(57)【要約】本発明は、膜の少なくとも１つの縁に、かつ少なくとも一方の側に形成された非多孔性押出ラミネートストリップを有するフィルタ要素に関する。ストリップを使用して、フィルタ要素とそれが中に注封される材料との間の良好な結合を確実にする手段を提供する。ストリップは、所望の幅および高さでフィルタの一方または両方の表面に溶融したかまたは軟化したポリマーを加える１つまたはそれ以上の押出ヘッドを使用することによって形成される。ストリップは次いで、ニップ等によって圧力を受け、ポリマーストリップをフィルタ孔内に少なくとも部分的に包埋し、ストリップとフィルタ要素との間に強力な機械的結合を形成するようにする。さらに、同時縁ラミネートで２つ以上の膜を同時形成するのを可能にする。
2004531393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの側方向縁を有する多孔性構造物を有する膜であって、前記少なくとも１つの側方向縁は第１および第２の主要表面を有し、前記少なくとも１つの側方向縁の少なくとも第１の主要表面はプラスチック材料の非多孔性押出ストリップを含む膜。
【請求項２】
前記ストリップは製品を色識別するために染料を含む、請求項１に記載の膜。
【請求項３】
前記ストリップは、前記膜の材料とは異なる材料から形成される、請求項１に記載の膜。
【請求項４】
前記ストリップは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＤＣ、ＥＶＡコポリマー、ポリアミド、アクリル、メタクリル、過フッ化熱可塑性樹脂およびＰＴＦＥからなる群から選択される材料から形成され、前記膜は、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリオレフィン、超高分子量ポリエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリアミド、ＰＴＦＥ、熱可塑性フッ化ポリマーおよびポリカーボネートからなる群から選択される材料から作られ、前記ストリップと膜とは異なる材料から作られる、請求項１に記載の膜。
【請求項５】
前記ストリップは、前記多孔性構造物内に部分的に包埋される、請求項１に記載の膜。
【請求項６】
多孔性構造物と少なくとも１つの側方向縁とを有する少なくとも１つの膜を具備するフィルタであって、前記少なくとも１つの側方向縁は第１および第２の主要表面を有し、前記少なくとも１つの側方向縁の少なくとも一方はプラスチック材料の非多孔性押出ストリップを含み、前記ストリップは、膜を選択するステップと、前記ストリップ用の材料を選択するステップと、前記ストリップ用の前記材料をその融点かまたはそれ以上の温度に加熱するステップと、前記材料を前記膜の少なくとも側方向縁の少なくとも一方の主要表面に加えるステップと、を含む方法によって形成される、フィルタ。
【請求項７】
前記ストリップは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＤＣ、ＥＶＡコポリマー、ポリアミド、アクリル、メタクリル、過フッ化熱可塑性樹脂およびＰＴＦＥからなる群から選択される材料から形成され、前記膜は、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリオレフィン、超高分子量ポリエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリアミド、ＰＴＦＥ、熱可塑性フッ化ポリマーおよびポリカーボネートからなる群から選択される材料から作られ、前記ストリップと膜とは異なる材料から作られる、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項８】
前記ストリップは、前記膜の前記多孔性構造物内に部分的に包埋される、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項９】
前記膜用のカートリッジと、ハウジングへの入口を有する第１のエンドキャップと、前記ハウジングからの出口を有する第２のエンドキャップと、をさらに具備し、前記ストリップは、両方の側方向縁の前記第１の主要表面に形成され、それぞれ第１および第２のエンドキャップに結合されて、前記入口に入るすべての流体が前記出口に到着する前に前記膜を通って進まなければならないようにする、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項１０】
第１および第２の端を有するカートリッジと、第１および第２のエンドキャップであって、前記第１のエンドキャップは前記カートリッジへの入口を含み、前記第２のエンドキャップは前記カートリッジからの出口を含む第１および第２のエンドキャップと、多孔性構造物および２つの側方向縁を有する少なくとも１つの膜と、を具備するフィルタであって、各側方向縁は第１および第２の主要表面を有し、各側方向縁の少なくとも第１の主要表面はプラスチック材料の非多孔性押出ストリップを含み、前記ストリップは前記第１および第２のエンドキャップに結合され、前記膜の前記側方向縁と前記エンドキャップとの間に一体的な流体密封を形成して、前記入口に入るすべての流体が前記出口に到着する前に前記膜を通って進まなければならないようにする、フィルタ。
【請求項１１】
