TWI714283B - 靜電耗散性含氟聚合物複合物及包含彼等之導管段及操作組件 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於諸如流體輸送及儲存系統之各種操作組件的物件，其將複合物併入至其等構造中，該複合物包含含氟聚合物基質且具有分佈於該基質內之全氟化區。併有該複合物之導管及各種操作組件本質上具靜電耗散性且具有範圍在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。
Description
本發明大體上係關於包含含氟聚合物基質全氟化離子聚合物且具有靜電耗散性質之聚合性組合物及由其所形成之物件，包含靜電耗散性導管(tubing)。
靜電放電係半導體工業及其他技術應用中之流體輸送及儲存系統之重要技術問題。流體與流體系統中之各種操作組件(例如，導管或管路(piping)、閥、配件、過濾器等)之表面之間的摩擦接觸可導致靜電電荷(static electrical charge)之產生及累積。電荷產生之程度取決於各種因素，包含但不限於組件及流體之本質、流體速度、流體黏度、流體之導電性、接地通路(pathway)、液體中之亂流及剪力、流體中空氣之存在及表面積。此外，在流體流經系統時，電荷可在稱為流動電荷(streaming charge)之現象中被載送至下游，在該現象中，電荷可能累積到電荷起源之位置之外。足夠電荷累積可在各個程序步驟引起導管壁或管(pipe)壁處、組件表面處或甚至至基板或晶圓上之靜電放電。仍然需要減輕流體輸送及儲存系統中之靜電放電。
如本文中描述之本發明之一些實施例係關於包含含氟聚合物基質且具有分佈於該基質內之全氟化離子聚合物區之靜電耗散性聚合性複合物。其他實施例係關於併有複合物之靜電耗散性導管，該複合物包含含氟聚合物基質且具有分佈於該基質內之全氟化離子聚合物區。其他實施例係關於將複合物併入至其等構造中之物件(諸如流體處置系統之各種操作組件)，該複合物包含含氟聚合物基質且具有分佈於該基質內之全氟化離子聚合物區。併有該複合物之該導管及各種操作組件本質上具靜電耗散性且具有範圍在1 x 104歐姆/平方(ohms/square)與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。
如本文中描述之本發明之一些實施例係關於導管段。該導管段包含一導管本體，該導管本體界定自該導管本體之第一端至該導管本體之第二端之一流體流動路徑。該導管本體包含具有非導電含氟聚合物之第一部分及與該第一部分接觸之第二部分，該第二部分係由包含含氟聚合物基質且具有分佈遍及該含氟聚合物基質之全氟化離子聚合物區之複合物形成，使得該導管本體具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。該複合物中之全氟化離子聚合物之量在自該複合物之總重量之0.01重量%至5重量%之範圍內。
在一項實施例中，該第一部分係外層且界定該導管本體之外表面，且該第二部分係內層且界定與流經該流體流動路徑之流體接觸之該導管本體的內表面。
在另一實施例中，該第一部分係界定與流經該流體流動路徑之流體接觸之該導管本體之內表面的內層，且該第二部分係界定該導管本體之外表面之外層，其中第二層安置於第一層上方且與該第一層接觸。
在又一實施例中，該第一部分係安置於該第二層上方且與該第二層接觸之該導管本體的外層，該第二部分形成該導管本體之內層而界定與流經該流體路徑之流體接觸之該導管本體的內表面，其中該第一層包含在該第一層內在自該管狀本體之該第一端至該第二端之方向上軸向延伸的一或多個導電條帶。
如本文中描述之本發明之一些實施例係關於流體輸送及儲存系統之操作組件。該操作組件包含由複合物所形成之至少一部分，該複合物包含含氟聚合物基質且具有分佈遍及該含氟聚合物基質之全氟化離子聚合物區，使得該操作組件具靜電耗散性且具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。該操作組件可為配件本體、閥本體、過濾器外殼、熱交換器外殼、感測器外殼、泵本體、閥隔膜、破壞式密封件(break seal)、施配頭、噴霧噴嘴、混合器、容器、容器襯墊(container liner)或儲存桶(storage drum)之任一者。
如本文中描述之本發明之一些實施例係關於包含複合物之組合物，該複合物包含含氟聚合物基質且具有分佈遍及該基質之全氟化離子聚合物區，其中該複合物中之全氟化離子聚合物之量在自該複合物之總重量之0.01重量%至5重量%之範圍內，使得該複合物具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。在一項實施例中，含氟聚合物係全氟烷氧基烷烴聚合物(PFA)，且全氟化離子聚合物係全氟化磺酸共聚物。在某些實施例中，全氟化磺酸共聚物呈酸性形式。
