DE2216574A1 - Filter film - Google Patents

Filter film

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DE2216574A1
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Robert V. Stoneham; Reiman Peter A. Weston; Mass. Tanona (V.St.A.)
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Millipore Corp., Bedford, Mass. (V.StA.)
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Description

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Millipore Corporation, Bedford, Mass. (USA) Millipore Corporation, Bedford, Mass. (UNITED STATES)

FilterfolieFilter film

Es sind bereits Filtermaterialien und -konstruktionen zum Filtern von Fluiden bekannt, mit denen Feststoffe mit Körnungen im Submikronbereich ausgefiltert werden können. Viele Filtermaterialien sind jedoch spröde und haben geringe Festigkeitseigenschaften, so daß sie unter wechselnden Belastungen brechen können, wodurch ihre filternde Wirkung nachläßt oder verlorengeht. Es ist daher in hohem Maße wünschenswert, Mittel zur Vergrößerung ihrer Festigkeit ohne abträgliche Änderung ihrer Filtrationseigenschaften zu schaffen, so daß'sie in verschiedensten Formen und Ausführungen eingesetzt werden können.There are already filter materials and constructions known for filtering fluids with which solids with Submicron grains can be filtered out. However, many filter materials are brittle and have poor strength properties, so that they can break under changing loads, thereby reducing their filtering effect subsides or is lost. It is therefore highly desirable To create means of increasing their strength without detrimentally changing their filtration properties, so that they come in a wide variety of shapes and designs can be used.

Eine zweckmäßige Filterkonstruktion wird beispielsweise durch spiralförmiges Aufwinden eines eine Filterlage enthaltenden Mehrlagentuches um einen festen Kern hergestellt.A suitable filter design is, for example by helically winding a filter sheet containing it Multi-ply cloth made around a solid core.

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In dieser Konstruktion ist das Mehrlagentuch selektiv abgedichtet, so daß das an einer der spiralförmigen Endflächen eintretende Fluid vor seinem Ausströmen an der entgegengesetzten spiralförmigen Endfläche durch eine Filterlage hindurchtreten muß. Diese Filterkonstruktion besitzt eine außerordentlich große wirksame Filterfläche pro Volumeneinheit. Das spröde mikroporöse Filtermedium kann jedoch nicht spiralförmig aufgewickelt werden, ohne daß Brüche entweder beim Aufspulen oder durch normale Betriebsdrücke während des Gebrauches auftreten.In this construction, the multilayer fabric is selectively sealed, so that the fluid entering at one of the helical end faces prior to its outflow at the opposite one spiral end face must pass through a filter layer. This filter construction has a extremely large effective filter area per unit volume. However, the brittle microporous filter medium cannot be wound spirally without breaking either during winding or by normal operating pressures during of use.

Gegenstand der Erfindung ist eine Filterfolie, bei der eine flache Filterlage an mindestens einer Fläche einer porösen äußeren Lage mittels einer Klebstoffschicht angeklebt ist, wobei die Klebstoffschicht derart ausgebildet ist, daß sie die Filterlage und die äußere Lage fest miteinander verklebt, ohne einen größeren Teil der Poren der Filterlage zu verstopfen.The invention relates to a filter film in which a flat filter layer on at least one surface of a porous outer layer glued on by means of an adhesive layer is, wherein the adhesive layer is formed such that they firmly glued the filter layer and the outer layer to one another without closing a large part of the pores of the filter layer clog.

Der verwendete Klebstoff besteht aus einem Netz von willkürlich angeordneten thermoplastischen Fasern, welche mäßigen Temperaturen ausgesetzt werden, die das Filtermedium nicht abträglich beeinflussen. Die Filterfolie wird gebildet durch Zusammenbringen von zwei Gewebelagen und einer Filterlage, zwischen denen der Netzklebstoff liegt und durch Anwendung von mäßigen Drücken und Temperaturen zur Verklebung der Lagen.The adhesive used consists of a network of randomly arranged thermoplastic fibers, which exposed to moderate temperatures that do not adversely affect the filter medium. The filter film will formed by bringing together two fabric layers and a filter layer, between which the mesh adhesive lies and by using moderate pressures and temperatures to glue the layers together.

Die Filterfolie gemäß der Erfindung hat eine wesentlich verbesserte Flexibilität und Festigkeit gegenüber der unbeschichteten Filterlage. Die Gewebelagen stützen das Filtermaterial beim beispielsweise Aufwickeln ohne wesentlicheThe filter film according to the invention has a significantly improved flexibility and strength compared to the uncoated one Filter layer. The fabric layers support the filter material, for example when it is being wound up, without substantial support

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Verringerung der offenen Poren im Filter. Auch der netzförmige. Klebstoff reduziert den Anteil der offenen Poren in der Filterlage nicht wesentlich, da er zu porös ist.Reduction of the open pores in the filter. Even the reticulated one. Adhesive does not significantly reduce the proportion of open pores in the filter layer because it is too porous.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Filtermaterials;1 shows a perspective illustration of the filter material according to the invention;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Herstellungs-... - Vorganges der erfindungsgemäßen Filterfolie.Fig. 2 is a schematic representation of the manufacturing -... - operation of the filter sheet of the invention.