前記膜の下流に、前記出口と流体連通するように前記出口に取り付けられた多孔性コアをさらに具備する、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１２】
前記膜はプリーツ状である、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１３】
前記ストリップは、前記膜の前記多孔性構造物内に部分的に包埋される、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１４】
前記カートリッジ、エンドキャップおよびストリップは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＤＣ、ＥＶＡコポリマー、ポリアミド、アクリル、メタクリル、過フッ化熱可塑性樹脂およびＰＴＦＥからなる群から選択される材料から形成され、前記膜は、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリオレフィン、超高分子量ポリエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリアミド、ＰＴＦＥ、熱可塑性フッ化ポリマーおよびポリカーボネートからなる群から選択される材料から作られ、前記カートリッジ、エンドキャップおよびストリップと前記膜とは異なる材料から作られる、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１５】
前記カートリッジ、エンドキャップおよびストリップは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＤＣ、ＥＶＡコポリマー、ポリアミド、アクリル、メタクリル、過フッ化熱可塑性樹脂およびＰＴＦＥからなる群から選択される材料から形成され、前記膜は、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリオレフィン、超高分子量ポリエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリアミド、ＰＴＦＥ、熱可塑性フッ化ポリマーおよびポリカーボネートからなる群から選択される材料から作られ、前記カートリッジ、エンドキャップおよびストリップは同一の材料から形成され、前記膜は前記カートリッジ、エンドキャップおよびストリップの材料とは異なる材料から形成される、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１６】
前記ストリップは製品を色識別するために染料を含む、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの膜は、２つまたはそれ以上の膜である、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの膜は２つまたはそれ以上の膜であり、前記２つまたはそれ以上の膜は異なる材料から形成される、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの膜は、３つの膜である、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの膜は、微小孔性膜、限外濾過膜、ナノ濾過膜または逆浸透膜からなる群から選択される、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項２１】
膜に封止縁を形成するための方法であって、膜を選択するステップと、前記封止縁用の材料を選択するステップと、前記材料をその融点かまたはそれ以上の温度に加熱するステップと、前記材料を前記膜の１つまたはそれ以上の部分に加えるステップと、を含む方法。
【請求項２２】
前記材料は押出機内で加熱され、前記材料は前記押出機の押出ダイから前記膜へ加えられる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記材料が前記膜の１つまたはそれ以上の部分に加えられた後に、前記材料へ圧力を加えることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記材料は押出機内で加熱され、前記材料は前記押出機の押出ダイから前記膜へ加えられ、前記ダイは、互いから離れて間隔をおいた２つまたはそれ以上の開口を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記材料が前記膜の１つまたはそれ以上の部分に加えられた後に、前記材料へ圧力を加えることをさらに含み、前記圧力は１つまたはそれ以上のニップロールによって加えられる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
多孔性膜の１つまたはそれ以上の場所に非多孔性のプラスチックストリップを形成するための機器であって、前記機器用の膜用のロールと、１つまたはそれ以上のテンションロールと、１つまたはそれ以上のガイドロールと、ラミネートロールと、加熱された非多孔性のプラスチック材料の１つまたはそれ以上のストリップを膜表面の１つまたはそれ以上の選択された部分に加えることができる押出ダイと、前記膜内に部分的に包埋する圧力ロールと、１つまたはそれ以上のガイドロールと、１つまたはそれ以上のテンションロールと、巻取ロールと、を具備する機器。
【請求項２７】
前記圧力ロールと前記巻取ロールとの間に位置するスリッタをさらに具備し、前記スリッタは、前記膜を切断するために１つまたはそれ以上のナイフを有する、請求項２６に記載の機器。
