专利名称：过滤膜及具有过滤膜的过滤器的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种过滤膜，特别是指一种组装在过滤器用于过滤液体的过滤膜。
背景技术：
聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene, PTFE)是一种拥有许多特殊且优良性质的高分子树脂，其中包括优异的电气绝缘性质、宽广的温度使用范围、耐化学品性、耐燃性、耐候性、低摩擦性、低表面能、疏水性，并且具有较高的力学性能等，是一种综合性能优良的
工程塑料。因聚四氟乙烯(PTFE)同时拥有低表面能及疏水性，使其广泛应用于防水材料上，但其强疏水性却限制了其液体过滤的应用，使其不易被水性流体弄湿或保持湿润状态。以往采用聚四氟乙烯材质制成的过滤膜应用于液体过滤时，都得先以低碳链醇类预膨润(pre-wet)，再将过滤膜置入流动液体中，从液体中去除粒子、溶质或微生物。但因过滤膜具强疏水性因此会使水流通道愈来愈小，亲水性会渐渐消失，此时得重新以低碳链醇类膨润过滤膜的膜孔。有鉴于此，如何使过 滤膜无需通过预膨润处理，即可于运送或使用过程维持其亲水性，实为相关业界所需努力研发的目标。
发明内容
为克服上述缺点，本发明提供一种过滤膜，此过滤膜包含由氟材质组成的本体与由亲水性高分子材质组成的亲水层，前述本体具有第一表面与第二表面，且于第一表面与第二表面之间形成数个孔，前述亲水层形成于第一表面、第二表面及孔上，使过滤膜的接触角(Contact Angle) ^ 90 度。因此，本发明的目的在于提供一种过滤膜，由于本体的第一表面、第二表面及孔被亲水层包覆，孔所形成的过水通道在被固定下，不会因时间而减低过滤膜的亲水性，因此能保存于干燥状态，不需在搬运过程或施工现场再做预膨润处理，且于干燥保存时亦能保持其亲水性，而且直接通水便能立刻进行过滤。本发明另提供一种具有前述过滤膜的过滤器，此过滤器包含过滤基板，其具有流道结构形成于过滤基板的表面；以及包含过滤膜，其形成于该过滤基板具有流道结构的表面上。前述过滤膜包含由氟材质组成的本体与由亲水性高分子材质组成的亲水层，前述本体具有第一表面与第二表面，且于第一表面与第二表面之间形成数个孔，前述亲水层形成于第一表面、第二表面及孔上，使过滤膜的接触角< 90度。因此，本发明的目的在于提供一种具有过滤膜的过滤器，过滤器的过滤膜进行亲水化制程之后，过滤膜本身的孔所形成的过水通道在被固定下，不会因时间而减低过滤膜的亲水性，因此能保存于干燥状态，不需在搬运过程或施工现场再做预膨润处理，且于干燥保存时亦能保持其亲水性，可直接通水进行过滤。
图1是本发明过滤膜的立体示意图；图2是图1所示过滤膜沿A-A方向的剖面示意图；图3是本发明过滤器的过滤基板与过滤膜的立体分解示意图；图4是本发明过滤器的过滤基板、支撑材及过滤膜的平面组合示意图；图5是本发明过滤膜的SEM图；图6是本发明过滤膜的另一 SEM图；以及图7是本发明过滤膜的又一 SEM图。主要元件标记说明10过滤膜 11本体 111第一表面112第二表面113孔12亲水层20过滤器 21过滤基板211流道结构212表面 213出水孔 22支撑材。
具体实施例方式以下将参酌附图具体地描述根据本发明的部分具体实施态样；在不背离本发明的精神下，本发明尚可以多种不同形式的实施方案来实践，不应将本发明保护范围解释为限于说明书所陈述者。此外，在所附附图中，为明确起见可能夸示各物件及区域的尺寸，而未按照实际比例绘示。另，除非文中有另外说明，于本说明书中所使用的「一」、「该」及类似用语应理解为包含单数及复数形式。本发明提供一种过滤膜。如图1所示，其为本发明过滤膜的立体示意图。本发明的过滤膜10厚度为0.01毫米至0.5毫米，优选的厚度为0.01毫米至0.4毫米。过滤膜10包含本体11与形成于本体11上的亲水层12，本体11由氟材质组成，本体11的氟材质可为选自下列之一者或其任意组合:聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene, PTFE)、膨体聚四氟乙烯(Expanded polytetrafluoroethylene, ePTFE)、聚偏氟乙烯(Polyvinylidenefluoride,PVDF)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(Tetrafluoroethylene-hexafIuoropropylene copolymer, FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ethylene-tetrafluoroethyIene copolymer,ETFE)、聚三氟氯乙烯(polychlorotrifluoroethylene,PCTFE)及偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(poly vinylidenefluoride-hexafIuoropropyIene,PVDF-HFP)等，优选为膨体聚四氟乙烯。
