(57)【要約】少なくとも２つの異なる孔径領域を含む転相微孔性膜が提供され、ここで、適性孔ゾーンが構造体の内の内側に配置されるように、２つの膜シートが背合わせに配置される。本開示による代表的な膜は、優れた熱安定性と保持特性を与える。開示された膜構造体を製作して使用する方法が、また、本開示により提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の多孔性プレフィルタ領域と第１の多孔性適性領域を含む第１の膜エレメントと、
第２の多孔性プレフィルタ領域と第２の多孔性適性領域を含む第２の膜エレメントと、
を含み、ここで、前記第１の適性領域が前記第２の適性領域と相並び関係で存在するように、前記第１の膜エレメントと前記第２の膜エレメントが相互に積層される、微孔性ろ過膜。
【請求項２】
第１の多孔性プレフィルタ領域と第１の多孔性適性領域を含む第１の膜エレメントと、
第２の多孔性プレフィルタ領域と第２の多孔性適性領域を含む第２の膜エレメントと、
を含み、ここで、前記第１の適性領域が前記第２の適性領域と相並んだ関係で存在するように、前記第１の膜エレメントと前記第２の膜エレメントが相互に対して相並んだ配向で配置される、微孔性ろ過膜。
【請求項３】
前記第１の膜エレメントと前記第２の膜エレメントが、ナイロンから製作される、請求項２に記載の微孔性ろ過膜。
【請求項４】
前記第１の膜エレメントと前記第２の膜エレメントが、フルオロポリマーから製作される、請求項２に記載の微孔性ろ過膜。
【請求項５】
前記フルオロポリマーが、ポリ弗化ビニリデンである、請求項３に記載の微孔性ろ過膜。
【請求項６】
前記第１の膜エレメントと前記第２の膜エレメントが、ポリエーテルスルフォンから製作される、請求項２に記載の微孔性ろ過膜。
【請求項７】
前記第１のプレフィルタ領域と前記第１の適性領域の中間に第１の補強層を、且つ前記第２のプレフィルタ領域と前記第２の適性領域の中間に第２の補強層を含む、請求項２に記載の微孔性ろ過膜。
【請求項８】
前記第１の補強層と前記第２の補強層が、非多孔性支持材料上で製作される、請求項７に記載の微孔性ろ過膜。
【請求項９】
前記非多孔性支持材料が、ポリエチレンテレフタレート・フィルムである、請求項８に記載の微孔性ろ過膜。
【請求項１０】
前記第１の多孔性プレフィルタ領域と前記第１の多孔性適性領域が、１．５：１〜４：１である孔径比を定める、請求項２に記載の微孔性ろ過膜。
【請求項１１】
第１の面と第２の面を有する不織布補強材料を準備する工程と、
前記支持材料に対して、前記第１の面に第１のドープを且つ第２の面に第２のドープを含浸する工程と、
プレフィルタ層を定めるために前記第１のドープが転相されると共に適性層を定めるために前記第２のドープが転相されるように、前記含浸された支持材料を処理する工程と、
第１のセグメントの前記適性層が第２のセグメントの前記適性領域に対して相並んだ関係で存在するように、前記転相され含浸された支持材料の前記第１のセグメントを前記転相され含浸された支持材料の前記第２のセグメントに積層する工程と、
を含む積層された微孔性膜の製作方法。
【請求項１２】
前記プレフィルタ層と前記適性層の間の１．５：１〜４：１の孔径比を与えるために、前記第１のドープと第２のドープが、配合され且つ転相される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第３のドープを前記含浸された支持材料に付与することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記積層工程に先立ち前記転相され含浸された支持材料をすすぎ、且つ洗浄することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記支持材料が、ポリオレフィン及びポリエステルからなる群から選択される材料から製作される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記処理工程が、前記含浸された支持材料を急冷却することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記積層工程が、以下の処理工程の少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法：（ｉ）乾燥に先立ちニップ・ローラーで前記第１のセグメントと第２のセグメントを一緒にプレスする工程、又は（ｉｉ）前記第１のセグメントと第２のセグメントを密接に接触させ且つ真空ロール・ドライヤーで処理する工程。
【請求項１８】
第１の多孔性プレフィルタ領域と、第１の補強層と、第１の多孔性適性領域とを含む第１の膜エレメントと、
第２の多孔性プレフィルタ領域と、第２の補強層と、第２の多孔性適性領域とを含む第２の膜エレメントと、
を含み、ここで、前記第１の適性領域が前記第２の適性領域と相並んだ関係で存在するように、前記第１の膜エレメントと前記第２の膜エレメントが積層面に沿って相互に積層される、積層された微孔性ろ過膜。
【請求項１９】
第１の多孔性プレフィルタ領域と第１の多孔性適性領域を含む第１の膜エレメントと、
第２の多孔性適性領域を含む第２の膜エレメントと、
を含み、ここで、前記第１の適性領域が前記第２の適性領域と相並んだ関係で存在するように、前記第１の膜エレメントと前記第２の膜エレメントが相互に積層される、積層された微孔性ろ過膜。
【請求項２０】
第１の多孔性プレフィルタ領域と第１の多孔性適性領域を含む第１の膜エレメントと、
第２の多孔性プレフィルタ領域と第２の多孔性適性領域を含む第２の膜エレメントと、を含み、ここで、前記第１の適性領域が前記第２の適性領域と相並んだ関係で存在するように、前記第１の膜エレメント及び前記第２の膜エレメントが、相互に接合されるが積層されない、積層された微孔性ろ過膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の背景
関連出願への相互参照
本出願は、２００２年７月２４日出願の「複数層膜及びその製作方法」と題する、共に系属中の仮特許出願（Ｎｏ．６０／３９８，０９３）の利益を援用する。この出願の全ての内容は本明細書に参照により取り込んでいる。
【０００２】
技術分野
本発明は、ナイロン、ポリ弗化ビニリデン、及び／又はポリエーテルスルフォンから製作され少なくとも２つの異なる孔径領域を有する転相流延膜に関する。ここで、２つの膜シートは、適性孔ゾーンが構造体内で内側に位置するように背合わせに配置される。本開示による代表的な膜が、優れた熱安定性と保持特性を提供する。開示される膜構造体を製作する方法と共に使用する方法も本開示により提供される。
【背景技術】
【０００３】
背景
微孔性転相膜は、当該技術によく知られている。微孔性転相膜は、１つの表面から他の表面へ延在する微孔性相互接続通路を含む多孔性固体である。これらの通路は、ろ過されている液体が通過しなければならない、曲がりくねったトンネル又は進路を提供する。微孔性転相膜を通過する液体に含まれる粒子は、概ね、膜構造体の表面又は内部に捕捉されるようになり、ろ過を達成する。一般的には約１３，８００〜約３４５，０００Ｐａ（約２〜約５０ｐｓｉ）の差圧が、流体を、微孔性転相膜を透過させるために典型的に使用される。孔より大きい液体内粒子は、膜に入ることを妨害されるか又は膜中に補足されると共に、孔より小さい粒子の一部は、孔の曲がりくねった進路内の膜孔構造体中に補足されるか又は吸収される。液体と膜孔より小さい粒子の一部とが、通過する。このようにして、微孔性転相膜は、所定の粒度以上の粒子が膜を通過しないようにする一方、同時に、流体と所定の粒度より小さい粒子の一部とを通過させる。微孔性転相膜は、典型的に、約０．０１μｍ以下〜約１０．０μｍ以上の粒度範囲の粒子を保持する能力を有する。
