CN106794590A - 用于滤器基板的带肋状物且带孔的含氟塑料支撑体片状物及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种由含氟塑性材料挤出的滤器支撑体片状物包括基座部分，所述基座部分具有从其至少一个表面向外延伸的间隔开的肋状物。间隔开的肋状物之间的节段提供了流动通道，而且孔以不受支撑体片状物的结构影响的预定图案穿过片状物冲孔而形成。方法包括挤出热塑性的含氟塑性材料以形成片状物；(2)使片状物穿过由相对的辊子提供的辊隙区域；至少一个具有有沉头凹槽的外表面。一个辊子内的沉头凹槽在辊隙区域内与辊子中的另一个内的外表面或沉头凹槽对齐，以形成具有从所述片状物的至少一个表面直立的肋状物的带肋状物的片状物；(3)凝固带肋状物的片状物以及(4)以预定的图案冲孔形成贯穿带肋状物的片状物的孔。

Description

用于滤器基板的带肋状物且带孔的含氟塑料支撑体片状物及 其制造方法

相关申请的交叉引用

本国际申请要求根据35U.S.C.§119(e)享有于2014年08月06日提交的美国专利申请系列号62/033,683，题目为用于滤器基板的带肋状物且带孔的含氟塑料支撑体片状物和其制造方法的优先权，该专利申请的公开内容在此通过引用并入。

技术领域

本发明涉及用于滤器基板的从热塑性的含氟塑性材料挤出的带肋状物的且带孔的支撑体片状物，以及其制备方法。

背景技术

本领域已知由压纹的且带孔的支撑体片状物支撑在每一侧上的采用过滤介质的过滤构件。这些过滤构件通常用在滤芯中以便在多种清洁操作中过滤粒状材料。

用于清洁半导体元件的过滤构件优选包括由含氟塑性材料制造的支撑体片状物且最优选这样的片状物是带孔的以允许滤液穿过片状物进入下面的过滤介质中。然而，通过常规手段一直难以将热塑性含氟塑性材料挤出、压纹和穿孔成双面片状物。

用于由含氟塑性材料形成压纹的且带孔的网状物的现有技术的方法公开在Cullen等人的美国专利5,776,343中。此专利公开的方法存在许多不足，且在形成在片状物中的孔的期望图案方面并不是完全令人满意的。

公开在Cullen的‘343专利中的含氟塑料、褶皱的且带孔的片状物通过在具有平滑表面的辊状物和与其相对的辊状物之间压印挤出的片状物来形成，相对的辊状物具有从其延伸的突起且由近侧的平的表面完全围绕。此压印步骤提供了两个相关的作用。第一，其使聚合物片状膜以由与平滑表面的辊状物相对的压纹辊状物上的突起的图案决定的特定图案起褶皱。第二，其通过随后的定向步骤确立了待形成在片状物内的孔的位置。进一步解释，压纹辊状物上的突起切开片状物或提供了薄的弱化区域。当双轴拉伸片状物时，切口或弱化区域至少部分被打开或穿孔以形成孔。因而，明显地，压纹操作负责在片状物内形成压纹的、褶皱的图案和在片状物内形成孔的布置。'343专利所公开的方法虽然产生了褶皱的、带孔的网状物，但并没有产生最明确形成的孔。此外，片状物内所形成的孔的图案由其中一个压纹辊状物中的***的突起的图案决定，这也决定了片状物内形成的褶皱的图案。因而，'343专利中公开的工艺并没有提供独立于确定片状物内的三维构型来确立孔的预定图案的期望的灵活度。

转让给Astenjohnson,Inc的美国专利第8,563,114号大致公开了压纹的且带孔的片状物，但并不涉及用作过滤构件的一部分的高纯度的含氟塑料支撑体片状物。在'114专利中，在基板(其可以是纸或聚合物)中切割出切口，然后切口之间的区域被升高到平面之上以在切口区域之间形成多个桥接物或桥连物。孔平行于片状物平面延伸；而不是在贯穿平面的Z-方向上。'114专利所公开的由基板上的滤液施加的Z-方向力将倾向于使基板变平并闭合孔或切口。此外，'114专利中采用的方法要求使用预先存在的膜，且并未建议从熔融的含氟塑性材料形成或铸造有图案的片状物。

