(57)【要約】  濾過物品、及び濾過物品の製造方法。濾過物品は、多孔質膜を含む濾過媒体を含む。熱可塑性樹脂エンドキャップ部品は、濾過媒体の周辺端部に沿って、濾過媒体上へ注封される。エンドキャップ部品と濾過媒体との間の封止の質を強化するため、周辺端部に沿って、濾過媒体の厚みの少なくとも一部にわたって熱可塑性樹脂材料を吸収させる。そのような濾過物品の製造方法、及び濾過媒体もまた提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一の周辺端部を有する濾過媒体と；
前記第一の周辺端部に沿って前記濾過媒体上へ注封された、熱可塑性樹脂エンドキャップ部品とを含む、流体の流れから粒子を濾過するための濾過物品であって、
前記濾過媒体は：
前記流体の流れに横切って置くことができ、多孔質フルオロポリマー膜を含む、第一の層と；
前記流体の流れに横切って置くことができ、繊維性構造を形成するよう配置された複数のフルオロポリマー繊維を含む第二の層であって、前記繊維性構造は、織物構造、不織布構造、及び編物構造から選択される、第二の層と；
前記第一の周辺端部に沿って、前記濾過媒体の断面の有限範囲内に、前記第二の層の繊維性構造の厚みの少なくとも一部にわたって吸収された、熱可塑性樹脂材料とを含む、
濾過物品。
【請求項２】
前記濾過媒体がプリーツ状である、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項３】
前記濾過媒体が閉じた筒状体として構成された、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂材料が、前記第一の周辺端部に沿って、連続的な形態で吸収されている、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項５】
前記周辺端部が前記濾過媒体の第一の末端に対応する、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項６】
前記第二の周辺端部に、前記第二の層の繊維性構造の厚みの少なくとも一部にわたって、前記濾過媒体の断面の有限範囲内で、熱可塑性樹脂材料が吸収されている、請求項５に記載の濾過物品。
【請求項７】
前記第二の周辺端部が、前記断面を横切って前記濾過媒体の前記第一の末端の逆にある前記濾過媒体の第二の末端に対応する、請求項６に記載の濾過物品。
【請求項８】
前記多孔質フルオロポリマー膜がＰＴＦＥを含む、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂材料がＦＥＰを含む、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項１０】
前記熱可塑性樹脂材料がＰＦＡを含む、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項１１】
前記熱可塑性樹脂エンドキャップがＰＦＡを含む、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項１２】
前記第二の層が前記第一の層に隣接して下流に配置され、少なくとも前記第一の層の支持を提供する、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項１３】
前記濾過媒体が第三の層を更に含み、前記第三の層は、前記流体の流れに横切って置くことができ、前記第二の層から前記膜の反対側に配置され、繊維性構造を形成するよう配置された複数のフルオロポリマー繊維を含み、前記繊維性構造は、織物構造、不織布構造、及び編物構造からなる群から選択される、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項１４】
前記熱可塑性樹脂材料が、前記第一の周辺端部に沿って、前記第三の層の繊維性構造の厚みの少なくとも一部にわたって吸収されている、請求項１３に記載の濾過物品。
【請求項１５】
前記熱可塑性樹脂材料が、前記第二の層の繊維性構造の厚みの実質的に全体にわたって吸収されている、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項１６】
前記熱可塑性樹脂材料が、前記濾過媒体の前記断面内に、約５ｍｍ以上の距離で吸収されている、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項１７】
前記熱可塑性樹脂材料が、前記濾過媒体の前記断面内に、約１００ｍｍ以下の距離で吸収されている、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項１８】
前記熱可塑性樹脂材料は、前記断面内に前記熱可塑性樹脂エンドキャップを過ぎて吸収されている、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項１９】
前記第二の周辺端部に沿って、前記第二の層の繊維性構造の厚みの少なくとも一部にわたって吸収された、熱可塑性樹脂材料と、
前記周辺端部の前記第二の部分に沿って、前記濾過媒体上へ注封された、第二の熱可塑性樹脂エンドキャップ部品とを更に含む、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項２０】
前記熱可塑性樹脂材料の融点が、前記熱可塑性樹脂エンドキャップ部品の融点より低い、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項２１】
前記熱可塑性樹脂材料の融点が約３００℃以下である、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項２２】