【０００４】
商業的及び／又は臨床の意義を有する多くのマイクロメートル及びマイクロメートル以下の粒径を持つ粒子を、微孔性膜を用いて分離することが出来る。例えば、赤血球は直径が約８μｍであり、血小板は直径が約２μｍであり、バクテリアとイーストは直径が約０．５μｍ以下である。水を、バクテリアより小さい孔径を有する微孔性膜を通過させることによって水からバクテリアを除去することが可能である。同様に、微孔性膜は、電子産業で集積回路の製造に使用する水から肉眼では見えない、けん濁粒子を除去することが出来る。
【０００５】
微孔性膜はバブル・ポイント試験により評価される。この試験は、十分に湿潤した転相膜から初期気泡を発生させる圧力（初期バブル・ポイント値又は「ＩＢＰ」）と転相膜全面の孔の大部分から気泡を発生させる、それ以上の圧力（終期バブル・ポイント値又は「ＦＡＯＰ」）との測定を含む。初期バブル・ポイント値と終期バブル・ポイント値の試験を行う手順は、１９８７年２月２４日発行の米国特許第４，６４５，６０２明細書に記載され、この開示内容は本明細書に参照により取り込んでいる。初期バブル・ポイント値試験とさらに一般的な平均流動孔試験に用いられてきた手順が、例えば、ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−７０及びＡＮＳ／ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−７０（１９７６年再認可）に詳細に説明されている。これらは本明細書に参照により取り込んでいる。微孔性転相膜バブル・ポイント値は、孔径と湿潤液体に依っており、ゲージ圧で概ね約３４，５００〜約６９０，０００Ｐａ（約５〜約１００ｐｓｉｇ）である。
【０００６】
別の孔測定技法がＡＳＴＭ  Ｅ１２９４  ８９に記載され、膜の孔から流体を排除して得られた流体を測定することによって孔径を測定する方法が記載されている。この方法は、平均流動孔の測定に使用され、ＡＳＴＭ  Ｅ１２９４  ８９試験の湿潤部が同様の記録書を使用する点で、先に本明細書にて参照されたフォワード・フロー・バブル・ポイント値の方法に類似している。
【０００７】
種々の先行技術特許が、微孔性膜と微孔性膜の製造、使用方法に向けられている。例えば、マリナシオ外（Marinaccio et al）の米国特許第３，８７６，７３８号明細書は、フィルム形成性ポリマーをそのポリマーの無溶媒系で急冷却することにより微孔性膜を製作する方法を記載している。ポール（Pall）の米国特許第４，３４０，４７９号明細書は、ポリアミド樹脂溶液を基材上に流延して得られたポリアミドの薄いフィルムを急冷却することによるスキンレスの微孔性ポリアミド膜の製作を一般的に記載している。
【０００８】
一部の微孔性膜の機械的強度は比較的劣っているので、機械的性質を改良して取扱いと加工を容易にするために、膜を多孔性支持材料で補強することが知られている。従って、前述のポール（Pall）の米国特許第４，３４０，４７９号明細書は、ポリマー溶液が多孔性支持材料の上に直接流延された結果、ポリマー溶液が、流延の間に支持材料に浸透すると共に複合微孔性膜の補強された内層形成の間に確実に接着されるようになる手順を記載している。支持材料は、好ましくは、複合膜を横切る圧力低下が最小になるように開放的構造を有する。米国特許第４，３４０，４７９号明細書は、個別の層よりも粒子除去性に優れる単一シートをつくるために抑制条件下で乾燥される、２層又は３層構造を形成するために一方が補強材である２つ以上の微孔性膜の組み合わせをさらに記載している。
【０００９】
バーン外（Barnes, Jr .,et al）の米国特許第４，７０７，２６５号明細書は、ポリマー微孔性内側膜と共に含浸された多孔性補強用ウェブと、含浸されたウェブの各面に積層された少なくとも１つのポリマー微孔性外側適性膜とを有する、補強された積層ろ過膜を記載する。内側膜の孔径は外側膜の孔径より大きい。このようにして、補強用ウェブに常に存在する欠陥、例えば繊維束、破断繊維、空隙領域等が粗い、より開放的内側膜に閉じ込められ、より緻密な外側の適性層がウェブにより強化され支持される。適性層は補強用ウェブ内に存在する欠陥により影響されない。さらに、大きな孔径の内側膜層の使用により、補強用ウェブを横切る流体の実質的な圧力低下が起きないことが確実になる。
【００１０】
先の、バーン外（Barnes, Jr .,et al）の米国特許第４，７０７，２６５号明細書に開示される膜は、複合膜を製作するために３つの分離した操作を必要とするため複雑で製造コストが高い。第一に、含浸され補強された膜支持層が製造され、第二に、補強されない適性層が製造され、且つ第三に、含浸され補強された膜支持層と補強されない適性層が積層され複数層複合微孔性膜が形成される。この構造体は、適性ゾーンがカートリッジ製作の間に潜在的損傷に露出される点でさらに制約される。さらに、２つの適性ゾーンが分離されているとき、１つの層の欠陥は、第２層に欠陥を見付けるまで汚染物質がそれをバイパスして、より開放的なゾーンを通って横方向に流れることを可能にする。欠陥は、直径の区画に制御された孔の全域に選択的流路をつくる。
【００１１】
さらに、バーンの２６５特許に記載された複合膜の総括的孔径は、約０．４５μｍ程度に高い孔径を有する補強されない適性層を分離して製作して取り扱う困難のため、概ね約０．４５μｍ以下の範囲に限定される。このようにして、積層複合膜の有用性は、膜が概ね、約０．６５、０．８、１．２、３．０μｍ及びそれ以上の孔径を有する膜が必要とされない殺菌用途等の用途に限定される。さらに、機械的ひずみが各ひだの折り山に存在し、厚さの増加と共に増加し、緻密層が露出するとき特に面倒である。従って、機械的ひずみは、カートリッジ製作後には決して完全には開放されず、製品の使用可能な寿命を短くして一体性の早期破壊に至るであろう。
【００１２】
ステッドリ外（Steadly et al）の米国特許第４，７７０，７７７号明細書は、バーンの２６５特許明細書に開示される方法の欠点の一部を克服している。それは、孔径勾配を有する連続の幾何学的非対称膜を製造するために、大きな孔径の（粗い）膜流延用溶液で補強用ウェブを完全に飽和し、小さな孔径膜流延用溶液を被覆されたウェブの片面に付与し、次に大きな及び小さな孔径流延用溶液を片面のみから急冷却することによる。このようにして、バーンの２６５特許明細書積層工程が、こわれやすい補強されない適性層を取り扱う必要性と共に省略される。しかしながら、ステッドリの７７７特許明細書の教示に従うと、別の流延用溶液を大きな孔径の補強されたウェブ含有層の別の面に付与することが出来ない。このようにして、唯一の付加層が、第１層に流延され製織材料を含む第２層の頂部に流延されることが可能である。その上、ステッドリの７７７特許明細書に教示される膜は、スキン付き膜である。従って、そのような膜は、スキン付き微孔性膜に関連する欠点、特に高圧力低下、比較的劣る構造一体性、スキン裂け目への疑い、堆積物によりふさがれる傾向等の損害を受ける。
【００１３】
デゲン（Degen）の米国特許第５，４３３，８５９号明細書は、約５０μｍの厚さを有する補強用ウェブの一部が微孔性膜の内部に埋め込まれないように、好ましくは、粗い膜流延用溶液での補強用ウェブの不完全含浸を提案することにより、ステッドリ外（Steadly et al）の米国特許第４，７７０，７７７号明細書に開示されるスキン付き膜の欠点の一部、特に高い圧力低下に向けるよう試みている。微孔性膜の内部に埋め込まれていない補強用ウェブのその部分の低い流動抵抗により、支持された微孔性膜を通過するろ過後流体が、ろ過エレメントを横切る圧力低下に対して大きな悪影響を持たないことが確実になる。
