KR20120104299A - 미세 천공된 중합체 필름과, 그의 제조 방법 및 사용 방법 - Google Patents

미세 천공된 중합체 필름과, 그의 제조 방법 및 사용 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서에는, 미세 천공된 중합체 필름으로서, 소정의 제1 거리(40a)만큼 분리된 대향하는 제1 표면 및 제2 표면; 및 제1 표면 및 제2 표면에 수직인 복수의 채널을 포함하며, 채널의 제1 개구(20a 내지 20c)는 제1 표면과 만나고, 채널의 제2 개구(22a 내지 22c)는 제2 표면과 만나며, 제1 개구의 직경은 제2 개구의 직경보다 더 크고, 제2 표면 상의 제2 개구들은 소정의 제2 거리(50a)만큼 이격되고, 소정의 제1 거리 대 소정의 제2 거리의 비는 적어도 0.25이며, 또한 제2 표면은 개방 면적이 적어도 10%인 미세 천공된 중합체 필름이 개시된다. 그러한 미세 천공된 중합체 필름의 제조 방법 및 이용 방법이 또한 개시된다.

Description

미세 천공된 중합체 필름과, 그의 제조 방법 및 사용 방법{MICROPERFORATED POLYMERIC FILM AND METHODS OF MAKING AND USING THE SAME}
개방 면적(open area)의 높은 백분율 및 천공 구멍들의 높은 밀도를 포함하는 신규한 미세 천공된(microperforated) 중합체 필름이 기술된다. 이들 미세 천공된 중합체 필름을 제조하는 방법 및 사용하는 방법이 기술된다. 예를 들어, 이들 미세 천공된 중합체 필름은 미립자를 여과하는 데 사용될 수 있다.
천공된 중합체 필름을 제조하는 다양한 방법이 공지되어 있다. 일반적으로, 천공된 중합체 필름은 이전에는, 높은 퍼센트 개방 면적 대 구멍 간격 비 또는 높은 두께 대 구멍 간격 비로 그러나 둘다는 아닌 상태로 제조되었다. 퍼센트 개방 면적은 유량을 수용하기 위해 얼마나 많은 필터 매체 면적이 필요한지에 대한 상대적인 척도이다. 일반적으로, 보다 큰 퍼센트 개방 면적은 보다 작은 면적에서 보다 큰 유량을 수용할 수 있기 때문에 바람직하다. 필름 두께 대 인접한 구멍들 사이의 최단 거리의 비는 천공 구멍 밀도 및 미세 천공된 중합체 필름의 물리적 강도의 상대적인 척도이다. 보다 큰 비가 바람직한데, 이는 밀접하게 위치된 구멍들을 가지면서 우수한 강도 및 내구성을 나타내기 때문이다.
예를 들어, 미국 특허 제851,473호는 전반적으로, 선택된 국부적 영역들에서 열가소성 중합체 재료를 용융시켜 상기 중합체 재료를 천공하고, 이와 동시에, 중합체 재료의 다른 영역들을 이들이 용융되는 것을 방지하도록 냉각시키는 공정을 기술하고 있다. 6.4 마이크로미터(1/4 mil)의 중합체 필름을 사용하여, 직경이 838 마이크로미터(33 mil)인 구멍이 제곱 센티미터 당 대략 36.7개의 구멍(제곱 인치 당 대략 237개의 구멍)으로 제조될 수 있었으며, 이는 필름 두께 대 인접한 구멍들 사이의 최단 거리의 비가 0.007이고 개방 면적이 20%인 것과 동일하다. 50.8 마이크로미터(2 mil)의 중합체 필름을 사용하여, 직경이 6350 마이크로미터(250 mil)인 구멍이 제곱 센티미터 당 대략 1.2개의 구멍(제곱 인치 당 대략 8개의 구멍)으로 제조될 수 있었으며, 이는 필름 두께 대 인접한 구멍들 사이의 최단 거리의 비가 0.015이고 개방 면적이 39%인 것과 동일하다.
미국 특허 제1,073,605호(롤리(Rowley))는 리세스(recess)를 포함하는 얇은 열가소성 필름을 천공하는 공정을 기술하고 있다. 리세스 측을 아래로 한 필름을 냉각 실린더 주위로 통과시키면서 다른 측을 화염의 열에 노출시킨다. 열이 리세스의 바닥을 선택적으로 용융시켜 필름을 천공할 때, 냉각 실린더는 필름을 냉각시킨다. 이 특허는, 2540 마이크로미터(0.100 인치)의 중합체 필름 두께 및 제곱 인치 당 396 마이크로미터(1/64 인치) 직경의 400개 리세스를 개시하는데, 이는 필름 두께 대 인접한 구멍들 사이의 최단 거리의 비가 2.6이고 개방 면적이 8%인 것과 동일하다.
미국 특허 제3,560,601호(존슨(Johnson) 등)는, 천 배킹된(fabric backed) 폴리비닐클로라이드 재료를 먼저 엠보싱하여 재료 내에 만입부(depression)들을 생성하고, 이어서 재료를 가열된 공기와 접촉시켜 만입부의 바닥에 남아 있는 얇은 부분을 제거함으로써, 이 재료를 천공하는 공정을 기술하고 있다.
높은 퍼센트 개방 면적을 달성하기 위해, 정밀하게 형상화되고 조밀하게 위치된 천공 구멍들을 갖는 중합체 필름을 제조하는 저비용 공정이 요구된다. 본 명세서에 개시된 공정의 신규한 특징은, 열처리 동안 엠보싱된 중합체 필름의 냉각을 향상시켜, 조밀하게 위치되고 정밀하게 형상화된 천공 구멍들을 갖는 필름의 제조를 가능하게 하는 것으로 여겨지는 유체의 사용이다.
일 태양에서, 대향하는 제1 표면 및 제2 표면과, 이들 사이의 복수의 공동(cavity) - 복수의 공동은 제1 표면으로 개방되고, 복수의 공동은 제1 표면과 만나는 공동 표면을 포함함 - 을 포함하는 중합체 필름을 제공하는 단계; 제1 표면과 지지 표면 사이에 유체를 제공하는 단계; 및 제2 표면을 열처리에 노출시켜, 복수의 공동을 덮는 영역들에서 중합체 필름을 천공하는 단계를 포함하는 미세 천공된 중합체 필름의 형성 방법이 개시된다.
상기 방법의 일 실시 형태에서, 가스의 층이 복수의 공동 중 적어도 일부의 공동의 정점(apex)으로부터 유체를 분리시킨다.
상기 방법의 일 실시 형태에서, 지지 표면은 텍스처 형성된(textured) 또는 코팅된 표면을 포함한다.
일 태양에서, 대향하는 제1 표면 및 제2 표면과, 이들 사이의 복수의 공동 - 복수의 공동은 제1 표면으로 개방되고, 복수의 공동은 제1 표면과 만나는 공동 표면을 포함함 - 을 포함하는 중합체 필름을 제공하는 단계; 제1 표면과 지지 표면 사이에 유체를 제공하는 단계; 및 제2 표면을 열처리에 노출시켜, 복수의 공동을 덮는 영역들에서 중합체 필름을 천공하는 단계를 포함하는 미세 천공된 중합체 필름의 형성 방법에 의해 제조된 물품이 개시된다.
다른 태양에서, (i) 소정의 제1 거리만큼 분리된 대향하는 제1 표면 및 제2 표면; 및 (ii) 제1 표면 및 제2 표면에 수직인 복수의 채널을 포함하며, 각각의 채널의 제1 개구는 제1 표면과 만나고, 각각의 채널의 제2 개구는 제2 표면과 만나며, 제1 개구의 직경은 제2 개구의 직경보다 크고, 제2 표면 상의 제2 개구는 소정의 제2 거리만큼 이격되어 있으며, 소정의 제1 거리 대 소정의 제2 거리의 비는 적어도 0.25이고, 또한 제2 표면은 개방 면적이 적어도 10%인 미세 천공된 중합체 필름이 개시된다.
일 실시 형태에서, 미세 천공된 중합체 필름은 폴리올레핀이다.
다른 태양에서, (i) 대향하는 제1 표면 및 제2 표면; 및 (ii) 제1 표면 및 제2 표면에 수직인 복수의 채널을 포함하며, 각각의 채널의 제1 개구는 제1 표면과 만나고, 각각의 채널의 제2 개구는 제2 표면과 만나며, 제1 개구의 직경은 제2 개구의 직경보다 더 크고, 제2 표면은 개방 면적이 적어도 20%이며, 또한 제2 표면은 제곱 센티미터 당 적어도 930개의 개구(제곱 인치 당 적어도 6,000개의 개구)를 포함하는 미세 천공된 중합체 필름이 개시된다.
다른 태양에서, 본 명세서에 개시된 것과 같은 미세 천공된 중합체 필름 및 미세 천공된 중합체 필름의 적어도 일부분에 걸쳐 연장되는 제2 투과성 재료를 포함하는 다층 필터 장치가 개시된다.
또 다른 태양에서, (a) 소정의 제1 거리만큼 분리된 대향하는 제1 표면 및 제2 표면, 및 (ii) 제1 표면 및 제2 표면에 수직인 복수의 채널을 포함하며, 채널의 제1 개구는 제1 표면과 만나고, 채널의 제2 개구는 제2 표면과 만나며, 제1 개구의 직경은 제2 개구의 직경보다 크고, 제2 표면 상의 제2 개구는 소정의 제2 거리만큼 이격되어 있으며, 소정의 제1 거리 대 소정의 제2 거리의 비는 적어도 0.25이고, 또한 제2 표면은 개방 면적이 적어도 10%인 미세 천공된 중합체 필름을 제공하는 단계; (b) 미립자를 포함하는 혼합물을 제공하는 단계; 및 (c) 미세 천공된 중합체 필름에 혼합물을 접촉시켜 혼합물을 여과하는 단계를 포함하는 미립자의 여과 방법이 개시된다.
상기 개요는 각각의 실시 형태를 설명하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 하나 이상의 실시 형태들의 상세 사항이 또한 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 기술된다. 다른 특징, 목적 및 이점이 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 특허청구범위로부터 명백할 것이다.
