DE60028968T2

DE60028968T2 - Luftfiltermedium, Verfahren zur Herstellung eines Filtermediums, Luftfilterpackung für Luftfilter und Luftfiltereinheit für Luftfilter

Info

Publication number: DE60028968T2
Application number: DE60028968T
Authority: DE
Inventors: Yodogawa Works of Hideyuki Settsu-shi Kiyotani; Yodogawa Works of Osamu Settsu-shi Inoue; Yodogawa Works of Kunihiko Settsu-shi Inui; Yodogawa Works of Yoshiyuki Settsu-shi Shibuya; Yodogawa Works of Osamu Settsu-shi Tanaka
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2020-11-23
Also published as: EP1184065A1; KR20020016486A; JP2002066226A; EP1184065B1; JP3362730B2; US6682576B1; TWI268898B; DE60028968D1; KR100429718B1

Description

1. Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein Filtermedien. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Filtermedien zur Verwendung im Luftreinigungsbetrieb von Reinräumen, Flüssigkristallen und/oder Halbleiterherstellungsvorrichtungen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Luftfilterpaket mit dem Filtermedium. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Luftfiltereinheit mit dem Luftfilterpaket.
2. Hintergrundinformationen
In einem Reinraum oder in einer Halbleiterherstellungsvorrichtung werden elektronische Bauteile wie Halbleiter und Flüssigkristallanzeigevorrichtungen in einer Umgebung hergestellt, in der die Luft zum Einfangen schwebender Teilchen behandelt wird. Eine poröse Folie mit Polytetrafluorethylen (hier der Einfachheit halber nachfolgend als "PTFE" bezeichnet) wird als Filtermedium für Hochleistungsluftfilter verwendet, die zur Reinigung von Luft solcher Reinräume, Flüssigkristalle und/oder Halbleiterherstellungsvorrichtungen verwendet werden. Eine solche poröse PTFE-Folie ist gewöhnlich in Form einer laminierten Folie, wobei luftdurchlässige Trägerelemente auf beiden Seiten der PTFE-Folie liegen, um die Festigkeit und Einfachheit der Handhabung zu erhöhen.
Die Sammeleffizienz und der Druckverlust sind allgemein als Eigenschaften bekannt, die die Leistung eines Luftfiltermediums darstellen. Spezifisch zeigt die Sammeleffizienz die Fähigkeit eines Filtermediums, schwebende feine Teilchen in der Luft einzufangen. Der Druckverlust gibt den Grad des Druckverlusts der Luft an, die durch das Filtermedium gelangt. Da poröse PTFE-Folie aus feineren Fasern als Fasern hergestellt ist, aus denen ein herkömmliches Glasfiltermedium hergestellt ist, hat poröse PTFE-Folie eine hohe Sammeleffizienz und einen geringen Druckverlust.
Wenn jedoch poröse PTFE-Folie durch Wärmeverschmelzung mit Vliesstoffen laminiert wird, oder wenn das Laminat zur Formung zu einer festgelegten Form verarbeitet wird, verändert sich die Faserstruktur der porösen PTFE-Folie aufgrund von Druck aus dem Vliesstoff. Als Ergebnis können Defekte im Filtermedium resultieren, der Druckverlust des Filtermediums kann zunehmen und/oder seine Sammeleffizienz kann abnehmen.
US-A-4,877,433 lehrt eine Filteranordnung, die ein Filterpapier mit Einlaß- und Auslaßoberflächen, das aus Fasern hergestellt ist, und ein Prüfelement für feine Teilchen umfaßt, das auf der Auslaßoberfläche des Filterpapiers vorgesehen ist. In einer Ausführungsform wird eine Papierschicht mit einem Flächengewicht von 15–20 g/m² und einer Dicke von 300 μm, die aus Polyethylenfasern hergestellt ist, auf eine poröse PTFE-Folie mit einer Dicke von 5–20 μm und einer Porosität von 95% laminiert.
In dieser Hinsicht besteht ein Bedarf an einem Filtermedium, das die oben genannten Probleme des Standes der Technik ausräumt. Diese Erfindung ist auf diesen Bedarf im Stand der Technik sowie auf andere Bedürfnisse gerichtet, die den Fachleuten aus dieser Offenbarung ersichtlich werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Luftfiltermedium mit hoher Leistung durch Reduzierung der Zunahme seines Druckverlusts und der Abnahme seiner Sammeleffizienz bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung des Hochleistungsluftfiltermediums bereitzustellen.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Luftfilterpaket mit dem Hochleistungsluftfiltermedium bereitzustellen.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Luftfiltereinheit mit dem Luftfilterpaket bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Luftfiltermedium bereit, das eine poröse Polytetrafluorethylenfolie und einen Vliesstoff, der auf wenigstens eine Seite der porösen Folie laminiert ist, umfaßt, wobei der Vliesstoff:

(i) eine scheinbare Dichte, berechnet durch Dividieren des Flächengewichts in g/m² durch die Dicke des Stoffs in μm, die die folgende Gleichung erfüllt:
und
(ii) eine Komprimierbarkeit hat, berechnet als Prozentwert durch Dividieren der Dicke des Stoffs in μm unter einer Last von 98 kPa durch die Dicke des Stoffs in μm unter einer Last von 1,96 kPa, die die folgende Gleichung erfüllt: Komprimierbarkeit (%) < 0,2 × (Flächengewicht (g/m2)) + 66.

Es wurde durch Untersuchungen durch die Anmelder der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß die Härte des im Luftfiltermediums verwendeten Vliesstoffs zum Schädigungsgrad beiträgt, den die poröse PTFE-Folie beim Laminieren der Folie oder anderen Ereignissen erfährt. Ferner haben die Anmelder auch festgestellt, daß die scheinbare Dichte des Vliesstoffs einer der Faktoren ist, die die Härte des Vliesstoffs bestimmen.
Angesichts dieser Befunde wird gemäß dem obigen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Vliesstoff mit einer scheinbaren Dichte von weniger als einem vorbestimmten Wert und einer Komprimierbarkeit von weniger als einem vorbestimmten Wert auf wenigstens eine Seite der porösen PTFE-Folie laminiert. Insbesondere wird ein Vliesstoff, der weicher als der herkömmliche ist, auf die poröse PTFE-Folie laminiert. Aufgrund dieser Struktur ist der Schädigungsgrad, den die poröse PTFE-Folie aus dem Vliesstoff zum Zeitpunkt der Laminierung erfährt, verringert, Auch sind der Grad der Zunahme des Druckverlusts des Luftfiltermediums und der Grad der Abnahme seiner Sammeleffizienz unterdrückt. Als Ergebnis kann ein Hochleistungsluftfiltermedium erhalten werden.
Im herkömmlichen Luftfiltermedium wurde ein relativ hartes Material als Vliesstoff für das Trägermaterial verwendet. Als Ergebnis war die Schädigung, die die poröse PTFE-Folie erfährt, hoch. Es wurde durch die Untersuchungen durch die Anmelder der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß die Komprimierbarkeit des Vliesstoffs einer der Faktoren ist, die die Härte des Vliesstoffs bestimmen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Vliesstoff im Luftfiltermedium des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung auf wenigstens einer Seite der porösen Folie aus Verbundfasern mit einer Kern-Hülle-Struktur mit einem Kernteil und einem Hüllteil hergestellt. Der Kernteil ist aus einem ersten Material mit einem ersten Schmelzpunkt hergestellt. Der Hüllteil ist aus einem zweiten Material mit einem zweiten Schmelzpunkt hergestellt. Der erste Schmelzpunkt ist höher als der zweite Schmelzpunkt.