本發明之其他實施例係關於一種方法，該方法包含：中和全氟化離子聚合物；摻和該中性全氟化離子聚合物與含氟聚合物以形成包含分佈遍及該含氟聚合物之中性全氟化離子聚合物區之複合物；形成包含
該複合物之物件之至少一部分；及使該物件與酸接觸以將該中性全氟化離子聚合物轉化為酸性形式，其中該物件具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。
4:方塊
6:方塊
8:方塊
10:方塊
12:方塊
30:導管段
34:外層
36:導管本體
38:內層
42:內表面
44:流體流動路徑
40:導管段
44:外層
46:導管本體
48:內層
52:內表面
54:流體流動路徑
100:導管段
102:外層
104:導管本體
106:內層
108:主要非導電部分
110:導電材料條帶/導電條帶
112:內表面
114:流體流動路徑
116:中間導電層
200:導管段
202:導管本體
204:第一部分
206:第二部分
208:條帶
210:內表面
214:流體流動路徑
300:導管段
302:導管本體
304:第一部分
306:第二部分
308:條帶
310:外表面
310A:操作組件
310B:操作組件
312:內表面
314:流體流動路徑(圖7)/配件(圖8)
318:閥
322:本體部分
326:連接器配件
327:連接器配件
330:本體部分
370:結構表面
400:操作組件/連接器配件
402:肩部區
404:本體部分
406:頸部區
406a:螺紋區
406b:接管部分
408:附接構件
w:寬度
可結合隨附圖式考量各種闡釋性實施例之以下描述而更完全理解本發明。
圖1係根據本發明之實施例之方法之流程圖。
圖2係根據本發明之各種實施例之導管段之透視圖。
圖3至圖7展示根據本發明之各種實施例提供之導管段之橫截面視圖。
圖8描繪根據本發明之各種實施例之操作組件。
圖9描繪根據本發明之各種實施例之另一操作組件。
圖10描繪根據本發明之各種實施例之又一操作組件。
雖然本發明可有各種修改及替代形式，但已在圖式中藉由實例展示且將詳細描述本發明之細節。然而，應瞭解，並不意欲將本發明之態樣限於所描述之特定闡釋性實施例。恰相反，意欲涵蓋落在本發明之精神及範疇內之全部修改、等效物及替代物。
本申請案主張2018年9月27日申請之美國臨時申請案第62/737,572號之優先權及權利，該案之全文為全部目的以引用的方式併入本文中。
應參考圖式閱讀下文[實施方式]，其中不同圖式中之類似
元件相同地編號。[實施方式]及圖式(其等不一定按比例)描繪闡釋性實施例且並不意欲限制本發明之範疇。所描繪之闡釋性實施例僅意欲為例示性的。任何闡釋性實施例之選定特徵可併入至額外實施例中，除非有明確相反陳述。
根據各種實施例，將全氟化離子聚合物粒子與非導電含氟聚合物摻和以形成包含非導電含氟聚合物基質及分佈於非導電含氟聚合物基質內之全氟化離子聚合物區之複合物。非導電含氟聚合物基質內之全氟化離子聚合物區賦予所得複合物以靜電耗散性質。靜電耗散性材料係具有等於或大於1 x 104歐姆/平方但小於1 x 1012歐姆/平方之表面電阻率或等於或大於1 x 104歐姆-平方釐米(ohms-cm2)但小於1 x 1011歐姆-平方釐米之體積電阻率的材料。靜電耗散性材料被分類為「抗靜電的」，其用於描述防止靜電(static electricity)積聚之材料，靜電積聚在用於半導體製造工業中之流體輸送及儲存系統中係不期望的。
根據各種實施例，用於形成靜電耗散性複合物之例示性非導電含氟聚合物可包含但不限於諸如以下各者之含氟聚合物：全氟烷氧基烷烴聚合物(PFA)；乙烯及四氟乙烯聚合物(ETFE)；乙烯、四氟乙烯及六氟丙烯聚合物(EFEP)；及氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)，全部其等係可熔融處理的。除提供非腐蝕性且惰性構造之外，許多含氟聚合物(諸如PFA)亦為可射出模製的且可擠製的。在一項實施例中，非導電含氟聚合物係全氟烷氧基烷烴聚合物(PFA)。在其他實施例中，非導電含氟聚合物可為聚四氟乙烯(PTFE)或四氟乙烯聚合物(PTFE)或經改質四氟乙烯聚合物(TFM)，其等並非可熔融處理的，但可壓縮模製。
將全氟化離子聚合物粒子以有效地賦予複合物以靜電耗散