前記濾過媒体は、前記流体の流れから約２５ｎｍ以上の径を有する粒子を除去するよう構成された、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項２３】
前記第二の層の繊維性構造が編物構造である、請求項１に記載の濾過物品。
【請求項２４】
前記第三の層の繊維性構造が編物構造である、請求項１４に記載の濾過物品。
【請求項２５】
前記第二の層の繊維性構造が編物構造である、請求項１９に記載の濾過物品。
【請求項２６】
フィルタケージ、及び前記フィルタケージ内に配置されたフィルタエレメントを含む濾過装置であって、前記フィルタエレメントが請求項１に記載の濾過物品を含む、濾過装置。
【請求項２７】
濾過物品の製造方法であって、
少なくとも第一の周辺端部を有する濾過媒体に、前記第一の周辺端部に沿って、前記濾過媒体の断面の有限範囲内に、熱可塑性樹脂材料を吸収させることと；
前記第一の周辺端部に沿って、熱可塑性樹脂エンドキャップ部品内に前記濾過媒体を注封することとを含む、方法。
【請求項２８】
前記濾過媒体が：
流体の流れに横切って置くことができ、多孔質フルオロポリマー膜を含む、第一の層と；
前記流体の流れに横切って置くことができ、繊維性構造を形成するよう配置された複数のフルオロポリマー繊維を含む第二の層であって、前記繊維性構造は、織物構造、不織布構造、及び編物構造から選択される、第二の層とを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記第二の層の繊維性構造が編物構造である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記吸収工程は：
前記濾過媒体を、前記第一の周辺端部に沿って、前記熱可塑性樹脂材料と接触させることと；
前記熱可塑性樹脂材料を加熱して、前記第一の周辺端部に前記熱可塑性樹脂材料を吸収させることとを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記接触工程は、前記熱可塑性樹脂材料の帯を、前記周辺端部に沿って、前記第二の層に接触させて配置することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記帯の幅が、約５ｍｍ以上約１００ｍｍ以下である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記接触工程は、前記熱可塑性樹脂材料と前記濾過媒体とを共押出しすることを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記注封工程の前に、前記濾過媒体をプリーツ加工する工程を更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
前記加熱工程は、前記プリーツ工程の間に、加熱プラテンを使用して、前記濾過媒体及び前記熱可塑性樹脂材料を加熱することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記加熱プラテンは、前記加熱工程の間に、前記熱可塑性樹脂材料を可塑的に変形させる、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記加熱工程は、前記熱可塑性樹脂材料を、前記熱可塑性樹脂材料の融点を超える温度に加熱することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３８】
前記加熱された熱可塑性樹脂材料を、前記注封工程の前に、前記熱可塑性樹脂材料の融点未満の温度に冷却することを更に含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記多孔質フルオロポリマー膜がＰＴＦＥを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項４０】
前記熱可塑性樹脂材料がＦＥＰである、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記エンドキャップ部品がＰＦＡである、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記注封工程は、前記エンドキャップ部品と前記濾過媒体との間に封止を生じさせる、請求項２７に記載の方法。
【請求項４３】
前記濾過媒体に、前記濾過媒体の少なくとも第二の周辺端部に沿って、上記濾過媒体の前記断面の有限範囲内に、前記熱可塑性樹脂材料を吸収させることと；
前記濾過媒体を、前記第二の周辺端部に沿って、第二の熱可塑性樹脂エンドキャップ部品内に注封することとを更に含む、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、濾過物品、例えば濾過物品を通過する流体の流れとしての流体の流れから望ましくない混入物を除去するための濾過物品の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質膜は、医薬、マイクロエレクトロニクス、化学、及び食品産業における流体から、粒状物、イオン性物質、微生物、及び他の混入物を濾過するために広く使われている。使用において、膜は、濾過される流体の流れの中に置かれる装置（例えば、カプセル、中空管、平坦なディスクのスタック等の中に収容されることがある、プリーツ状カートリッジ）へと成形される。
【０００３】
多くの濾過装置はフルオロポリマー材料で全体的に構成され、例えば半導体の製造において使用するための、化学的耐性及び耐温度性の要求を満たしている。半導体製造におけるより狭い線幅へと向かう継続したトレンドは、半導体製造における粒状混入物制御の負担をますます増大させている。そのような傾向は、１０ｎｍもの小さな平均孔径を有するフルオロポリマー濾過膜の導入につながった。