【請求項２８】
少なくとも１つの側方向縁の少なくとも前記第１の表面は、プラスチック材料の前記非多孔性押出ストリップを加える前に、表面修正された、請求項１に記載の膜。
【請求項２９】
少なくとも１つの側方向縁の少なくとも前記第１の表面は、プラスチック材料の前記非多孔性押出ストリップを加える前に、表面修正された、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項３０】
少なくとも１つの側方向縁の少なくとも前記第１の表面は、プラスチック材料の前記非多孔性押出ストリップを加える前に、表面修正された、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項３１】
少なくとも１つの側方向縁の少なくとも前記第１の表面は、プラスチック材料の前記非多孔性押出ストリップを加える前に、表面修正されており、前記表面修正は、エネルギおよび機械的修正からなる群から選択される、請求項１に記載の膜。
【請求項３２】
少なくとも１つの側方向縁の少なくとも前記第１の表面は、プラスチック材料の前記非多孔性押出ストリップを加える前に、表面修正されており、前記表面修正は、エネルギおよび機械的修正からなる群から選択される、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項３３】
少なくとも１つの側方向縁の少なくとも前記第１の表面は、プラスチック材料の前記非多孔性押出ストリップを加える前に、表面修正されており、前記表面修正は、エネルギおよび機械的修正からなる群から選択される、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項３４】
少なくとも１つの側方向縁の少なくとも前記第１の表面は、プラスチック材料の前記非多孔性押出ストリップを加える前に、表面修正されており、前記表面修正は、熱、コロナ放電、オゾン、プラズマ、レーザ、超音波およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の膜。
【請求項３５】
少なくとも１つの側方向縁の少なくとも前記第１の表面は、プラスチック材料の前記非多孔性押出ストリップを加える前に、表面修正されており、前記表面修正は、熱、コロナ放電、オゾン、プラズマ、レーザ、超音波およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項３６】
少なくとも１つの側方向縁の少なくとも前記第１の表面は、プラスチック材料の前記非多孔性押出ストリップを加える前に、表面修正されており、前記表面修正は、熱、コロナ放電、オゾン、プラズマ、レーザ、超音波およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項３７】
前記膜は、円形形状であり、１つの側方向縁を有する、請求項１に記載の膜。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの膜は、円形形状であり、１つの側方向縁を有する、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項３９】
前記膜は、矩形形状であり、２つ以上の側方向縁を有する、請求項１に記載の膜。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの膜は、矩形形状であり、２つ以上の側方向縁を有する、請求項６に記載のフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ用のラミネートされた縁構造物およびその製造方法に関する。より具体的には、一体的に封止されたフィルタをカートリッジ装置に形成するために、フィルタの１つまたはそれ以上の層に１つまたはそれ以上の封止された縁を形成する押出ラミネート方法を使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルタ媒体は、様々な材料で利用可能であり、典型的に天然または合成のポリマーである。媒体は、典型的にシートの形態である。このシートはプリーツ状であることが多く、所与の装置で表面積の量を増加する。側縁および端は次いで封止される。端は典型的にエンドキャップに注封され、次いでそれがカートリッジハウジングに結合され、装置を完成する。端は、たとえば、エポキシまたはポリウレタン、溶融熱可塑性樹脂等の液体シーラーを使用することによって、一般にエンドキャップ内に封止される。
【０００３】
シートは、薄い繊維性のまたは成型された多孔性膜であり、その容量の約５０から８０％を間隙の形態で有し、その間隙は構造物の孔を形成する。そのような膜は、特にプリーツ状であるときに比較的弱く脆い。膜の一方の側または両側により粗くより高い浸透性の層を使用することが多く、膜を支持して、膜のプリーツ状プライの間に流れチャネルを維持する。
【０００４】
膜材料および注封材料および／またはエンドキャップ材料は、異なることがもっとも多い。エンドキャップの材料および注封材料には、ポリプロピレンが広く受け入れられて使用される材料であり、一方、膜は、様々なポリマー、たとえば、ＰＶＤＦ、ナイロン、ＰＴＦＥ、ＰＥＳおよび他のポリスルホン等から形成される。異なる構成要素のポリマーの間はこのように異なるため、膜は注封材料をよく封止しない。
