DE4309540A1 - Thermisches Bleichverfahren für nicht-kontaminierende Fluorkohlenstoff-Fasermedien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft auf im wesentlichen permanent geweiß­ ten Fluorkohlenstoff-Fasern basierende Filter und ein Verfah­ ren, um chemisch gebundene Fluorkohlenstoff-Fasermedien weit­ gehend nicht-kontaminierend zu machen, indem die Konzentra­ tion der extrahierbaren Stoffe auf ein Minimum verringert wird. Erfindungsgemäß werden ein Filtermedium und Rück­ standsextraktions/Bleichtechniken dafür bereitgestellt. Eine besondere Anwendung der Erfindung besteht in einer wesentli­ chen Verringerung der Konzentration unerwünschter Extrakt­ stoffe aus Filtern, die aus nicht-gewebten oder gewebten Po­ lytetrafluorethylen-Fasern bestehen und die unter Verwendung benetzter Fluorkohlenstoff-Bindemittel hergestellt werden.

Filter aus Polytetrafluorethylen (PTEE oder Teflon®) werden seit langem für eine Reihe von Anwendungen eingesetzt. Z.B. finden poröse Filter, die aus PTEE-Fasern hergestellt worden sind, die mit Fluorkohlenstoff-Polymerbindemittel abgelegt und anschließend gehärtet worden sind, Verwendung bei der Filtration heißer, saurer oder alkalischer Fluide. Aufgrund der Herstellungstechniken sind unbehandelte PTEE-Stapelfasern der Art, wie sie in Filtern verwendet werden, typischerweise von dunkelbrauner Farbe, und zwar aufgrund von kohlenstoff­ haltigen Rückständen. Wenn sie der Filtrationsstruktur ein­ verleibt werden, dann sind Fasern, die derartige Rückstände enthalten, nicht nur aus ästhetischen Gründen unerwünscht, sondern sie stellen auch eine Quelle für eine mögliche Konta­ mination des Filtrats dar.

Die folgenden Definitionen dienen dazu, das Verständnis der Erfindung zu erleichtern.

"Bleichen" bedeutet eine Verringerung von extrahierbaren, kontaminierenden Stoffen sowie Weißen. Bleichen bezieht sich auf Verfahren zur Entfernung der kohlenstoffhaltigen Rück­ stände von den Fasern und von der Filterstruktur nach dem Ab­ legen, wobei die Rückstände typischerweise Mengen von bis etwa 3 Gew.-%, bezogen auf die Stapelfasern, und etwa 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des chemisch gebundenen Fil­ termediums (Fluorkohlenstoff-Bindemittel und ungebleichte Fa­ sern) ausmachen können.

"PTFE" bedeutet Polytetrafluorethylen.

"FEP" bedeutet fluoriertes Ethylen-Propylen-Copolymer.

"PFA" bedeutet Perfluoralkoxy-Polymer.

"Abbinden" oder "Härten" beziehen sich auf das Bindemittel, das die gewünschte Konfiguration auf den Fasern annimmt, um die gewünschte strukturelle Einheit herzustellen.

"Flüchtig" bezieht sich auf eine Dispersions-Lösungs-Zusam­ mensetzung, die im wesentlichen vollständig verdampft, zer­ setzt und/oder entfernt wird, und zwar vor oder während des Trocknens und Härtens, so daß sie in der fertiggestellten Struktur im wesentlichen nicht vorhanden ist und die Konzen­ tration an extrahierbaren Stoffen in der fertiggestellten, faserartigen Struktur nicht erhöht.

Was den Stand der Technik betrifft, beschreiben Hurley et al. (Pall Corporation) im US-Patent 4 716 074 (nachstehend Hurley et al.) ein Verfahren zur Herstellung eines Filters, dem Fa­ sern mit einer verringerten Konzentration an kontaminierenden Rückständen einverleibt sind. Hurley et al. geben Her­ stellungsverfahren für auf PTFE-Fasern basierende Filter an, die die folgenden Stufen umfassen:

• 1) Auswahl der PTFE-Fasern;
• 2) Auswahl eines Fluorkohlenstoff-Bindemittels;
• 3) Bleichen und Vorschrumpfen der Fasern;
• 4) Bildung einer stabilisierten Dispersion aus den Fa­ sern und einem flüchtigen Bindemittel;
• 5) Ablegen der Dispersion;
• 6) Trocknen der Dispersion;
• 7) Aufbringen des Fluorkohlenstoff-Bindemittels auf die abgelegte Struktur;
• 8) Trocknen der abgelegten Struktur;
• 9) Aushärten der mit dem Bindemittel beschichteten, ab­ gelegten Struktur und schließlich
• 10) Behandlung der abgelegten Struktur, um extrahierbare Stoffe zu entfernen.

Geeignete Polytetrafluorethylen-Fasern (PTFE-Fasern), die von Hurley et al. beschrieben werden, weisen typischerweise Durchmesser im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 µm und vorzugs­ weise im Bereich von etwa 15 bis etwa 35 µm auf, und sie wei­ sen Längen im Bereich von etwa 1000 bis etwa 20 000 µm und vorzugsweise von etwa 4500 bis etwa 8500 µm auf. Fasern außerhalb dieser Bereiche können verwendet werden, jedoch mit geringem Erfolg. Zum Beispiel können Fasern mit Durchmessern von mehr als etwa 50 µm und einer Länge von mehr als etwa 20 000 µm nicht verwendet werden, um ein vergleichsweise dün­ nes Material zu bilden. Wenn nicht ein vergleichsweise dickes Material erwünscht ist, dann sollten die Fasern diese Abmes­ sungen nicht überschreiten. Auch wenn das Verhältnis von Länge zu Durchmesser geringer als etwa 100 ist, dann besteht keine ausreichende Überkreuzung und Verflechtung der Fasern, um die erforderliche Festigkeit des erhaltenen Materials sicherzu­ stellen. Dementsprechend werden Fasern mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mindestens etwa 100 verwendet. Wenn die Fasern Durchmesser von weniger als etwa 5 µm aufwei­ sen, dann besteht die Gefahr, daß (1) sie während des Disper­ gierens brechen, wobei das Verhältnis von Länge zu Durchmes­ ser verringert wird und man ein Material mit einem verringer­ ten Porenvolumen und einer verringerten Festigkeit erhält, und daß (2) sie einen hohen Widerstand gegen den Fluß von Flüssigkeiten aufweisen-. PTFE-Fasern des gewünschten Typs sind im Handel erhältlich, z. B. von der Firma E.I. DuPont de Nemour and Company, Inc.

Nach Hurley et al. umfassen die Fluorkohlenstoffpolymer-Bin­ demittel fluorierte Ethylen-Propylen-Copolymere und insbeson­ dere Copolymere von Tetrafluorethylen (TFE) und Hexafluorpro­ pylen, die als FEP bezeichnet werden. Andere Fluorkohlen­ stoff-Bindemittel, wie Perfluoralkoxy-Polymere ("PFA") können verwendet werden, solange sie die gewünschte Beständigkeit bei hohen Temperaturen und basischen chemischen Umgebungen aufweisen und die erforderliche Bindung der PTFE-Fasern nach dem Härten sicherstellen.