【００１４】
デゲン８５９特許明細書に開示される膜は、米国特許第４，７７０，７７７号明細書に開示されるスキン付き膜に比較して、より低い膜横断圧力低下を発揮し、膜は大きな構造的欠点を有する。第一に、膜は、補強用ウェブの中心軸の周りの著しい幾何学的非対称の損害を受ける、即ち、膜の厚さが補強用ウェブの各面で変化する。結果として、膜にプリーツが付与されるとき、膜の厚い側の機械的ひずみが膜の薄い側より大きい。機械的ひずみのこの差が、膜の応力クラック形成と一体性に破壊の可能性を増加する。第２に、膜は、特に逆流の間に、膜−補強用ウェブ界面に沿って分離する可能性にあるリスクを持つ。第３に、膜は、１つの面に対する他方の面、及び露出されるスクリム補強領域に異なる孔径を有する「表裏差（sideness）」を示す。このことは、分析的又は一部の診断的ろ過技法のような特定の用途においてその有用性を限定する。最後に、ステッドリの７７７特許明細書によるように、デゲン８５９特許明細書の膜は、ステッドリの７７７特許明細書と同じ理由で膜補強ウェブの反対面に別のセクションを有することが出来ない。
【００１５】
より最近では、メイヤリング外（Meyering et al）の米国特許第６，２６４，０４４号明細書は、有効な３つの部位の補強された微孔性ろ過膜及びそのような微孔性ろ過膜システムの製造方法を開示する。開示事項を本明細書に参照により取り込んでいる米国特許第６，２６４，０４４号明細書を特に参照すると、３つのゾーンの、補強された、連続の、幾何学的に対称的な微孔性膜が開示され、この膜は、上部ゾーンと下部ゾーンの間に配置される中間ゾーン内に封入された多孔性支持材料を含む。３つのゾーンの少なくとも１つが、他の２つのゾーンの孔径よりも少なくとも約２０％大きい孔径を有する。メイヤリングの０４４特許明細書の開示された３つのゾーンの微孔性膜システムの性能は、ろ過用途における改良された流速（孔径特性基準）、大きな表面積と高い処理能力を有する膜カートリッジに結果する比較的薄い断面により特徴付けられる。
【００１６】
メイヤリング外（Meyering et al）の米国特許第６，２８０，７９１号明細書は、その開示事項が本明細書に参照により取り込んであり、補強され、連続的な、幾何学的に対称的な微孔性ろ過膜の有効な製造方法を開示する。ここで、膜は、多孔性支持材料と、上部領域と下部領域の間に配置された中間領域を有する連続微孔性膜とを含む。メイヤリングの７９１特許明細書の支持材料は、中間領域内部に埋め込まれ、中間領域は上部領域と下部領域の少なくとも１つの孔径よりも少なくとも約５０％大きい孔径を有する。上部領域と下部領域は、膜の中心軸の周りで幾何学的対称を提供するために実質的に同一の厚さを有する。開示された製作方法は、連続方法又は浴槽使用方法で実施してもよい。メイヤリング方法は、膜が１度に製作されることが可能であり積層を必要としない点でバーンの方法への改良を示す。しかしながら、メイヤリングの方法は、２つの適性ゾーンを隣接して配置しない。今日までの有効な微孔性ろ過膜システムを開発するために貢献された大きな努力にも拘わらず、優れたろ過性能、熱安定性及び高水準の汚染物質からの保護を提供する高度のろ過膜設計に対するニーズが依然として存在する。加えて、種々の最終的商用形態（例えば、プリーツ付きカートリッジ等）で信頼性があり効率的なろ過性能を提供すると共に比較的安価で、確実に、且つ容易に製造される微孔性ろ過膜システムに対するニーズが存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本開示の目的は、高い熱安定性と処理能力を持つ微孔性膜を提供することである。
【００１８】
本開示の別の目的は、膜の適性層に物理的な及び汚染物質からの保護を与える微孔性膜を提供することである。
【００１９】
本開示のさらなる目的は、生物的流体、非経口的流体、工業処理流体等を有効にろ過する微孔性膜を提供することである。
【００２０】
本開示のさらなる目的は、膜の設計により膜の製造時の潜在的欠点を補償することができる微孔性膜を提供することである。
【００２１】
本開示のさらなる追加目的は、ナイロン、ポリ弗化ビニリデン、及び／又ポリエーテルスルフォンを用いて製作される、本明細書に記載の有利性を有する微孔性膜を提供することである。
【００２２】
本開示の別の目的は、本明細書に記載の有利性を有する、微孔性無荷電化修正膜の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
これら等の目的に応じて、本開示による代表的微孔性膜は、少なくとも２つの異なる孔径を持つナイロン、ポリ弗化ビニリデン、及び／又ポリエーテルスルフォンから製作される転相流延膜を含む。相並んで配置され、又は置かれ、好ましくは、緻密な即ち適性領域が膜の中央に挟み込まれるように相互に「背合わせ」に積層される。前述の設計に従って積層された及び積層されない微孔性膜は、例えば後加工（例えば、プリーツ加工）の間に適性層を保護し、高いろ過処理用量をもたらす。前述の設計に従い積層された及び積層されない代表的な微孔性膜は、優れた熱安定性と適性層の潜在する欠点に対する完全性とを備える強い構造を特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本開示によるさらなる代表的微孔性膜は、２つの転相流延膜を含む、ここで少なくとも１つの膜が、好ましくは両方の膜が、少なくとも２つの異なる孔径を有する（２つに限定されない。）２つの膜が、適性の層が一緒に配置されるように相互に積層される。２つの適性層が、このように、積層構造体の中央に存在するように配置され、ここでこれらの層は、潜在的損傷から実質的に保護される。微孔性膜は、種々の産業用及び／又は臨床用用途に有効に使用されるけれども、そのような代表的微孔性膜設計は、ろ材の殺菌消毒に特に適する。微孔性膜の外側の、より開放的な層（例えば、プレフィルタ層）の存在により、物理的な保護が与えられるのみならず、緊密層（すなわち、適性層）が使用中に汚染物質から保護される。開示される微孔性膜設計により、長いフィルタ寿命を含む大きな利点が与えられる。
【００２５】
本発明の他の目的と効果は、以下の記述、付随する図面及び付属の特許請求の範囲から明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本開示による典型的、目下好適な、代表的微孔性膜１０が、模式的に示される。模式的に示された構造体は、補強された膜、例えばナイロンから作られた膜に適している。しかしながら、本開示によりポリ弗化ビニリデン（PVDF）、及び／又ポリエーテルスルフォン（PES）から製作される微孔性膜は、一般的に、膜の中央に補強を必要としない。
【００２７】
微孔性膜１０は、個々の微孔性膜部材１２ａ、１２ｂを相並んだ又は背合わせの関係で配置すること又は置くことにより形成される。本開示の好適実施例によると、微孔性膜は、１対の個々の微孔性膜部材１２ａ、１２ｂの積層により形成される。模式的に示される微孔性膜１０では、膜部材１２ａは、適性層１４ａ、補強層１６ａ、及びプレフィルタ層１８ａを含む。同様の尺度で、膜部材１２ｂは、適性層１４ｂ、補強層１６ｂ、及びプレフィルタ層１８ｂを含む。両方の微孔性膜部材１２ａ及び微孔性膜部材１２ｂは、典型的に連続している、即ち、連続がフィルタ処理層の間に存在する。