<도 1a>
도 1a는 본 발명의 예시적인 일 실시 형태에 따른 미세 천공된 중합체 필름(10)의 개략 단면도.
<도 1b>
도 1b는 본 발명의 예시적인 일 실시 형태에 따른 미세 천공된 중합체 필름(10)의 개략 평면도.
<도 2>
도 2는 본 발명의 예시적인 일 실시 형태에 따른 엠보싱된 중합체 필름(200)의 개략 단면도.
<도 3>
도 3은 본 발명의 미세 천공된 중합체 필름을 제조하는 데 적합한 예시적인 장치의 개략도.
<도 4a 및 도 4b>
도 4a 및 도 4b는 비교예 A에 따른 미세 천공된 중합체 필름의 대표적인 부분의 평면도 사진.
<도 5>
도 5는 실시예 1에 따른 미세 천공된 중합체 필름의 제2 표면의 대표적인 부분의 평면도 사진.
<도 6>
도 6은 실시예 2에 따른 엠보싱된 중합체 필름의 대표적인 부분의 단면 사진.
<도 7>
도 7은 실시예 2에 따른 미세 천공된 중합체 필름의 제2 표면의 일부의 확대 평면도 사진.
<도 8a>
도 8a는 실시예 2에 따른 미세 천공된 중합체 필름의 제1 표면의 대표적인 부분의 추가의 확대 평면도 사진.
<도 8b>
도 8b는 실시예 2에 따른 미세 천공된 중합체 필름의 제2 표면의 대표적인 부분의 추가의 확대 평면도 사진.
<도 8c>
도 8c는 실시예 2에 따른 미세 천공된 중합체 필름의 단면 사진.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어
부정관사("a", "an") 및 정관사("the")는 상호 교환적으로 사용되며, 하나 이상을 의미하고;
"및/또는"은 하나 또는 둘다의 언급된 경우가 발생할 수 있음을 지시하는데 사용되며, 예를 들어 A 및/또는 B는 (A 및 B) 및 (A 또는 B)를 포함한다.
또한, 본 명세서에서는, 종점(endpoint)에 의한 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수(예를 들어, 1 내지 10은 1.4, 1.9, 2.33, 5.75, 9.98 등을 포함함)를 포함한다.
또한, 본 명세서에서는, "적어도 2"의 의미는 2 이상의 모든 수를 포함한다(예를 들어, 적어도 4, 적어도 6, 적어도 8, 적어도 10, 적어도 25, 적어도 50, 적어도 100 등).
또한, 본 명세서에서는, "적어도 하나"의 의미는 1 이상의 모든 수를 포함한다(예를 들어, 적어도 2, 적어도 4, 적어도 6, 적어도 8, 적어도 10, 적어도 25, 적어도 50, 적어도 100 등).
본 발명은 미세 천공된 중합체 필름의 실시 형태들 및 열처리를 사용하여 중합체 필름을 천공하는 방법을 제공하며, 여기서 미세 천공된 중합체 필름은 두껍고, 천공 구멍들의 높은 밀도 및 높은 퍼센트 개방 면적을 포함한다. 두꺼운 중합체 필름은 최종 물품에 강도를 제공하는 반면, 높은 퍼센트 개방 면적은 이들 미세 천공된 중합체 필름이 미립자 여과 또는 음향 시설과 같은 높은 처리량의 응용에 사용될 수 있게 한다.
미세 천공된 중합체 필름
본 발명에 따른 미세 천공된 필름은, 예를 들어 중합체 재료와 같은 다양한 재료로부터 형성될 수 있다. 많은 유형의 중합체 재료가 사용될 수 있지만, 미세 천공된 필름을 제조하는 특히 유리한 방법은 열가소성 재료를 이용한다.
본 발명의 미세 천공된 필름은 도 1a 및 도 1b를 참고하여 이해될 수 있다. 도 1a는 본 발명의 미세 천공된 필름의 일 실시 형태의 단면도를 도시한다. 미세 천공된 중합체 필름(10)은 제1 표면 및 대향하는 제2 표면에 직교하는 채널(20A, 20B, 20C)(총괄하여, 복수의 채널(20))을 포함한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 미세 천공된 중합체 필름(10)은 제1 표면(14) 및 제2 표면(16)을 포함한다. 복수의 채널 중 각각의 채널(예를 들어, 22A)은 제1 표면(14)과 만나는 제1 개구(예를 들어, 12A) 및 제2 표면(16)과 만나는 제2 개구(예를 들어, 22A)를 포함하여, 관통 개구를 생성한다. 도 1b는 제2 개구(22A, 22B, 22C ... 22n)(총괄하여, 복수의 개구(22))를 나타내는 제2 표면(16)의 평면도를 도시한다.
개구의 형상 및 치수는 특별히 한정되지 않는다. 채널의 개구는 타원형, 둥근형, 원형, 달걀형, 삼각형, 정사각형, 육각형, 팔각형 등일 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 표면과 만나는 채널의 개구(예를 들어, 제1 개구(12A))는 제2 표면과 만나는 동일한 채널의 개구(예를 들어, 제2 개구(22A))와는 상이한 크기 및/또는 형상을 갖는다. 비-원형 개구에 대해서, 직경이라는 용어는 본 명세서에서는, 비-원형 단면과 등가의 면적을 갖는 원의 직경을 지칭하는 것으로 사용된다. 제1 개구의 직경은 적어도 100, 200 또는 심지어 500 마이크로미터이고, 최대 100, 200, 500, 또는 심지어 2000 마이크로미터일 수 있다. 제2 개구의 직경은 적어도 50, 100, 200 또는 심지어 500 마이크로미터이고, 최대 100, 200, 500 또는 심지어 1000 마이크로미터일 수 있다. 가공으로 인해, 제1 개구(예를 들어, 12A)의 직경은 제2 표면(즉, 열처리된 표면) 상의 제2 개구(예를 들어, 22A)의 직경보다 더 클 수 있다.
채널의 형상 및 치수 또한 특별히 한정되지 않으며, 공구 및 가공 조건들(예를 들어, 필름 장력 및 열처리 노출)에 의해 영향을 받을 수 있다. 일부 실시 형태에서, 복수의 채널은 제1 표면 및 제2 표면에 실질적으로 수직이다(즉, 채널은 필름의 가공으로 인해, 축으로부터 최대 2, 5, 10, 15 또는 심지어 20도 벗어난다). 복수의 채널 중 각각의 채널은, 예를 들어 원통형 또는 기하학적 프리즘(예를 들어, 육각형 프리즘, 정사각형 프리즘 등)을 포함한 임의의 형상을 포함할 수 있다. 채널의 형상은 열처리 공정으로 인해 약간 왜곡될 수 있다. 일 실시 형태에서, 채널은 테이퍼 형성된다.
일 실시 형태에서, 미세 천공된 중합체 필름은 제곱 센티미터 당 적어도 155, 310, 620, 775, 930, 1085, 1240, 1550 또는 심지어 3876개의 채널(제곱 인치 당 적어도 1000, 2000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 10000 또는 심지어 25000개의 채널)을 포함한다. 미세 천공된 중합체 필름 내의 복수의 채널은 질서정연하거나 랜덤하게 될 수 있다. 예를 들어, 정사각형 어레이가 사용될 수 있으며, 대안적으로, 천공 구멍의 밀도를 높이기 위해, 엇갈린 어레이(예를 들어, 육각형 어레이)가 사용될 수 있다. 개구 크기, 형상 및/또는 간격이 또한 요구되는 대로, 미세 천공된 중합체 필름에 걸쳐 변경될 수 있다.
채널의 밀도 및 개구의 직경이 주어지면, 본 발명의 미세 천공된 중합체 필름은 적어도 8, 10, 15, 20, 22, 25, 30, 35, 40, 50, 또는 심지어 60%의 개방 면적을 포함한다. 본 명세서에 사용된 개방 면적은 제2 표면과 관련되고, 제2 표면의 소정 영역에 대해 제2 개구들이 차지하는 면적의 총합으로서 정의된다.
일 실시 형태에서, 미세 천공된 중합체 필름은 75 내지 500 마이크로미터의 필름 두께를 포함한다. 필름 두께는 미세 천공된 중합체 필름 상의 제1 표면과 제2 표면 사이의 최대 거리로서 측정된다. 도 1에서, 필름 두께(40a)는 미세 천공된 중합체 필름(10)의 제1 표면과 제2 표면 사이의 거리이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이 거리는 "소정의 제1 거리"로 지칭될 것이며, 미세 천공된 중합체 필름의 제1 표면과 제2 표면 사이의 최대 거리이다. 전형적으로, 소정의 제1 거리는 적어도 50, 60, 70, 75, 80 또는 심지어 100 마이크로미터이고, 최대 100, 150, 200, 300, 400, 500, 750 또는 심지어 800 마이크로미터이다.
일 실시 형태에서, 제2 표면 상의 제2 개구들은, 적어도 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75 또는 심지어 100 마이크로미터이고 최대 75, 80, 90, 100, 125, 150, 175, 200, 300, 400 또는 심지어 500 마이크로미터인 도 1b의 거리(50a)로서 나타내어진 소정의 거리만큼 이격된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이 거리는 "소정의 제2 거리"로 지칭될 것이며, 제2 표면 상의 인접한 개구들 사이의 최소 거리이다.
일 실시 형태에서, 소정의 제1 거리 대 소정의 제2 거리의 비는 0.25, 0.5, 1, 2, 3 또는 심지어 3.5 초과이다.