性質之量與非導電含氟聚合物(諸如PFA)摻和。一般而言，全氟化離子聚合物係包含四氟乙烯主鏈及以離子交換基終止之乙烯醚側鏈之離子聚合物。離子交換基可為磺酸基(磺酸鹽)或羧酸基(羧酸鹽)。在一些情況中，全氟化離子聚合物可包含磺酸基及羧酸基之混合物。歸因於離子交換基之存在，全氟化離子聚合物能夠傳導質子且因此具有質子傳導性。然而，全氟化離子聚合物不傳導陰離子或電子。
根據各種實施例，全氟化離子聚合物可為全氟化磺酸共聚物。適用於靜電耗散性複合物之例示性全氟化磺酸共聚物係具有聚(四氟乙烯)主鏈與以磺酸基終止之全氟乙醚懸垂側鏈(pendant side chain)之全氟磺酸(PFSA)聚合物。具有聚(四氟乙烯)主鏈與以磺酸基終止之全氟乙醚懸垂側鏈之一種此全氟磺酸(PFSA)聚合物之一實例係NAFIONTM。NAFIONTM係Chemours公司之商標。具有聚(四氟乙烯)主鏈與以磺酸基終止之全氟乙醚懸垂側鏈之全氟磺酸(PFSA)聚合物之額外實例包含FLEMION®(Asahi Glass公司)、ACIPLEX®(Asahi Kasei)及FUMION® F(FuMA-Tech)。
在一項實施例中，全氟化離子聚合物粒子係呈其酸(H+)形式之全氟化磺酸共聚物之粒子。NAFIONTM粒子係可用於形成靜電耗散性複合物之呈酸性形式之全氟化磺酸共聚物之粒子之一項實例，如本文中描述。全氟化磺酸共聚物粒子被提供為珠粒，其等具有在自：100奈米至1000奈米；自100奈米至500奈米；或自100奈米至200奈米之範圍內之平均珠粒大小。在一項實施例中，全氟化磺酸共聚物粒子具有約200奈米之平均珠粒大小。在一些情況中，全氟化離子聚合物粒子可以溶劑懸浮液獲得。在其他情況中，全氟化離子聚合物粒子可以乾燥樹脂珠粒獲得。
全氟化磺酸共聚物粒子以有效量分散在非導電含氟聚合物內，使得所得複合物之表面電阻率在大於1 x 104歐姆/平方且小於1 x 1012歐姆/平方之範圍內，且更特定言之在自1 x 105歐姆/平方至1 x 108歐姆/平方之範圍內。複合物係形成為薄片且表面電阻率係根據ASTM F1711量測。在一些實施例中，為形成複合物，首先使全氟化磺酸共聚物粒子與強鹼(諸如氫氧化銨或氫氧化鈉)接觸以將粒子自共聚物之酸(H+)形式轉化為共聚物之中性或非離子形式，以有助於摻和全氟化磺酸共聚物粒子與非導電含氟聚合物而形成包含分佈於非導電含氟聚合物基質內之全氟化磺酸共聚物區之複合物。可在摻和之後藉由使摻和材料與強酸(諸如(舉例而言)鹽酸)接觸而將全氟化磺酸共聚物轉化回至其酸性形式。在一項實施例中，複合物中之全氟化磺酸共聚物之量在自複合物之總重量之0.01重量%至10重量%之範圍內。在另一實施例中，複合物中之全氟化磺酸共聚物之量在自複合物之總重量之0.01重量%至5重量%之範圍內。在又一實施例中，全氟化磺酸共聚物之量在自複合物之總重量之1重量%至5重量%之範圍內。在又一實施例中，全氟化磺酸共聚物之量在自複合物之總重量之2重量%至5重量%之範圍內。在一些實施例中，全氟化磺酸共聚物在最終複合物中呈酸形式。
在一項非限制性實例中，靜電耗散性複合物包含PFA，其具有呈酸性形式且量在自0.01重量%至5重量%之範圍內的NAFIONTM區，複合物具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。在另一非限制性實例中，靜電耗散性複合物包含PFA，其具有呈酸性形式且量在2重量%至5重量%之範圍內的NAFIONTM區，複合物具有在1 x 105歐姆/平方與1 x 108歐姆/平方之間之表面電阻率。複合物係形成為薄片且
材料之表面電阻率係根據ASTM F1711量測。
圖1係概括如本文中描述之根據各種實施例之形成靜電耗散性複合物之方法之流程圖。在一第一步驟中，使全氟化磺酸共聚物粒子與強鹼(諸如(舉例而言)氫氧化銨)接觸以將全氟化磺酸共聚物粒子轉化為其等非離子或中性形式(方塊4)。在一些情況中，全氟化磺酸共聚物粒子可提供為溶劑懸浮液。在不希望受理論束縛之情況下，當將全氟化磺酸共聚物粒子提供為懸浮液時，可將懸浮液塗覆至非導電含氟聚合物珠粒或丸粒上。接著，蒸發溶劑而將全氟化磺酸共聚物之塗層留在含氟聚合物珠粒或丸粒上。在其他情況中，以乾燥粉末之形式獲得全氟化磺酸共聚物粒子且將其與非導電含氟聚合物之珠粒或丸粒摻和以形成起始材料。無論組合全氟化磺酸共聚物粒子與非導電含氟聚合物之方法為何，材料皆可被進一步處理(例如，熔融處理、壓縮模製、共擠製等)以形成包含分佈於含氟聚合物內之呈中性形式之全氟化離子聚合物區的複合物(方塊6)。接著，將複合物形成為丸粒(方塊8)，接著可進一步處理該等丸粒以形成物件或物件之部分，如本文中將描述。