Es wird eine das Bindemittel enthaltende Emulsion/Suspension verwendet. Die Konzentration des Fluorkohlenstoff-Bindemit­ tels (Gew.-% Feststoffe) in der bereitgestellten Emulsion liegt typischerweise im Bereich von etwa 45 bis etwa 65 Gew.-%. Die Teilchen des Fluorkohlenstoff-Polymerbindemittels in der Emulsion weisen im allgemeinen Teilchengrößen im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,0 µm und vorzugsweise von 0,1 bis etwa 0,4 µm auf. Bei den Dispersionen handelt es sich im all­ gemeinen um wäßrige Dispersionen. Sie enthalten typischer­ weise 3 bis 12 Gew. -% und insbesondere 5 bis 7 Gew.-% eines flüchtigen, nichtionischen oder anionischen Netzmittels. Die Dispersionen werden im allgemeinen vor der Verwendung mit Wasser verdünnt, und zwar typischerweise auf 0,5 bis 25 Gew.- % oder mehr und insbesondere auf etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% des Fluorkohlenstoff-Bindemittels.

Geeignete Netzmittel umfassen ethoxyliertes Alkylphenol und Alkarylpolyetheralkohol (Triton X100, erhältlich von der Firma Rohm & Haas Company).

Das Fluorkohlenstoff-Bindemittel muß abbinden oder härten, bevor eine wesentliche Schrumpfung oder ein Schmelzen der PTFE-Fasern auftritt. Aus diesem Grund werden thermoplasti­ sche Fluorkohlenstoff-Bindemittel mit einem Schmelzpunkt in einem geeigneten Bereich, wie FEP, bevorzugt. Ein besonders bevorzugtes FEP-Fluorkohlenstoffpolymer-Bindemittel ist FEP 120, das von der Firma E.I. DuPont de Nemour and Company, Inc., erhältlich ist. In Dispersionsform wird ein thermopla­ stisches Harz, wie FEP, gehärtet, indem man das Harz über die Fasern fließen läßt, um sie damit zu überziehen, und die Dispersion erwärmt, damit die Fasern an den Kreuzungspunkten aneinander haften.

Wie von Hurley et al. bemerkt wurde, weisen PTFE-Stapelfasern aufgrund von kohlenstoffhaltigen Rückständen, die bei ihrer Herstellung zurückbleiben, typischerweise eine satte, schoko­ ladenbraune Farbe auf. Vom ästhetischen Standpunkt ist dies in Filtern, Filterträgern und Drainagestrukturen unerwünscht. Wenn die kohlenstoffhaltigen Rückstände nicht entfernt wer­ den, dann verbleiben sie in der Filterstruktur als extrahier­ bare Stoffe, d. h. als Materialien, die aus der Filterstruktur während des Gebrauchs ausgelaugt werden können.

Dementsprechend nennen Hurley et al. alternative Verfahren zum Bleichen/Weißen der Fasern, die angewandt werden, bevor die Fasern abgelegt werden. Das erste Verfahren besteht in der Anwendung eines chemischen Mittels, z. B. Erwärmen der Fa­ sern in konzentrierter Schwefelsäure auf etwa 315°C, zu der langsam konzentrierte Salpetersäure gegeben wird, bis die Fa­ sern weiß werden. Das zweite, bevorzugte Verfahren besteht in einem thermischen Bleichen der Substratfasern vor dem Able­ gen. Das thermische Bleichen der Fasern wird z. B. durch ein allmähliches Erhöhen der Lufttemperatur über eine längere Zeitspanne von etwa 232°C bis auf etwa 298°C und Aufrechter­ halten der Temperatur für mehrere Stunden, bis die Fasern weitgehend frei von kohlenstoffhaltigem Material (geweißt) sind, bewirkt. Hurley et al. betonen, daß das thermische Bleichen typischerweise zu einer Verkürzung der Fasern und zu einer Vergrößerung ihres Durchmessers führt. Abhängig von der gewünschten Größe der Fasern in der gebildeten Struktur kön­ nen die Fasern auf die gewünschte Länge vor oder nach dem thermischen Bleichen zurechtgeschnitten werden.

Die gebleichten Fasern werden in einer stabilisierten Disper­ sion zur Herstellung poröser Strukturen verwendet. Die Di­ spersion besteht aus einem flüssigen Trägermedium, den ge­ bleichten PTFE-Fasern und einem Stabilisierungsmittel. Ein einziger Bestandteil kann dazu dienen, sowohl die Dispersion der PTFE-Fasern zu stabilisieren als auch nach dem Trocknen die Fasern miteinander zu verbinden, wobei Grünfestigkeit er­ zielt wird. Das Stabilisierungsmittel wird mit dem flüssigen Trägermedium, vorzugsweise Wasser, in einer solchen Menge, daß die erforderliche Konzentration bereitgestellt wird, ge­ mischt, bis eine einheitliche Dispersion erhalten wird. Dann werden die gebleichten PTFE-Fasern in einer geeigneten Menge zugegeben und damit vermischt, um eine einheitliche Disper­ sion oder Suspension der Fasern in dem flüssigen Medium be­ reitzustellen. Die die Fasern enthaltende Dispersion ist sta­ bilisiert, d. h., die PTFE-Fasern bleiben in Suspension und setzen sich nicht mit einer Geschwindigkeit, die hoch genug ist, um das Ablegen der Dispersion zu beeinträchtigen, ab.

Hurley et al. beschreiben auch die Verwendung eines Stabili­ sierungsmittels zur Erhöhung der Dispersionsviskosität. Z.B. dient bei Carbopol 941 (eine Polyacrylsäure, die von der Firma B.F. Goodrich Chemicals Company erhältlich ist) die Zugabe einer neutralisierenden Base, wie Ammoniumhydroxid, dazu, die Polyacrylsäure zu neutralisieren und die Viskosität wesentlich zu erhöhen, z. B. auf etwa 800 bis 20 000 Centi­ poise. Derartige Systeme sind stark thixotrop. Wenn sie stark geschüttelt werden, dann weisen sie eine geringe effektive Viskosität auf, und sie sind daher zum Dispergieren der PTFE- Fasern sehr wirksam. Da diese Dispersionen sehr stabil sind, können sie vor dem Zeitpunkt, an dem sie verwendet werden, hergestellt werden, ohne daß sich die Fasern absetzen.

Carbopol 941 kann ohne Zugabe einer neutralisierenden Base verwendet werden, obwohl jedoch die Zugabe einer neutralisie­ renden Base bevorzugt wird. Wenn keine neutralisierende Base verwendet wird, dann muß mehr an Carbopol zugegeben werden, um die gewünschte Viskosität zu erzielen. Viskositäten im Be­ reich von etwa 800 bis etwa 20 000 und vorzugsweise im Bereich von 1200 bis 6000 Centipoise können verwendet werden.

