DE60210261T2 - Verfahren zur herstellung von filtriermaterial - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums.
  • STAND DER TECHNIK
  • In den letzten Jahren hat die Notwendigkeit für höhere Reinheitsgrade in Reinräumen in Proportion zu dem Grad zugenommen, in welchem Halbleiter integriert worden sind und die Fähigkeiten von Flüssigkristallen verbessert worden sind, und somit werden Luftfiltereinheiten mit einer höheren Teilchenauffangausbeute gefordert.
  • Bis heute werden Hochleistungsluftfilter, die in diesen Arten von Luftfiltereinheiten verwendet werden, insbesondere HEPA-Filter (High Efficiency Particulate Air), ULPA-Filter (Ultra Low Penetration Air) und dergleichen, durch Fälteln eines Filtermediums, das aus Glasfasern hergestellt ist, in einem Naßpapierbildungsverfahren hergestellt.
  • Obwohl die Kosten der benötigten Energie, um Luft von einer Klimaanlage zu liefern, reduziert werden müssen und es wünschenswert ist, daß der Druckverlust einer Luftfiltereinheit reduziert wird und die Auffangausbeute der Luftfiltereinheit erhöht wird, um einen noch reineren Raum zu erhalten, ist es jedoch äußerst schwierig für eine aus Glasfasern gebildete Luftfiltereinheit, höhere Leistungsgrade (höhere Auffangausbeute, wenn der Druckverlust der gleiche ist, niedrigerer Druckverlust, wenn die Auffangausbeute die gleiche ist) zu erreichen.
  • Um demzufolge eine Luftfiltereinheit mit höheren Leistungsgraden herzustellen, ist bisher eine Luftfiltereinheit vorgeschlagen worden, die einen porösen Film einsetzt, der aus Polytetrafluorethylen (im folgenden PTFE) gebildet ist, das Fähigkeiten aufweist, die besser sind als für ein Glasfasermedium. Es ist berichtet worden, daß durch Einsatz eines porösen PTFE-Films der Druckverlust 2/3 von demjenigen eines ULPA-Filters ist, der ein Glasfasermedium mit der gleichen Auffangausbeute einsetzt (japanische, nicht geprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung H05-202217 und PCT Veröffentlichungen WO 94/16802 und WO 98/26860).
  • Obwohl die Fähigkeiten einer Luftfiltereinheit, die einen porösen PTFE-Film einsetzt, weiter verbessert werden können durch das verwendete Verfahren, um denselben herzustellen oder zu verarbeiten, ist zusätzlich ein poröser PTFE-Film mit verbesserten Fähigkeiten zuvor zur Verwendung in dieser Art einer Luftfiltereinheit vorgeschlagen worden. Ein einfacher poröser PTFE-Film mit hoher Leistung (ein Filtermedium, das kein darauf laminiertes, luftpermeables Trägerelement aufweist) ist in der japanischen, nicht geprüften Patentanmeldungsveröffentlichung H09-504737 (nationale Phase einer PCT-Anmeldung), der japanischen, nicht geprüften Patentanmeldungsveröffentlichung H10-30031, der japanischen, nicht geprüften Patentanmeldungsveröffentlichung H10-287759 und der PCT-Veröffentlichung WO 98/26860 vorgeschlagen worden. Diese Veröffentlichungen offenbaren einen porösen PTFE-Film mit einem hohen PF-Wert (Leistungsfaktor) (der die Fähigkeiten des Filtermediums angibt). Zusätzlich offenbart die japanische, nicht geprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung H10-287759 einen porösen PTFE-Film, dessen höchster PF-Wert 32 war.
  • Bis heute ist angenommen worden, daß der PF-Wert eines porösen PTFE-Film durch Vermindern des Durchmessers der Fasern im porösen PTFE-Film erhöht werden kann. Gemäß der neusten Forschung gibt es jedoch, so gar wenn der Durchmesser der Fasern vermindert wird, Begrenzungen dahingehend, um wieviel der PF-Wert verbessert werden wird (O. Tanaka et al., Proceedings of the 15th ICCCS International Symposium, S. 454–463). Dies liegt daran, da, wenn der Durchmesser der Fasern des porösen PTFE-Films vermindert wird, die Einzelfaserauffangausbeute η des Films aufgrund der Wechselwirkung von benachbarten Fasern in der Tat zunimmt und 1 übersteigt, jedoch die tatsächliche Einzelfaserauffangausbeute η des Films geringer als der berechnete Wert von η sein wird.
  • Der Grund hierfür wird unter Bezugnahme auf dieses Dokument erklärt (Proceedings of the 15th ICCCS International Symposium).
  • 15 zeigt die Beziehung zwischen einer Faser 61 in einem herkömmlichen Medium und Teilchen 63, die durch die Faser 61 gesammelt werden, und 16 zeigt die Beziehung zwischen Fasern 71, die einen porösen PTFE-Film bilden, und Teilchen 73, die durch die Fasern 71 gesammelt werden. In den Figuren ist der Durchmesser der Fasern 61, 71, die das Medium bilden, df und die Breite zwischen Teilchen, die weg von einer Faser um einen vorgegebenen Abstand positioniert und dadurch gesammelt werden, ist de. In dieser Situation wird die Einzelfaserauffangausbeute η des Mediums ausgedrückt durch:
  • [Formel 1]
    • η = de/df
  • Wie in 15 gezeigt, ist beim herkömmlichen Medium der Faserdurchmesser df verhältnismäßig groß und die Einzelfaserauffangausbeute η ist kleiner als 1, jedoch wird die Einzelfaserauffangausbeute η des porösen PTFE-Films größer als 1 sein, da der Faserdurchmesser df viel kleiner ist.
  • Wie in 16 gezeigt, überlappt aus diesem Grunde der Bereich S, in welchem eine Faser in der Lage ist zum Sammeln von Teilchen, teilweise mit dem Bereich S', in dem eine andere benachbarte Faser zum Sammeln von Teilchen in der Lage ist (d. h. der Bereich P, der in der Figur gezeigt ist), und somit wird die Auffangausbeute pro Faser, das heißt die Einzelfaserauffangausbeute η abnehmen.
  • Wie oben erwähnt, ist das Ergebnis, daß die tatsächliche Einzelfaserauffangausbeute des porösen PTFE-Films als ein Ganzes einen Wert haben wird, der kleiner ist als die theoretische Einzelfaserauffangausbeute (die Einzelfaserauffangausbeute, die nicht die Reduktion der Auffangausbeute, die durch Wechselwirkung mit anderen Fasern erzeugt wird, berücksichtigt).
  • Somit ist es schwierig gewesen, den PF-Wert zu erhöhen, da für die tatsächliche Einzelfaserauffangausbeute eines Mediums nicht erwartet wird, zuzunehmen, so gar wenn der Durchmesser der Fasern des Mediums vermindert wird, und obwohl ein poröser PTFE-Film mit einem PF-Wert von 32 im Stand der Technik bekannt ist, ist ein poröser PTFE-Film mit einem PF-Wert, der 32 übersteigt, im Stand der Technik bislang nicht bekannt gewesen.
  • Zusätzlich muß aus einem praktischen Gesichtspunkt heraus ein luftpermeables Trägerelement auf den porösen PTFE-Film laminiert werden, um den Film als ein Filtermedium zu verwenden. Dies ist aus dem Gesichtspunkt der Handhabung notwendig, um die Festigkeit des porösen PTFE-Films zu erhöhen und das Medium vor einer Beschädigung zu schützen, wenn das Medium in gewünschte Formen verarbeitet wird. Wenn jedoch ein luftpermeables Trägerelement auf den porösen PTFE-Film laminiert wird, wird der poröse PTFE-Film in Richtung seiner Dicke zusammengedrückt, der Abstand zwischen den Fasern des porösen PTFE-Films wird dadurch vermindert, und als ein Ergebnis wird der tatsächliche η-Wert weiter vermindert, und der PF-Wert des porösen PTFE-Films, auf den ein luftpermeables Element laminiert wird, wird kleiner sein als der PF-Wert eines porösen PTFE-Films alleine.
  • Die japanische, nicht geprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung H10-30031 offenbart, daß, wenn ein luftpermeables Trägerelement auf einen porösen PTFE-Film mit einem PF-Wert von 26,6 laminiert wird, der PF-Wert desselben 19,8 wird. Im Stand der Technik offenbart die PCT-Veröffentlichung WO 98/26860, das ein Medium, gebildet aus einem porösen PTFE-Film und laminiert auf ein luftpermeables Trägerelement, einen PF-Wert von 21,8 aufweist, und die Proceedings of the 15th ICCCS International Symposium offenbaren, daß diese Kombination einen PF-Wert von 28 aufweist. Ein Medium, das diese PF-Werte übersteigt, ist im Stand der Technik jedoch bislang nicht bekannt.
  • Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Hochleistungsfiltermedium bereitzustellen, das durch Laminieren eines luftpermeablen Trägerelements auf wenigstens eine Seite eines porösen PTFE-Films gebildet wird, und bei dem eine Abnahme der Einzelfaserauffangausbeute η des Filtermediums nach Wärmelamination gesteuert wird, der Druckverlust des Filtermediums gering ist und die Auffangausbeute des Filtermediums hoch ist. Insbesondere ist es beispielsweise eine Aufgabe, ein Hochleistungsmedium bereitzustellen, das durch Laminieren eines luftpermeablen Trägerelements auf wenigstens eine Seite eines porösen PTFE-Films gebildet wird, und bei dem eine Abnahme der Einzelfaserauffangausbeute η des Filtermediums nach Wärmelamination gesteuert wird, der Durckverlust des Filtermediums gering ist und die Auffangausbeute des Filtermediums hoch ist, so daß die tatsächliche Einzelfaserauffangausbeute η des Filtermediums 80 % der berechneten Einzelfaserauffangausbeute η desselben ist.
  • Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Filterpackung bereitzustellen, die aus einem gefälteten Filtermedium gebildet wird, das durch Laminieren eines luftpermeablen Trägerelements auf einen porösen PTFE-Film gebildet wird, wobei die Filterpackung einen geringen Druckverlust und eine hohe Auffangausbeute aufweist.
  • Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Luftfiltereinheit bereitzustellen, bei der eine Filterpackung, die aus einem gefälteten Filtermedium gebildet ist, das durch Laminieren eines luftpermeablen Trägerelements auf einen porösen PTFE-Film gebildet ist, innerhalb eines Rahmens aufgenommen wird, wobei die Luftfiltereinheit einen geringen Druckverlust und eine hohe Auffangausbeute aufweist.
  • Eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein effizientes Verfahren zum Herstellen der zuvor genannten Filter bereitzustellen.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Das Filtermedium, das in Anspruch 1 dargelegt wird, wird gebildet aus einem porösen Film, der aus PTFE zusammengesetzt ist, und einem luftpermeablen Trägerelement, das auf wenigstens eine Oberfläche des porösen Films wärmelaminiert ist. Der PF-Wert des Filtermediums übersteigt 35 und wird gemäß der folgenden Formel aus dem Druckverlust, der gemessen wird, wenn Luft das Filtermedium mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 5,3 cm/sek. permeiert, und der Auffangausbeute, die gemessen wird durch Einsatz von Silikateilchen mit Durchmessern zwischen 0,10 und 0,12 Mikrometern, berechnet.
  • [Formel 2]
    • PF = [–log(Permeabilität (%)/100)/(Druckverlust (Pa)] × 1.000;wobei Permeabilität (%) = 100 – Auffangausbeute (%) ist.
  • Wie oben erwähnt, ist ein Filtermedium dieses Typs, das einen PF-Wert von 28 aufweist, im Stand der Technik bekannt, jedoch ist ein Filtermedium dieses Typs, das einen PF-Wert aufweist, der 28 übersteigt, im Stand der Technik nicht bekannt.
  • Aufgrund der Forschung der vorliegenden Erfindung ist jedoch entdeckt worden, daß ein poröser PTFE-Film mit einem geringen Packungsverhältnis und einer hohen Porosität durch, beispielsweise, Zufügen einer vorgegebenen Menge oder mehr eines flüssigen Schmiermittels zu einem feinen PTFE-Pulver und Herstellen eines porösen PTFE-Films daraus erhalten werden kann.
  • Der Druckverlust für diese Art eines porösen PTFE-Films ist geringer als der Druckverlust für herkömmliche poröse PTFE-Filme, und die Auffangsausbeute für diese Art eines porösen PTFE-Films ist stark verbessert, da die Auffangfunktion der Fasern darin aktiv nicht nur durch die Fasern auf der Oberflächenschicht des Films, sondern ebenfalls durch die Fasern im Inneren des Films angezeigt wird. Somit weist dieser poröse PTFE-Film einen PF-Wert auf, der deutlich höher ist als die PF-Werte herkömmlicher poröser PTFE-Filme.
  • Demzufolge kann ein Hochleistungsfiltermedium mit einer überraschenden und nicht erwarteten Zunahme des PF-Werts durch Verwendung dieses Typs eines porösen PTFE-Films als das Filtermedium erhalten werden.
  • Das in Anspruch 2 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach Anspruch 1, bei dem ein luftpermeables Trägerelement auf die äußersten Seiten beider Seiten des Filtermediums wärmelaminiert wird.
  • Das luftpermeable Trägerelement wird, wie oben erwähnt, eingesetzt, um die Form des porösen PTFE-Films zu stabilisieren und die Handhabungsfähigkeit des porösen PTFE-Films zu erhöhen. Um jedoch eine Beschädigung der Fasern, die den porösen PTFE-Film bilden, während der Herstellung der Filterpackung und einer unten erwähnten Filtereinheit zu steuern, ist es bevorzugt, daß der poröse PTFE-Film nicht auf dem äußeren des Filtermediums exponiert wird.
  • Demzufolge wird ein Laminieren eines luftpermeablen Trägerelements auf die äußersten Schichten auf beiden Seiten dieses Filtermediums eine Beschädigung des porösen Films steuern.
  • Gemäß diesem Filtermedium kann, so gar in einem mehrschichtigen Filtermedium, bei dem beispielsweise eine Vielzahl von Schichten aus porösem PTFE-Film zusammen laminiert werden, eine Beschädigung des porösen PTFE-Films effektiv gesteuert werden, da ein luftpermeables Trägerelement auf die äußerst Schichten desselben laminiert wird.
  • Das in Anspruch 3 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium in Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das luftpermeable Trägerelement aus wärmeschmelzbarem Vliesstoff gebildet ist.
  • Bei diesem Filtermedium wird ein Bereich des luftpermeablen Trägerelements auf den porösen PTFE-Film wärmelaminiert, wenn das luftpermeable Trägerelement auf den porösen PTFE-Film wärmelaminiert wird. Wenn jedoch diese Art eines luftpermeablen Trägerelements keine Auswirkung auf den Druckverlust des Filtermediums aufweist, z. B. ein luftpermeables Trägerelement, das einen Druckverlust aufweist, der beträchtlich geringer ist als der Druckverlust des porösen PTFE-Films, kann dann ein herkömmliches luftpermeables Trägerelement, das im Stand der Technik bekannt ist, verwendet werden, um den porösen PTFE-Film zu verstärken.