미세 천공된 중합체 필름의 제조
본 발명의 미세 천공된 중합체 필름은 엠보싱된 중합체 필름(즉, 공동을 포함하는 중합체 필름)으로부터 제조되는데, 엠보싱된 중합체 필름은 중합체 필름을 천공하는 열처리 공정에 노출된다. 본 발명을 보다 잘 이해하기 위해, 도 2에는 본 발명에 사용되는 하나의 예시적인 엠보싱된 중합체 필름의 단면도가 도시되어 있다. 엠보싱된 중합체 필름(200)은 공동(220A, 220B, 220C)(총괄적으로, 복수의 공동(220))을 포함한다. 각각의 공동은 공동 표면(예를 들어, 210, 211, 212)을 포함한다. 공동은 제1 표면(240) 및 대향하는 제2 표면(260)에 수직이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 외피(skin)(280A, 280B, 280C)(총괄적으로, 복수의 외피(280))는 각각의 공동의 바닥(또는 정점)과 제2 표면(260) 사이에 위치되는 중합체 재료의 작은 막(즉, 외피)을 지칭한다. 제2 표면(260)이 열처리 공정에 노출되는 동안, 외피 또는 그 일부분은 용융 및 수축 및/또는 연소되어, 관통 개구 또는 채널(예를 들어, 도 1a의 미세 천공된 중합체 필름(10)에 도시된 바와 같은 채널(20A))을 생성한다. 주: 도 1a, 도 1b 및 도 2는 축척대로 도시되지 않았으며, 단지 예시적인 목적을 위한 것이다.
엠보싱된 중합체 필름의 열처리의 전통적인 방법에 있어서, 엠보싱된 중합체 필름은 필름의 외측이 열처리에 노출되는 동안, 지지 표면 주위에서 (외피측이 바깥쪽을 향하는 상태로) 감긴다. 열처리는 중합체의 최외측을 가열하여, 외피의 배제로 이어진다. 이론에 의해 제한되고자 하는 것은 아니지만, 외피가 용융되고, 용융된 중합체가 수축하여, 중합체 내에 관통 개구를 생성한다고 여겨진다. 지지 표면은 전형적으로, 열처리에 노출될 때, 중합체 필름의 온도를 정밀하게 제어하도록 중합체 필름을 저온으로 유지하는 데 사용되는 매끄러운 냉각 롤러이다.
본 발명에서, 개방 면적의 높은 백분율 및/또는 중합체 필름의 두께로 인해, 예를 들어 미국 특허출원 공개 제2005/0104245호(우드(Wood))에 개시된 것과 같은 방법을 적용하는 경우, 생성된 중합체 필름은 이하의 비교예 A에서 나타낸 바와 같이, 제어되지 않은 용융을 보여주었다.
출원인들은, 본 명세서에 개시된 미세 천공된 중합체 필름의 제조의 경우, 냉각 롤이 열처리 공정 동안 중합체 필름의 적절한 냉각을 제공하지 못한다는 것을 발견하였다. 출원인들은 엠보싱된 중합체 필름과 지지 표면(예를 들어, 냉각 롤) 사이에서의 유체의 추가가 잘 제어된 천공 구멍을 갖는 미세 천공된 중합체 필름을 생성한다는 것을 밝혀냈다.
이론에 의해 제한되고자 하는 것은 아니지만, 중합체 필름의 강도 및 치수 완전성을 유지하도록 중합체 필름을 저온 상태로 충분히 유지하면서 외피의 용융에 대한 균형을 잡기에 상당히 충분하게 열처리 동안 중합체 필름의 온도가 제어될 수는 없다고 여겨진다. 엠보싱된 중합체 필름의 패터닝(예를 들어, 보다 큰 직경의 개구들이 함께 가깝게 이격됨)으로 인해, 일부 실시 형태에서, 중합체 재료의 30, 25, 20, 10 또는 심지어 5% 미만이 지지 표면(예를 들어, 냉각 롤)과 직접 접촉한다. 유체는, 엠보싱된 중합체 필름이 열처리 단계에 노출될 때, 제어되지 않는 용융이 존재하지 않도록, 중합체 필름의 최외층을 제외한 모두를 충분히 저온 상태로 유지하는 것을 돕는 열 전달제로서 작용한다고 생각된다. 유체가 어떻게 적용되는지를 제어함으로써, 엠보싱된 중합체 필름의 제1 표면은, 각각의 공동의 정점과 유체 사이에서 가스(예를 들어, 공기)의 층을 포착하면서, 유체로 실질적으로 코팅될 수 있다. 가스 층은 저온의 하부층으로부터 외피를 단열하여, 외피의 제어된 용융을 허용하는 것으로 여겨진다.
이하에서는 본 발명에 따른 미세 천공된 중합체 필름을 형성하는 공정이 기술된다.
일 실시 형태에서, 미세 천공된 중합체 필름을 제조하는 공정은 중합체 재료를 형성하는 단계, 형성된 중합체 재료를 공구와 접촉시키는 단계, 공구 상의 중합체 재료를 경화시키는 단계, 엠보싱된 중합체 재료를 공구로부터 제거하는 단계, 및 이어서 외피를 배제시키는 단계를 포함한다.
중합체 재료를 형성하는 단계
중합체 재료를 형성하는 단계는 중합체 및 첨가제(존재하는 경우)의 유형을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 전형적으로, 중합체 재료는 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 및 이들의 조합과 같은 폴리올레핀을 포함한다. 공중합체(적어도 2개의 상이한 혼성중합된 단량체들을 포함하는 중합체이며, 삼원공중합체(3개의 상이한 단량체들을 포함), 사원공중합체(4개의 상이한 단량체들을 포함) 등을 포함함) 및 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 예시적인 공중합체는 프로필렌 에틸렌 공중합체이다.
첨가제의 유형과 양은 변화될 수 있으며, 전형적으로, 미세 천공된 중합체 필름의 요구되는 특성(예를 들어, 흡음 또는 여과)뿐만 아니라, 예를 들어 색상, 인쇄성, 접착성, 내발연성(smoke generation resistance), 및 난열/난연성과 같은 필름의 다른 특성을 고려하여 선택된다. 예를 들어, 색상 코드가 개발될 수 있으며(즉, 특정 색상이 특정 천공 구멍 크기에 대응함), 제조 공정 동안에 착색제가 중합체 필름에 첨가되어 특정 천공 구멍 크기를 나타낼 수 있다. 또한, 중합체 재료의 굽힘 강도 및/또는 표면 밀도를 증가시키기 위해 중합체 재료에 첨가제가 첨가될 수 있다.
중합체의 유형뿐만 아니라 필름의 특정 물리적 특성(예를 들어, 두께, 굽힘 강도, 표면 밀도, 개구 직경, 개구 간격, 및/또는 개구 형상)이 변화될 수 있다. 전형적으로, 중합체 필름은 필름 전체에 걸쳐 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 즉, 필름은, 미세 천공 구멍을 형성하고/하거나 얇은 외피를 배제하는 공정으로부터 야기될 수 있는, 미세 천공 구멍 부근에서의 가능한 변동 및 이하에서 논의되는 제조 공정에서의 자연적인 변동을 제외하고는 균일한 두께를 갖는다.
형성된 중합체 재료를 공구와 접촉시키는 단계
중합체 재료는 중합체 재료에 공동을 형성하도록 형상화되고 배열되는 특징부를 갖는 공구, 예를 들어 돌출부를 포함하는 공구와 접촉될 수 있다. 중합체 재료에 형성된 공동은 미세 천공된 중합체 필름의 요구되는 특성(예를 들어, 여과 및 흡음)을 제공할 것이다. 중합체 재료는, 예를 들어 압축 성형 또는 압출 엠보싱을 포함한 엠보싱과 같은 다수의 다양한 기술을 사용하여 공구와 접촉될 수 있다. 중합체 재료는 공구와 접촉하게 되는 용융 압출물의 형태, 또는 가열되고 공구와 접촉하여 배치되는 예비성형된 필름의 형태일 수 있다. 전형적으로, 중합체 재료는 먼저 중합체 재료를 그의 연화점, 용융점 또는 중합체 유리 전이 온도 초과로 가열함으로써 엠보싱가능한 상태로 된다. 이어서, 중합체 재료는 중합체 재료가 대체로 순응하는 공구와 접촉하게 된다.
공구는 전형적으로, 특징부(예를 들어, 돌출부)가 연장되어 나오는 기부 표면을 포함한다. 돌출부의 형상 및 표면은 특별히 제한되지 않지만, 돌출부를 설계할 때, 이하의 것이 고려될 수 있다. 첫째, 돌출부 형상은 기계가공의 용이성에 의해 제한될 수 있다. 둘째, 돌출부 형상은 엠보싱된 중합체 필름의 제거를 용이하게 하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 적어도 0.5도보다 큰 적절한 드래프트 각(draft angle)이 돌출부에 설계되어, 공구로부터의 얻어진 엠보싱된 중합체 필름의 적당한 제거를 보장할 수 있다. 이는 설계가 거의 직선인 벽을 갖는 돌출부를 수반하는 경우에 특히 중요하다. 셋째, 돌출부는 그의 의도한 용도(예를 들어, 미립자 여과, 음향 시설 등)에 효과적인 얻어진 미세 천공된 중합체 필름을 제공하도록 설계될 수 있다.
돌출부는 당업계에 공지된 기술, 예를 들어 밀링, 절삭, 연삭, 화학적 에칭, 전극 방전 기계가공, 전기 화학적 에칭, 레이저 융삭(laser ablation), 집속 이온빔 기계가공, 또는 이들의 조합을 사용하여 기계가공될 수 있다.
공구는 엠보싱된 중합체 필름에 대해서는 네가티브 주형이기 때문에, 공구 상의 특징부의 형상, 치수 및 배열은 엠보싱된 중합체 재료에 형성될 공동 및 미세 천공된 중합체 필름의 후속적인 채널의 요구되는 특성을 고려하여 적합하게 선택된다.
일 실시 형태에서, 공구 상의 돌출부는 요구되는 필름 두께에 대응하는 높이를 가지며, 가장 넓은 직경으로부터 가장 좁은 직경으로 테이퍼 형성되어 테이퍼 형성된 공동을 제공하는 에지(edge)를 갖는다.
공구 상의 중합체 재료를 경화시키는 단계 및 엠보싱된 중합체 재료를 공구로부터 제거하는 단계
유동가능한 중합체 재료를 공구와 접촉시킨 후, 중합체 재료가 고화되어, 공구에 대응하는 특징부를 갖는 고화된 중합체 필름을 형성한다. 중합체 재료는 전형적으로, 공구와 접촉하는 동안 고화된다. 고화 후, 고화된 중합체 필름은 이어서 공구로부터 제거된다. 얻어진 엠보싱된 필름은 복수의 공동을 포함한다.