Es kann auch ein flüchtiges Bindemittel in die Faserdisper­ sion eingeführt werden, um der abgelegten Struktur eine aus­ reichende Festigkeit zu geben, daß sie die Handhabung, bis die Härtung des Fluorkohlenstoff-Bindemittels wirksam ist, übersteht. Sowohl das Stabilisierungsmittel als auch das flüchtige Bindemittel, sofern es verwendet wird, sind vor­ zugsweise flüchtig, aber sie können auch eine getrennte Be­ handlung zur Entfernung erfordern. Vorzugsweise wird Carbopol und insbesondere werden Carbopol 934, Carbopol 940 und Carbo­ pol 941 verwendet, da damit ein einziger Bestandteil bereit­ gestellt wird, der sowohl als flüchtiger Stabilisator als auch als flüchtiges Bindemittel wirkt.

Hurley et al. geben an, daß die Menge an PTFE-Fasern in der stabilisierten Dispersion so gewählt werden sollte, daß eine einheitliche und vollständige Dispersion erzielt wird, und zwar mit einer minimalen Menge an Wasser. Im allgemeinen sind etwa 0,5 bis 20 und vorzugsweise etwa 1 bis etwa 5 g Fasern pro Liter der Dispersion, die das Stabilisierungsmittel, den flüssigen Träger und die Fasern umfaßt, zufriedenstellend. Geringere Mengen können verwendet werden, sind aber weniger wirtschaftlich. Höhere Mengen sind schwieriger zu dispergie­ ren und können zu einem Verklumpen oder zu einer Aggregation der Fasern und zu einer ungleichmäßigen abgelegten Struktur führen.

Die Menge an Stabilisierungsmittel/Bindemittel variiert ab­ hängig von dem speziellen ausgewählten Mittel, aber in jedem Fall sollte sie ausreichen, eine stabilisierte Dispersion, wie sie vorstehend beschrieben ist, bereitzustellen. Typi­ scherweise weisen Gemische des flüssigen Mediums und des Sta­ bilisierungsmittels Viskositäten von etwa 800 bis etwa 20 000 und vorzugsweise von etwa 1200 bis etwa 6000 Centipoise vor der Einverleibung der Fasern auf. Im allgemeinen sind etwa 0,4 bis etwa 4 g/l an Stabilisierungsmittel/Bindemittel und vorzugsweise etwa 1 bis etwa 2 g/l des flüssigen Trägers und des Stabilisierungsmittel/Bindemittel-Gemisches ausreichend.

Die Dispersion wird in herkömmlichen Ausrüstungen, z. B. in einem mit Prallplatten versehenen Cowles-Mischer oder einer Schlagmaschine hergestellt. Im allgemeinen ist ein Schlagen bei einer Spitzengeschwindigkeit von etwa 910 m (3000 Ft) bis etwa 1220 m (4500 Ft) pro Minute für etwa 30 bis etwa 120 Mi­ nuten ausreichend, um eine gleichmäßige, vollständige Disper­ sion der Fasern herzustellen. Zu hohe Spitzengeschwindigkei­ ten und zu lange Mischungszeiten sind nicht günstig, und zwar aufgrund eines Verlustes an Viskosität, der durch das Scheren der Moleküle des Stabilisierungsmittels verursacht wird. Die Oberflächenspannung der Lösungen mit den gewünschten Eigen­ schaften, die mit Carbopol angedickt worden sind, liegt über 0,070 N/m (70 dyn/cm) und wurde zu 0,0742 N/m (74,2 dyn/cm) für ein Gemisch mit 1,4 g/l Carbopol 941 gemessen.

Hurley et al. beschreiben, daß die stabilisierte Dispersion auf beliebigen geeigneten porösen Trägern, wie Glasfasergewe­ ben oder Drahtgeweben, abgelegt werden kann. Die abgelegte Struktur sollte eine gleichmäßige Dicke aufweisen, und Streichvorrichtungen können zu diesem Zweck eingesetzt wer­ den. Die abgelegte Struktur wird dann von überschüssigem flüssigem Träger befreit, und zwar vorzugsweise, indem ein Vakuum an den Träger angelegt wird. Herkömmliche Ausrüstun­ gen, wie eine Fourdrinier-Vorrichtung, können verwendet wer­ den. Um eine vorzeitige und ungleichmäßige Entwässerung der abgelegten Struktur zu vermeiden, kann eine undurchlässige Folie, wie eine Kunststoffolie, über dem porösen Träger ange­ ordnet werden, bevor die Dispersion abgelegt wird. Nach Ver­ teilen der Dispersion über den Träger wird die Kunststoffolie entfernt, und man läßt die Flüssigkeit ablaufen.

Die nächste von Hurley et al. erörterte Stufe besteht im Trocknen der abgelegten Struktur vor dem Aufbringen des Fluorkohlenstoffpolymer-Bindemittels. Das Trocknen wird durch Durchsaugen von Umgebungsluft oder erwärmter Luft durch die Struktur, durch Infrarotbestrahlung oder mit einem her­ kömmlichen Trockenschrank erreicht. Bei einer Infrarotheizung sind 6 bis 9 Minuten ausreichend, wenn sie bei etwa 0,93 W/cm² (6 W/Zoll²) der faserartigen Struktur in einer Entfer­ nung von 7,6 cm (3 Zoll) bis 10,2 cm (4 Zoll) betrieben wird.

Nach Hurley et al. wird die Emulsion des Fluorkohlenstoff- Bindemittels durch Sprühen, Eintauchen oder andere herkömmli­ che Techniken auf die abgelegte Struktur aufgebracht. Die Menge der aufgebrachten Emulsion des Fluorkohlenstoff-Binde­ mittels variiert abhängig von der Konzentration des Fluorkoh­ lenstoff-Bindemittels in der Emulsion. Die Konzentration der Emulsion und die Menge der auf die abgelegte Struktur bei einer einzigen oder bei mehreren Anwendungen aufgebrachten Emulsion muß so gewählt werden, daß eine genügende Menge des Fluorkohlenstoff-Bindemittels bereitgestellt wird, um eine ausreichende Verbindung der Faser-Faser-Kontakte sicherzu­ stellen und so der resultierenden faserartigen Struktur eine strukturelle Einheit zu verleihen. Da eine Dochtwirkung auf­ treten kann, kann es günstig sein, die Bindemittelemulsion in mehreren Stufen aufzutragen.