【０００４】
そのような濾過膜は優れた粒子濾過を提供する一方、その濾過効率を維持しつつ膜のライフサイクル又は使用時間を延ばしたいという要求がある。この点に関し、典型的な濾過の実装例において、フルオロポリマー濾過膜の下流に支持層を配置して、流体の流れの圧力に対して膜を支持することがある。更に、支持層又は他の下流層は、例えばそこを通る下流の経路を有する間隔層として機能することによって、排水機能を提供して、膜を通る流体の流れを促進してもよい。その点で、上流の排水層を利用してもよい。例えば、支持層及び／又は排水層は、織物、不織物、又は編物構造の形態のフルオロポリマー繊維（例えば、フィラメント又はヤーン）で構成されていてもよい。
【０００５】
フルオロポリマー膜を含む濾過媒質は、様々な構造及び配置を使用して実施してもよい。例えば、濾過媒体は典型的にプリーツ加工され、有効濾過面積を増大させている。プリーツ状の濾過媒体は、多くの場合シリンダー状に形成され、フィルタケージ内に収容される。濾過媒体の末端は、典型的に、濾過媒体の末端をエンドキャップ内に注封することによって封止され、エンドキャップは、注封工程の間、樹脂、融解した熱可塑性樹脂などの形態である。濾過媒体と注封したエンドキャップとの間の封止は、濾過媒体とエンドキャップとの間に、濾過物品の故障につながることのあるリーク経路が形成されるのを回避する程度にロバストであってよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多孔質フルオロポリマー膜を含む濾過媒体と、注封した熱可塑性樹脂エンドキャップとの間に高い完全性の封止を形成することは、特に濾過媒体が支持及び／又は排水のための繊維性構造を含むとき、特に困難であることがわかった。
【０００７】
濾過媒体と熱可塑性樹脂エンドキャップとの間の封止が高い完全性を有する、例えば、濾過媒体とエンドキャップとの間に形成されるリーク経路が低減される可能性がある、多孔質フルオロポリマー膜及び注封した熱可塑性樹脂エンドキャップを有する濾過媒体を含む濾過物品、及び濾過物品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態において、流体の流れから粒子を濾過するための濾過物品が提供される。濾過物品は、少なくとも第一の周辺端部を有する濾過媒体、及び第一の周辺端部に沿って濾過媒体上へ注封された熱可塑性樹脂エンドキャップ部品を含んでもよい。濾過媒体は、流体の流れに横切って置くことができ、多孔質フルオロポリマー膜を含む第一の層を含んでもよい。濾過媒体は、流体の流れに横切って置くことができる第二の層を含んでもよく、第二の層は、繊維性構造を形成するよう配置された複数のフルオロポリマー繊維を含み、繊維性構造は、織物構造、不織布構造、及び編物構造から選択される。熱可塑性樹脂材料は、第一の周辺端部に沿って、濾過媒体の断面の有限範囲内に、第二の層の繊維性構造の厚みの少なくとも一部にわたって吸収されていてもよい。
【０００９】
この実施形態の一つの特徴において、濾過媒体はプリーツ状であってよく、例えば濾過媒体の断面に沿って延在するプリーツを有してもよい。他の特徴において、濾過媒体は閉じた筒状体として構成されてもよい。更に他の特徴において、熱可塑性樹脂材料は、第一の周辺端部に沿って、実質的に連続的な形態で吸収されていてもよい。周辺端部は、濾過媒体の第一の末端に対応してもよい。この特徴において、第二の周辺端部は、第二の層の繊維性構造の厚みの少なくとも一部にわたって、濾過媒体の断面の有限範囲内で、熱可塑性樹脂材料を吸収していてもよい。例えば、第二の周辺端部は、濾過媒体の第一の末端の反対側の、例えば断面によって分離された、濾過媒体の第二の末端に対応してもよい。
【００１０】
一つの特徴において、多孔質フルオロポリマー膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。他の特徴において、熱可塑性樹脂材料は、フルオロポリマーを含んでもよい（例えば、フルオロポリマーから製造されていてもよい）。一つの特徴において、熱可塑性樹脂材料は、フルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）を含む。他の特徴において、熱可塑性樹脂材料は、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）を含む。熱可塑性樹脂エンドキャップはフルオロポリマーを含んでもよく、一つの特徴において、熱可塑性樹脂エンドキャップはＰＦＡを含む。他の特徴において、第二の層は、第一の層に隣接して下流に配置され、少なくとも第一の層の支持を提供する。他の特徴において、濾過媒体は、流体の流れに横切って置くことができる第三の層を更に含み、第三の層は、第二の層から膜の反対側に配置されている。第三の層は、繊維性構造を形成するよう配置された複数のフルオロポリマー繊維を含んでもよく、繊維性構造は、織物構造、不織布構造、及び編物構造からなる群から選択される。熱可塑性樹脂材料は、第一の周辺端部に沿って、第三層繊維性構造の厚みの少なくとも一部にわたって吸収されていてもよい。
【００１１】
一つの特徴において、熱可塑性樹脂材料は、第二の層の繊維性構造の厚みの実質的に全体にわたって吸収されている。他の特徴において、熱可塑性樹脂材料は、濾過媒体の断面内に、約５ｍｍ以上の距離で吸収されている。更に他の特徴において、熱可塑性樹脂材料は、濾過媒体の断面内に約１００ｍｍ以下の距離で吸収されている。他の特徴において、熱可塑性樹脂材料は、断面内に、熱可塑性樹脂エンドキャップを過ぎて吸収されている。
【００１２】