  • Das luftpermeable Trägerelement ist bevorzugt ein Vliesstoff, bei dem wenigstens die Oberfläche desselben die Fähigkeit aufweist, um wärmelaminiert zu werden. Bevorzugter ist das luftpermeable Trägerelement ein Vliesstoff, der aus Kern/Mantel-Verbundfasern gebildet ist (z. B. Fasern bei denen der Kern Polyester ist und der Mantel Polyethylen ist, oder der Kern Polyester mit hohem Schmelzpunkt und der Mantel Polyester ist).
  • Das in Anspruch 4 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach Anspruch 1 oder 3, bei dem das Molekulargewicht des PTFE 6.000.000 oder größer ist.
  • Das Molekulargewicht des PTFE ist nicht besonders aus dem Standpunkt der Erhöhung des PF-Werts heraus begrenzt. Es ist jedoch bevorzugt, ein PTFE mit einem Molekulargewicht von 6.000.000 oder größer zu verwenden, da, wenn das Molekulargewicht desselben vermindert ist, die Fähigkeit zum Recken des PTFE verschlechtert wird, Risse und ein großer Teil an Nicht-Einheitlichkeit in einen hergestellten porösen PTFE-Film während der Reckung eingeführt werden bzw. wird, und dergleichen, und somit wird es kommerziell schwierig sein, diesen als einen Filter zu verwenden.
  • Das in Anspruch 5 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach Anspruch 1 oder 4, bei dem das Packungsverhältnis des porösen Films 8 % oder kleiner ist.
  • Wenn das Packungsverhältnis eines porösen PTFE-Films groß ist, wird, wie oben erwähnt, der Abstand zwischen den Fasern desselben abnehmen, die benachbarten Fasern werden eine Wechselwirkung verursachen und die Einzelfaserauffangausbeute des Filtermediums wird kleiner sein als die theoretische Einzelfaserauffangausbeute desselben.
  • Aufgrund der Forschung der gegenwärtigen Erfinder ist jedoch entdeckt worden, daß das Packungsverhältnis abnahm, wenn ein poröser PTFE-Film mittels des oben erwähnten Verfahrens hergestellt wurde, und als ein Ergebnis konnte ein poröser PTFE-Film mit großen Abständen zwischen den Fasern erhalten werden.
  • Demzufolge ist das Packungsverhältnis beabsichtigt, um kleiner als ein vorgegebener Wert zu sein, hier ein Packungsverhältnis von 8 % oder kleiner.
  • Das in Anspruch 6 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach Anspruch 1 oder 5, bei dem der durchschnittliche Durchmesser der Fasern, die den porösen Film bilden, 0,1 μm oder kleiner ist.
  • Wie oben erwähnt, wird der PF-Wert eines porösen PTFE-Films zunehmen, da die Durchmesser der Fasern in einem porösen PTFE-Film kleiner sind als solche in einem herkömmlichen Glasfasermedium, jedoch weist auf der anderen Seite ein poröser PTFE-Film Eigenschaften auf, die leicht beeinflußt werden können, z. B. kann das Einzelfaserauffangverhältnis desselben durch ein großes Packungsverhältnis vermindert werden. Diese Eigenschaften werden auffällig sein, wenn der PF-Wert des porösen PTFE-Films zunimmt.
  • Demzufolge sind die Durchmesser der Fasern im porösen PTFE-Film beabsichtigt, um kleiner als ein vorgegebenes Niveau zu sein, und ein Filtermedium, das diese Art eines porösen PTFE-Films einsetzt, wird einen hohen PF-Wert aufweisen.
  • Das in Anspruch 7 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach Anspruch 1 oder 6, bei dem der PF-Wert des porösen Films 35 übersteigt.
  • Wie oben erwähnt, wird der PF-Wert eines porösen PTFE-Films abnehmen, wenn ein luftpermeables Trägerelement darauf wärmelaminiert wird und in ein Filtermedium verarbeitet wird. Ein Filtermedium, bei dem der PF-Wert 35 übersteigt, wird jedoch durch Einsatz eines porösen PTFE-Films mit einem PF-Wert erhalten, der höher ist als der PF-Wert des Filtermediums.
  • Das in Anspruch 8 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die tatsächliche Einzelfaserauffangausbeute η des porösen Films 80 % oder größer als die Einzelfaserauffangausbeute η ist, die aus den physikalischen Eigenschaften des porösen Films berechnet wird.
  • Da die Einzelfaserauffangausbeute η des porösen PTFE-Films, wie oben erwähnt, größer als 1 ist, wird die tatsächliche Einzelfaserauffangausbeute aufgrund der Wechselwirkung mit benachbarten Fasern kleiner als die theoretische einfache Faserauffangausbeute sein.
  • Wie jedoch oben erwähnt, wurde als ein Ergebnis einer sorgfältigen Forschung durch die gegenwärtigen Erfinder entdeckt, daß das Packungsverhältnis eines porösen PTFE-Films kleiner gemacht werden könnte als dasjenige von herkömmlichen porösen PTFE-Filmen, ein poröser PTFE-Film mit großen Abständen zwischen den Faser desselben erhalten werden könnte und die Wechselwirkung von benachbarten Fasern vermindert werden könnte durch Herstellen eine porösen PTFE-Films durch, beispielsweise, Mischen einer vorgegebenen Menge oder mehr eines flüssigen Schmiermittels mit einem feinen PTFE-Pulver. Mit anderen Worten wurde es klar, daß ein poröser PTFE-Film, bei dem die tatsächliche Einzelfaserauffangausbeute desselben 80 % oder mehr der berechneten Einzelfaserauffangausbeute ist, mittels dieses Herstellungsverfahrens erhalten werden könnte.
  • Demzufolge wird ein Hochleistungsfiltermedium, bei dem der Umfang der Abnahme der Einzelfaserauffangausbeute desselben besser gesteuert wird als für einen herkömmlichen porösen PTFE-Film, durch Verwendung dieses Typs eines porösen PTFE-Films als das Filtermedium erhalten.
  • Es ist zu beachten, daß in der vorliegenden Erfindung die physikalischen Eigenschaften des porösen Films durch die verschiedenen Werte definiert werden, die sich auf den porösen PTFE-Film beziehen, die in Formel 10 (unten beschrieben) gezeigt sind.
  • Das in Anspruch 9 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach den Ansprüchen 1 bis 8, bei dem das Filtermedium in einer Luftfiltereinheit eingesetzt wird, bei der die Auffangausbeute für Teilchen mit Durchmessern von 0,3 μm oder größer 99,7 % oder größer ist und der Druckverlust zwischen 50 Pa und 500 Pa liegt, wenn Luft das Filtermedium mit einer Geschwindigkeit von 1,4 cm/Sekunde permeiert.
  • Eine Luftfiltereinheit mit diesen Eigenschaften wird sich im allgemeinen als ein HEPA-Filter qualifizierern, und in den letzten Jahren nimmt die Notwendigkeit für Luftfiltereinheiten zu, die zur Verwendung in einem Raum geeignet sind, der einen hohen Grad an Reinheit aufweisen muß. Ein Filtermedium, das den porösen PTFE-Hochleistungsfilm einsetzt, der oben erwähnt wird, ist zur Verwendung als ein HEPA-Filter geeignet.
  • Demzufolge ist ein Filtermedium, das diese Art eines porösen PTFE-Films einsetzt, in der Lage, als ein HEPA-Filter verwendet zu werden.
  • Das in Anspruch 10 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach den Ansprüchen 1 bis 9, bei dem das Filtermedium in einer Luftfiltereinheit eingesetzt wird, bei der die Auffangausbeute für Teilchen mit Durchmessern von 0,1 μm oder größer 99,9999 % oder größer ist und der Druckverlust zwischen 50 Pa und 500 Pa liegt, wenn Luft das Filtermedium mit einer Geschwindigkeit von 1,4 cm/Sekunde permeiert.
  • Eine Luftfiltereinheit mit diesen Eigenschaften wird sich im allgemeinen als ein ULPA-Filter qualifizieren und ist zur Verwendung in einem Raum geeignet, der einen Reinheitsgrad aufweisen muß, der sogar höher ist als derjenige für einen HEPA-Filter. Ein Filtermedium, das den porösen PTFE-Hochleistungsfilm, der oben erwähnt wird, einsetzt, ist zur Verwendung als ein HEPA-Filter geeignet.
  • Demzufolge ist ein Filtermedium, das diese Art eines porösen PTFE-Films einsetzt, in der Lage, als ein ULPA-Filter verwendet zu werden.
  • Eine in Anspruch 11 dargelegte Filterpackung schließt ein Filtermedium ein, das in einem der Ansprüche 1 bis 10 dargelegt wird, das in eine vorgegebene Form verarbeitet worden ist.
  • Das Filtermedium wird in eine vorgegebene Form, wie eine gefältelte Form, verarbeitet, damit es in der Luftfiltereinheit eingesetzt werden kann.
  • Die in Anspruch 12 dargelegte Filterpackung schließt ein Filtermedium und Abstandshalter ein. Das Filtermedium ist ein Filtermedium, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 10 dargelegt ist, das gefältelt worden ist. Die Abstandshalter werden aus einem Polyamidheißschmelzharz gebildet und dienen dazu, das Filtermedium in einer gefältelten Form zu halten.
  • Damit es in einer Luftfiltereinheit eingesetzt werden kann, wird ein Filtermedium normalerweise gefältelt und mit Abstandshaltern versehen, um die Zwischenräume zwischen den gefältelten Falten zu bewahren. Hier kann jedoch eine Hochleistungsfilterpackung erhalten werden, da das zuvor erwähnte Hochleistungsfiltermedium eingesetzt wird. Wie unten erwähnt, wird ein Fälteln definiert als ein sequentielles Falten eines Filtermediums, um eine gefältelte Form (oder eine gefaltete Form) zu bilden.
  • Die in Anspruch 13 dargelegte Luftfiltereinheit ist das Filtermedium, wie es in Ansprüchen 11 oder 12 dargelegt ist, und ein Rahmen, in dem die Filterpackung aufgenommen ist.
  • Eine Filterpackung wird innerhalb eines vorgegebenen Rahmens aufgenommen und in eine Luftfiltereinheit verarbeitet. Jedoch kann eine Hochleistungsluftfiltereinheit erhalten werden, da die zuvor erwähnte Hochleistungsfilterpackung eingesetzt wird.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums ist in Anspruch 14 dargelegt, in welchem das Filtermedium aus einem porösen Film, der aus PTFE zusammengesetzt ist, und einem luftpermeablen Trägerelement gebildet ist, das auf wenigstens eine Oberfläche des porösen Films wärmelaminiert ist, wobei das Filmmedium einen PF-Wert aufweist, der 32 übersteigt, und der PF-Wert des Filmmediums gemäß der folgenden Formel aus einem Druckverlust, der gemessen wird, wenn Luft durch das Filtermedium mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 5,3 cm/Sekunde permeiert, und einer Auffangausbeute, die gemessen wird durch Einsatz von Silikateilchen mit Durchmessern zwischen 0,10 und 0,12 μm, berechnet wird.
  • [Formel 3]
    • PF = [–log(Permeabilität (%)/100)/(Druckverlust (Pa)] × 1.000(Hier ist Permeabilität (%) = 100 – Auffangausbeute (%)).
  • Dieses Verfahren zur Herstellung schließt einen ersten Schritt, einen zweiten Schritt, einen dritten Schritt und einen vierten Schritt ein. Im ersten Schritt werden 380 ml oder mehr eines flüssigen Schmiermittels bei 20°C pro 1 kg eines feinen PTFE-Pulvers gemischt, um ein Gemisch zu erhalten. Es ist zu beachten, daß in der vorliegenden Erfindung die Menge an flüssigem Schmiermittel die Menge desselben bei 20°C ist. Im zweiten Schritt wird das Gemisch gewalzt und das flüssige Schmiermittel dann daraus entfernt, um ein nicht-gesintertes Band zu erhalten. Im dritten Schritt wird das nicht-gesinterte Band gereckt, um einen porösen Film zu erhalten. Im vierten Schritt wird ein luftpermeables Trägerelement auf wenigstens beide Seiten des porösen Films wärmelaminiert.
  • Wie oben erwähnt, hat aktuelle Forschung der gegenwärtigen Erfinder klargestellt, daß es Begrenzungen hinsichtlich des Grades gibt, um den der PF-Wert eines porösen PTFE-Films erhöht werden kann, sogar wenn die Durchmesser der Fasern des porösen Films vermindert werden.
  • Als ein Ergebnis sorgfältiger Forschung durch die gegenwärtigen Erfinder ist entdeckt worden, daß ein poröser PTFE-Film mit einem hohen PF-Wert, der im Stand der Technik nicht gefunden wird, erhalten werden kann durch ein Verfahren, welches die Schritte einschließt eines Zufügens von 380 ml oder mehr eines flüssigen Schmiermittels bei 20°C pro 1 kg eines feinen PTFE-Pulvers, Extrudieren dieser Paste, Rollen eines PTFE-Bogens aus dieser Paste und dann Trocknen des flüssigen Schmiermittels daraus, um einen nicht gesinterten PTFE-Bogen herzustellen, Recken des nicht-gesinterten PTFE-Bogens in der Längsrichtung und dann Recken dieses Bogens in der Querrichtung.
  • Bei der Herstellung des porösen PTFE-Films wird ein flüssiges Schmiermittel mit einem feinen PTFE-Pulver gemischt, um die Nicht-Schmelzverarbeitbarkeit des porösen PTFE-Films zu bewahren. Jedoch haben die Ergebnisse der Forschung durch die gegenwärtigen Erfinder bis jetzt klargestellt, daß, wenn die Menge an flüssigem Schmiermittel, die mit dem feinen PTFE-Pulver vermischt wird, erhöht wird, jedoch die anderen Parameter bei der Herstellung des porösen PTFE-Films die gleichen sind wie solche im Stand der Technik, der Druckverlust des porösen Films vermindert werden wird. Die Gründe hierfür wurden weiter untersucht und die Ergebnisse stellten sich wie folgt heraus. Mit anderen Worten, wenn eine große Menge an flüssigem Schmiermittel mit dem feinen PTFE-Pulver vermischt wird, wird die Spannung, die auf das feine PTFE-Pulver während der Pastenextrusion und des Rollens beaufschlagt wird, vermindert werden, und die Stellen, an welchen Fasern aus dem feinen PTFE-Pulver produziert werden, werden vermindert. Wenn ein nicht-gesintertes Band mit einer großen Menge an flüssigem Schmiermittel darin gereckt wird, wird als ein Ergebnis die Menge an erzeugten Fasern reduziert werden und die Porosität des porösen Films wird zunehmen, d. h. das Packungsverhältnis des porösen Films wird vermindert. Es wurde entdeckt, daß dies der Grund war für die Reduktion des Druckverlustes. Gleichzeitig wurde entdeckt, daß der PF-Wert des porösen PTFE-Films zunahm. Gemäß dem Verfahren zum Herstellen gemäß der vorliegenden Erfindung wurde somit klar, daß ein Filtermedium, dessen PF-Wert 32 übersteigt, erhalten werden konnte, sogar nachdem ein luftpermeables Trägerelement auf den porösen PTFE-Film wärmelaminiert worden ist.