Es wurde durch die Untersuchungen durch die Anmelder der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß beim Wärmelaminieren des Vliesstoffs, der aus Verbundfasern mit einer Kern-Hülle-Struktur hergestellt ist, auf die poröse PTFE-Folie der Hüllteil an der porösen PTFE-Folie in vielen feinen Punkten anhaftet, wodurch eine adhäsive Schicht gebildet wird, die schwierig abzulösen ist. Auch wird das Luftfiltermedium an Verstopfung gehindert. Die Anmelder haben ebenfalls festgestellt, daß fast keine Wärmeschrumpfung im Vliesstoff, der aus Kern-Hülle-Verbundfasern hergestellt ist, zum Zeitpunkt der Laminierung stattfindet.
Angesichts der obigen Befunde verwendet das Luftfiltermedium gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung den Vliesstoff, der aus Kern-Hülle-Verbundfasern gebildet ist, und der Vliesstoff hat die scheinbare Dichte oder die Komprimierbarkeit mit einem Wert von weniger als dem vorbestimmten Wert.
In einem solchem Luftfiltermedium findet fast keine Wärmeschrumpfung im Vliesstoff statt, wenn der Stoff der Wärmelaminierung unterworfen wird, und als Ergebnis wird der Grad der Schädigung, den die poröse PTFE-Folie aus dem Vliesstoff zum Zeitpunkt der Laminierung erfährt, wirksam unterdrückt.
Gemäß vierten bis sechsten Aspekten der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Luftfiltermediums ein Herstellungsverfahren für das Luftfiltermedium der ersten, zweiten und dritten Aspekte der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren zur Herstellung eines Luftfiltermediums schließt einen ersten Schritt und einen zweiten Schritt ein. Der erste Schritt dient zur Herstellung einer porösen Folie, und der zweite Schritt dient zur Laminierung eines Vliesstoffs auf die poröse Folie auf einer Heizwalze, die eine Antihaftbehandlung erfahren hat.
Bei der Herstellung des Luftfiltermediums wird der Schritt der Wärmelaminierung des Vliesstoffs auf die poröse PTFE-Folie allgemein so durchgeführt, daß die poröse PTFE-Folie und der Vliesstoff durch Wärmeverschmelzung durch Wärme aus der Heizwalze aneinander gebunden werden.
Wenn jedoch eine Seite des Vliesstoffs, die mit der Heizwalze in Kontakt ist, durch die Heizwalze erwärmt wird, wird die Seite viskos. Als Ergebnis wird eine Haftkraft zwischen der Heizwalze und dem Vliesstoff erzeugt, und es erfolgt ein Ablösen zwischen dem Vliesstoff und der porösen PTFE-Folie. Als Ergebnis wird die poröse PTFE-Folie beschädigt, wodurch Defekte im Luftfiltermedium und eine Verschlechterung seiner Leistung verursacht werden.
In dieser Hinsicht wird gemäß den vierten bis sechsten Aspekten der vorliegenden Erfindung das Herstellungsverfahren so durchgeführt, daß der Vliesstoff auf die poröse Folie auf einer Heizwalze laminiert wird, die eine Antihaftbehandlung erfahren hat. Diese Struktur ermöglicht es, die Erzeugung von Haftkraft zwischen dem Vliesstoff und der Heizwalze bei der Wärmelaminierung des Vliesstoffs auf die poröse PTFE-Folie zu unterdrücken, wodurch die Defekte im Luftfiltermedium und der Grad der Zunahme des Druckverlusts und der Grad der Abnahme der Sammeleffizienz des Filtermediums wirksamer unterdrückt werden. Als Ergebnis kann ein Hochleistungsluftfiltermedium erhalten werden.
Beispiele für die Heizwalze, die eine Antihaftbehandlung erfahren hat, schließen ein: Walzen, die durch Bedecken der Heizwalze mit einer Antihaftbahn erhalten werden, die aus einer bahnartigen verstärkten Fasermaterialschicht zusammengesetzt ist, die mit einem organischen polymeren Material imprägniert ist, das nicht-adhäsiv ist; Walzen, die durch Beschichten der Walzenoberfläche mit einem organischen polymeren Material erhalten werden, das nicht-adhäsiv ist; und Walzen, deren Oberfläche aus Kautschuk gebildet ist, der nicht-adhäsive polymere Materialien enthält.
Es gibt keine besondere Beschränkung für das organische polymere Material, das nicht-adhäsiv ist. Beispiele für das nicht-adhäsive organische polymere Material schließen synthetische Harze wie Fluorharz, Siliconharz oder Olefinharz, Kautschuk, der diese Harze enthält, und Elastomere, die diese synthetischen Harze enthalten, und dgl. ein.
Beispiele für das verstärkte Fasermaterial schließen synthetischen Fasern vom Polyester-Typ, synthetische Fasern vom Nylon-Typ, Aramidfasern, Glasfasern, Kohlefasern und Keramikfasern und dgl, ein.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt im Verfahren zur Herstellung eines Filtermediums gemäß Anspruch 4 die Antihaftbehandlung das Bedecken einer Oberfläche der Heizwalze mit einer nicht-adhäsiven Bahn ein; und die nicht-adhäsive Bahn wird durch Tränken einer aus einem Glasfasermaterial hergestellten Bahn mit einem Fluorharzmaterial gebildet.
Es wurde durch die Untersuchungen durch die Anmelder der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß dann, wenn die Heizwalze mit der nicht-adhäsiven Bahn bedeckt ist, fast keine Haftkraft zwischen dem Vliesstoff und der Heizwalze erzeugt wird, wodurch sich der Vliesstoff besonders leicht ablöst.
Somit verwendet das Herstellungsverfahren für das Luftfiltermedium gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Heizwalze, die mit der oben beschriebenen nicht-adhäsiven Bahn bedeckt ist. Aufgrund dieser Struktur kann der Vliesstoff leicht von der Heizwalze nach der Wärmelaminierung abgezogen werden. Als Ergebnis kann der Grad der Schädigung, die die poröse PTFE-Folie vom Vliesstoff erfährt, minimiert werden. Ferner erleichtert diese Struktur die Reinigung der Heizwalze und den Austausch der nicht-adhäsiven Bahn.
Gemäß achten bis zehnten Aspekten der vorliegenden Erfindung schließt ein Luftfilterpaket für Luftfilter ein Luftfiltermedium der ersten bis dritten Aspekte der vorliegenden Erfindung mit einer festgelegten Form ein.
Das Luftfiltermedium wird hauptsächlich als Komponente für eine Luftfiltereinheit verwendet, die später erörtert werden wird. Aus diesem Grund wird das Filtermedium zu einer festgelegten Form verarbeitet. Zum Beispiel wird das Filtermedium in einer Akkordeonweise gefaltet, wobei jede Faltung eine vorgegebene Breite hat. Das Luftfiltermedium, das zu einer festgelegten Form verarbeitet ist, wird als Luftfilterpaket bezeichnet.
