第二表面垂直之通道，其中各通道之一第一開口橫穿該第一表面及各通道之一第二開口橫穿該第二表面；其中該第一開口之直徑係大於該第二開口之直徑；其中該第二 表面具有至少20%之一開口面積；及另外其中該第二表面包含至少6,000個開口/平方英吋。
  17. 一種多層式過濾裝置，包含：(a)如請求項8至16中任一項之微穿孔聚合物薄膜；及(b)延伸通過該微穿孔聚合物薄膜之至少一部分之一第二可滲透材料。
  18. 如請求項17之多層式過濾裝置，其中該複數個間隔係與該微穿孔聚合物薄膜或該第二可滲透材料之至少一者構成整體。
  19. 一種過濾顆粒之方法，包含：(a)提供如請求項8至16中任一項之一微穿孔聚合物薄膜；(b)提供包含顆粒之一混合物；及(c)使該混合物與該微穿孔聚合物薄膜接觸以過濾該混合物。
  20. 如請求項19之過濾顆粒之方法，其中該混合物係塗料。
TW099143566A 2009-12-14 2010-12-13 微穿孔聚合物薄膜及其製造方法與用途 TWI506070B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US28610209P 2009-12-14 2009-12-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201129619A TW201129619A (en) 2011-09-01
TWI506070B true TWI506070B (zh) 2015-11-01

Family

ID=43501100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099143566A TWI506070B (zh) 2009-12-14 2010-12-13 微穿孔聚合物薄膜及其製造方法與用途

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9238203B2 (zh)
EP (1) EP2519339A1 (zh)
JP (2) JP5866294B2 (zh)
KR (1) KR101822209B1 (zh)
RU (1) RU2522441C2 (zh)
TW (1) TWI506070B (zh)
WO (1) WO2011081894A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI651450B (zh) * 2017-08-17 2019-02-21 大中製線織造股份有限公司 薄膜立體網布及其製造方法

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103582329B (zh) * 2012-07-24 2016-08-03 富泰华工业（深圳）有限公司 壳体及其制造方法
US10040018B2 (en) 2013-01-09 2018-08-07 Imagine Tf, Llc Fluid filters and methods of use
KR20150127634A (ko) * 2013-03-12 2015-11-17 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 중합체 다층 필름을 제조하는 방법
KR20150127633A (ko) * 2013-03-12 2015-11-17 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 중합체성 다층 필름 및 그의 제조 방법
BR112015022813A2 (pt) * 2013-03-12 2017-07-18 3M Innovative Properties Co filmes poliméricos em multicamadas e métodos para produzir os mesmos
US9168476B2 (en) * 2013-10-11 2015-10-27 3M Innovative Properties Company Air filter comprising a microperforated film, and method of using
EP3079867B1 (en) * 2013-12-12 2018-05-30 3M Innovative Properties Company Method of making polymeric multilayer films
CN105813834B (zh) * 2013-12-12 2018-10-16 3M创新有限公司 聚合物多层膜及其制备方法
CA2939914C (en) 2014-02-18 2022-06-28 3M Innovative Properties Company Self sealing articles
US10704254B2 (en) 2014-02-18 2020-07-07 3M Innovative Properties Company Easy to apply air and water barrier articles
EP3128979B1 (en) * 2014-04-08 2018-10-31 Pantex International S.p.A. Absorbent sanitary article comprising multilayer material
US9861920B1 (en) 2015-05-01 2018-01-09 Imagine Tf, Llc Three dimensional nanometer filters and methods of use
US10730047B2 (en) 2014-06-24 2020-08-04 Imagine Tf, Llc Micro-channel fluid filters and methods of use
US10124275B2 (en) 2014-09-05 2018-11-13 Imagine Tf, Llc Microstructure separation filters
EP3237699A1 (en) 2014-12-22 2017-11-01 3M Innovative Properties Company Air and water barrier articles
US10758849B2 (en) 2015-02-18 2020-09-01 Imagine Tf, Llc Three dimensional filter devices and apparatuses
US11654399B2 (en) * 2015-03-17 2023-05-23 President And Fellows Of Harvard College Method for micromolding a polymeric membrane having a pore array
US10118842B2 (en) 2015-07-09 2018-11-06 Imagine Tf, Llc Deionizing fluid filter devices and methods of use
CA2995982A1 (en) 2015-08-18 2017-02-23 3M Innovative Properties Company Air and water barrier article with porous layer and liner
US10479046B2 (en) 2015-08-19 2019-11-19 Imagine Tf, Llc Absorbent microstructure arrays and methods of use
WO2017053830A1 (en) 2015-09-23 2017-03-30 Inteva Products, Llc Method and apparatus for nonwoven trim panels
ITUB20155364A1 (it) * 2015-11-09 2017-05-09 No El Srl Metodo ed apparecchiatura per la foratura di film in materiale plastico.
RU2627400C1 (ru) * 2016-02-24 2017-08-08 Марк Юрьевич Коломиец Универсальный многослойный материал, формирующий систему гибких распределительных каналов для отбора, фильтрации, распределения и отвода текучих сред
US11608291B2 (en) * 2016-11-04 2023-03-21 Corning Incorporated Micro-perforated panel systems, applications, and methods of making micro-perforated panel systems
EP3585851A4 (en) 2017-02-23 2020-12-09 3M Innovative Properties Company AIR BARRIER AND WATER BARRIER INCLUDING AN INELASTIC POROUS LAYER
CN110996867A (zh) * 2017-06-12 2020-04-10 凯希特许有限公司 发泡且纹理化的烧结聚合物伤口填料
US10415601B2 (en) 2017-07-07 2019-09-17 Denso International America, Inc. Blower noise suppressor
FR3088848B1 (fr) * 2018-11-28 2020-12-04 Airbus Operations Sas Procédé de fabrication d’un élément acoustique d’une structure d’absorption acoustique à partir d’au moins une feuille de matière
JP7292068B2 (ja) * 2019-03-15 2023-06-16 新科實業有限公司 薄膜フィルタ、薄膜フィルタ基板、薄膜フィルタの製造方法および薄膜フィルタ基板の製造方法並びにｍｅｍｓマイクロフォンおよびｍｅｍｓマイクロフォンの製造方法
JP7284606B2 (ja) 2019-03-22 2023-05-31 新科實業有限公司 Ｍｅｍｓパッケージ、ｍｅｍｓマイクロフォンおよびｍｅｍｓパッケージの製造方法
EP3959371A1 (en) 2019-04-25 2022-03-02 3M Innovative Properties Company Acoustic articles and methods thereof
JP2021030100A (ja) 2019-08-15 2021-03-01 新科實業有限公司ＳＡＥ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ（Ｈ．Ｋ．）Ｌｔｄ． 薄膜フィルタ、薄膜フィルタ基板、薄膜フィルタの製造方法および薄膜フィルタ基板の製造方法並びにｍｅｍｓマイクロフォンおよびｍｅｍｓマイクロフォンの製造方法
WO2022084830A1 (en) 2020-10-23 2022-04-28 3M Innovative Properties Company Acoustic articles and assemblies
CN114984764B (zh) * 2022-03-09 2023-02-03 嘉兴中芯纳米材料有限责任公司 纳米纤维基移位斜孔结构油水分离净化材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1073605A (en) * 1962-12-21 1967-06-28 Smith & Nephew Improvements in and relating to perforating films of thermoplastic material
US20060125139A1 (en) * 2002-10-09 2006-06-15 3M Innovative Properties Company Methods for flame-perforating films