Wie Hurley et al. angeben, liegt die Menge des Fluorkohlen­ stoff-Bindemittels, das im Endprodukt, d. h. in der porösen, faserartigen Struktur, verteilt ist, im allgemeinen im Be­ reich von etwa 5 bis etwa 45 und vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 35 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Fasern. Mengen unter 5% können jedoch verwendet werden, wenn eine geringere Bindung erforderlich ist. Ein unerwünschtes "webbing", die Bildung von Polymerfilmen, erfolgt im allgemeinen bei Mengen von mehr als 45 Gew.-%.

Die mit dem Bindemittel imprägnierte Struktur wird nach dem Aufbringen des Bindemittels erneut getrocknet. Die mit dem Fluorkohlenstoff imprägnierte Struktur aus Fluorkohlenstoff- Fasern wird durch Erwärmen auf eine höhere Temperatur, als sie zum Trocknen erforderlich ist, gehärtet. Bei thermopla­ stischen Fluorkohlenstoff-Bindemitteln sollten die Härtungs­ temperatur und die Härtungszeit so gewählt sein, daß das Fluorkohlenstoff-Bindemittel schmelzen und fließen kann. Wenn z. B. FEP verwendet wird, dann wird das Abbinden oder Härten typischerweise etwa 20 Sekunden bis etwa 1 Minute bei etwa 268°C bis etwa 343°C durchgeführt.

Schließlich erörtern Hurley et al. die Probleme, die beim Einführen von extrahierbaren Stoffen in die Filtermedien durch verschiedene Bestandteile der abgelegten Struktur auf­ treten. Soweit die extrahierbaren Stoffe durch das Stabilisierungsmittel, das flüchtige Bindemittel, sofern es verwendet wird, restliche Tenside aus der Fluorkohlenstoff- Dispersion und dergl. eingeführt werden, verlassen sich Hur­ ley et al. auf eine Stufe zur Verringerung der Konzentration an extrahierbaren Stoffen mit Säure. Bei dieser Stufe wird die gehärtete abgelegte Struktur einer erwärmten Mineral­ säure, wie 70%iger Salpetersäure, 5 Stunden bei 110 bis 121°C ausgesetzt und anschließend wird sie mit reinem Wasser gespült und getrocknet.

Obwohl Salpetersäure ein wirksames Mittel ist, um das Medium zu weißen, weist sie jedoch auch erhebliche Nachteile auf. Zum Beispiel sind drei grundlegende Schwierigkeiten beobach­ tet worden. Erstens ist die weiße Farbe in nachfolgenden Her­ stellungsstufen und während des Gebrauchs des Filters um­ kehrbar. Das Medium verfärbt sich, wenn es auf Temperaturen über 121°C erwärmt wird. Diese Gefahr einer Verfärbung verur­ sacht Probleme bei der Herstellung, z. B. beim Verschweißen der Seiten oder Abdecken der Enden. Die Farbe hängt von der maximalen Verarbeitungstemperatur ab. Beim Gebrauch verfärbt sich das Filtermedium, wenn die Temperatur 121°C überschrei­ tet. Die sich entwickelnde Farbe variiert von gelbbraun über verschiedene Brauntöne bis hin zu purpurfarben. Das Wieder­ auftreten der Farbe des Mediums zeigt organische Verbindungen und/oder Abbauprodukte an, die in dem Medium verbleiben und die beim Gebrauch möglicherweise extrahiert werden können.

Zweitens ist es im Hinblick auf die immer strenger werdenden Standards der Industrie unbefriedigend, sich darauf zu ver­ lassen, daß wiederholtes Spülen den größten Teil, aber nicht die Gesamtmenge an Nitrationen entfernt. Die Qualitätsangaben verlangen nun oft, daß die Gesamtkonzentration an extrahier­ baren Stoffen, insbesondere an Nitrationen, dramatisch ver­ ringert wird, z. B. auf unter 570 ppb/m² (53 ppb/ft²). Ferner führt das aufeinanderfolgende Spülen des Mediums, um die Kon­ zentration an extrahierbarem Nitrat zu verringern, zu weite­ ren Problemen. Da das Medium hydrophob ist und dazu neigt, Wasser abzustoßen, muß es nach dem Spülen und Trocknen erneut mit einer organischen Flüssigkeit mit einer geringen Oberflä­ chenspannung, wie Isopropylalkohol, benetzt werden, und zwar oftmals am Beginn jeder Stufe, was zusätzliche Arbeit bein­ haltet. Darüber hinaus führt das Volumen an entionisiertem Wasser, das mit Nitrat und organischen Abfallprodukten (Alkohol) verunreinigt ist, zu Problemen hinsichtlich der Abwasserbeseitigung, und es muß auf geeignete Weise entsorgt oder wiederverwertet werden.

Drittens trägt restliches Nitrat nicht nur zur Verfärbung des Filtermediums bei, sondern es führt auch möglicherweise zur Kontamination des Filtrats, wenn das Filtermedium eingesetzt wird. Selbst ein noch so gründliches Spülen des Mediums ver­ ringert die verbleibende Nitratkonzentration nicht unter einen Wert im Bereich von mehreren 1000 ppb/m² (100 ppb/ft²) bis einigen 10 000 ppb/m² (1000 ppb/ft²).

Weder das PTFE (Fasern) noch das Fluorkohlenstoff-Bindemittel selbst verfärben sich. Es sind in der Tat die Verarbeitungs­ hilfsstoffe, die die Probleme hinsichtlich Verfär­ bung/Kontamination verursachen. Es ist festgestellt worden, daß das Netzmittel im Bindemittel und zu einem geringeren Grad das Dispersionsmittel und das Stabilisierungsmittel/ flüchtige Bindemittel Verfärbungsursachen sind. Diese Verar­ beitungshilfsstoffe sind notwendig, aber sie sollten voll­ ständig entfernt werden, sobald sie ihrem Zweck gedient ha­ ben. Durch das Schmelzen des Bindemittels unter Wär­ meeinwirkung werden diese Verarbeitungshilfsstoffe und Rück­ stände davon jedoch im geschmolzenen Fluorkohlenstoff des ab­ gelegten Mediums mitgeführt. Diese unerwünschten, mitgeführ­ ten Bestandteile müssen entfernt werden, um eine Verfärbung des Filtermediums und eine mögliche Kontamination beim Ge­ brauch zu verhindern.

Als Ersatz für die vorstehend beschriebene Bleichstufe mit Salpetersäure ist das Bleichen mit heißem Wasserstoffperoxid (30%) versucht worden. Allerdings ist dies kein so wirksames Bleichmittel wie Salpetersäure. Wie bei Salpetersäure ergeben sich Fragen hinsichtlich Sicherheit und Entsorgung. Heißes Wasserstoffperoxid kann zu unkontrollierten Zersetzungsreak­ tionen führen, die ebenfalls mögliche Ursachen für eine Kontamination sind. Die Farbe tritt bei mäßigem Erwärmen wie­ der auf.