尝试根据Hovis等人的5,207,962形成期望的、带肋状物且带孔的支撑体片状物，但该工艺仅仅具有有限的商业化成功且不能够用于提供具有肋状物的有图案的肋状物结构，肋状物在形成的机器方向上是连续的。

下面是其他公开了压纹的且带孔的网状物的现有技术：

本文所公开的所有现有技术的文献在此通过引用全文并入。

然而，上述专利中没有一篇公开或建议用于过滤构件的3维、有图案(带肋状物)且带孔的含氟塑料支撑体片状物，其中三维肋状物图案在形成其内的孔之前被形成在片状物中，且其中孔以不受织物中的3维图案的肋状物影响的预定图案形成。然而，本发明涉及在此后面描述的滤器支撑体片状物的结构及其制造方法。

发明内容

一种用于滤器基板的支撑体片状物从热塑性的含氟塑性材料挤出且包括平面的、连续的基座部分，所述基座部分具有相对的外表面和从其所述至少一个外表面向外延伸的间隔开的肋状物。肋状物各自包括外部远端和内部近端；所述内部近端与所述基座部分的外表面是连续的。间隔开的肋状物与外表面相配合，肋状物从外表面延伸以提供在相邻的肋状物之间的外表面节段，从而提供了用于要被过滤的含材料的流体的以所述相邻的间隔开的肋状物为界的连续流动通道。支撑体片状物包括以不受支撑体片状物的结构影响的预定图案冲孔形成穿过其整个厚度的孔，所述预定图案包括延伸遍及肋状物和肋状物之间的外表面节段的孔，所述带肋状物的且带孔的片状物引导要被过滤的含材料的流体沿着通道并穿过孔进入所述滤器基板中。

在一个优选的实施方案中，权利要求的用于滤器基板的支撑体片状物包括间隔开的肋状物，该间隔开的肋状物从片状物的连续基座部分的两个外表面向外延伸。

在优选的实施方案中，相邻的肋状物之间的多个通道沿着支撑体片状物线性延伸。

在优选的实施方案中，支撑体是铸造的未定向的结构。

一种本发明的形成用于滤器结构的支撑体片状物的方法，包括下述步骤：(1)通过挤出模具挤出呈连续片状物形式的热塑性的含氟塑性材料的基板，且在凝固所述片状物之前；(2)使片状物穿过由相对的辊子提供的辊隙区域，辊子具有外表面，所述外表面没有从其向外延伸的突起，所述外表面中的至少一个在其内包括沉头凹槽，一个所述辊子内的所述沉头凹槽在辊隙区域内与所述辊子中的另一个内的外表面或沉头凹槽对齐，由此所述连续片状物形成为带肋状物的片状物，其具有平面的、连续的基座部分和从所述基座片状物的至少一个外表面向外延伸的直立的肋状物；(3)凝固所述带肋状物的片状物；且之后，(4)以预定的图案冲孔形成贯穿所述带肋状物的片状物的整个厚度孔。