更なる特徴において、濾過物品は、第二の周辺端部に沿って、第二の層の繊維性構造の厚みの少なくとも一部にわたって吸収された、熱可塑性樹脂材料と、周辺端部の第二の部分に沿って濾過媒体上へ注封された、第二の熱可塑性樹脂エンドキャップ部品とを含んでもよい。
【００１３】
他の特徴において、熱可塑性樹脂材料及び熱可塑性樹脂エンドキャップ部品は、異なる熱可塑性樹脂、例えば、熱可塑性樹脂エンドキャップ部品の融点よりも融点が低い熱可塑性樹脂材料を含む。一つの特定の特徴において、熱可塑性樹脂材料の融点は約３００℃以下である。
【００１４】
他の特徴において、濾過媒体は、流体の流れから約２５ｎｍ以上の径を有する粒子を除去するよう構成されていてもよい。
【００１５】
前述の実施形態及び特徴のいずれかに従い、第二の層の繊維性構造及び／又は第三の層の繊維性構造は、編物構造を含んでもよい。
【００１６】
本明細書の他の実施形態によれば、濾過装置が提供される。濾過装置は、フィルタケージ、及びフィルタケージ内に配置されたフィルタエレメントを含んでもよい。フィルタエレメントは、前述の実施形態及び様々な特徴のいずれかにおいて記載したような濾過物品を含んでもよい。
【００１７】
本明細書の更なる実施形態において、濾過物品の製造方法が提供される。方法は、少なくとも第一の周辺端部を有する濾過媒体に、第一の周辺端部に沿って、濾過媒体の断面の有限範囲内で、熱可塑性樹脂材料を吸収させる工程を含んでもよい。方法は、濾過媒体を、第一の周辺端部に沿って、熱可塑性樹脂エンドキャップ部品内に注封する工程を含んでもよい。
【００１８】
一つの特徴において、濾過媒体は、流体の流れに横切って置くことができ、多孔質フルオロポリマー膜を含む第一の層を含む。濾過媒体は、流体の流れに横切って置くことができる第二の層もまた含み、第二の層は、繊維性構造を形成するよう配置された複数のフルオロポリマー繊維を含み、繊維性構造は、織物構造、不織布構造、及び編物構造から選択される。一つの特定の特徴において、第二の層の繊維性構造は、編物構造である。
【００１９】
前述の方法の他の特徴において、吸収工程は、第一の周辺端部に沿って濾過媒体に熱可塑性樹脂材料を接触させること、及び熱可塑性樹脂材料を加熱して、第一の周辺端部に熱可塑性樹脂材料を吸収させることを含んでもよい。一つの特徴において、接触工程は、熱可塑性樹脂材料の帯を、周辺端部に沿って、及び第二の層と接触させて配置することを含んでもよい。更なる特徴において、熱可塑性樹脂の帯の幅は、約５ｍｍ以上約１００ｍｍ以下であってよい。更に他の特徴において、接触工程は、熱可塑性樹脂材料と濾過媒体とを共押出しすることを含んでもよい。
【００２０】
前述の方法の他の特徴において、方法は、濾過媒体をプリーツ加工する工程を含んでもよい。例えば、注封工程の前に、濾過媒体をプリーツ加工してもよい。他の特徴において、加熱工程は、プリーツ工程の間に、加熱プラテンを使用して、濾過媒体及び熱可塑性樹脂材料を加熱することを含んでもよい。この点に関し、加熱プラテンは、加熱工程の間、熱可塑性樹脂材料を可塑的に変形させてもよい。
【００２１】
他の特徴において、加熱工程は、熱可塑性樹脂材料を、熱可塑性樹脂材料の融点を超える温度まで加熱することを含んでもよい。更なる特徴において、方法は、加熱された熱可塑性樹脂材料を、注封工程の前に、熱可塑性樹脂材料の融点未満の温度に冷却することを含んでもよい。
【００２２】
一つの特徴において、多孔質フルオロポリマー膜はＰＴＦＥを含む。他の特徴において、熱可塑性樹脂材料はＦＥＰを含む。更に他の特徴において、エンドキャップ部品はＰＦＡを含む。
【００２３】
他の特徴において、注封工程は、エンドキャップ部品と濾過媒体との間に封止を生じさせる。他の特徴において、方法は、濾過媒体の少なくとも第二の周辺端部に沿って、濾過媒体の断面の有限範囲内で、濾過媒体に熱可塑性樹脂材料を吸収させること、及び第二の周辺端部に沿って、濾過媒体を第二の熱可塑性樹脂エンドキャップ部品内に注封することを更に含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】図１Ａは、濾過物品の実施形態を含む濾過装置の分解図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、濾過物品の実施形態を含む濾過装置の分解図を示す。
【００２５】
【図２】図２は、一実施形態による濾過媒体の斜視図を示す。
【００２６】
【図３】図３は、図２に示す濾過媒体の断面図を示す。
【００２７】
【図４】図４は、一実施形態による濾過媒体の断面図を示す。
【００２８】
【図５】図５は、一実施形態による濾過媒体の断面図を示す。
【００２９】
【図６】図６は、図４に示す濾過媒体の他の断面図を示す。
【００３０】
【図７】図７は、一実施形態によるプリーツ状濾過媒体の斜視図を示す。
【００３１】
【図８】図８は、一実施形態によるプリーツ状濾過媒体の斜視図を示す。
【００３２】
【図９】図９は、一実施形態による、濾過媒体及びエンドキャップ部品を含む濾過物品の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本開示は、濾過物品、及び濾過物品を製造する方法を記載する。濾過物品は、フルオロポリマー、例えば多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から製造された膜を含む、濾過媒体を含む。ある特定の実施例において、濾過媒体は、濾過装置に取り付けられることがあるプリーツ状の閉じた筒状体の形態である。
【００３４】