Herkömmlicherweise wurde eine Wärmebehandlung nach dem Able­ gen vermieden, und zwar aufgrund der Gefahr einer Schrumpfung der Fasern, eines Bruchs der durch das Fluorkohlenstoff-Bin­ demittel erzeugten Bindungen an den Kreuzungspunkten der Fa­ sern und einer Verringerung der Festigkeit und der struktu­ rellen Einheit des Filtermediums. Nach dem Stand der Technik wurde es insbesondere vermieden, Medien auf der Basis von Fluorkohlenstoff-Fasern für eine längere Zeit hohen Tempera­ turen auszusetzen, da man annahm, daß nach dem Ablegen die Schrumpfung der Fasern den Bestand des Filters beein­ trächtigt.

Man nahm auch an, daß es zu einer starken Schrumpfung des Me­ diums führen würde und daß die Dicke des Mediums in unannehm­ barer Weise verringert würde, wenn man das Medium für längere Zeit hohen Temperaturen aussetzt. Unter der Voraussetzung, daß das Medium ein großes Porenvolumen besitzt, verhinderte die Gefahr einer wesentlichen Verringerung des Volumens des Mediums eine Behandlung bei hoher Temperatur. Ferner, und dies gilt insbesondere für Fluorkohlenstoff-Medien, bestand die Sorge, daß es zu unannehmbar hohen Konzentrationen an ex­ trahierbaren Fluoriden führen würde, wenn man die Medien für eine längere Zeit hohen Temperaturen aussetzt.

Da sich mit Salpetersäure und Wasserstoffperoxid gebleichte Medien verfärbten, wenn sie auf hohe Temperaturen erwärmt wurden, erschien es schließlich nicht vernünftig, eine hohe Temperatur anzuwenden, um das Medium zu bleichen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Annahmen und um die mit der Verfärbung und dem Auslaugen von extrahierbaren Stoffen beim Gebrauch verbundenen Probleme, die mit Behandlungen nach dem Ablegen verbunden sind, zu überwinden, wird erfindungsgemäß ein thermisches Bleichverfahren bereitgestellt, bei dem ein Fluorkohlenstoff-Bindemittel/PTFE-Faser-Filtermedium für eine längere Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt wird.

Erfindungsgemäß werden ein Filtermedium und ein Verfahren zur Verringerung der Konzentration an ionischen extrahierbaren Stoffen in einem porösen Material, das aus Fluorkohlenstoff- Fasern und einem Fluorkohlenstoff-Bindemittel besteht, be­ reitgestellt. Erfindungsgemäß wird ein poröses, Fluorkohlen­ stoff-gebundenes Fluorkohlenstoff-Fasermaterial einer Sauer­ stoff enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt, die bei einer Tem­ peratur von mindestens etwa 204°C für eine ausreichende Zeit­ spanne, um die Konzentration an ionischen und koh­ lenstoffhaltigen extrahierbaren Stoffen in dem porösen Mate­ rial zu verringern, gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird auch eine faserartige, poröse Struktur bereitgestellt, die chemisch gebundene, fluorierte Polymerfa­ sern umfaßt, die mit einem Bindemittel, das unter fluorierten Ethylen-Propylen-Copolymeren, Perfluoralkoxy-Polymeren und Gemischen davon ausgewählt ist, gebunden ist, wobei die fa­ serartige poröse Struktur eine Gesamtkonzentration an extra­ hierbaren Stoffen von weniger als etwa 570 ppb/m² (53 ppb/ft²) aufweist.

Erfindungsgemäß wird ein Filtermedium bereitgestellt, das eine im wesentlichen dauerhafte weiße Farbe besitzt und vor­ zugsweise aus vorgeschrumpften Fluorkohlenstoff-Fasern und aus Fluorkohlenstoff-Bindemitteln besteht. Die weiße Farbe resultiert aus einem neuartigen, abschließenden, thermischen Bleichverfahren, das unerwünschte Verarbeitungshilfsstoffe für das Ablegen und Nebenprodukte aus dem Medium entfernt. Die Verarbeitungshilfsstoffe, unter Einschluß von Dispersi­ onsstabilisatoren, flüchtigen Bindemitteln und Fluorkohlen­ stoff-Netzmitteln, führen zu einer unerwünscht hohen Konzen­ tration an extrahierbaren Rückständen in dem Filtermedium. Die herkömmlichen chemischen Behandlungen nach dem Ablegen führen zu einem anfänglichen weißen/gebleichten Aussehen. Die meisten kohlenstoffhaltigen Verbindungen verbleiben in dem Medium. Bei nachfolgendem Erwärmen beim Gebrauch neigen sie zur Zersetzung, zur Verfärbung des Mediums und zur Kontamina­ tion des Produkts.

Erfindungsgemäß werden die Verarbeitungshilfsstoffe und die Nebenprodukte, die die verfärbenden extrahierbaren Stoffe aus dem Fluorkohlenstoff-Bindemittel umfassen, weitgehend ent­ fernt. Die Entfernung wird durch eine längere Behandlung in einer heißen, Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre (Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder Sauerstoff) erreicht. Er­ findungsgemäß wird festgestellt, daß Wärme, die die hauptsächliche Ursache für die Verfärbung von chemisch behan­ delten Fluorkohlenstoff-Filtermedien beim Gebrauch ist, gleichzeitig das Verfärbungsproblem löst. Als Ergebnis der längeren Behandlung des gebundenen Filtermediums in einer heißen, Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre (Luft) bei einer kontrollierten Temperatur behält das hergestellte Medium eine stabile weiße Farbe selbst bei erhöhten Gebrauchstemperatu­ ren. Es wird vermutet, daß Sauerstoff in der heißen Luft nach einiger Zeit mit im wesentlichen allen Verarbeitungshilfs­ stoffen und etwaigen resultierenden Zersetzungsprodukten rea­ giert (sie oxidiert). Eine längere Behandlungszeit ist erfor­ derlich, um die Diffusion durch das geschmolzene Fluorpoly­ mer-Bindemittel sicherzustellen.

Die bevorzugte Durchführung der Erfindung besteht in der Iso­ lierung des Filtermediums in einem Ofen mit einer wirksamen Temperatursteuerung und einer kräftigen atmosphärischen Bewe­ gungseinrichtung, um die Wirkung des Sauerstoffs pro Behand­ lungsvolumen zu optimieren. Es fällt auch unter die Erfin­ dung, das Medium im Ofen locker aufzuwickeln oder zu stapeln und die Möglichkeit zur Kontamination des Mediums während des Bleichens zu minimieren, indem ein direkter Kontakt zwischen dem Medium und Metalloberflächen vermieden wird. Er­ findungsgemäß wird ein Medium bereitgestellt, das während der Herstellung nicht-kontaminierend ist, da das Bleichen ohne Säuren, Peroxide oder andere Reagenzien bewirkt wird. Ferner ist das hergestellte Medium beim Gebrauch aufgrund der vergleichsweise geringen Konzentrationen an extrahierbaren Spezies nicht-kontaminierend. (Die Konzentration an Nitratio­ nen ist zwei bis drei Größenordnungen niedriger als bei Blei­ chen mit Salpetersäure und anschließendem intensivem Spülen).

