NO872990L - Mikrofilterfolie av uorganisk materiale og fremgangsmaate for fremstilling av denne. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en mikrofilterfolie av uorganisk materiale, spesielt av metall, i henhold til det selvstendige patentkravs ingress, og en fremgangsmåte for fremstilling av denne.

En slik mikrofilterfolie er et såkalt overflate- eller silfilter som egner seg som filtreringsmedium for tverr-strømsfiltrering. Da ingen filterkake avsetter seg på fil-treringsmediumet ved denne prosess, er en kontinuerlig filtrering mulig. Porene for denne mikrofilterfolie kan være mindre enn bakterier hvis cellestørrelse minst er 0,2 um. Derfor er en kontinuerlig kimfraskillende filtrering mulig.

Den kimfraskillende filtrering er en fysikalsk prosess som gjør det mulig å fjerne bakterier og andre mikro-organismer fra væsker og gasser.

Anvendelsesområder er for eksempel den farmasøytiske industri, kosmetikkindustrien, drikkevareindustrien og bioteknologien.

Bortsett fra for filtreringen for å fjerne kim kan et slikt mikrofilter også anvendes for finklaring og for høy-rensing av væsker og gasser, for eksempel innen mikro-elektronikken.

Metalliske mikrofilterfolier er kjente fra US patent 4575406. De metalliske mikrofilterfolier skal da frem-stilles ved en fremgangsmåte ved hvilken et lysømfintlig lakkskikt blir påført på et substrat med plan overflate. Efter belysning med et interferensmønster som dannes ved hjelp av monokromatiske og koherente lysbølger fra en laser, og efter påfølgende fremkalling dannes et relieff på det lysømfintlige lakkskikt.

Dette relieff har gitterlignende fordelte fordypninger

i lakkskiktet. I et påfølgende prosesstrinn blir relieffets overflate dekket med et elektrisk ledende skikt, og fordypningene skal da enten forbli utildekket eller dersom de likeledes er blitt tildekket, skal de senere fylles med et isolasjonsmateriale.

Derefter blir filterfolien fremstilt ved en galvanoplastisk prosess hvor substratet blir neddykket i et elektro- lysebad. Over fordypningene dannes da porer i det elektro-lytisk dannede skikt. Da dette skikt ikke bare vokser i høyden, men også i sideretningen over fordypningene, oppviser de dannede porer innsnevringer, dvs. at deres minste diameter befinner seg inne i filterskiktet. Derved blir det umulig å unngå tilstopping av porene under bruk av filteret fordi små partikler som er blitt filtrert ut, kan avsette seg i porene og på lignende måte som ventillegemer på et ventilsete hemme gjennomstrømningen av filtratet.

En ytterligere ulempe ved fremstillingen av de kjente mikrofiltere består i forurensningsrisikoen som ved elektro-lytiske prosesser bare lar seg unngå med stor innsats på grunn av forurensninger fra elektrolysebadet. Også ved fremstilingen av lakkrelieffet, spesielt når fordypningene blir fylt opp med isolasjonsmateriale, er det fare for at forurensninger vil avsette seg på relieffets ledende skikt. Derved kan porer med ujevn størrelse bli dannet eller det kan endog hende at på flekker som omfatter to eller flere porer, vil overhodet intet metallskikt bli bygget opp.

Det tas derfor ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en mikrofilterfolie av uorganisk materiale, spesielt metall, som oppviser en ytterst jevn fordeling av porene, idet porene vidtgående har samme størrelse og idet en tilstop-ningsrisiko under bruk av filteret i det minste blir nesten fullstendig unngått.

Denne oppgave er blitt løst med en mikrofilterfolie med de særpreg som er angitt i det selvstendige patentkravs karakteriserende del.

Den foreliggende fremgangsmåte for fremstilling av et filter ifølge oppfinnelsen er særpreget ved de trekk som er angitt i hovedfremgangsmåtekravets karakteriserende del. Fordelaktige utførelsesformer henholdsvis videreutviklinger av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravs karakteriserende deler.

Mikrofilterfolien har en asymmetrisk oppbygning, dvs. at det ferdige filter bare er funksjonsdyktig i én retning.

Folien kan bestå av et metall, som f.eks. gull, nikkel eller titan, eller av en legering, for eksempel av gull og palladium, eller også av et annet uorganisk materiale, som f.eks. titannitrid.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli nærmere beskrevet under henvisning til de på de vedføyede Figurer viste utførelses-eksempler.