【０００５】
良好な封止を制定するために、膜と注封材料との間に中間層を使用することはよく知られている。エポキシおよびポリウレタンの使用は、キャップの適所に膜を射出成形することの使用の示唆とともに、試みられた。もっとも一般的には、縁にラミネートされた非多孔性フィルムを使用して、中間領域を形成する。
【０００６】
たとえば、米国特許第４，３９２，９５８号明細書および米国特許第４，５１２，８９２号明細書には、圧力および／または熱または溶剤の使用によって、膜の端の縁に溶接された別個の自立式で一体的な非多孔性フィルム層を使用することが教示されている。フィルムが縁を補強し、膜と端封止または注封材料との間に良好な結合が可能になる。
【０００７】
米国特許第４，９２９，３５４号明細書および米国特許第４，９０６，３７１号明細書には、膜の縁部分を圧縮／加熱することによってか、または、そのような部分を膜に隣接して同時に注型することによってかのいずれかで、膜の端部分を非多孔性にし、一体的な非多孔性縁部分を形成することが教示されている。また、ポリエチレンホットメルト接着剤を備えた予備成形テープがナイロン膜をエンドキャップに接着するヒートシール方法が開示されている。この方法は、「ヒートシュー」を使用して、結合の準備にテープを予熱する。
【０００８】
液体を殺菌するのに使用するために、使用前に、かつしばしば使用後に、完成したフィルタの一体性が検査される。これは、様々なやり方で行われ、もっとも一般的には、膜孔に水等の液体を満たし、膜の泡立ち点の実質的な部分たとえば泡立ち点の８０％である圧力下で、膜を通る気体、典型的には空気の流量を測定することによって行われる。所与の膜では、泡立ち点および拡散速度は公知である。測定された流れが無視できるほど小さい場合には、フィルタは一体的であるとみなされる。流れが設定されたレベルを超える場合には、フィルタは検査に不合格である。通常、より高い気流は、引裂、ピンホール、割れ、不良封止または他のそのような大きな開口等のフィルタの物理的欠陥に帰する。しかし、多くの場合、フィルタは、ＳＥＭ分析等のより近い破壊検査では、許可されたよりも高い気流を発生させる物理的欠陥を装置が有さなかったことを示す。
【０００９】
もっとも多く使用される膜は親水性であり、生得的に親水性であるものか、または、もっとも一般的には何らかの表面処理手段によるかのいずれかであり、たとえば、親水性コーティングを膜の表面にコーティングしかつ／または架橋するか、または、親性機能性を膜表面内にグラフトするか、または、作る前に親水性材料を膜材料内に組み込むかなどの手段による。
【００１０】
注封前に親水性にされる膜の加熱に関与するいずれの注封は、注封材料下の親水性領域および／または注封材料に隣接する親水性領域を弱くするかまたは失わせることがあると業界では認識されている（米国特許第４，９２９，３５４号明細書および国際公開第９６／１４９１３号パンフレットを参照のこと）。
【００１１】
これは、数種類の問題を発生させうる。第１に、親水性を失うことは、所与の膜が親水性液体の濾過の為に有する領域の有効量を減少する。最後に、もっとも重要なことには、これは、一般に使用される一体性検査に合格するフィルタの能力に干渉すると思われる。
【００１２】
１つの理論は、親水性コーティングを失うか減少する領域が疎水性に戻り、完全には湿潤しないということである。これによって、一体性検査に使用される空気または気体が、典型的に物理的欠陥の指摘とみなされるであろう程度でより容易に流れることができる。このようにして、物理的欠陥はないがいくつかの疎水性領域のある一体的フィルタは、欠陥封止または引裂等の物理的欠陥を有する親水性フィルタと区別することができず、したがって、不必要に拒絶される。
【００１３】
国際公開第９６／１４９１３号パンフレットは、非多孔性テープを縁領域にラミネートするか、または、縁領域を崩壊して密度を高めて空気に対して不透過にするかのいずれかの後で、親水性剤で膜を処理することによってこの問題を克服することを示唆している。
【００１４】
米国特許第６，１８６，３４１号明細書は、膜とカートリッジ片とを一緒に保持する熱可塑性樹脂に膜が封止される前に、膜の縁に沿って予備成形された熱可塑性繊維性マットを結合することを示唆している。エンドキャップの注封材料が繊維性の層に入り、エンドキャップとのシールを形成する。この方法は、縁領域における膜の親水性コーティングの変性を避けることが述べられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、膜の少なくとも一方の縁に、好ましくは膜の頂部縁および底部縁の両方に、かつ少なくとも一方の表面に形成された非多孔性押出ラミネートストリップを有するフィルタ要素に関する。ストリップを使用して、フィルタ要素とこれが注封される材料との間の良好な結合を確実にするための手段を提供する。ストリップは、該ストリップが加えられるフィルタの一方または両方の表面に隣接して配列された１つまたはそれ以上の押出ヘッドを使用することによって形成される。軟化した、好ましくは溶融したポリマーがダイを通して各ヘッドに加えられ、所望の幅および高さでフィルタの表面にストリップを形成する。ストリップは次いで、ニップ等を通して圧力を受け、ポリマーストリップをフィルタ孔に少なくとも部分的に包埋し、ストリップとフィルタ要素との間に強力な機械的結合を形成するようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、膜と膜が中に封止されるカートリッジまたはカプセルの注封材料との間に固い封止が可能であり一体的である膜に、封止縁を形成することができる製品および製品を製造するための方法を提供する。