사용된 엠보싱 공정 및 제조 조건에 따라, 공동은 공구 돌출부의 동일한 포지티브 복제가 될 수 없다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같은 롤 공정에 있어서의 중합체 필름의 당김으로 인해, 공동 및 공동들 사이의 거리는 약간 신장될 수 있다. 돌출부들이 함께 근접하는 경우, 라인 속도 및 용융 온도에 따라, 중합체 필름이 공구에 대해 완전히 형성되지 않아, 돌출부들 사이의 골이 중합체 재료로 완전히 충전되지 않게 할 수 있다. 이는 도 6에 도시된 것과 같은, 미세 천공된 중합체 필름의 비-평면인 제1 표면을 생성할 수 있다.
전형적으로, 외피가 남겨져 각각의 공동의 바닥(또는 정점)을 덮거나 부분적으로 막을 수 있다. 중합체 필름 내에 채널을 생성하기 위해, 고화된 중합체 필름은 전형적으로 외피를 배제하기 위해 열처리를 겪는다. 복수의 공동은 전형적으로, 열처리 공정 후에 복수의 채널(또는 관통 개구)로 변하기 때문에, 공동 크기, 형상 및 간격은 일반적으로 위에서 채널에 대해 기술된 것과 유사하다.
외피를 배제하는 단계
본 발명에 따르면, 열처리 공정은 미세 천공된 중합체 필름을 형성하기 위해 외피를 배제하는 데 사용된다. 외피 배제는, 예를 들어 강제 공기 처리, 고온 공기 처리, 화염 처리, 복사열 처리(예를 들어, 적외선), 코로나 처리, 플라즈마 처리, 초음파, 레이저, 또는 이들의 조합을 포함하는 다수의 다양한 열처리를 사용하여 수행될 수 있다.
열처리는 처음의 몇몇 중합체 층들을 중합체가 용이하게 유동하는 온도로 가열하는 데 사용된다. 외피의 용융된 중합체는 파열되고 수축됨으로써, 중합체 필름 내에 관통 개구 또는 채널을 형성한다. 열처리는 일반적으로, 더 두껍고(예를 들어, 약 300 마이크로미터 초과), 단위 면적 당 개구의 더 낮은 퍼센트(예를 들어, 3% 미만)를 갖는 중합체 필름에 주효하다. 본 발명은 열처리 공정 동안 중합체 필름의 온도를 제어하여 큰 백분율의 개방 면적 및 고밀도의 개구를 갖는 미세 천공된 중합체 필름을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에서, 중합체 필름과 지지 표면 사이에 유체가 제공된다. 이론에 의해 구애되고자 하는 것은 아니지만, 유체는 엠보싱된 중합체 필름과 지지 표면 사이에서 밀착된 히트 싱크 및 열전달 경로로서 역할하는 것으로 여겨진다. 유체와 접촉 상태에 있는 중합체 재료는 심지어 외피층이 열원에 노출될 때에도 그 연화 온도 미만에서 유지되며, 이로써 중합체 필름의 강도 및 치수 완전성을 유지한다. 추가적인 이점은, 엠보싱된 중합체 필름의 공동 내에서의 압력 증가를 야기하여 필름의 천공을 도울 수 있는 유체의 잠재적 증발이다.
본 발명의 유체는 비-인화성인 것을 포함한다. 예시적인 유체에는 물 및 플루오르화 용매가 포함된다.
열처리에 앞서, 엠보싱된 중합체 필름에 유체를 적용하는 다양한 실시 형태가 고려될 수 있다. 예를 들어, 유체를 적용하기 위해 주사기 펌프 및 니들 다이(needle die)가 사용될 수 있지만, 유체를 적용하는 다른 방법이 또한 채용될 수 있다. 유체는 엠보싱된 중합체 필름에 직접 적용되거나, 열처리 공정 동안 중합체 필름을 지지하여 대체로 냉각시키는 지지 표면에 직접 적용될 수 있다.
일 실시 형태에서, 지지 표면은 매끄럽다(즉, 뚜렷한 표면 패턴이 없음).
유체가 지지 표면에 직접 적용되는 경우, 유체의 조성에 따라, 지지 표면은 보다 양호한 습윤을 가능하게 하도록 개질될 수 있다. 일 실시 형태에서, 텍스처 형성된 패턴이 지지 표면에 에칭되거나 각인될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허출원 제12/362048호(에니스(Ehnes) 등)에 개시된 방법을 참조한다. 지지 표면 상의 미세 홈의 모세관력이 유체를 균일한 두께의 얇은 필름으로 유지하여, 미세 천공된 중합체 필름에 걸쳐 일관성 없게 배제되는 외피를 야기할 수 있는 유체의 비딩(beading)을 방지할 수 있다. 지지 표면의 텍스처는, 텍스처의 2개의 임의의 치수(길이, 폭 및/또는 깊이)가 100, 75, 50, 20 또는 심지어 10 마이크로미터 길이 이하인 것을 의미한다. 일 실시 형태에서, 텍스처 형성된 지지 표면의 표면의 30% 또는 심지어 20% 미만이 평탄(즉, 텍스처 가공되지 않음)하다.
다른 실시 형태에서, 지지 표면은 예를 들어 유체의 보다 양호한 습윤을 가능하게 하도록, 높은 표면 에너지 코팅 또는 마무리로 덮일 수 있다.
또 다른 실시 형태에서, 추가적인 평탄 필름(또는 제2 필름)이, 열처리에 앞서, 지지 표면과 엠보싱된 중합체 필름 사이에 도입될 수 있다. 유체는 엠보싱된 중합체 필름과의 접촉에 앞서, 제2 필름의 상단 표면에 적용될 수 있다. 또한, 유체 포화된 섬유질 웨브가, 열처리에 앞서, 지지 표면과 엠보싱된 중합체 필름 사이에 도입될 수 있다. 섬유질 웨브는 사실상, 종이 기반의 부직포 또는 직포일 수 있다. 필름의 배면 또는 냉각 롤의 표면에 유체를 코팅하기 위해 추가적인 코팅 방법이 사용될 수 있다. 방법에는 롤 코팅, 커튼 코팅, 접촉 다이, 분무 코팅, 밀폐식 닥터 블레이드(doctor blade), 또는 스펀지형 전사 코팅 방법이 포함된다.
유체를 제어함으로써, 외피의 용융 및 배제가 제어될 수 있다. 예를 들어, 유체의 소적이 엠보싱된 중합체 필름의 제1 표면 상으로 분무되는 경우, 외피는 열처리 동안 배제될 수 없다. 엠보싱된 중합체 필름 내의 공동이 히트 싱크로서 작용할 수 있는 유체로 완전히 충전되는 경우, 외피는 열처리 동안 충분히 가온될 수 없게 되고, 따라서 공동 또는 공동의 일부분은 채널이 되도록 개방되지 않을 것이다.
화염 처리와 같은 열 배제 처리를 사용하여 외피를 배제시키는 경우, 열 에너지가 전형적으로, 외피를 갖는 필름의 면으로부터 인가되면서, 필름의 벌크 부분이 열 배제 처리 동안 변형되지 않도록 벌크 부분으로부터 열을 인출하기 위해 히트 싱크로서 작용하는 금속 표면(예를 들어, 롤)이 반대 표면에 대항하여 제공될 수 있다. 열 에너지 처리 동안, 필름은 또한 열 에너지 처리 동안 및/또는 그 후에 장력 하에 유지되어 개구의 개방을 도울 수 있다. 이는 예를 들어 필름의 일 면에 진공 또는 정압을 인가함으로써 행해질 수 있다.
열 배제 처리용의 다양한 버너가, 예를 들어 미국 뉴욕주 뉴 로셸 소재의 플린 버너 코포레이션(Flynn Burner Corporation), 영국 알톤 소재의 에어로겐 컴퍼니, 리미티드(Aerogen Company, Ltd.) 및 영국 테임 소재의 셔먼 트리터스 리미티드(Sherman Treaters Ltd.)로부터 구매가능하다. 하나의 바람직한 버너는 시리즈 850으로서 플린 버너 코포레이션으로부터 구매가능한데, 이는 주철 하우징 내에 장착된, 8-포트의, 68.6 ㎝(27 인치) 길이로 데클링된(deckled) 81.3 ㎝(32 인치) 실제 길이의, 스테인레스강의 데클링된 리본을 갖는다. 리본 버너는 중합체 필름의 화염 천공에 가장 바람직하지만, 드릴링된 포트 또는 슬롯 디자인 버너들과 같은 다른 유형의 버너들이 또한 사용될 수 있다. 전형적으로, 산화제가 본 발명의 화염-천공 공정에 사용되는 화염에 공급되기 전에 연료와 혼합된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 미세 천공된 중합체 필름을 형성하기 위한 예시적인 압출 엠보싱 시스템의 개략도를 도시한다.
예시적인 압출 엠보싱 시스템(120)은 일반적으로, 중합체 필름(124)이 압출되어 나오는 압출 다이(122)를 포함한다. 압출 다이(122)는 닙(nip) 롤 시스템(126)과 유체 연통하여 있고, 닙 롤 시스템은 대체로 평탄한 외측 표면을 갖는 제1 롤(128)(백업 롤) 및 외측 표면 상에 포스트(post)를 갖는 제2 롤(130)(공구 롤)을 포함한다. 중합체 필름(124)은 대체로, 제1 롤(128)과 제2 롤(130) 사이에서 유동하고, 포스트에 순응하며, 고화되어 엠보싱된 중합체 필름(132)을 형성한다. 일 실시 형태에서, 희생 중합체 필름이 중합체 필름(124)과 제1 롤(128) 사이에 제공되어, 제2 롤(130)에 대항한 보다 균일한 압력을 제공한다.