Das Luftfilterpaket verwendet als Vliesstoff ein Material mit einer scheinbaren Dichte von weniger als einem festgelegten Werte, das heißt ein weicheres Material im Vergleich mit den herkömmlichen. Dies verringert die Schädigung, die die poröse PTFE-Folie erfährt, wenn das Filtermedium zu einer festgelegten Form verarbeitet wird. Somit kann die Bildung von Defekten im Luftfilterpaket unterdrückt werden.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Vliesstoff im Luftfilterpaket des achten Aspekts der Erfindung auf wenigstens einer Seite der porösen Folie aus Verbundfasern mit einer Kern-Hülle-Struktur mit einem Kernteil und einem Hüllteil hergestellt. Der Kernteil ist aus einem ersten Material mit einem ersten Schmelzpunkt hergestellt, und der Hüllteil ist aus einem zweiten Material mit einem zweiten Schmelzpunkt hergestellt. Der erste Schmelzpunkt ist höher als der zweite Schmelzpunkt.
Gemäß elften bis dreizehnten Aspekten der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Luftfiltereinheit zur Luftreinigung einen Rahmen und ein Luftfilterpaket mit einem Filtermedium der ersten bis dritten Aspekte der vorliegenden Erfindung mit einer festgelegten Form, das an den Rahmen gekoppelt ist.
Die Luftfiltereinheit verwendet ein Material mit einer scheinbaren Dichte von weniger als dem festgelegten Wert, das heißt ein weicheres Material im Vergleich mit den herkömmlichen, als Vliesstoff, der im Luftfiltermedium verwendet wird. Dies verringert die Schädigung, die die poröse PTFE-Folie aus dem Vliesstoff erfährt, wenn die Luftfiltereinheit gebildet wird. Somit kann die Bildung von Defekten in der Luftfiltereinheit unterdrückt werden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich werden, die in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen, die Teil dieser ursprünglichen Offenbarung bilden, gilt:
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Luftfiltereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine teilweise diagrammartige Querschnittsansicht eines Teils eines Luftfiltermediums zur Verwendung in der in 1 gezeigten Luftfiltereinheit;
3 ist eine schematische Ansicht, die eine Vorrichtung zur Messung des Druckverlusts einer Luftfiltereinheit zeigt;
4 ist eine schematische Ansicht, die eine Streckvorrichtung zeigt, die eine PTFE-Folie in der Längsrichtung streckt; und
5 ist eine schematische Ansicht, die eine Vorrichtung, die zum Strecken eine PTFE-Folie in der Breitenrichtung verwendet wird (linke Hälfte), und eine Vorrichtung zeigt, die ein luftdurchlässiges Trägerelement auf die PTFE-Folie laminiert (rechte Hälfte).
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ausgewählte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden jetzt unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden. Es wird den Fachleuten aus dieser Offenbarung ersichtlich sein, daß die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur zur Veranschaulichung und nicht für den Zweck der Beschränkung der Erfindung, wie sie durch die anhängenden Ansprüche definiert wird, und ihrer Äquivalente bereitgestellt wird.
Luftfiltereinheit
Zunächst bezugnehmend auf 1 wird eine Luftfiltereinheit 43 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Luftfiltereinheit 43 ist grundsätzlich mit einem Rahmen 49 und einem Filtermedium 51 ausgestattet. Das Filtermedium 51 ist im Rahmen 49 zur Bildung einer einzelnen Einheit eingefügt.
Das Filtermedium 51 wird hauptsächlich als Komponente einer Luftfiltereinheit 43 verwendet. Aus diesem Grund wird das Filtermedium 41 zu einer festgelegten Form verarbeitet, wie zum Beispiel einer Form eines Akkordeons, wobei jede Faltung eine festgelegte Breite hat. Das Filtermedium 51, das zu einer festgelegten Form verarbeitet ist, wird als Luftfilterpaket bezeichnet.
Jetzt bezugnehmend auf 2 ist ein Filtermedium 51 ein Bahnmaterial, das eine poröse PTFE-Folie 51a und zwei Trägerschichten 51b aus luftdurchlässigem Trägermaterial umfaßt, die so angeordnet sind, um die poröse PTFE-Folie 51a zwischen den zwei Trägerschichten 51b aus dem luftdurchlässigen Trägermaterial einzuschließen. Die poröse PTFE-Folie 51a und die Trägerschichten 51b aus dem luftdurchlässigen Trägermaterial werden durch Wärmeverschmelzung laminiert. Obwohl die poröse PTFE-Folie 51a hier eine Schicht ist, kann die PTFE-Folie eine Mehrzahl von Schichten zur Verwendung in Form einer Laminatfolie haben.
Die poröse PTFE-Folie 51a hat eine Dicke von ca. 1 bis 60 μm und einen Faserdurchmesser von ca. 0,05 bis 0,2 μm, bevorzugt 0,05 bis 0,14 μm, besonders bevorzugt ca. 0,05 bis 0,1 μm. Der Leistungsfaktorwert (hier der Einfachheit halber nachfolgend als PF bezeichnet) der porösen PTFE-Folie 51a ist mehr als ca. 22, bevorzugt mehr als ca. 25. Der PF-Wert ist ein Faktor, der die Leistung des Filtermediums 51 auf Basis der Sammeleffizienz und des Druckverlusts angibt. Der PF-Wert wird nachfolgend in größerem Detail erörtert werden.
Die luftdurchlässigen Trägerschichten 51b sind jeweils ein Vliesstoff mit einem Flächengewicht von ca. 15 bis 100 g/m², bevorzugt ca. 20 bis 70 g/m². Dieser Vliesstoff hat eine scheinbare Dichte, die die Gleichung 1 wie folgt erfüllt: Scheinbare Dichte (g/cm3) < 1,5 × Flächengewicht (g/m2)/1000 + 0,11.
Dieser Vliesstoff hat auch eine Komprimierbarkeit, die die Gleichungen 2 wie folgt erfüllt: Komprimierbarkeit (%) < 0,2 × Flächengewicht (g/m2) + 66 und Komprimierbarkeit (%) = d1000 μm)/d20 (μm) × 100,wobei d₁₀₀₀ (μm) die Dicke (μm) der luftdurchlässigen Trägerschicht 51b unter einer Last von 98 (kPa) ist und d₂₀ (μm) die Dicke (μm) unter einer Last von 1,96 (kPa) ist.
In dieser Beschreibung wird ein Stoff als "weich" bezeichnet, wenn der Vliesstoff die Gleichung 1 erfüllt. Umgekehrt wird der Stoff als "hart" bezeichnet, wenn der Vliesstoff die Gleichung 1 nicht erfüllt. In ähnlicher Weise wird ein Stoff als "weich" bezeichnet, falls der Vliesstoff die Gleichungen 2 erfüllt, und falls nicht, wird der Stoff als "hart" bezeichnet.