在一些情況中，取決於含氟聚合物，可擠製、射出模製、旋轉模製、吹氣模製或壓縮模製由複合物所形成之丸粒以形成物件或物件之部分。在一項實施例中，擠製由複合物所形成之丸粒以形成導管段或導管段之一或多個層(方塊10)。在一些實施例中，使至少部分由複合物所形成之物件與強酸(諸如(舉例而言)鹽酸)接觸以將複合物中之全氟化磺酸共聚物轉化回至其酸形式(方塊12)。共聚物中之轉化回至酸或質子化(H+)形式之離子交換基之數目可影響所得物件之表面電阻率。在一些情況中，所得物件具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間，或更特定言之在1 x 105歐姆/平方與1 x 108歐姆/平方之間之表面電阻
率。物件之表面電阻率可根據ASTM F1711量測。
在一些實施例中，導管段包含如本文中描述之靜電耗散性複合物，使得導管段具靜電耗散性且具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間，或更特定言之在1 x 105歐姆/平方與1 x 108歐姆/平方之間之表面電阻率。將靜電耗散性材料併入至導管段中可減少導管段之外表面上因流體流經導管段所致之靜電荷積聚。另外，在靜電荷已累積於導管段之外表面上之程度上，將靜電耗散性複合物併入至導管段中引起導管段之外表面上之積聚電荷更緩慢地流向接地。靜電荷累積減少及電荷緩慢傳送至接地兩者可防止流體輸送及儲存系統中之靜電放電事件。
圖2係根據本發明之各種實施例之導管段之透視圖。如圖2中展示，導管段20大體上包含導管本體22，導管本體22界定自導管本體22之第一端24至第二端26之流體流動路徑28。根據各種實施例，導管本體22經構造使得併有靜電耗散性複合物，如本文中描述。在某些實施例中，形成導管段之導管本體22係完全由如本文中描述之靜電耗散性複合物構造而成。用於構造導管本體22之靜電耗散性複合物賦予導管段20以靜電耗散性質，此可減少導管段20之外表面上之靜電荷累積且可減輕靜電放電。在一些實施例中，導管段20形成用於在較大流體輸送系統內運輸流體之導管之長度。取決於所要應用及待在流體輸送及儲存系統內運輸之流體之本質及體積，導管段20可具有多種直徑及長度。在一些情況中，導管段20經擠製。
用於構造導管本體22之靜電耗散性複合物包含PFA基質，該PFA基質具有分佈遍及該基質之全氟化磺酸共聚物區，使得複合物具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。在一項實施
例中，全氟化磺酸共聚物係NAFIONTM。全氟化磺酸共聚物在最終產物中可呈酸性形式。用於形成導管段20之靜電耗散性複合物中之全氟化磺酸共聚物之量可在自：複合物之總重量之0.01重量%至10重量%；自複合物之總重量之0.01重量%至5重量%；自複合物之總重量之1重量%至5重量%；或更特定言之，自複合物之總重量之2重量%至5重量%之範圍內。導管本體22可具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間，或更特定言之在1 x 105歐姆/平方與1 x 108歐姆/平方之間之表面電阻率。導管本體36之表面電阻率可根據ASTM F1711量測。
圖3係根據本發明之一項實施例之導管段30之橫截面視圖。如圖3中展示，導管段30包含形成導管本體36之外層34之第一部分，及形成導管本體36之內層38之第二部分。外層34安置於內層38之外表面上方且與內層38之外表面接觸。內層38界定導管本體36之內表面42，內表面42曝露於流經界定於導管本體36中之流體流動路徑44的流體且與該流體接觸。
在一些實施例中，形成導管本體之外層34之第一部分係由非導電含氟聚合物形成。用於形成外層之適合非導電含氟聚合物包含但不限於諸如以下各者之含氟聚合物：全氟烷氧基烷烴聚合物(PFA)；乙烯及四氟乙烯聚合物(ETFE)；乙烯、四氟乙烯及六氟丙烯聚合物(EFEP)；及氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)。在一項實施例中，形成外層34之第一部分係由PFA形成。
形成界定導管本體36之內表面42之內層38的第二部分可由靜電耗散性複合物形成，該靜電耗散性複合物包含非導電含氟聚合物基質且具有分佈遍及該基質之全氟化離子聚合物區。在一些實施例中，靜電耗