Wie bei der Erläuterung des Stands der Technik angegeben, können die PTFE-Fasern, die Fluorkohlenstoff-Bindemittel, die Verarbeitungshilfsstoffe sowie die Techniken zur Bildung der Dispersion und das Ablegen angewandt werden, wie von Hurley et al., US-4 716 074, beschrieben wurde. Die Erfindung weicht jedoch von der Lehre von Hurley et al. ab, und zwar vor allem im Hinblick auf die abschließende Behandlung der abgelegten Struktur mit Säure zur Verringerung der Konzentration an ex­ trahierbaren Stoffen.

Das erfindungsgemäße Medium ist aus den vorstehend beschrie­ benen PTFE-Fasern und einem Fluorkohlenstoff-Bindemittel und den damit verbundenen Verarbeitungshilfsstoffen (Netzmittel, Stabilisatoren, flüchtige Bindemittel und dergl.) zusammenge­ setzt. Das Medium ist im Handel in Form von fluorkohlenstoff­ gebundenen PTFE-Faserfiltern von der Firma Pall Corporation unter den Bezeichnungen Cheminert®, Super Cheminert® und Pallflex® erhältlich.

Bestimmte Techniken, die von Hurley et al. beschrieben wer­ den, z. B. das Bleichen und/oder Vorschrumpfen der Fasern, die Bildung einer stabilisierten Dispersion, das Ablegen der Di­ spersion, das Aufbringen des Bindemittels und dergl., sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung anwendbar. Hurley et al. betonen jedoch die Notwendigkeit einer vorbereitenden Blei­ chung der Fasern vor dem Ablegen. Obwohl es bevorzugt wird, vorgebleichte Fluorkohlenstoff-Fasern zu verwenden, ist ein vorheriges Bleichen nicht erforderlich. Die Fasern können ohne Vorbleichen und ohne Vorschrumpfen verwendet werden. Das Vorschrumpfen macht die Fasern beim Erwärmen formbeständiger, und auf diese Weise verringert es das Ausmaß der Schrumpfung der Fasern nach Verschmelzen mit dem Bindemittel. Auf diese Weise wird der Volumenverlust des Mediums, wenn es Temperatu­ ren ausgesetzt wird, die die kristalline Übergangstemperatur der Fasern (Erweichen) überschreiten, minimiert.

FEP ist ein bevorzugtes Bindemittel, aber PFA und PFA/FEP-Ge­ mische allein oder zusammen mit PTFE stellen bei der Ausfüh­ rung der Erfindung zufriedenstellende Fluorkohlenstoff-Binde­ mittel dar. Aufgrund der höheren kristallinen Schmelzpunkte von PFA und PTFE erhöht ihre Zugabe die thermische Stabilität von FEP. Eine Erhöhung des Schmelzpunktes des Bindemittels verringert allerdings auch den Temperaturbereich zwischen dem Erweichungspunkt des Bindemittels und dem Schmelzpunkt der PTFE-Fasern. Es ist daher schwieriger, die anfängliche ther­ mische Härtung, also das Verschmelzen der Fasern an den Kreu­ zungspunkten des Mediums, zu erzielen. Das thermische Ver­ schmelzen von FEP und den FEP-Gemischen mit den Fasern wird Im allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 268°C bis etwa 398°C für eine Zeitspanne im Bereich von etwa 20 Se­ kunden bis etwa 5 Minuten durchgeführt.

Das bevorzugte Netzmittel für das Bindemittel ist der nicht­ ionische Alkylaryl-Polyetheralkohol (ethoxyliertes Al­ kylphenol) Triton X100. Anionische Netzmittel, wie Triton X200 (Natriumalkylaryl-polyethersulfonat) oder Triton X300 (Natrium-alkylphenoxypolyethersulfat) können ebenfalls ver­ wendet werden.

Bei dem bevorzugten porösen Medium für die Ausführung der Er­ findung handelt es sich um die vorstehend beschriebenen, nicht-gewebten Polytetrafluorethylen-Fasern (PTFE-Fasern). Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar auf das Bleichen eines Gewebes von PTFE-Fasern, die in einer ausgewählten Kon­ figuration mit einem chemischen Bindemittel gebunden sind. Wenn es sich bei dem Material z. B. um gewobenes PTFE-Garn handelt, dann sind die vorstehend beschriebenen Stufen, die sich auf die Bildung der Dispersion, das Ablegen und das Trocknen der abgelegten Struktur beziehen, nicht anwendbar.

Für die Zwecke der Erfindung hängt die maximale Bleichtemperatur vom kristallinen Schmelzpunkt des ausgewähl­ ten Fluorkohlenstoff-Bindemittels ab. Wenn es sich bei dem Bindemittel z. B. entweder um FEP oder PFA handelt, dann be­ trägt die bevorzugte maximale Temperatur 385°C und die bevor­ zugte Temperatur 279°C. Die minimale Temperatur des erfin­ dungsgemäßen thermischen Bleichverfahrens beträgt 204°C und die minimale Bleichzeit mehrere Stunden, vorzugsweise 48 Stunden. Typischerweise liegt die Bleichzeit im Bereich von 60 bis 336 Stunden, da Mehrfachschichten des Filtermediums gleichzeitig gebleicht werden.

Meßbare Gewichtsverluste des Mediums ergeben sich aus der er­ findungsgemäßen Behandlung mit heißer Luft. Die Menge an Ver­ arbeitungshilfsstoffen, die in dem Medium, wie es ursprüng­ lich hergestellt worden ist, vorhanden ist, kann vergleichs­ weise hoch sein. Zum Beispiel kann die Menge an Bindemittel 50% des Gewichts der Fasern ausmachen, und das Netzmittel in dem Bindemittel kann in Konzentrationen von 5 oder 6%, bezo­ gen auf das Gewicht an FEP, vorhanden sein. Die Behandlung mit heißer Luft ist wirksam zur Entfernung des Netzmittels und anderer Additive. Der typische Gewichtsverlust eines Me­ diums, das einen vergleichsweise geringen Bindemittelgehalt aufweist, beträgt 0,80%. Ein höherer Gewichtsverlust von 1,33% wird für ein Medium beobachtet, das einen höheren Bin­ demittelgehalt aufweist. Die Entfernung dieser Verarbeitungs­ hilfsstoffe ist wesentlich; andernfalls können sie ausgelaugt werden und beim Gebrauch als kontaminierende Stoffe wirken.

Um die Erfindung auszuführen, ist eine thermische Isolierkam­ mer erforderlich. Vorzugsweise hat die Kammer die Form eines Konvektionsofens, der eine empfindliche Temperatursteuerungs­ einrichtung besitzt, um die Temperatur innerhalb eines rela­ tiv engen Bereichs zu halten, z. B. ein Ofen der Bezeichnung Electroven H1000. Eine elektrische Heizquelle wird bevorzugt, aber eine mit Gas oder Öl befeuerte Heizung ist geeignet, wenn die Wärme indirekt, d. h. über Wärmeübertragungsschlangen oder dergl., zugeführt wird.