接着请参阅图2,是图1所示过滤膜沿A-A方向的剖面示意图。本体11具有二彼此相对设置的第一表面111与一第二表面112,且于第一表面111与第二表面112之间形成若干个孔113，孔113的孔径为0.0005微米至20微米，优选的孔径为0.005微米至15微米。亲水层12由亲水性高分子材质组成，此亲水层12的亲水性高分子材质可为选自下列之一者或其任意组合:丙烯酸轻基丙酯(hydroxypropyl acrylate)、聚乙二醇二丙烯酸酯(polyethylene glycol diacrylate)、三乙二醇二丙烯酸酯(triethyleneglycol diacrylate)、三丙二醇二丙烯酸酯(tripropylene glycol diacrylate)、四乙二醇二丙烯酸酯(tetraethylene glycol diacrylate)、2_ (2_乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acrylat)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)及聚乙烯醋酸乙烯(polyethylene vinyl acetate)等，优选为聚乙烯醋酸乙烯。
接下来将本体11以薄膜(本实施例所采用)或卷材的形式进行亲水化制程，当亲水层12与本体11结合之前，先将此亲水层12的组成材质搅拌均匀溶解于水、醇类、酮类、醚类或其混合溶液中。且亲水层12的组成材质可用浸泡、喷涂或刮刀涂布等方式，以形成亲水层12于本体11的第一表面111、第二表面112及孔113上，然不限于以上揭露的形成方式。值得注意的是，本发明亲水层12形成于本体11上后，过滤膜10的接触角将可< 90度。要注意的是一旦接触角非常接近零，水将会直接穿透也就不会有接触角的产生。亲水化处理后，需使用水、醇类、酮类、醚类或其混合溶液进行清洗，清洗的方式不限。清洗后的过滤膜10需置于80°C至180°C的烤箱进行干燥。本发明亦提供一种具有过滤膜的过滤器，包含一过滤基板，其具有一流道结构形成于所述过滤基板的一表面；以及一前述过滤膜，形成于所述过滤基板具有所述流道结构的表面上。在本发明的优选实施方案中，所述过滤基板具有另一流道通道形成于所述过滤基板的另一表面，且所述过滤器具有两个过滤膜形成于所述过滤基板两个具有所述流道结构的表面上。请参阅图3，为本发明过滤器的一具体实施方案的过滤基板与过滤膜的立体分解示意图，即过滤器是由两个过滤膜组合一个过滤基板而形成。当前述的过滤膜10搭配过滤基板21即可提供可过滤液体的过滤器20。此过滤膜10结构组成、材质使用及成型方式已经说明于前，不再赘述。前述过滤基板21具有流道结构211与上、下表面212，此流道结构211能以任何形状形成于过滤基板21的上、下表面212，图3因视角关系仅能看到上表面212形成的流道结构211，且流道结构211具有出水孔213。当过滤液体经过滤膜10流往流道结构211，再从出水孔213将过滤液体导出过滤器20外。且过滤膜10分别结合于过滤基板21的上、下表面212、并覆盖流道结构211。前述过滤基板21与过滤膜10的结合方式可以是黏贴、热熔或高频波等任一种，可依实际状况使用。前述过滤基板21的面积、颜色或形状不受限制，其形状可为平板状、碟式或筒状等。此过滤基板21常运用于固液分离型处理技术中。过滤器20可更进一步堆叠形成过滤模组。本发明的过滤器更可包含至少一支撑材(supporting media),形成于所述过滤基板与所述过滤膜之间。请参阅图4，其为本发明过滤器的一具体实施方案的过滤基板、支撑材及过滤膜的平面组合示意图。过滤器20于过滤基板21的上、下表面具有如上所述的流道结构(未绘出)且上下两侧皆具有支撑材22，并于支撑材22的外侧具有过滤膜10。前述支撑材22可为多孔性的布料(不织布、网布等)或高分子膜，所述布料或多孔高分子膜通过黏贴、热熔或高频波方式形成于过滤膜10上，其中多孔高分子膜的材质可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(poly (ethylene terephthalate,PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PolybutyleneTerephthalate, PBT)、聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide, PPS)、高密度聚乙烯(HighDensity Polyethylene, HDPE)或聚丙烯(Polyproylene, PP)。前述布料或多孔高分子膜视需求可以选择性与过滤膜10结合使用。且过滤膜10的本体11可以薄膜或卷材的形式进行亲水化处理，也可与支撑材22及过滤基板21任一种或其组合结合后，再进行亲水化制程。本发明过滤膜实验例如下说明:本发明实施例采用膨体聚四氟乙烯作为本体，亲水化制程分为A、B及C三组，此三组所选用的亲水性高分子分别为聚乙烯醇、聚乙烯醋酸乙烯及丙烯酸羟基丙酯，置于90°C烤箱中干燥，获得亲水性膨体聚四氟乙烯过滤膜样品A、B和C，所述样品的厚度为0.025毫米，平均孔径为0.2微米。首先进行过滤膜样品耐酸、碱性实验:将过滤膜样品浸泡于酸碱液中达7天，再以I度水(I度水=I立方米=1000升)清洗，70°C烘干后即开始进行以下测试。1.接触角测试:以针头将去离子水滴在过滤膜样品上，测量其静态时的接触角。2.纯水通量测试:将宽为210毫米、长为297毫米的过滤膜样品结合于如图3中所示的过滤基板上，并用马达与过滤基板结合，用以维持过滤基板负压进行时程达一小时的水通量测试。实验结果讨论:1.接触角测试结果:未经过改质的膨体聚四氟乙烯过滤膜，其接触角约为120度，经过亲水化制程后的膨体聚四氟乙烯过滤膜样品，其接触角皆小于80度，且随着测试时间的增加，其接触角甚至小于30度。为了比较各种亲水化制程的耐酸碱性，将过滤膜样品浸泡6种酸碱液后，测试静态的接触角，其实验结果如表一所示。结果可知，样品亲水化制程B的起始接触角大于样品亲水化制程A、C，且随着时间的经过，样品亲水化制程B仍表现出较好的亲水性。接着，经过酸碱液处理后的亲水膜样品，以硫酸(H2SO4)的浸泡结果来看，也是以样品亲水化制程B的表现较佳，接触角较小。总括来看，样品亲水化制程B所得的过滤膜，其酸碱耐受性的综合表现比较好，甚至出现接触角过小而无法观察的情况。
权利要求
1.一种过滤膜，其特征包含: 一本体，其由氟材质组成，所述本体具有一第一表面、一第二表面及数个孔，且所述孔形成于所述第一表面与所述第二表面之间；以及 一亲水层，其由亲水性高分子材质组成，所述亲水层形成于所述第一表面、所述第二表面及所述孔上，所述过滤膜的接触角< 90度。
2.如权利要求1所述的过滤膜，其特征是，所述过滤膜的厚度为0.01毫米至0.5毫米，所述本体的所述孔的孔径为0.0005微米至20微米。
3.如权利要求2所述的过滤膜，其特征是，所述过滤膜的厚度为0.01毫米至0.4毫米，所述本体的所述孔的孔径为0.005微米至15微米。
4.如权利要求1所述的过滤膜，其特征是，所述本体的所述氟材质为下列之一者或下列各项的任意组合:聚四氟乙烯、膨体聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯及偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
5.如权利要求1所述的过滤膜，其特征是，所述亲水层的所述亲水性高分子材质为下列之一者或下列各项的任意组合:丙烯酸羟基丙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、聚乙烯醇及聚乙烯醋酸乙烯。
6.如权利要求1、2或3所述的过滤膜，其特征是，所述本体的所述氟材质为膨体聚四氟乙烯，所述亲水层的所述亲水性高分子材质为聚乙烯醋酸乙烯。
7.一种具有过滤膜的过滤器，其特征包含: 一过滤基板，其具有流道结构形成于所述过滤基板的一个表面；以及 一过滤膜，其为如权利要求1至6中任一项所述的过滤膜，所述过滤膜形成于所述过滤基板具有所述流道结构的表面上。
8.如权利要求7所述的具有过滤膜的过滤器，其特征是，所述过滤基板具有另一流道结构形成于所述过滤基板的另一表面，且所述过滤器具有两个过滤膜分别形成于所述过滤基板两个具有所述流道结构的表面上。
9.如权利要求7或8所述的具有过滤膜的过滤器，其特征是，所述过滤器更包含至少一支撑材，其形成于所述过滤基板与所述过滤膜之间。
10.如权利要求9所述的具有过滤膜的过滤器，其特征是，所述支撑材为一多孔高分子膜，所述多孔高分子膜的材质为下列之一者或下列各项的任意组合:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、高密度聚乙烯及聚丙烯。
全文摘要
本发明揭露一种过滤膜，包含有本体与亲水层，本体由氟材质组成、且本体具有若干孔。亲水层由亲水性高分子材质组成、且亲水层形成于本体表面与孔上。该过滤膜能组装于过滤基板形成过滤器且过滤膜位于过滤基板的流道结构上以过滤液体。过滤的液体与过滤膜接触产生的接触角≤90度。借此过滤膜于使用时无需做预膨润处理，使用后于干燥保存时亦能保持其亲水性。
文档编号B01D69/02GK103191648SQ201210098459
公开日2013年7月10日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年1月5日
发明者黄雅夫, 陈世扬, 韩继中, 赖彦榤, 林钰傧, 黄镭迪 申请人:群扬材料工业股份有限公司