  • Der Grund, daß der PF-Wert des Filtermediums, das durch das Verfahren zum Herstellen der vorliegenden Erfindung erhalten wird, zunimmt, ist wie folgt. Gemäß dem Einzelfaserauffangtheorem werden, wenn das Packungsverhältnis größer wird, die Teilchenauffangausbeute und der PF-Wert eines porösen Films im allgemeinen aufgrund des Siebmechanismus zunehmen. Jedoch wird, wenn er tatsächlich gemessen wird, der PF-Wert zunehmen, wenn das Packungsverhältnis vermindert wird. Der Grund hierfür ist für folgt. Da der Abstand zwischen den Fasern eines porösen PTFE-Films kleiner wird, wenn das Packungsverhältnis desselben zunimmt, wird gemäß den Proceedings of 15th ICCCS International Symposium ein poröser PTFE-Film, bei dem die Durchmesser der Fasern vermindert sind und die Einzelfaserauffangausbeute η 1 übersteigt, Wechselwirkung aufweisen, die aus benachbarten Fasern erzeugt wird, und somit wird die tatsächliche Einzelfaserauffangausbeute des Films kleiner sein als die Einzelfaserauffangausbeute η, die die Fasern selbst besitzen. Wenn das Packungsverhältnis vermindert wird und der Abstand zwischen den Fasern erhöht wird, wird umgekehrt der Wechselwirkungsbereich der benachbarten Fasern vermindert und die Einzelfaserauffangausbeute η, die die Fasern selbst aufweisen, wird wie sie ist gezeigt.
  • Somit wird der poröse PTFE-Film der vorliegenden Erfindung die Abnahme der tatsächlichen Einzelfaserauffangausbeute η kontrollieren, wird einen PF-Wert aufweisen, der 32 übersteigt, und wird ferner, wie unten beschrieben, einen PF-Wert aufweisen, der 35 übersteigt.
  • Wenn ein luftpermeables Trägerelement auf den porösen PTFE-Film wärmezulaminieren ist, wird zusätzlich, wie oben erwähnt, der poröse PTFE-Film und das luftpermeable Trägerelement zwischen zwei Rollen geführt, von denen wenigstens eine erwärmt ist, gemäß den normalen Verfahren. Dieses Verfahren drückt den Film in der Richtung der Dicke zusammen, der Verlust an Einzelfaserauffangausbeute η wird zunehmen und der PF-Wert des Mediums wird abnehmen.
  • Um demzufolge in der vorliegenden Erfindung die Abnahme des PF-Werts eines porösen PTFE-Films mit hohem PF-Wert zu steuern, offenbart die japanische, nicht geprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung H06-218899 ein Verfahren, bei dem ein poröser PTFE-Film und ein luftpermeables Trägerelement aufeinander angeordnet und mittels ihres eigenen Gewichts und ohne die Beaufschlagung von zusätzlichem Druck laminiert werden. Diese Veröffentlichung offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Schwächen einer Aufnahmespannung. Hier wird eine Wärmelamination durchgeführt, so daß ein Zusammendrücken des porösen PTFE-Films in der Richtung der Dicke soweit wie möglich vermieden werden kann, und ein Filtermedium mit einem hohen PF-Wert wird dadurch erhalten.
  • Das in Anspruch 15 dargelegte Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums ist das Verfahren zum Herstellen nach Anspruch 14, bei dem im ersten Schritt 406 ml oder mehr eines flüssigen Schmiermittels bei 20°C pro jedem 1 kg an feinem PTFE-Pulver gemischt werden.
  • Wie oben erwähnt, wurde aufgrund der Forschung durch die gegenwärtigen Erfinder entdeckt, daß ein poröser PTFE-Film mit einem geringen Packungsverhältnis durch Erhöhen der Menge an flüssigem Schmiermittel, das pro Gewichtseinheit an feinem PTFE-Pulver gemischt wird, erhalten werden kann. Es wurde klar, daß es bevorzugter ist, daß 406 ml oder mehr eines flüssigen Schmiermittels bei 20°C pro jedem 1 kg an feinem PTFE-Pulver zugefügt werden.
  • Demzufolge wird in diesem Herstellungsverfahren ein Filtermedium, bei dem das Packungsverhältnis weiter vermindert und der PF-Wert weiter erhöht wird, erhalten durch Zufügen dieser Menge an flüssigem Schmiermittel zu einem feinen PTFE-Pulver.
  • Das in Anspruch 16 dargelegte Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums ist das Verfahren zur Herstellung nach Ansprüchen 14 oder 15, bei dem im dritten Schritt die Gesamtfläche des nicht-gesinterten Bandes auf zwischen das 80-fache bis 800-fache seiner ursprünglichen Größe durch zunächst Recken des nicht-gesinterten Bandes in der Längsrichtung auf zwischen das 3-fache bis 20-fache seiner ursprünglichen Länge und dann Recken des nicht-gesinterten Bandes in der seitlichen Richtung auf zwischen das 10- und 50-fache seiner ursprünglichen Breite gereckt wird.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren wird, wenn das nicht-gesinterte PTFE-Band gereckt wird, ein Filtermedium, das aus einem porösen PTFE-Hochleistungsfilm zusammengesetzt ist, erhalten durch Recken des PTFE-Bandes mit diesen Zugverhältnissen.
  • Das in Anspruch 17 dargelegte Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums ist das Verfahren zum Herstellen nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem das luftpermeable Trägerelement ein wärmeschmelzbarer Vliesstoff ist.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren wird ein Hochleistungsfiltermedium erhalten, wenn ein wärmeschmelzbarer Vliesstoff als das luftpermeable Trägerelement eingesetzt wird.
  • Das in Anspruch 18 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach Anspruch 1, bei dem der poröse Film ein mehrschichtiger poröser Film mit wenigstens zwei Schichten ist. Der mehrschichtige poröse Film schließt einen ersten porösen Film, der aus PTFE zusammengesetzt ist, und einen zweiten porösen Film, der aus modifiziertem PTFE zusammengesetzt und an dem ersten porösen Film laminiert ist, ein.
  • Wie oben erwähnt, ist ein Filtermedium dieser Art, das einen PF-Wert von 28 aufweist, im Stand der Technik bekannt, jedoch ist ein Filtermedium dieser Art, das einen PF-Wert aufweist, der 28 übersteigt, nicht im Stand der Technik bekannt. Gemäß dem Einzelfaserauffangtheorem liegt dies daran, daß ein Filtermedium, bei dem die Durchmesser der Fasern darin vermindert worden sind und die Einzelfaserauffangausbeute η desselben 1 übersteigt, Wechselwirkung aufweisen wird, die darin durch benachbarte Fasern erzeugt werden, und somit wird die tatsächliche Einzelfaserauffangausbeute η des Filtermediums kleiner sein als die Einzelfaserauffangausbeute η, die die Fasern selbst aufweisen.
  • Jedoch zeigen die Ergebnisse der Forschung durch die Erfinder, daß ein poröser PTFE-Film mit einem PF-Wert, der höher ist als zuvor im Stan der Technik bekannt, beispielsweise erhalten wird durch einen mehrschichtigen porösen Film mit wenigstens zwei Schichten, bei dem ein poröser Homo-PTFE-Film und ein poröser modifizierter PTFE-Film miteinander laminiert werden. Mit anderen Worten wurde entdeckt, daß der Abstand zwischen den Fasern eines porösen PTFE-Films mittels des unten beschriebenen Herstellungsverfahrens erhöht werden kann, und als ein Ergebnis wird die Wechselwirkung von benachbarten Fasern gesteuert, und ein poröser Film mit einem PF-Wert, der höher ist als derjenige, der im Stand der Technik gefunden wird, wird erhalten.
  • Der Grund, warum der mehrschichtige poröse Film gemäß der vorliegenden Erfindung einen hohen PF-Wert aufweist, wird unten erklärt.
  • Die Fähigkeit gereckt zu werden, ist für modifiziertes PTFE schlecht, und wenn es alleine verwendet wird, wird es während der seitlichen Reckung, die in dem letzten Schritt des Herstellungsverfahrens des porösen Films durchgeführt wird, reißen. Somit kann kein poröser Film, der als ein Luftfilter verwendbar ist, erhalten werden. Wenn jedoch dieses modifizierte PTFE auf Homo-PTFE angeordnet wird, kann die seitliche Reckung des letzten Schritts durchgeführt werden, ohne daß Risse auftreten.
  • Da die Fähigkeit gereckt zu werden für modifiziertes PTFE schlecht ist, wird insbesondere die Struktur eines mehrschichtigen porösen Films, der modifiziertes PTFE einsetzt, im Gegensatz zur feinen Struktur eines Homo-PTFE, ein netzartiges Muster mit Poren mit äußerst großen Durchmessern aufweisen. Die poröse Struktur auf der Oberfläche des modifizierten porösen PTFE-Films wird wesentliche Auswirkung auf den porösen Homo-PTFE-Film (die Teilchenauffangschicht) haben. Mit anderen Worten wird in der Grenzfläche zwischen dem Home-PTFE und dem modifizierten PTFE der poröse Home-PTFE-Film durch Bewegung gezogen, die versucht, den Durchmesser der Poren auf die Größe des netzartigen Musters des modifizierten PTFE zu weiten. Als ein Ergebnis wird die Struktur des porösen Homo-PTFE-Films in der Grenzfläche zwischen sich und dem porösen modifizierten PTFE-Film Poren darin aufweisen, die größer sind als die Poren in der inneren Struktur des porösen Homo-PTFE-Films, und somit wird der Abstand zwischen den Fasern zunehmen.
  • Auf der anderen Seite werden die Teilchen, die durch einen porösen PTFE-Film aufgefangen werden, auf der Oberfläche der porösen Filmstruktur mittels eines porösen PTFE-Films mit hohen Auffangfähigkeiten aufgefangen. Aus den zuvor genannten Gründen wird jedoch die Abnahme der Einzelfaserauffangausbeute η der Fasern des porösen Homo-PTFE-Films auf der Oberfläche desselben aufgrund der Wechselwirkung mit den benachbarten Fasern abnehmen, und als ein Ergebnis wird der PF-Wert des prösen Films zunehmen.
  • Ein poröser mehrschichtiger PTFE-Film mit dieser Art der mehrschichtigen Struktur wird eine geringere Zunahmegeschwindigkeit des Druckverlustes aufgrund der Teilchenanhaftung als ein poröser Einzelschicht-PTFE-Film aufweisen. Bei dieser Art eines mehrschichtigen porösen Films wird im allgemeinen angenommen, daß die Zunahme des Druckverlusts durch Einfangen verhältnismäßig großer Teilchen in der Schicht mit einer breiten Maschenweite vermindert wird, und durch Einfangen verhältnismäßig kleiner Teilchen in der Schicht mit einer engen Maschenweite.
  • Wenn jedoch solche Filter, wie HEPA und ULPA, in Superreinräumen in der Halbleiterindustrie verwendet werden, kann eine Zunahme des Druckverlusts aus den vorgenannten Gründen nicht kontrolliert werden, da große Teilchen in Superreinräumen im voraus durch Vorfilter oder dergleichen entfernt werden.
  • In bezug auf diesen Punkt wird bei den mehrschichtigen porösen Filmen der vorliegenden Erfindung der Grenzflächenbereich des porösen Homo-PTFE-Films durch den porösen modifizierten PTFE-Film aufgerauht. Als Grund, daß der Druckverlust des porösen PTFE-Films aufgrund der Anhaftung von Teilchen daran zunimmt, wird angenommen, daß die Teilchen sich in einer Schicht auf der Oberfläche des porösen Films ansammeln und eine Kuchenschicht darauf bilden, und nicht deshalb, daß die Teilchen sich im Inneren des porösen Films ansammeln und eine Verstopfung bewirken.
  • Gemäß dem porösen mehrschichtigen PTFE-Film der vorliegenden Erfindung wird es schwierig sein für eine Kuchenschicht, sich aufgrund einer Teilchenanhaftung zu bilden, da die Oberfläche des porösen Homo-PTFE-Films (der Teilchenauffangschicht) aufgerauht ist.
  • Wenn ein luftpermeables Trägerelement auf den porösen PTFE-Film wärmezulaminieren ist, werden zusätzlich, wie oben erwähnt, der poröse PTFE-Film und das luftpermeable Trägerelement zwischen zwei Rollen geführt, von denen wenigstens eine erwärmt ist, gemäß den normalen Verfahren. Dieses Verfahren wird den Film in der Richtung der Dicke zusammendrücken, der Verlust an Einzelfaserauffangausbeute η wird zunehmen und der PF-Wert des Mediums wird abnehmen.
  • Um die Abnahme des PF-Werts von einem porösen PTFE-Film mit hohem PF-Wert in diesem Filtermedium zu steuern, offenbart demzufolge die japanische, nicht geprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung H06-218899 ein Verfahren, bei dem ein poröser PTFE-Film und ein luftpermeables Trägerelement aufeinander angeordnet und mittels ihres eigenen Gewichts und ohne die Beaufschlagung von zusätzlichem Druck laminiert werden. Diese Veröffentlichung offenbart ebenfalls ein Verfahrer zum Schwächen einer Aufnahmespannung. Hier wird die Wärmelamination so durchgeführt, daß ein Zusammendrücken des porösen PTFE-Films in der Richtung der Dicke soweit wie möglich vermieden werden kann, und ein Filtermedium mit einem hohen PF-Wert wird dadurch erhalten.
  • Das in Anspruch 19 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach Anspruch 1, bei dem der poröse Film ein mehrschichtiger poröser Film mit wenigstens zwei Schichten ist. Der mehrschichtige poröse Film schließt einen ersten porösen Film und einen zweiten porösen Film ein, der auf dem ersten porösen Film laminiert ist und einen durchschnittlichen Porendurchmesser aufweist, der das 10-fache oder mehr ist vom durchschnittlichen Porendurchmesser des ersten porösen Films.
  • In diesem Filtermedium werden eine Vielzahl von porösen Filmen, die unterschiedliche durchschnittliche Porendurchmesser aufweisen und die zusammen laminiert worden sind, eingesetzt als der mehrschichtige poröse Film, und der erste poröse Film, der den kleineren durchschnittlichen Porendurchmesser aufweist, fungiert als die Hauptauffangschicht.
  • Wenn diese Art des mehrschichtigen Films im letzten Schritt des Herstellungsverfahrens für den porösen Film gereckt wird, wird der Grenzflächenbereich des ersten porösen Films, der mit dem zweiten porösen Film in Kontakt ist, eine feine Struktur vor dem Recken aufweisen. Wenn jedoch die ersten und zweiten porösen Filme zusammen gereckt werden, wird eine Kraft, die versucht, den Grenzflächenbereich des ersten porösen Films zu vergrößern und zu weiten, durch den zweiten porösen Film mit dem größeren durchschnittlichen Porendurchmesser (z. B. einer netzartigen Struktur), darauf beaufschlagt und somit wird der Grenzflächenbereich des ersten porösen Films durch den zweiten porösen Film gezogen und nimmt eine vergrößern, geweitete und aufgerauhte Struktur ein. Als ein Ergebnis wird die Struktur des Grenzflächenbereichs des ersten porösen Films eine Struktur aufweisen, die größer ist als die Feinstruktur im Inneren desselben.