【００２８】
上述のように、本開示による好適な微孔性膜は、ポリ弗化ビニリデン及び／又はポリエーテルスルフォンから製作されることがある。PVDF及び／又はPESから作製される微孔性膜の構造特性に基づいて、補強層（例えば、層１６ａ、１６ｂ）は一般的には必要でない。補強されない膜の場合、プレフィルタ層と適性層は相互に隣接しているであろう。
【００２９】
微孔層１０は、好適には、適性層１４ａ、１４ｂが積層面２０に沿って相互に積層されるように、膜部材１２ａ及び膜部材１２ｂを積層することにより形成される。微孔性膜１０は、プリーツ加工操作の前に相並んだ関係で巻く部材１２ａ、１２ｂを配置する又は置くことにより形成されることがあることがさらに考えられる。本開示の好適な実施例によると、膜部材１２ａは、膜部材１２ｂに典型的に同一である、即ち同じ膜材料（標準的製造時変動は受ける。）が、本質的にそれ自身に積層される。微孔性膜１０は、このようにして、界面即ち積層面２０に対して典型的に対称的である。
【００３０】
本明細書の用語「微孔性膜」の使用により、約０．０１μｍ以下〜約１０．０μｍ以上の粒径範囲の粒子を保持する能力を有する微孔性膜を包含することを意図する。
【００３１】
本開示による微孔性膜に適用される用語「連続な」は、連続が膜を構成するゾーン間に存在する微孔性膜に関して理解され、如何なる破断も、個々のろ過ゾーンを構成するポリマー構造体間に存在しない。微孔性膜構造体は、補強用層又はスクリムが存在する連続構造体と考えられ、微孔性膜構造体が連続且つ透過性であることに対して補強用層又はスクリムの繊維の張りが網状組織を構成する。それ故、スクリムと微孔性膜が、それらのそれぞれのポリマー構造体の連続的相互透過性の網状組織を形成する。
【００３２】
本開示による微孔性膜に適用される用語「モノリシック」により、単一ユニットを意味することを意図する。
【００３３】
本明細書に使用するフレーズ「幾何学的対称」により、微孔性膜の対称ゾーン又は層が実質的に同一の厚さを持つ構造に関することが理解される。用語「対称」が、バーン外（Barnes, Jr .,et al）の米国特許第４，７０７，２６５号明細書の用語「対称」の使用とは対照的に異なって本明細書では使用されていることに注目する価値がある。バーン‘２６５特許は、用語「対称」を孔径対称に関して使用する；このように、バーン‘２６５特許では用語「対称」は、外側の２つの適性層が実質的に同一の孔径を持つときに適用する。本開示の特定の実施例では、孔径対称が好まれるが必須ではなく、代表的微孔性膜の特性が開示される。
【００３４】
本開示に使用の用語「孔径」により、適切なＡＳＴＭ‐Ｆ３１６‐７０試験及び／又はＡＳＴＭ−Ｆ３１６−７０（１９７６年再認可）試験及び／又はＡＳＴＭ‐Ｅ‐１２９４  ８９に記載の孔測定技法により測定された「平均流動径」を意味することが理解される。
【００３５】
本開示による微孔性膜は親水性である。用語「親水性の」の使用により、水を吸着する又は吸収する膜を意味する。一般には、親水性は、膜表面の水酸基（−OH）、カルボキシル基（−COOH）、アミノ基（−NH2）及び／又は類似の官能基の十分な量の存在により高められる。開示される微孔性膜は、ナイロンから製作される膜のように、本来的に微孔親水性であることがある、又はPVDFから製作され後処理される微孔性膜のように、後処理操作により親水性にされることがある。さらに、親水性は、ナイト（Knight）、グリテ（Gryte）、及びハツレット（Hazlett）が記載するように、微小組織的現象により高められる。そのような基は、膜への水の吸着及び／又は吸収を支援する。そのような親水性は、水性流体のろ過に特に有用である。
【００３６】
本開示による代表的微孔性膜はナイロンから製作される。用語「ナイロン」は、反復アミド基を含むコポリマー及びターポリマーを含むフィルム形成性ポリアミド樹脂及び異なるポリアミド樹脂の配合体を包含することを意図する。好適には、ナイロンは加水分解の点で安定である。これを達成するための、当該技術に知られる種々の手段には、ハウ外（Hou et. al）の米国特許第５，４５８，７８２号明細書（この開示事項は参照により本明細書に取り込んでいる。）に開示されるようにアミノ末端基の数を増加すること、又はナイロンの分子量を増加すること、又はナイロンに酸化防止剤を添加することがある。
【００３７】
一般的には、ナイロンとポリアミド樹脂は、ジアミンとジカルボン酸とのコポリマー又はラクタムとアミノ酸のホモポリマーであり、結晶性又は固体構造、溶融点、及び他の物理特性が大幅に変化する。本開示による微孔性膜の製作に使用する好適なナイロンは、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸とのコポリマー（ナイロン６６）、ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸とのコポリマー（ナイロン６１０）、ポリカプロラクタムのホモポリマー（ナイロン６）及びテトラメチレンジアミンとアジピン酸とのコポリマー（ナイロン４６）を含む。これらの好適なポリアミド樹脂は、約４：１〜約８：１のメチレン（CH2）のアミド（NHCO）基に対する比を有する。ナイロン・ポリマーは、広範囲のグレードで利用され、約１５,０００〜約４２,０００（数平均分子量）の範囲内の分子量の点で及び他の特性で著しく変化する。ポリマー鎖を構成する単位の特に好適な種は、ポリヘキサメチレンアジパミド、即ちナイロン６６であり約３０，０００以上の分子量を有する。添加物を含まないポリマーが一般的に好適であるが、酸化防止剤、界面活性剤、又は類似の添加剤の添加が一部の条件下で有効であることがある。
【００３８】
本明細書で使用する「微孔性膜」は、１つの表面から他の表面へ延びる微孔相互連結通路を含む多孔性固体である。これらの通路は、一般に、ろ過されようとしている液体が通過しなければならない、曲がりくねったトンネル又は進路を与える。この流体に含まれる、孔よりも大きい任意の粒子が、微孔性膜に入ることを妨害されるか、又は微孔性膜の孔の内部に捕捉される。孔よりも小さい一部の粒子は、微孔性膜の曲がりくねった進路内部の孔構造中にまた捕捉されるか、又は吸収される。液体と孔よりも小さい一部の粒子とは、微孔性膜を通過する。上述のように、このタイプの微孔性膜は、約０．０１μｍ以下〜１０．０μｍ以上の粒径範囲の粒子を保持する能力を有する。
【００３９】
本明細書で使用の「転相」又は「転相膜」は、潜在的孔構造体を形成するようにポリマー溶液を管理された環境に露出する方法に関する。転相は、微孔性膜の形成に必要な工程であり、ポリマー溶液が表面又は基材に塗布又は付与された後に起きる。当業者によく知られるように、転相は、いくつかの機構により引き起される。転相の具体例は、以下を含むがこれに限定されない。（ｉ）ポリマー溶液よりも高い含有量の非溶媒を含む、溶媒及び非溶媒の溶液にポリマー溶液塗布剤を接触させること、（ｉｉ）熱的に引き起された転相、（ｉｉｉ）膜を蒸気界面に露出すること、及び、ポリマー溶液塗布剤から溶媒を蒸発すること。一部の事例では、流延され、転相され、且つすすがれた調製物が、また膜と称されることがある。しかしながら、最終的な膜の実施例が乾燥後に始めて達成されることを理解すべきである。
【００４０】
再度、図１の模式図を参照すると、プレフィルタ層１８ａ、１８ｂは、適性層１４ａ、１４ｂよりも開放的な又はより大きな孔を有する微孔性膜である。プレフィルタ層１８ａ、１８ｂは、微孔性膜１０の最外表面を構成する。本開示の代表的実施例によると、プレフィルタ層１８ａ、１８ｂは、それらの深さの点で実質的に均一で対称的である。