Der Vliesstoff ist aus thermoplastischen Harzen wie Polyolefin (z.B. Polyethylen oder Polypropylen), Polyester, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid hergestellt. Alternativ hat der Vliesstoff einen Hüllteil, der aus diesen thermoplastischen Harzen hergestellt ist, und einen Kernteil, der aus einem Material hergestellt ist, dessen Schmelzpunkt höher als derjenige des Materials des Hüllteils ist.
Das Filtermedium 51 mit dem zuvor genannten Aufbau hat einen Druckverlust von 98 bis 980 Pa, wenn Luft durch das Filtermedium mit einer Fließgeschwindigkeit von 53 mm/s geleitet wird. Das Filtermedium 51 hat auch eine Sammeleffizienz von 99,0% oder mehr, bevorzugt 99,9% oder mehr, besonders bevorzugt 99,99% oder mehr, wenn Dioctylphthalat (hier nachfolgend der Einfachheit halber als DOP bezeichnet) mit einer Teilchengröße von 0,01 bis 0,12 μm das zu sammelnde Teilchen ist.
Wie in 2 ersichtlich ist, wird das Filtermedium 51 zu einer Wellenform durch alternatives Zurückfalten in jeder Breite von 15 bis 150 mm geformt. Der Abstand zwischen benachbarten Faltungen wird auf ca. 2 bis 15 mm durch einen Abstandshalter oder einen Wellenformseparator erhalten. Dieses gefaltete Filtermedium 51 wird als Luftfilterpaket bezeichnet.
Der Rahmen 49 wird durch Zusammensetzen von vier aus Aluminium hergestellten Rahmenmaterialien gebildet. Das Luftfilterpaket wird im Innenraum des Rahmens 49 aufgenommen, so daß das Filtermedium 51 in einer festgelegten Form durch den Abstandshalter 59 gehalten wird. Der Rahmen 49 und das Filtermedium 51 werden mit einem Haftvermittler versiegelt, um die Luftdichtheit zu bewahren. Das im Rahmen 49 aufgenommene Luftfilterpaket wird als Luftfiltereinheit 43 bezeichnet.
Die Anmelder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, daß die Härte des im Luftfiltermedium verwendeten Vliesstoffs zum Grad der Schädigung beiträgt, den die poröse PTFE-Folie beim Laminieren der Folie oder bei anderen Gelegenheiten erfährt. Ferner haben die Anmelder auch festgestellt, daß eine scheinbare Dichte des Vliesstoffs einer der Faktoren ist, die die Härte des Vliesstoffs bestimmen.
Angesichts der obigen Befunde wird die Vliesstoffschicht 51b mit einer scheinbaren Dichte von weniger als einem festgelegten Wert auf wenigstens eine Seite der porösen PTFE-Folie 51a laminiert. Insbesondere werden die Vliesstoffschichten 51b, die weicher als herkömmlicher Stoff sind, auf die poröse PTFE-Folie laminiert.
Ferner wurde in einem herkömmlichen PTFE-Luftfiltermedium ein relativ hartes Material als Vliesstoff für das Trägermaterial verwendet. Als Ergebnis ist die Schädigung, die die poröse PTFE-Folie erfährt, hoch. Die Anmelder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, daß die Komprimierbarkeit des Vliesstoffs einer der Faktoren ist, die die Härte des Vliesstoffs bestimmen.
Deshalb werden im Luftfiltermedium Vliesstoffschichten 51b mit einer Komprimierbarkeit von weniger als einem festgelegten Wert auf wenigstens eine Seite der porösen PTFE-Folie 51a laminiert. Insbesondere werden Vliesstoffschichten 51b, die weicher als die herkömmlichen sind, auf die poröse PTFE-Folie 51a laminiert. Deshalb nimmt die Schädigung, die die poröse PTFE-Folie 51a aus den Vliesstoffschichten 51b zum Zeitpunkt der Laminierung erfährt, ab. Entsprechend sind die Zunahme des Druckverlusts des Filtermediums 51 und die Abnahme seiner Sammeleffizienz unterdrückt. Als Ergebnis kann ein Hochleistungsfiltermedium 51 erhalten werden.
Ferner haben die Anmelder der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß bei der Wärmelaminierung der Vliesstoffschichten 51b, die aus Verbundfasern hergestellt sind, die eine Kern-Hülle-Struktur haben, auf die poröse PTFE-Folie 51a der Hüllteil an der porösen PTFE-Folie in vielen kleinen Punkten anhaftet, wodurch das Ablösen der adhäsiven Schicht erschwert wird. Entsprechend wird das Luftfiltermedium 51 an Verstopfung gehindert. Die Anmelder haben ebenfalls festgestellt, daß fast keine Wärmeschrumpfung zum Zeitpunkt der Laminierung stattfindet, falls die Vliesstoffschichten aus Kern-Hülle-Verbundfasern hergestellt sind.
Angesichts der obigen Befunde verwendet das Filtermedium 51 den aus Kern-Hülle-Verbundfasern gebildeten Vliesstoff. Zusätzlich haben die Vliesstoffschichten 51b die scheinbare Dichte oder Komprimierbarkeit mit einem Wert von weniger als dem festgelegten Wert. Deshalb erfolgt fast keine Wärmeschrumpfung in den Vliesstoffschichten 51b, wenn der Stoff der Laminierungswärme unterworfen wird. Als Ergebnis wird der Grad der Schädigung, den die poröse PTFE-Folie 51a aus den Vliesstoffschichten 51b zum Zeitpunkt der Laminierung erfährt, wirksam unterdrückt.
Herstellungsverfahren für Filtermedium
Ein Verfahren zur Herstellung des Luftfiltermediums 51 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt einen ersten Schritt und einen zweiten Schritt ein. Im ersten Schritt wird die poröse PTFE-Folie hergestellt. Im zweiten Schritt, der eine in 5 gezeigte Wärmeverschmelzungsvorrichtung verwendet, werden die Schichten aus Vliesstoff 51b auf die poröse PTFE-Folie 51a durch Wärmeverschmelzung laminiert. Die Heizwalze 19, die Wärme auf das Filtermedium 51 überträgt, hat eine Antihaftbehandlung erfahren, worin die Oberfläche der Heizwalze 19 mit einer nicht-adhäsiven Bahn beschichtet wird. Diese nicht-adhäsive Bahn wird durch Tränken einer Bahn, die aus einem verstärkten Fasermaterial (bevorzugt Glasfasermaterial) hergestellt ist, mit einem nicht-adhäsiven organischen polymeren Material (bevorzugt Fluorharzmaterial) erhalten.
Allgemein wird bei der Herstellung des Luftfiltermediums der Schritt der Wärmelaminierung des Vliesstoffs auf die poröse PTFE-Folie so durchgeführt, daß die poröse PTFE-Folie und der Vliesstoff durch Wärmeverschmelzung aus der Wärme der Heizwalze aneinander haften.
Jedoch wird eine Seite des Vliesstoffs, die mit der Heizwalze in Kontakt ist, durch die Heizwalze erwärmt, wodurch eine Verschmelzung verursacht wird und wodurch eine Haftkraft zwischen der Heizwalze und dem Vliesstoff erzeugt wird. Als Ergebnis findet ein Ablösen zwischen dem Vliesstoff und der porösen PTFE-Folie statt. Entsprechend wird die poröse PTFE-Folie beschädigt, wodurch Defekte im Filtermedium und eine Verschlechterung der Leistung verursacht werden.