散性複合物包含PFA基質，該PFA基質具有分佈遍及該基質之全氟化磺酸共聚物區，使得複合物具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。在一項實施例中，全氟化磺酸共聚物係NAFIONTM。全氟化磺酸共聚物在最終產物中可呈酸性形式。用於形成內層38之靜電耗散性複合物中之全氟化磺酸共聚物之量可在自：複合物之總重量之0.01重量%至10重量%；自複合物之總重量之0.01重量%至5重量%；自複合物之總重量之1重量%至5重量%；或更特定言之，自複合物之總重量之2重量%至5重量%之範圍內。導管本體36可具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間，或更特定言之在1 x 105歐姆/平方與1 x 108歐姆/平方之間之表面電阻率。導管本體36之表面電阻率可根據ASTM F1711量測。
在一項實施例中，外層34可與內層38共擠製以形成導管本體36。在另一實施例中，可首先藉由擠製形成內層38。接著，可在內層38上方擠製外層34以形成導管本體36。
圖4係根據本發明之另一實施例之導管段40之橫截面視圖。如圖4中展示，導管段40包含形成導管本體46之外層44之第一部分，及形成導管本體46之內層48之第二部分。外層44安置於內層48之外表面上方且與內層48之外表面接觸。內層48界定導管本體46之內表面52，內表面52曝露於流經界定於導管本體46中之流體流動路徑54的流體且與該流體接觸。
形成導管本體46之外層44之第一部分可由靜電耗散性複合物形成，該靜電耗散性複合物包含與全氟化離子聚合物粒子摻和之含氟聚合物，如本文中描述。在一些實施例中，靜電耗散性複合物包含PFA基質，該PFA基質具有分佈遍及該基質之全氟化磺酸共聚物區，使得複合物
具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。在一項實施例中，全氟化磺酸共聚物係NAFIONTM。全氟化磺酸共聚物在最終產物中可呈酸性形式。用於形成外層44之靜電耗散性複合物中之全氟化磺酸共聚物之量可在自：複合物之總重量之0.01重量%至10重量%；自複合物之總重量之0.01重量%至5重量%；自複合物之總重量之1重量%至5重量%；或更特定言之，自複合物之總重量之2重量%至5重量%之範圍內。導管本體可具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間，或更特定言之在1 x 105歐姆/平方與1 x 108歐姆/平方之間之表面電阻率。導管本體之表面電阻率係根據ASTM F1711量測。
形成導管本體46之內層48之第二部分可由非導電含氟聚合物形成。用於形成內層之適合非導電含氟聚合物包含但不限於諸如以下各者之含氟聚合物：全氟烷氧基烷烴聚合物(PFA)；乙烯及四氟乙烯聚合物(ETFE)；乙烯、四氟乙烯及六氟丙烯聚合物(EFEP)；及氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)。在一項實施例中，形成內層48之第二部分係由PFA形成。
在一項實施例中，外層44可與內層48共擠製以形成導管本體46。在另一實施例中，可首先藉由擠製形成內層48。接著，可在內層48上方擠製外層44以形成導管本體46。
圖5A及圖5B展示根據本發明之其他實施例之導管段100之橫截面視圖。如圖5A中展示，導管段100包含形成導管本體104之外層102之第一部分，及形成導管本體104之內層106之第二部分。如圖5A中展示，形成外層102之第一部分包含主要非導電部分108及形成為在主要非導電部分108上或其內軸向延伸之導電材料條帶110的至少一個次要導電部分。在圖5A中描繪之實施例中，形成外層102(圖5A)之至少一部分之
主要非導電部分108係由非導電含氟聚合物(諸如本文中描述之非導電含氟聚合物)形成，且一或多個導電材料條帶110係由載有導電材料之含氟聚合物形成。載有導電材料之含氟聚合物之一項非限制性實例係載碳PFA。
在其他實施例中，如圖5B中描繪，次要導電部分可被提供為安置於非導電部分108與內層106之間之中間導電層116。如圖5B中展示，非導電部分108形成整個外層102且係由非導電含氟聚合物(諸如本文中描述之非導電含氟聚合物)形成。中間導電層116可由載有導電材料之含氟聚合物(諸如(舉例而言)載碳PFA)形成。此僅為一項實例。應瞭解，其他導電填充聚合物(特定言之含氟聚合物)可用於形成中間導電層116。