  • Deshalb wird der Abstand zwischen den Fasern des Grenzflächenbereichs des ersten porösen Films in diesem mehrschichtigen Film größer, und als ein Ergebnis wird keine Wechselwirkung aus benachbarten Fasern erzeugt und die Abnahme der Einzelfaserauffangausbeute wird kontrolliert. Somit wird der PF-Wert des mehrschichtigen porösen Films deutlich erhöht.
  • Zusätzlich wird ein mehrschichtiger poröser Film erhalten, bei dem Teilchen in der Luft durch sowohl den Grenzflächenbereich des ersten porösen Films als auch durch die Fasern im Inneren des ersten porösen Films aufgefangen werden. Deshalb sammeln sich Teilchen nicht im Grenzflächenbereich des ersten porösen Films an und bilden eine Kuchenschicht wie im Stand der Technik, und als ein Ergebnis wird ein Anstieg des Druckverlustes gesteuert.
  • Es ist zu beachten, daß der durchschnittliche Porendurchmesser des zweiten porösen Films bevorzugt das 50-fache oder mehr desjenigen des ersten porösen Films ist, und noch bevorzugter das 100-fache oder mehr des ersten porösen Films.
  • Das in Anspruch 20 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach Anspruch 19, bei dem der erste poröse Film aus einem Homo-PTFE und der zweite poröse Film aus einem modifizierten PTFE gebildet ist.
  • Aufgrund der Forschung der gegenwärtigen Erfinder ist, wie oben erwähnt, entdeckt worden, daß bei einem mehrschichtigen porösen Film, der einen porösen Homo-PTFE-Film und einen porösen modifizierten PTFE-Film einschließt, der Grenzflächenbereich des porösen Homo-PTFE-Films während der Reckung durch die Bewegung des modifizierten porösen Films mit dem größeren durchschnittlichen Porendurchmesser auseinander gezogen wird, und der Abstand zwischen den Fasern im Grenzflächenbereich des Homo-PTFE wird sich weiten und zunehmen. Zusätzlich wurde klar als ein Ergebnis gezeigt, daß Wechselwirkung mit benachbarten Fasern nicht erzeugt wird, die Abnahme der Einzelfaserauffangausbeute gesteuert wird und der PF-Wert des mehrschichtigen porösen Films deutlich zunimmt.
  • Hier wird ein Hochleistungsfiltermedium mit einer überraschenden und nicht erwarteten Zunahme des PF-Werts durch Wärmelaminieren eines mehrschichtigen porösen Films erhalten, der einen porösen Homo-PTFE-Film und einen porösen modifizierten PTFE-Film an einem luftpermeablen Trägerelement einschließt.
  • Bis jetzt war lediglich ein poröser PTFE-Film mit einem PF-Wert von 28, nachdem ein luftpermeables Trägerelement daran wärmelaminiert worden war, im Stand der Technik bekannt. Jedoch kann ein Filtermedium mit einem PF-Wert, der 32 übersteigt, erhalten werden durch Einsetzen eines mehrschichtigen porösen Körpers, der Homo-PTFE und modifiziertes PTFE mit unterschiedlichen durchschnittlichen Porendurchmessern, wie denjenigen, die oben erwähnt werden, einschließt.
  • Das in Anspruch 21 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach Anspruch 20, bei dem das modifizierte PTFE eines ist, bei dem lediglich genug eines Comonomers zu einem TFE-Monomer zugegeben wird, um das TFE-Monomer nicht schmelzverarbeitbar zu machen.
  • Das feine modifizierte PTFE-Pulver, das als das modifizierte PTFE in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, ist eines, bei dem eine kleine Menge eines Comonomers zu einem TFE-Monomer zugefügt und zusammen copolymerisiert wird. Die Menge an zugefügtem Comonomer ist im allgemeinen 0,01 bis 0,03 Gew.-%.
  • Wenn diese Menge an Comonomer zugefügt wird, kann das modifizierte feine PTFE-Pulver nicht schmelzverarbeitet werden und wird in einem nicht schmelzverarbeitbaren Zustand gehalten.
  • Das in Anspruch 22 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach Anspruch 21, bei dem das Comonomer eine oder mehrere Arten ist, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Hexafluorpropylen, Perfluoralkylvinylether, Perfluorpropylvinylether und Trifluorchlorethylen.
  • Die Copolymereinheiten sind bevorzugt Hexafluorpropylen, Perfluoralkylvinylether, Perfluorpropylvinylether, Trifluorchlorethylen und dergleichen. Insbesondere sind diese Materialien wünschenswert, wenn sie als Comonomere verwendet werden.
  • Das in Anspruch 23 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach den Ansprüchen 19 bis 22, bei dem das luftpermeable Trägerelement auf die äußersten Seiten beider Seiten des Filtermediums wärmelaminiert ist.
  • Das luftpermeable Trägerelement wird, wie oben erwähnt, eingesetzt, um die Form des porösen PTFE-Films zu stabilisieren und die Handhabungsfähigkeit des porösen PTFE-Films zu erhöhen. Um jedoch eine Beschädigung der Fasern, die den porösen PTFE-Film bilden, während der Herstellung der Filterpackung und der unten erwähnten Luftfiltereinheit zu steuern, ist es bevorzugt, daß der poröse PTFE-Film nicht auf dem Äußeren des Filtermediums exponiert ist.
  • Demzufolge wird ein Laminieren eines luftpermeablen Trägerelements auf die äußersten Schichten auf beiden Seiten dieses Filtermediums eine Beschädigung des porösen Films steuern.
  • Gemäß diesem Filtermedium kann sogar bei einem mehrschichtigen Filtermedium, bei dem eine Vielzahl von Schichten eines porösen PTFE-Films zusammen laminiert sind, beispielsweise eine Beschädigung des porösen PTFE-Films effektiv gesteuert werden, da ein luftpermeables Trägerelement auf die äußersten Schichten desselben laminiert ist.
  • Das in Anspruch 24 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei dem das luftpermeable Trägerelement aus wärmeschmelzbarem Vliesstoff zusammengesetzt ist.
  • Bei diesem Filtermedium wird ein Teil des luftpermeablen Trägerelements auf den porösen PTFE-Film wärmelaminiert, wenn das luftpermeable Trägerelement auf den porösen PTFE-Film wärmelaminiert wird. Wenn jedoch diese Art eines luftpermeablen Trägerelements keine Auswirkung auf den Druckverlust des Filtermediums aufweist, z. B. ein luftpermeables Trägerelement, das einen Druckverlust aufweist, der beträchtlich geringer ist als der Druckverlust des porösen PTFE-Films, kann dann ein herkömmliches luftpermeables Trägerelement, das im Stand der Technik bekannt ist, verwendet werden, um den porösen PTFE-Film zu verstärken.
  • Das luftpermeable Trägerelement ist bevorzugt ein Vliesstoff, bei dem wenigstens die Oberfläche desselben die Fähigkeit aufweist, um wärmelaminiert zu werden. Bevorzugter ist das luftpermeable Trägerelement ein Vliesstoff, der aus Kern/Mantel-Verbundfasern zusammengesetzt ist (z. B. Fasern, bei denen der Kern Polyester und der Mantel Polyethylen ist, oder bei denen der Kern Polyester mit hohem Schmelzpunkt und der Mantel Polyester ist).
  • Das in Anspruch 25 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium, das in einem der Ansprüche 19 bis 24 dargelegt ist, bei dem der mehrschichtige poröse Film ferner einen dritten porsöen Film einschließt, der auf einer Seite des ersten porösen Films laminiert ist, die gegenüberliegend ist zu der Seite, an der der zweite poröse Film laminiert ist, und bei dem der durchschnittliche Porendurchmesser des dritten porösen Films das 10-fache oder mehr des durchschnittlichen Porendurchmessers des ersten porösen Films ist.
  • Der mehrschichtige poröse PTFE-Film der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine zweischichtige Struktur begrenzt, sondern kann ebenfalls eine Struktur mit drei oder mehr Schichten aufweisen, die hier veranschaulicht ist. Wenn der mehrschichtige poröse PTFE-Film eine dreischichtige Struktur aufweist, werden die zuvor erwähnten Effekte demonstriert, sogar wenn die Mittelschicht der poröse Homo-PTFE-Film und die äußere Schicht der poröse modifizierte PTFE-Film ist, oder wenn die mittlere Schicht der poröse modifizierte PTFE-Film und die äußere Schicht der poröse Homo-PTFE-Film ist.
  • Das in Anspruch 26 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach einem der Ansprüche 19 bis 25, bei dem das Filtermedium in einer Luftfiltereinheit eingesetzt ist, bei der die Auffangausbeute für Teilchen mit Durchmessern von 0,3 μm oder mehr 99,97 % oder mehr ist und der Druckverlust zwischen 50 Pa und 500 Pa liegt, wenn Luft das Filtermedium mit einer Geschwindigkeit von 1,4 cm/Sekunde permeiert.
  • Eine Luftfiltereinheit mit diesen Eigenschaften wird sich im allgemeinen als ein HEPA-Filter qualifizieren, und in den letzten Jahren nimmt die Notwendigkeit für Luftfiltereinheiten, die zur Verwendung in einem Raum geeignet sind, der einen hohen Reinheitsgrad aufweisen muß, zu. Ein Filtermedium, welches den porösen PTFE-Hochleistungsfilm, wie er oben erwähnt wird, einsetzt, ist zur Verwendung als ein HEPA-Filter geeignet.
  • Demzufolge ist ein Filtermedium, das diese Art eines porösen PTFE-Films einsetzt, zur Verwendung als ein HEPA-Filter fähig.
  • Das in Anspruch 27 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach einem der Ansprüche 19 bis 26, bei dem das Filtermedium in einer Luftfiltereinheit eingesetzt ist, bei der die Auffangausbeute für Teilchen mit Durchmessern von 0,1 μm oder mehr 99,9999 % oder höher ist und der Druckverlust zwischen 50 Pa und 500 Pa liegt, wenn Luft das Filtermedium mit einer Geschwindigkeit von 1,4 cm/Sekunde permeiert.
  • Eine Luftfiltereinheit mit diesen Eigenschaften wird sich im allgemeinen als ein ULPA-Filter qualifizieren und ist zur Verwendung in einem Raum geeignet, der einen Reinheitsgrad aufweisen muß, der sogar höher ist als derjenige eines HEPA-Filters. Ein Filtermedium, das den porösen PTFE-Hochleistungsfilm, der oben erwähnt wird, einsetzt, ist zur Verwendung als ein HEPA-Filter geeignet.
  • Demzufolge kann ein Filtermedium, das diese Art eines porösen PTFE-Films einsetzt, als ein ULPA-Filter verwendet werden.
  • Das in Anspruch 28 dargelegte Filtermedium ist das Filtermedium nach einem der Ansprüche 19 bis 27, bei dem der PF-Wert des mehrschichtigen porösen Films 35 übersteigt.
  • Wie oben erwähnt, wird der PF-Wert eines porösen PTFE-Films abnehmen, wenn ein luftpermeables Trägerelement darauf wärmelaminiert wird und in ein Filtermedium verarbeitet wird. Ein Filtermedium, bei dem der PF-Wert 35 übersteigt, wird jedoch durch Einsatz eines porösen PTFE-Films mit einem PF-Wert, der höher ist als der PF-Wert des Filtermediums, erhalten.
  • Eine in Anspruch 29 dargelegte Filterpackung schließt ein Filtermedium ein, das in einem der Ansprüche 19 bis 28 dargelegt ist, das in eine vorgegebene Form verarbeitet worden ist.
  • Das Filtermedium ist in eine vorgegebene Form verarbeitet, wie eine gefältelte Form, damit es in der Luftfiltereinheit verwendet werden kann.
  • Die Anspruch 30 dargelegte Filterpackung schließt ein Filtermedium und Abstandshalter ein. Das Filtermedium ist ein Filtermedium, das in einem der Ansprüche 19 bis 28 dargelegt ist, das gefältelt worden ist. Die Abstandshalter sind aus Polyamidheißschmelzharz zusammengesetzt und dienen dazu, das Filtermedium in einer gefältelten Form zu halten.
  • Um in einer Luftfiltereinheit verwendet zu werden, wird ein Filtermedium normalerweise gefältelt und mit Abstandshaltern bereitgestellt, um die Zwischenräume zwischen den Falten zu bewahren. Hier kann jedoch eine Hochleistungsfilterpackung erhalten werden, da das zuvor erwähnte Hochleistungsfiltermedium eingesetzt wird. Wie unten erwähnt wird ein Fälteln definiert als ein sequentielles Falten eines Filtermediums, um eine gefältelte Form (oder eine gefaltete Form) zu bilden.
  • Eine in Anspruch 31 dargelegte Luftfiltereinheit schließt die Luftfilterpackung und einen Rahmen ein. Die Filterpackung ist die in Ansprüchen 29 oder 30 dargelegte Filterpackung. Der Rahmen nimmt die Filterpackung auf.
  • Eine Filterpackung wird innerhalb eines vorgegebenen Rahmens aufgenommen und in eine Luftfiltereinheit verarbeitet. Jedoch kann eine Hochleistungsluftfiltereinheit erhalten werden, da die zuvor erwähnte Hochleistungsfilterpackung eingesetzt wird.
  • Das in Anspruch 32 dargelegte Verfahren zum Herstellen einer Filtereinheit ist ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums, das aus einem mehrschichtigen porösen Film mit wenigstens zwei Schichten und einem luftpermeablen Trägerelement zusammengesetzt ist, das auf wenigstens eine Oberfläche des mehrschichtigen porösen Films wärmelaminiert ist. Der mehrschichtige poröse Film schließt einen ersten porösen Film ein, der aus Home-PTFE gebildet ist, und einen zweiten porösen Film, der aus einem modifizierten PTFE gebildet ist. Dieses Verfahren zum Herstellen schließt einen ersten Schritt, einen zweiten Schritt, einen dritten Schritt, einen vierten Schritt, einen fünften Schritt und einen sechsten Schritt ein.
  • Im ersten Schritt wird eine erste Mischung hergestellt durch Mischen eines feinen Homo-PTFE-Pulvers mit einem flüssigen Schmiermittel, und eine zweite Mischung wird hergestellt durch Mischen eines feinen modifizierten PTFE-Pulvers mit einem flüssigen Schmiermittel. Diese Mischungen werden getrennt innerhalb einer zylindrischen Extrusionsform angeordnet. Im zweiten Schritt werden die ersten und die zweiten Mischungen einheitlich pastenextrudiert. Im dritten Schritt werden die ersten und die zweiten Mischungen aus dem zweiten Schritt zusammengedrückt, um eine mehrschichtige Formation zu erhalten. Im vierten Schritt wird das flüssige Schmiermittel aus der mehrschichtigen Formation entfernt, um ein nicht-gesintertes Band zu erhalten. Im fünften Schritt wird das nicht-gesinterte Band zunächst in der Längsrichtung und dann in der seitlichen Richtung gereckt, um einen mehrschichtigen porösen Film zu erhalten. Im sechsten Schritt wird ein luftpermeables Trägerelement auf wenigstens eine Seite des mehrschichtigen porösen Films wärmelaminiert.