In diesem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird die Vliesstoffschicht 51b jedoch auf die poröse Folie 51a auf der Heizwalze 19 laminiert, die eine Antihaftbehandlung erfahren hat. Speziell haben die Anmelder der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß dann, wenn die nicht-adhäsive Bahn auf die Heizwalze aufgetragen wird, fast keine Haftkraft zwischen dem Vliesstoff und der Heizwalze erzeugt wird, wodurch der Vliesstoff leicht abgezogen wird.
Deshalb ist es möglich, die Erzeugung von Haftkraft zwischen den Vliesstoffschichten 51b und der Heizwalze 19 bei der Wärmelaminierung der Vliesstoffschichten 51b auf die poröse PTFE-Folie 51a zu unterdrücken, wodurch wirksam die Defekte im Filtermedium 51 unterdrückt werden. Ferner können durch Verwendung einer nicht-adhäsiven Bahn die Vliesstoffschichten 51b leicht von der Heizwalze 19 nach der Wärmelaminierung abgezogen werden. Diese Struktur erleichtert ebenfalls die Reinigung der Heizwalze 19 und den Austausch der nicht- adhäsiven Bahn. Entsprechend werden eine Zunahme des Druckverlusts und eine Abnahme der Sammeleffizienz des Filtermediums 51 unterdrückt. Als Ergebnis kann ein Hochleistungsfiltermedium für Luftfilter erhalten werden.
Beispiele für die Heizwalze 19, die eine Antihaftbehandlung erfahren hat, schließen ein: Walzen, die durch Bedecken der Heizwalze mit einer nicht-adhäsiven Bahn erhalten werden, die aus einer bahnartigen verstärkten Fasermaterialschicht zusammengesetzt ist, die mit einem organischen polymeren Material getränkt ist, das nicht-adhäsiv ist; Walzen, die durch Beschichten der Walzenoberfläche mit einem organischen polymeren Material erhalten werden, das nicht-adhäsiv ist; und Walzen, deren Oberfläche aus Kautschuk gebildet ist, der nicht-adhäsive polymere Materialien enthält.
Es gibt keine besondere Beschränkung für das organische polymere Material, das nicht-adhäsiv ist. Beispiele für das zu verwendende organische polymere Material schließen synthetische Harze wie Fluorharz, Siliconharz, olefinisches Harz, Kautschuk mit diesen Harzen und Elastomere mit diesen Harzen ein. Beispiele für das zu verwendende verstärkte Fasermaterial schließen Fasermaterial wie Polyesterharz, Nylonharz, Aramidharz, Glasfaser, Kohlefaser oder Keramikfaser ein.
Leistungsuntersuchungen
In den nachfolgenden Leistungsuntersuchungen wurden der Druckverlust, die Sammeleffizienz, die Durchdringung und der PF-Wert der porösen PTFE-Folie 51a und des Filtermediums 51, die scheinbare Dichte und Komprimierbarkeit der Vliesstoffschichten 51b und der Druckverlust, die Sammeleffizienz, die Durchdringung und der PF-Wert der Luftfiltereinheit 43 wie nachfolgend erläutert gemessen.
Druckverlust (Pa) der porösen PTFE-Folie und des Luftfiltermediums
Proben der porösen PTFE-Folie 51a und des Filtermediums 51 wurden in einen kreisförmigen Halter eingesetzt, der einen Durchmesser von 105 mm hat. Die Einlaßseite wurde mit einem Kompressor unter Druck gesetzt, um Luft auf die Proben zu blasen. Die Fließgeschwindigkeit der durch die Folie oder das Filtermedium gelangenden Luft wurde auf 5,3 cm/s mit einem Strömungsmesser eingestellt. Der Druckverlust der ausströmenden Luft wurde mit einem Manometer gemessen.
Sammeleffizienz (%) der porösen PTFE-Folie und des Luftfiltermediums
Proben der porösen PTFE-Folie 51a und des Filtermediums 51 wurden in einen kreisförmigen Halter eingesetzt, der einen Durchmesser von 105 mm hat. Die stromaufwärts gelegene Seite wurde mit einem Kompressor unter Druck gesetzt, um Luft auf die Proben zu blasen. Die Fließgeschwindigkeit der durch die Folie oder das Filtermedium gelangenden Luft wurde mit einem Strömungsmesser auf 5,3 cm/s eingestellt. Danach wurden polydisperse DOP-Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,10 bis 0,12 μm und einer Teilchenkonzentration von 10⁸/300 ml auf der stromaufwärts gelegenen Seite freigesetzt. Auf der stromabwärts gelegenen Seite wurde die Anzahl der Teilchen, die durch die Folie gelangten, mit einem Teilchenzähler (z.B. "PMS LAS-X-CRT", ein Produkt von Particle Measuring System INC. (PMS)) gezählt. Dann wurde das Verhältnis zwischen der Anzahl der auf der stromaufwärts gelegenen Seite freigesetzten Teilchen und der auf der stromabwärts gelegenen Seite gezählten Anzahl von Teilchen bestimmt. Wenn die Teilchenkonzentration auf der stromaufwärts gelegenen Seite Ci ist und die Teilchenkonzentration auf der stromabwärts gelegenen Seite Co ist, wurde die Sammeleffizienz durch die folgende Gleichung 3 berechnet: Sammeleffizienz (%) = (1 – Co/Ci) × 100.
Da das Filtermedium 51 eine sehr hohe Sammeleffizienz hat, wurde die Messung der Sammeleffizienz bei einer langen Saugzeit und einer erhöhten Menge von Probenluft durchgeführt. Wenn zum Beispiel die Saugzeit 10-mal länger ist, wird die gezählte Anzahl der Teilchen auf der stromabwärts gelegenen Seite 10-mal größer, wodurch die Meßempfindlichkeit 10-mal höher wird.
Durchdringung (R) der porösen PTFE-Folie und des Luftfiltermediums
Die Durchdringung der porösen PTFE-Folie 51a und des Filtermediums 51 wurde durch die folgende Gleichung 4 gemessen: Durchdringung (%) = 100 – Sammeleffizienz (%).
PF-Wert der porösen PTFE-Folie und des Luftfiltermediums
Der PF-Wert der porösen PTFE-Folie 51a und des Filtermediums 51 (hier nachfolgend als PF₁-Wert bezeichnet) ist ein Parameter, der die Leistung der Folie angibt; je höher der PF₁-Wert ist, desto besser ist die Leistung der Folie. Insbesondere nimmt der PF₁-Wert zu, wie aus Gleichung 5 ersichtlich ist, wenn die Durchdringung abnimmt und der Druckverlust abnimmt. Umgekehrt nimmt der PF₁-Wert ab, wenn die Durchdringung zunimmt und der Druckverlust zunimmt. Der PF₁-Wert wurde durch Einfügen des oben erhaltenen Druckverlusts und der Durchdringung in die folgende Gleichung 5 erhalten: PF1-Wert = [–log(Durchdringung (%)/100)/(Druckverlust (Pa)/9,8)] × 100
Scheinbare Dichte des Vliesstoffs
Die scheinbare Dichte des Vliesstoffs wurde durch die folgende Gleichung 6 gemessen: Scheinbare Dichte (g/cm3) = Flächengewicht (g/m2)/Dicke (μm).
