分层微孔膜产品和相关方法与流程

本公开涉及含有在膜的面积的一部分处结合在一起的两个或更多个膜层的多孔膜产品、用于制备所述多孔膜产品的方法和系统，以及使用多孔膜产品的方法。

背景技术：

1、包含微孔膜在内的多孔聚合膜用于从各种类型的流体移除污染物。一些膜可用于从流体移除普通类别的污染物。其它膜可被设计成从流体移除特定类型的污染物。许多种类的微孔膜被设计用于普通和专门的应用。

2、经处理以移除不合需要的材料的流体包含水、液体工业溶剂和加工流体、用于制造或加工的工业气体、具有医学或制药用途的液体，以及半导体和微电子装置制造中使用的液体。从流体移除的不合需要的材料包含杂质和污染物，例如颗粒、微生物体、空浮分子污染物和溶解的化学材料。

3、对于一些过滤应用，两种不同类型的多孔膜可一起串联使用，以从单个流体流移除多种类型的污染物。两个或更多个不同类型的多孔膜可在不同布置中组装以形成被设计成从单个流体流移除多个目标材料的多膜(多层)组合件。举例来说，一些类型的多孔膜用以经由筛分机制从流体移除杂质，其中流体内存在的污染物基于大小被膜的孔物理地捕集。其它类型的膜经由非筛分机制起作用，小于膜孔的杂质借助于杂质到膜材料的化学或静电引力而捕集在多孔膜内。通过将非筛分膜与筛分膜组合，可移除大颗粒和较小颗粒两者。

4、当由两个或更多个个别膜产生多膜过滤器组合件时存在技术挑战。用于将单独的多孔膜一起结合到多层过滤器组合件中的过程可能对个别膜的性能性质具有不利的影响，例如经过膜的流体流减少。

5、通过一些方法，通过将个别膜的表面结合在一起，例如通过利用压缩将粘合剂材料放置在膜表面处以将一个膜结合到另一膜，来制备多膜过滤器组合件。然而，粘合剂可能因堵塞孔而干扰膜性能，且孔可能因压缩而塌缩或变形。此外，粘合剂的存在可能向通过组合件的流体中添加杂质。

6、作为结合膜的替代方案，不同膜可通常定位于单独膜的“堆叠”布置中，而不在其表面处结合，以保持其个别过滤性质。然而，处理个别层不粘合在一起的此过滤器可能很困难，在层中的一或两者非常薄时尤其如此。

7、多膜过滤器组合件的又一型式是由层压工艺形成的复合膜，层压工艺通过以接触表面将膜放置在“堆叠”组合件中，并施加热和压力以将膜结合到复合物中，而将两个单独的聚合多孔膜结合在一起。见美国专利2021/0365092。

8、这些制备多膜过滤器组合件的先前模式具有各种缺点，或存在改进空间。过滤技术的用户一直需要增加包含多膜过滤器组合件的过滤器产品的能力。

技术实现思路

1、以下描述涉及由两个或更多个单独的聚合微孔膜制备的多膜过滤器组合件，以及用于制备和使用这些过滤器组合件的方法和系统。

2、本说明书的方法涉及将两个或更多个不同聚合微孔膜结合在一起以形成“多层膜”，所述“多层膜”包含在膜的面积的仅一部分处(优选地，在膜的面积的相对较小部分上方)在所述两个膜之间形成的结合部。通过实例方法，两个或更多个膜通过形成覆盖膜的一部分(优选地，材料的微小或小部分)的结合区域处的结合部而不影响膜的非结合区域，而在其邻近表面处固定在一起(“结合”在一起)。通过特定实例，两个或更多个膜通过在所述两个膜之间形成单独的离散结合部或“焊缝”的图案而结合在一起。不需要粘合剂。

3、相比于将多孔膜结合在一起的已知方法，本发明方法可减小对所产生的多膜过滤器组合件的性能的影响。在膜之间形成结合部的过程可能对个别膜的过滤性能具有不利的影响，例如在结合部的位置处经过膜的流量减少。如所描述的方法在膜的总面积的仅一部分处在膜之间形成结合部，且由结合部导致的性能(例如，流量)减小限于结合部的区域。作为结合膜的面积的大部分的非结合区域保持个别膜的原始性能。

4、此外，所描述的方法可有效地通过组合具有各种物理性质的两个或更多个不同类型的微孔膜产生多膜过滤器组合件。结合在一起的膜可具有不同或互补的性质，包含：过滤机制(筛分、非筛分)、化学组成、孔大小、厚度、熔融温度、泡点、孔隙度，或从特定类型的流体移除不同污染物的能力。根据特定实例，一种多膜过滤器组合件可由两个或更多个膜制备，所述两个或更多个膜包含通过筛分过滤机制操作的一个膜和通过非筛分机制操作的第二膜。

5、通过例如热表面层压等先前方法，有效的多层过滤器组合件可由不同材料形成，但材料的选择可受例如熔融或软化温度等膜的性质限制。这些工艺对于具有类似性质的膜很奏效，但对于组合具有不同熔融或软化温度的膜也可能是成功的。

6、所述方法不要求结合在一起的个别膜具有类似的熔融点，且所述方法可用于将具有相异的熔融点的两个或更多个膜结合在一起。此外，所述方法可适于由三个或更多个不同个别膜形成多膜过滤器组合件。