일부 실시 형태에서, 엠보싱된 중합체 필름(132)이 닙 롤 시스템(126)으로부터 나와 임시 저장용 저장통(134)으로 이동한다. 저장통(134)은, 예를 들어 엠보싱된 중합체 필름이 권취된 권취 롤일 수 있다. 대안적으로, 저장통(134)은 엠보싱된 중합체 필름(132)의 절단된 시트(sheet)를 저장하는 시트 통일 수 있다.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 예시적인 시스템(120)은, 미세 천공된 중합체 필름(144)을 생성하기 위해, 엠보싱된 중합체 필름 상의 공동을 덮는 외피를 배제하는 배제 처리 시스템(136)을 포함한다. 여기서, 배제 처리 시스템(136)은 닙 롤 시스템(126)과 저장통(134) 사이에 인-라인(in-line)으로 제공된다. 대안적으로, 배제 처리 시스템(136)은, 저장통(134)으로부터의 저장되어진 엠보싱된 중합체 필름이 배제 처리 시스템(136)을 갖는 다른 조립 라인으로 이동되는 아웃-오브-라인(out-of-line) 시스템일 수 있다. 롤-기반의 공정은 상당한 비용 절감을 제공하지만, 닙 롤 시스템이 아닌 예를 들어 시트형 공구 시스템을 사용하는 단계식 공정(step wise process)이 대안적으로 사용될 수 있다.
도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 배킹 롤(138)이 배제 처리 시스템의 반대편에 제공된다. 바람직하게는, 배킹 롤(138)의 지지 표면(140)은 예시적인 시스템(120) 둘레의 주위 온도에 대해 온도 제어된다. 배킹 롤(138)의 지지 표면(140)은 당업계에 공지된 임의의 수단에 의해 온도 제어될 수 있다. 예를 들어, 배킹 롤(138)의 지지 표면(140)은 배킹 롤(138)의 중공 샤프트를 통해 냉각수를 제공함으로써 냉각될 수 있다.
일 실시 형태에서, 지지 표면(140)은 매끄럽다(즉, 어떠한 특징부도 포함하지 않음). 다른 실시 형태에서, 지지 표면(140)은 지지 표면(140) 상에서 텍스처 형성된 패턴을 포함한다. 텍스처 형성된 패턴은 지지 표면(140)을 따라 있는 복수의 미세 홈 또는 오목부(indentation)일 수 있다. 대안적으로, 융삭 또는 드릴링과 같은 다른 적합한 수단이 사용되어 허용가능한 텍스처 패턴을 생성할 수 있다. 본 명세서에 기술된 방법들 중 바람직한 실시 형태에서, 지지 표면(140)과 엠보싱된 중합체 필름(132) 사이에 유체가 제공된다. 유체가 지지 표면에 적용될 수 있는 방식은, 유체 어플리케이터(142)를 통해 펌핑되는 유체의 압력, 유량 또는 속도에 따라, 당업자에 의해 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 지지 표면은 20℃, 15℃, 10℃ 또는 심지어 5℃로 냉각된다.
장치는 미국 특허출원 공개 제2005/0073070호(겟쉘(Getschel) 등)에 기술된 바와 같은 산소 풍부 화염을 포함하도록 수정될 수 있다.
응용
위에서 논의된 미세 천공된 중합체 필름 및 가공 기술은 많은 이점을 제공한다. 종래의 섬유질 재료 및 천공된 시트 재료와 비교하여, 상기 미세 천공된 중합체 필름은 형성하기가 상대적으로 저렴하고, 보다 광범위하게 사용될 수 있다. 후-성형(post molding)의 사용은 높은 종횡비의 개구를 형성하는 상대적으로 저렴한 방법을 제공한다. 후-성형의 사용은 또한, 필름 내에 천공 구멍을 생성하는 다른 방법에 비해 상당한 품질상의 이점을 제공한다. 예를 들어, 후-성형은 예를 들어 기계적 펀칭, 드릴링 또는 보링 기술보다 상당히 더 적은 부스러기 또는 미립자 물질을 발생시킨다. 상기 공정은 또한 연속적인 가공을 허용하고, 종래의 가공 방법에 비해 상당한 비용 절감을 제공할 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 바와 같은 방법을 사용하는 것은 다양한 형상 및 엄격하게 제어된 특징 크기의 개구를 갖는 미세 천공된 중합체 필름의 제조를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 이들 미세 천공된 중합체 필름은 다양한 응용, 예를 들어 여과 또는 음향 시설에 사용될 수 있다. 일 실시 형태에서, 본 발명의 미세 천공된 중합체 필름은 액체 또는 기체를 여과하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 미립자를 포함하는 혼합물이 본 명세서에 개시된 바와 같은 미세 천공된 중합체 필름과 접촉될 수 있으며, 미세 천공된 중합체 필름은 혼합물을 여과하는 데 사용될 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명에 따른 미세 천공된 중합체 필름은 국제특허공개 WO 2006/055138호(조셉(Joseph) 등) 및 미국 특허출원 공개 제2006/0049099호(장(Chang))에 개시된 종류의 페인트 스프레이어에서의 필터로서 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 미세 천공된 중합체 필름은 필터를 관통하는 통로로서 역할할 수 있는 채널 또는 개구를 포함한다. 개구보다 큰 샘플 내의 물체는 통로로부터 차단된다. 미립자 여과를 위한 본 발명의 미세 천공된 중합체 필름을 사용하는 것의 신규한 특징은 유체 통로를 최적으로 형상화하는 능력 및 정밀 제어된 특징 크기를 포함한다. 이들 특징은, 통과할 수 있는 입자의 크기를 정밀하게 제어하면서, 압력 강하를 최소화하는 우수한 필터를 초래할 수 있다.
예를 들어, (동일한 퍼센트 개방 면적, 두께 등을 가정한다면) 원형 형상의 개구가 필터에 걸친 압력 강하를 최소화는 데 우수하다. 원형 형상은 최소 둘레 길이를 가지며, 따라서 개구는 최소량의, 표면 대 유체 접촉 면적을 갖는다. 이는 최소의 압력 강하를 발생시키는데, 그 이유는 유체에서의 전단 응력은 접촉 면적에 비례하기 때문이다. 따라서, 입자 크기 제어와 함께, 개구를 가능한 한 원형이 되게 하는 것이 바람직하다.
높은 유량 및 다른 물리적으로 요구되는 응용에 사용되는 미세 천공된 중합체 필름은 파열, 인열 및 다른 고 응력 파괴 모드에 견딜만큼 강할 필요가 있다. 본 발명의 고도로 천공된 중합체 필름에 의해 적합한 물리적 강도를 달성하는 것은 강화 또는 보강될 수 있다. 향상된 물리적 특성을 갖는 일부 실시예는 우수한 내화학성 및 내습성과 함께 적합한 물리적 강도를 부여하는 수지 시스템의 선택을 포함한다. 부가적으로, 매립된 섬유, 보강 리브(rib) 또는 캐리어 천(carrier fabric)이 사용될 수 있다. 매립된 섬유는 압출 필름에서 구조적 지지를 제공하도록 용융 압출물에 포함된 섬유이다. 보강 리브는 압출 필름에 간격을 두고 포함된 넓고/넓거나 두꺼운 지지 부재이다. 캐리어 천은 미세 천공된 필름에 부착될 수 있는 지지 천이다. 지지 천 내에서의 섬유들의 간격은 여과 성능을 해치지 않도록 개구보다 실질적으로 더 클 수 있다. 천은 압출 단계에서 부착되거나, 추후에 적층 공정에 의해 부착될 수 있다.
일 실시 형태에서, 다층 필터 장치는 본 명세서에 개시된 바와 같은 미세 천공된 중합체 필름 및 미세 천공된 중합체 필름의 적어도 일부분에 걸쳐 연장되는 제2 투과성 재료를 포함한다. 제2 투과성 재료는 가장 큰 물체를 포착한다. 이는 보다 큰 물체가 제1 층인 미세 천공된 중합체 필름을 빠른 시간에 필름을 막는 것을 방지함으로써, 필터의 수명을 연장시킨다. 이 실시 형태는 층들 사이의 하나 이상의 간격에 의해 용이하게 될 수 있다. 간격(들)은 제2 중합체 필름 또는 미세 천공된 중합체 필름 중 적어도 하나와 일체화된 복수의 스페이서(spacer)에 의해 생성될 수 있다. 이들 스페이스는 인접한 층들 사이에서 유체 유동 간극을 생성한다. 이러한 방식으로, 큰 물체가 외측 개구(들)를 막을 때, 유체는 여전히 막힌 구역 아래의 필터층에 접근할 수 있다. 이는 필터 수명을 연장시키고 성능을 향상시킨다. 일 실시 형태에서, 제2 투과성 재료는 제2 미세 천공된 중합체 필름이다.
다층 구조의 다른 변형예는 부직포 유형의 재료의 외층과, 본 명세서에 개시된 미세 천공된 중합체 필름을 포함한다. 부직포 유형의 재료는 하부 여과층을 통한 유체 유동을 실질적으로 차단함이 없이, 크고 젤리같은 물체를 포착함에 있어서 효과적이다.
본 발명의 항목
본 발명의 다양한 실시 형태들이 이하에 기술된다.
항목 1. 미세 천공된 중합체 필름의 형성 방법으로서,
대향하는 제1 표면 및 제2 표면과, 이들 사이의 복수의 공동 - 복수의 공동은 제1 표면으로 개방되고, 복수의 공동은 제1 표면과 만나는 공동 표면을 포함함 - 을 포함하는 중합체 필름을 제공하는 단계;
제1 표면과 지지 표면 사이에 유체를 제공하는 단계; 및
제2 표면을 열처리에 노출시켜, 복수의 공동을 덮는 영역들에서 중합체 필름을 천공하는 단계를 포함하는 방법.
항목 2. 항목 1에 있어서, 가스의 층이 복수의 공동 중 적어도 일부의 공동의 정점(apex)으로부터 유체를 분리시키는 방법.
항목 3. 항목 1 또는 항목 2에 있어서, 유체는 물인 방법.
항목 4. 항목 1 내지 항목 3 중 어느 한 항목에 있어서, 지지 표면은 냉각 롤러인 방법.
항목 5. 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 열처리는 화염, 고온 공기, 복사열, 및 이들의 조합 중 하나인 방법.
항목 6. 항목 1 내지 항목 5 중 어느 한 항목에 있어서, 지지 표면은 텍스처(texture), 코팅, 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
항목 7. 항목 1 내지 항목 6 중 어느 한 항목의 방법에 의해 제조되고, 액체 또는 기체용 미립자 필터인 물품.