形成圖5A及圖5B中展示之導管本體104之內層106的第二部分可由靜電耗散性複合物形成，該靜電耗散性複合物包含與全氟化離子聚合物粒子摻和之含氟聚合物，如本文中描述。在一些實施例中，靜電耗散性複合物包含PFA基質，該PFA基質具有分佈遍及該基質之全氟化磺酸共聚物區，使得複合物具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。在一項實施例中，全氟化磺酸共聚物係NAFIONTM。全氟化磺酸共聚物在最終產物中可呈酸性形式。用於形成內層106之靜電耗散性複合物中之全氟化磺酸共聚物之量可在自：複合物之總重量之0.01重量%至10重量%；自複合物之總重量之0.01重量%至5重量%；自複合物之總重量之1重量%至5重量%；或更特定言之，自複合物之總重量之2重量%至5重量%之範圍內。導管本體104可具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間，或更特定言之在1 x 105歐姆/平方與1 x 108歐姆/平方之間之表面電阻率。導管本體之表面電阻率係根據ASTM F1711量測。
除賦予導管本體104以靜電耗散性質之外，由靜電耗散性
複合物所形成之內層106之存在亦可提供更為惰性之內表面112用於與流經界定於導管本體104中之流體流動路徑114的流體接觸，且亦可防止來自導電條帶110之污染物被引入至流體中。
圖6展示導管段200之另一例示性實施例之端面橫截面視圖，導管段200具有導管本體202，導管本體202包含第一部分204及形成為在導管本體202之第一部分204上或其內軸向延伸之一或多個條帶208的第二部分206。第一部分204及第二部分206可在一起界定導管本體202之內表面210，內表面210曝露於流經界定於導管本體202中之流體流動路徑214的流體且與該流體接觸。條帶208之數目可變化。在一些實施例中，與圖6中所描繪相比，導管本體202可包含更少或更多數目之條帶208。
導管本體202之第一部分204可由非導電含氟聚合物形成。用於形成外層之適合非導電含氟聚合物包含但不限於諸如以下各者之含氟聚合物：全氟烷氧基烷烴聚合物(PFA)；乙烯及四氟乙烯聚合物(ETFE)；及乙烯、四氟乙烯及六氟丙烯聚合物(EFEP)；及氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)。在一項實施例中，第一部分204係由PFA形成。
導管本體202之第二部分206可由靜電耗散性複合物形成，該靜電耗散性複合物包含與全氟化離子聚合物粒子摻和之含氟聚合物，如本文中描述。在一些實施例中，靜電耗散性複合物包含PFA基質，該PFA基質具有分佈遍及該基質之全氟化磺酸共聚物區，使得複合物具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。在一項實施例中，全氟化磺酸共聚物係NAFIONTM。全氟化磺酸共聚物在最終產物中可呈酸性形式。用於形成內層38之靜電耗散性複合物中之全氟化磺酸共聚物之量可在自：複合物之總重量之0.01重量%至10重量%；自複合物之總重量之
0.01重量%至5重量%；自複合物之總重量之1重量%至5重量%；或更特定言之，自複合物之總重量之2重量%至5重量%之範圍內。導管本體202可具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間，或更特定言之在1 x 105歐姆/平方與1 x 108歐姆/平方之間之表面電阻率。導管本體之表面電阻率係根據ASTM F1711量測。
圖7展示導管段300之另一例示性實施例之端面橫截面視圖，導管段300具有導管本體302，導管本體302包含第一部分304及形成為在第一部分304內在軸向方向上沿導管本體302之長度延伸之一或多個條帶308的第二部分306。除在第一部分304內在軸向方向上沿導管本體302之長度延伸之外，一或多個條帶308亦具有自導管本體302之外表面310至內表面312延伸穿過第一部分304之厚度。第一部分304及形成第二部分306之一或多個條帶308可一起界定導管本體302之內表面312，該內表面312曝露於流經界定於導管本體302中之流體流動路徑314的流體且與該流體接觸。條帶308之數目可變化。在一些實施例中，與圖7中所描繪相比，導管本體302可包含更少或更多數目之條帶308。條帶308之寬度w亦可變化。
導管本體302之第一部分304可由非導電含氟聚合物形成。用於形成外層之適合非導電含氟聚合物可包含但不限於諸如以下各者之含氟聚合物：全氟烷氧基烷烴聚合物(PFA)；乙烯及四氟乙烯聚合物(ETFE)；乙烯、四氟乙烯及六氟丙烯聚合物(EFEP)；及氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)。在一項實施例中，第一部分304係由PFA形成。