Die in Fig. 1 dargestellte Filterfolie 1 gemäß der Erfindung enthält zwei Außenlagen 7 und 2 aus einem gewebten Material mit Öffnungen 3· Die Innenlage der Folie besteht aus einem Filtermaterial h, dessen gewünschte durchschnittliche Porenöffnungen bis zu kleiner als 1 Mikron sind. Die Filterlage h und die gewebten Lagen 7 und 2 sind mit zwei Lagen 5 und 6 verklebt, die aus einem faserförmigen Klebe-Netzwerk aus thermoplastischem Material bestehen. Das Verfahren zur Herstellung der Filterfolie 1 wird so gesteuert, daß die die Klebelagen 5 und 6 bildenden Fasern einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt behalten, nachdem sie mit den entsprechenden Lagen 7, 2 und k verklebt sind. Die Gestalt des faserförmigen Klebstoffes kann durch Steuerung der Temperatur und des Druckes, unter dem die Lagen in Berührung gebracht werden, reguliert werden. Auf diese Weise wird ein Verbacken oder Zusetzen der Poren in der Filterschicht k auf ein Minimum reduziert.The filter film 1 according to the invention shown in FIG. 1 contains two outer layers 7 and 2 made of a woven material with openings 3. The inner layer of the film consists of a filter material h, the desired average pore openings of which are down to less than 1 micron. The filter layer h and the woven layers 7 and 2 are glued to two layers 5 and 6, which consist of a fibrous adhesive network made of thermoplastic material. The process for producing the filter film 1 is controlled in such a way that the fibers forming the adhesive layers 5 and 6 retain a substantially circular cross-section after they have been glued to the corresponding layers 7, 2 and k. The shape of the fibrous adhesive can be regulated by controlling the temperature and pressure at which the layers are brought into contact. In this way, caking or clogging of the pores in the filter layer k is reduced to a minimum.

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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird die Filterfolie durch gleichzeitiges Abrollen der Klebelagen 5 und 6, der beiden Gewebelagen 7 und 2 sowie einer Lage Filtermaterial h von Vorratswalzen hergestellt. Die Gewebelagen 2 und 7 werden von den Vorratswalzen 9 und 10, die Klebelagen 5 und 6 von den Vorratswalzen 11 und 12 und das Filtermaterial k von der Vorratswalze 13 abgewickelt. Die Gewebematerialien 2 und 7 sowie die Klebelagen 6 und 5 laufen über bis auf mehr als 325 °F erhitzte Heißwalzen I5 und 16, um den Faserklebstoff in Berührung mit den Gewebelagen zu bringen und ihn in Grenzen zu plastifizieren, ohne daß sich jedoch die Gestalt der Fasern ändert, so daß er sich mit den Gewebelagen 2 und 7 verklebt. Die Lagen 2, k, 5, 6 und 7 laufen dann über Heißwalzen 17» die eine Temperatur zwischen 200 und 250 0F aufweisen und durch die die fünf Lagen zu der Filterfolie 1 miteinander verklebt werden. Der Abstand zwischen den Rollen ist so gewählt, daß der im wesentlichen ringförmige Querschnitt der Klebefasern erhalten bleibt und sich dadurch die oben aufgezeigten Vorteile einstellen. Die einzelnen Temperatur- und Druckbedingungen werden entsprechend der Form und dem Schmelzpunkt des Faserklebstoffes gewählt, so daß eine wirksame Klebeverbindung erhalten wird, ohne daß sich die Poren des Filtermaterials zusetzen. Die so hergestellte Filterfolie 1 kann anschließend auf verschiedene Längen und Formen zugeschnitten werden.As can be seen from FIG. 2, the filter film is produced by simultaneously unrolling the adhesive layers 5 and 6, the two fabric layers 7 and 2 and a layer of filter material h from supply rollers. The fabric layers 2 and 7 are unwound from the supply rollers 9 and 10, the adhesive layers 5 and 6 from the supply rollers 11 and 12 and the filter material k from the supply roller 13. The fabric materials 2 and 7 and the adhesive layers 6 and 5 run over hot rollers 15 and 16 heated to more than 325 ° F in order to bring the fiber adhesive into contact with the fabric layers and to plasticize it within limits, without, however, changing the shape of the Fibers changes so that it sticks to the fabric layers 2 and 7. The layers 2, k, 5, 6 and 7 will then pass over hot rollers 17 'including a temperature between 200 and 250 0 F and have through which the five layers are glued together to form the filter sheet. 1 The distance between the rollers is chosen so that the essentially annular cross-section of the adhesive fibers is retained and the advantages outlined above are thereby achieved. The individual temperature and pressure conditions are selected according to the shape and the melting point of the fiber adhesive, so that an effective adhesive bond is obtained without the pores of the filter material clogging. The filter film 1 produced in this way can then be cut to various lengths and shapes.