Vorzugsweise umfaßt der Ofen eine Einrichtung zur atmo­ sphärischen Zirkulation und insbesondere zur kräftigen Bewe­ gung, z. B. ein Gebläse. Die starke Bewegung der Atmosphäre (Luft) in der Kammer trägt nicht nur zur Steuerung und Auf­ rechterhaltung einer weitgehend gleichmäßigen Temperatur in­ nerhalb der Kammer bei, sondern sie optimiert auch die Ein­ wirkung neu zugeführter, bleichender/extrahierbare Stoffe entfernender Luft auf die Oberfläche des Mediums. Man nimmt an, daß die Verweilzeit der bleichenden Luft in der Kammer kein wesentlicher Faktor ist. Eine Einwirkungszeit von 3 bis 10 Tagen ist im allgemeinen erforderlich, wenn die Bleichtem­ peratur 276°C beträgt und ein Ofen der Bezeichnung Electroven Modell H1000 verwendet wird. Die verbrauchte heiße Luft wird dann von der Kammer nach außen abgegeben. Eine weitere Ein­ richtung zur Förderung einer gleichmäßigen Wärmeverteilung besteht in der Verwendung von Strahlungsschutzschirmen, die zwischen der elektrischen Heizquelle und dem Filtermedium an­ geordnet werden. Die Anordnung einfacher, die Wärme reflek­ tierender Metall- oder Keramikplatten zwischen der Quelle und dem Medium verhindert einen übermäßigen Wärmestau, der zu einem ungleichmäßigen Bleichen und zu einem lokalen Schmelzen des Mediums führen würde.

Die bevorzugte Bleichatmosphäre enthält Sauerstoff. Aufgrund der Verfügbarkeit und der Kosten wird gefilterte Umgebungs­ luft bevorzugt. Andere oxidierende Gase können zusätzlich oder als Ersatz für Luft verwendet werden. Diese umfassen, ohne Beschränkung hierauf, Wasserdampf, Ozon, Kohlendioxid, Schwefeldioxid und dergl. Ferner kann gegebenenfalls der Sau­ erstoffgehalt der Atmosphäre durch Zugabe von Sauerstoff aus einer Quelle für reinen Sauerstoff (Sauerstoffdruckflasche) erhöht werden. Eine konzentrierte (reine) Sauerstoffatmo­ sphäre kann erfindungsgemäß verwendet werden, da damit ein sehr wirksames Bleichen möglich ist. Eine konzentrierte Sau­ erstoffatmosphäre wird jedoch aus Gründen der Sicherheit und der Kosten nicht empfohlen.

Um das Einbringen von Fremdmaterial in den Ofen zu verhin­ dern, ist es wichtig, daß die Umgebungsluft vor dem Einführen gefiltert wird. Ein HEPA-Filter (Hochleistungsstaubfilter) weist eine ausreichende Entfernungsrate auf, um die Einfüh­ rung fremder, möglicherweise kontaminierender Teilchen in das Bleichmedium zu verhindern.

Die Anordnung des Mediums in dem Ofen ist ebenfalls von Be­ deutung. Das gesamte Volumen des Mediums muß für die zirku­ lierende Luft leicht zugänglich sein. Wenn das Medium als Mehrfachschicht vorliegt, dann sollte das Medium nicht fest, sondern locker im Ofen gestapelt sein. Wenn es in Form von Rollen vorliegt, dann sollte das faserartige Medium locker aufgerollt sein, um die Durchdringung mit Sauerstoff zu er­ leichtern. Die zum Abrollen des Mediums nach dem Bleichen mit heißer Luft erforderliche Kraft hängt stark davon ab, wie locker oder fest das Medium aufgerollt worden ist. Die Kraft wird minimiert, wenn das Medium locker aufgerollt wird. Es sollte also ein gewisser Spielraum vorhanden sein, wenn das Medium in Form einer Rolle vorliegt. Ein wirksames Bleichen eines locker aufgerollten faserartigen Mediums ist erzielt worden, wobei die lockeren Rollen mehr als 61,0 m (200 ft) des Mediums enthielten.

Ein direkter Kontakt des Mediums in dem Ofen mit Metallkompo­ nenten, einschließlich rostfreiem Stahl, muß aufgrund der Me­ tallkomplexbildung vermieden werden. Eine derartige Metall­ komplexkontaminierung kann zur Verfärbung und zur Kontamina­ tion des Filtrats beim Gebrauch führen. Dementsprechend muß das faserartige Medium, das während des Bleichverfahrens bei hoher Temperatur in direktem Kontakt mit Metall steht, ver­ worfen werden. Eine einfache Maßnahme, um eine mögliche Me­ tallkomplexkontaminierung zu verhindern, besteht darin, eine Lage (Folie) eines porösen Fluorpolymeren, wie PTFE, zwischen dem Medium und allen Metalloberflächen im Ofen, mit denen das Medium in Kontakt kommen kann, anzuordnen.

Es ist auch festgestellt worden, daß während des Bleichens das Medium nicht in einer besonderen Orientierung vorliegen muß. Das Medium kann sowohl in horizontaler als auch in ver­ tikaler Anordnung erfolgreich gebleicht werden. Es wird je­ doch bevorzugt, wenn sich das Medium in einer horizontalen Orientierung befindet, da dies die Wahrscheinlichkeit von Knickerscheinungen über die gesamte Breite des Mediums ver­ ringert. Wenn sich die Rollen während des Bleichens in einer horizontalen Orientierung befinden, dann sollte sich die Un­ terseite der Rollen auf Stützen über dem Ofenboden befinden, um eine gleichmäßige Durchdringung mit Luft zu fördern.

Zum Beispiel kann eine Aufhängung mit einstellbarem Radius aus PTFE oder rostfreiem Stahl verwendet werden, um die Rol­ len des Mediums innerhalb des Ofens aufzuhängen. Die Aufhän­ gung mit dem einstellbaren Radius sollte etwa 2,54 cm (1 Zoll) größer als der Radius der Rolle, die sie trägt, sein. Wie vorstehend erwähnt wurde, ist es jedoch bei Verwendung einer Aufhängung aus rostfreiem Stahl erforderlich, die Ab­ schnitte des Mediums, die in direktem Kontakt mit dem Metall standen, zu verwerfen. Wie vorstehend kann jedoch eine Lage aus PTFE zwischen der Metallaufhängung und dem Medium ange­ ordnet werden, um den Abfall zu verringern.