【００４１】
補強層１６ａ、１６ｂは、ポリオレフィン又はポリエステルから典型的に製作される典型的不織布支持体である。補強層１６ａ、１６ｂは、膜部材２ａ、１２ｂを且つ一旦相互に積層後は微孔性膜１０を支持する。図１に示す代表的微孔性膜は、補強層１６ａ、１６ｂを含むけれども、適性層及びプレフィルタ層の製作に使用する製作技法又はポリマー材料によっては、PVDF又はPESから製作される適性層及び／又はプレフィルタ層の場合には、補強層を必要としないことがあることが考えられる。
【００４２】
適性層１４ａ、１４ｂは、プレフィルタ層１８ａ、１８ｂよりも小さな孔を有する微孔性膜である。適性層１４ａ、１４ｂの孔構造は、それらの深さの点で実質的に均一で概ね対称的である。適性層１４ａ、１４ｂの孔径／特性は、微孔性膜１０の総括的保持特性を決定する。
【００４３】
膜部材１２ａ、膜部材１２ｂの積層は、一般的に、それぞれの膜部材を個別に流延し、転相し且つすすぐことからなる。しかしながら、膜部材は積層工程前に乾燥しない。むしろ、膜部材１２ａ、膜部材１２ｂは、乾燥前に（積層面２０に沿って）共にプレスして密接接触させる。膜部材１２ａ、膜部材１２ｂが、次に、適性層１４ｂと境を接して相並んでいる適性層１２ａと共に、一緒に乾燥されることにより、それらの間にしっかりした結合をつくる。さらに、誰かが、適性層とプレフィルタ層を一度に流延し、転相し、すすぎ、次に、適性層が乾燥の前にそれ自身上に折りたたまれるように膜を長さ方向に折ることを望むことがあるかもしれないことが考えられる。
【００４４】
２つの層が乾燥前にプレスされ接触する。これはいくつかの方法で達成される。張り枠付きオーブンでは、２つの層が乾燥中に十文字張力に保持される。張り枠付きオーブンは、乾燥している膜の端を張力下に保持するためにピンを使用し、補強された膜には問題なく作用するが、補強されない膜にはあまり適していない。補強されない膜の場合、複数の膜を乾燥前にニップ・ロールで共にプレスすることが出来る、又は密接に接触させて真空ロール・ドライヤー中で処理することが考えられる。
【００４５】
本開示の好適な実施例によれば、微孔性膜１０は、殺菌消毒用ろ材としての機能に有効である。本明細書で使用の「殺菌消毒用ろ材」は、１０7CFU／ｃｍ2膜表面積の濃度で試行した場合でさえ、ディミヌタ（B.diminuta）バクテリアを流体流から完全に除去する膜である。前述の試行のプロトコルは、ＡＳＴＭ  Ｆ８３８−８３又は健康産業製造業者協会（文書番号３、４巻）により定められている。
【００４６】
本開示により製作した微孔性膜は、ろ過性能に優れた信頼性を与える。例えば、多くの場合の殺菌消毒用ろ過等級の膜は、適性層の欠陥の影響を受ける可能性がある。欠陥は、殺菌消毒用途に伴われる著しく不利益なリスクの故に適性層にて高度に重要である。僅かのバクテリアを通過させるに過ぎない殺菌消毒用フィルタでも、性能破壊を示す。欠陥は、塗布工程における局部的混乱に関連することが多く、膜をより厚くすることで問題なく補償することが出来ない。さらに、膜をいかに厚く流延しその後許容可能な形態にするには究極的に実用上の上限が存在する。極めて厚い流延では、適切な転相が得られず、従って許容できない構造体が与えられるであろう。
【００４７】
２つの個別の適性層を製造して、それらを相並べて配置する、又は設置すること、例えば本明細書に開示するようにそれらを一緒に積層することによって、両適性層の全面に達するリスクが、実質的に低減される。本開示による微孔性膜に関連する高い信頼性が以下のように説明される。殺菌消毒用カートリッジ製品は、１ｍ2の膜表面積（典型的カートリッジは０．４６−１．０２ｍ2の範囲を構成する。）、即ち１，０００，０００，０００，０００μｍ2の表面積を含む。５μｍ直径の単独欠陥がろ材／膜内部に起きる場合、ろ材／膜の保持特性／性能は信頼性を危うくするであろう。しかしながら、殺菌消毒用カートリッジ製品が、内部にランダムに位置する同じ５μｍ直径の欠陥と共に同じ面積の別のろ材層を含む場合、２つの欠陥が整列する機会は、次式のように計算され、僅かに０．０００００００３１％である。
【００４８】
（（ｒ1＋３*ｒ2）2*π）／（１．０ｘ１０12）＝０．０００００００３１％
さらに、２枚膜部材の積層面に沿う相互積層により、粒子が、第１膜部材の特定の欠陥から第２膜部材の独立の欠陥へ効果的に進むことができるであろう見込みが低減される。粒子が欠陥から欠陥へ進む潜在性は、２枚の膜が相互に有効に結合されない場合、増加するであろう。それによって、それぞれの膜部材間の「自由なやり取り」の潜在性を除去する。複数層間の分離を減少させ、この自由な流体やり取りを取除く。２つの欠陥は、ほとんどが相互にまさしく接近しているに違いない。複数の膜部材間の接近が増加する（且つ、本開示による積層がそのような接近を大きく増加する）に従って、２つの欠陥が並ぶ機会がなおさらに微々たるものになる。
【００４９】
本明細書に開示される、積層面に沿った積層により、また、全体の微孔性膜部材構造体の有効厚さが減少する。２つの積層されない層／膜エレメント間に存在する不可避の空気間隙により、フィルタ/カートリッジ中に充填することができる膜表面積の量が実質的に減少する。本開示の代表的膜実施例によると、積層によりそのような空気間隙の潜在性を効果的に取除く。
【００５０】
さらに、本開示による微孔性膜の両側におけるプレフィルタ層の外側配置によりさらなる効果が与えられる。第一に、プレフィルタ層は、適性層を挟み込んで、上述のように、欠陥が微孔性膜の危険状態の性能を落とす可能性のある、処理と取扱いの間に起きることがある任意のさらなる損傷から保護する。損傷の潜在性と外側に配置されたプレフィルタ層により与えられる保護とは、プリーツ加工操作の間に特に明白である。プリーツ加工は、殺菌消毒用膜を市販のカートリッジ製品に加工する典型的な製造工程である。プリーツ加工では膜が裏側と前側に折りたたまれ、膜自身の上に曲げられる。プリーツ加工では膜の外側表面が最も大きな応力下に置かれる。本開示によると、適性層は、ろ材が内側又は外側に曲げられるにもかかわらず、各折りたたみの中立軸上に存在することにより、適性層の応力が最小になる。
【００５１】
さらに、当該技術で知られるように、市販のカートリッジ製品は、典型的に、上流及び下流の支持膜を含む。機能的には必要であるが、これらの支持膜は、特にプリーツ加工操作の間に、所望されないが、膜に圧痕を形成し、膜を擦り剥がす可能性があることにより、膜に付加的損傷を引き起す。本明細書に開示するように、適性層をプレフィルタ層の内側に挟み込むことにより、適性層は、そうでなければ支持膜による圧痕形成／擦り剥がしにより科されることがある損傷から効果的に保護される。
【００５２】
加えて、本開示によりプレフィルタ層に対して内側に適性層を配置することにより、適性層が、そうでなければ流体のろ過の間に適性層の孔をふさぐことがある汚染物質から有効に保護される。よく知られているプレフィルタ層への損傷は、それが起きる場合（例えば、支持膜による擦り剥がしによって）、開示される微孔性膜システムの総括的操作性に重要ではない。これは、プレフィルタ層が一般的にその意図された予備ろ過機能を依然として行うためである。プレフィルタ層の小さな欠陥は、特に面倒ではなく、それらが依然として保護を与えるからである。実際、プレフィルタ層は、大きな孔により大幅に大きなきょう雑物保持容量を示すことにより、適性層に保護を与え且つフィルタ寿命を増加する。
【００５３】