形成導管本體302之第二部分306之條帶308可由靜電耗散性複合物形成，該靜電耗散性複合物包含與全氟化離子聚合物粒子摻和之
含氟聚合物，如本文中描述。用於形成複合物之含氟聚合物可與用於形成導管本體302之第一部分304之含氟聚合物相同，但不要求此。在一些實施例中，靜電耗散性複合物包含PFA基質，該PFA基質具有分佈遍及該基質之全氟化磺酸共聚物區，使得複合物具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。在一項實施例中，全氟化磺酸共聚物係NAFIONTM。全氟化磺酸共聚物在最終產物中可呈酸性形式。用於形成內層38之靜電耗散性複合物中之全氟化磺酸共聚物之量可在自：複合物之總重量之0.01重量%至10重量%；自複合物之總重量之0.01重量%至5重量%；自複合物之總重量之1重量%至5重量%；或更特定言之，自複合物之總重量之2重量%至5重量%之範圍內。導管本體302可具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間，或更特定言之在1 x 105歐姆/平方與1 x 108歐姆/平方之間之表面電阻率。導管本體之表面電阻率係根據ASTM F1711量測。
除導管段之外，流體輸送及儲存系統之各種其他操作組件之至少一部分亦可由靜電耗散性複合物形成，如本文中根據各種實施例揭示。如本文中在本發明中使用之術語「操作組件」指代具有流體輸入及流體輸出且與導管段連接用於引導或提供流體流之任何組件或裝置。術語「操作組件」亦包含曝露於流體或與流體接觸之組件之操作部件，諸如(舉例而言)閥、泵隔膜或破壞式密封件。操作組件之實例包含但不限於配件本體、閥本體、閥隔膜、過濾器外殼、熱交換器外殼、感測器外殼、泵本體、隔膜、破壞式密封件、施配頭、噴霧噴嘴、混合器、容器、容器襯墊、儲存桶，及/或類似者。在一項實施例中，操作組件係閥本體或泵本體。在另一實施例中，操作組件係閥隔膜或泵隔膜。在一些情況中，操作
組件之至少一部分(若非全部)可由複合物壓縮模製而成。
圖8及圖9描繪根據本發明之一或多項實施例之操作組件310A、310B之實例。圖8描繪操作組件310A，其係配件314，且更明確言之係具有「T」形狀之三通連接器(three-way connector)(例如，T形配件)。圖9描繪閥318。T形配件314包含本體部分322及自本體部分322向外延伸之三個連接器配件326。在某些實施例中，連接器配件之外表面包含結構表面370。閥318包含本體部分330及自本體部分330向外延伸之兩個連接器配件327。在某些實施例中，連接器配件之外表面包含結構表面370。
在各種實施例中，連接器配件326及327具有實質上相同之設計。如上文描述，在各種實施例中，本體部分322、330係使用如本文中描述之靜電耗散性複合物構造而成。例如，本體部分322或330之至少一部分可由靜電耗散性複合物構造而成，該靜電耗散性複合物包含PFA基質且具有分佈遍及基質之摻和全氟化磺酸共聚物區。在一項實施例中，全氟化磺酸共聚物係NAFIONTM。全氟化磺酸共聚物在最終產物中可呈酸性形式。用於形成本體部分322或330之至少一部分之靜電耗散性複合物中之全氟化磺酸共聚物之量可在自：複合物之總重量之0.01重量%至10重量%；自複合物之總重量之0.01重量%至5重量%；自複合物之總重量之1重量%至5重量%；或更特定言之，自複合物之總重量之2重量%至5重量%之範圍內。由複合物所形成之操作組件可具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間，或更特定言之在1 x 105歐姆/平方與1 x 108歐姆/平方之間之表面電阻率。表面電阻率係根據ASTM F1711量測。
圖10描繪又一操作組件400，其之至少一部分可由如本文中描述之靜電耗散性複合物形成。圖10繪示用於連接兩個導管段之筆直連