항목 8. 미세 천공된 중합체 필름으로서, (i) 소정의 제1 거리만큼 분리된 대향하는 제1 표면 및 제2 표면; 및 (ii) 제1 표면 및 제2 표면에 수직인 복수의 채널을 포함하며, 각각의 채널의 제1 개구는 제1 표면과 만나고, 각각의 채널의 제2 개구는 제2 표면과 만나며, 제1 개구의 직경은 제2 개구의 직경보다 크고, 제2 표면 상의 제2 개구는 소정의 제2 거리만큼 이격되어 있으며, 소정의 제1 거리 대 소정의 제2 거리의 비는 적어도 0.25이고, 또한
제2 표면은 개방 면적이 적어도 10%인 미세 천공된 중합체 필름.
항목 9. 항목 8에 있어서, 대향하는 제1 표면과 제2 표면 사이의 거리는 적어도 75 마이크로미터인 미세 천공된 중합체 필름.
항목 10. 항목 8 또는 항목 9에 있어서, 미세 천공된 중합체 필름은 폴리올레핀으로부터 선택되는 미세 천공된 중합체 필름.
항목 11. 항목 8 내지 항목 10 중 어느 한 항목에 있어서, 채널은 테이퍼 형성된 벽을 갖는 미세 천공된 중합체 필름.
항목 12. 항목 8 내지 항목 11 중 어느 한 항목에 있어서, 제2 개구는 형상이 타원형 또는 둥근형인 미세 천공된 중합체 필름.
항목 13. 항목 8 내지 12 중 어느 한 항목에 있어서, 제2 개구는 직경이 500 마이크로미터 미만인 미세 천공된 중합체 필름.
항목 14. 항목 8 내지 항목 13 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 주 표면을 따라 연장되는 일체형 리브, 또는 매립된 섬유 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 미세 천공된 중합체 필름.
항목 15. 항목 8 내지 항목 14 중 어느 한 항목에 있어서, 소정의 제2 거리는 적어도 75 마이크로미터인 미세 천공된 중합체 필름.
항목 16. 미세 천공된 중합체 필름으로서,
(i) 대향하는 제1 표면 및 제2 표면; 및 (ii) 제1 표면 및 제2 표면에 수직인 복수의 채널을 포함하며, 각각의 채널의 제1 개구는 제1 표면과 만나고, 각각의 채널의 제2 개구는 제2 표면과 만나며, 제1 개구의 직경은 제2 개구의 직경보다 더 크고, 제2 표면은 개방 면적이 적어도 20%이며, 또한 제2 표면은 제곱 센티미터 당 적어도 930개의 개구(제곱 인치 당 적어도 6,000개의 개구)를 포함하는 미세 천공된 중합체 필름.
항목 17. 다층 필터 장치로서,
(a) 항목 8 내지 항목 16 중 어느 한 항목에 따른 미세 천공된 중합체 필름; 및
(b) 미세 천공된 중합체 필름의 적어도 일부분에 걸쳐 연장되는 제2 투과성 재료를 포함하는 다층 필터 장치.
항목 18. 항목 17에 있어서, 복수의 스페이서가 미세 천공된 중합체 필름 또는 제2 투과성 재료 중 적어도 하나와 일체로 된 다층 필터 장치.
항목 19. 미립자의 여과 방법으로서,
(a) 항목 8 내지 항목 16 중 어느 한 항목에 따른 미세 천공된 중합체 필름을 제공하는 단계;
(b) 미립자를 포함하는 혼합물을 제공하는 단계; 및
(c) 미세 천공된 중합체 필름에 혼합물을 접촉시켜 혼합물을 여과하는 단계를 포함하는 미립자의 여과 방법.
항목 20. 항목 19에 있어서, 혼합물은 페인트인 미립자의 여과 방법.
실시예
본 발명의 이점 및 실시 형태는 하기 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 본 실시예에 인용되는 특정 재료 및 그의 양뿐만 아니라, 다른 조건 및 상세 사항이 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 이들 실시예에서, 모든 백분율, 비율 및 비는 달리 지시되지 않으면 중량 기준이다. 모든 재료는, 예를 들어 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 코포레이션(Sigma-Aldrich Corporation)으로부터 구매가능하거나, 달리 언급되거나 명백하지 않는 한, 당업자에게 공지되어 있다.
이러한 약어들이 하기 실시예에 사용된다: ㎝ = 센티미터, ℉ = 화씨, ℃ = 섭씨, rpm = 분당 회전수, m = 미터, min = 분, N = 뉴턴, lbf = 파운드 힘, ㎛ = 마이크로미터, hr = 시간, s = 초, ㎜ = 밀리미터, 및 mL = 밀리리터.
방법
압출 및 엠보싱 공정
미국 텍사스주 포트 아서 소재의 토탈 페트로케미칼 유에스에이 인크.(Total Petrochemical USA, Inc.)로부터 상표명 "폴리프로필렌 3868"로 입수가능한, 용융 유동 지수(melt flow index, MFI)가 35인 폴리프로필렌 단일중합체를, 캐스트 필름 압출 다이(공칭 다이 간극이 508 마이크로미터(20 mil)이고 폭이 30.48 ㎝(12 인치))를 갖는 6.35 ㎝(2.5 인치) 단축(single screw) 압출기(미국 코네티컷주 포카턱 소재의 데이비스-스탠다드, 엘엘씨(David-Standard, LLC)의 DS-25)를 사용하여 압출하였다.
용융 중합체 수지(즉, 압출물)를 공구 롤 및 백업 롤을 포함하는 수직 2-롤 닙에 공급하였다. 30.48 ㎝(12 인치) 직경의 공구 롤은 약 10도의 양의 측벽 각도로 절두-육각형 어레이 패턴으로 구성된 육각 형상의 포스트들을 포함한다. 포스트의 높이는 대략 250 ㎛였고, 말단 폭(즉, 육각형 포스트 상단에 걸쳐 양 측면들 사이의 거리)은 225 마이크로미터였으며, 채널 폭(즉, 공구의 상단 상의 하나의 육각형 포스트의 에지와 그의 최근접 육각형 포스트의 에지 사이의 거리)이 150 마이크로미터였다. 30.48 ㎝(12 인치) 직경의 백업 롤은 미국 코네티컷주 워터베리 소재의 아메리칸 롤러 컴퍼니(American Roller Company)로부터의 타입 "SS100"인 0.635 ㎝(0.25 인치) 80 듀로미터(쇼어 A) 고무 피복을 포함하였다. 75 마이크로미터(3 mil) 폴리에스테르 테레프탈레이트(PET) 희생 필름을 백업 롤과 용융 중합체 수지 사이에 공급하였으며, 중합체 필름의 엠보싱 및 고화 후에 제거하였다. 중합체 필름은 공구의 포스트가 접촉되는 공동을 포함하는 공구의 포지티브였다. 공구 롤과 백업 롤 사이의 닙 힘으로 인해, 엠보싱된 중합체 필름의 제2 표면과 각각의 공동의 바닥 사이에 얇은 필름(즉, 외피)이 남아 있었다.
압출 공정 조건이 표 1에 열거되어 있다.
Figure pct00001
화염 처리 공정
엠보싱된 중합체 필름은, 외피 측이 바깥쪽인 상태로, 직경이 30.48 ㎝(12 인치)인 단일의 매끄러운 수냉식 냉각 롤 둘레에 감겨졌다. 냉각 롤 온도를 21℃ (70℉)로 제어하였다. 엠보싱된 필름을 프로판 연소식 8-포트 알루미늄 버너(미국 뉴욕주 뉴 로셸 소재의 플린 버너 코포레이션으로부터의 30.48 ㎝(12 인치) 압출 알루미늄 861 시리즈 리본 버너)에 노출시켰다. 버너 대 필름 간극은 20.3 ㎜였으며, 에너지 출력은 12.2 m/min(40 ft/min)의 라인 속도에서 288.5 Wh/㎝(2500 BTU/hr/in)였다.
상기 화염 처리 공정을 따라 비교예 A를 준비하였다. 생성된 중합체 필름은, 완전 실패, 즉 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이 중합체 필름의 실질적으로 모든 영역에 걸친 제어되지 않은 용융 및 버블링을 보였다. 엠보싱된 필름이 화염 처리 동안 냉각 롤에 의해 충분히 냉각되지 않아, 필름의 임의의 상당한 부분에서 명확한 채널(또는 관통 개구) 없이 필름의 대규모의 제어되지 않은 용융을 초래하였다고 여겨진다.
화염 처리 동안 엠보싱된 중합체 필름과 냉각 롤 사이에 탈이온수가 사용된 것을 제외하고는 비교예 A에서 설명된 바와 같이 실시예 1을 준비하였다. 엠보싱된 필름이 냉각 롤과 접촉하기 전에, 대략 61.0 ㎝(2 피트) 웨브 상류측(up-web)에서, 엠보싱된 필름의 제1 주 표면에 탈이온수를 적용하였다. 미국 특허 제5,115,972호(마이어(Maier) 등)에 기술된 바와 같이 물 분무 다이 및 주사기 펌프에 의해 탈이온수를 적용하였다. 103,400 N/m2(15 psi)의 공기 압력으로 37 mL/min의 유량을 갖는, 23 ㎝(9 인치) 스팬(span)에 걸친 19개의 노즐을 사용하여 탈이온수를 분무하였다. 화염 처리 후에, 생성된 중합체 필름은 치수적으로 잘 보존되었지만, 외피 배제에 있어서 변동성을 나타냈다. 많은 공동이 완전히 개방되어 깔끔한 관통 개구를 생성하였으나, 일부 공동은 부분적으로만 개방되거나 전형 개방되지 않았다. 대표적인 필름이 도 5에 나타나 있다.