図３ａと３ｂの走査型電子顕微鏡写真を参照すると、本開示による代表的微孔性膜が示される。図３ａと３ｂに示されるように、補強層が各適性層とプレフィルタ層の中間に与えられる。図３ａと３ｂに示されるように、本開示に従いつくられた代表的微孔性膜は、第１及び第２補強層に結合された中央適性層（２つの別個の積層された適性層により画定される。）と外側に面する両プレフィルタ層を含む。上述のように、しかしながら、本開示による微孔性膜の総括的設計と構造によって、補強層が開示される微孔性膜から省略されることがあると考えられる。したがって、例えば、プレフィルタ層／適性層がナイロンから製作される微孔性膜は、カートリッジで有効に機能するために一般的に補強層を必要とする。一方、フルオロポリマー例えばポリ弗化ビニリデン（PVDF）から製作されるプレフィルタ層／適性層を含む代表的微孔性膜は、一般的に補強層を必要としない。
【００５４】
補強層を含まない微孔性膜を製造する／製作する代表的方法では、非多孔性支持体、例えばポリエチレンテレフタレート（PET）フィルム支持体を利用することがある。
【００５５】
製造／製作方法は、非多孔性支持体の同じ側に取り付けられた又は配置された複数塗布装置の使用を有効に含むことがある。塗布装置は、補強層なしに、非多孔性支持体に２つの実質的に対称的な層を付与する。２つのゾーン構造体が、流延され、転相され、且つすすがれるが乾燥されない、そして次に、２つの適性層が相接するように、同じようにつくられた別の層に接合する。非多孔性支持体は、転相工程又はすすぎ工程後に典型的に取除かれ、典型的に中間処理助材として機能する。微孔性膜は、次に、補強層を欠いている有利な製品を形成するためにプレスされ乾燥される。
【００５６】
多くの用途において、プレフィルタ層の孔径と適性層の孔径を有効にマッチさせることができ、本開示によって流動とろ過寿命に大きな効果を与える。多くのろ過用途に対して、開示された微孔性膜の好適実施例に従えば、プレフィルタ層の孔径は、適性層の孔径より約２〜４倍大きい。しかしながら、特定の実施例では、プレフィルタ層と適性層の孔径の間の、より接近したマッチングが正しいとされる。例えば、処理流がプレフィルタろ過の効果を受けた場合、２つの層の孔径は、１．５：１に近い孔径差と効果的にマッチすることがある。特定のろ過用途に関してプレフィルタ層と適性層との最適孔径比の鑑定と選択は、本開示に基づき、十分に、当業者の技術の中にある。
【００５７】
本開示に従ってつくられた微孔性膜の幾何学的対称は、機械的ひずみを最小にし、膜の相並び配置の層状分離又は分割の可能性を低減し、且つ一般的に膜の構造一体性を改良する。このことは、扇折りプリーツ付きカートリッジ配置に特に重要であることがある。この場合、微孔性膜の両側が、補強用スクリムの中立（降伏しない）軸を中心に等しく十分に曲がることが期待される。そのような曲がりは、プリーツの折り山と窪みにおける張力と圧縮力の等しい分布の結果である。その結果、両側が、プリーツ領域で膜の損傷及び／又は裂け目破断が増加するであろう過剰な張力荷重と圧縮力荷重によって負荷を掛けられない。
【００５８】
本開示の好適実施例によれば、プレフィルタ層は、関連する適性層を保護するに十分な厚さを持つように効果的に製作される。プレフィルタ層は、そのようなプレフィルタ層が、プリーツ加工の間にクラックが伝播しないように適性層を保護するに十分な厚さを持つように一般に製作される。本開示の微孔性膜の現行好適実施例によれば、プレフィルタ層は、単一適性層の厚さの少なくとも約２５％、又は相並んでいる（好ましくは積層されて）適性層の厚さの少なくとも約１２．５％である。本開示による好適微孔性膜実施例は、実質的に同一の厚さである適性層を含む。
【００５９】
本開示の完成した微孔性膜は、巻き取られ、使用のため常温条件下で貯蔵されることがある。本開示から得られる微孔性膜は、例えば、円板又はプリーツ付きカートリッジの任意の通常の市販形態に形成されることがあることが理解されるであろう。生物学的液体を含む殺菌消毒ろ過のため、本開示の微孔性膜は、加圧容器処理又は熱水フラッシングにより典型的に衛生的にされ又は殺菌消毒される。開示された微孔性膜は、一般的に、そのような処理に、特に加水分解的に安定なナイロンが上記のように使用されるとき、抵抗性であり、そのような条件下で使用時にその構造的一体性を維持する。
【００６０】
開示された微孔性膜は、容易に取り扱われ、例えばプリーツ付き形態の巻かれた構造体に直ぐに形成される。このようにして、本開示による代表的微孔性膜は、一般的に、耐久性、強さ、均質性、ピンホールと気泡欠陥の欠如により特徴付けられる。
【００６１】
図２に示すように、本開示に従って微孔性膜をつくる１つの好適な方法５０は、それぞれ第１と第２の面２２、２４を持つ補強層／材料１６を準備することを含む。補強層／材料１６は、補強層／材料１６の第１面２２に第１溶液又はドープ２６を且つ第２面２４に第２溶液又はドープ３６を加圧含浸される。図２に示すように、さらに方法５０に従って、３つのゾーンの微孔性膜が形成されるように、第３溶液又はドープ２８が、補強層／材料１６の第１面２２に付与されることがあると考えられる。３つのゾーンの微孔性膜に関連する効果とこれらの代表的構造が、マイヤリング外（Meyering et al）の米国特許第６，２６４，０４４号明細書に開示され、この開示事項は既に本明細書に参照により取り込んでいる。このようにして、本明細書に開示されるように、代表的微孔性膜は、２つのゾーン（プレフィルタ／適性層）の膜に限定されない。しかし、そのような代表的な微孔性膜は、例えば３つのゾーンの微孔性膜の３つ以上のゾーンを持つ微孔性膜を含むと、さらに考えられる。
【００６２】
本明細書で微孔性膜の製作に使用するドープ２６、３６（且つ場合によってはドープ２８）および急冷却浴３８は、本質的に従来からの技術による。補強層／材料１６に第１ドープを先ず加圧含浸して次に別のドープを補強層／材料１６の両面に塗布するためのスロット・ダイ４０、４２、４４の配列は、本開示により３つのゾーンの微孔性膜を作るために特に効果的であることが判明した。図２に模式的に示すように、開示された方法５０は、３つのゾーンの微孔性膜を作るために、補強層／材料１６を加圧含浸するための第１ダイ４０と、始めに含浸された補強層／材料１６の両面２２、２４を同時に塗布するための実質的に対向する第２、第３のダイ４２、４４とを採用することがある。第１ダイ４０又は第２題４２の省略は、本開示による２つのゾーンの微孔性膜の製作に有効である。
【００６３】
微孔性膜は、このようにして、補強層／材料１６に適切なドープを加圧含浸し、直後に、ポリマーに対する普通の非溶媒系を含む浴３８中でドープを急冷却することにより本開示により一般的につくられる。所望の孔径分布を有する膜の微孔の発現は、一般的にポリマー及び使用する溶媒系とポリマー・フィルムの急冷却に使用する非溶媒との選択により達成される。ポリマー用溶媒の選択は、広く知られ当該技術に普通であるが、使用ポリマー材料の性質により一般に決定され、溶解パラメータを基準に経験的に決めることができる。
【００６４】
本開示に従って代表的ナイロン微孔性膜を形成するためのドープは、一般に、ナイロン・ポリマー用溶媒系中のナイロン・ポリマーを含む。溶媒系は、ポリマーに対する少なくとも１つの溶媒と１つの非溶媒の混合物を含む。アルコール溶解性ナイロンに関する使用溶媒は、例えばメタノール、エタノール、ブタノール及びこれらの混合物の低級アルカノールを含む。非アルコール溶解性ナイロンは、例えばギ酸、クエン酸、酢酸、マレイン酸、及び類似の酸の酸溶媒に溶解することが知られている。ナイロン・ドープは、一般にナイロン用非溶媒で希釈される。この非溶媒はナイロン溶液と混和できる。非溶媒による希釈は、ナイロンの初めの沈殿の点まで有効であることがある。適切な非溶媒は、使用されるナイロン溶媒を基準に選択する。例えば、水混和ナイロン溶媒が採用されるとき、水は非溶媒になり得る。一般的には、非溶媒は、水、ギ酸メチル、メタノールとエタノールのような水溶性低級アルコール、グリセロール、グリコール、及びポリグリコールのようなポリオール、これらのエーテルとエステル、及び任意の前述の化合物の混合物から選択されることがある。