接器配件400。連接器配件400包含肩部區402，肩部區402鄰近操作組件之本體部分404且向外延伸以形成頸部區406、螺紋區406a及接管(nipple)部分406b。諸如本文中描述之導管段符合各種實施例，可藉由接管部分406b接納，接管部分406b可組態為例如PRIMELOCK®配件。PRIMELOCK®係Entegris公司之註冊商標。在某些實施例中，連接器配件400包含附接構件408，附接構件408係由如本文中描述之靜電耗散性複合物形成，且與本體部分404連接用於附接至外部電接觸件且接著附接至接地。例如，附接構件408可連接至電接觸件，該電接觸件接地以組態操作組件連接器配件用於ESD減輕。例如，附接構件408及/或本體部分404可由靜電耗散性複合物構造而成，該靜電耗散性複合物包含PFA基質且具有分佈遍及基質之摻和全氟化磺酸共聚物區。在一項實施例中，全氟化磺酸共聚物係NAFIONTM。全氟化磺酸共聚物在最終產物中可呈酸性形式。用於形成附接構件408及/或本體部分404至少一部分之靜電耗散性複合物中之全氟化磺酸共聚物之量可在自：複合物之總重量之0.01重量%至10重量%；自複合物之總重量之0.01重量%至5重量%；自複合物之總重量之1重量%至5重量%；或更特定言之，自複合物之總重量之2重量%至5重量%之範圍內。由複合物所形成之附接構件408及/或本體部分404可具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間，或更特定言之在1 x 105歐姆/平方與1 x 108歐姆/平方之間之表面電阻率。表面電阻率係根據ASTM F1711量測。
已因此描述本發明之數種闡釋性實施例，熟習此項技術者將容易明白，可在隨附於此之發明申請專利範圍之範疇內進行且使用其他實施例。前文描述中已闡述本文件所涵蓋之本發明之許多優點。然而，將
瞭解，在許多方面，本發明僅為闡釋性的。可在未超出本發明之範疇之情況下在細節方面、尤其是在部件之形狀、大小及配置方面作出改變。當然，本發明之範疇係由表達隨附發明申請專利範圍之語言定義。
30:導管段
34:外層
36:導管本體
38:內層
42:內表面
44:流體流動路徑
Claims (11)
- 一種導管段，其包括：導管本體，其界定自該導管本體之第一端至該導管本體之第二端之流體流動路徑，其中該導管本體包含具有非導電含氟聚合物之第一部分及與該第一部分接觸之第二部分，該第二部分係由包含含氟聚合物基質且具有分佈遍及該含氟聚合物基質之全氟化離子聚合物區之複合物形成，其中該複合物中之全氟化離子聚合物之量係在自該複合物之總重量之0.01重量%至5重量%之範圍內，其中該導管本體具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率。
- 如請求項1之導管段，其中該含氟聚合物係全氟烷氧基烷烴聚合物，且該全氟化離子聚合物包括全氟化磺酸共聚物。
- 如請求項2之導管段，其中該全氟化磺酸共聚物係呈酸性形式。
- 如請求項1之導管段，其中該第一部分係外層且界定該導管本體之外表面，且該第二部分係內層且界定與流經該流體流動路徑之流體接觸之該導管本體的內表面。
- 如請求項1之導管段，其中該第一部分係界定與流經該流體流動路徑之流體接觸之該導管本體之內表面的內層，且該第二部分係界定該導管本 體之外表面之外層，其中該第二層係安置於該第一層上方且與該第一層接觸。
- 如請求項1之導管段，其中該第一部分係安置於該第二部分上方且與該第二部分接觸之該導管本體之外層，該第二部分形成界定與流經該流體路徑之流體接觸之該導管本體之內表面之該導管本體的內層，其中該第一層包含在該第一層內在自該管狀本體之該第一端至該第二端之方向上軸向延伸之一或多個導電條帶。
- 如請求項1之導管段，其中該第二部分包括在該第一部分內在軸向方向上沿該導管本體之長度延伸之該複合物之一或多個條帶。
- 如請求項7之導管段，其中該一或多個條帶具有自該導管本體之外表面延伸至內表面之厚度。
- 一種導管段，其包括：導管本體，該導管本體界定自該導管本體之第一端至第二端之流體流動路徑，該導管本體係完全由複合物構造而成，該複合物包含含氟聚合物基質且具有分佈遍及該含氟聚合物基質之全氟化離子聚合物區，使得操作組件具靜電耗散性且具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率，其中該複合物中之全氟化離子聚合物之量係在自該複合物之總重量之0.01重量%至5重量%之範圍內。
- 一種操作組件，其包括：由複合物所形成之至少一部分，該複合物 包含含氟聚合物基質且具有分佈遍及該含氟聚合物基質之全氟化離子聚合物區，使得該操作組件具靜電耗散性且具有在1 x 104歐姆/平方與1 x 1012歐姆/平方之間之表面電阻率，其中該複合物中之全氟化離子聚合物之量係在自該複合物之總重量之0.01重量%至5重量%之範圍內。
- 如請求項10之操作組件，其中該操作組件係配件本體、閥本體、過濾器外殼、熱交換器外殼、感測器外殼、泵本體、閥隔膜、破壞式密封件、施配頭、噴霧噴嘴、混合器、容器、容器襯墊或儲存桶之任一者。
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