냉각 롤 표면에 변경이 이루어진 것을 제외하고는 탈이온수가 적용된 실시예 1에 기술된 바와 같이 실시예 2를 준비하였다. 매끄러운 수냉식 냉각 롤을, 미국 특허출원 제12/362048호(에네스(Ehnes) 등)에 기술된 바와 같이, 62 마이크로미터 피치, 30 마이크로미터 높이, 일 측에서의 10도의 편의각(bias angle), 및 90도의 팁각(tip angle)을 갖는 각뿔(pyramid)들로 구성된 각인 패턴을 갖는 수냉식 냉각 롤로 대체하였다. 노즐을 도 3에 도시된 바와 같이 화염으로부터 반대편에 위치시켜, 냉각 롤이 엠보싱된 필름과 접촉하기 전에, 탈이온수를 냉각 롤에 직접 적용하였다. 엠보싱된 중합체 필름의 단면도가 도 6에 나타나 있다. 표면(640)은 공구와 접촉하는 중합체 필름의 제1 표면이다. 처리 조건으로 인해, 중합체 필름은 공구를 완전히 충전하지 않아, "와플형(waffle type)" 표면을 생성하였다. 도면에서, 2개의 완전한 공동(620A, 620B) 및 공동들을 분리시키는 3개의 중합체 섹션(630A, 630B, 630C)이 관찰된다. 도 6을 주의해서 보면, 공동(620A, 620B) 각각의 바닥에 얇은 외피(680A, 680B)가 보인다.
화염 처리 후에, 얻어진 미세 천공된 중합체 필름은 필름의 완전성을 유지하면서 공동의 균일한 개구를 나타내었다. 대표적인 필름이 도 7 및 도 8a 내지 도 8c에 도시되어 있다. 도 7은 미세 천공된 중합체 필름의 일부분의 제2 표면의 평면도이다. 도 8a는 미세 천공된 중합체 필름의 제1 표면의 더 확대된 평면도이다. 채널은 보다 큰 직경의 제1 개구가 육각형 형상인 반면에 보다 작은 직경의 제2 개구가 달걀형 형상인 상태로 테이퍼 형성된다. 도 8b는 복수의 채널의 제2 개구만이 관찰되는, 미세 천공된 중합체 필름의 제2 표면의 더 확대된 평면도이다. 도 8b에는, 제2 표면 상의 인접한 개구들 사이의 최소 거리(소정의 제2 거리)인 50B가 또한 도시되어 있다. 도 8c는 미세 천공된 중합체 필름의 단면도이다. 표면(860)은 열처리에 노출된 중합체 필름의 제2 표면이다. 외피가 배제되어, 채널(또는 관통 개구)을 생성하였다. 도 8c에서, 2개의 완전한 채널(820A, 820B) 및 공동들을 분리시키는 3개의 중합체 섹션(830A, 830B, 830C)이 관찰된다. 도 6과 도 8c를 비교하면, 열처리의 결과로서, 공동 대 채널의 형상에 있어서의 차이 및 공동들을 분리시키는 중합체 섹션의 변화를 알 수 있다.
미세 천공된 중합체 필름의 제1 표면과 제2 표면 사이의 거리(즉, 소정의 제1 거리, 예를 들어 도 8c의 거리 40B)는 마이크로미터(미국 뉴욕주 론콘코마 소재의 테스팅 머신즈, 인크.(Testing Machines, Inc.)로부터의 모델 49-70-01-001)를 사용하여 229 마이크로미터(9 mil)인 것으로 측정되었다. 제2 표면 상의 2개의 인접한 제2 개구들 사이의 최소 거리(즉, 소정의 제2 거리, 예를 들어 도 8b의 거리 50B)는 벤치-탑 현미경(미국 캘리포니아주 플레젠튼 소재의 히타치 하이-테크놀로지즈 아메리카, 인크.(Hitachi High-Technologies America, Inc.)의 TM-1000)을 사용하여 140 마이크로미터(5.5 mil)인 것으로 측정되었다. 실시예 2에 대해 소정의 제1 거리 대 소정의 제2 거리의 비는 1.63인 것으로 계산되었다. 구멍 밀도는 982 구멍/㎠ (제곱 인치 당 6336 구멍)이었고, 개방 면적은 32%였다.
하기의 예외 사항을 가지고 실시예 2에 기술된 바와 같이 실시예 3을 준비하였다: 중합체는 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 플라스틱스(Dow Plastics)에 의해 얻어지는 상표명 "인게이지(ENGAGE) 8401"로 입수가능한 폴리올레핀 탄성중합체(에틸렌-옥틴 공중합체) 75%와 폴리프로필렌 단일중합체 25%를 포함하는 블렌드였으며, 표 2에 나타낸 처리 조건을 사용하였다. 얻어진 미세 천공된 중합체 필름은 균일한 개구를 나타내었다.
Figure pct00002
본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 본 발명의 예견가능한 변형 및 변경이 당업자에게 명백하게 될 것이다. 본 발명은 예시 목적으로 본 출원에 개시된 실시 형태들에 한정되지 않아야 한다.

Claims (20)

  1. 미세 천공된(microperforated) 중합체 필름의 형성 방법으로서,
    대향하는 제1 표면 및 제2 표면과, 이들 사이의 복수의 공동(cavity) - 복수의 공동은 제1 표면으로 개방되고, 복수의 공동은 제1 표면과 만나는 공동 표면을 포함함 - 을 포함하는 중합체 필름을 제공하는 단계;
    제1 표면과 지지 표면 사이에 유체를 제공하는 단계; 및
    제2 표면을 열처리에 노출시켜, 복수의 공동을 덮는 영역들에서 중합체 필름을 천공하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 가스의 층이 복수의 공동 중 적어도 일부의 공동의 정점(apex)으로부터 유체를 분리시키는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 유체는 물인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 지지 표면은 냉각 롤러인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 열처리는 화염, 고온 공기, 복사열, 및 이들의 조합 중 하나인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 지지 표면은 텍스처(texture), 코팅, 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되고, 액체 또는 기체용 미립자 필터인 물품.
  8. 미세 천공된 중합체 필름으로서,
    (i) 소정의 제1 거리만큼 분리된 대향하는 제1 표면 및 제2 표면; 및
    (ii) 제1 표면 및 제2 표면에 수직인 복수의 채널을 포함하며,
    각각의 채널의 제1 개구는 제1 표면과 만나고, 각각의 채널의 제2 개구는 제2 표면과 만나며, 제1 개구의 직경은 제2 개구의 직경보다 더 크고, 제2 표면 상의 제2 개구들은 소정의 제2 거리만큼 이격되어 있으며,
    소정의 제1 거리 대 소정의 제2 거리의 비는 적어도 0.25이고,
    또한 제2 표면은 개방 면적이 적어도 10%인 미세 천공된 중합체 필름.
  9. 제8항에 있어서, 대향하는 제1 표면과 제2 표면 사이의 거리는 적어도 75 마이크로미터인 미세 천공된 중합체 필름.
  10. 제8항에 있어서, 미세 천공된 중합체 필름은 폴리올레핀으로부터 선택되는 미세 천공된 중합체 필름.
  11. 제8항에 있어서, 채널은 테이퍼 형성된 벽을 갖는 미세 천공된 중합체 필름.
  12. 제8항에 있어서, 제2 개구는 형상이 타원형이거나 둥근형인 미세 천공된 중합체 필름.
  13. 제8항에 있어서, 제2 개구는 직경이 500 마이크로미터 미만인 미세 천공된 중합체 필름.
  14. 제8항에 있어서, 적어도 하나의 주 표면(major surface)을 따라 연장되는 일체형 리브, 또는 매립된 섬유 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 미세 천공된 중합체 필름.
  15. 제8항에 있어서, 소정의 제2 거리는 적어도 75 마이크로미터인 미세 천공된 중합체 필름.
  16. 미세 천공된 중합체 필름으로서,
    (i) 대향하는 제1 표면 및 제2 표면; 및
    (ii) 제1 표면 및 제2 표면에 수직인 복수의 채널을 포함하며,
    각각의 채널의 제1 개구는 제1 표면과 만나고, 각각의 채널의 제2 개구는 제2 표면과 만나며, 제1 개구의 직경은 제2 개구의 직경보다 더 크고, 제2 표면은 개방 면적이 적어도 20%이며, 또한 제2 표면은 제곱 센티미터 당 적어도 930개의 개구(제곱 인치 당 적어도 6,000개의 개구)를 포함하는 미세 천공된 중합체 필름.
  17. 다층 필터 장치로서,
    (a) 제8항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 미세 천공된 중합체 필름; 및
    (b) 미세 천공된 중합체 필름의 적어도 일부분에 걸쳐 연장되는 제2 투과성 재료
    를 포함하는 다층 필터 장치.
  18. 제17항에 있어서, 복수의 스페이서(spacer)가 미세 천공된 중합체 필름 또는 제2 투과성 재료 중 적어도 하나와 일체로 된 다층 필터 장치.
  19. 미립자의 여과 방법으로서,
    (a) 제8항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 미세 천공된 중합체 필름을 제공하는 단계;
    (b) 미립자를 포함하는 혼합물을 제공하는 단계; 및
    (c) 미세 천공된 중합체 필름에 혼합물을 접촉시켜 혼합물을 여과하는 단계를 포함하는 미립자의 여과 방법.
  20. 제19항에 있어서, 혼합물은 페인트인 미립자의 여과 방법.