【００６５】
補強層／材料１６は、例えばロール塗工、スプレイ塗工、スロット・ダイ塗工等、任意の種々の技法でドープが含浸されることがある。スロット・ダイ加圧含浸工程が、補強層／材料１６にそのようなドープを完全に含浸するには、目下好適である。補強層／材料１６は、好ましくは、当該技術に知られる方法で張力下に維持される一方、ドープが加圧下で補強層／材料１６に浸透してそれを飽和する。含浸された補強層／材料１６は、所望の場合、バーン外（Barnes，Jr., et al）の米国特許第４，７０７，２６５号明細書に記述されるように、そのような層／材料中に第１塗布溶液を圧入するローラーでカレンダー処理することができる。この開示内容は参照により本明細書に取り込んでいる。その後、ドープは、同一の急冷却浴３８の急冷却流体に直接接触する外部ドープ付与面と共に同時に急冷却され、すすがれ、洗浄される。急冷却ユニット３８は、一般に普通の設計であり、各ドープ・ゾーンのポリマーを固化する、溶解されたポリマーの一定量の非溶媒を循環するための普通の貯留槽を含んでいる。
【００６６】
補強層／材料１６が含浸され、両面にドープが塗布された後に、冷却浴槽からの蒸気がドープに接触しないようにする又は少なくとも接触を最小にするために、例えば制御された蒸気ゾーンのような手段が、急冷却浴槽蒸気が急冷却前に塗布されたスクリムと相互作用しないように又は相互作用が最小になるように、一般的に与えられる。当該技術に知られるように、この制御された蒸気ゾーンにより、ドープが急冷却浴槽に達する前に、ドープが、効果的に、ダイのボトムに固化しないようになり、ドープの急冷却が蒸気と接触しないようになる。
【００６７】
当該技術に知られるように、急冷却された微孔性膜は、急冷却工程直後に普通の第１段すすぎ装置７０にて急冷却からの過剰な流体を典型的にすすがれる。膜は、その後、一般に、一定量の水を含む貯留槽、タンク７２内部の膜の接触時間を増加する複数のローラー、適切スプレイ循環装置を含む、別の複数のローラーに及び向流洗浄タンク７２中に向けられる。
【００６８】
例えば図２に示すように、一度微孔性膜が製作されると、２つの微孔性膜エレメントが、適性ゾーンが相並んだ並置状態になるように効果的に相互に積層される。相並んだ配向にある適性層に関する微孔性膜エレメントの配列と配向は、任意の既知の方法で達成され、積層は既知の積層技法により効果的になる。このようにして、本開示により有効な複数ゾーンの積層された微孔性膜をつくるために、積層された微孔性膜が、相並び空間関係にある適性ゾーンと共に典型的に乾燥される。
【００６９】
記述された製作方法／工程は、多くの代表的装置で連続的又はバッチ方式で行うことができる。一般には、例えば不織布繊維スクリムの形態の補強層／材料１６は、巻取りから張力下で巻戻され、上述のようにドープで含浸される。急冷却されないドープ／スクリム結合体は、次に、実質的に即座に依然として張力下の間に急冷却浴槽内に浸漬され、且つすすがれ／洗浄され、微孔性膜エレメントが形成される。当該技術に知られるように、２つの微孔性膜エレメントが、次に、積層され、所望の微孔性膜が形成される。この微孔性膜は、貯蔵のため張力下に巻取に巻かれる。図４を参照すると、本開示による別の目下好適の代表的微孔性膜１００が、模式的に示される。微孔性膜１００は、微孔性膜部材１１２を適性層１１４ｂに積層することにより形成される。微孔性膜部材１１２は、適性層１１４ａ、補強層１１６ａ（選択的に製作材料による）、プレフィルタ層１１８を含む。微孔性膜部材１１２の適性層１１４ｂへの積層は、第１および第２適性層、即ち、積層面１２０に沿って相並び配向の適性層１１４ａ、１１４ｂを効果的に設置する。
【００７０】
図１の開示された微孔性膜のように、膜部材と適性層の積層面に沿った相互への積層により、粒子が、第１適性層を持つ膜エレメントの欠陥から第２適性層の独立欠陥に効果的に進行することができるであろう見込みが低減する。粒子が欠陥から欠陥へ進行する潜在性は、層間の「自由なやり取り」に関する潜在性が取除かれる、２つの適性層が相互に有効に結合されることがない場合、増加するであろう。層間の分離を低減することにより、この自由な流体のやり取りを取除く。２つの欠陥は互いに殆どまさしく近接しているに違いない。適性層間の近接が増す（且つ本開示による積層がそのような近接を著しく増加する）に従い、２つの欠陥の整列機会がなお一層微々たるものになる。
【００７１】
図４に示す代表的実施例による積層面に沿う積層により、全体の微孔性膜構造体の有効厚さが薄くなる。２つの積層されない層間に存在する不可避の空気間隙により、フィルタ・カートリッジ中に充填できる膜表面積の量が減少する。本開示の代表的実施例によれば、積層によりそのような空気間隙への潜在性が有効に取除かれる。
【００７２】
本開示による好適な微孔性膜１１２と適性層１１４ｂは、ナイロン、ポリ弗化ビニリデン、及び／又はポリエーテルスルフォンからつくられることがある。PVDF及び／又はPESからつくられた微孔性膜の構造特性に基づき、補強層（例えば、層１１６）は一般的に必要ではない。補強されない膜の場合、プレフィルタ層と適性層は、相互に隣接するであろう。微孔性膜部材１１２は、典型的に連続的である、即ち、連続がそのろ過処理層間に存在する。
【００７３】
本開示に矛盾せずに従った、基材、予備処理、ゾーン塗布重量、ポリマー、ドープ粘度、厚さ、孔径、及びゾーンの配向に関するルーチン実験から、現存する膜製品よりも優れる性能を有する最適化された微孔性膜製品が得られるであろうと信じられている。本開示の原則に従ってゾーン性能を注文製作する能力から効果を得る別の膜用途は、（例として）体液、転換膜、分離装置、医用装置、及び膜科学の当業者に明らかであろう他の装置を用いる診断用製品を含む。
【００７４】
開示されたフィルタ・カートリッジ・アセンブリをいかに組み立ていかに使用するかを理解するとき本質事項が関連する当業者を支援するために、以下の説明的具体例が提供される。しかしながら、本用途は、全体的にも部分的にもこれらの説明的実施例に限定されない。むしろ、以下の具体例は、本開示の代表的実施例を単に説明するに過ぎず、本質的に限定するものではない。以下の具体例のために、以下の用語が以下の意味を持つものとする。
【００７５】
「バブル・ポイント値試験」は、ブロック（Brock）により膜ろ過（１９８３）、４８−５８頁に記載されたフィルタ一体性と孔径を測定する方法である。
【００７６】
「拡散流動試験」は、ブロック（Brock）により膜ろ過（１９８３）、５８頁に記載された専らフィルタ一体性を測定する方法である。
【００７７】
「フィルタ容量」は、フィルタ装置が終末操作圧力に到達する前に所定のフィルタ装置を通してろ過することができる物質量である。
【００７８】
「CFU」は、コロニー形成単位である。
【００７９】
「殺菌消毒すること」は、微生物、特にブレバンデモナス・ディミヌタ（Brevundimonas Diminuta）を＞１０7CFU／ｃｍ2の濃度で除去する能力を記述するPDA誌に記述された許容用語である。
【００８０】