Komprimierbarkeit des Vliesstoffs
Vier Stücke von Vliesstoff mit einer Größe von jeweils 10 cm × 10 cm und Belastungen von 98 kPa und 1,96 kPa wurden bereitgestellt. Eine der Belastungen wurde auf einen Stapel von vier Proben unter Verwendung einer Meßvorrichtung (z.B. "Pressure-Type Thickness Compression Measuring Device", ein Produkt von Koa Shokai K. K.) mit einer Prüfzelle mit einem Durchmesser von 10 mm angelegt. Die Dicke des Stapels, gemessen im zentralen Bereich der Proben, geteilt durch vier ist die Dicke jeder Probenvliesstoffbahn. Nach zweimaliger Wiederholung dieser Messung wurde der Durchschnittswert der gemessen Dicke als die Dicke des Vliesstoffs unter der jeweiligen Last von 98 kPa und 1,96 kPa bestimmt. Die Komprimierbarkeit des Vliesstoffs wurde durch die folgende Gleichung 7 berechnet: Komprimierbarkeit (%) = (d1000 (μm)/d20 (μm)) × 100.worin d₁₀₀₀ (μm) die Dicke (μm) unter einer Last von 98 (kPa) ist und d₂₀ (μm) die Dicke (μm) unter einer Last von 1,96 (kPa) ist.
Druckverlust (Pa) der Luftfiltereinheit
Der Druckverlust der Luftfiltereinheit 43 wurde unter Verwendung einer in 3 gezeigten Druckverlust/Durchdringungsmeßvorrichtung gemessen. Zuerst wurde die Luftfiltereinheit 43 montiert, und die Geschwindigkeit des Luftstroms, der durch das Filtermedium 51 gelangt, wurde auf 1,4 cm/s eingestellt. Der Druckverlust des Luftstroms, der aus der Luftfiltereinheit 43 gelangt, wurde mit einem Manometer gemessen.
In 3 schließt die Druckverlust/Durchdringungsmeßvorrichtung einen Lüfter 31, HEPA-("High Efficiency Particulate Air", Schwebstoff)-Filter 32 und 32', einen Einlaß 33 zur Untersuchung von Teilchen, Ausrichtungsflügel 34 und 34', ein Probenrohr 35 zum Testen von Teilchen auf der stromaufwärts gelegenen Seite, ein statisches Druckmeßloch 36, eine Testluftfiltereinheit 37, ein Probenrohr 38 zum Testen von Teilchen auf der stromabwärts gelegenen Seite und einen Strömungsmesser 39 vom laminaren Strömungstyp ein.
Sammeleffizienz (%) der Luftfiltereinheit
Die Sammeleffizienz der Luftfiltereinheit 43 wurde unter Verwendung der in 3 gezeigten Druckverlust/Durchdringungsmeßvorrichtung gemessen. Zuerst wurde die Luftfiltereinheit 43 montiert, und die Geschwindigkeit des Luftstroms, der durch das Filtermedium 51 gelangt, wurde auf 1,4 cm/s eingestellt. Danach wurden DOP-Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 0,12 μm und einer Teilchenkonzentration von 1 × 10⁹/0,0283 m³ (1 × 10⁹/ft³) auf der stromaufwärts gelegenen Seite freigesetzt. Auf der stromabwärts Seite wurde die Anzahl der freigesetzten Teilchen unter Verwendung eines Teilchenzählers gezählt. Das Verhältnis zwischen der Anzahl der auf der stromaufwärts gelegenen Seite freigesetzten Teilchen und der Anzahl der auf der stromaufwärts gelegenen Seite gezählten Teilchen wurde bestimmt. Wenn die Teilchenkonzentration auf der stromaufwärts gelegenen Seite Ci ist und die Teilchenkonzentration auf der stromabwärts gelegenen Seite Co ist, wurde die Sammeleffizienz der Luftfiltereinheit 43 durch die folgende Gleichung 8 berechnet: Sammeleffizienz (%) = (1 – Co/Ci) × 100.
Durchdringung (%) der Luftfiltereinheit
Die Durchdringung der Luftfiltereinheit 43 wurde durch die folgende Gleichung 9 erhalten: Durchdringung (%) = 100 – Sammeleffizienz(%).
PF-Wert der Luftfiltereinheit
Der PF₂-Wert der Luftfiltereinheit 43 wurde durch die folgende Gleichung 10 erhalten: PF2-Wert = [–log(Durchdringung(%)/100)/(Druckverlust (Pa)/9,8)] × 100
Herstellung von poröser PTFE-Folie
Beispiel 1
Achtundzwanzig (28) Gew.-Teile eines Kohlenwasserstofföls (z.B. "IP-2028", ein Produkt von Idemitsu Petrochemical Co.) als Schmiermittel wurden zu 100 Gew.-Teilen von feinem PTFE-Pulver (z.B. "Polyfron Fine Powder F-104U", ein Produkt von Daikin Industry Co.), das einen Zahlenmittelwert des Molekulargewichts von 6 200 000 hat, gegeben. Dann wurden diese Komponenten vermischt.
Diese Mischung wurde zu einer Stabform durch Pastenextrusion geformt. Diese stabförmige Mischung wurde ferner zu einer Folienform durch Kalanderwalzen geformt, die auf 70°C erwärmt waren. Auf diese Weise wurde eine PTFE-Folie erhalten. Die PTFE-Folie wurde durch einen Heißlufttrockenofen bei 200°C geleitet, um sie zu trocknen und das Schmiermittel zu entfernen, wodurch eine ungesinterte PTFE-Folie mit einer durchschnittlichen Dicke von 200 μm und einer durchschnittlichen Breite von 155 mm erhalten wurde.
Als nächstes wurde diese ungesinterte PTFE-Folie auf das 5-fache in der Längsrichtung unter Verwendung einer in 4 gezeigten Vorrichtung gestreckt. Die ungesinterte Folie wurde auf eine Walze 1 gesetzt, und die gestreckte Folie wurde mit einer Wickelwalze 2 aufgewickelt. Die Strecktemperatur betrug 250°C. Die Vorrichtung in 4 schließt ferner Walzen 3–5, Heizwalzen 6 und 7 und Walzen 8–12 ein.
Die so erhaltene, in der Längsrichtung gestreckte Folie wurde weiter auf das 30-fache in der Querrichtung unter Verwendung eines in der linken Hälfte der 5 gezeigten Spannrahmens gestreckt. Der Spannrahmen klemmte die Folie kontinuierlich mit Klammern ein. Gleichzeitig wurde die Wärmehärtung zum Erhalt einer porösen PTFE-Folie durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Strecktemperatur 290°C, die Wärmehärtungstemperatur betrug 360°C und die Streckrate betrug 330%/s.
Laminierung des Vliesstoffs
In den folgenden Beispielen 2–5 und Vergleichsbeispielen 1–4 wurde die Laminierung des Vliesstoffs auf die in Beispiel 1 erhaltene poröse PTFE-Folie wie nachfolgend erläutert durchgeführt.
