DE19812850A1 - Metallisches Feinstfiltermedium zum Abfiltern von Feststoffen aus Fluiden - Google Patents
Metallisches Feinstfiltermedium zum Abfiltern von Feststoffen aus FluidenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein metallisches Feinstfiltermedium zum Abfiltern von Feststoffen aus Fluiden. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein regenerierbares großflächig herstellbares Feinststaubfiltermedium zur technischen Verfügung zu stellen, das auch in dem schwierig zu filterndem Staubkorngrößenbereich von < 0,5 mum eingesetzt werden kann. DOLLAR A Diese Aufgabe wird bei einem metallischen Feinstfiltermedium zum Abfiltern von Feststoffen aus Fluiden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß diese aus einer 0,2 bis 3 mum dicken, mittels Abscheidungsverfahren erzeugten Metallfolie besteht, deren Poren eine Weite von < 0,5 mum aufweisen und deren Summe der Porenquerschnittsflächen 15% bis 40% der Folienfläche beträgt. Die Metallfolie besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit metallischen oder nichtmetallischen Zusätzen von maximal 5 Gew.-%. DOLLAR A Derartige Feinstfilter können vorzugsweise als Staubfilter in staubsensiblen Bereichen der industriellen Fertigung sowie bei chemischen, physikalischen oder biologischen Prozeßabläufen eingesetzt werden, z. B. bei Lackieranlagen der pharmazeutischen Produktionsflächen, in Krankenhäusern, in der mikroelektronischen Industrie und in Forschungslaboratorien.
Description
Die Erfindung betrifft ein metallisches Feinstfiltermedium zum
Abfiltern von Feststoffen aus Fluiden. Derartige Feinstfilter
können beispielsweise als Staubfilter eingesetzt werden,
insbesondere auch in dem schwierig zu filternden
Staubkornbereich unter 0,5 µm.
Staubfilter werden entsprechend ihrer Abscheideleistung nach
DIN EN 779 in neun Klassen (G1-G4, F5-F9 bzw. EU1-EU9)
eingeteilt. Als Feinstfilter werden solche Filter bezeichnet
die einen mittleren Wirkungsgrad von mindestens 40% (F5) bis
besser als 95% (F9) zeigen. Der Wirkungsgrad ist ein Maß für
die Fähigkeit eines Filters, atmosphärischen Staub unter
definierten Prüfbedingungen abzuscheiden.
Derzeit werden Feinstfiltermedien aus Glas- oder
Synthesefasern, seltener auch aus Zellulose- oder Naturfasern
hergestellt. Bei der Luftfilterung wird das Filtermedium mit
verstaubter Luft durchströmt. Die Filterwirkung entsteht durch
die Benetzung der Filtermedien mit dem Staub. Die Effektivität
eines herkömmlichen Filters wird durch seine
Staubspeicherfähigkeit und den Nennvolumenstrom bei einer
vorgegebenen Druckdifferenz bestimmt. Feinstfilter werden in
staubsensiblen Bereichen der industriellen Fertigung, sowie bei
chemischen, physikalischen oder biologischen Prozeßabläufen
eingesetzt (z. B. Lackieranlagen, pharmazeutische
Produktionsflächen, Krankenhäuser, mikroelektronischen
Industrie, Forschungslaboratorien usw.).
Für grobe Luftfilter (G1-G4) werden, neben den
Fasermaterialien, auch Stahl- oder Aluminiumbleche und
Edelstahl- oder Aluminiumgestricke verwendet, die zum Teil mit
Benetzungsmitteln versehen werden.
Es ist auch bereits ein Filtermedium zur Trennung von
Feststoff-Flüssigkeitsgemischen bekannt, das als
Verbundelementkörper ausgebildet ist. Dabei ist ein
feinmaschiges Edelstahl-Gewebe als Filtergewebe auf einem
metallischen Stützgitter fest aufgebracht (DE 195 46 038).