さらに、これは、（使用する場合には）縁領域に親水性コーティングを壊すことなく縁を形成する。さらに、同時にかつ変動する幅が同一の、縁ラミネートで２つ以上の膜を同時形成することが可能である。さらに、本発明は、同一の縁材料に封止されている膜の複数層の使用を提供する。材料の１つのストリップを使用することによってか、または、単一縁片に形成されたストリップ材料の複数の層を使用することによってかのいずれかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の押出ラミネートを形成するための機械１および方法を示す。機械１は、押出ストリップが加えられる膜２のロールを有する。膜２は、１つまたはそれ以上のテンションロール３およびガイドロール４を通ってラミネートロール５に巻かれる。加熱された好ましくは溶融されたプラスチック材料６の１つまたはそれ以上のストリップが、押出ダイ７を通って膜表面の１つまたはそれ以上の部分に押しつけられ、１つまたはそれ以上のストリップ６が、圧力によってたとえばラミネートロール５に隣接して位置するニップロール８等によって膜２内に少なくとも部分的に包埋される。そこから、膜が、１つまたはそれ以上のガイドロール９およびテンションロール１０を過ぎて巻取ロール１１に巻かれる。
【００１８】
ラミネーターおよびニップロールシステムは、膜および１つまたはそれ以上の押出ストリップに、制御された温度および圧力を与える。
【００１９】
ダイ設計は、好ましくはダイ形状によって決定される寸法の比較的平坦なストリップを形成するようにされる。機械のさらなる処理ステップ、すなわち完成した膜を切断するかまたはプリーツ状にするステップか、または、膜をエンドキャップ内に封止するステップかのいずれかに干渉しない限り、半円、半楕円等他の形状を使用してもよい。加えられるストリップの寸法は、ダイの位置、押出機出力およびライン速度によって調整される。単に１つまたはそれ以上のこれらの変数を変えることによって、１つまたはそれ以上のストリップの寸法を変えることができる。
【００２０】
上記に検討したように、１つまたはそれ以上のストリップを、膜表面に同時に加えられてもよい。大半の膜は、比較的大きな幅で、典型的には１フィートから４フィート（３０から１２１ｃｍ）で注型されるため、膜は、カートリッジの所望の高さに対応するために、所望のサイズに、典型的に２、４、８、１０または１２インチ幅（５、１０、２０、２５、３０ｃｍ）にスリットを入れられなければならない。これは、縁ラミネートが形成される前にまたは後に行われてもよい。本発明によって、スリットを入れる前に膜の同一片に、同一サイズの幅にまたは所望により異なるサイズの幅の、１つ、２つまたはそれ以上のストリップを同時に加えることができる。ストリップを加えることは、より労力がかかるエネルギ集約的なステップであり、膜にスリットを入れるたびに縁に沿ったスクラップとしていくらかの膜材料を失うため、本発明の本方法は、コストおよび時間の節約という利点を与える。また、所望の幅を形成するのに必要な数のストリップを加えることによって、膜ロールの使用を最適化することができる。現在、出願人は、同一のまたは異なる寸法の６つまでのストリップを膜のウェブに同時に加え、２から１０インチ（５から２５．４ｃｍ）の様々な幅にストリップを配列した。ある程度、ストリップは本発明で容易に達成される。
【００２１】
好ましくは、２つまたはそれ以上の装置が材料の同一のウェブから作られるべきときには、少なくとも中心ストリップは、完成したストリップ幅のほぼ２倍に等しい幅で押し出され、その為、膜の仕上がり寸法は、中心ストリップの中間を単に切りおろすことによって作られる。外側ストリップは正確なサイズであってもよく、または、中心ストリップと同一サイズであってもよく、外側縁はフィルタの組立前にトリミングされる。たとえば、単一の２４インチ（６０．９６ｃｍ）幅の膜のシートから、数種類のフィルタサイズ、たとえば、濾過カプセルに有用な２インチ（５ｃｍ）または４インチ（１０ｃｍ）幅の装置、または、典型的に濾過用のカートリッジに使用される８インチ（２０ｃｍ）、１０インチ（２５．４ｃｍ）または１２インチ（３０．４８ｃｍ）幅の装置、およびその様々な組み合わせを形成することができる。
【００２２】
上記のいずれの実施形態においても、単一のまたは複数のストリップは、膜の一方の側または両側に、所望により膜の一方の周囲縁にまたは両方に、加えてもよい。好ましくは、使用されるべき膜の少なくとも一方の側に両方の周囲縁に加えられる。より好ましくは、両側に両方の周囲縁に加えられる。
【００２３】
ストリップ材料は、そのような結合用途に今日一般的に使用されるいずれの材料から作ることができ、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＤＣ、ＥＶＡコポリマー、ポリアミド、アクリル、メタクリル、過フッ化熱可塑性樹脂たとえばＰＦＡ樹脂およびＰＴＦＥでさえある。選択された材料は、液体密封を形成するために、フィルタハウジング材料と適合可能であるべきである。大半のハウジング材料はポリプロピレンから形成されるため、ポリプロピレンまたはポリエチレンが押出ラミネートストリップに好適な材料である。膜と同一のポリマーから作られるストリップ材料は、本発明では必要ではない。結合が、事実上、機械的に組み合うため、これが可能である。結合は、不浸透性であり、耐圧性がある。ストリップ材料は、膜材料ではなく、ハウジング材料と同類であることが好適である。ストリップと膜とに異なる材料を使用することは受容可能であり、好適でさえあり、さらに、膜とストリップとの間に強力な機械的結合が達成され、ハウジングとストリップとの間にも強力な機械的結合が達成される。