  • Aufgrund der Forschung durch die gegenwärtige Erfinder ist entdeckt worden, daß der oben erwähnte mehrschichtige poröse Film erhalten wird, in einem Verfahren, durch getrenntes Anordnen eines feinen Homo-PTFE-Pulvers und eines feinen modifizierten PTFE-Pulvers innerhalb einer zylindrischen Extrusionsform, Pastenextrudieren dieser Gemische, Zusammendrücken der Gemische, Entfernen des flüssigen Schmiermittels daraus und dann Recken der Gemische in der Längsrichtung und in der seitlichen Richtung.
  • Hier kann ein Hochleistungsfiltermedium effektiv durch Erhalten eines mehrschichtigen porösen Films mittels dieses Verfahrens und dann Wärmelaminieren eines luftpermeablen Bogens daran erhalten werden.
  • Das in Anspruch 33 dargelegte Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums ist ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums, das aus einem mehrschichtigen porösen Film mit wenigstens zwei Schichten und einem luftpermeablen Trägerelement zusammengesetzt ist, das auf wenigstens eine Oberfläche des mehrschichtigen porösen Films wärmelaminiert ist. Der mehrschichtige poröse Film schließt einen ersten porösen Film, der aus Homo-PTFE gebildet ist, und einen zweiten porösen Film, der aus einem modifizierten PTFE gebildet ist, ein. Dieses Herstellungsverfahren schließt einen ersten Schritt, einen zweiten Schritt, einen dritten Schritt, einen vierten Schritt, einen fünften Schritt und einen sechsten Schritt ein.
  • Im ersten Schritt wird eine erste Mischung hergestellt durch Mischen eines feinen Homo-PTFE-Pulvers mit einem flüssigen Schmiermittel, und eine zweite Mischung wird hergestellt wird hergestellt durch Mischen eines feinen modifizierten PTFE-Pulvers mit einem flüssigen Schmiermittel. Diese Gemische werden jeweils pastenextrudiert. Im zweiten Schritt wird die erste Mischung aus dem ersten Schritt zusammengedrückt, um eine erste Formation zu erhalten, und die zweite Mischung aus dem ersten Schritt wird zusammengedrückt, um eine zweite Formation zu erhalten. Im dritten Schritt werden die flüssigen Schmiermittel in den ersten und zweiten Mischungen entfernt. Im vierten Schritt werden die ersten und die zweiten Formationen aus dem dritten Schritt aufeinander angeordnet, um ein nicht-gesintertes Band zu erhalten. Im fünften Schritt wird das nicht-gesinterte Band zunächst in der Längsrichtung und dann in der seitlichen Richtung gereckt, um einen mehrschichtigen porösen Film zu erhalten. Im sechsten Schritt wird ein luftpermeables Trägerelement auf wenigstens eine Seite des mehrschichtigen porösen Films wärmelaminiert.
  • Aufgrund der Forschung durch die gegenwärtigen Erfinder ist entdeckt worden, daß der oben beschriebene mehrschichtige Film in einem Verfahren erhalten wird durch getrenntes Pastenextrudieren von feinem Homo-PTFE-Pulver und einem feinen modifizierten PTFE-Pulver, und nach Zusammendrücken dieser Formationen und Entfernen der Flüssigkeit daraus werden diese Formationen aufeinander angeordnet und in der Längsrichtung und in der seitlichen Richtung gereckt. Im zweiten Schritt wird die erste Mischung aus dem ersten Schritt zusammengedrückt, um eine erste Formation zu erhalten, und die zweite Mischung aus dem ersten Schritt wird zusammengedrückt, um eine zweite Formation zu erhalten. Im dritten Schritt werden die flüssigen Schmiermittel in den ersten und den zweiten Komponenten daraus entfernt. Im vierten Schritt werden die ersten und die zweiten Formationen aus dem dritten Schritt aufeinander angeordnet, um ein nicht-gesintertes Band zu erhalten. Im fünften Schritt wird das nicht-gesinterte Band zunächst in der Längsrichtung und dann in der seitlichen Richtung gereckt, um einen mehrschichtigen porösen Film zu erhalten. Im sechsten Schritt wird ein luftpermeables Trägerelement auf wenigstens eine Seite des mehrschichtigen porösen Films wärmelaminiert.
  • Hier kann ein Hochleistungsfiltermedium effektiv durch Erhalten eines mehrschichtigen porösen Films mittels dieses Verfahrens und dann Wärmelaminieren eines luftpermeablen Bogens daran erhalten werden.
  • Das in Anspruch 34 dargelegte Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums ist ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums, das aus einem mehrschichtigen porösen Film mit wenigstens zwei Schichten und einem luftpermeablen Trägerelement zusammengesetzt ist, das auf wenigstens eine Oberfläche des mehrschichtigen porösen Films wärmelaminiert ist. Der mehrschichtige poröse Film schließt einen ersten porösen Film, der aus Homo-PTFE gebildet ist, und einen zweiten porösen Film, der aus einem modifizierten PTFE gebildet ist, ein. Dieses Herstellungsverfahren schließt einen ersten Schritt, einen zweiten Schritt, einen dritten Schritt, einen vierten Schritt, einen fünften Schritt und einen sechsten Schritt ein.
  • Im ersten Schritt wird eine erste Mischung hergestellt durch Mischen eines feinen Homo-PTFE-Pulvers mit einem flüssigen Schmiermittel, und eine zweite Mischung wird hergestellt durch Mischen eines feinen modifizierten PTFE-Pulvers mit einem flüssigen Schmiermittel. Diese Gemische werden jeweils pastenextrudiert. Im zweiten Schritt wird die erste Mischung aus dem ersten Schritt zusammengedrückt, um eine erste Formation zu erhalten, und die zweite Mischung aus dem ersten Schritt wird zusammengedrückt, um eine zweite Formation zu erhalten. Im dritten Schritt werden die flüssigen Schmiermittel in den ersten und den zweiten Mischungen jeweils daraus entfernt, um zwei nicht-gesinterte Bänder zu erhalten. Im vierten Schritt werden die zwei nicht-gesinterten Bänder jeweils in der Längsrichtung gereckt. Im fünften Schritt werden die zwei nicht-gesinterten Bänder, die in der Längsrichtung gereckt sind, aufeinander angeordnet und dann in der seitlichen Richtung gereckt, um einen mehrschichtigen porösen Film zu erhalten. Im sechsten Schritt wird ein luftpermeables Trägerelement auf wenigstens eine Seite des mehrschichtigen porösen Films wärmelaminiert.
  • Aufgrund der Forschung durch die gegenwärtigen Erfinder ist entdeckt worden, daß der oben beschriebene mehrschichtige Film in einem Verfahren erhalten wird durch getrenntes Pastenextrudieren von feinem Homo-PTFE-Pulver und einem feinen modifizierten PTFE-Pulver, und nach Zusammendrücken dieser Formationen, Entfernen der Flüssigkeit daraus und Recken derselben in der Längsrichtung werden die dadurch hergestellten nicht-gesinterten Bänder aufeinander angeordnet und in der seitlichen Richtung gereckt.
  • Hier kann ein Hochleistungsfiltermedium effizient durch Erhalten eines mehrschichtigen porösen Films mittels dieses Verfahrens und dann Wärmelaminieren eines luftpermeablen Bogens daran erhalten werden.
  • Das in Anspruch 35 dargelegte Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums ist eines der Verfahren zum Herstellen nach den Ansprüchen 32 bis 34, bei dem die Gesamtfläche des nicht-gesinterten Bandes auf zwischen das 80-fache bis 800-fache seiner ursprünglichen Größe durch zunächst Recken des nicht-gesinterten Bandes in der Längsrichtung auf zwischen das 3-fache bis 20-fache seiner ursprünglichen Länge und dann Recken des nicht-gesinterten Bandes in der seitlichen Richtung auf zwischen das 10- und 50-fache seiner ursprünglichen Breite gereckt wird.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren, wenn das nicht-gesinterte PTFE-Band gereckt wird, wird ein Filtermedium, zusammengesetzt aus einem porösen PTFE-Hochleistungsfilm, durch Recken des PTFE-Bandes mit diesen Zugverhältnissen erhalten.
  • Das in Anspruch 36 dargelegte Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums ist das Verfahren zum Herstellen nach einem der Ansprüche 32 bis 35, bei dem das luftpermeable Trägerelement aus wärmeschmelzbarem Vliesstoff zusammengesetzt ist.
  • In diesem Herstellungsverfahren wird ein Hochleistungsfiltermedium erhalten, wenn ein wärmeschmelzbarer Vliesstoff als das luftpermeable Trägerelement eingesetzt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Querschnitt eines Filtermediums, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Luftfiltereinheit, die die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Filterpackung, die die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • 4 ist ein Querschnitt eines Filterpapiers, das ein Beispiel einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • 5 ist ein Querschnitt eines Filterpapiers, das ein weiteres Beispiel einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Luftfiltereinheit, die die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Filterpackung, die die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • 8 zeigt eine Vorrichtung, die einen PTFE-Film in der Längsrichtung reckt.
  • 9 zeigt eine Vorrichtung (linke Hälfte), die verwendet wird, um einen PTFE-Film seitlich zu strecken, und eine Vorrichtung (rechte Hälfte), die einen Vliesstoff auf den PTFE-Film laminiert.
  • 10 zeigt eine Vorrichtung, die den Druckverlust einer Luftfiltereinheit mißt.
  • 11 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen des Filtermediums gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 12 zeigt eine Vorrichtung, die einen PTFE-Film in der Längsrichtung reckt.
  • 13 zeigt eine Vorrichtung (linke Hälfte), die verwendet wird, um einen PTFE-Film entlang seiner Breite zu strecken, und eine Vorrichtung (rechte Hälfte), die einen Vliesstoff auf den PTFE-Film laminiert.
  • 14 zeigt ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen des Filtermediums gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 15 zeigt die Beziehung zwischen den Fasern eines herkömmlichen Mediums und den Teilchen, die durch diese Fasern aufgefangen werden.
  • 16 zeigt die Beziehung zwischen den Fasern, die einen porösen PTFE-Film bilden, und den Teilchen, die durch diese Fasern aufgefangen werden.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Erste Ausführungsform
  • [Filtermedium]
  • 1 zeigt ein Filtermedium 1, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • Das Filtermedium 1 schließt einen porösen Film 3, der aus PTFE zusammengesetzt ist, und luftpermeable Trägerelemente 5, die auf beiden Oberflächen des porösen PTFE-Films wärmelaminiert sind, ein.
  • Das Molekulargewicht des PTFE, das als das Material des porösen PTFE-Films 3 eingesetzt wird, ist 6.000.000 oder größer. Der poröse PTFE-Film 3 wird mittels eines unten beschriebenen Verfahrens zum Herstellen eines Filtermediums erhalten, und die tatsächlich gemessene Einzelfaserauffangausbeute η des porösen PTFE-Films 3 (berechnet durch unten beschriebene Formel 11) ist 80 % oder mehr der berechneten Einzelfaserauffangausbeute η (berechnet durch unten beschriebene Formel 10).
  • Der poröse PTFE-Film weist ein Packungsverhältnis von 8 % oder weniger auf, und der durchschnittliche Faserdurchmesser der Fasern, die den porösen PTFE-Film 3 bilden, ist 0,1 μm oder kleiner. Zusätzlich ist die Dicke des porösen PTFE-Films 50 μm oder kleiner und bevorzugt 1 bis 30 μm.
  • Der PF-Wert des porösen PTFE-Films 3 mit dieser Strukturart wird 35 übersteigen. Zusätzlich ist der poröse PTFE-Film 3 nicht auf einen Einzelbogen beschränkt, sondern kann eine mehrschichtige Struktur aufweisen, wie eine Vielzahl von Schichten, die aufeinander angeordnet sind, oder eine Vielzahl von porösen Filmen 3, die auf einer Vielzahl von luftpermeablen Trägerelementen 5 laminiert sind.
  • Ferner kann der poröse PTFE-Film 3 eine mehrschichtige Struktur aufweisen, bei der unterschiedliche Arten von porösen PTFE-Filmen zusammen kombiniert werden, wie eine mehrschichtige Struktur mit, beispielsweise, einem porösen Homo-PTFE-Film und einem porösen modifizierten PTFE-Film.
  • Das luftpermeable Trägerelement 5 ist aus einem Vliesstoff zusammengesetzt, der wärmeschmelzbar ist. Die luftpermeablen Trägerelemente 5 werden auf beiden Oberflächen des porösen PTFE-Films 3 in der vorliegenden Ausführungsform laminiert, können jedoch lediglich auf eine Oberfläche desselben laminiert werden. Wenn der poröse PTFE-Film 3 eine mehrschichtige Struktur ist, werden zusätzlich die luftpermeablen Trägerelemente 5 bevorzugt auf den äußersten Schichten dieser mehrschichtigen Struktur laminiert, um eine Schädigung der Fasern des porösen Films während der Wärmelamination zu verhindern.
  • Ein Filtermedium 1 mit dieser Strukturart wird einen PF-Wert aufweisen, der 32 übersteigt, wobei der PF-Wert gemäß der folgenden Formel berechnet wird aus dem Druckverlust, wenn Luft das Filtermedium mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 5,3 cm/s permeiert, und der Auffangsausbeute, die gemessen wird durch Einsatz von Silikateilchen mit Durchmessern zwischen 0,10 und 0,12 μm.
  • [Formel 4]
    • PF = [–log(Permeabilität (%)/100)/(Druckverlust (Pa)] × 1.000(Hier ist Permeabilität (%) = 100 – Auffangausbeute (%))
  • Zusätzlich kann das Filtermedium 1 in einer Hochleistungsluftfiltereinheit, wie als ein HEPA-Filter (eine Luftfiltereinheit, bei der die Auffangausbeute für Teilchen mit Durchmessern von 0,3 μm oder größer 99,97 % oder mehr ist und der Druckverlust zwischen 50 Pa und 500 Pa liegt, wenn Luft das Filtermedium mit einer Geschwindigkeit von 1,4 cm/Sekunde permeiert), ein ULPA-Filter (eine Luftfiltereinheit, bei der die Auffangausbeute für Teilchen mit Durchmessern von 0,1 μm oder größer 99,9999 % oder mehr ist und der Druckverlust zwischen 50 Pa und 500 Pa liegt, wenn Luft das Filtermedium mit einer Geschwindigkeit von 1,4 cm/Sekunde permeiert) oder dergleichen eingesetzt werden.
  • [Luftfiltereinheit]
  • 2 zeigt eine Luftfiltereinheit, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • Die Luftfiltereinheit 11 ist aus einer Filterpackung 13 und einem Rahmen 15, der die Filterpackung 13 aufnimmt, zusammengesetzt.
  • Wie in 3 gezeigt, ist die Filterpackung 13 aus dem Filtermedium 1 und Abstandshaltern 17 gebildet.
  • Das Filtermedium 1 wird wie oben erwähnt eingesetzt und in eine gefältelte Form verarbeitet (fältelverarbeitet).
  • Die Abstandshalter 17 sind Elemente, die die gefältelte Form des gefältelten Filtermediums 1 bewahren, und sind aus Heißschmelzharzklebstoff, wie Polyamid oder dergleichen, zusammengesetzt.