Zweckmäßige Filterlagen umfassen Materialien aus Zelluloseestern, wie beispielsweise Zelluloseazetaten und Zellulosenitraten mit einer durchschnittlichen Porengröße im Submikrometerbereich bis etwa 0,025 Mikrometer. Typische Filtermaterialien werden von der Millipore Corp. vertrieben unter den geschützten Bezeichnungen "MF-Millipore(R)-Filter",Useful filter layers include materials made from cellulose esters, such as cellulose acetates and cellulose nitrates with an average pore size in the submicron range to about 0.025 micron. Typical filter materials are owned by Millipore Corp. sold under the protected names "MF-Millipore (R) -Filter",

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"Celotate(R)-Filter", "Duralon(R)-Filter", "Mitex(R)-Filter", "Polyvic(R)-Filter", "Solvinert(R)-FiIt er"· und "Microweb(R)-Filter". "Celotate (R) filters", "Duralon (R) filters", "Mitex (R) filters", "Polyvic (R) filters", "Solvinert (R) -FiIt er" and "Microweb (R) filters".

Die Gewebe sollten für einen ungehinderten Fluiddurchfluß ausreichend porös sein, jedoch .nicht so porös, daß ihre Festigkeit und Flexibilität unter die des Filtermaterials absinkt. Besonders zweckmäßige Gewebe sind solche aus Polyester, Polyamiden, Akrylen oder Polypropylenfasern.The tissues should allow unimpeded fluid flow be sufficiently porous, but not so porous that their Strength and flexibility drops below that of the filter material. Particularly useful fabrics are those made of polyester, Polyamides, acrylics or polypropylene fibers.

Der erfindungsgemäß verwendete Klebstoff ist aus willkürlich angeordneten Fasern aus thermoplastischem Material gebildet. Dieser Klebstofftyp wird beim Erfindungsgegenstand verwendet, um die Filterlage weder zu zerstören noch einen wesentlichen Anteil der offenen Poren in der Filterlage zu verstopfen. Zweckmäßige Faserklebstoffe mit willkürlich angeordneten Polyamidfasern werden von der USM-Chemical Company unter dem Warenzeichen "Thermogrip" oder "Polyvinyl-Fasern" vertrieben. Umgekehrt werden andere Klebstoffe auf der Basis gewöhnlicher Lösungen verschiedener heute gebräuchlicher Filtermaterialien durch Auflösen zerstört. Es ist zwar möglich, Gewebematerial mit der Filterlage durch selektives Aufbringen von Klebstoffen auf die Filterlagen zu verkleben, so daß der größere Teil der Filterlage nicht zerstört wird, diese Art der Klebstoffaufbringung ist jedoch unerwünscht, da nur eine unzweckmäßige Stützung der Filterlage durch die gewebten Materialien insbesondere an jenen Stellen erfolgt, die nicht mit Klebstoff bestrichen sind, wobei noch die Gefahr von Brüchen der Filterlage bei übermäßigen Verformungen bzw. Umknickungen besteht.The adhesive used in the present invention is arbitrary arranged fibers formed from thermoplastic material. This type of adhesive is used in the subject matter of the invention used to neither destroy the filter layer nor to a substantial proportion of the open pores in the filter layer clog. Appropriate fiber adhesives with randomly arranged Polyamide fibers are sold by the USM Chemical Company under the trademark "Thermogrip" or "Polyvinyl fibers" expelled. Conversely, other adhesives based on common solutions are becoming more common today Filter materials destroyed by dissolving. Although it is possible to selectively use fabric material with the filter layer Application of adhesives to glue the filter layers so that the larger part of the filter layer is not destroyed, however, this type of adhesive application is undesirable, because the woven materials only provide inexpedient support for the filter layer, especially at those points, which are not coated with adhesive, with the risk of breaking the filter layer in the event of excessive deformation or bends.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der ErfindungThe following is an embodiment of the invention

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beschrieben, ohne daß diese jedoch auf diese Ausführung bes ehränk t ist:described, but without this being limited to this version:

Beispiel 1example 1

Eine Filterfolie wurde aus zwei äußeren Lagen von gewebten Polyesterfasern mit einem Klebstoff bestrichen und ein thermoplastisches Netz aus Polyesterfasern an eine innere Filterlage aus glattem, weißem Zelluloseester-Filtermaterial von einer mittleren Porengröße von 0,65 Mikron verklebt, die unter dem Warennamen "MF-Millipore(R)-Filter" vertrieben wird. Der Klebstoff war "Thermogrip Polyester 5O3OC" mit einem Gewicht von ca. 30 g/sq. yd. Das Gewebe wog 2,78 Unzen/sq. yd und hatte eine Dicke von ca. 0,008 inches. Jede Lage wurde von einer Vorratsrolle in der in Fig. 2 gezeigten Weise abgewickelt. Die Heizwalzen 15 und 16 besaßen eine Temperatur von ca. 325 F und die Heizwalze 17 eine Temperatur von ungefähr 200 - 325 F. Der Abstand zwischen den Walzen 17 wurde so gewählt, daß die auf das die Walzen durchlaufende Mehrlagentuch wirkende Kraft ca. 100 pounds betrug. Das Gewebe wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,25 ft/sd durch die Walzen 17 hindurchbewegt und auf eine Vorratsrolle aufgespult.A filter film was coated with an adhesive from two outer layers of woven polyester fibers and a thermoplastic net made of polyester fibers to an inner Filter layer made of smooth, white cellulose ester filter material with an average pore size of 0.65 microns glued, which is sold under the trade name "MF-Millipore (R) -Filter". The glue was Thermogrip Polyester 5O3OC "weighing approximately 30 g / sq. Yd. The Fabric weighed 2.78 ounces / sq. yd and was about 0.008 inches thick. Each ply was taken from a supply roll in the manner shown in Fig. 2 developed. The heat rollers 15 and 16 had a temperature of about 325 F and that Heat roller 17 has a temperature of about 200-325 F. The distance between the rollers 17 was chosen so that that acting on the multi-layer cloth passing through the rollers Force was approximately 100 pounds. The fabric was moved through rollers 17 at a speed of 0.25 ft / sd and wound onto a supply roll.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wurde eine Filterstruktur geschaffen, welche die Verwendung von Filtermateriaiien auch geringer Festigkeitseigenschaften gestattet, so daß diese nunmehr in verschiedensten Filter-As can be seen from the above description, a filter structure has been created which utilizes Filter materials also have low strength properties allowed, so that these can now be used in a wide variety of filter

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konstruktionen verwendet werden können. Die Erfindung besitzt einen wesentlichen Vorteil gegenüber früheren Aus- . führungen, da sie nunmehr die Ausnutzung der den spezifischen Filtermaterialien eigenen Vorteile in beliebigen Filterausbildungen ermöglicht.constructions can be used. The invention has a significant advantage over previous designs. guides, as they now make use of the advantages inherent in the specific filter materials in any filter design enables.

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Claims (6)

PatentansprücheClaims 1.) Filterfolie, dadurch gekennzeichnet , daß eine flache Filterlage (k) an mindestens einer Fläche einer porösen äußeren Lage (2, 7) mittels einer Klebstoff-.schicht (5, 6) angeklebt ist, wobei die Klebstoffschicht (5» 6) derart ausgebildet ist, daß sie die Filterlage (4) und die äußere Lage (2, 7) fest miteinander verklebt, ohne einen größeren Teil der Poren der Filterlage zu verstopfen.1. ) Filter film, characterized in that a flat filter layer (k) is glued to at least one surface of a porous outer layer (2, 7) by means of an adhesive layer (5, 6), the adhesive layer (5 »6) is designed in such a way that the filter layer (4) and the outer layer (2, 7) are firmly bonded to one another without clogging a larger part of the pores of the filter layer. 2. Filterfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebschicht (5, 6) zwischen der äußeren Lage (2, 7) und der Filterlage {k) aus einem thermoplastischen Fasernetz besteht.2. Filter film according to claim 1, characterized in that the adhesive layer (5, 6) between the outer layer (2, 7) and the filter layer {k) consists of a thermoplastic fiber network. 3. Filterfolie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenlage (2, 7) mit jeder der beiden Flächen der Filterlage (4) verklebt sind.3. Filter film according to claim 1 or 2, characterized in that an outer layer (2, 7) with each of the two Surfaces of the filter layer (4) are glued. k. Filterfolie nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebefasern der Klebeschicht (5> 6) aus thermoplastischem Polyester bestehen. k. Filter film according to claims 1-3, characterized in that the adhesive fibers of the adhesive layer (5> 6) consist of thermoplastic polyester. 5· Filterfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterlage (U) aus einem Zelluloseester mit einer mittleren Porengröße von weniger als 8 Mikron besteht.5. Filter film according to one of the preceding claims, characterized in that the filter layer (U) consists of a cellulose ester with an average pore size of less than 8 microns. 6. Filterfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebefasern aus einem ther- f moplastischen Polyester einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben.6. Remove foil according to any one of the preceding claims, characterized in that the adhesive fibers from a thermal f tic polyesters have a substantially circular cross-section. 209845/0728209845/0728
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