【００２４】
押出ストリップ材料は、１つの膜またはカートリッジ製品を他から容易に識別するために、顔料で色をつけることもできる。食品用顔料が市販されている。
【００２５】
ストリップ材料のプロセス温度が、膜または使用される場合には表面処理（親水性コーティング等）の変形温度よりも下であることが好適である。このようにして、ストリップの添加は、膜または表面コーティングの構造的一体性を害さない。
【００２６】
好適な実施形態において、ストリップ材料は、膜および存在するのであれば表面処理材料の変形点よりも下であるプロセス温度を有する材料から選択される。そのような材料は業界ではよく知られており、典型的には、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびＰＦＡ（熱可塑性過フッ化ポリマーまたは熱可塑性ＰＴＦＥとも称され、熱可塑性ポリオレフィンのように加工可能でありＰＴＦＥ材料と適合可能であり同様に不活性であるため、ＰＴＦＥ膜または装置とともに使用されることが多い）に見られる。たとえば、ニュージャージー州ソロフェア（Ｔｈｏｒｏｆａｒｅ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）のオシモントＵＳＡ社（Ａｕｓｉｍｏｎｔ  ＵＳＡ  Ｉｎｃ）が販売の登録商標ハイフロン９４０ＡＸ（Ｈｙｆｌｏｎ  ９４０  ＡＸ）樹脂等の低溶融ＰＦＡを使用して、特にＰＦＡおよびＰＴＦＥ膜縁にストリップを形成することができる。エクソン・ケミカル（Ｅｘｘｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）およびモンテルＵＳＡ社（Ｍｏｎｔｅｌｌ  ＵＳＡ  Ｉｎｃ）が販売のメルトインデックス値が５から３０のポリプロピレンを、特にＰＶＤＦまたはＰＥＳ等の膜をポリプロピレンまたは他のポリオレフィンのハウジング材料に結合するのに使用することができる。
【００２７】
ラミネート前に熱で膜表面を前処理することを使用することができる。これによって、押し出されたフィルムの急冷速度を減少し、したがってより良好な表面コーティングおよびより強い結合強度が可能になる。これは、加熱されたロールをプロセス内に含むことによってか、対流または放射の炉またはトンネルを使用するか、または、フィルムストックまたは膜を加熱するために加熱ランプまたは他のそのような公知の手段を使用することによって、達成することができる。一体的なフィルタカートリッジを製造するために、適切な結合強度が必要である。結合強度は、膜をストリップから機械的に分離し特定の角度の力で引くことによって決定される。プラスチック業界に一般的な引張荷重機械、たとえばインストロン機械が、結合強度検査の為に一般的に使用される。場合によっては、本発明によって形成される結合は、機械的分離には大きすぎることもある。他の前処理方法として、コロナ放電、オゾン、プラズマ、レーザ、超音波、および、たとえば完成製品の特性を高めるための研磨または化学的エッチング等の機械的修正を含むが、これらに限定されない。
【００２８】
典型的に、１５から５０ｐｌｉ（ポンド／線状インチ）の範囲のニップ圧力が加えられる。圧力が低いと、膜構造物との適切な表面接触が妨げられ、したがって結合強度が低くなる。ニップ圧力が高いと、縁領域で膜構造物が押しつぶされ、これは、望ましくない。
【００２９】
図２は、膜２２の縁２１へ押出ラミネートされているポリプロピレンストリップ２０の詳細断面図を示す。
【００３０】
図３は、本発明の縁封止された膜を組み込むフィルタカートリッジを示す。カートリッジ２０は、第１のエンドキャップ２１および第２のエンドキャップ２２、多孔性コア２３および本発明による膜２４から形成される。この図面に見ることができるように、第２のエンドキャップ２２から延在する出口２５がある。縁シール２６は、第１および第２のエンドキャップに結合され、膜の縁とエンドキャップとの間に一体的な流体密封を形成し、カートリッジの外部にあるすべての流体がカートリッジ内部２７または出口２５に到着する前に膜２４を通って進まなければならないようにする。
【００３１】
フィルタは、濾過に一般に使用されるいずれの様々なものの１つまたはそれ以上の膜から作られてもよく、微小孔性膜、限外濾過膜、ナノ濾過膜または逆浸透膜を含むが、これらに限定されない。好ましくは、微小孔性膜が使用される。
【００３２】