  • Der Rahmen 15 wird durch Zusammenbau von vier Aluminiumrahmen erhalten und bewahrt die Filterpackung 13 im Inneren desselben.
  • [Verfahren zum Herstellen des Filtermediums]
  • Ein Verfahren zum Herstellen des Filtermediums ist ein Verfahren zum Herstellen des oben erwähnten Filtermediums 1 und schließt einen Mischschritt, einen Herstellungsschritt für ein nicht-gesintertes Band, einen Reckschritt und einen Wärmelaminationsschritt ein.
  • Im Mischschritt werden 380 ml oder mehr eines flüssigen Schmiermittels bei 20°C pro 1 kg eines feinen PTFE-Pulvers gemischt, um ein Gemisch enthaltend feines PTFE-Pulver und ein flüssiges Schmiermittel zu erhalten. Die Menge an flüssigem Schmiermittel, die einzumischen ist, ist bevorzugt 406 ml bei 20°C pro 1 kg an feinem PTFE-Pulver.
  • Im Herstellungsschritt für das nicht-gesinterte Band wird das im Mischschritt erhaltene Gemisch in eine Bandform zusammengedrückt und das flüssige Schmiermittel dann daraus entfernt, um ein nicht-gesintertes PTFE-Band zu erhalten.
  • Im Reckschritt wird der poröse PTFE-Film durch Recken des nicht-gesinterten Bandes erhalten. Im Reckschritt wird die Gesamtfläche des nicht-gesinterten Bandes auf zwischen das 80-fache bis 800-fache seiner ursprünglichen Größe durch zunächst Recken des nicht-gesinterten Bandes in der Längsrichtung auf zwischen das 3-fache und 20-fache seiner ursprünglichen Länge und dann Recken des nicht-gesinterten Bandes in der seitlichen Richtung auf zwischen das 10- und 50-fache seiner ursprünglichen Breite gereckt.
  • Im Wärmelaminationsschritt wird das oben erwähnte luftpermeable Trägerelement 5 auf beide Seiten des porösen PTFE-Films 3 wärmelaminiert. Wie oben erwähnt, kann das luftpermeable Trägerelement 5 auf lediglich einer Oberfläche des porösen PTFE-Films 3 laminiert werden, jedoch ist es bevorzugt, daß das luftpermeable Trägerelement 5 auf die äußersten Schichten des porösen PTFE-Films 3 laminiert wird, wenn der poröse PTFE-Film eine mehrschichtige Struktur wie die oben erwähnte aufweist.
  • Zweite Ausführungsform
  • [Filtermedium]
  • 4 zeigt ein Filtermedium 21, das eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • Das Filtermedium 81 ist aus einem mehrschichtigen porösen Film 83 und luftpermeablen Trägerelementen 85 zusammengesetzt.
  • Der mehrschichtige poröse Film 83 ist eine zweischichtige Struktur, die einen porösen Homo-PTFE-Film 87, gebildet aus einem feinem Homo-PTFE-Pulver, und einen porösen modifizierten PTFE-Film 89, der auf eine Oberfläche des porösen Homo-PTFE-Films 87 laminiert und aus einem feinen modifizierten PTFE-Pulver gebildet ist, einschließt.
  • Der poröse Homo-PTFE-Film 87 weist eine Faserstruktur auf, die feiner ist als diejenige des porösen modifizierten PTFE-Films 89, und fungiert als eine Hauptauffangschicht.
  • Der poröse modifizierte PTFE-Film 89 ist einer, bei dem lediglich genug Comonomer zu einem PTFE-Homo-Monomer zugefügt wird, so daß das PTFE-Homo-Monomer nicht schmelzverarbeitet werden kann (genug, um die Nicht-Schmelzverarbeitungsfähigkeit desselben zu bewahren). Hexafluorpropylen, Perfluoralkylvinylether, Perfluorpropylvinylether, Trifluorchlorethylen und dergleichen werden bevorzugt als die Comonomere eingesetzt. Zusätzlich weist der poröse modifizierte PTFE-Film 89 einen durchschnittlichen Porendurchmesser auf, der das 10-fache oder mehr desjenigen des durchschnittlichen Porendurchmessers des porösen Homo-PTFE-Films 87 ist. Wie unten erwähnt, ist der Multiplikationsfaktor des durchschnittlichen Porendurchmessers bevorzugt 50-fach oder mehr, und bevorzugter 100-fach oder mehr, aus dem Punkt heraus, an dem der Abstand zwischen den Fasern in dem Grenzflächenbereich des porösen Homo-PTFE-Films 87 mit dem porösen modifizierten PTFE-Film 89 im Reckschritt vergrößert wird.
  • Wie in 5 gezeigt, kann der mehrschichtige Film 83 der vorliegenden Erfindung eine dreischichtige Struktur sein, bei der der poröse Homo-PTFE-Film 87 zwei unterschiedliche Arten aufweist oder zwei poröse modifizierte PTFE-Filme 89 von der gleichen Sorte, die daran laminiert sind, oder er kann eine mehrschichtige Struktur sein, bei der eine Vielzahl von porösen Homo-PTFE-Filmen 87 und porösen modifizierten PTFE-Filmen 89 zusammen laminiert sind.
  • Ein mehrschichtiger poröser Film 83 mit dieser Struktur wird Abstände zwischen den Fasern im Bereich des porösen Homo-PTFE-Films 87 aufweisen, die an dem porösen modifizierten PTFE-Film 89 anliegen, die aufgrund des unten erwähnten Verfahren zum Herstellen des Filtermediums vergrößert werden. Deshalb wird die Abnahme der Einzelfaserauffangausbeute des Grenzbereichs des porösen Homo-PTFE-Films 87 gesteuert. Somit wird es eine überraschende und nicht erwartete Zunahme des PF-Werts des mehrschichtigen Films 83 verglichen mit dem PF-Wert aus dem Stand der Technik geben. Der PF-Wert in dieser Ausführungsform übersteigt 35.
  • Das luftpermeable Trägerelement 85 wird auf wenigstens eine Oberfläche des porösen mehrschichtigen Films 83 laminiert, kann jedoch auf die äußersten Schichten auf beiden Seiten des Filtermediums 81 laminiert werden. Das luftpermeable Trägerelement 85 ist aus einem wärmeschmelzbaren Vliesstoff zusammengesetzt.
  • Ein Filtermedium 81 mit dieser Struktur wird einen hohen PF-Wert (der in dieser Ausführungsform 32 übersteigt) halten, so gar nachdem der poröse mehrschichtige Film 83 an das luftpermeable Trägerelement 85 wärmelaminiert worden ist. Der PF-Wert wird gemäß der folgenden Formel berechnet, aus dem Druckverlust, wenn Luft das Filtermedium mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 5,3 cm/s permeiert, und der Auffangausbeute, die gemessen wird durch Einsatz von Silikateilchen mit Durchmessern zwischen 0,10 und 0,12 μm.
  • [Formel 5]
    • PF = [–log(Permeabilität (%)/100)/(Druckverlust (Pa)] × 1.000(Hier ist Permeabilität (%) = 100 – Auffangausbeute (%))
  • Zusätzlich kann das Filtermedium 81 in einer Hochleistungsluftfiltereinheit eingesetzt werden, wie einem HEPA-Filter (eine Luftfiltereinheit, bei der die Auffangausbeute für Teilchen mit Durchmessern von 0,3 μm oder größer 99,97 % oder größer ist und der Druckverlust zwischen 50 Pa und 500 Pa liegt, wenn Luft das Filtermedium mit einer Geschwindigkeit von 1,4 cm/Sekunde permeiert), einem ULPA-Filter (eine Luftfiltereinheit, bei der die Auffangausbeute für Teilchen mit Durchmessern von 0,1 μm oder größer 99,9999 % oder mehr ist und der Druckverlust zwischen 50 Pa und 500 Pa liegt, wenn Luft das Filtermedium mit einer Geschwindigkeit von 1,4 cm/Sekunde permeiert) oder dergleichen.
  • [Luftfiltereinheit]
  • 6 zeigt eine Luftfiltereinheit 91, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • Die Luftfiltereinheit 91 ist aus einer Filterpackung 93 und einem Rahmen 95, der die Filterpackung 93 aufnimmt, zusammengesetzt.
  • Wie in 7 gezeigt, wird die Filterpackung 93 aus dem Filtermedium 81 und Abstandshaltern 97 gebildet.
  • Das Filtermedium 81 wird wie oben erwähnt eingesetzt und in eine Akkordeonform verarbeitet (fältelverarbeitet).
  • Die Abstandshalter 97 sind Elemente, die die Akkordeonform des gefältelten Filtermediums 81 bewahren und sind aus Heißschmelzharzklebstoff, wie Polyamid oder dergleichen, zusammengesetzt.
  • Der Rahmen 95 wird durch Zusammenbau von vier Aluminiumrahmen und Halten der Filterpackung 93 im Inneren desselben erhalten.
  • [Verfahren zum Herstellen des Filtermediums]
  • <Beispiel 1>
  • Hier wird ein erstes Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen des Filtermediums der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Filtermediums ist ein Verfahren zum Herstellen des oben erwähnten Filtermediums 81 und schließt einen Packungsschritt, einen Extrusionsschritt, einen Zusammendrückschritt, einen Hilfsmittelentfernungsschritt, einen Reckschritt und einen Wärmelaminationsschritt ein.
  • Im Packschritt wird eine erste Mischung hergestellt durch Mischen eines feinen Homo-PTFE-Pulvers mit einem Hilfsmittel (flüssiges Schmiermittel), und eine zweite Mischung wird hergestellt durch Mischen eines feinen modifizierten PTFE-Pulvers mit einem flüssigen Schmiermittel. Diese Gemische werden getrennt innerhalb einer zylindrischen Extrusionsform angeordnet.
  • Im Extrusionsschritt werden die ersten und die zweiten Mischungen einheitlich pastenextrudiert.
  • Im Zusammendrückschritt werden die ersten und die zweiten Mischungen aus dem Extrusionsschritt zusammengedrückt, um eine mehrschichtige Formation zu erhalten.
  • Im Hilfsmittelentfernungsschritt wird das Hilfsmittel aus der mehrschichtigen Formation entfernt, um ein nicht-gesintertes Band zu erhalten.
  • Im Reckschritt wird das nicht-gesinterte Band zunächst in der Längsrichtung und dann in der seitlichen Richtung gereckt, um einen mehrschichtigen porösen Film zu ergeben.
  • Im Wärmelaminationsschritt wird ein luftpermeables Trägerelement auf wenigstens eine Seite des mehrschichtigen porösen Films wärmelaminiert.
  • <Beispiel 2>
  • Hier wird ein zweites Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen des Filtermediums der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Filtermediums ist ein Verfahren zum Herstellen des oben erwähnten Filtermediums 81 und schließt einen Extrusionsschritt, einen Zusammen drückschritt, einen Hilfsmittelentfernungsschritt, einen Laminierungsschritt, einen Reckschritt und einen Wärmelaminierungsschritt ein.
  • Im Extrusionsschritt wird eine erste Mischung hergestellt durch Mischen eines feinen Homo-PTFE-Pulvers mit einem Hilfsmittel, und eine zweite Mischung wird hergestellt durch Mischen eines feinen modifizierten PTFE-Pulvers mit einem Hilfsmittel. Diese Mischungen werden jeweils pastenextrudiert.
  • Im Zusammendrückschritt werden die ersten und die zweiten Mischungen aus dem Extrusionsschritt zusammengedrückt, um eine erste Formation und eine zweite Formation zu erhalten.
  • Im Hilfsmittelentfernungsschritt werden die Hilfsmittel in den ersten und den zweiten Mischungen jeweils daraus entfernt.
  • Im Laminationsschritt werden die ersten und die zweiten Formationen aus dem Hilfsmittelentfernungsschritt aufeinander angeordnet, um ein nicht-gesintertes Band zu erhalten.
  • Im Reckschritt wird das nicht-gesinterte Band zunächst in der Längsrichtung und dann in der seitlichen Richtung gereckt, um einen mehrschichtigen porösen Film zu ergeben.
  • Im Wärmelaminationsschritt wird ein luftpermeables Trägerelement auf wenigstens eine Seite des mehrschichtigen porösen Films wärmelaminiert.
  • <Beispiel 3>
  • Hier wird ein drittes Bespiel eines Verfahrens zum Herstellen des Filtermediums der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Filtermediums ist ein Verfahren zum Erhalten des oben erwähnten Filtermediums 1 und schließt einen Extrusionsschritt, einen Zusammendrückschritt, einen Hilfsmittelentfernungsschritt, einen länglichen Reckschritt, einen seitlichen Reckschritt und einen Wärmelaminationsschritt ein.
  • Im Extrusionsschritt wird eine erste Mischung hergestellt durch Mischen eines feinen Homo-PTFE-Pulvers mit einem Hilfsmittel, und eine zweite Mischung wird hergestellt durch Mischen eines feinen modifizierten PTFE-Pulvers mit einem Hilfsmittel. Diese Gemische werden jeweils pastenextrudiert.
  • Im Zusammendrückschritt werden die ersten und die zweiten Mischungen aus dem Extrusionsschritt zusammengedrückt, um eine erste Formation und eine zweite Formation zu ergeben.
  • Im Hilfsmittelentfernungsschritt werden die Hilfsmittel in den ersten und den zweiten Mischungen jeweils daraus entfernt, um zwei nicht-gesinterte Bänder zu erhalten.
  • Im Längsreckschritt werden die zwei nicht-gesinterten Bänder jeweils in der Längsrichtung gereckt.
  • Im seitlichen Reckschritt werden die zwei nicht-gesinterten Bänder, die in der Längsrichtung gereckt worden sind, aufeinander angeordnet und dann in der seitlichen Richtung gereckt, um einen mehrschichtigen porösen Film zu ergeben.
  • Im Wärmelaminationsschritt wird ein luftpermeables Trägerelement auf wenigstens eine Seite des mehrschichtigen porösen Films wärmelaminiert.
  • In jeder der zuvor erwähnten Ausführungsformen wird das nicht-gesinterte Band in der Längsrichtung auf zwischen das 3- und 20-fache seiner ursprünglichen Länge gereckt und in der seitlichen Richtung auf zwischen das 10- und 50-fache seiner ursprünglichen Breite gereckt. Somit wird die Gesamtoberfläche des nicht-gesinterten Bandes zwischen dem 80- und 800-fachen seiner ursprünglichen Oberfläche sein.
  • Beispiele
  • Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die unten angegebenen Beispiele beschrieben.
  • Beispiele in bezug auf die erste Ausführungsform
  • [Herstellung eines PTFE-Filtermediums]
  • <Beispiel 1>
  • Zunächst wurden bei 20°C 406 ml eines Kohlenwasserstofföls (Isopar, ein Produkt von Esso Petroleum Co.) als ein flüssiges Extrusionshilfsmittel pro 1 kg an feinem PTFE Pulver mit einem Zahlenmittelmolekulargewicht von 6.500.000 (POLYFRON FINE POWDER F-104U, ein Produkt von Daikin Industry Co.) zugegeben, und diese wurden zusammen vermischt.