「In-Situ蒸気露出」は、製薬用フィルタが、使用前に殺菌消毒処理をしばしば行うことである。２つの許容方法は、滅菌用加圧器 in-situ 蒸気処理である。フィルタ完全性が、殺菌消毒手順に備えて測定されることが多い。
【実施例】
【００８１】
具体例１  個々の膜層の調製
各個別膜層は、ビニング外（Vining, Jr., et al）の米国特許第６，０９０，４４１号明細書とメイヤリング外（Meyering et al）の米国特許第６，２６４，０４４号明細書（この全ての内容が本明細書に参照により取り込んでいる。）に従ってつくられる。これらの２つの特許明細書は、支持媒体上の連続膜流延方法を記述している。メイヤリング０４４特許明細書は、１つの単一層膜に３つまでの独立した孔ゾーンをつくりあげる能力を記述している（例えば、１０欄、１行以降を参照。）。
【００８２】
ビニング４４１特許明細書とメイヤリング０４４特許明細書に記載された製作方法は、より開放的な孔ゾーンを持つ膜を上流層に製作することにより、高いろ過容量特性を持つ膜の製造に使用される。より開放的なゾーンは、適性緻密孔ゾーン用の組込みプレフィルタとして作用する。このような条件下でつくられた膜の粒子除去特性は、単一ゾーン膜よりも優れている。
【００８３】
具体例２  積層膜の製造
試料２Ａ：キュノ・ゼタポア０２０ＳＰは、殺菌消毒用フィルタとして販売される積層膜を有する代表的積層ろ過製品（対照）である。キュノ・ゼタポア０２０ＳＰ製品は、２つの独立膜層を流延することによりつくられる。１つの層が、補強用支持材料（即ち、支持層）上に流延される。第２の層（即ち、適性層）が、非補強方法で流延される。２つの層が、次に積層され、フィルタ装置中にプリーツ加工される１つの均質な膜がつくられる。代表的には、積層は、湿潤膜の個別複数層を密接に接触させて、それらを束縛された条件下で乾燥することにより実施された。積層された膜は、２つの層に分離するきざしのない１つの均質単一層膜のように見え、一度積層されると、個々の層が実際に検出できない。
【００８４】
試料２Ｂ：本開示によると、膜は、各単独膜層に流延された少なくとも２つの独立した孔ゾーンを有する個々の層で製作される。複数孔ゾーンを有する複数膜層の製作は、上述のことと同一視される手順に従って着手される。２つの個別層は、次に、両層の緻密な適性ゾーンが積層面に沿って一緒に組み立てられる。より開放的なプレフィルタ・ゾーンが、適性面の両面上に配置される。複数膜層の積層は、上述のことと同一視される積層手順に従って着手される。最終の膜構造体は、図１に模式的に示される構造体に対応し、優れた完全性と優れたフィルタ容量を発揮する。
【００８５】
具体例３  カートリッジ製作方法
フィルタ装置は、本開示（上述の試料２Ｂを参照して記述されるように）に従って上部及び下部支持材料と共に積層されたろ材をプリーツ加工することでつくられる。プリーツ加工されたろ材は、次に、円筒形状のパックを形成するために超音波又は熱封止方法により端部で封止される。このパックは、次に外側ケージ中に挿入される。内側コアが、下流側の支持体として装置の中央に挿入される。装置の両端部が、膜上の濡れ性増進ポリマー表面塗布剤で処理される。塗布剤は、キャップ加工する前にキュアされる。好適な表面処理が、「ろ剤のポリマー表面処理」と題する、同時出願で共に係属中の特許出願に開示される。この内容は、本明細書に参照により取り込んでいる。フィルタ装置は、次に、両端部を封止するために熱可塑性材料を用いて溶融結合又はポット方法によりキャップ加工される。
【００８６】
具体例４  微生物保持容量−平坦材料
上述のように、殺菌消毒用カートリッジ製品は、１ｍ2の膜表面積（典型的カートリッジ構成体は０．４６〜１．０２ｍ2の範囲である。）即ち１，０００，０００，０００，０００μｍ2の表面積を含むことがある。５μｍ直径の単独欠陥がろ材／膜内に出現する場合、ろ材／膜の保持特性／性質は悪化するであろう。しかしながら、殺菌消毒用カートリッジ製品が、その内部にランダムに位置する同じ５μｍ直径の欠陥を持つ同一面積の別のろ材層を含む場合には、２つの欠陥が整列する機会は０．００００００３１％に過ぎないであろう。
【００８７】
試料２Ｂ（本明細書の具体例２参照。）に関して記述されるパラメータに従って製作された一連の試料について、試験を行った。これらの試験結果が、以下の表に記載され、開示されたろ過膜が適切な微生物を保持する能力を発揮することにより、殺菌消毒等級のろ材として開示された膜を立証することが示されている。試験した試料は、水中で〜２５８，６００Ｐａ（〜３７．５ｐｓｉ）のバブル・ポイント値に至るまで保持した。
【００８８】
【表１】
2006503685.tif 000003
具体例５  微生物保持容量−プリーツ付き装置
本明細書の具体例３に従って製作された一連のプリーツ付きフィルタ装置につき、試験を行った。これらの試験の結果が以下の表に示され、開示されたフィルタ装置が、プリーツ付き装置に組み立てられた後に微生物保持持性を維持する能力を発揮することを示す。
【００８９】
【表２】
2006503685.tif 000004
具体例６  フィルタ装置のIn-Situ蒸気試験
繰り返しin-situ蒸気殺菌消毒に基づいて、フィルタ装置の完全性を測定するために、一連の試験を実施した。これらの試験の結果が、以下の表に要約されている（対照と本開示による装置）。試験結果は、具体例３に記述の方法でつくられたフィルタ装置の優れた完全性を示す。
【００９０】
【表３】
2006503685.tif 000005
具体例７  プリーツ付き装置のろ過容量
プリーツ付き装置のろ過容量を測定するために、一連の試験を実施した。これらの試験の結果が、以下の表に要約されている（対照と本開示による装置）。試験結果は、具体例３に記述の方法でつくられたフィルタ装置が、対照のフィルタ装置に比較して優れた容量を有することを示す。
【００９１】
【表４】
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先の記述に基づいて、開示された微孔性膜が、本明細書に記述された目的を遂行し及び／又は満足させることが既に明白である。また、種々の有効な積層微孔性膜を製造するために開示された工程／方法が実施できることが当業者に明白である。
【００９２】
本明細書に含まれる物品を製造するための物品、装置及び方法が、本開示の好適な実施例を構成するけれども、開示がこれらの厳密な物品、装置及び方法に限定されずに、付属の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱せずに変更が可能であることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
本開示が属する当業者が、本明細書に記載の微孔性膜をいかに製造しいかに使用するかをより容易に理解するように、好適な実施例が、図面を参照して本明細書に記載される。
【図１】本開示による代表的微孔性膜の模式的断面図である。
【図２】本開示による代表的製造方法に使用する方法と装置の模式図である。
【図３ａ】本開示による代表的微孔性膜の走査型電子顕微鏡写真である。
【図３ｂ】本開示による代表的微孔性膜の走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】本開示による別の代表的微孔性膜の模式的断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【国際調査報告】
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