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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103582329B (zh) * 2012-07-24 2016-08-03 富泰华工业（深圳）有限公司 壳体及其制造方法
US10040018B2 (en) 2013-01-09 2018-08-07 Imagine Tf, Llc Fluid filters and methods of use
KR20150127631A (ko) * 2013-03-12 2015-11-17 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 중합체 다층 필름 및 이를 제조하는 방법
KR20150127633A (ko) * 2013-03-12 2015-11-17 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 중합체성 다층 필름 및 그의 제조 방법
JP6787779B2 (ja) * 2013-03-12 2020-11-18 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 高分子多層フィルムの製造方法
US9168476B2 (en) * 2013-10-11 2015-10-27 3M Innovative Properties Company Air filter comprising a microperforated film, and method of using
US20170001359A1 (en) * 2013-12-12 2017-01-05 3M Innovative Properties Company Polymeric multilayer films and methods to make the same
JP6491211B2 (ja) * 2013-12-12 2019-03-27 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ポリマー多層フィルムの製造方法
WO2015183354A2 (en) 2014-02-18 2015-12-03 3M Innovative Properties Company Self sealing articles
US10704254B2 (en) 2014-02-18 2020-07-07 3M Innovative Properties Company Easy to apply air and water barrier articles
EP3128979B1 (en) * 2014-04-08 2018-10-31 Pantex International S.p.A. Absorbent sanitary article comprising multilayer material
US9861920B1 (en) 2015-05-01 2018-01-09 Imagine Tf, Llc Three dimensional nanometer filters and methods of use
US10730047B2 (en) 2014-06-24 2020-08-04 Imagine Tf, Llc Micro-channel fluid filters and methods of use
US10124275B2 (en) 2014-09-05 2018-11-13 Imagine Tf, Llc Microstructure separation filters
CA2971867A1 (en) 2014-12-22 2016-06-30 3M Innovative Properties Company Air and water barrier articles
WO2016133929A1 (en) 2015-02-18 2016-08-25 Imagine Tf, Llc Three dimensional filter devices and apparatuses
EP3271127B1 (en) * 2015-03-17 2020-11-18 President and Fellows of Harvard College Method for automated membrane fabrication
US10118842B2 (en) 2015-07-09 2018-11-06 Imagine Tf, Llc Deionizing fluid filter devices and methods of use
CN107923176B (zh) 2015-08-18 2021-05-28 3M创新有限公司 包括弹性多孔层的自密封制品
US10479046B2 (en) 2015-08-19 2019-11-19 Imagine Tf, Llc Absorbent microstructure arrays and methods of use
US10987837B2 (en) 2015-09-23 2021-04-27 Inteva Products, Llc Method and apparatus for nonwoven trim panels
ITUB20155364A1 (it) * 2015-11-09 2017-05-09 No El Srl Metodo ed apparecchiatura per la foratura di film in materiale plastico.
RU2627400C1 (ru) * 2016-02-24 2017-08-08 Марк Юрьевич Коломиец Универсальный многослойный материал, формирующий систему гибких распределительных каналов для отбора, фильтрации, распределения и отвода текучих сред
WO2018085249A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-11 Corning Incorporated Micro-perforated panel systems, applications, and methods of making micro-perforated panel systems
WO2018156631A1 (en) 2017-02-23 2018-08-30 3M Innovative Properties Company Air and water barrier article including inelastic porous layer
JP2020523115A (ja) * 2017-06-12 2020-08-06 ケーシーアイ ライセンシング インコーポレイテッド 発泡されて織り目加工された、焼結された高分子の創傷充填剤
US10415601B2 (en) 2017-07-07 2019-09-17 Denso International America, Inc. Blower noise suppressor
TWI651450B (zh) * 2017-08-17 2019-02-21 大中製線織造股份有限公司 薄膜立體網布及其製造方法
FR3088848B1 (fr) * 2018-11-28 2020-12-04 Airbus Operations Sas Procédé de fabrication d’un élément acoustique d’une structure d’absorption acoustique à partir d’au moins une feuille de matière
JP7292068B2 (ja) * 2019-03-15 2023-06-16 新科實業有限公司 薄膜フィルタ、薄膜フィルタ基板、薄膜フィルタの製造方法および薄膜フィルタ基板の製造方法並びにｍｅｍｓマイクロフォンおよびｍｅｍｓマイクロフォンの製造方法
JP7284606B2 (ja) 2019-03-22 2023-05-31 新科實業有限公司 Ｍｅｍｓパッケージ、ｍｅｍｓマイクロフォンおよびｍｅｍｓパッケージの製造方法
US20220165242A1 (en) 2019-04-25 2022-05-26 3M Innovative Properties Company Acoustic Articles and Methods Thereof
JP2021030100A (ja) 2019-08-15 2021-03-01 新科實業有限公司ＳＡＥ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ（Ｈ．Ｋ．）Ｌｔｄ． 薄膜フィルタ、薄膜フィルタ基板、薄膜フィルタの製造方法および薄膜フィルタ基板の製造方法並びにｍｅｍｓマイクロフォンおよびｍｅｍｓマイクロフォンの製造方法
US20230395056A1 (en) 2020-10-23 2023-12-07 3M Innovative Properties Company Acoustic articles and assemblies
CN114984764B (zh) * 2022-03-09 2023-02-03 嘉兴中芯纳米材料有限责任公司 纳米纤维基移位斜孔结构油水分离净化材料及其制备方法

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US851473A (en) 1906-08-31 1907-04-23 John W Yochem Dashboard-holder.
US1073605A (en) 1913-06-03 1913-09-23 Gustaf Henrik Hultman Method of removing impurities from coal-gas.
GB851473A (en) 1956-01-03 1960-10-19 Kendall & Co Treatment of flexible, thermoplastic, organic polymeric sheets and films
GB1073605A (en) * 1962-12-21 1967-06-28 Smith & Nephew Improvements in and relating to perforating films of thermoplastic material
US3560601A (en) 1968-11-25 1971-02-02 Ford Motor Co Process for manufacturing porous thermoplastic sheet material
JPS5315104B2 (ko) * 1971-10-13 1978-05-22
JPS5635223Y2 (ko) * 1974-07-27 1981-08-19
DE2806402C3 (de) 1978-02-15 1980-11-27 Unilever N.V., Rotterdam (Niederlande) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer feuchtigkeitsdurchlässigen Folie aus thermoplastischem Kunststoff
US4272473A (en) * 1978-12-07 1981-06-09 The Procter & Gamble Company Method for embossing and perforating a running ribbon of thermoplastic film on a metallic pattern roll
US4252516A (en) 1979-08-23 1981-02-24 Ethyl Corporation Apparatus for producing perforated film
US4395215A (en) * 1981-02-02 1983-07-26 The Procter & Gamble Company Film forming structure for uniformly debossing and selectively aperturing a resilient plastic web and method for its construction
US4609518A (en) * 1985-05-31 1986-09-02 The Procter & Gamble Company Multi-phase process for debossing and perforating a polymeric web to coincide with the image of one or more three-dimensional forming structures
DE3781027T2 (de) 1986-05-30 1993-01-28 Mitsubishi Rayon Co Poroese membran.
US5115972A (en) 1991-02-06 1992-05-26 Minnesota Mining And Manufacturing Company Spray die for producing spray fans
JPH05152020A (ja) * 1991-11-28 1993-06-18 Nitto Denko Corp 異方導電コネクター
RU94019986A (ru) * 1991-12-09 1996-04-27 Миннесота Майнинг энд Мануфактуринг Компани (US) Микроструктурная мембрана и способ ее изготовления
RU2050930C1 (ru) * 1992-08-04 1995-12-27 Михаил Ярославович Алферов Способ изготовления патронного фильтровального элемента
US5651900A (en) 1994-03-07 1997-07-29 The Regents Of The University Of California Microfabricated particle filter
US5733628A (en) 1996-10-10 1998-03-31 Tredegar Industries, Inc. Breathable elastic polymeric film laminates
US6599612B1 (en) * 1997-12-15 2003-07-29 The Procter & Gamble Company Process of forming a perforated web
DE69729811T2 (de) * 1997-12-15 2005-08-04 The Procter & Gamble Company, Cincinnati Verfahren zur folien-perforation
US6024553A (en) 1997-12-22 2000-02-15 Mcneil-Ppc, Inc. Apparatus for supporting a starting web during formation of the apertured web
US6977109B1 (en) 1998-07-24 2005-12-20 3M Innovative Properties Company Microperforated polymeric film for sound absorption and sound absorber using same
US6617002B2 (en) * 1998-07-24 2003-09-09 Minnesota Mining And Manufacturing Company Microperforated polymeric film for sound absorption and sound absorber using same
EP1140332A1 (en) * 1998-12-23 2001-10-10 Morphometrix Technologies Inc. In-situ manufacture of membrane microfilters
CA2382442C (en) 1999-09-15 2009-07-07 Aradigm Corporation Pore structures for reduced pressure aerosolization
CA2361930A1 (en) * 1999-12-08 2001-06-14 Baxter International Inc. Microporous filter membrane, method of making microporous filter membrane and separator employing microporous filter membranes
US6598701B1 (en) 2000-06-30 2003-07-29 3M Innovative Properties Company Shaped microperforated polymeric film sound absorbers and methods of manufacturing the same
CN101387014B (zh) * 2000-09-05 2015-08-26 唐纳森公司 聚合物,聚合物微米纤维,聚合物纳米纤维和包括过滤器结构的用途
US6743273B2 (en) 2000-09-05 2004-06-01 Donaldson Company, Inc. Polymer, polymer microfiber, polymer nanofiber and applications including filter structures
JP2003088733A (ja) * 2001-09-20 2003-03-25 Canon Inc 気液分離膜およびその製造方法
US7037100B2 (en) * 2002-10-09 2006-05-02 3M Innovative Properties Company Apparatus for flame-perforating films and methods of flame-perforating films
US7160095B2 (en) 2003-10-06 2007-01-09 3M Innovative Properties Company Apparatus for oxygen enriched flame-perforation of a polymer film
US20060049099A1 (en) 2004-09-03 2006-03-09 Chang Jen C Filter device used in a paint cup of a spraying gun
US20060102550A1 (en) 2004-11-18 2006-05-18 Joseph Stephen C P Liquid supply and filter assembly
ES2365928T3 (es) 2004-12-03 2011-10-13 Siemens Industry, Inc. Post-tratamiento de membranas.
CN101432116B (zh) 2006-04-27 2012-10-10 3M创新有限公司 制备结构化薄膜的方法
US8367184B2 (en) 2006-04-27 2013-02-05 3M Innovative Properties Company Structured films having acoustical absorbance properties
RU2327510C1 (ru) * 2006-10-09 2008-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "РЕАТРЕК-Фильтр" Асимметричная трековая мембрана и способ ее изготовления
US20100186570A1 (en) 2009-01-29 2010-07-29 3M Innovative Properties Company Method for making an optical film having a variable prismatic structured surface
JP2011031219A (ja) * 2009-08-05 2011-02-17 Asahi Kasei Corp ナノホール分離膜とその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI506070B (zh) 2015-11-01
TW201129619A (en) 2011-09-01
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WO2011081894A1 (en) 2011-07-07

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