  • Als nächstes wurde diese Mischung in eine Stangenform durch Pastenextrusion geformt. Dann wurde diese stangenförmige Formation in eine Filmform durch KalanderRollen, erwärmt auf 70°C, gebildet, um einen PTFE-Film zu erhalten. Der Film wurde durch einen Heißlufttrocknungsofen bei 250°C geführt, um das Extrusionshilfsmittel zu trocknen und zu entfernen, wodurch ein nicht-gesinterter PTFE-Film mit einer durchschnittlichen Dicke von 200 μm und einer durchschnittlichen Breite von 150 mm erhalten wurde.
  • Als nächstes wurde der nicht-gesinterte PTFE-Film gereckt, um 5-fach größer in der Längsrichtung zu sein, durch Verwendung einer in 8 gezeigten Vorrichtung. Der nicht-gesinterte Film wurde auf einer Rolle 21 aufgesetzt, und der gereckte Film wurde auf einer Aufnahmerolle 22 aufgewickelt. Zusätzlich betrug die Recktemperatur 250°C. Es ist zu beachten, daß in 8 23 bis 25 Rollen sind, 26, 27 sind Heizrollen und 28 bis 32 sind Rollen.
  • Als nächstes wurde der erhaltene längsgestreckte Film gereckt, um 45-fach größer in der seitlichen Richtung durch Verwendung einer Vorrichtung (tenter), die in der linken Seite in 9 gezeigt ist, zu sein, die kontinuierlich den Film mit Klammern greifen kann, und dann wurde eine Wärmefixierung am Film durchgeführt. An dieser Stelle betrug die Recktemperatur 290°C und die Wärmefixierungstemperatur 360°C.
  • Ein Filtermedium wird erhalten durch Einsatz der Vliesstoffe A, B, die unten erwähnt werden, und Wärmeverschmelzung derselben auf beide Oberflächen des porösen PTFE-Films, der oben erwähnt ist, mittels der auf der rechten Seite von 9 gezeigten Vorrichtung.
    • Vliesstoff A: "Eleves S0403WDO", ein PET/PE-Kern/Mantel-Vliesstoff, hergestellt von Unitika K.K. und mit einem Flächengewicht von 40 g/m2.
    • Vliesstoff B: "Eleves T0403WDO", ein PET/PE-Kern/Mantel-Vliesstoff, hergestellt von Unitika K.K. und mit einem Flächengewicht von 40 g/m2.
  • Es ist zu beachten, daß in 9 34 eine Abwickelrolle ist, 35 eine Vorerwärmungszone ist, 36 eine Reckzone ist, 37 eine Wärmefixierungszone ist, 39 eine Laminierungsrolle ist und 41 eine Aufnahmerolle ist.
  • Zusätzlich sind die Bedingungen, bei denen eine Wärmeverschmelzung durchgeführt wird, wie folgt: 200°C, Stranggeschwindigkeit: 15 m/Minute.
  • <Beispiel 2>
  • Außer bezüglich der Zugabe von 430 ml eines flüssigen Schmiermittels bei 20°C pro jedem 1 kg an feinen PTFE Pulver war das hier gestellte Filtermedium identisch zu demjenigen, das in Beispiel 1 hergestellt wurde.
  • <Vergleichsbeispiel 1 >
  • Außer bezüglich der Zugabe von 317 ml eines flüssigen Schmiermittels bei 20°C pro jedem 1 kg an feinem PTFE-Pulver war das hier gestellte Filtermedium identisch zu demjenigen, das in Beispiel 1 hergestellt wurde.
  • <Vergleichsbeispiel 2>
  • Außer bezüglich der Zugabe von 355 ml eines flüssigen Schmiermittels bei 20°C pro jedem 1 kg an feinem PTFE-Pulver war das hier hergestellte Filtermedium identisch zu demjenigen, das in Beispiel 1 hergestellt wurde.
  • Die Leistungswerte der porösen Filme und Medien der Beispiele 1, 2 und Vergleichsbeispiele 1, 2 sind in Tabelle 1 gezeigt. Beachte, daß in Tabelle 1 die prozentuelle Abnahme durch Teilen des tatsächlichen Wertes von η durch den berechneten Wert von η berechnet wurde. [Tabelle 1]
    Figure 00500001
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt, sind das Packungsverhältnis, der durchschnittliche Faserdurchmesser, der Druckverlust und die prozentuelle Abnahme der Beispiele 1, 2 kleiner als für solche der Vergleichsbeispiele 1, 2, und das Aufnahmeverhältnis und der PF1-Wert der Beispiele 1, 2 sind größer als solche für Vergleichsbeispiele 1, 2. Wenn die Menge an flüssigem Schmiermittel, die pro 1 kg an feinem PTFE-Pulver eingemischt wird, zunimmt, werden deshalb die Abnahme des Packungsverhältnisses, der Druckverlust und die prozentuelle Abnahme des Filtermediums der vorliegenden Erfindung auf einem Niveau gesteuert, das kleiner ist als im Stand der Technik, und die Auffangausbeute und der PF1-Wert des Filtermediums der vorliegenden Erfindung werden zunehmen.
  • Zusätzlich sind alle diese Werte für die physikalischen Eigenschaften, die für Beispiel 2 gezeigt sind, überlegen gegenüber denjenigen von Beispiel 1, und somit wurde der Effekt eines Erhöhens der Menge an flüssigem Schmiermittel, das mit den feinen PTFE-Pulvern zu vermischen ist, bestätigt.
  • [Herstellung der Luftfiltereinheit]
  • <Beispiel 3>
  • Das in Beispiel 1 hergestellte Filtermedium wurde mit einer sich hin- und herbewegenden Faltungsmaschine gefältelt, so daß die Höhe des Filtermediums 5,5 cm betrug, und nach dem Fälteln wurden die Falten durch Erwärmen des Filtermediums auf 90°C getempert. Das gefältelte Filtermedium wurde dann einmal entfaltet, Abstandshalter, hergestellt aus Polyamidheißschmelzharz, wurden darauf aufgebracht, das Filtermedium wurde wiederum gefältelt mit einer sich hin- und herbewegenden Hubmaschine, und das Filtermedium wurde dann auf 58 cm × 58 cm geschnitten, um eine Luftfilterpackung zu erhalten. Der Faltenabstand betrug hier 3,125 mm/Falte.
  • Als nächstes wurde ein Alumit-verarbeiteter Aluminiumrahmen mit äußeren Abmessungen von 61 cm × 61 cm, inneren Abmessungen von 58 cm × 58 cm und einer Dicke von 6,5 cm vorbereitet, die gefältelte Luftfilterpackung in diesen Rahmen eingesetzt und der Umfang der Luftfilterpackung und des Aluminiumrahmens wurden mit einem Urethanklebstoff versiegelt, um dadurch eine Luftfiltereinheit zu erhalten.
  • <Vergleichsbeispiel 3>
  • Eine Luftfiltereinheit wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, außer daß das Filtermedium für Luftfilter, das in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, hier verwendet wurde.
  • Ein Vergleich zwischen den physikalischen Eigenschaften der Luftfiltereinheiten von Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 3 ist in Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2]
    Figure 00520001
  • Wie in Tabelle 2 gezeigt, wird der Druckverlust von Beispiel 3 im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 3 kontrolliert, ist die Auffangausbeute von Beispiel 3 hoch und der PF2-Wert viel höher. Somit wird durch Erhöhen der Menge an flüssigem Schmiermittel, das mit dem feinen PTFE-Pulver vermischt wird, eine Luftfiltereinheit mit einer überraschenden und nicht erwarteten Zunahme des PF2-Werts erhalten.
  • Beispiele bezüglich der zweiten Ausführungsform
  • [Herstellung eines mehrschichtigen PTFE-Filtermediums]
  • <Beispiel 4>
  • 28 Gewichtsteile eines Kohlenwasserstofföls (Isopar, ein Produkt von Esso Petroleum Co.) als ein flüssiges Extrusionshilfsmittel wurden pro 1 kg eines feinen Homo-PTFE-Pulvers mit einem Zahlenmittelmolekulargewicht von 7.000.000 (POLYFRON FINE POWDER F-104U, ein Produkt von Daikin Industry Co.) zugegeben, und diese wurden zusammen gemischt.
  • Zusätzlich wurden 23 Gewichtsteile eines Kohlenwasserstofföls (Isopar, ein Produkt von Esso Petroleum Co.) als ein flüssiges Extrusionshilfsmittel zu 100 Gewichtsteilen eines feinen Trifluorchlorethylen-modifizierten PTFE-Pulvers-2 mit einem Zahlenmittelmolekulargewicht von 5.600.000 (POLYFRON FINE POWDER F-201, ein Produkt von Daikin Industry Co.) zugegeben, und diese wurden zusammen gemischt.
  • Dann wurde in dem in 11 gezeigten Verfahren eine konzentrische, kreisförmige, mehrschichtige Vorformation erhalten durch Anordnen des feinen Homo-PTFE-Pulvers in der Mitte derselben, wobei die Vorformation ein Volumenverhältnis von feinem Homo-PTFE-Pulver zu feinem modifizierten PTFE-Pulver von 3:2 aufwies.
  • Als nächstes wurde diese mehrschichtige Vorformation in eine zylindrische Form durch Pastenextrusion gebildet. Dann wurde die zylindrisch geformte Formation in eine Filmform durch KalanderRollen, erwärmt auf 70°C, gebildet, um einen mehrschichtigen PTFE-Film zu erhalten. Der mehrschichtige PTFE-Film wurde durch einen Heißlufttrocknungsofen bei 250°C geführt, um das Extrusionshilfsmittel zu trocknen und zu entfernen, wodurch ein mehrschichtiger, nicht-gesinterter PTFE-Film mit einer durchschnittlichen Dicke von 200 μm und einer durchschnittlichen Breite von 150 mm erhalten wurde.
  • Als nächstes wurde der nicht-gesinterte PTFE-Film gereckt, um 7,5-fach größer in der Längsrichtung zu sein, durch Verwendung einer in 12 gezeigten Vorrichtung. Der nicht-gesinterte Film wurde auf einer Rolle 21 aufgesetzt, und der gereckte Film wurde auf einer Aufnahmerolle 122 aufgewickelt. Zusätzlich wurde die Recktemperatur auf 1.250°C eingestellt. Beachte, daß in 12 123 bis 125 Rollen sind, 126, 127 Erwärmungsrollen sind und 128 bis 132 Rollen sind.
  • Als nächstes wurde der erhaltene längsgestreckte Film so gestreckt, um 45-fach größer in einer seitlichen Richtung unter Verwendung einer Vorrichtung (tenter) zu sein, die in der linken Hälfte von 13 gezeigt ist, die kontinuierlich den Film mit Klammern greifen kann, und eine Wärmefixierung wurde durchgeführt, um einen mehrschichtigen porösen PTFE-Film zu erhalten. An dieser Stelle betrug die Recktemperatur 290°C, die Wärmefixierungstemperatur 345°C und die Reckgeschwindigkeit 500 %/Sekunde.
  • <Beispiel 5>
  • Der erhaltene mehrschichtige poröse PTFE-Film ist hier identisch zu demjenigen von Beispiel 4, außer daß das feine, Trifluorchlorethylen-modifizierte PTFE-Pulver-2 (POLYFRON FINE POWDER F-201, ein Produkt von Daikin Industry Co.) durch ein feines, Perfluorpropylvinylether-modifiziertes PTFE-Pulver-3 (POLYFRON FINE POWDER F-302, ein Produkt von Daikin Industry Co.) ersetzt wurde, und 26 Gewichtsteile eines flüssigen Extrusionshilfsmittels wurden zugegeben und zusammen vermischt, um einen mehrschichtigen, nicht-gesinterten PTFE-Film mit einer durchschnittlichen Dicke von 200 μm und einer durchschnittlichen Breite von 150 mm zu ergeben.
  • <Beispiel 6>
  • 28 Gewichtsteile eines Kohlenwasserstofföls (Isopar, ein Produkt von Esso Petroleum Co.) als ein flüssiges Extrusionshilfsmittel wurden pro 1 kg an feinem Homo-PTFE-Pulver mit einem Zahlenmittelmolekulargewicht von 7.000.000 (POLYFRON FINE POWDER F-104U, ein Produkt von Daikin Industry Co.) zugegeben, und diese wurden zusammen vermischt.
  • Zusätzlich wurden 23 Gewichtsteile eines Kohlenwasserstofföls (Isopar, ein Produkt von Esso Petroleum Co.) als ein flüssiges Extrusionshilfsmittel zu 100 Gewichtsteilen eines feinen Trifluorchlorethylen-modifizierten PTFE-Pulvers-2 mit einem Zahlenmittelmolekulargewicht von 5.600.000 (POLYFRON FINE POWDER F-201, ein Produkt von Daikin Industry Co.) zugegeben, und diese wurden zusammen vermischt.
  • Dann wurde eine mehrschichtige Vorformation erhalten, bei der die Dicke jeder Schicht in einem 1:1-Verhältnis mittels des in 14 gezeigten Verfahrens gebildet wurde.
  • Als nächstes wurde diese mehrschichtige Vorformation in eine elliptische, zylindrische Form durch Pastenextrusion gebildet. Dann wurde die elliptische zylinderförmige Formation in eine Filmform durch KalanderRollen, erwärmt auf 70°C, gebildet, um einen mehrschichtigen PTFE-Film zu erhalten. Der mehrschichtige PTFE-Film wurde durch einen Heißlufttrocknungsofen bei 250°C geführt, um das Extrusionshilfsmittel zu trocknen und zu entfernen, wodurch ein mehrschichtiger, nicht-gesinterter PTFE-Film mit einer durchschnittlichen Dicke von 200 μm und einer durchschnittlichen Breite von 150 mm erhalten wurde. Dann wurde ein mehrschichtiger poröser PTFE-Film, identisch zu demjenigen nach Beispiel 4, erhalten.
  • <Beispiel 7>
  • Der mehrschichtige poröse PTFE-Film, der hier erhalten wurde, ist identisch zu demjenigen von Beispiel 4, außer daß das feine, Trifluorchlorethylen-modifizierte PTFE-Pulver-2 (POLYFRON FINE POWDER F-201, ein Produkt von Daikin Industry Co.) durch feines, Perfluorpropylvinylether-modifiziertes PTFE-Pulver-3 (POLYFRON FINE POWDER F-302, ein Produkt von Daikin Industry Co.) ersetzt wurde, und 26 Gewichtsteile eines flüssigen Extrusionshilfsmittels wurden gegeben und zusammen gemischt, um einen mehrschichtigen, nicht-gesinterten PTFE-Film mit einer durchschnittlichen Dicke von 200 μm und einer durchschnittlichen Breite von 150 mm zu ergeben.
  • <Beispiel 8>
  • 28 Gewichtsteile eines Kohlenwasserstofföls (Isopar, ein Produkt von Esso Petroleum Co.) als ein flüssiges Extrusionshilfsmittel wurden pro 1 kg an feinem Homo-PTFE-Pulver mit einem Zahlenmittelmolekulargewicht von 7.000.000 (POLYFRON FINE POWDER F-104U, ein Produkt von Daikin Industry Co.) zugegeben, und diese wurden zusammen gemischt.