在优选的方法中，带肋状物的片状物是在其机器方向或横向于机器方向上均未定向的铸造片状物。

附图说明

参考附图，可以更充分地理解本发明，其中：

图1是显示了包括夹在两个支撑体片状物之间的滤器基板的三层过滤构件的示意性等轴视图；

图2A-2C是显示了本发明的支撑体片状物在形成中间阶段的不同实施方案的等轴视图；且肋状物以不同的布置/图案由其挤出，但在这样的支撑体片状物被穿孔之前；

图3A是本发明的支撑体片状物的平面图，显示了在没有拉伸片状物的情况下，肋状物的布置和结构内的孔；

图3B是类似于图3的本发明的支撑体片状物的平面图，但在片状物在形成的机器方向上被拉伸以伸长孔之后。

图4A-4C显示了相配合的图案辊状物，其具有不同布置的袋状物以改变支撑体片状物内的肋状物结构来形成分别图示在图2A-2C中的支撑体片状物的实施方案。

具体实施方式

在包括权利要求的整个本申请中提到的“以不受支撑体片状物的结构影响的预定图案”贯穿其整个厚度冲孔形成的孔意指支撑体片状物不是压纹的或以其他方式设置有预期构成产生或形成孔的区域的切口或弱化区域。本发明的孔的预定图案可以被非常好地由带肋状物的片状物设定、选择或决定，但带肋状物的片状物的结构不负责提供或确立孔的预定图案。在优选的实施方案中，孔的预定图案由用于在带肋状物的片状物内产生孔的冲孔压力机的冲孔构件的预定图案提供。

在整个本申请中提到的“过滤介质”或“滤器基板”是本发明的过滤构件的部件，其可以具有用于实施期望的过滤操作的任何期望的构型和组成。例如，但不局限于，过滤介质可以是单层或多层结构且可以由熔喷层、纺粘层、其他非织造层及其组合形成。

参考图1，根据本发明的滤器支撑体构件10支撑滤器基板12以形成复合过滤构件14。滤器支撑体构件10可以具有相同的构型；由热塑性的、可挤出的含氟塑性材料的挤出片，最优选Daikin的以Noeflon销售的全氟烷氧基(PFA)聚合物形成。然而，其他含氟塑料可以用在本发明中，如乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)；聚偏二氟乙烯(PVDF)的乙烯四氟乙烯(ETFE)。

公认诸如PFA的含氟塑性材料被高度期望地用在用于清洁半导体元件的滤器中，以及在要求最大清洁度和最低污染可能性的其他环境中。此外，支撑体构件10需要被设计成既引导要被过滤的流体沿着它们的表面且还引导流体穿过结构进入到下面的滤器基板12中，以从滤器去除不期望的颗粒。

虽然描绘在图1中的滤器支撑体构件被大致表示为“10”，但是应理解这些构件可以具有下文描述的任何布置/构型，包括但不限于图2A、2B以及2C中图示的布置以及支撑体构件的连续基座部分的相对侧上的倾斜肋状物的布置。此外，如图1所述，支撑体构件10包括从所述构件的仅一侧向外设置的肋状物22。如所示的，肋状物22从复合过滤构件14面朝外。然而，如果期望的话，支撑体构件10可以被到颠倒至间隔开的肋状物与内部的滤器基板12接合的位置。肋状物22相对于内部的滤器基板12的方位只是顾客偏好的问题。

参考图2A，根据本发明一个实施方案的支撑体构件10显示为在形成的中间阶段；在穿过由相对的辊状物30、32提供的辊隙之后；一个辊状物，如具有轴向间隔开的袋状物34的辊状物30，袋状物34在周向上围绕其外周延伸且与平滑表面的、相对的辊状物如32配合(图4A)。之后，支撑体构件10被设定成进一步处理。在此形成阶段，支撑体构件10是包括连续基座部分16的带肋状物的基板，基座部分16具有相对的外表面18、20和从外表面20向外延伸的间隔开的肋状物22，由此相邻的间隔开的肋状物22之间的外表面节段24提供了连续流体引导通道或流动通道，以便含有颗粒的流体从其被过滤。

参考图2B，在支撑体构件10A的可选择的实施方案中，间隔开的肋状物22A还可以被设置成从基座部分16的外表面18向外突起；与肋状物22竖直对齐，如图2B所示，或相对于这样的肋状物22横向偏移，如图3C所示。应注意到，图示在图2B和2C中的肋状物22A的布置通过分别使用图案辊状物30A、32A和30B、32B来形成，且正如将在下文更详细描述的。

可以提供肋状物的其他布置。例如，且并不限制于，当片状物穿过特别设计的图案辊状物组(未显示)提供的辊隙时，肋状物22和/或22A可以以倾斜图案横跨片状物形成。在图案辊状物中形成袋状物或凹槽以提供倾斜的肋状物应该易于由本领域技术人员实现；基于本文的公开内容。