Die bekannten Filtermedien haben einige wesentlichen Nachteile.
So ist das Fasermaterial der Feinstfilter nicht regenerierbar.
Nach Erreichung der maximalen Staubspeicherfähigkeit müssen die
Filtermedien entsorgt werden. Außerdem ist die Filterwirkung
zeitlich nicht konstant. Sie läßt mit der Zeit nach. Abhilfe
schaffen hier nur aufwendige spezielle Rollbandfilter, bei
denen das Filtermedium kontinuierlich erneuert wird. Die
höchste Durchlässigkeit der feinsten Filter (F9) besteht für
Verunreinigungen mit einer Größe unter 0,5 µm. In diesem
Bereich liegt die "Schwachstelle" herkömmlicher Filter. Dieser
Größenbereich erlangt jedoch immer größere Bedeutung,
insbesondere bei der Fertigung von mikroelektronischen
Bauteilen. Nachteilig ist auch, daß die Feinstfilter
strukturbedingt keine definierte Porengröße besitzen, so daß
eine maximale oder minimale filterbare Staubkorngröße nicht
genau angegeben werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein regenerierbares
großflächig herstellbares Feinststaubfiltermedium zur
technischen Verfügung zu stellen, das auch in dem schwierig zu
filterndem Staubkorngrößenbereich von < 0,5 µm eingesetzt
werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem metallischen Feinstfiltermedium
zum Abfiltern von Feststoffen aus Fluiden erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß dieses aus einer 0,2 bis 3,0 µm dicken,
mittels Abscheidungsverfahren erzeugten porigen Metallfolie
besteht, deren Poren eine Weite von < 0,5 µm aufweisen und
deren Summe der Porenquerschnittsflächen 15% bis 40% der
Folienfläche beträgt.
Vorteilhafterweise besteht die Metallfolie aus Aluminium oder
einer Aluminiumlegierung mit metallischen oder
nichtmetallischen Zusätzen von maximal 5 Gew.-%. Dabei kann
zweckmäßigerweise in dem Aluminium und in der
Aluminiumlegierung als Zusatz Cu und/oder Si enthalten sein.
Gemäß einer zweckmäßigen Anwendungsform des Filtermediums kann
die Metallfolie mit einem Stützgitter verbunden sein, auf dem
die Metallfolie aufliegt.
Zur Herstellung des Filtermediums sieht die Erfindung vor, daß
auf einer Trägerfolie aus einem Polymer mittels physikalischer
oder chemischer Schichtabscheidungsverfahren eine porige,
0,2 µm bis 3,0 µm dicke Metallschicht abgeschieden wird, und
daß danach die erzeugte Schicht elektrolytisch von der
Trägerfolie abgelöst wird. Als Trägerfolie kann dabei eine
Polyimidfolie verwendet werden.
Vorteilhaft wird die Metallschicht mittels Sputtern auf der
Trägerfolie abgeschieden.
Die Erfindung stellt ein neues Filtermedium für Feinstfilter
zur Verfügung. Damit gehen verbesserte bzw. neue
Einsatzmöglichkeiten einher. Das Material besteht aus einer
Metallfolie, wodurch die Filter, ähnlich wie grobe
Metallfilter, regenerierbar sind. Die Porengröße kann variiert
werden und liegt mit < 0,5 µm in einer Größenordnung, in der
herkömmliche Feinstfilter die höchste Staubdurchlässigkeit
aufweisen. Das neue Filtermaterial verbessert somit die
Staubfilterung gerade in diesem Bereich. Durch die relativ
glatte Oberfläche der Folien ist eine relativ einfach Säuberung
der Filtermedien möglich. Durch den Einsatz von
Benetzungsmitteln kann bei Bedarf die Benetzungsfähigkeit der
Metallfolie erhöht werden. Daneben ist auch eine einfache
Reinigung des Filters während des Betriebes möglich, z. B. durch
Luftstromumlenkung in bestimmten Intervallen und Absaugung des
gefilterten Staubes. Dadurch wird die zeitliche Konstanz der
Filterwirkung gegenüber herkömmlichen Filtern mit
festeingebauten Filtermedien erhöht. Da die Poren sehr klein
sind und herstellungsbedingt eine bestimmbare Porengröße nicht
überschreiten, können größere Partikel mit großer Sicherheit
gefiltert werden. Dies ist beispielsweise im medizinischen
Bereich bei der Keimfilterung von Bedeutung.
