多孔的多层过滤器制造技术

在微滤过滤器中，过滤层受到保护以免被损坏。多孔的多层过滤器为由三个在纵向和横向上双向延伸的多孔延伸PTFE片材构成的层积体，所述多孔过滤器包括：作为中间层的过滤层；保护层，该保护层叠置于所述过滤层的位于待处理液体流入侧的一个表面上；以及支持层，该支持层叠置于所述过滤层的另一表面上，其中所述过滤层的所述一个表面和所述另一表面在其与所述保护层和所述支持层的边界处被熔融粘结至所述保护层和所述支持层，所述保护层的孔和所述支持层的孔与所述过滤层的孔三维连通，并且所述过滤层的孔的平均孔径被设定为小于所述保护层和所述支持层各自的孔的平均孔径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多孔的多层过滤器，更具体而言，本专利技术涉及一种能以高流速过滤超细颗粒的微滤过滤器，在该过滤器中，实现了对过滤表面的保护。
技术介绍
聚四氟乙烯（在下文中称为“PTFE”）多孔过滤器具有PTFE所固有的特性（例如，高耐热性、化学稳定性、耐候性、不燃性、高强度、不粘性以及摩擦系数低），而且具有多孔体所具有的特性（例如挠性、液体渗透性、颗粒捕集性以及介电常数低）。由于PTFE多孔过滤器所具有的优异特性（例如高化学稳定性），因此其已经被广泛用作（尤其是）半导体相关领域、液晶相关领域和食品/医药相关领域中液体、气体等的微滤过滤器（膜过滤器）。在这些领域中，鉴于进一步的技术创新和需求的增加，一直需要具有更高性能的微滤过滤器。具体而言，在半导体制造中，集成度逐年提高，因此光刻线的宽度降低至0.5μm或更小。同样，在液晶制造过程中，包括使用感光性材料的微细加工，因此需要能够在较小区域内可靠地捕获微粒的微滤过滤器。这些微滤过滤器主要用作用于处理洁净室里的空气的过滤器和用于过滤化学溶液的过滤器，并且它们的性能影响产品收率。此外，在食品/药品相关领域中，随着近年来安全意识的提高，将微小的异物完全过滤掉（绝对除去性）存在强烈要求。因此，例如，日本未审查专利申请公开No.2010-94579（专利文献1）提出由两层层积体形成的过滤用过滤器，其中过滤膜被固定在支持体上，该过滤膜由厚度为50μm以下的PTFE多孔膜构成，并且能够捕集粒径为0.1μm以下的微粒。但是，当试图确保微粒的颗粒捕集率时，会减小过滤层的孔径。当过滤层的表面暴露于外部时，在制造、加工或使用中，具有微结构的过滤层的表面上易于发生损坏。当过滤层的表面上发生损坏时，微粒的捕集能力降低，这是一个问题。引用列表专利文献专利文献1：日本未审查专利申请公开：No.2010-94579
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种过滤器，其中对于小于0.1μm的超细颗粒的捕集能力和处理速度未降低，并且过滤层上不易于发生损坏。解决问题的方式为了解决上述问题，本专利技术提供了一种多孔的多层过滤器，该多孔的多层过滤器为由三个在纵向和横向上双向延伸的多孔延伸PTFE片材构成的层积体，所述层积体包括作为中间层的过滤层、叠置于位于过滤层的待处理液体流入侧的保护层、以及叠置于过滤层的另一表面的支持层，所述多孔的多层过滤器的特征在于：过滤层的一个表面和另一表面在其与保护层和支持层的边界处被熔融粘结至保护层和支持层，保护层的孔和支持层的孔与过滤层的孔三维连通，并且过滤层的孔的平均孔径（下文中可简称为“平均孔径”）被设定为小于保护层和支持层各自的孔的平均孔径。在由三个片材构成的层积体中，纵向上的抗拉强度与横向上的抗拉强度之间的差值可设定在1,500mN以下；纵向上的抗拉强度和横向上的抗拉强度均可设定在2,000mN至20,000mN的范围内，优选在4,000mN至13,000mN范围内；并且层积体的耐压强度可设定在200kPa至2,000kPa范围内，优选为500kPa至1,500kPa。待叠置的三个片材均为在纵向和横向上双向延伸的片材，其中纵向的强度与横向的强度之间的差值得以减小。因此，由该层积体形成的本专利技术过滤器被赋予了各向同性的抗拉强度，并且不易于变形。