TWI778426B - 多孔高分子薄膜及其關聯之過濾器及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明闡述：多孔高分子薄膜，其包含兩個相對側且穿過該薄膜之一厚度具有一可變孔隙結構；過濾組件及過濾器，其包含此類型之多孔高分子薄膜；製作該等薄膜、該等過濾組件及該等過濾器之方法；及使用該高分子過濾薄膜、該過濾組件或該過濾器之方法。

Description

多孔高分子薄膜及其關聯之過濾器及方法
以下說明係關於多孔高分子過濾薄膜，其包含兩個相對側且穿過薄膜之一厚度具有一可變孔隙結構；另外係關於包含此類型之多孔高分子過濾薄膜之過濾組件及過濾器；係關於製作多孔高分子過濾薄膜、過濾組件及過濾器之方法；且係關於使用一多孔高分子過濾薄膜、過濾組件或過濾器來過濾一流體(諸如一液體化學物)以自該流體去除不想要之材料之方法。
過濾薄膜之一主要應用係自一有用流體之一流去除不想要之材料。工業中之許多氣體及液體流體係使用過濾器來處理，包含環境空氣、飲用水、液體工業溶劑及處理流體、用於製造或處理(例如，在半導體製作中)之工業氣體，及具有醫療或製藥用途之液體。自流體去除之不想要之材料包含雜質及污染物，諸如顆粒、微生物及溶解化學物質。對於過濾薄膜，雜質去除應用之特定實例包含過濾薄膜用於在製藥工業中自治療溶液去除顆粒或細菌、用於處理超純水及有機溶劑溶液以供在微電子及半導體處理中使用，及用於空氣及水淨化製程。
為了執行一過濾功能，一過濾產品包含負責自流體去除不想要之材料之一過濾薄膜。過濾薄膜可視需要呈可被纏繞(例如，成螺旋形地)或被打褶等之一平片材之形式。另一選擇係，過濾薄膜可呈中空纖維之形式。過濾薄膜可容納於包含一入口及一出口之一殼體內，使得被過濾之流體穿過入口進入且在通過出口之前通過過濾薄膜。
過濾薄膜可由多孔高分子膜片構造而成，多孔高分子膜片具有可基於過濾器之預期用途(亦即，將使用過濾器執行之過濾類型)而選擇之平均孔隙大小。典型孔隙大小係在微米或亞微米範圍內，諸如自約0.001微米至約10微米。具有自約0.001微米至約0.05微米之平均孔隙大小之薄膜有時被分類為超過濾薄膜。具有介於約0.05微米與10微米之間的孔隙大小之薄膜有時被分類為多微孔薄膜。
對於商業用途，一過濾薄膜應為可高效地製造及組裝至一過濾產品中之一類型。該薄膜必須能夠高效地生產，且必須具有諸如允許過濾薄膜承受組裝成一濾筒或一過濾器之形式之強度及撓性等機械性質。除機械性質外，該薄膜應具有適合化學功能性及微結構以實現高效能過濾。
已知用於形成多孔過濾薄膜之各種技術。實例技術包含熔融擠壓(例如，熔融澆鑄)技術及浸沒澆鑄(相位反轉)技術以及其他。用於形成一多孔材料之不同技術可產生就形成於薄膜內之孔隙之大小及分佈而言不同的多孔薄膜結構，亦即，不同技術產生不同孔隙大小及薄膜結構(有時稱為形貌)，意指一薄膜內之孔隙之均勻性、形狀及分佈。
薄膜形貌之實例包含均質的(各向同性的)及非對稱的(各向異性的)。具有遍佈薄膜均勻分佈之為實質上均勻大小之孔隙之一薄膜通常稱為各向同性的或「均質的」。一各向異性(亦稱為，「非對稱性」)薄膜可被視為具有其中跨越薄膜存在一孔隙大小梯度之一形貌；舉例而言，該薄膜可具有在一個薄膜表面處具相對較大孔隙且在另一薄膜表面處具相對較小孔隙之一多孔結構，其中孔隙結構沿著薄膜之厚度變化。術語「非對稱性」通常與術語「各向異性」互換地使用。通常，一薄膜之具有相對較小孔隙(與薄膜之其他區域相比)之一部分稱為一「緊密」區域。薄膜之具有較大孔隙之一部分通常稱作一「開放」區域。
使用過濾器之工業(包含製作及處理半導體材料及微電子裝置之工業)持續關注於找出經改良過濾薄膜及過濾器，包含具有經改良效能(諸如經改良截留率)之新過濾產品。新過濾器應能夠有效率地且以具成本效益(例如，有利潤)之一方式生產。
微電子裝置處理(例如，微電子及半導體裝置製作)領域需要處理材料及方法態樣之穩定改良，以維持微電子裝置之效能(例如，速度及可靠性)之平行穩定改良。改良微電子裝置製作之機會存在於包含用於過濾在製作期間使用之液體材料之方法及系統的製造製程之所有態樣中。
商業過濾薄膜製造之兩個重要態樣係高效且具成本效益之製造及截留率方面之高效能，截留率涉及一過濾薄膜能夠自一流體流去除之顆粒量。
可有效地改良截留率之一技術係諸如藉由使兩個薄膜之過濾表面以一堆疊形式一起接觸且使流體連續地通過兩個薄膜而連續地使用多個薄膜。此有時可稱為過濾薄膜之「分層」或「堆疊」以形成一多層薄膜。當使用各自具有一「緊密」區域及一「開放」區域之非對稱薄膜執行一分層技術時，通過兩個薄膜之流體必須通過兩個「緊密」區域，且薄膜之截留率可增加。
雖然分層技術係可行且潛在有效的，但使用兩個分層薄膜使薄膜材料之成本加倍。因此，關注點係將兩個薄膜之結構(亦即，一兩層堆疊式薄膜)複製成藉由單一薄膜形成步驟製成之單一整體式薄膜，亦即，使用單一製造步驟製作包含兩個緊密層之單一整體式薄膜，例如，一「雙重緊密」薄膜。該薄膜之兩個緊密層較佳地不是使用單獨步驟製備且然後組合，例如，該薄膜不是藉由將兩個單獨薄膜組合成一多層薄膜而製成。
因此，本說明係關於在單一形成步驟中整體地形成為包含兩個緊密區域及至少一個開放區域之薄膜，且係關於製備該等薄膜之方法，以及使用該薄膜作為一過濾薄膜之方法及併入有該等薄膜之過濾產品。此一多孔薄膜可藉由一新穎性及發明性方法製備，藉由該方法，透過一模具將一高分子溶液擠壓成一高分子溶液膜片之形式，後續接著將該膜片之兩個相對側暴露於致使該膜片中之高分子在該膜片之兩側上凝結之一條件，以便尤其在凝結膜片之兩側上產生一緊密形貌。
作為可用於製備具有所闡述之一形貌的所闡述之一薄膜之方法之實例，該薄膜可藉由以下步驟形成：形成含有溶解或懸浮於溶劑中之未凝結或部分凝結高分子之液體高分子溶液之一擠壓液體膜片，及藉由同時將該膜片之兩個相對表面兩者暴露於將實質上同時且以相同方式致使溶解高分子在該膜片之兩側上凝結之一條件(例如，溫度、非溶劑、濕度、蒸發)而致使該高分子在該膜片內凝結。藉由一項實例，引起凝結之一技術係藉由一非溶劑誘發相位分離(NIPS)技術。藉由另一實例，高分子之凝結可藉由熱誘發相位分離(TIPS)引起。藉由另一實例，高分子之凝結可藉由將該擠壓膜片暴露於濕度而引起。藉由另一實例，高分子之凝結可藉由該擠壓膜片之溶劑蒸發而引起。