Die Ergebnisse einer Analyse eines Mehrfachschicht-Filterme­ diums, das dem Bleichen mit heißer Luft ohne Spülen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen wurde, sind in Ta­ belle 1 gezeigt. Die Gesamtmenge an extrahierbaren Substanzen wurde um 35% verringert (377 ppb/m² (35 ppb/ft²) verglichen mit 570 ppb/m² (53 ppb/ft²)). Wenn Salpetersäure verwendet wird, um das Medium zu bleichen, dann liegt die restliche NO₃-Konzentration typischerweise im Bereich von 8600 ppb/m² (800 ppb/ft²)) bis 16 100 ppb/m² (1500 ppb/ft²), und zwar selbst nach intensivem Spülen (48 Stunden oder mehr).

Tabelle 1

Ionische extrahierbare Stoffe für behandelte und unbehandelte Träger- und Drainagematerialien der Bezeichnung Pallflex TF2.75-50

Konzentrationen an ionischen extrahierbaren Stoffen*, ppb/m² (ppb/ft²)

Die Erfindung definiert ein weitgehend dauerhaft geweißtes, verringerte Konzentrationen an extrahierbaren Stoffen aufwei­ sendes nicht-kontaminierendes Fluorkohlenstoff-Bindemittel- Fluorkohlenstoff-Faser-Filtermedium mit einem geeigneten Porenvolumen und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die er­ findungsgemäßen Filter verfärben sich beim Gebrauch nicht, und zwar selbst bei hoher Temperatur, und sie ermöglichen eine Filtration von analytischer Qualität. Die Konzentration an extrahierbaren Stoffen, wie Nitrationen, ist um zwei bis drei Größenordnungen geringer, als bei Anwendung herkömmli­ cher Bleichverfahren mit anschließendem intensivem Waschen. Erfindungsgemäß wird die Verwendung von bleichenden Chemika­ lien vermieden, und die Menge an Abwasser beim Spülen wird minimiert. Ein Gewichtsverlust (0,80 bis 1,33%) tritt wäh­ rend des Bleichens mit heißer Luft aufgrund der Oxidation von Verarbeitungshilfsstoffen auf.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für ultrareine und analytische Filtrationsvorgänge, die z. B. auf dem biochemi­ schen und chemischen (analytische Extraktion), im pharmazeu­ tischen (Arzneimittelherstellung) und im elektronischen (Herstellung von Lösungen zum Ätzen von Mikrochips) Bereich angewandt werden. Für derartige und andere Anwendungen, bei denen eine Kontamination durch extrahierbare Stoffe vermieden werden muß, sind das erfindungsgemäße Bleichverfahren und das resultierende gebundene Fluorkohlenstoff-Fasermedium daher besonders geeignet.

Claims (16)

1. Verfahren zur Verringerung der Konzentration an ioni­ schen extrahierbaren Stoffen in einem porösen Material, das gebundene Fluorkohlenstoff-Fasern und ein chemisches Binde­ mittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß man das poröse Ma­ terial einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre aussetzt, die bei einer Temperatur von mindestens etwa 204°C für eine aus­ reichende Zeitspanne, um die Konzentration an ionischen und kohlenstoffhaltigen extrahierbaren Stoffen in dem porösen Ma­ terial zu verringern, gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material nicht-gewebte Fluorkohlenstoff-Fasern umfaßt, die vor dem Aussetzen einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre mit einer bindenden Zusammensetzung gebunden wor­ den sind, die ein Bindemittel und ein Netzmittel umfaßt, wo­ bei das Bindemittel anfänglich ein Netzmittel enthält.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Netzmittel um ein nichtionisches Tensid handelt und das Bindemittel für das po­ röse Material unter fluorierten Ethylen-Propylen-Copolymeren, Perfluoralkoxypolymeren und Gemischen davon ausgewählt ist.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die chemisch gebundenen Fluorkoh­ lenstoff-Fasern einem Bleichen unterworfen werden, bevor sie dem porösen Material einverleibt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff enthaltende Atmosphäre Luft ist.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das poröse Material der Luft bei einer Temperatur von etwa 248°C bis etwa 278°C für eine Zeit­ spanne von etwa 48 bis etwa 336 Stunden ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material in Form einer locker aufgerollten Struktur vorliegt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre gefiltert wird, bevor das poröse Material der Atmosphäre ausgesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß es sich bei dem porösen Material um ein Polytetrafluorethylen-Fasern umfassendes Gewebe handelt und das Gewebe dieser Atmosphäre für eine ausreichende Zeit­ spanne, um die Konzentration an ionischen extrahierbaren Stoffen auf 377 ppb/m² (35 ppb/ft²) oder weniger zu verrin­ gern, ausgesetzt wird.

10. Verfahren zur Behandlung einer porösen Struktur, um die poröse Struktur nicht-kontaminierend zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Struktur fluorierte Polymerfa­ sern und ein fluoriertes Bindemittel umfaßt, wobei das Ver­ fahren folgende Stufen umfaßt: Filtern und Erwärmen von Luft auf eine Temperatur von mindestens 204°C; thermische Isolie­ rung der porösen Struktur in einer Kammer; Behandeln der thermisch isolierten porösen Struktur mit erwärmter Luft für mindestens mehrere Stunden; kräftiges Bewegen der Luft in der Kammer während der Behandlung der porösen Struktur; und Auf­ rechterhalten der Temperatur der Luft in der Kammer bei min­ destens der gewählten Temperatur.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorierte Bindemittel unter fluorierten Ethylen-Pro­ pylen-Copolymeren, Perfluoralkoxypolymeren und Gemischen da­ von ausgewählt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend die An­ ordnung des Filters auf einer nichtmetallischen Oberfläche eines Trägers innerhalb der thermisch isolierten Kammer, das Erwärmen der Luft mit einem elektrischen Heizelement und das Verteilen der erwärmten Luft innerhalb der Kammer mit Hilfe von Prallplatten.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement in der Kammer für eine Zeitspanne im Bereich von 48 bis 336 Stunden erwärmt wird und daß die Luft auf eine Temperatur im Bereich von 248 bis 278°C erwärmt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft mit einem Ventilator kräftig bewegt wird.

15. Faserartige poröse Struktur, umfassend chemisch ge­ bundene fluorierte Polymerfasern, die mit einem unter fluo­ rierten Ethylen-Propylen-Copolymeren, Perfluoralkoxypolymeren und Gemischen davon ausgewählten Bindemittel gebunden worden sind, mit einer Gesamtkonzentration an extrahierbaren Stoffen von weniger als 570 ppb/m² (53 ppb/ft²).

16. Faserartige Struktur nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die fluorierten Polymerfasern mit einem un­ ter fluorierten Ethylen-Propylen-Polymeren, Perfluoralkoxypo­ lymeren und Gemischen davon ausgewählten Bindemittel gebunden worden sind, wobei die Gesamtkonzentration an extrahierbaren Stoffen weniger als 570 ppb/m² (53 ppb/ft²) beträgt und wobei das Bindemittel bis 80% des Gewichts der Fasern ausmacht.