Wie in 5 gezeigt wird, wurde der Vliesstoff A von einer Abwickelwalze 22 abgewickelt, und der Vliesstoff B, der auf der Seite ist, die in Kontakt mit der Heizwalze 19 ist, wurde von einer Abwickelwalze 23 abgewickelt. Diese Vliesstoffe A und B wurden auf jede Seite der gestreckten porösen PTFE- Folie durch Wärmeverschmelzung auf der Heizwalze 19 laminiert. Danach wurde das Laminat mit einer Wickelwalze 21 aufgewickelt.
Die an den Vliesstoff A angelegte Spannung wurde mit einer an der Abwickelwalze 22 angeordneten Bremse (in den Figuren nicht gezeigt) eingestellt. In diesem Fall wurde die Spannung des Vliesstoffs A auf 90 g/cm eingestellt. Die Bahngeschwindigkeit betrug 10 m/min und die Temperatur der Heizwalze 19 betrug 160°C. Die Heizwalze 19 hatte eine Antihaftbehandlung erfahren, in der die Metalloberfläche der Heizwalze 19 mit PTFE-getränkter Glasfaserbahn (z.B. "Chuko Flow AGF-400", ein Produkt von Chuko Kasei Kogyo K. K.) beschichtet wurde.
Beispiel 2
Das zweite Beispiel für das Luftfiltermedium wurde durch Laminieren der nachfolgend beschriebenen Vliesstoffe A und B auf die in Beispiel 1 erhaltene poröse PTFE-Folie unter Verwendung der in 5 gezeigten Vorrichtung erhalten.
Vliesstoff A: ELEVES S0403WDO, ein Produkt von Unitika Ltd., PET/PE-Kern/Hülle-Vliesstoff, Flächengewicht: 40 g/m², scheinbare Dichte: 0,143 g/cm³ ("weich" gemäß Gleichung 1), Komprimierbarkeit: 70,9% ("weich" gemäß Gleichung 2).
Vliesstoff B: ELEVES S0403WDO, ein Produkt von Unitika Ltd.
Beispiel 3
Das dritte Beispiel für das Luftfiltermedium wurde durch Laminieren der nachfolgend beschriebenen Vliesstoffe A und B auf die in Beispiel 1 erhaltene poröse PTFE-Folie unter Verwendung der in 5 gezeigten Vorrichtung erhalten.
Vliesstoff A: ELEVES S0503WDO, ein Produkt von Unitika Ltd., PET/PE-Kern/Hülle-Vliesstoff, Flächengewicht: 50 g/m², scheinbare Dichte: 0,152 g/cm³ (weich), Komprimierbarkeit: 72,4% (weich).
Vliesstoff B: ELEVES S0503WDO, ein Produkt von Unitika Ltd.
Beispiel 4
Das vierte Beispiel für das Luftfiltermedium wurde durch Laminieren der nachfolgend beschriebenen Vliesstoffe A und B auf die in Beispiel 1 erhaltene poröse PTFE-Folie unter Verwendung der in 5 gezeigten Vorrichtung erhalten.
Vliesstoff A: ELEVES S0403WDO, ein Produkt von Unitika Ltd., Flächengewicht: 40 g/m², scheinbare Dichte: 0,143 g/cm³ (weich), Komprimierbarkeit: 70,9% (weich).
Vliesstoff B: ELEVES T0403WDO, ein Produkt von Unitika Ltd., PET/PE-Kern/Hülle-Vliesstoff, Flächengewicht: 40 g/m², scheinbare Dichte: 0,200 g/cm³ (hart), Komprimierbarkeit: 75,5% (hart).
Beispiel 5
Das fünfte Beispiel für das Luftfiltermedium wurde durch Laminieren der nachfolgend beschriebenen Vliesstoffe A und B auf die in Beispiel 1 erhaltene poröse PTFE-Folie unter Verwendung der in 5 gezeigten Vorrichtung erhalten.
Vliesstoff A: ELEVES S0503WDO, ein Produkt von Unitika Ltd., Flächengewicht: 50 g/m², scheinbare Dichte: 0,152 g/cm³ (weich), Komprimierbarkeit: 72,4% (weich).
Vliesstoff B: ELEVES T0503WDO, ein Produkt von Unitika Ltd., PET/PE-Kern/Hülle-Vliesstoff, Flächengewicht: 50 g/m², scheinbare Dichte: 0,227 g/cm² (hart), Komprimierbarkeit: 77,8% (hart).
Vergleichsbeispiel 1
Das erste Vergleichsbeispiel für das Luftfiltermedium wurde durch Laminieren der nachfolgend beschriebenen Vliesstoffe A und B auf die in Beispiel 1 erhaltene poröse PTFE-Folie unter Verwendung der in Beispiel 5 gezeigten Vorrichtung erhalten.
Vliesstoff A: ELEVES T0403WDO, ein Produkt von Unitika Ltd., Flächengewicht: 40 g/m², scheinbare Dichte: 0,200 g/cm³ (hart), Komprimierbarkeit: 75,5% (hart).
Vliesstoff B: ELEVES T0403WDO, ein Produkt von Unitika Ltd.
Vergleichsbeispiel 2
Das zweite Vergleichsbeispiel für das Luftfiltermedium wurde durch Laminieren der nachfolgend beschriebenen Vliesstoffe A und B auf die in Beispiel 1 erhaltene poröse PTFE-Folie unter Verwendung der in 5 gezeigten Vorrichtung erhalten.
Vliesstoff A: ELEVES T0503WDO, ein Produkt von Unitika Ltd., Flächengewicht: 50 g/m², scheinbare Dichte: 0,227 g/cm³ (hart), Komprimierbarkeit: 77,8% (hart).
Vliesstoff B: ELEVES T0503WDO, ein Produkt von Unitika Ltd.
Vergleichsbeispiel 3
Das dritte Vergleichsbeispiel für das Luftfiltermedium wurde durch Laminieren der nachfolgend beschriebenen Vliesstoffe A und B auf die in Beispiel 1 erhaltene poröse PTFE-Folie unter Verwendung der in 5 gezeigten Vorrichtung erhalten.
Vliesstoff A: ELEVES T0703WDO, ein Produkt von Unitika Ltd., PET/PE-Kern/Hülle-Vliesstoff, Flächengewicht: 70 g/m², scheinbare Dichte: 0,269 g/cm³ (hart), Komprimierbarkeit: 84,5% (hart).
Vliesstoff B: ELEFIT E0303WDO, ein Produkt von Unitika Ltd., Flächengewicht: 30 g/m², scheinbare Dichte: 0,158 g/cm³ (hart), Komprimierbarkeit: 76,0% (hart).
Vergleichsbeispiel 4
Das vierte Vergleichsbeispiel für das Luftfiltermedium wurde durch Laminieren der folgenden Vliesstoffe in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 erhalten, außer daß PTFE-getränkte Glasfaserbahn, die die Heizwalze 19 in der in 5 gezeigten Vorrichtung bedeckte, abgezogen worden war, so daß die Heizwalze 19 nicht der Antihaftbehandlung unterzogen worden war.
Vliesstoff A: ELEVES S0403WDO, ein Produkt von Unitika Ltd., Flächengewicht: 40 g/m², scheinbare Dichte: 0,143 g/cm³ (weich), Komprimierbarkeit: 70,9% (weich).