在一項態樣中，一種擠壓多孔高分子片材薄膜包括：一第一表面、一第二表面及介於該第一表面與該第二表面之間的一厚度；一第一厚度區域，其包含該第一表面及該薄膜沿該厚度之一方向之一部分；一第二厚度區域，其包含該第二表面及該薄膜沿該厚度之一方向之一部分；及一第三厚度區域，其在該第一厚度區域與該第二厚度區域之間沿該厚度之該方向延伸。該第一厚度區域之一平均孔隙大小及該第二厚度區域之一平均孔隙大小兩者皆小於該第三區域之一平均孔隙大小。
在另一態樣中，一種製作具有相對第一及第二表面、介於該等相對表面之間的一厚度及具有非均勻孔隙大小之孔隙之一擠壓多孔高分子片材薄膜之方法包含：形成在溶劑中包括高分子之一含高分子液體；使該含高分子液體通過一擠壓模具以形成該含高分子液體之一擠壓膜片；及將該擠壓膜片之兩側暴露於將致使該高分子在該膜片之兩側上凝結之一條件。
以下說明係關於可有效地用作過濾薄膜之擠壓多孔高分子薄膜、包含該過濾薄膜之過濾產品，且係關於製備及使用多孔薄膜之關聯方法。
多孔高分子薄膜具有兩個相對表面(或相對「側」)及介於兩個相對表面之間的一厚度。多孔薄膜之孔隙位於薄膜之整個厚度上，以允許流體自薄膜之一側穿過薄膜之厚度流動至及穿過薄膜之對置側，同時自流體去除顆粒或污染物材料。因此，薄膜可滲透一流體，諸如一液體。與「閉孔」薄膜相比，此類型之薄膜有時稱為一「開孔」薄膜。開孔薄膜可呈擠壓多孔高分子材料之一薄膜片或片材之形式，其具有一相對均勻厚度及一開孔多孔結構，該開孔多孔結構包含界定大量為三維空隙結構或孔隙之開放「微孔(cell)」之一高分子基質。開放微孔可稱為開口、孔隙、通道或過道，鄰近微孔之間大部分互連以允許流體(諸如一液體流體)自薄膜之一側流動穿過薄膜之厚度到達另一側。
所闡述之一多孔薄膜包含為不同孔隙大小之孔隙，其中薄膜內之孔隙之大小沿著薄膜之厚度變化。如本文中所使用，「孔隙大小」係指薄膜之一區域(或「部分」)(諸如位於一薄膜之兩個不同深度之間的一厚度之一區域，或在相對於薄膜厚度界定之一特定薄膜深度處)中之孔隙之大小(例如，平均大小)。舉例而言，一薄膜之一區域可係薄膜之介於薄膜之一表面與一指定深度(例如，一表面以下之一10微米深度)之間的一部分。作為另一實例，一薄膜之一區域可係位於兩個不同深度之間的一部分，諸如薄膜之位於薄膜厚度之中央三分之一處之一部分。
所闡述之一多孔薄膜具有關於跨越薄膜之厚度為非均勻的(非各向同性的、非均質的)孔隙大小之一形貌。非均勻形貌可稱為在沿著薄膜厚度之不同位置處具有為不同孔隙大小之多個(例如，至少三個)區域之一「可變」形貌。在本說明之內容脈絡內，具有一「可變孔隙結構」之一薄膜係在介於薄膜之兩個相對表面之間的薄膜厚度上包含不同大小之孔隙之薄膜。孔隙之大小可在一薄膜之一厚度(基於深度)上逐漸地改變，或可非逐漸地改變。(參見，例如，圖2A、圖2B、圖3A及圖3B。)
更明確地說，本說明之薄膜包含兩個「緊密」區域及位於兩個「緊密」區域之間的至少一個「開放」區域；此等薄膜在本文中稱為「雙重緊密」薄膜或具有一「雙重緊密」形貌之薄膜。該薄膜之一個區域係可稱為一「緊密區域」之一區域，意指跨越薄膜厚度在一相對基礎上具有較小孔隙之一區域。薄膜之一第二區域係跨越薄膜厚度在一相對基礎上亦具有較小孔隙之一第二緊密區域。位於兩個相對緊密區域之間的一「開放區域」係在薄膜之一內部(或「中間」)處。該「開放」區域係該厚度之包含與兩個緊密區域兩者之孔隙相比相對較大之孔隙之一部分。在此構形(亦即，兩個緊密區域及兩個緊密區域之間的薄膜之一內部處之一開放區域)下，所闡述之一薄膜可稱為具有一「可變」孔隙大小之「雙重緊密」多孔薄膜。
具有兩個緊密區域及一開放內部區域之多孔薄膜被視為「整體的」。具體而言，薄膜之整個厚度及兩個相對表面係藉由單一形成步驟(例如，藉由涉及一膜片之擠壓及膜片之高分子之凝結之單一步驟(其包含使用一多狹槽式模具之共擠壓))一起形成且構造為一結構上單一且連續的薄膜。
與所闡述之整體式多孔薄膜相比，其他類型之已知多孔薄膜可係非整體的。此等薄膜包含有時稱為多層或「複合」薄膜之薄膜，該等薄膜係藉由將兩個單獨薄膜層組合或放置及視情況附接或接合在一起而製備，該兩個單獨薄膜層中之每一者在相對表面處具有一不同形貌或化學組成。此一複合薄膜可包含一多層結構，該多層結構係藉由組合在一個形成步驟中形成且具有一第一(例如，較大孔隙大小)形貌之一第一多孔薄膜層與在不同於形成第一多孔層之步驟之一第二形成步驟中形成之一第二多孔薄膜層而形成。自藉由多個步驟製成之多個單獨膜片形成之此類型之多層或「複合」薄膜結構不被視為一「整體式」薄膜。
根據本說明不被視為整體之薄膜之其他實例係塗佈於一個或兩個表面上(亦即，包含在一薄膜形成步驟期間製成之一基底薄膜及在一後續塗佈步驟中施加至該基底薄膜之一或多個表面之一或多個塗層(例如，一或多個高分子塗層))之多孔薄膜。實例薄膜可係整個具有一相對均勻(或非均勻)孔隙大小且在形成之後在一個或兩個表面處被塗佈有高分子之均質(或非均質)基底薄膜。高分子塗層可與基底薄膜之高分子相同或不同。高分子塗層可減小一個或兩個經塗佈表面處之孔隙大小。
本說明之一薄膜可具有任一有用厚度，諸如在自10微米至300微米之一範圍內(例如在自25微米或40微米至高達250微米或200微米之一範圍內)之一厚度。
該薄膜包含沿一長度方向及一寬度方向兩者延伸之兩個相對的相對平行表面及沿一第三方向延伸且位於兩個相對表面之間的一厚度。兩個表面之間的半路之一位置被視為平分薄膜之厚度(亦即，沿長度及寬度方向與兩個相對表面中之每一者相距一相等距離而延伸)之一假想「中間線」。
薄膜之一「厚度區域」係薄膜在薄膜厚度之一恆定部分上沿薄膜之長度及寬度維度延伸之一部分。關於本說明及申請專利範圍，一薄膜可被視為包含至少三個厚度區域：一第一緊密區域、一個開放區域及一第二緊密區域。開放區域位於兩個緊密區域之間。緊密區域中之一者或兩者可包含薄膜之一表面，但不要求任一緊密區域包含一表面。
