[发明专利]具有不对称孔隙结构的多孔聚乙烯滤膜，以及相关过滤器和方法

说明书

本发明涉及具有不对称孔隙结构的多孔聚乙烯滤膜，以及相关过滤器和方法。本发明描述包括两个相对侧且具有不对称孔隙结构的液体可流动、多孔聚乙烯滤膜；包括此类型的多孔聚乙烯滤膜的过滤器组件和过滤器；制造所述多孔聚乙烯滤膜、过滤器组件和过滤器的方法；以及使用多孔聚乙烯滤膜、过滤器组件或过滤器过滤如液体化学物质的流体以从所述流体去除非所需材料的方法。

技术领域

以下描述涉及包括两个相对侧且具有不对称孔隙结构的液体可流动、多孔聚乙烯滤膜；另外涉及包括此类型的多孔聚乙烯滤膜的过滤器组件和过滤器；制造多孔聚乙烯滤膜、过滤器组件和过滤器的方法；以及使用多孔聚乙烯滤膜、过滤器组件或过滤器过滤如液体化学物质的流体以从流体去除非所需材料的方法。

背景技术

滤膜和过滤器产品为用于从适用流体流去除非所需材料的现代工业的必不可少的工具。使用过滤器进行处理的适用流体包括水、液体工业溶剂和处理流体、用于制造(例如，半导体制造)的工业气体，以及具有医疗或医药上的用途的液体。从流体去除的非所需材料包括溶解于液体中的杂质和污染物，如粒子、微生物、挥发性有机材料和化学物质。

滤膜可设计用于过滤液体，或用于过滤气体。用于过滤液体材料的滤膜在结构上不同于用于过滤气态流体的滤膜。用于在商业或工业规模上过滤液体的滤膜将具有有效地允许适用流量(例如通量)水平的液体穿过过滤器的孔隙大小和孔隙率，适用流量水平意味着将所需量的液体可靠地供应至使用液体的商业系统，如用于半导体制造的工具的流量水平。用于处理(过滤)液体的滤膜被称为“液体流动”或“液体可流动”滤膜。在液体流动滤膜中，膜的孔隙大小足够大以允许穿过滤膜的液体的流量水平(例如如由通量所描述)足以满足使用液体的商业系统的需要。

相比之下，有效地用于过滤气态流体流的滤膜(“气态流动膜”)不必或不通常为“液体可流动”的，因为气态流动膜的孔隙大小必须呈较小规模以使过滤器有效地从气态流体流去除污染物。

在大范围的孔隙大小和结构内，特定过滤器的孔隙大小和结构可基于各种因素而选择，包括多孔滤膜将使用的过滤工艺的类型。对于液体可流动滤膜，一些示例性孔隙大小在微米或亚微米范围内，如约0.001微米至约10微米。具有约0.001至约0.05微米的平均孔隙大小的膜有时被分类为超滤膜。孔隙大小在约0.05与10微米之间的膜有时被分类为微孔膜。

许多不同聚合物材料已用于制造液体可流动滤膜，包括某些类型的聚烯烃、聚卤烯烃、聚酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜和聚酰胺(例如尼龙)。常用材料的一个实例为超高分子量聚乙烯(UPE)，其一般理解为包括具有大于1,000,000分子量的聚乙烯材料。UPE滤膜通常用于过滤用于光刻处理和“湿式蚀刻和清洁”(WEC)应用(用于半导体处理)的液体材料。

已知许多不同技术用于形成多孔滤膜，其可为气态流动膜或液体流动膜。示例性技术尤其包括熔融挤压(例如熔铸)技术和浸没铸造(相转化)技术。用于形成多孔材料的不同技术通常可产生就形成于膜内的孔隙的尺寸和分布来说不同的多孔膜结构，即，不同技术产生不同孔隙大小和膜结构，有时称为形态，意味着膜内孔隙的均一性、形状和分布。

膜形态的实例包括均质(各向同性)和不对称(各向异性)。具有均一地分布在整个膜中的基本上均匀大小的孔隙的膜通常称为各向同性，或“均质”。各向异性(也称为“不对称”)膜可被视为具有其中跨膜存在孔隙大小梯度的形态；例如，膜可具有在一个膜表面处具有相对较大孔隙，且在另一膜表面处具有相对较小孔隙的多孔结构，其中孔隙结构沿膜的厚度改变。术语“不对称”通常可与术语“各向异性”互换使用。