図１Ａ及び図１Ｂは、本開示による濾過物品を含む濾過装置の例示的な部品を示す。筒状濾過カートリッジ１００の形態の濾過物品は、ケージ１２４を通る複数の開口１２６（例えば、穿孔）を有する外側ケージ１２４を含み、流体の流れが外側のケージ１２４の表面を通る、例えばケージ１２４の表面を側面から通ることを可能にする。濾過媒体１０８は、外側ケージ１２４内に配置され、例えば外側ケージ１２４内に同軸状に配置されている。図１Ａに示す実施形態において、濾過媒体１０８はプリーツ状であり、一般に筒状の配置を有する。濾過媒体１０８は、少なくとも多孔質フルオロポリマー膜の第一の層と、多孔質膜を支持するよう構成され及び／又は膜から離れる流体の排水を提供するよう構成された、少なくとも第二の層とを含む。濾過媒体１０８は、濾過媒体１０８の少なくとも第一の末端１６２に沿って、濾過媒体１０８内に吸収された（例えば、浸透した）熱可塑性樹脂材料１４６を更に含む。
【００３５】
濾過カートリッジ１００は、筒状の濾過媒体１０８内に配置された内核部材１２０もまた含む。内核部材１２０もまた実質的に筒状であり、開口１２２を含み、流体の流れが内核１２０を通って、例えば内核１２０の表面を側面から通って流れることを可能にしている。したがって、濾過媒体１０８は、内核部材１２０と外側ケージ１２４との間に配置される（例えば、同軸状に配置される）。
【００３６】
濾過カートリッジ１００は、濾過カートリッジ１００の両端部に配置された、エンドキャップ部品１２８ａ及び１２８ｂを更に含む。エンドキャップ部品１２８ａ及び１２８ｂは、開口１３０ａ及び１３０ｂを含み、内核１２０との流体連結を可能にする。したがって、一つの特徴において、流体は、開口１３０ａ及び／又は１３０ｂを通って、濾過カートリッジ１００内へ、及び内核部材１２０内へと流れてもよい。充分な流体圧の下、流体は、開口１２２を通過し、濾過媒体１０８を通って、外側ケージ１２４の開口１２６を通って濾過カートリッジ１００を出る。
【００３７】
外側ケージ１２４、内核部材１２０、並びにエンドキャップ部品１２８ａ及び１２８ｂを含む濾過カートリッジ１００の部品は、フルオロポリマーから製造されてもよく、特に熱可塑性樹脂フルオロポリマーから製造されてもよい。フルオロポリマーは、特に化学的に腐食性の流体、例えば半導体製造の間の流体を濾過するのに有用である。
【００３８】
濾過カートリッジ１００を組み立てるとき、図１Ｂに図示したように、エンドキャップ部品１２８ａ及び１２８ｂは、エンドキャップ部品１２８ａと１２８ｂとの間に配置された外側ケージ１２４及び内核部材１２０を有する濾過媒体１０８上へ注封される。すなわち、エンドキャップ部品を製造している熱可塑性樹脂が軟化して流動するのに十分な温度まで、エンドキャップ部品１２８ａ及び１２８ｂを加熱することによって、エンドキャップ部品１２８ａ及び１２８ｂを濾過媒体１０８に封止する。熱可塑性樹脂が流動可能な状態にあるときに、濾過媒体１０８の末端（例えば、末端１６２）を、エンドキャップ部品１２８ａ及び１２８ｂのそれぞれに接触させて、濾過媒体１０８に、流動可能な熱可塑性樹脂を吸収させる（例えば、浸透させる）。その後、エンドキャップ部品１２８ａ及び１２８ｂを（例えば、冷却によって）凝固させ、濾過媒体１０８に封止を形成する。
【００３９】
組み立てられた濾過カートリッジ１００（例えば、濾過媒体上へ注封されたエンドキャップ部品を有する）は、濾過装置内で、例えば、図１Ｂで説明したような濾過カプセル１０４内で、使用してもよい。濾過カプセル１０４を組み立てるために、濾過カートリッジ１００を円筒形バレル１３８内に配置して、バレルヘッド１３４及びバレル底部１４２を、例えばバレル１３８との溶接した係合によって、バレル１３８に取り付ける。組み立てたときに、ヘッド１３４及び底部１４２は、例えばフランジ（例えばフランジ１４４）を用いることにより、濾過カートリッジ１００とも流体シールを形成する。ヘッド１３４及び底部１４２に、様々な流体入口ポート及び出口ポート（例えば、流体口１３６）を提供して、流体の流れを濾過カートリッジ１００の中へ又は外へ導いてもよい。使用において、流体の流れ（例えば、液体流）は、濾過カートリッジ１００内へ、例えば、外側ケージ１２４を通り、濾過媒体１０８を通って、内核部材１２０内へと導かれてもよい。濾過媒体１０８を通過して濾過された流体の流れは、流体出口ポートを通って、濾過カプセル１０４から抽出されてもよい。
【００４０】
当業者であれば、本開示に従って、濾過装置の様々な他の配置、例えば筒状でない（例えば、平面状の）濾過装置を利用してもよいことを認識する。更に、濾過カートリッジの外側から濾過カートリッジ内側への流体の流れ（例えば、外−内の流れ）を記載したが、しかしながら、いくつかの用途において、濾過カートリッジの内部から濾過カートリッジの外側への流体の流れ（例えば、内−外の流れ）が発生してもよいこともまた考えられる。
【００４１】
図２は、一実施形態による濾過媒体の斜視図を示す。濾過媒体２０８は、第一の層２１２を含み、第一の層２１２は多孔質膜２１４を含む。多孔質膜２１４は、膜２１４が流体の流れの中に置かれたときに流体の流れから粒子を分離するよう構成されている。例えば、膜２１４は、流体の流れから約２５ｎｍ以上の径（例えば、直径）を有する粒子を除去するよう構成された、孔径及び孔径分布を有してもよい。膜２１４は、フルオロポリマー材料、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、例えば、Ｂａｃｉｎｏらによる米国特許第７，３０６，７２９号明細書、Ｇｏｒｅによる米国特許第３，９５３，５６６号明細書、Ｂａｃｉｎｏによる米国特許第５，４７６，５８９号明細書、又はＢｒａｎｃａらによる米国特許第５，１８３，５４５号明細書に記載されている方法に従って調製される、延伸ＰＴＦＥを含んでもよい（例えば、これらから製造されてもよい）。