在一特定實例中，一薄膜可包含厚度區域，該等厚度區域包含：一第一厚度區域，其包含薄膜之一第一表面且延伸至在第一表面下面但未到達薄膜之一中間線之一深度；一第二厚度區域，其包含薄膜之第二表面且延伸至在第二表面下面但未到達薄膜之中間線之一深度；及一第三厚度區域，其跨越薄膜厚度之其餘部分在第一厚度區域與第二厚度區域之間延伸且視情況及通常包含該中間線。一薄膜之一第一表面下面相對於一薄膜之一總厚度界定第一厚度區域之大小(厚度)之一有用深度之實例包含等於薄膜之總厚度之2％、5％、10％、20％、25％、30％或33％之一深度。同樣地，一薄膜之一第二表面下面相對於一薄膜之一總厚度界定第二厚度區域之大小(厚度)之一有用深度之實例包含等於薄膜之總厚度之2％、5％、10％、20％、25％、30％或33％之一深度。
根據實例薄膜，一雙重緊密形貌可就兩個緊密區域中之每一者與一開放區域之一相對較大孔隙大小相比相對小之平均孔隙大小來界定。一緊密區域之平均孔隙大小可係一有用過濾薄膜之一緊密部分之任一平均孔隙大小，包含但不限於在自1奈米至10微米之一範圍內(例如，在自1奈米至5微米或自10奈米至1微米或2微米之一範圍內)之一平均孔隙大小。一第一緊密區域及一第二緊密區域可各自獨立地具有相同或不相同之平均孔隙大小，其中兩個平均孔隙大小在所陳述範圍中之一者內。一開放區域之一平均孔隙大小可係一有用過濾薄膜之一開放部分之任一平均孔隙大小，包含但不限於大於10微米(例如，在自5奈米至50微米(諸如自20奈米至10微米或自50奈米至1微米、2微米或5微米)之一範圍內)之一平均孔隙大小。另一選擇係或另外，一開放區域之一平均孔隙大小亦可係比一個或兩個緊密區域之一平均孔隙大小大至少10％、20％、50％或100％或更多之一量之一大小；亦即，一開放區域之一平均孔隙大小可比兩個緊密區域之平均孔隙大小之一平均孔隙大小大至少10％、20％、50％或100％。
在考慮沿著薄膜厚度之厚度區域之大小時，本發明不要求每一區域之一特定大小或區域之相對大小，除了區域之平均孔隙大小係如所闡述，且第一厚度區域在中間線之一側上包含一第一最小孔隙大小之一深度位置，且第二厚度區域在中間線之第二側上包含一第二最小孔隙大小之一深度位置；第三區域之最小孔隙大小大於第一最小孔隙大小且大於第二最小孔隙大小。
更具體而言，另一選擇係或另外，一雙重緊密形貌可就兩個不同「最小」孔隙大小(最小所量測孔隙大小)之存在來界定，該兩個不同「最小」孔隙大小各自獨立地位於薄膜之一特定深度處且各自在薄膜之中間線之一對置側上。一「最小」孔隙大小係中間線之一側上之一最小所量測孔隙大小，其係在薄膜之區之至少一部分上在薄膜表面下面之單一均勻深度處量測。根據此等所闡述薄膜，薄膜具有中間線之一側上之某一深度處之一第一最小孔隙大小及中間線之一第二側上之某一深度處之一第二最小孔隙大小。第一最小孔隙大小距第一表面之深度相比於第二最小孔隙大小距第二表面之深度可係相同或不同的。第一最小孔隙大小將係存在於中間線與第一表面之間的一特定深度處之一最小孔隙大小。第二最小孔隙大小將係存在於中間線與第二表面之間的一特定深度處之一最小孔隙大小。此兩個最小孔隙大小係薄膜之兩個最小孔隙大小，且薄膜不具有存在一更低平均孔隙大小之任何其他深度。
根據某些實例實施例，一最小孔隙大小(第一最小或第二最小孔隙大小)可位於一表面(第一表面或第二表面) (最小孔隙大小之位置之深度係零)處或一表面附近，例如，在距離表面之薄膜厚度之2％、5％、10％或20％內。
第一最小孔隙大小及第二最小孔隙大小之位置中之每一者可獨立地在一表面處或在距離表面一深度處。例如，第一最小孔隙大小之位置可在第一表面處(在一零深度處)而第二最小孔隙大小之位置在第二表面處；第一最小孔隙大小之位置可在第一表面下面而第二最小孔隙大小之位置在第二表面下面；第一最小孔隙大小之位置可在第一表面處而第二最小孔隙大小之位置在第二表面下面；或第一最小孔隙大小之位置可在第一表面下面而第二最小孔隙大小之位置在第二表面處。
一薄膜之一區域或一薄膜之一特定深度處之平均孔隙大小可藉由任何有用技術(包含藉由對由掃描電子顯微鏡(SEM)製備之一影像之人工或電子視覺檢視)來量測。藉由此等方法之實例，可使用一電腦軟體程式來評估一薄膜之一區域中或一深度處之孔隙之大小。藉由其他實例，可在視覺上檢驗一SEM顯微照片之一硬複本以量測一薄膜之一區域處或一深度處之孔隙大小。
實例薄膜可就一非對稱度來闡述，非對稱度係一開放區域之孔隙大小之一量測與一緊密區域之孔隙大小之一量測之間的一關係。所闡述之一薄膜之一非對稱度(D)可定義為： D = (第三厚度區域之平均孔隙大小)/A A可定義為以下各項中之一者：第一區域之平均孔隙大小；第二區域之平均孔隙大小；第一最小孔隙大小，或第二最小孔隙大小。
本說明之有用及較佳薄膜可具有在使用群組A之不同可能孔隙大小中之一或多者計算時係至少5 (諸如至少10、20或30)之一非對稱度(D)。
參考圖1A，展示實例多孔薄膜10之一橫截面，具有一表面12、一第二表面14及介於此兩個表面之間的一厚度。中間線50位於表面12與14之間的半路。一第一厚度區域20位於表面12與一第一深度D1 之間的厚度區域處。一第二厚度區域40位於第二表面14與一第二深度D2 之間的厚度區域處。一第三厚度區域30位於第一厚度區域20與第二厚度區域40之間的厚度區域處。第一厚度區域20、第二厚度區域40及第三厚度區域30中之每一者之一平均孔隙大小可在每一區域之三維厚度上量測。根據本說明，第一厚度區域之孔隙之平均孔隙大小實質上(例如，可量測地)小於第三厚度區域之孔隙之平均孔隙大小，且第二厚度區域之孔隙之平均孔隙大小實質上小於第三厚度區域之孔隙之平均孔隙大小。
圖1A亦展示位於中間點50之一側處之一深度處之一第一最小孔隙大小之一深度22。所圖解說明之第一最小孔隙大小之深度22係一零深度，意指第一最小孔隙大小位於表面12處。圖1A亦展示深度42為位於中間點50之一第二側上之一第二最小深度，且其位於稍低於第二表面14之一深度處。第一最小孔隙大小及第二最小孔隙大小位於在表面12及14中之每一者處或在表面12及14中之每一者下面之相應深度處，且每一深度量測為沿著薄膜之長度及寬度延伸之孔隙相對於在中間點50之同一側上之所有孔隙具有一最小平均孔隙大小所處的薄膜之一深度(亦即，在薄膜10內在表面12與中間點50之間(深度22)及在薄膜10內在表面14與中間點50之間(深度42))。每一最小孔隙大小係在中間線之每一側上任一特定深度之最小平均孔隙大小，且相對於中間線，薄膜之每一側不具有具低於其最小孔隙大小之一平均孔隙大小之任何其他深度。