Av Figurene viser

Fig. la og lb to interferensmønstre som er blitt dannet i et lysømfintlig lakkskikt sett ovenifra, og som begge er blitt fremstilt ved anvendelse av to belysninger, Fig. lc og ld viser skjematisk dellengdesnitt gjennom en mikrofolie på et substrat i forskjellige fremstillingsstadier, Fig. le viser perspektivisk et utsnitt av en ferdig mikrofilterfolie, Fig. 2a viser et dellengdesnitt gjennom et relieff-lignende, lysømfintlig lakkskikt som er blitt dannet på

en støttestruktur,

Fig. 2b viser perspektivisk et delutsnitt av den ferdige mikrofilterfolie på støttestrukturen, og Fig. 3 viser et dellengdesnitt gjennom en variant av en mikrofilterfolie efter belegningen.

De interferensmønstre som er vist på Fig. la og lb er blitt dannet ved anvendelse av en lyskilde med monokromatisk lys. For dette formål blir ved hjelp av spesiell optikk to koherente stråleknipper med samme intensitet overlagret og projisert på et lysømfintlig lakkskikt. Det er kjent som lyskilde å anvende laserstråler som oppfyller begge betingelser hva gjelder koherens og monokromati.

I henhold til begge utførelsesformer fås relieffstruk-turer med opprettstående tapper 1 og 1<1>og groper eller trau 3 og 3' som ligger mellom disse. Interferensmønstrene blir fremstilt ved anvendelse av to belysninger som over-lagres korsvis og ved anvendelse av strekgittere, hvorved i det tilfelle som er vist på Fig. la, den annen gitter-orientering er dreiet med en vinkel a på 90° i forhold til den første. Derved blir efter fremkallingen tapper med et kvadratisk tverrsnitt med avrundede hjørner dannet.

Det interferensmønster som er vist på Fig. lb er blitt dannet på samme art og måte som ifølge Fig. la, bortsett fra at de to gitterorienteringer omslutter en vinkel a' som er større enn 90°. Derved dannes tapper med lange tverrsnitt.

En annen mulighet består i å danne interferensmønstre

i et lysømfintlig lakkskikt ved å anvende tre monokromatiske og sammenhengende stråler. I dette tilfelle er bare én belysning nødvendig for å danne et punkt gitter.

Fig. lc-le viser enkelte fremstillingsstadier for en mikrofilterfolie, idet det skal startes med et interferens-mønster ifølge Fig. la.

Ifølge Fig. lc er et lysømfintlig lakkskikt 5 blitt på-ført på et substrat, i henhold til eksemplet en glassplate 6. kikttykkelsen er for eksempel ti ganger så stor som en porediameter. Selv om den foreliggende oppfinnelse også skal omfatte det tilfelle at et gjennomsiktig glass anvendes som substrat, er det spesielt fordelaktig å benytte filterglass eller å påføre et lysabsorberende skikt på glassubstratets bakside. På denne måte unngås en refleksjon av de innfallende stråler når interferensmønstret dannes, hvilket ellers kunne ha ført til en variasjon av belysningsintensiteten og dermed et avvik fra detønskede relieff.

Fig. lc viser at relieffet av lakkskiktet som er blitt dannet efter belysningen og fremkallingen, og for dette er den ønskede formgivning bestemt av lengden og intensiteten for belysningen og den påfølgende fremkalling. Dette relieff oppviser slanke tapper 1 som smalner av oppad og som har mellomliggende trau 3 og sadler 4. Tapphøyden er for eksempel to til tre ganger større enn tappenes midlere diameter .

I et prosesstrinn som ikke er vist, blir relieffet overtrukket med en hud som består av et uorganisk materiale, ved katodeforstøvning eller pådampning i vakuum. Derefter blir tappene som er overtrukket med huden 7, 7' som for eksempel består av metall, knekket av, som vist på Fig. Id, og derefter fjernet.

Da lakken er sprø, brytes tappene lett av. Således kan de for eksempel knekkes av ved overstryking med elastiske fibre som for eksempel er anbragt på en roterende valse, hvorved hvert punkt blir overstrøket minst én gang. Ved av-knekkingen dannes ingen glatte, men ujevne, kantpartier, og dette gjør det vanskelig for små partikler å sette seg fast ved filtrering.

Det er også mulig, for eksempel ved hjelp av elektro-polering, å fjerne metallet som er blitt påført på tappenes spisser.

Fig. le viser perspektivisk et delutsnitt av den ferdige mikrofilterfolie 7 efter at den lysømfintlige lakk er blitt fjernet.