多孔質膜２１４は、フィブリルによって相互接続したノードによって特徴づけられるミクロ構造を含む、官能性ＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）コポリマー材料を含む延伸ポリマー材料を含んでもよく、官能性ＴＦＥコポリマー材料は、ＴＦＥとＰＳＶＥ（パーフルオロスルホニルビニルエーテル）との、又はＴＦＥと他の適切な官能性モノマーとの、例えば限定されないが、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）との官能性コポリマーを含む。官能性ＴＦＥコポリマー材料は、例えば、Ｘｕらによる米国特許第公開第２０１０／０２４８３２４号公報、又はＸｕら米国特許第公開第２０１２／０３５２８３号公報に記載されている方法に従って調製してもよい。本願の全体にわたって、用語ＰＴＦＥは、延伸ＰＴＦＥ、延伸変性ＰＴＦＥ、及びＰＴＦＥの延伸コポリマー、例えば、Ｂｒａｎｃａによる米国特許第５，７０８，０４４号明細書、Ｂａｉｌｌｉｅによる米国特許第６，５４１，５８９号明細書、Ｓａｂｏｌらによる米国特許第７，５３１，６１１号明細書、Ｆｏｒｄによる米国特許第公開第２００９／００９３６０２号公報、及びＸｕらによる米国特許第公開第２０１０／０２４８３２４号公報に記載されているものを含むことを理解すべきである。
【００４２】
第二の層２１６は、第一の層２１２に隣接して配置され、繊維性構造２１８を含む。繊維性構造は、凝集性構造に形成された、複数の繊維（例えば、繊維、フィラメント、ヤーン等）を含む構造である。繊維性構造２１８は、織物構造、不織布構造、又は編物構造であってよい。ある特定の実施例において、繊維性構造は、編物構造である。繊維性構造２１８は、第一の層２１２のための支持を提供してもよく、及び／又は濾過媒体２０８のための流体排水を提供してもよい。例えば、繊維性構造２１８を第一の層２１２の下流に置く場合、繊維性構造２１８は流体の圧力に対し、第一の層２１２のための支持を提供してもよい。繊維性構造２１８は、スペーサーとして機能して、流体が濾過媒体を通って流れる通路を提供してもよく、例えば、膜の排水機能を提供してもよい。繊維性構造２１８は、強化された安定性が得られ、公知の流体濾過物品と比較して使用時間特性を増加させるインターロック領域を含む、編物構造であってもよい。繊維性構造２１８は、フルオロポリマー、例えば、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から選択されるフルオロポリマーの繊維（例えば、ストランド）から製造されてもよい。一つの特定の特徴において、繊維はＰＴＦＥ繊維を含む。一例として、ＰＴＦＥ編物層は、少なくとも１つのＰＴＦＥ繊維を有するヤーンから造られる。ＰＴＦＥ繊維は、配向したフィブリルを含んでもよく、非多孔質であってもよく、又は多孔質であってもよい。ＰＴＦＥ繊維はモノフィラメントであってよく、又は異なるデニール、密度、長さ、若しくは寸法を有する、２つの異なるＰＴＦＥ繊維でもよい。少なくとも１つのＰＴＦＥ繊維と、ＰＴＦＥでない、少なくとも１つの他の種類のフルオロポリマー繊維とを有するマルチストランドのヤーンを、繊維性構造２１８に利用してもよい。
【００４３】
熱可塑性樹脂材料２４６は、第二の層２１６の厚みの少なくとも一部にわたって、濾過媒体２０８の少なくとも第一の周辺端部２５０に沿って、吸収されている。図２の実施形態に図示したように、熱可塑性樹脂材料２４６は、濾過媒体２０８の第二の周辺端部２５４に沿っても吸収されており、第二の周辺端部２５４は、第一の周辺端部２５０から濾過媒体の反対側であり、すなわち断面２５８によって分離されている。断面（例えば、第一の周辺端部２５０及び第二の周辺端部２５４に対して横方向）は、約５０ｍｍ以上であってよく、及び約１２００ｍｍ以下であってもよい。しかしながら、いくつかの配置において、熱可塑性樹脂材料２４６は、一方の端に沿って、例えば、第一の周辺端部２５０のみに沿って吸収されていてもよいことが認められる。
【００４４】
熱可塑性樹脂材料２４６は、フルオロポリマー、例えば、約３００℃以下の融点を有するフルオロポリマーを含んでもよい。典型的に、フルオロポリマーは、少なくとも約１５０℃の融点を有する。例えば、熱可塑性樹脂材料は、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、パーフルオロメチルアルコキシ（ＭＦＡ）、及びＴＦＥと、ヘキサフルオロプロピレンと、ビニリデンフルオリド（ＴＨＶ）とのターポリマーからなる群から選択されてもよい。ある特定の実施例では、熱可塑性樹脂材料はＦＥＰを含む。他の実施形態において、熱可塑性樹脂材料はＰＦＡを含む。
【００４５】
図３は、図２に示す濾過媒体２０８の断面を示す。濾過媒体２０８は、多孔質膜２１４を含む第一の層２１２、及び繊維性構造２１８を含む第二の層２１６を含む。図３に図示するように、第二の層２１６は、第一の層２１２に直接隣接して、例えば中間（例えば、介入）層なしで配置されている。熱可塑性樹脂材料２４６は、第二の層２１６の中に（例えば、第二の層２１６の少なくとも一部の中に）、濾過媒体２０８の第一の周辺端部２５０及び第二の周辺端部２５４に沿って、吸収されている。熱可塑性樹脂材料は、第一及び第二の周辺端部２５０及び２５４に沿って、濾過媒体２０８の断面２５８（図２）の有限範囲内で吸収されている。すなわち、熱可塑性樹脂材料２４６が、濾過媒体２０８の（例えば、周辺端部２５０及び２５４に対して実質的に横方向の）断面２５８の全体にわたって延在するような配置は、流体の流れを完全に妨げることによって濾過媒体２０８の濾過性能を阻害する可能性があるので、熱可塑性樹脂材料２４６はそのような配置ではない。
【００４６】