參考圖1B，展示多孔薄膜10之一橫截面，具有一表面12、一第二表面14及介於此兩個表面之間的一厚度。中間線50位於表面12與14之間的半路。一第一厚度區域20位於表面12與一第一深度D1 之間的厚度區域處。一第二厚度區域40位於第二表面14與一第二深度D2 之間的厚度區域處。一第三厚度區域30位於第一厚度區域20與第二厚度區域40之間(例如，深度D1 與深度D2 之間)之厚度區域處。遍佈第一厚度區域20、第二厚度區域40及第三厚度區域30中之每一者之一孔隙之平均孔隙大小可在三維厚度區域上量測。根據本說明，第一厚度區域之孔隙之平均孔隙大小實質上小於第三厚度區域之孔隙之平均孔隙大小，且第二厚度區域之孔隙之平均孔隙大小實質上小於第三厚度區域之孔隙之平均孔隙大小。
圖1B亦展示在中間點50之一側上位於相對於薄膜10之一表面之一深度處或位於該表面處之一第一最小孔隙大小之一深度22，以及在中間點50之一第二側上位於相對於薄膜10之一第二表面之一深度處或位於該第二表面處之一第二最小孔隙大小之一深度42。在所圖解說明薄膜中，第一最小孔隙大小之位置22及第二最小孔隙大小之位置42各自分別在表面12及14處或附近。兩個最小孔隙大小中之每一者係相對於中間線的薄膜之一側上之最小平均孔隙大小，且薄膜之每一側不具有具低於其最小孔隙大小之一平均孔隙大小之任何其他深度。
所闡述之一多孔膜片可藉由包含形成一高分子擠壓膜片之新穎性及發明性方法之方法來製備，其包含藉由將膜片之兩個表面暴露於致使膜片之高分子凝結之一條件，其中該條件係以相同方式施加至兩個表面之相同條件。由於擠壓膜片之兩個表面以相同方式且用相同時間被暴露於引起凝結之相同條件，因此所闡述之一方法可有效地形成包含具有同時藉由相同凝結步驟形成之孔隙之兩個相對表面之一凝結膜片；兩個相對表面中之每一者上之孔隙可小於薄膜之一內部區域之孔隙，以產生一「雙重緊密」薄膜；兩個相對表面之孔隙可係彼此相當之一形貌，此歸因於每一表面經歷基於實質上相同或類似之凝結誘發條件及時間之凝結。所得凝結膜片包含具有類似的、相當的或實質上相同的形貌之兩個相對(緊密)表面或厚度區域(一中間線之每一側上有一個)，且亦包含具有與兩個表面之形貌不同之一形貌(開放式)之一內部區域。實例薄膜可具有：一個表面或區域，其具有具一相對小孔隙大小之一形貌；一第二(對置)表面或區域，其亦具有具一相對小孔隙大小之一形貌；及一內部部分，其介於兩個表面或區域之間，具有具與第一及第二表面相比之一相對較大孔隙大小之一形貌。
作為可用於製備具有所闡述之一形貌的所闡述之一薄膜之方法之實例，該薄膜可藉由以下步驟形成：形成含有溶解(或懸浮)於溶劑中之未凝結(視情況，亦含有一定量之凝結或部分凝結)高分子之液體高分子溶液之一擠壓液體膜片；及藉由將該膜片之兩個相對表面兩者並發或同時暴露於將引起高分子在兩個相對表面兩者處並發或同時凝結之一條件(例如，溫度、非溶劑、濕度、溶劑蒸發)而致使該高分子在膜片內凝結。藉由一項實例，引起凝結之一技術係藉由一非溶劑誘發相位分離(NIPS)技術。藉由另一實例，高分子之凝結可藉由熱誘發相位分離(TIPS)引起。
藉由習用非溶劑誘發相位分離(NIPS)，含有溶解或懸浮於溶劑中之高分子之一高分子溶液通常被擠壓且澆鑄至一支撐層(例如，一支撐性高分子膜片)上以形成一澆鑄膜片。澆鑄膜片具有接觸支撐層且由支撐層覆蓋之一個表面及暴露或開放之另一(對置)表面。然後將支撐層及經擠壓及澆鑄之膜片浸沒於含有「非溶劑」(意指高分子實質上不可溶解於其中之一液體)之一凝結浴中。在將澆鑄膜片浸沒於非溶劑中後，在該一個經暴露表面處在非溶劑浴與擠壓膜片高分子溶液之溶劑之間即刻發生溶劑與非溶劑之一交換。在彼溶劑交換中，非溶劑與高分子一起存在於澆鑄膜片中以致使高分子自澆鑄高分子溶液膜片沈澱至支撐層上。高分子必須高度可溶解於高分子溶液之溶劑中且實質上不可溶解於該浴之「非溶劑」中，使得高分子在與凝結浴之非溶劑(例如，水液體)接觸後即刻高效地沈澱或凝結。
根據此等技術，液體非溶劑僅接觸澆鑄高分子溶液膜片之係經暴露表面之一個表面，而不接觸膜片之與支撐層接觸之對置表面。由於非溶劑僅接觸澆鑄膜片之一個表面且溶劑交換僅透過澆鑄膜片之彼一個表面發生，因此凝結高分子膜片展現非均質(例如，非對稱)之一形貌，且該形貌在膜片之一側上與膜片之另一側相比係不同的。通常，膜片在凝結之後具有一非對稱形貌，該非對稱形貌包含：薄膜之一側上之一第一形貌；薄膜之第二側上之一實質上不同的第二形貌；及介於兩個側之間的一中間形貌，其跨越膜片之厚度改變，例如，具有在介於一個表面上之孔隙大小與第二表面上之孔隙大小之間的一孔隙大小範圍內漸變之孔隙大小。作為一實例，一個表面可具有一相對小平均孔隙大小，一對置側可具有一相對較大平均孔隙大小，且兩個表面之間的所有位置(深度)將具有介於相對表面之兩個平均孔隙大小之間的平均孔隙大小。視情況，一個表面可被視為展現一「緊密」形貌且第二表面可被視為展現一「開放」形貌。
一相當的效果可在使用習用熱誘發相位分離(TIPS)技術時發生。藉由習用TIPS技術，溶劑中之含有未凝結高分子(及視情況，部分凝結高分子)之含高分子液體通常透過一狹槽式模具擠壓以形成一擠壓膜片。藉由一習用TIPS方法，使擠壓膜片之一側經受將致使擠壓膜片之高分子例如藉由與一低溫「冷卻輥」接觸而凝結之一經降低溫度。
藉由此技術，擠壓膜片之一個表面暴露於經降低溫度。對置表面未直接或間接暴露於經降低溫度，此引起在擠壓膜片之一個表面上相對於對置表面之高分子凝結方式之一差異。由於膜片之僅一側暴露於經降低溫度，因此凝結高分子膜片展現在膜片之一側上相比於膜片之另一側非均質且實質上不同之一形貌。通常，膜片在凝結之後具有一非對稱形貌，該非對稱形貌包含膜片之一側上之一第一形貌、膜片之第二側上一實質上不同形貌及介於兩個側之間的一中間形貌。作為一實例，一個表面可具有一相對小平均孔隙大小，一對置側可具有一相對較大平均孔隙大小，且介於兩個表面之間的所有位置(深度)將具有介於相對表面之兩個平均孔隙大小之間的平均孔隙大小。視情況，一個表面可被視為展現一「緊密」形貌且第二表面可被視為展現一「開放」形貌。