如上所述，通过使保护层叠置于过滤层的待处理液体的流入侧，过滤层的表面被保护，以免被暴露于外部。由于保护层的孔径被设定为大于过滤层的孔径，因此防止了处理速度降低，并且可以使高流速处理成为可能。另外，保护层、过滤层和支持层均在纵向和横向上双向延伸，其中纵向上的强度和横向上的强度被设定为基本上相同，从而提高了各层的强度并赋予各层以各向同性。另外，由于这三层是由具有强度且品质相同的多孔延伸PTFE片材形成，因此，在熔融界面处不易于发生剥离，从而增加固定强度。以这种方式，通过使过滤层夹在保护层和支持层之间，实现了强一体化，从而增强了过滤层的保护能力，其中过滤层、保护层和支持层均具有强度。在本专利技术中，优选的是，过滤层的平均孔径为0.01μm至0.45μm，两侧的保护层和支持层平均孔径均为过滤层平均孔径的5至1,000倍，并且过滤层的厚度为2μm至50μm。被捕集的颗粒的大小取决于过滤层的孔。当平均孔径被设定为0.01μm至0.45μm、优选为小于0.1μm时，可以捕集小于0.1μm的超细颗粒。另外，通过将厚度设定为2μm至50μm的较小厚度，可以增加流速。即使过滤层的厚度减小为上述厚度，由于过滤层夹在位于两侧的保护层和支持层之间，因此可以防止在制造、加工或处理中过滤层发生损坏和变形（例如收缩）。使用孔径分布测量装置Perm-Porometer（由美国PMI公司生产；型号No.CFP-1200A）来测量过滤层、保护层和支持层各自的平均孔径。将GALWICK（PMI公司）用作测量用液体。在使用Perm-Porometer进行测量时，对被浸入测量用液体中的模切样品（直径25mm，测量面积：直径约16mm）逐渐施加空气压力，并测量湿润状态时的空气流速和干燥状态时的空气流速。确认最大孔径、最小孔径和平均孔径。由干燥状态时的空气流速与湿润状态时的空气流速之间的比值计算孔径分布。在这种常规过滤器中，可以被捕集的最小粒径为0.1μm。相反，在本专利技术中，如上所述，过滤层的平均孔径被设定在0.01μm至0.45μm之间，可以捕集小于0.1μm的颗粒。另外，在这种情况下，这样设定了渗透流速，从而实现了与用于捕集0.1μm的颗粒的常规过滤器相当的渗透流速。通过下述方法测量颗粒捕集率。将滤膜冲压成直径为47mm的圆片，并将其设置在支架上。制备含有粒径为0.055μm（1.4×1010个/cm2）的聚苯乙烯乳胶均质颗粒（由JSR公司制造）的水溶液，并在41.2kPa的压力下，采用所设置的过滤器对32cm3的该水溶液进行过滤。测定过滤前的水溶液以及滤液的吸光度，并且计算二者的比值。采用紫外可见分光光度计（由岛津株式会社制造的UV-160），在波长为310nm的条件下测定吸光度（测定精度为1/100）。将保护层和支持层的片材厚度均设定在2μm至50μm范围内（与过滤层片材的厚度相同），或设置在5μm至60μm范围内（略大于过滤层片材的厚度），并且层积体的总厚度优选为10μm至150μ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.25 JP 2011-0406421.一种多孔的多层过滤器，其为由三个在纵向和横向上双向延
伸的多孔延伸PTFE片材构成的层积体，所述多孔过滤器包括：
作为中间层的过滤层；保护层，该保护层叠置于所述过滤层的
位于待处理液体流入侧的一个表面上；以及支持层，该支持层叠置于
所述过滤层的另一表面上，
其中所述过滤层的所述一个表面和所述另一表面在其与所述保
护层和所述支持层的边界处被熔融粘结至所述保护层和所述支持层，
所述保护层的孔和所述支持层的孔与所述过滤层的孔三维连通，并且
所述过滤层的孔的平均孔径被设定为小于所述保护层和所述支持层
各自的孔的平均孔径。
2.根据权利要求1所述的多孔的多层过滤器，其中在由三个片
材构成的所述层积体中，纵向抗拉强度与横向抗拉强度间的差值为
1,500mN以...

【专利技术属性】
技术研发人员：辻胁宽之，宇野敦史，船津始，
申请(专利权)人：住友电工超效能高分子股份有限公司，
类型：
国别省市：