再次参考图2A，每一个所述肋状物22包括上部远端26和内部近端28，且每一个肋状物22是自基座部分16开始的连续延伸部。正如可以在图2B和2C中看到的，肋状物22A具有与肋状物22的远端26和近端28相同的远端26A和近端28A。

应注意到，带肋状物的滤器支撑体构件10、10A以及10B，以及在本发明范围内的其他带肋状物的支撑体构件并不是具有突起且包括下面的与突起形状互补的凹陷部的褶皱结构。事实上，带肋状物的结构10、10A以及10B，以及根据本发明的其他带肋状物的结构均具有连续的、平面的基座部分。而且，带肋状物的滤器支撑体构件10、10A以及10B，以及在本发明范围内的其他带肋状物的支撑体构件并不包括会影响随后在片状物内形成的孔的位置或图案的片状物内最初形成的任何预定图案的弱化区域或切口。

参考图3A，在挤出的基板内形成肋状物22和/或22A之后，基板被凝固；优选没有纵向或横向拉伸。此铸造基板随后可以被卷成辊状物，接着展开并被引导穿过冲孔压力机以便以期望的预定图案形成贯穿基板Z方向的孔28(图3A)。可选择地，被凝固后的片状物可以以连续操作被引导穿过冲孔压力机以便在基板内形成预定图案的28。此预定图案可以提供延伸遍及基板的通道部分如24和基板的肋状物部分如22两者的孔28，正如期望的。

参考图3B，在穿孔后，滤器支撑体构件可以沿机器方向(正如由双头箭头40标示的)被拉伸以伸长孔28，以便提供更大的敞口区域使将要由过滤介质或基板12过滤的流体通过。通过比较图3B与图3A中显示的未伸长的支撑体构件，此更大的敞口区域是很明显的。

正如早期注意到的，本发明的带肋状物的基板的三维构型不会影响到基板内实际形成的孔28。孔28的预定图案由冲孔压力机或类似设备中的冲孔的图案决定。此冲孔的图案可以基于基板内的肋状物22和/或22A的布置来选择，但不会在带肋状物的且铸造的片状物内形成弱化区域以决定或预先确定基板内形成的孔的图案。

参考图4A，图2A中显示的支撑体构件10的基板以熔融态从常规挤出机被挤出到大体平面的片状物中，穿过示意性图示地且在局部视图中以30、32表示的相对的辊状物的辊隙，以形成从其平面的基座部分16向外突起的肋状物22。

辊状物30是图案化的辊状物且具有在周向上连续围绕辊状物的外周且沿着辊状物的轴向程度彼此间隔开的沉头凹槽34。然而，如果期望的话，形成不连续地围绕周向的和/或以锐角布置(如倾斜于辊状物的转轴)的凹槽或袋状物落入了本发明的范围内。

图4A显示了相配合的辊状物30、32在肋状物如22仅预期被形成在一侧上如平面基座16的侧20上时的布置。正如在图4A中明显的，与辊状物30相对的辊状物32具有连续的外周表面34A而没有袋状物、突起或其他三维图案。

参考图4B，相配合的辊状物30A、32A的布置被描绘为用于形成彼此对齐的如图2B所示的支撑体构件10A的肋状物22和22A，肋状物22和22A分别从相对的表面20、18延伸。正如可以在图4B中看到的，相对的辊状物30A、32A具有彼此轴向对齐的周向的沉头凹槽34、36以在图2B所示的支撑体构件10A内形成肋状物22、22A。

沉头凹槽34的布置可以独立于沉头凹槽36的布置来选择。例如，正如图4B中显示的，凹槽34、36可以围绕辊状物30A、32A的完整外周彼此对齐，在此情形中，基板的相对表面上的***的肋状物22、22A将会彼此对齐，如图2B所示。

可选择地，辊状物32B内的凹槽36可以不与如图4C所示的辊状物30B内的凹槽34对齐，以提供不与肋状物22A对齐的肋状物22。

因而，辊状物对30A、32A(图4B)和30B、32B(图4C)内的沉头凹槽34、36可以直接越过彼此，彼此相对偏移和/或彼此相对倾斜，这取决于将在支撑体构件，如本发明的10、10A、10B的一个或两个表面中确立的期望的流动路径。