本說明之實例方法與用於形成多孔高分子薄膜之先前相位分離技術不同，至少係因為當前所闡述之實例方法將一擠壓(包含共擠壓)膜片之兩個表面暴露於引起一相對相等或相當程度之凝結之一相同或相當的條件。該條件可係與一液體「非溶劑」接觸，或一經降低溫度之一條件，例如具有一較低溫度之一液體浴。與所闡述之擠壓膜片方法相比，本發明方法不需要且可較佳地不包含以下之一步驟：將高分子溶液之擠壓膜片澆鑄至一支撐層(例如，一高分子膜片或釋放襯裡)上，或將擠壓膜片之僅一側(例如，透過一支撐層)置於與一經冷卻表面(諸如一冷卻輥)接觸。根據發明性方法，將擠壓膜片之兩個表面例如同時暴露於同時且視情況在相同程度上(例如，取決於每一表面上之高分子之一致性)有效地引起凝結之相同條件。藉由將擠壓膜片之兩個表面以一相等或一相當的方式暴露於相同凝結誘發條件，該條件以一類似方式影響膜片之兩側以在膜片之兩側上引起一凝結效果且在凝結後即刻產生一薄膜，該薄膜包含相對於薄膜之一內部區域各自具有一緊密形貌(視情況，兩個相對的相當或相同的形貌)之兩個相對表面或側。
根據用於製備所闡述之一薄膜之實例及較佳實施例，可將一高分子與溶劑組合(例如，完全溶解於溶劑中)以形成含有呈一未凝結或部分凝結形式之高分子之一含高分子液體(本文中稱為一「高分子溶液」或一「含高分子液體」)，該含高分子液體可作為一液體被擠壓成片材形式且隨後諸如藉由使用一浸沒沈澱方法(例如，一TIPS方法或一NIPS方法)或諸如暴露於濕度之另一方法或藉由溶劑蒸發被致使在片材之兩側上凝結。可使用單一含高分子液體，或多種含高分子液體可用於一共擠壓膜片。
一種一般方法可使用一或多個步驟執行，包含：形成或以其他方式提供包含溶解或懸浮於溶劑中之用於製備一多孔高分子薄膜之高分子之一或多種含高分子液體；自一模具擠壓(包含共擠壓)該一或多種含高分子液體以形成包含該含高分子液體之一擠壓(包含共擠壓)片材或膜片；致使含高分子液體之高分子自含高分子液體凝結(例如，沈澱)以形成一凝結多孔高分子薄膜(「多孔高分子薄膜」)；及視情況乾燥或以其他方式進一步處理所形成多孔高分子薄膜。
此一方法之一實例可包含使用一擠壓模具來將一或多個含高分子液體擠壓為一膜片。擠壓模具可係一單狹槽式模具或一多狹槽式模具。若僅使用單一含高分子液體來形成膜片，則可使用一單狹槽式模具。若將使用兩種或更多種不同高分子類型或含高分子液體來形成膜片，則可使用一多狹槽式模具。若使用一多狹槽式模具且若使用兩種或更多種不同高分子或含高分子液體，則即使該等高分子之組成在化學上或在物理上係不同的，擠壓膜片在被擠壓後仍被視為單一擠壓膜片；共擠壓膜片被視為單一及整體之膜片。自一多狹槽式模具共擠壓之膜片將僅在兩個相對表面上暴露於一凝結誘發條件，且所得凝結膜片薄膜被視為形成於單一擠壓步驟中且被視為一整體薄膜。
可使用任何有效擠壓條件及處理參數，包含擠壓膜片之一有用牽引速度、含高分子液體之一有用流率、模具與凝結浴之間的空氣間隙距離(若有的話)、空氣間隙區域(若有的話)中之空氣之濕度，及模具之一有用(視情況，習用)類型及大小。含高分子液體通過模具之流率及擠壓膜片之牽引速度可用於影響擠壓膜片之厚度。
在擠壓之後，將膜片在兩個側上暴露於將致使擠壓膜片中所含之高分子凝結之一條件。舉例而言，可使擠壓膜片接觸包含具有比擠壓膜片低之一溫度或含有「非溶劑」或兩者之一液體之一凝結浴，以致使擠壓膜片中所含之高分子凝結。用於一TIPS方法之一實例凝結浴可係具有致使來自擠壓膜片之含高分子液體之溶解(未凝結)高分子凝結之一溫度之一液體浴(諸如水)，例如，具有低於攝氏30度、攝氏20度或攝氏10度之一溫度之一液體。用於NIPS之一實例凝結浴可係由非溶劑(例如，水或水與高分子溶液溶劑可溶解於其中之有機液體之一混合物)製成之一浴。
根據此等類型之薄膜形成技術之某些較特定實例，擠壓(具有未凝結或部分凝結之高分子)膜片可直接擠壓至一凝結浴中，或另一選擇係可在一凝結浴外部(例如，垂直上面)擠壓且然後在擠壓之後很快進入凝結浴。針對後者之實例，膜片在自模具擠壓之後且在擠壓(未凝結)膜片接觸凝結浴之液體之前暴露於空氣。擠壓膜片在膜片進入凝結浴之前暴露於空氣(「空氣間隙」)係選用的。若存在一空氣間隙，則擠壓膜片在與凝結浴接觸之前暴露於空氣之時間量可視需要而定，例如，小於2秒、小於1秒或小於0.5秒。在其他實例方法中，擠壓膜片在接觸凝結浴之前不接觸空氣，而是直接在凝結浴內擠壓。
一高分子溶液及所得多孔高分子薄膜之高分子之類型可係已知或被知曉供在藉由一NIPS或一TIPS技術形成一多孔薄膜中使用之任何類型之高分子。對於NIPS方法，特定而言，當前已知或較佳之高分子之實例包含聚醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺-聚醯亞胺、聚碸(諸如聚醚碸或聚苯碸)，及含氟高分子(諸如聚偏二氟乙烯)，以及其他。對於TIPS方法，特定而言，當前已知或較佳之高分子之實例包含聚烯烴(諸如聚乙烯和聚丙烯)、氟化高分子(諸如全氟烷氧基(PFA))，以及其他。在使用一單狹槽式模具之一方法中，僅需要單一高分子及單一高分子溶液，儘管亦可使用高分子之一混合物。在使用一多狹槽式模具(例如，一種兩狹槽式或三狹槽式模具)之一方法中，不同高分子類型或具有相同高分子但不同組成之高分子溶液可流動穿過不同狹槽。作為一項實例，一第一類型之高分子及一第一高分子溶液可在形成膜片之表面之狹槽處使用，且一或多種不同高分子(或高分子溶液)可在形成膜片之內部區域之一或多個狹槽處使用。
現在參考圖2A、圖2B、圖3A及圖3B，圖解說明有效地用於製備所闡述之一實例高分子薄膜之實例擠壓系統之部分。圖2A及圖3A係前視圖且圖2B及圖3B展示實例系統之側視圖。
參考圖2A及圖2B，系統110包含擠壓模具120，其可係例如按慣例稱為一衣架型歧管模具之一類型之一片材擠壓模具。模具120係在模具之一底部處具有狹槽122之一單狹槽式擠壓模具。高分子溶液130在內部通過模具120之歧管且然後通過狹槽122，此後擠壓高分子溶液形成擠壓膜片140a，擠壓膜片140a在模具120下面不受支撐地沿一垂直方向向下延伸及行進。具有一上部表面或「浴線」152之一液體凝結浴150位於模具120下面。