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US851473A (en) 1906-08-31 1907-04-23 John W Yochem Dashboard-holder.
US1073605A (en) 1913-06-03 1913-09-23 Gustaf Henrik Hultman Method of removing impurities from coal-gas.
GB851473A (en) 1956-01-03 1960-10-19 Kendall & Co Treatment of flexible, thermoplastic, organic polymeric sheets and films
US3560601A (en) 1968-11-25 1971-02-02 Ford Motor Co Process for manufacturing porous thermoplastic sheet material
JPS5315104B2 (zh) * 1971-10-13 1978-05-22
JPS5635223Y2 (zh) * 1974-07-27 1981-08-19
DE2806402C3 (de) * 1978-02-15 1980-11-27 Unilever N.V., Rotterdam (Niederlande) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer feuchtigkeitsdurchlässigen Folie aus thermoplastischem Kunststoff
US4272473A (en) * 1978-12-07 1981-06-09 The Procter & Gamble Company Method for embossing and perforating a running ribbon of thermoplastic film on a metallic pattern roll
US4252516A (en) 1979-08-23 1981-02-24 Ethyl Corporation Apparatus for producing perforated film
US4395215A (en) * 1981-02-02 1983-07-26 The Procter & Gamble Company Film forming structure for uniformly debossing and selectively aperturing a resilient plastic web and method for its construction
US4609518A (en) * 1985-05-31 1986-09-02 The Procter & Gamble Company Multi-phase process for debossing and perforating a polymeric web to coincide with the image of one or more three-dimensional forming structures
CA1304897C (en) 1986-05-30 1992-07-14 Hajime Itoh Porous membrane
US5115972A (en) 1991-02-06 1992-05-26 Minnesota Mining And Manufacturing Company Spray die for producing spray fans
JPH05152020A (ja) * 1991-11-28 1993-06-18 Nitto Denko Corp 異方導電コネクター
RU94019986A (ru) * 1991-12-09 1996-04-27 Миннесота Майнинг энд Мануфактуринг Компани (US) Микроструктурная мембрана и способ ее изготовления
RU2050930C1 (ru) 1992-08-04 1995-12-27 Михаил Ярославович Алферов Способ изготовления патронного фильтровального элемента
US5651900A (en) 1994-03-07 1997-07-29 The Regents Of The University Of California Microfabricated particle filter
US5733628A (en) 1996-10-10 1998-03-31 Tredegar Industries, Inc. Breathable elastic polymeric film laminates
US6599612B1 (en) * 1997-12-15 2003-07-29 The Procter & Gamble Company Process of forming a perforated web
ATE270535T1 (de) * 1997-12-15 2004-07-15 Procter & Gamble Verfahren zur folien-perforation
US6024553A (en) 1997-12-22 2000-02-15 Mcneil-Ppc, Inc. Apparatus for supporting a starting web during formation of the apertured web
US6977109B1 (en) 1998-07-24 2005-12-20 3M Innovative Properties Company Microperforated polymeric film for sound absorption and sound absorber using same
US6617002B2 (en) * 1998-07-24 2003-09-09 Minnesota Mining And Manufacturing Company Microperforated polymeric film for sound absorption and sound absorber using same
CA2356684A1 (en) * 1998-12-23 2000-07-06 Ryan S. Raz In situ manufacture of membrane microfilters
DE60032003T2 (de) 1999-09-15 2007-06-06 Aradigm Corp., Hayward Porenstrukturen zur niederdruckaerosolisierung
ES2282153T3 (es) * 1999-12-08 2007-10-16 Baxter International Inc. (A Delaware Corporation) Procedimiento para la fabricacion de una membrana filtrante microporosa.
US6598701B1 (en) 2000-06-30 2003-07-29 3M Innovative Properties Company Shaped microperforated polymeric film sound absorbers and methods of manufacturing the same
US6743273B2 (en) 2000-09-05 2004-06-01 Donaldson Company, Inc. Polymer, polymer microfiber, polymer nanofiber and applications including filter structures
CN101387014B (zh) * 2000-09-05 2015-08-26 唐纳森公司 聚合物,聚合物微米纤维,聚合物纳米纤维和包括过滤器结构的用途
JP2003088733A (ja) * 2001-09-20 2003-03-25 Canon Inc 気液分離膜およびその製造方法
US7160095B2 (en) 2003-10-06 2007-01-09 3M Innovative Properties Company Apparatus for oxygen enriched flame-perforation of a polymer film
US20060049099A1 (en) 2004-09-03 2006-03-09 Chang Jen C Filter device used in a paint cup of a spraying gun
US20060102550A1 (en) 2004-11-18 2006-05-18 Joseph Stephen C P Liquid supply and filter assembly
NZ555302A (en) 2004-12-03 2010-11-26 Siemens Water Tech Corp Post treatment of microfiltration membranes with hyfrogen peroxide and a transition metal catalyst
BRPI0710929A2 (pt) 2006-04-27 2012-02-14 3M Innovative Properties Co métodos de fabricação de filmes estruturados
KR101346873B1 (ko) 2006-04-27 2014-01-02 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 흡음 특성을 갖는 구조화된 필름
RU2327510C1 (ru) 2006-10-09 2008-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "РЕАТРЕК-Фильтр" Асимметричная трековая мембрана и способ ее изготовления
US20100186570A1 (en) 2009-01-29 2010-07-29 3M Innovative Properties Company Method for making an optical film having a variable prismatic structured surface
JP2011031219A (ja) * 2009-08-05 2011-02-17 Asahi Kasei Corp ナノホール分離膜とその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1073605A (en) * 1962-12-21 1967-06-28 Smith & Nephew Improvements in and relating to perforating films of thermoplastic material
US20060125139A1 (en) * 2002-10-09 2006-06-15 3M Innovative Properties Company Methods for flame-perforating films