Die erfindungsgemäßen Feinstfilter können vorzugsweise als
Staubfilter in staubsensiblen Bereichen der industriellen
Fertigung sowie bei chemischen, physikalischen oder
biologischen Prozeßabläufen eingesetzt werden, z. B. bei
Lackieranlagen und pharmazeutischen Produktionsflächen, in
Krankenhäusern, in der mikroelektronischen Industrie und in
Forschungslaboratorien.
Nachstehend ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
Auf eine 13 µm dicke Polyimidfolie wird unter Einsatz eines
Aluminiumtargets in einem Sputter-Prozeß mittels
Katodenzerstäubung eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von
0,5 µm aufgebracht. Während des Sputter-Prozesses wird die
Polyimidfolie nicht beheizt. Dadurch und durch die
physikalischen Oberflächeneigenschaften von Aluminiumschicht
und Polyimidfolie wächst auf der Polyimidfolie eine porige
Aluminiumschicht auf. Nach der Schichterzeugung wird die
Aluminiumschicht in einer auf 40-60°C erwärmten
Kochsalzlösung, die etwa 20 g Kochsalz auf 100 ml Wasser
enthält, durch Anlegen einer negativen Gleichspannung von 30-40 V
bei einer Stromstärke von 0,1 A von der Polyimidfolie
abgelöst. Die Dauer des Ablöseprozesses beträgt etwa 1-2 min.
Die abgelöste Aluminiumschicht wird danach in der
Kochsalzlösung auf ein geeignetes Trägernetz gelegt und so aus
dem Bad entfernt.
Die so erzeugte 0,5 µm dicke Aluminiumfolie weist Poren mit
einer maximalen Weite von 0,05-0,5 um auf. Der Anteil der
Porenquerschnittflächen in Schichtebene, bezogen auf die
Schichtoberfläche, beträgt etwa 30%.
Claims (7)
1. Metallisches Feinstfiltermedium zum Abfiltern von
Feststoffen aus Fluiden, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aus
einer 0,2 µm bis 3,0 µm dicken, mittels Abscheidungsverfahren
erzeugten porigen Metallfolie besteht, deren Poren eine Weite
von < 0,5 µin besitzen und deren Porenquerschnittsfläche 15%
bis 40% der Folienfläche beträgt.
2. Metallisches Feinstfiltermedium nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metallfolie aus Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung mit metallischen oder nichtmetallischen
Zusätzen von maximal 5 Gew.-% besteht.
3. Metallisches Feinstfiltermedium nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Aluminium und in der
Aluminiumlegierung als Zusatz Cu und/oder Si enthalten sind.
4. Metallisches Feinstfiltermedium nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metallfolie mit einem Stützgitter
verbunden ist, auf dem die Metallfolie aufliegt.
5. Verfahren zur Herstellung eines metallischen
Feinstfiltermediums nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß auf einer Trägerfolie aus einem Polymer
mittels physikalischer oder chemischer
Schichtabscheidungsverfahren eine porige, 0,2 µm bis 3,0 µm
dicke Metallschicht abgeschieden wird, und daß danach die
erzeugte Schicht elektrolytisch von der Trägerfolie abgelöst
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als
Trägerfolie eine Polyimidfolie verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Metallschicht mittels Sputtern auf der Trägerfolie abgeschieden
wird.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LEIBNIZ-INSTITUT FUER FESTKOERPER- UND WERKSTOFFFORS |
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