高分子溶液130之一源(未展示)由一泵或其他流動裝置以一穩定且規則的速率供應以不斷地流動穿過模具120。在沿一向下方向離開狹槽122之後，擠壓膜片140a進入且浸沒於液體凝結浴150中。擠壓膜片140a作為高分子溶液130之一薄的連續膜片退出模具狹槽122，在該高分子溶液中存在有未凝結高分子。為了致使膜片140a之高分子溶液130之溶解高分子凝結，具有未凝結高分子之膜片140a接下來接觸凝結浴150之液體。
凝結浴150之液體在浴線152處開始接觸膜片140a之兩個相對表面兩者且致使膜片140a之溶解高分子在兩個表面處凝結。膜片140a之高分子自溶液中沈澱(例如，凝結)以形成含有呈一凝結形式之高分子之多孔高分子膜片薄膜140b。由於凝結浴150之液體同時接觸膜片140a之兩個相對表面兩者，因此兩個表面相等地受該液體影響以致使高分子凝結，從而產生具有具相當或相同的形貌之兩個相對表面之膜片140b。
視情況且如圖2A及圖2B處所圖解說明，由未凝結高分子溶液130製成之膜片140a在退出模具狹槽122之後且在接觸凝結浴150之液體之前通過一空間(「空氣間隙」)。在進入凝結浴150後，凝結浴150之液體致使高分子溶液130經歷相位分離且形成過濾薄膜140b。另一選擇係，根據其他實例系統及方法，例如如圖3A及圖3B處所展示，在模具狹槽122與凝結浴150之液體之間不存在空氣間隙，且膜片140a之高分子之相位分離(凝結)隨著高分子溶液130退出模具狹槽122而立即在凝結浴150內發生以形成薄膜140b。
注意，此等圖展示使用一單狹槽式模具由單一高分子溶液形成之一擠壓膜片。在替代方法及系統中，兩種或更多種不同高分子溶液(視情況，一種或兩種或更多種不同類型之高分子)可流動穿過一多狹槽式擠壓模具之不同狹槽。
作為一或多個選用後續步驟，可使用一洗滌槽、加熱步驟、乾燥步驟或纏繞區段來進一步處置或處理薄膜140b。舉例而言，在凝結浴150內之相位分離(凝結)步驟之後，可引導薄膜140b穿過一洗滌槽以提取出殘餘溶劑。隨後，可視情況在一後處理乾燥步驟之前或之後將經洗滌(仍係濕的)薄膜140b收集於一輥上。
如圖2A、圖2B、圖3A及圖3B中所展示，擠壓膜片在退出模具之後將立即經歷膜片之寬度、膜片之厚度或兩者之一減小。此現象有時稱為「頸縮(necking)」，亦即，在膜片退出模具且移動遠離模具之後，膜片「頸縮」為一經減小寬度、厚度或兩者。另一選擇係，此可稱為一「狗骨頭」效應。在此頸縮效應下，擠壓膜片之厚度亦可展現跨越膜片之寬度及在膜片邊緣處量測之一經減小均勻性—膜片之厚度可跨越寬度方向及在邊緣處變得不那麼均勻，亦即，展現經增加可變性。經減小均勻性之一特定位置可在膜片之每一邊緣(端)處發生，其中在每一端處存在一經增加厚度(如同一狗骨頭)。本發明系統及方法之一額外潛在優點係跨越膜片之寬度(包含在端部處)膜片厚度之一合意的高均勻性，亦即，狗骨頭效應之一減小。
所闡述之一過濾薄膜可用於藉由使一液體通過過濾薄膜而自該液體去除一或多種污染物以產生一經過濾液體。經過濾液體將含有一或多種污染物或顆粒材料的與在使液體通過過濾薄膜之前液體中存在之一污染物或顆粒位準相比之一經減小位準。
所闡述之一高分子薄膜可提供包含效能(藉由「截留率」量測之過濾效能)、孔隙大小或泡點(與孔隙大小關聯)、流動等物理性質與機械性質(撓性及可耐久性或經減小易碎性)之一有用、合意或有利的組合。
一過濾薄膜在自一液體去除不想要之材料(亦即，「污染物」)中之一效用位準可以一種方式作為「截留率」來量測。參考一過濾薄膜(例如，所闡述之一過濾薄膜)之效用，截留率通常指相對於在使含有一雜質之一液體通過過濾薄膜後在液體中之雜質之總量而言，自液體去除之雜質之一總量(實際或在一效能測試期間)。因此，一過濾薄膜之「截留率」值係一百分比，其中具有一較高截留率值(一較高百分比)之一過濾器相對更有效地自一液體去除顆粒，且具有一較低截留率值(一較低百分比)之一過濾器相對不那麼有效地自一液體去除顆粒。
顆粒截留率可藉由量測用放置於一流體流中之一薄膜自流體流去除之測試顆粒之數目來量測。藉由一種方法，顆粒截留率可藉由以下步驟來量測：使含有8 ppm聚苯乙烯顆粒(例如，具有自5奈米至15奈米之一標稱直徑之G25圓形聚苯乙烯顆粒)之充足量之一饋給水溶液0.1％ Triton X-100 (以實現1％單層覆蓋率)以7毫升/分鐘之一恆定流動通過薄膜之一47毫米直徑試樣樣本；及收集滲透液。滲透液中聚苯乙烯顆粒之濃度可依據滲透液之吸收率來計算。然後使用以下方程式計算顆粒截留率：
Figure 02_image001
。
如本文中所使用，「標稱直徑」係藉由光子相關光譜法(PCS)、雷射繞射或光學顯微術判定之一顆粒之直徑。通常，將經計算直徑或標稱直徑表達為具有與顆粒之投影影像相同之投影面積之一球體之直徑。PCS、雷射繞射及光學顯微術技術係此項技術中眾所周知的(參見，舉例而言，吉埃文 卡特莎A. (Jillavenkatesa, A.)等人；「顆粒大小表徵(Particle Size Characterization)」；NIST推薦實踐指南；國家標準與技術研究所特刊960-1；2001年1月)。
在所闡述之薄膜之較佳實施例中，一薄膜可展現針對0.5％、1.0％、1.5％及2.0％之單層覆蓋率超過90％且亦可針對0.5％、1.0％、1.5％及2.0％之單層覆蓋率超過95％、96％或97％之一截留率。在此截留率位準下，發明性薄膜之此等實例展現與許多當前商業過濾薄膜(諸如由UPE製成之相當的平片材及中空纖維過濾薄膜)相比較高之一截留率位準。此等實例薄膜亦允許有用、良好或非常良好之流動率(低流動時間)，且展現允許將薄膜製備及組裝成一濾筒或過濾產品之機械性質。
泡點係一多孔材料之被理解之一性質，包含所闡述之一複合過濾薄膜之被理解之性質。泡點可對應於孔隙大小，孔隙大小可對應於過濾效能。一較小孔隙大小可與一較高泡點及可能與較高過濾效能(較高截留率)相關。然而，通常，一較高泡點亦與穿過一多孔材料之相對較高流動阻力及一較低通量相關。根據本說明之某些實例雙重緊密薄膜，泡點可在沿穿過薄膜之任一流動方向量測時係相當的。若兩個泡點中之一較高泡點比較低泡點大不超過20％ (例如，兩個泡點中之較高者比兩個泡點中之較低者大不超過10％、5％、2％或1％)，則沿一個方向量測之一泡點被視為與沿一相反方向量測之泡點相當。以此方式相當之泡點可指示膜片具有相對於薄膜之中間線之一高對稱度。