Vliesstoff B: ELEVES S0403WDO, ein Produkt von Unitika Ltd.
Druckverlust, Sammeleffizienz und PF₁-Wert, erhalten in den Beispielen 1–5 und Vergleichsbeispielen 1–4, sind in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 ersichtlich ist, zeigten die Filtermedien der Beispiele 2–5, in denen ein weicher Vliesstoff auf wenigstens eine Seite der porösen PTFE-Folie laminiert war, eine geringere Abnahme der Sammeleffizienz und des PF₁-Wertes gegenüber denjenigen des Beispiels 1 als die Filtermedien der Vergleichsbeispiele 1–4. Mit anderen Worten besaßen die Filtermedien der Beispiele 2–5 eine höhere Leistung als die Vergleichsbeispiele 1–4. Ferner war im Vergleichsbeispiel 4, das das gleiche wie Beispiel 2 war, außer daß die Heizwalze keine Antihaftbehandlung erfahren hatte, die Abnahme der Sammeleffizienz größer als in Beispiel 2. Mit anderen Worten wurde durch Laminieren des Vliesstoffs auf die Heizwalze, die eine Antihaftbehandlung erfahren hatte, eine Abnahme der Sammeleffizienz wirksam unterdrückt.
Ferner hatte das Filtermedium des Vergleichsbeispiels 4 ein schlechtes Erscheinungsbild, wobei eine Ablösung zwischen der porösen PTFE-Folie und dem Vliesstoff B auftrat.
Beispiel 6
Bezugnehmend auf 2 wurde zuerst das in Beispiel 4 hergestellte Luftfiltermedium unter Verwendung einer wechselweisen Faltmaschine gefaltet, so daß jeder Wechsel der Faltung ca. 5,5 cm lang ist. Nach dem Falten wurden die Faltungen durch Erwärmen des Filtermediums auf 90°C gehärtet. Danach wurde das gefaltete Luftfiltermedium entfaltet, um aus einem Polyamid-Hotmelt-Harz hergestellte Abstandshalter im Filtermedium einzusetzen. Dann wurde das Filtermedium erneut mit der wechselweisen Faltmaschine gefaltet. Danach wurde das Filtermedium auf eine Größe von 58 cm × 58 cm geschnitten, um ein Luftfilterpaket zu erhalten. Der Abstand zwischen den Faltungen betrug 3,125 mm.
Dann wurde ein Rahmen aus eloxiertem Aluminium mit einer Außenabmessung von 61 cm × 61 cm, einer Innenabmessung von 58 cm × 58 cm und einer Tiefe von 6,5 cm bereitgestellt. Das gefaltete Luftfilterpaket 51 wurde in diesen Rahmen eingepaßt, und der Umlauf des Luftfilterpakets 51 und des Aluminiumrahmens wurden mit einem Urethanhaftvermittler versiegelt, um dadurch eine Luftfiltereinheit zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 5
Eine Luftfiltereinheit wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, außer daß das in Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Filtermedium verwendet wurde.
Druckverlust, Sammeleffizienz und PF₂-Wert der Luftfiltereinheiten aus Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel 5 sind in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 ersichtlich ist, war der PF₂-Wert der Luftfiltereinheit aus Beispiel 6, die unter Verwendung eines Filtermediums hergestellt worden war, das einen auf wenigstens einer Seite der porösen PTFE-Folie laminierten weichen Vliesstoff aufwies, höher als derjenige der Luftfiltereinheit aus Vergleichsbeispiel 5, die unter Verwendung eines Filtermediums hergestellt worden war, das einen auf beide Seiten der porösen PTFE-Folie laminierten harten Vliesstoff aufwies.
Erfindungsgemäß wird ein weicheres Material als Vliesstoff in einem Luftfiltermedium verwendet. Deshalb erfährt die poröse PTFE-Folie weniger Schädigungen aus dem Vliesstoff zum Zeitpunkt der Laminierung. Als Ergebnis können eine Zunahme des Druckverlusts und eine Abnahme der Sammeleffizienz des Filtermediums unterdrückt werden, so daß ein Luftfiltermedium mit hoher Leistung erhalten werden kann.
Die Begriffe der Qualität wie "im wesentlichen", "circa" und "etwa" wie hier verwendet bedeuten einen vernünftigen Betrag der Abweichung des modifizierten Begriffs, so daß das Endergebnis nicht signifikant verändert ist. Diese Begriffe sollten als eine Abweichung von ±5% des modifizierten Begriffs einschließend aufgefaßt werden, falls dies nicht die Bedeutung des Wortes verneint, das es modifiziert.
Obwohl nur ausgewählte Ausführungsformen gewählt wurden, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen, wird es den Fachleuten aus dieser Offenbarung ersichtlich werden, daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert wird. Ferner wird die vorhergehende Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen allein zur Veranschaulichung und nicht für den Zweck der Beschränkung der Erfindung, wie sie durch die anhängenden Ansprüche definiert wird, bereitgestellt.

Claims

Luftfiltermedium, das eine poröse Polytetrafluorethylenfolie und einen Vliesstoff, der auf wenigstens eine Seite der porösen Folie laminiert ist, umfaßt, wobei der Vliesstoff: (i) eine scheinbare Dichte, berechnet durch Dividieren des Flächengewichts in g/m² durch die Dicke des Stoffs in μm, die die folgende Gleichung erfüllt:
und (ii) eine eine Komprimierbarkeit hat, berechnet als Prozentwert durch Dividieren der Dicke des Stoffs in μm unter einer Last von 98 kPa durch die Dicke des Stoffs in μm unter einer Last von 1,96 kPa, die die folgende Gleichung erfüllt: Komprimierbarkeit (%) < 0,2 × (Flächengewicht (g/m2)) + 66.
Luftfiltermedium gemäß Anspruch 1, worin der Vliesstoff aus Verbundfasern mit einer Kern-Hülle-Struktur hergestellt ist, wobei der Kernteil aus einem ersten Material mit einem ersten Schmelzpunkt hergestellt ist und der Hüllteil aus einem zweiten Material mit einem zweiten Schmelzpunkt hergestellt ist, wobei der erste Schmelzpunkt höher als der zweite Schmelzpunkt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Luftfiltermediums wie in Anspruch 1 oder 2 definiert, das die Schritte aus Herstellen einer porösen Folie aus Polytetrafluorethylen und Laminieren eines Vliesstoffs wie in Anspruch 1 oder 2 definiert auf wenigstens eine Seite der porösen Folie auf einer Heizwalze, die eine Antihaftbehandlung erfahren hat, umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, worin die Antihaftbehandlung das Auftragen einer nicht-adhäsiven Bahn auf eine Oberfläche der Heizwalze einschließt, wobei die nicht-adhäsive Bahn durch Tränken einer aus einem Glasfasermaterial hergestellten Bahn mit einem Fluorharzmaterial gebildet wird.
Luftfilterpaket für einen Luftfilter, das ein Luftfiltermedium wie in Anspruch 1 oder 2 definiert mit einer vorgegebenen Form umfaßt.
Luftfiltereinheit, die einen Rahmen und ein Luftfilterpaket wie in Anspruch 5 definiert, das an den Rahmen gekoppelt ist, umfaßt.