図２及び図３は、本開示による濾過媒体の配置の一つを示す。当業者であれば、他の配置を利用してもよいことを認識する。例えば、図４は、例えば図２及び図３に示す実施形態に関して、追加の材料層を含む濾過媒体４０８の断面を示す。具体的には、濾過媒体４０８は、多孔質膜４１４を含む第一の層４１２、及び繊維性構造４１８を含む第二の層４１６を含む。第一及び第二の層は、実質的に、図２及び図３について上述したように構成されていてもよい。図４に示す実施形態において、濾過媒体４０８は、第三の層４７０を更に含む。第三の層４７０は、例えば繊維性構造４７２、例えばＰＴＦＥなどのフルオロポリマー材料のストランドから製造された編物構造を含んでもよい。繊維性構造４７２は、第一の層４１２の反対側に配置された繊維性構造４１８と実質的に同様でもよい。図４に図示するように、熱可塑性樹脂材料４４６ａは、第三の層４７０内に吸収されており、熱可塑性樹脂材料４４６ｂは、第二の層４１６内に吸収されている。一つの特徴において、第二及び第三の層の一方は、第一の層４１２のための支持機能を提供しつつ、他方の層は、排水機能を提供して、第一の層４１２から離れる流体の排水を促進してもよい。
【００４７】
図５は、本開示による濾過媒体の他の配置の断面を示す。図５に示す配置において、濾過媒体５０８は、第一の層５１２、及び第三の層５７０から第一の層５１２の反対側に配置された第二の層５１６を含む。第一、第二、及び第三の層は、図２〜４の対応する層に関して上述したように、材料を含んでもよく、構成されていてもよい。第二の層５１６と第一の層５１２との間に、第四の層５７６が配置されている。同様に、第三の層５７０と第一の層５１２との間に、第五の層５８０が配置されている。第四の層５７６及び第五の層５８０（例えば、中間層）は、オープン膜、例えばフルオロポリマーオープン膜（例えば、ＰＴＦＥ）を含んでもよい。オープン膜は、第一の層５１２に面して保護する（例えば、多孔質フルオロポリマー膜を保護する）高多孔質である膜であってよい。
【００４８】
図５に図示したように、熱可塑性樹脂材料５４６ａ及び５４６ｂは、濾過媒体の厚みにわたって、例えば、第一の層５１２、第二の層５１６、第三の層５７０、第四の層５７６、及び第五の層５８０のそれぞれにわたって吸収されている。代替として、熱可塑性樹脂材料は、いくつかの層のみに吸収されていてもよく、又は任意の所定の層内に部分的にのみ、例えばその厚みの一部に吸収されていてもよい。
【００４９】
図６は、図４に示す濾過媒体４０８の他の断面図を示す。上述のように、濾過媒体４０８は、多孔質膜４１４を含む第一の層４１２を含む。第一の層４１２の両側には、第二の層４１６及び第三の層４７０が配置されている。第一及び第二の層４１６、４７０は、それぞれ、繊維性構造（例えば、繊維性構造４１８）を含み、例えば、濾過媒体４０８の使用の間、第一の層４１２のための支持を提供し、及び／又は第一の層４１２から離れる排水を提供してもよい。
【００５０】
熱可塑性樹脂材料４４６ｂは、第二の層４１６内に吸収され、熱可塑性樹脂材料４４６ａは、第三の層４７０内に吸収されている。熱可塑性樹脂材料４４６ａ／４４６ｂは、第一の周辺端部４５０に沿って、濾過媒体４０８の断面内に距離ｄで吸収されている。例えば、距離ｄは、約５ｍｍ以上、例えば約１０ｍｍ以上、又は更には約２５ｍｍ以上であってよい。更に、上記に開示したように、熱可塑性樹脂材料４４６ａ／４４６ｂは、濾過媒体４０８の断面全体にわたって吸収されるべきでない。一つの特徴において、距離ｄは、約１００ｍｍ以下、例えば約６０ｍｍ以下である。
【００５１】
第一の層４１２の厚みｔ１（例えば、多孔質膜の厚み）は、濾過用途の要求を満たすように選択してもよい。例えば、厚みｔ１は、約０．０１マイクロメートル以上、及び約１００マイクロメートル以下であってよい。第二及び第三の層の厚み（例えば、厚みｔ２）は、約２５マイクロメートル以上、例えば約５０マイクロメートル以上であってよい。更に、第一及び第二の層の厚みは、約３８０マイクロメートル以下、例えば１５０マイクロメートル以下であってよい。第一及び第二の層は、同じ厚みを有してもよく、又は異なる厚みを有してもよい。当業者であれば、特定の濾過用途、及び濾過装置の特定の配置のために、濾過媒体の寸法を選択してもよいことを認識する。
【００５２】
図６に図示したように、熱可塑性樹脂材料４４６ａ／４４６ｂは、第二の層４１６を完全に通って（例えば、第二の層４１６の厚みを完全に通って）、かつ第三の層４７０を完全に通って吸収されている。しかしながら、熱可塑性樹脂材料４４６ａ／４４６ｂは、層内に部分的にのみ、例えば層４１６及び４７０の厚さを部分的にのみ通って、吸収されていてもよいことが認められる。更に、熱可塑性樹脂材料は、第一の層４１２の全体又は一部を通って、例えば多孔質膜を通って、吸収されていてもよい。
【００５３】
上述のように、濾過媒体をプリーツ加工して、膜の有効表面積を増加させてもよい。この点に関し、図７は、一実施形態によるプリーツ状濾過媒体の斜視図を示す。プリーツ状濾過媒体７０８は、濾過媒体７０８の断面７５８に沿って、例えば、第一の周辺端部７５０から第二の周辺端部７５４へ延在する、複数のプリーツ（例えば、プリーツ７８４）を含む。明らかなように、濾過媒体にプリーツ状構造を利用すると、濾過媒体７０８の有効寸法（例えば、面積）が増加することによって、増大した濾過能力が提供される。図７に示す実施形態において、プリーツ状濾過媒体７０８は、逆Ｕ字型配置の、外向きに突出したプリーツを含む。この点に関し、プリーツは、濾過媒体７０８の周辺及びそれに沿って、プリーツの隣接するプリーツ同士の間に、Ｕ字型の領域又は谷を画定する。代替として、プリーツは、他の配置、例えばＶ字型のプリーツであってもよい。
【００５４】