藉由一種判定一多孔材料之泡點之方法，將多孔材料之一樣本浸沒於具有一已知表面張力之一液體中且藉由該液體潤濕，並且將一氣壓施加至該樣本之一側。逐漸地增加氣壓。氣體流動穿過樣本之最小壓力稱作一泡點。使用Novec HFE 7200、IPA或水、壓縮空氣或壓縮N2 氣在自攝氏20度至攝氏30度(通常係攝氏25度)之一溫度下量測之所闡述之一多孔過濾薄膜之有用泡點之實例可在自2 psi至400 psi之一範圍內，例如，在自135 psi至185 psi之一範圍內。
本文中所闡述之一過濾薄膜或者含有所闡述之一過濾薄膜之一過濾器或過濾組件可適用於以下之一方法：過濾一液體化學材料以淨化液體化學材料或自液體化學材料去除不想要之材料，以便尤其產生可用於需要具有一非常高純度位準之一化學材料輸入之一工業製程之一高純度液體化學材料。通常，液體化學物可係各種有用商業材料中之任一者，且可係在任一應用中適用或使用於任一工業或商業用途之一液體化學物。所闡述之過濾器之特定實例可用於淨化使用或適用於一半導體或微電子製作應用中之一液體化學物，例如，用於過濾用於半導體光微影之一方法中或者用於處理一半導體晶圓或一微電子裝置之一清潔方法或清潔步驟中之一液體溶劑或其他製程液體。
可使用所闡述之一過濾薄膜過濾之溶劑(包含清潔溶液)之某些特定非限制性實例包含：乙酸正丁基酯(nBA)、異丙醇(IPA)、乙酸2-乙氧基乙基酯(2EEA)、二甲苯、環己酮、乳酸乙酯、甲基異丁基甲醇(MIBC)、甲基異丁基酮(MIBK)、乙酸異戊酯、十一碳烷、丙二醇甲醚(PGME)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)或此等物質中之任一者之一混合物，諸如PGME與PGMEA之混合物；或者濃或稀的氫氧化銨、過氧化氫、鹽酸、HF、硫酸、另一種過氧化物溶液，或此等物質之組合，諸如氫氧化銨與過氧化氫之一組合，或鹽酸與過氧化氫之一組合。
薄膜可容納於一較大過濾結構(諸如用於一過濾系統中之一過濾器或一濾筒)內。過濾系統將把例如作為一過濾器或濾筒之一部分之複合過濾薄膜置於一液體化學物之一流動路徑中，以致使液體化學物之流動之至少一部分通過複合過濾薄膜之過濾層，使得過濾層自液體化學物去除一定量之雜質或污染物。一過濾器或濾筒之結構可包含各種額外材料及結構中之一或多者，該各種額外材料及結構在過濾器內支撐複合過濾薄膜以致使流體自一過濾器入口流動穿過薄膜(包含過濾層)且穿過一過濾器出口，藉此在通過過濾器時通過複合過濾薄膜。實例 ：
參考圖4，此圖展示藉由不同方法製備且具有不同結構或形貌之由聚醚碸製成之三個過濾薄膜之一比較。
一種薄膜係一「單層PES薄膜」。此薄膜係藉由諸如NIPS之一習用相位分離方法製成。單層PES薄膜具有一非對稱輪廓，其中一側具有一緊密表面且對置側具有一開放表面。
一種薄膜係一「雙層PES薄膜」。此薄膜係藉由將單層PES薄膜中之兩個單層PES薄膜堆疊在一起以連續地使用兩個薄膜而製成之一多層薄膜。
一種薄膜係根據本說明製備之一「雙重緊密層PES薄膜」。
如圖4處所展示，發明性雙重緊密層PES薄膜相對於由相同材料製成但具有不同形貌或結構之非發明性薄膜展現顯著改良之截留率。
在一第一態樣中，一種整體式擠壓多孔高分子片材薄膜包括：一第一表面、一第二表面及介於該第一表面與該第二表面之間的一厚度；一第一厚度區域，其包含該第二表面及該薄膜沿該厚度之一方向之一部分；一第二厚度區域，其包含該第二表面及該薄膜沿該厚度之一方向之一部分；及一第三厚度區域，其在該第一厚度區域與該第二厚度區域之間沿該厚度之該方向延伸，其中該第一厚度區域之一平均孔隙大小及該第二厚度區域之一平均孔隙大小兩者皆小於該第三區域之一平均孔隙大小。
如第一態樣之第二態樣，其中該薄膜具有介於該第一表面與該第二表面之間的一中間線，該第一厚度區域包含在該中間線之一第一側上具有一最小孔隙大小之深度位置，且該第二厚度區域包含在該中間線之一第二側上具有一最小孔隙大小之一深度位置。
如第二態樣之第三態樣，其中：第一最小孔隙大小在自1奈米至10微米之一範圍內，且第二最小孔隙大小在自1奈米至10微米之一範圍內。
如第二或第三態樣之第四態樣，其中：該第一最小孔隙大小係在該第一表面與距離該第一表面在該厚度之三分之一處之一深度之間的一位置處，該第二最小孔隙大小係在該第二表面與距離該第二表面在該厚度之三分之一處之一深度之間的一位置處，且該第三厚度區域之該平均孔隙大小係在該厚度之中間三分之一處量測。
如前述態樣中任一態樣之第五態樣，其具有至少係5之一非對稱度，該非對稱度(D)被定義為：D = (該第三厚度區域之平均孔隙大小)/A，其中A係以下各項中之一者：該第一區域之該平均孔隙大小；該第二區域之該平均孔隙大小；該第一最小孔隙大小，或該第二最小孔隙大小。
如前述態樣中任一態樣之第六態樣，其中該薄膜包括選自聚醚碸及聚醯胺-醯亞胺之高分子。
如前述態樣中任一態樣之第七態樣，其具有在自40微米至300微米之一範圍內之一厚度。
如前述態樣中任一態樣之第八態樣，其具有使用具有5奈米至15奈米之一標稱直徑之G25圓形聚苯乙烯顆粒基於一1％單層量測之至少90％之一截留率。
如前述態樣中任一態樣之第九態樣，其係藉由一非溶劑誘發相位分離步驟製備，該第一厚度區域、該第二厚度區域及該第三厚度區域係使用該同一相位分離步驟形成。
如前述態樣中任一態樣之第十態樣，其實質上由具有該第一表面及該第二表面、該等表面之間的該厚度、該第一厚度區域、該第二厚度區域及該第三厚度區域之該擠壓多孔高分子片材薄膜組成。
如第一至第十態樣中任一態樣之第十一態樣，其由具有該第一表面及該第二表面、該等表面之間的該厚度、該第一厚度區域、該第二厚度區域及該第三厚度區域之該擠壓多孔高分子片材薄膜組成。
在第十二態樣中，一種過濾器包括如第一至第十一態樣中任一態樣之薄膜。
第十三態樣，包括呈一經打褶構形且容納於一殼體中之薄膜。
在第十四態樣中，一種過濾一流體之方法包括使流體通過如第十二態樣之一過濾器。
如第十四態樣之第十五態樣，其中該流體係一半導體光微影溶劑、清潔溶液或蝕刻溶液。