På issene av de avstumpet kjegleformige forhøyninger 8 befinner porene 9 seg. Fig. le viser på den venstre side et snitt gjennom porene, og det fremgår av dette at porenes minste tverrsnitt befinner seg på foliens overflate og at porenes tverrsnitt øker i retning henimot baksiden. På den venstre side av Fig. le er vist et snitt gjennom trau 3. Fig. 2a viser i et lengdesnitt et utsnitt gjennom et relieff som er blitt dannet av lysømfintlig lakk og som har tapper l<11>og sadler 4<1>' i overensstemmelse med dem som er vist på Fig. lc. Bortsett fra dette forløper de trauformige fordypninger helt opp til substratets 10 overflate. Des-suten har også substratet 10 en annen utførelses form enn utførelsesformene i henhold til Fig. lc-ld. I det foreliggende tilfelle består substratet av en sillignende støtte-struktur med steg 11 som for eksempel er blitt fremstilt galvanoplastisk og som er festet på en plan plate 12. Mellom-rommene for silen er fylt med et lysabsorberende materiale. På de steder hvor silens steg 11 blir frilagt for lys-ømfintlig lakk, fås faste forbindelser mellom mikrofilterfolien og silen som derved blir filterets støttestruktur (se Fig. 2b). Fig. 3 viser i et lengdesnitt et utsnitt av en mikrofilterfolie som er blitt fremstilt ved en fremgangsmåte som er forskjellig fra fremgangsmåten som ble benyttet for fremstillingen av mikrofilterfoliene i henhold til Fig. lc-le. Dannelsen av interferensmønstret i det lysøm-fintlige lakkskikt 13 som er påført på en plan glassplate 14, foregår på samme måte som i henhold til det første ut- førelseseksempel. I det foreliggende tilfelle blir imidler-tid relieffet utformet med hullignende fordypninger 15 ved kortere belysningstider. Huden 16 av et uorganisk materiale som er blitt påført på relieffet, blir perforert, dvs. at porene blir åpnet, derved at hele huden 16 blir trukket av

i pilretningen, hvorved det uorganiske materiale som er blitt utskilt i de hullignende fordypninger 15, ved avrivning blir tilbake i disse fordypninger.

Claims (14)

1. Mikrofilterfolie av uorganisk materiale, spesielt metall, med åpne porer, som oppviser en rasterlignende anordning og som er blitt dannet ved hjelp av ett med monokromatisk og koherent lys dannet interferensmønster ved belysning av et lysømfintlig lakkskikt,idet mikrofilterfolien har en asymmetrisk oppbygning og er forsterket med støtte-struktur med åpne porer hvis åpninger er større enn mikro-filterfoliens porer, karakterisert ved at den filtrerende overflate oppviser et relieff med enkelte forhøyninger, at poreåpningene befinner seg på forhøyningenes isser, og at porekanalenes tverrsnitt øker i filtratets strømningsretning.

2. Mikrofilterfolie ifølge krav 1, karakterisert ved at porene nesten alle har samme størrelse og har en midlere diameter av 0,1-1 um.

3. Mikrofilterfolie ifølge krav 2, karakterisert ved at foliens skikttykkelse er i det vesentlige lik den midlere porediameter.

4. Mikrofilterfolie ifølge krav 2, karakterisert ved at avstanden mellom naboporer utgjør fra to til fem ganger den midlere porediameter .

5. Mikrofilterfolie ifølge krav 2, karakterisert ved at de enkelte pore-åpninger i to retninger som forløper loddrett i forhold til hverandre oppviser samme diameter.

6. Mikrofilterfolie ifølge krav 2, karakterisert ved at poreåpningene alle oppviser to diametre som ikke er like hverandre i to i forhold til hverandre loddrett forløpende retninger.

7. Mikrofilterfolie ifølge krav 6, karakterisert ved at poreåpningene er slisseformig utformet.

8. Mikrofilterfolie ifølge krav 1, karakterisert ved at poreåpningene har ujevne render.

9. Mikrofilterfolie ifølge krav 1, karakterisert ved at poreåpningene ligger i ett plan.

10. Mikrofilterfolie ifølge krav 9, karakterisert ved at substratet for fremstilling av mikrofilterfolien er en glassplate som reflekterer høyst 3% av det innfallende lys.

11. Fremgangsmåte for fremstilling av en mikrofilterfolie ifølge krav 1, karakterisert ved at på lakkskiktet som er forsynt med relieffet, blir en hud av uorganisk materiale som virker som et overtrekk på lakkskiktet dannet, og at denne hud derefter perforeres ved stedvis fjerning av det uorganiske materiale for å danne poreåpningene.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at det lysømfintlige skikt blir forsynt med et relieff av opprettstående tapper, trau og sadler og at huden av uorganisk materiale som er blitt påført på relieffet, perforeres ved at de belagte tapper brekkes av.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at det lysømfintlige skikt blir forsynt med et relieff av hullignende fordypninger og at huden av uorganisk materiale som er blitt påført på relieffet perforeres ved at hele huden blir trukket av fra relieffet, hvorved det uorganiske materiale som skilles ut i. de hullignende fordypninger ved avrivning blir tilbake i disse fordypninger.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at huden av uorganisk materiale dannes ved katodeforstøvning.