7、本发明方法是用于形成多膜过滤器组合件的先前技术的有效的替代方案，且可用于产生具有膜材料的新颖且有效组合的具有有效或改进的过滤性能的多层过滤器组合件。

8、在一个方面中，说明书涉及一种形成分层聚合微孔膜的方法，所述分层聚合微孔膜具有在多个结合区域处结合到第二微孔膜的第一微孔膜。所述方法包含：使第一微孔膜的表面与第二微孔膜的表面接触，以及在多个结合区域处通过将能量施加到结合区域而在第一微孔膜的表面和第二微孔膜的表面之间形成结合部。

9、在另一方面中，说明书涉及一种分层聚合微孔膜。分层膜包含：第一聚合微孔膜，和第二聚合微孔膜，所述第二聚合微孔膜在覆盖分层聚合微孔膜的面积的小于20％的结合区域处结合到第一聚合微孔膜。

技术特征：

1.一种形成分层微孔膜的方法，所述分层微孔膜包括在多个结合区域处结合到第二微孔膜的第一微孔膜，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述结合区域覆盖所述分层微孔膜的面积的小于20％。

3.根据权利要求1所述的方法，其中形成结合部包括在所述结合区域处将能量施加到所述第一微孔膜和所述第二微孔膜以升高所述结合区域的温度，且致使所述第一微孔膜的聚合物与所述第二微孔膜的聚合物在所述结合区域处融合。

4.根据权利要求3所述的方法，其包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一微孔膜具有第一微孔膜熔融点，所述第二微孔膜具有第二微孔膜熔融点，且所述第一微孔膜熔融点与所述第二微孔膜熔融点之间的差为至少20摄氏度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一微孔膜或所述第二微孔膜中的一个包括选自以下的聚合物：超高分子量聚乙烯、聚砜、延展聚乙烯、延展聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺和聚四氟乙烯。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一和第二微孔膜中的一个包括聚乙烯，且所述第一和第二微孔膜中的一个包括聚丙烯。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中在多个结合区域处在所述第一微孔膜的所述表面和所述第二微孔膜的所述表面之间形成所述结合部包括将超声能量施加到所述结合区域以加热所述结合区域。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中在多个结合区域处在所述第一微孔膜的所述表面和所述第二微孔膜的所述表面之间形成所述结合部包括：使用具有所述结合区域的面积的受热表面，通过将所述结合区域放置在所述受热表面和辊之间而将热施加到所述结合区域。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一微孔膜是筛分膜，其具有：

11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第二微孔膜具有20到200微米范围内的厚度。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二微孔膜是非筛分膜，其具有：

13.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一和第二微孔膜中的一个包括聚乙烯，且所述第一和第二微孔膜中的一个包括聚丙烯。

14.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其包括：

15.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一微孔膜具有5到100微米范围内的厚度，且所述第二微孔膜具有5到100微米范围内的厚度。

16.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一微孔膜具有5到100微米范围内的厚度，且所述第二微孔膜具有大于100微米的厚度。

17.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一微孔膜具有大于100微米的厚度，且第二微孔膜具有大于100微米的厚度。

18.一种分层聚合微孔膜，其是根据权利要求1至5中任一项所述的方法制备的。

19.一种分层微孔膜，其包括：

20.根据权利要求19所述的膜，其中所述结合区域覆盖所述分层微孔膜的面积的小于10％。

21.根据权利要求19所述的膜，其中所述第一微孔膜具有第一微孔膜熔融点，所述第二微孔膜具有第二微孔膜熔融点，且所述第一微孔膜熔融点与所述第二微孔膜熔融点之间的差为至少20摄氏度。

22.根据权利要求19所述的膜，其中所述第一微孔膜和所述第二微孔膜中的至少一个包含聚合物。

23.根据权利要求19至22中任一项所述的膜，其中所述第一和第二微孔膜中的一个包括聚乙烯，且所述第一和第二微孔膜中的一个包括聚丙烯。

24.根据权利要求19至22中任一项所述的膜，其中所述第一微孔膜是筛分膜，其具有：

25.根据权利要求19至21中任一项所述的膜，其中所述第二微孔膜具有20到200微米范围内的厚度。

26.根据权利要求25所述的膜，其中所述第二微孔膜是非筛分膜，其具有：

27.根据权利要求19至22中任一项所述的膜，其包括在结合区域处结合到所述第一微孔膜并结合到所述第二微孔膜的第三微孔膜。

28.根据权利要求19至22中任一项所述的膜，其中所述第一微孔膜具有5到100微米范围内的厚度，且所述第二微孔膜具有5到100微米范围内的厚度。

29.根据权利要求19至22中任一项所述的膜，其中所述第一微孔膜具有5到100微米范围内的厚度，且所述第二微孔膜具有大于100微米的厚度。

30.根据权利要求19至22中任一项所述的膜，其中所述第一微孔膜具有大于100微米的厚度，且所述第二微孔膜具有大于100微米的厚度。

31.一种过滤筒，其包括根据权利要求19至22中任一项所述的膜，所述过滤筒包括包含入口、出口的过滤器壳体，且所述膜支撑于所述壳体内在所述入口和所述出口之间，使得进入所述入口的液体在通过所述出口之前通过所述膜。

32.一种使用根据权利要求31所述的过滤筒的方法，所述方法包括致使流体流入所述入口，经过所述膜，并离开所述出口，其中所述流体适用于半导体制造工艺。

技术总结本申请涉及分层微孔膜产品和相关方法。描述含有在膜的区域的一部分处结合在一起的两个或更多个膜层的多孔膜产品、用于制备所述多孔膜产品的方法和系统，以及使用所述多孔膜产品的方法。技术研发人员：M·纳克赫德,V·卡利亚尼受保护的技术使用者：恩特格里斯公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23