代表的な適切な微小孔性膜として、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ポリエーテルスルホンおよびポリアリールスルホンを初めとするポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリオレフィンたとえば超高分子量ポリエチレン、低密度ポリエチレンおよびポリプロピレン、ナイロンおよび他のポリアミド、ＰＴＦＥ、熱可塑性フッ化ポリマーたとえばポリ（ＴＦＥ−ｃｏ−ＰＦＡＶＥ）、たとえばＰＦＡ、ポリカーボネート、または、粒子充填膜たとえばミネソタ州ミネアポリス（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）の３Ｍが販売の登録商標ＥＭＰＯＲＥ膜が挙げられる。そのような膜は、業界では公知であり、対称的であっても非対称であっても２つの組み合わせであってもよく、マサチューセッツ州ベドフォード（Ｂｅｄｆｏｒｄ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）のミリポア社（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が販売の登録商標デュラポア（Ｄｕｒａｐｏｒｅ）膜および登録商標エクスプレス（Ｅｘｐｒｅｓｓ）膜を初めとする様々な供給元から市販されている。
【００３３】
代表的な限外濾過膜またはナノ濾過膜として、ポリエーテルスルホンおよびポリアリールスルホンを初めとするポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、および、セルロースが挙げられる。これらの膜は、一般に高多孔性構造物から形成される支持層を、典型的に含む。これらの支持層に典型的な材料として、様々な不織材料たとえばスパンボンドポリエチレンまたはポリプロピレン、または、膜自体と同一のポリマーまたは異なるポリマーから形成されるガラスまたは微小孔性材料が挙げられる。そのような膜は、業界では公知であり、マサチューセッツ州ベドフォードのミリポア社等の様々な供給元から市販されている。
【００３４】
同一の方法を使用して、多孔性フィルタ材料の複数の層を形成することができる。このラミネート技術および結果として得られる複数層製品は、一緒に挟まれた複数のフィルタ層を使用するときのカートリッジ一体性の問題を克服する。数種類の複数層の用途があり、より頻繁に使用されるようになっているが、これらのフィルタを使用するのにはエンドキャップでの一体性が主な障害物になっている。使用は、様々な多孔度および様々な孔サイズの層を組み込むことと、膜層の上流に前置フィルタ層を含むことと、数層の使用とを含み、これらの１つまたはそれ以上は、異なる保持機構（たとえば、孔サイズ、充電、疎水性／親水性等）を使用する。
【００３５】
本発明は、複数の層を組み込むために単一のストリップを使用することができ、または、所望により、複数層構造物を形成するために押出ラミネート材料の複数の層を使用することができる。
【００３６】
図４は、複数層構造物を形成するための、かつ、そのような製品を製造するための方法を実行するための、機器を示す。ラミネートは、先にスリットを入れた異なる幅の多孔性基板たとえば膜および前置フィルタを整列配置することと、それらを押出ニップロールへ運ぶことと、によって達成される。各層の幅は寸法が十分に近接しており、その為、狭い押出ラミネートストリップが形成され、各層に接触し、一体的構造物を形成するようにする。機械方向の整列配置の制御は、機械における多孔性基板の各層の張力を使用することによって達成することができる。
【００３７】
図示のように、機械１００は、２つまたはそれ以上の膜のロールを有し、この実施形態では３つのロール１０２、１０４および１０６が示される。膜１０２、１０４および１０６は、１つまたはそれ以上のテンションロール１０８によってスリット整列配置ステーション１１０へ注意深い張力制御下でほどかれる。そこから、膜１０２、１０４および１０６は、ガイドロール１１２を過ぎてラミネートロール１１４へ供給される。加熱された好ましくは溶融されたプラスチック材料１１６の１つまたはそれ以上のストリップが、ラミネートロール１１４に隣接して好ましくはその上に位置する１つまたはそれ以上の押出ダイ１１８を通って、膜表面の１つまたはそれ以上の選択された部分へ強制され、１つまたはそれ以上のストリップは、ラミネートロール１１４に隣接して位置するニップロール１２０によって、膜１０２、１０４および１０６内に少なくとも部分的に包埋される。それから、膜は１つまたはそれ以上のガイドロール１２２を過ぎて張力制御された巻取ロール１２４へ巻かれる。
【００３８】
多孔性材料の１つの層を使用する第１の実施形態と同様に、ストリップ（単／複）の寸法は、ダイの位置、設計、押出機出力およびライン速度によって設定することができる。ストリップ結合強度は、押出材料および膜構造物の温度によって制御することができる。第１の実施形態に使用されるのと同一の膜材料およびストリップ材料を、この実施形態にも使用することができる。各層に張力を使用することは、膜の種類ごとに変動することができ、選択された膜のライン速度、相関整列配置、相関平坦度、および、他のそのような要因に依存する。層の間の所望の平坦度の最終構造物を達成するのを確実にするために、このパラメータを容易に調整することができる。
【００３９】
図５は、本発明の押出ラミネートストリップを含む３つの膜の連続を断面図で示す。見ることができるように、膜１０２、１０４および１０６は、ストリップ１２６内に一体的に封止される。
【００４０】
あるいは、２つ以上のストリップを使用して、同一の複数層構造物を形成することができる。この場合、膜は互い違いである（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）必要はなく、張力の制御は依然として有用であるがあまり重要ではない。加えて、ストリップを正確な整列配置し、かつそれを膜におよび互いに適切に封止するのを達成するために、所望のように配列された複数の押出ダイが使用されてもよい。