プリーツ状濾過媒体７０８は、第一の周辺端部７５０に沿って吸収された熱可塑性樹脂材料７４６ａ、及び第二の周辺端部７５４に沿って吸収された熱可塑性樹脂材料７４６ｂを含む。熱可塑性樹脂材料７４６ａ及び７４６ｂは、濾過媒体の断面７５８の有限範囲内で、濾過媒体の中に吸収されている。更に、熱可塑性樹脂材料（例えば、熱可塑性樹脂材料７４６ａ）は、少なくとも濾過媒体７０８の第二の層７１６及び第三の層７７０を通って吸収されている。熱可塑性樹脂材料７４６ａは、第二及び第三の層の間に配置された第一の層７１２を通って（例えば、膜を通って）吸収されていてもよい。
【００５５】
図８は、他の実施形態によるプリーツ状濾過媒体８０８を示す。濾過媒体８０８は、濾過媒体８０８の第一の末端８６２に第一の周辺端部８５０、及び濾過媒体８０８の第二の末端８６６に配置された第二の周辺端部８５４を有する、閉じた筒状体の形態である。熱可塑性樹脂材料８４６ａ及び８４６ｂは、第一の周辺端部８５０及び第二の周辺端部８５４に沿って吸収されている。図８に図示したように、プリーツ（例えば、プリーツ８８４）は、Ｖ字型の配置を有する。
【００５６】
図９は、実施形態による濾過物品、すなわち濾過媒体９０８、及び濾過媒体９０８の末端上へ注封されたエンドキャップ部品９２８ａ及び９２８ｂを含む、濾過カートリッジ９００を示す。濾過媒体９０８は、濾過媒体９０８とエンドキャップ部品９２８ａとの間に高い完全性の封止を形成することを助ける熱可塑性樹脂材料９４６を含む。図９に図示したように、熱可塑性樹脂材料９４６は、エンドキャップ部品９２８ａを過ぎた（例えば、超えた）濾過媒体９０８の中に（例えば、濾過媒体９０８の断面の中に）吸収されている。すなわち、濾過媒体９０８とエンドキャップ部品９２８ａとの間の、完全な、及び高い完全性の封止を確実にするために、熱可塑性樹脂材料９４６ａは、エンドキャップ部品９２８ａを濾過媒体９０８上に注封したときにエンドキャップ部品９２８ａを越えて延在するある距離まで、断面内に吸収されていてもよい。注封したエンドキャップ部品９２８ｂに関して、同様の配置を利用してもよい。
【００５７】
本開示は、例えば上記で開示した濾過物品の製造方法もまた提供する。方法は、濾過媒体の第一の周辺端部に沿って、濾過媒体の断面の有限範囲内に、濾過媒体に熱可塑性樹脂材料を吸収させることを含んでもよい。その後、濾過媒体を、第一の周辺端部に沿って、熱可塑性樹脂エンドキャップ部品内に注封してもよい。
【００５８】
熱可塑性樹脂材料は、様々な方法を用いて、濾過媒体内に吸収させてもよい。一実施形態において、例えば、熱可塑性樹脂材料が固体状態にあるときに、熱可塑性樹脂材料を、第一の周辺端部に沿って濾過媒体に接触させる。次に、熱可塑性樹脂材料が流れて第一の周辺端部に吸収されてもよいように、熱可塑性樹脂材料を（例えば、その融点を超えて）加熱する。例えば、接触工程は、連続的又は半連続的方法で、周辺端部に沿って、熱可塑性樹脂材料の帯を配置することを含んでもよい。熱可塑性樹脂材料の帯の幅は、約５ｍｍ以上、例えば約１０ｍｍ以上、又は更には約２５ｍｍ以上であってよい。しかしながら、上述のように、濾過媒体の充分な面積が熱可塑性樹脂材料によって妨げられないようにすべきである。この点に関し、帯の幅は、約１００ｍｍ以下、例えば約６０ｍｍ以下であってよい。
【００５９】
他の実施形態において、接触工程は、熱可塑性樹脂材料と濾過媒体とを共押出しすることを含んでもよい。すなわち、濾過媒体（例えば、膜及び追加の層）を押出によって形成してもよく、熱可塑性樹脂材料を、連続的態様で、濾過媒体の残りの構成要素と共に共押出ししてもよい。
【００６０】
熱可塑性樹脂エンドキャップ部品内に濾過媒体を注封する前に、濾過媒体をプリーツ加工して、濾過媒体の有効表面積を増加させてもよい。例えば、プリーツ工程は、プリーツ工程の間に、加熱プラテンを使用して、濾過媒体及び熱可塑性樹脂材料を加熱することを含んでもよい。加熱プラテンは、加熱工程の間、熱可塑性樹脂材料を有利に可塑的に変形させてもよい。この点に関し、濾過媒体の一方又は両方の端に沿って吸収された熱可塑性樹脂材料を含む濾過媒体を冷却したとき、熱可塑性樹脂材料は、濾過媒体におけるプリーツを有利に保持してもよく、すなわち、その後の操作の間、プリーツ状構造を維持することを有利に補助してもよい。注封工程の前に、加熱した熱可塑性樹脂材料を、熱可塑性樹脂材料の融点未満の温度に冷却してもよい。
【００６１】
その後、濾過媒体を、例えば、濾過媒体の両端を接着して閉じた筒状体を形成することによって、管状構造へと形成してもよい。次に、エンドキャップ部品を濾過媒体と接触させたときにエンドキャップ部品が濾過媒体を吸収するようエンドキャップ部品が軟化するのに十分な温度まで、エンドキャップ部品を加熱することによって、濾過媒体上へ注封してもよい。例えば、エンドキャップ部品を濾過媒体と接触させるとき、熱可塑性樹脂エンドキャップ部品はその融点まで、又は僅かに上まで加熱してもよい。一つの特徴において、熱可塑性樹脂エンドキャップ部品は、約１５０℃以上、例えば約２００℃以上、又は更には約２５０℃以上の温度に加熱される。次に濾過媒体をエンドキャップ部品と接触させ、組立体を冷却して、エンドキャップ部品と濾過媒体との間に高い完全性の封止を形成させる。図９を参照。
【００６２】
本発明の様々な実施形態を詳細に記載したが、当業者にとってそれらの実施形態の変形及び適応が生ずることは明らかである。しかしながら、そのような変形例と適応例は、本発明の精神及び範囲内であることは明白に理解される。
【図１Ａ−１Ｂ】
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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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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