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI651450B (zh) * 2017-08-17 2019-02-21 大中製線織造股份有限公司 薄膜立體網布及其製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015199069A (ja) 2015-11-12
TW201129619A (en) 2011-09-01
US20120244314A1 (en) 2012-09-27
JP5866294B2 (ja) 2016-02-17
KR20120104299A (ko) 2012-09-20
RU2012121455A (ru) 2014-01-27
JP2013513472A (ja) 2013-04-22
WO2011081894A1 (en) 2011-07-07
RU2522441C2 (ru) 2014-07-10
AU2010337163A1 (en) 2012-06-21
US20160045846A1 (en) 2016-02-18
US9238203B2 (en) 2016-01-19
JP6397798B2 (ja) 2018-09-26
EP2519339A1 (en) 2012-11-07
KR101822209B1 (ko) 2018-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI506070B (zh) 微穿孔聚合物薄膜及其製造方法與用途
US20040126538A1 (en) Sheet having microsized architecture
JP6787779B2 (ja) 高分子多層フィルムの製造方法
KR102272976B1 (ko) 중합체 다층 필름을 제조하는 방법
WO2018062111A1 (ja) 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
JP3372870B2 (ja) ポリマ一体ネット
US20100252961A1 (en) Optical film replication on low thermal diffusivity tooling with conformal coating
KR20150127633A (ko) 중합체성 다층 필름 및 그의 제조 방법
JP6553588B2 (ja) 高分子多層フィルム及びその製造方法
AU2013273668B2 (en) Microperforated polymeric film and methods of making and using the same
JP5152935B2 (ja) 貫通孔を有する微細構造成形体の製造方法及び微細構造成形体素材
JPS6184228A (ja) 無数の微孔を有する平滑有孔体の製造方法
AU2003205210A1 (en) Sheet having microsized architecture
JP2002292753A (ja) 多孔質フィルムの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees