专利名称：聚合物的整体网的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚合物材料的整体网及其制造方法。
聚合物网或织物是含有聚合物材料的片状网状结构。聚合物网从电子学到医疗护理有各种各样不同的用途，这种网也是工业上的重要材料。这些网有取决于它们的工程模式的不同的特性。例如，这种网能由各种聚合物制成，它具有各种大小的孔和形状，并能呈几乎任何所希望的厚度。
在许多用途中，为了避免网格的完整遭到损害或影响材料与网的接触希望网由比较惰性的物质制成。聚合物优选被用于在这些用途中所使用的网，因为许多聚合物极能抵抗大多数的化学品。事实上象聚四氟乙烯(PTFE)这样的含氟聚合物被列为的一些化学品最惰性的物质之一。这样，含氟聚合物的网对网暴露于粗糙条件下的用途象电池，过滤装置，及其类似装置中非常有用。
在另外的用途中希望制成的网含有数量最少的可提取材料，因为这样的物质会影响聚合物网格和网的物理和化学性能以及污染与网接触的材料。含有可反应的可提取的材料的网被改变或降解超过一段时间时，可提取的物质将从网中除去。也许更重要地，在另外的用途，如其中网被用作过滤器介质或载体元件的过滤装置中，在网格中可提取的物质的存在对滤液的根本性质有着不利的影响。显然，可提取的物质能从网格中沥滤掉，这样将污染滤液和／或被过滤的物质。
人们还常希望出现极薄的聚合物网和具有非常小、形状规则的孔或洞的网。这种网用于过滤装置中，特别是超滤装置中，以从流体中除去非常小的颗粒(如，微生物)。此外，非常薄的网使在过滤过程中过滤器两侧的压力差减到最小，这样将增强某些类型的过滤的效率(如，动态的或交叉流动的过滤)。
典型地，许多类型的聚合物网是通过挤压，编织，针织，或冲孔或把聚合物材料切成薄片来制造。用这些方法制造的网孔或孔的大小和形状控制都是非常困难和昂贵的，尤其在是要求非常小而均匀的孔和非常薄的网的情况下。而且，许多普遍使用的制造网的方法，尤其是挤压，易于将大量可提取的物质(如，金属，树脂等)引入聚合物格子中。
因此，人们需要基本没有可提取的物质的网和具有孔的大小和形状基本均匀的非常薄的网。本发明提供这样一种聚合物网和制备它的方法。本发明的这些优点和其它优点，以及另外的发明特征从这里提供的本发明说明书中将非常明显地看到。
本发明提供了一种具有聚合物材料格子的整体网，通过孔从一个表面横穿该网到另一个表面来限定该网。本发明还提供了一种通过聚合物材料块体与具有许多鼓凸的模压工具相接触来生产聚合物材料的凸浮板的方法，依靠此模压工具将锯齿体压入块体到预定的深度，继而将浮凸的块体削成板。通过这种方法，将聚合物材料的浮凸板从块体上取下来，浮凸板可是上面所说的整体网。
本发明用于使用网或纤维的用途中，如医疗设备或产品，气体交换或制氧器装置，电子设备，分离用途中，或其它允许使用聚合物网或纤维的用途中。
通过参考附图和下面优选技术方案详细描述会更加清楚地本发明。
图1A-1C表示本发明聚合物整体网的表面的示意图。图1B表示在图1中描绘的一种整体网的孔和格子的放大示意图，而图1C表示另一种类型的整体网的孔和格子的类似放大示意图。
图2表示一种聚合物材料的圆柱形块体和具有旋转梭尖形模压工具及从块体上削下凸浮板的刀片的示意图。
图3A-3G表示各种类型的聚合块体和模压工具的示意图。图3A表示聚合物材料圆柱形块体和旋转梭尖形模压工具以及通过模压工具压入块体表面所形成的压痕的侧视图。图3B表示聚合物材料的圆柱形块体和鞘型模压工具示意图。图3C是描绘一种在鞘型模压工具里的聚合物材料的圆柱形块体的仰视图。图3D表示聚合物材料的平面块体和压紧型模压工具的示意图。图3E是表示图3D描绘的聚合物材料平面块体和压紧型模压工具的截面侧视图。图3F是表示聚合物材料的中空块体和旋转梭尖型模压工具的凹侧视示意图。图3G是表示聚合物材料的平面块体和旋转梭尖型模压工具的示意图。
图4A-4B表示聚合物材料的浮凸块体，从块体上削下浮凸板的刀片和具有浮凸图案的浮凸板的侧视草图。图4A表示具有通过模压工具压入块体表面而形成，从块体上削下浮凸板的刀片和具有压花图形的压痕的聚合物材料的圆柱形块体浮凸板侧视草图。图4B表示具有通过模压工具压入块体表面所形成的压痕的聚合物材料的平面块体，从块体上削下浮凸板的刀片和具有浮凸图形的浮凸板的示意图。
图5A和图5B表示模压工具上锥形鼓凸不同技术方案的示意图。图5A表示棱锥形鼓凸，而图5B表示圆锥形鼓凸。
图6表示包括块体表面的块体的一部分的截面示意图，它显示出由带有锥形鼓凸的模压工具形成的斜的成犬牙交错状部分。虚线A，B，和C表示用于切削浮凸块体的多个可用平面中的三个平面。
图7表示浮凸板或整体网的表面示意图它显示出在相邻的孔之间具有压孔或沟槽的格子。
本发明提供了一种具有通过孔或洞来限制的聚合物材料格子的非织造的，非挤压的，整体网状的网(如单层网)。在这里所使用的网是任何具有从一个表面横穿过板到另一个表面的孔的网状板。优选地，为了使存在于网格中的可提取的物质(如，金属，树脂及其类似物)减到最少，整体网优选是非挤压的。同时，这种网也优选不被拉紧的，因为拉紧会引起格子结构的改变。
这种网可由任何合适的聚合物材料(如，未用过的，后处理过的，回收的，等等)构成。整体网优选地包括聚合物材料，如热塑性聚合物等，聚合物网可含有填充材料，(如，玻璃填料，碳填料，矿物填料，或其它合适的填料)。在许多用途中，整体网包括显示出较高的耐化学性能和可切割性能的聚合材料，例如，含氟聚合物，聚四氟乙烯(PTFE)，和超高分子量的聚乙烯(UHMWPE)。合适的含氟聚合物的实例有聚三氟氯乙烯(PCTFE)，聚三氟氯乙烯-共-乙烯(E／CTFE-聚合物)，聚四氟乙烯-共-六氟丙烯(FEP)，聚四氟乙烯-共(CO)-全氟(烷基乙烯基醚)(PFA)，聚四氟乙烯-共-乙烯(E／TFE)，聚氟乙烯(PVF)，聚偏氟乙烯(PVDF)和亚乙烯氟共聚物。最优选的聚合物是PTFE，PFA和UHMWPE。另外，不管聚合物的性质怎样，本发明的整体网优选地基本上没有污染物(例如可提取的物质)，如实质上含有聚合物材料的整体网。例如，这种网能含有少于约500／1，000，000(ppm)的可提取物质，譬如说少于约100ppm或甚至50ppm的可提取物质(例如，少于10ppm的可提取的物质)，譬如说少于1ppm可提取的物质，这种网更优选含有少于约万亿(或十亿)(ppb)分之10的金属可提取物质(例如，约1ppb的金属可提取物质)。本发明的整体网最优选含有全部所希望的聚合物。因此，本发明优选整体网实际上可为化学惰性的，以便整体网格与非常强的工业溶剂在长时间的接触中保持结构的整体性并且其中基本上没有材料从整体网中浸入到与整体网接触的流体中。然而，在其它的用途中(譬如说用作药产品，生物降解包装品，等等)，聚合物材料优选活性材料。
本发明的聚合物整体网能通过任何合适的方式制造。此整体网可为亲水的或憎水的；此整体网可具有光滑的或粗糙的表面；此整体网能用其它材料涂覆或共轭(例如，表面涂覆)。
本发明的整体网可为任何尺寸或形式，然而可提供的整体网是网状片状结构。因此，此整体网可为任何所希望的尺寸，譬如说宽度或长度可为几米或仅仅几厘米，甚至明显地更小或更大。此外，此整体网能呈任何形状；例如，它可为长方形，正方形，圆形，卵性，扁长形，多边形，不规则的，或任何其它所希望的形状。
当本发明的整体网可为任何合适的尺寸时，它为片状结构。整体网与它的长度和宽度比较起来优选是很薄的；而整体网格可具有任何所希望的厚度。例如，格子可为几个微米厚，尽管较厚的格子可为一个或几个毫米，甚至更厚(例如，一个或几个厘米厚)。因此，所希望的格子约1000μm或少于1000μm厚(如，约1-750μm)，优选约500μm或更少(如，约10-500μm)，更优选约250μm或更少(如，约50-250μm)，最优选约200μm或更少(如，约100-200μm)。当然，格子可比所例举的尺寸明显地厚或薄。然而，格子的厚度可是变化的或均匀的(如，一些位置比另一些位置厚)，不同格子厚度或为梯度的或为不规则的。然而，格子的厚度整体上优选为近似均匀的，最优选格子的厚度基本上是均匀的。
本发明包括具有任何形状，尺寸，和厚度的整体网(所提供的整体网是片状的)，本发明的整体网是网状的。因此，本发明的整体网具有从一个表面穿过其厚度到另一个表面的一个或更多的孔或洞。本发明的整体网具有任何合适数量的孔，但是此整体网必须具有至少一个这样的孔。整体网优选具有一排穿过其厚度的孔，这种排列可为规则的或不规则的。此外，此孔可为任何尺寸或大小。例如孔可为约几个微米宽，或更大，譬如说几个毫米宽，或更大(例如，约一个厘米或更大)。此外，此整体网可具有大量孔尺寸分布很宽的孔。另外，本发明的整体网孔的大小可近似一样。在本发明中整体网中孔的精确尺寸可根据整体网的具体使用而变化。例如，具有非常小的孔的整体网(例如，几微米宽)可为从流体中分离颗粒物质提供优良的过滤器，而具有较大孔(例如，少于1000μm宽，特别是500-800μm宽)的整体网可提供用于过滤装置的优良载体。优选的整体网具有形状排列成规则图案的近似于均匀的棱锥形孔。此图案优选排列成列和行以便围绕每一个孔的宽度的边缘基本上是一样的。这种排列的例子是一种具有棱形开口的图案，其示于图7中。
本发明的整体网示意地描绘在图1A-1C中。依靠孔11，整体网12的聚合物格子13形成网状结构。因此，整体网12优选包括聚合物格子13，通过从一个表面穿过整体网12到另一表面的孔11来限制它的结构。聚合物格子13可以规则排列(图1B)或不规则排列(图1C)，其由孔11的位置来确定。还有，聚合物格子13能占整体网面积的一大半或一小半，这取决于孔11的尺寸。
除了具有孔和聚合物格子之外，整体网还具有另外的部分。因此，整体网能进行表面处理(例如，通过给予整体网表面亲水的或憎水的涂覆)或使表面起伏(例如，为了促进流体动力学)。例如，根据图7的描述，在它的格子72的表面(或甚至两个相对的表面)里整体网71可具有细孔状凹穴74。凹穴74能在相邻的孔73之间形成沟或槽。然而，对于其它的用途，网的表面优选是光滑的。当然，为了有助于它们用于各种用途(例如，改善整体承载量，用粘合剂在一层或两层表面涂覆，拉伸等)，整体网可具有任何一些其它附加特征。
本发明的整体网可用于许多允许使用聚合物网或纤维的用途中，象医疗设备或产品(例如，敷料或缝合材料)，气体交换或制氧器装置，电子设备(例如，用于电池中的绝缘)，分离用途(例如，过滤器或在过滤装置中的载体)，或其它的用途中。本发明提供了一种具有本发明整体网的过滤装置。这种过滤装置包括一个箱，一个使流体直接在箱中处理的处理流体入口，一个从箱中直接渗透的渗透处理出口，至少一个安置在箱并含有本发明整体网的分离元件，它的一个表面(如，逆流表面)与处理流体相通，它的另一个表面与渗透物出口相通。本发明还提供了一种使用这种分离装置从处理流体中分离物质(如颗粒物质)的方法。
整体网能通过一些合适的方法来制造，本发明提供了一种制造这种网和制造其它浮凸板(例如，无孔板)的优选方法。根据本发明方法，示意地描绘图2中，浮凸板26由块体21上形成。这种方法优选使用模压工具22(优选具有鼓凸部分23，以便在块体21上形成一个或多个凹陷表面24)和用于切割(即，切向地切块体21)从而来制造浮凸板26的刀片25。
根据图4A-B的描述，通过这种方法聚合物材料的浮凸图案的板42被从块体41上取下，浮凸板42具有两个表面49a，49b和浮凸图案44。
包括附加于此的权利要求，在此所用的块体是块状，锭状，或其它适合于浮凸和随后切割的团块，它的形状或组成是不必关心的。块体可通过任何方式来形成，例如，通过模制或其它能形成聚合物块体的所希望的方法。最优选的是，块体通过使存在的可提取的物质减到最少或大量地除去的方法而形成。因此，用于本发明方法的优选块体是基本上纯的所希望的聚合物材料团块，如这种块体基本上由所希望的聚合物组成，甚至块体全部由所希望的聚合物组成。例如，块体可含有少于约500／1，000，000(ppm)的可提取的物质，如少于约100ppm或甚至50ppm的可提取的物质(例如，少于约10ppm的可提取的物质)，如少于1ppm的可提取的物质，更优选块体含有少于约万亿(或十亿)分之(ppb)10的金属可提取物质(例如，少于约1ppb的金属可提取物质)。当然，形成块体的精确手段将大大地取决于聚合物材料的性质，并且这种手段在本领域中为人所熟知。块体可含有任何合适的聚合物材料(如，未用过的，后处理过的，回收的，等等)，诸如在别处所描述的那些材料。优选的聚合物材料能够迅速地被切割，这些聚合物材料还需要可足够地变形以便能确保聚合物材料块体可用合适的设备来浮凸。最更优选地，块体基本上是由PTFE，PFA，或UHMWPE组成。
用于本发明方法中的聚合材料块体组成可具有任何合适的形状和尺寸。例如，如图2的描述，块体21是圆柱形的。块体21可是实心的或凹陷的以便固定在心轴27上。在另外的实施方案中，块体31可是空心的(图3F)或平面的(图3D-3E)。另外，块体可具有任何其它所希望的表面特性(即，起伏状的，凹的，凸的，等等)。再者，平面的块体可具有任何所希望的形状。例如，平面的块体的表面可以是正方的，园的，卵形的，扁长的，多边的，等等，甚至不规则的。
根据图3A-3G的描述，本发明方法包括首先浮凸块体31以便将凹穴部分34导入到块体31的表面内一定的深度。任何浮凸块体31的方法都在本发明方法的范围内。因此，块体31可具有通过单独地将凹穴部分34压入块体31中而形成的凹穴部分34(即，使块体31表面变形)，例如用一个冲头，一个或多个浮凸工具，或其它合适的设备或装置。另外，凹穴部分34能通过从块体31上取下材料来形成，(例如用钻头或其它装置，通过光学蚀刻，通过化学蚀刻，或通过其它适当的处理)。优选地，块体31通过使用浮凸(模压)工具33来进行浮凸。
用于本发明方法中的模压工具33可为适合于将凹穴部分34压入块体中的任何类型的工具。模压工具的类型取决于许多参数，如块体31的表面轮廓，聚合物的类型，以及聚合物浮凸板产品所希望的性能。合适的模压工具33的一个实例是一个具有许多鼓凸部分32的冲模(如，金属冲模)。根据图3A，3F和3G的描述，用于本发明方法的一些模压工具33是旋转梭尖型压花工具33，它绕轴旋转从而带动连续的鼓凸部分32与块体31的表面相接触。根据图3B-3C的描述，另一种类型的模压工具33是具有向内部凸起的径向鼓凸部分32的鞘型模压工具33。根据图3D和3E的描述，再一种模压工具33是具有从一个表面凸起的鼓凸部分32的压紧型模压工具33。除了所描述的模压工具之外，其它类型的模压工具能用于本发明方法之中。
浮凸能通过任何合适的技术来完成，可选择的浮凸技术很大程度上通过块体31和模压工具33的性质来决定。例如，块体能通过使旋转的梭尖形模压工具33沿块体31的切线方向通过块体31(图3A和3G)的表面来模压。另外，块体31可通过将块体31装入鞘型模压工具33中(图3B-3C)，通过块体31与压紧型模压工具33(图3D-3E)相接触，通过浮凸中空块体的内表面(图3F)，或通过其它合适的方式来浮凸。根据图3A的描述，圆柱形块体31在其相对于旋转的梭尖形模压工具33绕轴旋转(通过箭号a来表示该方向)，而模压工具33反方向(通过箭号b来表示该方向)绕轴旋转的同时被有效地浮凸。不必关心浮凸技术，然而，对将凹穴部分34装入块体31的表面浮凸的过程在此作一描述。
模压工具33优选具有与块体31接触的鼓凸部分32。鼓凸部分32在模压工具33上可形成任何所希望的排列(例如，图案或不规则的排列)。鼓凸部分32可分成规则的和不规则的，鼓凸部分32的排列可为任何所希望的密度(例如，约为1／cm2-500／cm2，典型地约为10／cm2-100／cm2)。当模压工具33为旋转梭尖形模压工具33时，鼓凸32可形成沿模压工具32长度方向上的不规则的或直线的排列；另外，鼓凸部分32可形成任何所希望角度(螺旋角约5°-75°，如约15°-60°，典型的甚至约30°-45°)的螺旋形排列。例如，根据图7的描述，旋转的梭尖形模压工具为了形成一具有带菱形开口的图案的浮凸板，其具有以约45°的螺旋角排列的鼓凸部分，其中在(即，在图5A中表示的角θ约为45°)鼓凸部分的反面一侧有一约90°的内含角。通过改变鼓凸部分32的位置，本发明方法能生产出不同性能的凸浮板。
为了将凹穴部分34压入块体31中、鼓凸32可为任何合适的尺寸。聚合物板的压痕或孔的大小与模压工具鼓凸32部分的宽度(和鼓凸部分穿透的深度)有关，鼓凸部分32的精确尺寸将根据聚合物浮凸板产品所希望的性能而改变。因此，为了生产具有非常小的压痕或孔(例如，聚合物整体网用于精细过滤)的浮凸板，鼓凸部分32可具有穿透度少于约20μm的最大宽度；例如，鼓凸部分32的穿透宽度可少于约10μm(例如，少于约5μm)。在本发明方法的范围内可使用具有甚至更小鼓凸部分32的模压工具33来生产较小压痕的聚合物凸浮板(如具有非常小的孔或洞的整体网)。类似地，为了生产具有较大压痕或孔的凸浮板或整体网，模压工具33应具有的比这种相对小的尺寸要大(即，穿透宽度约为20μm宽或者更大)鼓凸部分32。例如，在许多用途中，鼓凸部分32穿透宽度可达约1毫米宽。应该明白鼓凸部分32甚至可明显宽于所列举的尺寸这取决于聚合物浮凸板所希望的性能。
鼓凸部分32的高度限制了凹穴部分34深入块体31中的最大深度；因此，较长的鼓凸部分32比短的鼓凸能浮凸出较深的凹穴部分34。当然，鼓凸部分32不须将长度全部嵌入块体31中(即，较长的鼓凸部分32仍然能浮凸出相当窄的凹穴部分34)。这样，为了制造希望厚度的凹穴部分34鼓凸部分32可以是任何合适的高度。这取决于浮凸块体31被切割的厚度，较深的凹穴部分34允许从仅浮凸过一次的块体31上制造几层聚合物浮凸板。此外，所希望的浮凸板是整体网时，较深凹穴部分34允许切割成较厚的网。因此，在许多用途中，为了使尽可能多的产品从仅浮凸一次的块体31上容易地取下，鼓凸部分32应相对较高。相反地，在另外的用途中(例如，为了节省块体31继而用不同图案的凹穴部分34来浮凸)，鼓凸部分32应较短，在许多用途中，鼓凸部分32太短以致于仅略微穿入块体浮凸31中。然而，为了在块体31中制造不同深度的凹穴部分34模压工具33可具有高度可变的鼓凸部分32。
鼓凸部分32可以为任何所希望的截面形；因此，鼓凸部分32可以是四方形(例如，似棱形的，矩形，棱形，等等)，园形，卵球形，扁长形，矩形的，星形的，或其它任何合适的形状。此外，模压工具33可具有形状一样的或不同形状的鼓凸部分32。而且，为了制造不同形状的凹穴部分34鼓凸部分32可沿它的长度改变其形状(例如，底部为四方形而顶端为圆形，或其它合适的配置)。因此，仅浮凸过一次的块体31能被连续地切割以制造不同性能的浮凸板。另外，鼓凸部分32可在块体里压出槽状凹穴之后接着切割以便来制造丝(例如，纤维)，而不是具有格子的整体网。
鼓凸部分32可为任何所希望的形状，优选锥形。根据图5A-5B的示意描述，锥形鼓凸部分52是棱锥形(图5A)或圆锥形(图5B)。为了形成图7所描述的带菱形开口的图案，更优选鼓凸部分52是棱锥形的。从鼓凸部分底部开始，锥尖可向外，或优选向内并且锥度可以是任意的角度θ，如，少于约90°(即，包括少于约180°的角)，如少于60°(即，包括少于120°的角)，如少于约45°(即，包括少于约90°的角)，少于约30°(即，包括少于约60°的角)，或甚至少于15°(即，包括少于约30°的角)。实际上，锥形的鼓凸部分52能形成具有非常小的锥度的针，例如，θ少于约5°(即，包括少于10°的角)，甚至不须是锥度。然而，模压工具51上的鼓凸部分52优选锥度是均匀的，更优选它的突出部位具有90°的内含角(即，内部锥角θ约为45°)。可以发现图5A，5B和6中的鼓凸部分52是锥形的，通过鼓凸部分52产生的凹穴部分62呈交错状排列。
由于鼓凸部分在浮凸过程中不必最大长度地嵌入块体中，优选具有棱锥状鼓凸部分的模压工具，因为它能对所得到的浮凸板提供较大的控制范围。例如，通过设定鼓凸部分嵌入的深度，凹穴部分的尺寸就能被控制。因此，通过将鼓凸嵌入较大的深度来浮凸较宽的凹穴部分。
根据图4A-4B的描述，浮凸之后，本发明方法包括切削浮凸的块体41，优选用刀片45来切割嵌入过的块体41。切削块体41的任何方式都在本发明方法的范围之内。因此，能使刀片45切向通过块体41到块体41的表面从而来切削块体41。然而，浮凸块体41能通过其相对静止的刀片45而移动来更加平稳地切削，优选这种切削块体的方法。根据图4A的描述，当其啮合绕轴旋转固定的刀片45(用箭号a表示)时圆柱形块体能最平稳地被切削。类似地，根据图4B的描述，通过其向前移动啮合静止的刀片(用箭号b表示)块体41能最平稳地被切削。
相对于压痕凹穴部分43的深度，能以任何深度切削块体41。在许多用途中，块体41被切削的厚度比压痕凹穴部分43的厚度薄。由此看出通过切削从块体41上取下来的浮凸板42是一种整体网(即，一种有孔的板)，因为浮凸板42保持了凹穴部分43，44的形状，而凹穴部分43，44通过预先的浮凸块体41而被导入块体41中。在另外的用途中，块体部分41切削得比压痕凹穴部分43厚，产生的浮凸板42没有穿孔但在压痕凹穴部分43，44的位置处它比凹穴部分43，44之间的格子薄。如果希望的话，这种浮凸板可通过随后的处理来穿孔(例如，拉裂在压痕凹穴区域的薄的部分)。
切削可通过任何合适的技术来完成，切削技术的选择根据浮凸的块体41的性质被控制在较大范围内。例如，根据图6的描述，在一次浮凸之后，为了制造具有不同孔尺寸(线A和B)的整体网或非穿孔的浮凸板(线C)，具有凹穴部分62的块体61能被切削几次，例如以连续的深度切削(例如，虚线A，B和C)。同时，根据图4A的描述，为了由块体制造单独的浮凸板42、浮凸一次的圆柱形块体41可被切削成螺旋形(例如，一种同心的螺旋形)。此外，根据图2的描述，圆柱形块体21通过旋转的梭尖形模压工具22能被连续地浮凸，并且当它相对于刀片25绕轴旋转(用箭头a表示)的同时被切削。因为从块体21上螺旋地切削浮凸板26的层时块体的直径在减小，为了保持所希望的切削深度，刀片25相对于块体21能不断地转换角度，或块体21相对于刀片25能不断地转换角度。此外，为了保持切割下来的浮凸板层图案均匀清晰，模压工具22相对于块体21能连续地转换角度，或块体21相对于模压工具22能连续地转换角度。因此，能由聚合物材料的圆柱形块体21制造出孔的尺寸基本上均匀的连续的整体网。
在此所提到的，本发明方法优选使用锥形模压工具鼓凸部分来使锯齿状凹穴部分压入块体中。根据图6的描述，通过改变随后切割的浮凸块体61的深度(虚线A和B)具有不同尺寸的孔或洞的整体网能由具有锯齿状的凹穴部分的浮凸的块体61来形成，例如，以较窄的深度切割具有锯齿状凹穴部分62的浮凸块体61(图6中的线A)来制造具有较宽的洞或孔和较窄格子的整体网，而以较深的水平切割块体61(图6中的线B)来制造具有相对的洞或孔和较宽的格子的整体网。因此，根据本发明方法，每一个洞尺寸不同但具有同样形状和洞或孔具有同样间隔的几种分离整体网能通过以连续的较大深度(线A和B)反复切割块体61由具有犬牙交错的凹穴部分62的浮凸块体61来生产。以深于凹穴部分62的深度切割块体61(图6中线C)从而制造非穿孔板。块体可连续地被切割，从具有锯齿状凹穴部分的块体上切割的连续层的孔的尺寸必然较窄。因此，如果孔尺寸在连续的层之间均匀性是所希望的，那么，在每一连续切割之前就必须对已经存在图案的块体再浮凸，或者模压工具的鼓凸部分不是锥形的。
通过控制浮凸和切割块体的工艺，就能制造出具有以前所述的任何合适厚度的格子的浮凸板。例如，控制浮凸工艺能影响格子的厚度。通过鼓凸使块体材料变形能导致块体表面的凸起，在浮凸过程中块体的总体积不会有重大的改变。因此，改变模压工具鼓凸部分的尺寸和浮凸的深度能影响通过浮凸步骤使块体膨胀的程度。此外，通过控制切削工艺，本发明方法能制造出格子厚度不同或格子厚度相同的浮凸板。不同厚度的切割能制造出某些位置比其它位置厚的浮凸板格子，这种变化或是梯度的或是不规则的。再者，刀片的形状(例如，锯齿形的，或其它非均匀的形状)能影响浮凸板或网格的厚度。当然，通过控制切削工艺，本发明方法能制造出具有整体上厚度近似相同的浮凸板格子，甚至具有基本上为同一厚度的格子。
除了首先的浮凸和随后对聚合物块体切割的上述的步骤外，本发明方法也包括其它的步骤。例如，本发明方法包括用合适的方式对聚合物材料的块体预处理。所希望的预处理的性质在很大程度上取决于聚合物的组成，因此这样的预处理在本领域的现有技术范围之内。例如，为了在浮凸过程中使聚合物材料更易于形成凹穴部分，在浮凸之前，或浮凸过程中加热块体，或它的任何部分。例如，将块体在浮凸之前在炉子中加热到均匀的温度。另外，模压工具可包括一个在浮凸过程中用于加热块体表面的加热元件。块体被加热的温度取决于聚合物。对于热塑性聚合物，块体表面被加热到接近于玻璃转变温度。PTFE块体优选地被加热到大于室温(即大于25℃)但不大于185℃的温度，更优选为约135℃-165℃(例如，约150℃)的温度。类似地，含有UHMWPE的块体表面优选地被加热到高于室温但不大于约60℃的温度，更优选约为50℃-60℃(例如，约55℃)的温度，含有PFA的块体表面优选地被加热到高于室温但不大于约185℃的温度，更优选为约135℃-165℃(例如，约150℃)的温度。
从浮凸块体上切割下来的聚合物材料的浮凸板能被改性。所希望改性的性质将在很大程度上取决于聚合物的组成和对浮凸板进一步的应用。这种改性是在本领域的现有技术范围之内。因此，例如，浮凸板的一个或两个表面能被弄光滑，热处理，退火，涂覆，等等。另外，通过以超过凹穴部分的深度的深度切削块体制造的浮凸板在切削之后可被拉伸，其目的是为了使塌陷的凹穴区域处的薄的部分破裂，由此使它们穿孔(即，整体网)。当然，聚合物材料的浮凸板能够通过任何其它合适的方式来改性。
在某些用途中，本发明方法还包括使整体网与第二浮凸装置(或甚至两个或更多浮凸装置，刀片，边缘齿形，等等)相接触。因此，根据图7的描述，在一些相邻孔或凹穴部分73之间冲孔压痕74或沟槽74被压入浮凸板格子72的表面中。沟槽74或压痕74无须在每一个相邻的孔之间。在某些用途中，为了在一些相邻的孔或凹穴部分73之间形成裂缝希望沟槽74穿过格子72破裂。
此处的讨论指出了块体被浮凸的方式，本发明方法不须使用第一浮凸步骤。在某些用途中，例如，聚合物材料的块体已包括了合适列阵的凹穴部分，如在此所描述的凹穴部分。当然，用于本发明方法的这种块体不须再进一步浮凸。因此，在这样的技术方案中，本发明提供了一种通过切削在此所描述的浮凸块体由浮凸的聚合物材料(即，具有一个或多个深入到块体的表面的凹穴部分的表面块体)块体来制造浮凸板的方法。
本方法能够制造出基本没有可提取物质聚合物浮凸板。这种可能是因为浮凸板的制造没有使用已知可产生或导入与浮凸板有关的可提取物质的操作。尽管在此描述的块体与模压工具和切割刀片相接触，但这样的操作至多将污染物引入到浮凸板的表面，而该物质并没有与浮凸板结合。接下来，切割过的浮凸板在合适的流体中被浴洗或清洗从而除去任何来自浮凸板表面上的痕量材料淤积物。
所有在此引证的参考物，包括专利，专利申请，和出版物，将其全部内容在此引入作为参考。
通过着重强调优选的技术方案来描述本发明，显然本领域的普通技术人员能对优选的技术方案作出改进，并且这意味着本发明可以此处描述的特定方式以外的方式来实施。因此，本发明包括落在由下面的权利要求书限定的本发明本质和范围内的所有改进。
权利要求
1．一种非织织的非挤压的单层整体网，它包括一个具有两个相对表面的聚合物材料格子和至少一个从一个表面横穿过此网到另一个表面的孔。
2．权利要求1的网，其中所说的聚合物材料是热塑性材料。
3．权利要求2的网，其中所说的热塑性材料是含氟聚合物。
4．权利要求1的网，其中所说的聚合物材料是聚四氟乙烯-共-全氟(烷基乙烯基醚)。
5．权利要求1的网，其中所说的聚合物材料是超高分子量的聚乙烯。
6．权利要求1的网，其中所说的聚合物材料是聚四氟乙烯。
7．权利要求1-6的任何一项权利要求的网，它基本上由所说的聚合物材料组成。
8．权利要求1-6的网，其中所说格子的一个面包括陷入所说格子一个表面中的冲孔压痕。
9．权利要求8的网，其中压痕在所说网的两相邻孔之间形成一个沟。
10．一种过滤装置，它包括一个箱，一个直接将处理流体导入所说的箱中的处理流体入口，一个直接从所说的箱中引导渗透物的渗透物出口，和被置于所说的箱中的权利要求1-6的任一所说的网，网的一个表面和所说的处理流体出口相通，网的另一个表面和所说的渗透物出口相通。
11．一种从处理流体中分离颗粒物质的方法，它包括让所说的处理流体通过权利要求1-6的任一所说的网。
12．一种由具有含一个或多个凹穴部分的表面的聚合物材料的浮凸块体制造浮凸板的方法，所说的方法包括切割所说的块体，由此从所说的块体上取下包括格子的浮凸板。
13．权利要求12方法，其中所说的聚合物材料是聚四氟乙烯-共-全氟(烷基乙烯基醚)，超高分子量的聚乙烯，或聚四氟乙烯。
14．权利要求12或13方法，其中所说的块体基本上由所说的聚合物材料组成。
15．权利要求12-14中任一方法，此方法还包括热处理所说的聚合物材料的所说的浮凸板。
16．权利要求12-14中任一方法，此方法还包括使所说的浮凸板的一个表面具有亲水性。
17．权利要求12-14中的任一方法，此方法还包括将所说的浮凸板与第二模压工具相接触，由此在所说的浮凸板的一个表面上印上冲孔压痕。
18．权利要求17的方法，其中所说的冲孔压痕是在所说的浮凸板的两相邻凹穴部分之间的沟槽。
19．权利要求12-14中的任一方法，其中所说的凹穴部分是通过将模压工具的一个或多个鼓凸部分压入聚合物材料的所说表面中而形成的。
20．权利要求12-14中的任一方法，这种方法还包括在所说的块体和所说的模压工具相接触之前加热所说的表面或所说的块体。
全文摘要
本发明提供了一种具有由从一个表面横穿过整体网到另一个表面的孔来限定的聚合物材料格子的整体网。本发明还提供了一种制造聚合物材料浮凸板的方法,它是通过首先将聚合物材料块体与具有大量鼓凸部分的模压工具相接触由此模压工具使凹穴部分在块体中压入一定厚度来完成的。因此,这种方法还包括切割浮凸起的块体。通过这种方法,将聚合物材料的浮凸板从块体上取下来,该浮凸板可为整体网。
文档编号B26D3/28GK1205269SQ9811481
公开日1999年1月20日 申请日期1998年5月16日 优先权日1998年5月16日
发明者J·B·罗南, D·E·纽曼, S·D·霍普金斯, J·B·伯恩斯 申请人:帕尔公司