在本发明的优选的非限制性的实施方案中，支撑体构件10在一侧上每英寸包括4-60个肋状物；更优选每英寸10-30个肋状物且最优选每英寸20个肋状物。肋状物的间距可以是不对称的，如果期望的话。这些肋状物期望地可以形成在支撑体构件10、10A以及10B的机器方向上。每一个肋状物22的从其远端26到近端28的与平面的基座部分16的外表面20邻接的深度在2到40密耳的范围内；更优选在2到10密耳的范围内且最优选约3密耳。肋状物的深度可以在结构内变化，即它们可以是不对称的，如果期望的话。如果期望的话，相对的外表面18可以与从外表面20延伸的肋状物具有相同的布置、间距以及尺寸。

本发明的方法中的重要特征在于不存在能够在挤出的基板中提供弱化或切口区域或预期使基板皱褶的从任一个图案形成的辊状物延伸的锋利突起。

虽然本发明的滤器支撑体构件优选是非褶皱的铸造(非定向)片状物，但是在已经在片状物内设置了肋状物和孔之后使支撑体构件随后褶皱也在本发明的范围内。而且，正如结合图3B所描述的，在片状物被穿孔之后拉伸或定向支撑体构件也在本发明的范围内。

虽然已经结合本发明的优选实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，可以做出添加、改动、替换以及删除(没有具体描述)而并不偏离本发明的由所附权利要求界定的主旨和范围。

Claims (7)

1.一种用于滤器基板的支撑体片状物，所述支撑体片状物从热塑性的含氟塑性材料挤出且包括平面的、连续的基座部分，所述基座部分具有相对的外表面和从所述至少一个外表面向外延伸的间隔开的肋状物，所述肋状物包括外部远端和内部近端，所述内部近端与所述基座部分的外表面是连续的，所述间隔开的肋状物与外表面相配合，所述肋状物从所述外表面延伸以提供在相邻的肋状物之间的外表面节段，从而提供了以所述相邻的间隔开的肋状物为界的连续流动通道，所述支撑体片状物包括以不受所述支撑体片状物的结构影响的预定图案冲孔形成穿过其整个厚度的孔，所述预定图案包括孔延伸遍及肋状物和肋状物之间的外表面节段的孔，所述带肋状物的且带孔的片状物引导要被过滤的含材料的流体沿着通道并穿过孔进入所述滤器基板中。

2.如权利要求1所述的用于滤器基板的支撑体片状物，还包括间隔开的肋状物，该间隔开的肋状物从所述连续基座部分的两个外表面向外延伸。

3.如权利要求1所述的用于滤器基板的支撑体片状物，其中相邻的肋状物之间的所述多个通道沿着所述支撑体片状物线性延伸。

4.如权利要求1所述的用于滤器基板的支撑体片状物，其中所述肋状物沿着所述片状物连续地延伸，且其内没有中断部。

5.如权利要求1所述的用于滤器结构的支撑体片状物，其呈铸造的未定向的结构。

6.一种形成如权利要求1所述的用于滤器结构的支撑体片状物的方法，包括下述步骤：

通过挤出模具挤出呈连续片状物形式的热塑性的含氟塑性材料的基板，且在凝固所述片状物之前；

使所述片状物穿过由相对的辊子提供的辊隙区域，所述辊子具有外表面，所述外表面没有从其向外延伸的突起，所述外表面中的至少一个在其内包括沉头凹槽，一个所述辊子内的所述沉头凹槽在所述辊隙区域内与所述辊子中的另一个内的外表面或沉头凹槽对齐，由此所述连续的片状物形成为带肋状物的片状物，其具有所述平面的、连续的基座部分和从所述基座片状物的至少一个外表面向外延伸的直立的肋状物；

凝固所述带肋状物的片状物；且之后，

以预定的图案冲孔形成贯穿所述带肋状物的片状物的整个厚度孔。

7.如权利要求6所述的方法，带肋状物的片状物是在其机器方向或横向于机器方向上均未定向的铸造片状物。