【００４１】
所望によりかつ本発明では好適であるように、膜は、封止縁に加える前に、親水性にするように処理されていてもよい。そのような技術は業界では公知であり、グラフト、架橋、または、単に親水性材料またはコーティングを膜の表面に重合することを含むが、これらに限定されない。たとえば、米国特許第４，９９４，８７９号明細書および国際公開第９６／１４９１３号パンフレットを参照のこと。
【００４２】
本発明は、矩形形状の膜（方形の膜も含む）に関連して説明してきたが、ラミネートされた縁を備えた他の形状の膜を形成するために使用されてもよい。たとえば、用途によっては円形形状の膜またはディスクが広く使用され、一方の側方向縁に（一方の主要表面または両方のいずれかに）ラミネートされた非多孔性縁を使用することは、ディスクをその支持構造物（たとえばマサチューセッツ州ベドフォードのミリポア社が販売の登録商標ミリディスク（ＭＩＬＬＩＤＩＳＫ）等）に封止するのに有利であろう。同様に、楕円形形状の膜も使用されており、封止リムを提供するために本発明を使用することは有用であろう。ラミネートされた縁を他の形状（三角形、菱形等）に加えることも本発明では可能であろう。少なくとも１つの主要表面の少なくとも１つの側方向縁が、本発明のラミネートされた縁を含む。図６は、側方向縁１５８の第１の主要表面１５６に取り付けられた本発明の非多孔性押出フィルム縁１５４を有する円形ディスク１５２の形態である膜１５０の平面図を示す。
【００４３】
そのような非線状縁を作るための押出機器は、上記好適な実施形態に示されたものとは異なる必要があってもよい。たとえば、正確な直径の一連の円形ダイを使用してもよく、プラスチック材料が、連続式にまたは間歇式にダイの下を通るときに膜のウェブに加えられてもよい。あるいは、押出ダイをｘ／ｙテーブルに装着することができ、必要に応じて膜の一部に縁を加えることができる。この実施形態において、膜はシートの形態であってもよく、過程がバッチ形式で行われるか、または、プラスチックが連続式にまたは間歇式に加えられる材料の連続ウェブであってもよい。
【００４４】
（例１）
本発明による試料
マサチューセッツ州ベドフォードのミリポア社が販売の登録商標デュラポア膜として公知の親水性ＰＶＤＦ膜が、一方の側の頂部縁および底部縁でポリプロピレンの押出ラミネートストリップで封止され、その後、プリーツ状の１０インチカートリッジに転換された。
【００４５】
対照試料
上記試料と同一の製造ロットからの親水性ＰＶＤＦ膜が、一方の側の頂部縁および底部縁に加熱ラミネートされたが、ポリプロピレンの成形フィルムでであった。この構造物は、その後、上記試料と比較するために、プリーツ状の１０インチカートリッジに転換された。
【００４６】
検査
膜の両方のセットが、ポリプロピレン不織サポート、エンドキャップおよびケージから形成された１０インチのプリーツ状のカートリッジに形成された。すべてのカートリッジは、同一のやり方で同一の条件下で形成された。
【００４７】
すべてのカートリッジは、カートリッジの一体性が測定される気体拡散検査を受けた。実際には、カートリッジは適切なハウジングに装着され、すべての膜孔を１００％湿潤するのに十分な水流を受ける。孔が水で満たされている間に、差動気圧がカートリッジに加えられ、それによって気体分子が孔を通って移動することができる。膜を通る気体の流量が、カートリッジ一体性の尺度である。
【００４８】
本発明のカートリッジは、破壊検査時に、側部のシームプリーツパックがほどかれた為にみつかった１つの障害があった。各端のラミネートおよびエンドキャップシールは完全に一体的であった。
【００４９】
対照試料の３つは不合格であった。すべて、エンドキャップと膜との間の不適切な加熱によって生じたエンドキャップ間隙の為であった。
【００５０】
各々の１０試料が、ＡＳＴＭ  Ｆ８３８−８３にしたがってバクテリア保持検査を受けた。これは、上述の気体一体性検査に相互に関連がある破壊検査である。各試料は、膜領域の１ｃｍ２当たり１×１０７コロニー形成単位（ＣＦＵ）の溶液で厳密に調べられた。濾過の廃水は、次いで、アッセイフィルタを通って進み、これがインキュベートされＣＦＵが計数された。すべてが通る間に、本発明の縁ラミネートを有する試料が、先行技術の縁ラミネートの試料に比較して、一定の圧力で保持されたときに、時間が経つにつれてより低い圧力崩壊を示した。この検査からのデータは、図７に示される。より低い圧力崩壊は、より一体的なカートリッジを示す。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の押出ラミネートストリップを形成するのに有用な装置を示す平面図である。
【図２】押出ラミネートストリップを縁の一方に沿って有する膜を示す詳細断面図である。
【図３】本発明を使用する組み立てられたフィルタを示す断面図である。
【図４】本発明の押出ラミネートストリップを形成するのに有用な装置の第２の実施形態を示す平面図である。
【図５】押出ラミネートストリップを縁の一方に沿って有する３つの膜を示す詳細断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態を示す平面図である。
【図７】例１から生成されたデータを示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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