如第十五態樣之第十六態樣，其中該流體選自丙二醇甲醚(PGME)、丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)、環己酮、乙酸正丁基酯。
如第十五態樣之第十七態樣，其中該流體包括一稀或濃的溶液，包括：氫氧化銨、過氧化氫、鹽酸、HF、硫酸、一過氧化物溶液，或其一組合。
在第十八態樣中，一種製作具有相對第一及第二表面、該等相對表面之間的一厚度及具有非均勻孔隙大小之孔隙之一擠壓多孔高分子片材薄膜的方法包括：形成在溶劑中包括高分子之含高分子液體，使該含高分子液體通過一擠壓模具以形成該含高分子液體之一擠壓膜片，及將該擠壓膜片之兩側暴露於將致使該高分子在該膜片之兩側上凝結之一條件。
如第十八態樣之第十九態樣，其進一步包括藉由一熱誘發相位分離技術在該擠壓膜片之兩側處引起該凝結。
如第十八態樣之第二十態樣，其進一步包括藉由一非溶劑誘發相位分離技術在該擠壓膜片之兩側處引起該凝結。
如第十八態樣之第二十一態樣，其進一步包括藉由將該擠壓膜片之兩側暴露於濕度而在該擠壓膜片之兩側處引起該凝結。
如第十八態樣之第二十二態樣，其進一步包括藉由該擠壓膜片之兩側處之液體蒸發而在該擠壓膜片之兩側處引起該凝結。
如第十八態樣之第二十三態樣，其包括使該擠壓膜片之該第一表面及該第二表面與一凝結浴接觸以致使高分子溶液之溶解高分子凝結且形成包括該高分子溶液之凝結高分子之一擠壓多孔高分子薄膜。
如第十八至第二十三態樣中任一態樣之第二十四態樣，該薄膜包括：一第一表面、一第二表面及介於該第一表面與該第二表面之間的一厚度；一第一厚度區域，其包含該第一表面及該薄膜沿該厚度之一方向之一部分；一第二厚度區域，其包含該第二表面及該薄膜沿該厚度之一方向之一部分；及一第三厚度區域，其在該第一厚度區域與該第二厚度區域之間沿該厚度之該方向延伸，其中該第一厚度區域之一平均孔隙大小及該第二厚度區域之一平均孔隙大小兩者皆小於該第三區域之一平均孔隙大小。
如第二十三或第二十四態樣之第二十五態樣，其中：該擠壓膜片在一模具開口處退出該模具，且該模具開口浸沒於凝結液體中。
10:多孔薄膜/薄膜 12:表面 14:第二表面/表面 20:第一厚度區域 22:深度/第一最小孔隙大小之位置 30:第三厚度區域 40:第二厚度區域 42:深度/第二最小孔隙大小之位置 50:中間線/中間點 110:系統 120:擠壓模具/模具 122:模具狹槽/狹槽 130:高分子溶液/未凝結高分子溶液 140a:擠壓膜片/膜片 140b:多孔高分子膜片薄膜/膜片/薄膜/過濾薄膜/經洗滌薄膜 150:液體凝結浴/凝結浴 152:上部表面/浴線 D1 :第一深度/深度 D2 :第二深度/深度
圖1A及圖1B係本說明之薄膜之橫截面之照片。
圖2A、圖2B、圖3A及圖3B係本說明之實例方法及系統之圖解說明(示意性的且未必按比例)。
圖4展示本說明之一實例過濾薄膜之效能資料。
10:多孔薄膜/薄膜
12:表面
14:第二表面/表面
20:第一厚度區域
22:深度/第一最小孔隙大小之位置
30:第三厚度區域
40:第二厚度區域
42:深度/第二最小孔隙大小之位置
50:中間線/中間點
D1:第一深度/深度
D2:第二深度/深度

Claims (10)

  1. 一種整體式擠壓多孔高分子片材薄膜，其包括：一第一表面、一第二表面及介於該第一表面與該第二表面之間的一厚度，若干孔隙，其等位於且跨該多孔高分子片材薄膜之整個該厚度上，以允許一流體自該第一表面穿過該薄膜之該厚度流動至該第二表面並穿過該第二表面，一第一厚度區域，其包含該第一表面及該薄膜沿該厚度之一方向之一部分，一第二厚度區域，其包含該第二表面及該薄膜沿該厚度之一方向之一部分，及一第三厚度區域，其在該第一厚度區域與該第二厚度區域之間沿該厚度之該方向延伸，其中該第一厚度區域之一平均孔隙大小及該第二厚度區域之一平均孔隙大小兩者皆小於該第三厚度區域之一平均孔隙大小。
  2. 如請求項1之薄膜，其中該薄膜具有介於該第一表面與該第二表面之間的一中間線，該第一厚度區域在該第一表面與該中間線之間的一位置處具有一最小孔隙大小，且該第二厚度區域在該第二表面與該中間線之間的一位置處具有一最小孔隙大小。
  3. 如請求項2之薄膜，其具有至少係5之一非對稱度，該非對稱度(D)被定義為：D=(該第三厚度區域之平均孔隙大小)/A其中A係以下各項中之一者：該第一厚度區域之該平均孔隙大小；該第二厚度區域之該平均孔隙大小；該第一厚度區域之該最小孔隙大小，或該第二厚度區域之該最小孔隙大小。
  4. 一種製作一整體式擠壓多孔高分子片材薄膜之方法，該方法包括：形成在溶劑中包括高分子之一含高分子液體，使該含高分子液體通過一擠壓模具以形成該含高分子液體之一擠壓膜片，及將該擠壓膜片之兩側暴露於將致使該高分子在該膜片之兩側上凝結之一條件，其中該整體式擠壓多孔高分子片材薄膜包括：一第一表面、一第二表面及介於該第一表面與該第二表面之間的一厚度，若干孔隙，其等位於且跨該多孔高分子片材薄膜之整個該厚度上，以允許一流體自該第一表面穿過該薄膜之該厚度流動至該第二表面並穿過該第二表面，一第一厚度區域，其包含該第一表面及該薄膜沿該厚度之一方向之一部分，一第二厚度區域，其包含該第二表面及該薄膜沿該厚度之一方向 之一部分，及一第三厚度區域，其在該第一厚度區域與該第二厚度區域之間沿該厚度之該方向延伸，其中該第一厚度區域之一平均孔隙大小及該第二厚度區域之一平均孔隙大小兩者皆小於該第三厚度區域之一平均孔隙大小。
  5. 如請求項4之方法，其進一步包括藉由一熱誘發相位分離技術在該擠壓膜片之兩側處引起該凝結。
  6. 如請求項4之方法，其進一步包括藉由一非溶劑誘發相位分離技術在該擠壓膜片之兩側處引起該凝結。
  7. 如請求項4之方法，其進一步包括藉由將該擠壓膜片之兩側暴露於濕度而在該擠壓膜片之兩側處引起該凝結。
  8. 如請求項4之方法，其進一步包括藉由該擠壓膜片之兩側處之液體蒸發而在該擠壓膜片之兩側處引起該凝結。
  9. 如請求項4之方法，其進一步包括藉由使該第一表面及該第二表面與一凝結浴接觸而在該擠壓膜片之兩側處引起凝結。
  10. 如請求項4之方法，其中：該擠壓膜片在一模具開口處退出該擠壓模具，且該模具開口浸沒於凝結液體中。
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