  • Zusätzlich wurden 23 Gewichtsteile eines Kohlenwasserstofföls (Isopar, ein Produkt von Esso Petroleum Co.) als ein flüssiges Extrusionshilfsmittel zu 100 Gewichtsteilen eines feinen, Trifluorchlorethylen-modifizierten PTFE-Pulvers-2 mit einem Zahlenmittelmolekulargewicht von 5.600.000 (POLYFRON FINE POWDER F-201, ein Produkt von Daikin Industry Co.) zugegeben, und diese wurden zusammen gemischt.
  • Als nächstes wurden die feinen Homo-PTFE- und modifizierten PTFE-Pulver jeweils in zylindrische Formen durch Pastenextrusion gebildet. Dann wurde jede zylindrisch geformte Formation in eine Filmform durch KalanderRollen, erwärmt auf 70°C, gebildet, um einen PTFE-Film zu erhalten. Diese Filme wurden durch einen Heißlufttrocknungsofen bei 250°C geführt, um zu trocknen und das Extrusionshilfsmittel zu entfernen, wodurch ein nicht-gesinterter Homo-PTFE-Film mit einer durchschnittlichen Dicke von 100 μm und einer durchschnittlichen Breite von 134 mm und ein nicht-gesinterter, modifizierter PTFE-Film mit einer durchschnittlichen Dicke von 100 μm und einer durchschnittlichen Breite von 126 mm erhalten wurde.
  • Als nächstes wurde der nicht-gesinterte Homo-PTFE-Film und der nicht-gesinterte, modifizierte PTFE-Film aufeinander in zwei Schichten angeordnet und so gereckt, um 7,5-fach größer in der Längsrichtung durch Verwendung der in 12 gezeigten Vorrichtung zu sein. Der geschichtete, nicht-gesinterte Film wurde auf einer Rolle 121 eingestellt, und der gereckte Film wurde auf einer Aufnahmerolle 122 aufgewickelt. Zusätzlich betrug die Recktemperatur 250°C.
  • Als nächstes wurde der erhaltene längsgestreckte Film so gestreckt, um 45-fach größer in einer seitlichen Richtung unter Verwendung der in der linken Hälfte in 13 gezeigten Vorrichtung zu sein, und eine Wärmefixierung wurde durchgeführt, um einen mehrschichtigen porösen PTFE-Film zu erhalten. An dieser Stelle betrug die Recktemperatur 290°C, die Wärmefixierungstemperatur 345°C und die Reckgeschwindigkeit 500 %/Sekunde.
  • <Beispiel 9>
  • Der hier erhaltene mehrschichtige poröse PTFE-Film ist identisch zu demjenigen von Beispiel 8, außer daß das feine, Trifluorchlorethylen-modifizierte PTFE-Pulver-2 (POLYFRON FINE POWDER F-201, ein Produkt von Daikin Industry Co.) durch feines, Perfluorpropylvinylether-modifiziertes PTFE-Pulver-3 (POLYFRON FINE POWDER F-302, ein Produkt von Daikin Industry Co.) ersetzt wurde, und 26 Gewichtsteile eines flüssigen Extrusionshilfsmittels wurden zugegeben und zusammen gemischt, um einen mehrschichtigen, nicht-gesinterten PTFE-Film zu ergeben.
  • <Beispiel 10>
  • Der nicht-gesinterte Homo-PTFE-Film nach Beispiel 8 wurde zwischen zwei Bögen des nicht-gesinterten, modifizierten PTFE-Films nach Beispiel 8 angeordnet, und diese Filme wurden gereckt, um 7,5-fach größer in der Längsrichtung durch Verwendung einer in 12 gezeigten Vorrichtung zu sein. Der geschichtete, nicht-gesinterte Film wurde auf einer Rolle 121 aufgestellt, und der gereckte Film wurde auf einer Aufnahmerolle 122 aufgewickelt. Zusätzlich betrug die Recktemperatur 250°C.
  • Als nächstes wurde der erhaltene längsgestreckte Film so gestreckt, um 45-fach größer in einer seitlichen Richtung unter Verwendung der in der linken Hälfte von 13 gezeigten Vorrichtung zu sein, und eine Wärmefixierung wurde durchgeführt, um einen mehrschichtigen porösen PTFE-Film zu erhalten. An dieser Stelle betrug die Recktemperatur 290°C, die Wärmefixierungstemperatur 345°C und die Reckgeschwindigkeit 500 %/Sekunde.
  • <Beispiel 11>
  • 28 Gewichtsteile eines Kohlenwasserstofföls (Isopar, ein Produkt von Esso Petroleum Co.) als ein flüssiges Extrusionshilfsmittel wurden pro 1 kg an feinem Homo-PTFE-Pulver mit einem Zahlenmittelmolekulargewicht von 7.000.000 (POLYFRON FINE POWDER F-104U, ein Produkt von Daikin Industry Co.) zugegeben zusammen gemischt.
  • Zusätzlich wurden 23 Gewichtsteile eines Kohlenwasserstofföls (Isopar, ein Produkt von Esso Petroleum Co.) als ein flüssiges Extrusionshilfsmittel zu 100 Gewichtsteilen eines feinen, Trifluorchlorethylen-modifizierten PTFE-Pulvers-2 mit einem Zahlenmittelmolekulargewicht von 5.600.000 (POLYFRON FINE POWDER F-201, ein Produkt von Daikin Industry Co.) zugegeben, und diese wurden zusammen gemischt.
  • Als nächstes wurden die feinen Homo-PTFE- und modifizierten PTFE-Pulver in eine zylindrische Form durch Pastenextrusion gebildet. Dann wurde jede zylindrisch geformte Formation in eine Filmform durch KalanderRollen, erwärmt auf 70°C, gebildet, um einen PTFE-Film zu erhalten. Diese Filme wurden durch einen Heißlufttrocknungsofen bei 250°C geführt, um zu trocknen und das Extrusionshilfsmittel zu entfernen, wodurch ein nicht-gesinterter Homo-PTFE-Film mit einer durchschnittlichen Dicke von 50 μm und einer durchschnittlichen Breite von 152 mm und ein nicht-gesinterter modifizierter PTFE-Film mit einer durchschnittlichen Dicke von 100 μm und einer durchschnittlichen Breite von 126 mm erhalten wurde.
  • Ein mehrschichtiger poröser PTFE-Film wurde erhalten, der identisch ist zu demjenigen nach Beispiel 10, außer daß der zuvor erwähnte modifizierte, nicht-gesinterte PTFE-Film zwischen zwei der zuvor erwähnten, nicht-gesinterten Homo-PTFE-Filme angeordnet wurde.
  • <Beispiel 12>
  • Der nicht-gesinterte Homo-PTFE-Film nach Beispiel 8 und der nicht-gesinterte, modifizierte PTFE-Film nach Beispiel 8 wurden jeweils gereckt, um 7,5-fach größer in der Längsrichtung durch Verwendung einer in 12 gezeigten Vorrichtung zu sein. Die nicht-gesinterten Filme wurde auf einer Rolle 121 aufgesetzt, und die gereckten Filme wurden auf einer Aufnahmerolle 122 aufgewickelt. Zusätzlich betrug die Recktemperatur 250°C.
  • Als nächstes wurde der längsgestreckte, nicht-gesinterte Home-PTFE-Film und der nicht-gesinterte, modifizierte PTFE-Film aufeinander angeordnet und wurden so gestreckt, um 45-fach größer in einer seitlichen Richtung unter Verwendung der in der linken Hälfte von 13 gezeigten Vorrichtung zu sein, und eine Wärmefixierung wurde durchgeführt, um einen mehrschichtigen porösen PTFE-Film zu erhalten. An dieser Stelle betrug die Recktemperatur 290°C, die Wärmefixierungstemperatur 345°C und die Reckgeschwindigkeit 500 %/Sekunde.
  • <Beispiel 13>
  • Der längsgestreckte, nicht-gesinterte Home-PTFE-Film nach Beispiel 12 wurde zwischen zwei längsgestreckten, nicht-gesinterten, modifizierten PTFE-Filmen nach Beispiel 12 angeordnet und wurden gestreckt, um 45-fach größer in einer seitlichen Richtung unter Verwendung der in der linken Hälfte von 13 gezeigten Vorrichtung zu sein, und eine Wärmefixierung wurde durchgeführt, um einen mehrschichtigen porösen PTFE-Film zu erhalten. An dieser Stelle betrug die Recktemperatur 290°C, die Wärmefixierungstemperatur 345°C und die Reckgeschwindigkeit 500 %/Sekunde.
  • <Beispiel 14>
  • Der nicht-gesinterte Homo-PTFE-Film nach Beispiel 11 und die nicht-gesinterten, modifizierten PTFE-Filme nach Beispiel 11 wurden jeweils gereckt, um 7,5-fach größer in der Längsrichtung durch Verwendung einer in 12 gezeigten Vorrichtung zu sein. Der nicht-gesinterte Film wurde auf einer Rolle 121 aufgesetzt, und der gereckte Film wurde auf einer Aufnahmerolle 122 aufgewickelt. Zusätzlich betrug die Recktemperatur 250°C.
  • Der längsgestreckte, nicht-gesinterte, modifizierte PTFE-Film wurde zwischen zwei längsgestreckten, nicht-gesinterten Homo-PTFE-Filmen angeordnet und wurden so gestreckt, um 45-fach größer in einer seitlichen Richtung zu sein, unter Verwendung der in der linken Hälfte von 13 gezeigten Vorrichtung, und eine Wärmefixierung wurde durchgeführt, um einen mehrschichtigen porösen PTFE-Film zu erhalten. An dieser Stelle betrug die Recktemperatur 290°C, die Wärmefixierungstemperatur 345°C und die Reckgeschwindigkeit 500 %/Sekunde.
  • <Vergleichsbeispiel 4>
  • 28 Gewichtsteile eines Kohlenwasserstofföls (Isopar, ein Produkt von Esso Petroleum Co.) als ein flüssiges Extrusionshilfsmittel wurden pro 1 kg an feinem Homo-PTFE-Pulver mit einem Zahlenmittelmolekulargewicht von 7.000.000 (POLYFRON FINE POWDER F-104U, ein Produkt von Daikin Industry Co.) zugegeben, und diese wurden zusammen gemischt.
  • Als nächstes wurde das feine Homo-PTFE-Pulver in eine zylindrische Form durch Pastenextrusion gebildet. Dann wurde die zylindrisch geformte Formation in eine Filmform durch KalanderRollen, erwärmt auf 70°C, gebildet, um einen PTFE-Film zu erhalten. Zusätzlich wurde der Filme durch einen Heißlufttrocknungsofen bei 250°C geführt, um zu trocknen und das Extrusionshilfsmittel zu entfernen, wodurch ein nicht-gesinterter Homo-PTFE-Film mit einer durchschnittlichen Dicke von 100 μm und einer durchschnittlichen Breite von 152 mm erhalten wurde.
  • Als nächstes wurde der nicht-gesinterte Homo-PTFE-Film gereckt, um 7,5-fach größer in der Längsrichtung durch Verwendung einer in 12 gezeigten Vorrichtung zu sein. Der nicht-gesinterte Film wurde auf einer Rolle 121 aufgestellt, und der gereckte Film wurde auf einer Aufnahmerolle 122 aufgewickelt. Zusätzlich betrug die Recktemperatur 250°C.
  • Als nächstes wurde der erhaltene längsgestreckte Film gestreckt, um 45-fach größer in der seitlichen Richtung zu sein, unter Verwendung der in der linken Hälfte von 13 gezeigten Vorrichtung, und eine Wärmefixierung wurde durchgeführt, um einen porösen Einzelschicht-PTFE-Film zu erhalten. An dieser Stelle betrug die Recktemperatur 290°C, die Wärmefixierungstemperatur 345°C und die Reckgeschwindigkeit 500 %/Sekunde.
  • <Beispiel 15 und Vergleichsbeispiel 5>
  • Filtermedien wurden erhalten durch Einsatz der Vliesstoffe A, B, die unten erwähnt sind, und durch Wärmeverschmelzen derselben auf beiden Oberflächen der porösen PTFE-Filme der Beispiele 4 bis 14 und Vergleichsbeispiel 4 mittels der auf der rechten Hälfte von 13 gezeigten Vorrichtung.
    • Vliesstoff A: "Eleves S0403WDO", ein PET/PE-Kern/Mantel-Vliesstoff, hergestellt von Unitika K.K. und mit einem Flächengewicht von 40 g/m2.
    • Vliesstoff B: "Eleves T0403WDO", ein PET/PE-Kern/Mantel-Vliesstoff, hergestellt von Unitika K.K. und mit einem Flächengewicht von 40 g/m2.
  • Beachte, daß in 13 134 eine Abwickelrolle ist, 135 eine Vorerwärmungszone, 136 eine Reckzone, 137 eine Heißfixierungszone, 139 eine Laminierungsrolle und 131 eine Aufnahmerolle ist.
  • Zusätzlich sind die Bedingungen, bei denen eine Wärmeverschmelzung durchgeführt wird, wie folgt:
    Temperatur: 200°C, Stranggeschwindigkeit: 15 m/Minute.
  • Tabelle 3 unten zeigt die physikalischen Eigenschaften der porösen Filme der Beispiele 4 bis 14 und von Vergleichsbeispiel 4 und der Filtermedien, die diese Vliesstoffe daran wärmelaminiert aufwiesen. [Tabelle 3]
    Figure 00630001
  • Wie in Tabelle 3 gezeigt, wies jedes der Beispiele 4 bis 14 einen Druckverlust auf, der kontrolliert wurde, und eine erhöhte Auffangausbeute und einen erhöhten PF1-Wert, verglichen mit Vergleichsbeispiel 4. Somit wurde ein poröser Film und ein Medium mit überlegenen Eigenschaften durch Einsatz eines porösen Homo-PTFE-Films und eines porösen modifizierten PTFE-Films als ein mehrschichtiger poröser Film erhalten.
  • <Beispiel 16 und Vergleichsbeispiel 6>
  • Die in Beispiel 15 und Vergleichsbeispiel 5 hergestellten Filtermedien, in denen Vliesstoffe auf die porösen Filme der Beispiele 4 bis 14 und Vergleichsbeispiel 4 wärmelaminiert wurden, wurden mit einer sich hin- und herbewegenden Faltungsmaschine gefältelt, so daß die Höhe des Filtermediums 5,5 cm war, und nach dem Fälteln wurden die Falten durch Erwärmen des Filtermediums auf 90°C getempert. Das gefältelte Filtermedium wurde dann einmal entfaltet, Abstandshalter, hergestellt aus Polyamidheißschmelzharz, wurden darauf angefügt, das Filtermedium wurde wiederum mit einer sich hin- und herbewegenden Hubmaschine gefältelt, und das Filtermedium wurde auf 58 cm × 58 cm geschnitten, um eine Luftfilterpackung zu erhalten. Der Faltenabstand hier betrug 3,125 mm/Falte.
  • Als nächstes wurde ein Alumit-verarbeiteter Aluminiumrahmen mit äußeren Abmessungen von 61 cm × 61 cm, inneren Abmessungen von 58 cm × 58 cm und einer Dicke von 6,5 cm vorbereitet, die gefältelte Luftfilterpackung wurde in diesen Rahmen eingesetzt und der Umfang der Luftfilterverpackung und des Aluminiumrahmens wurde mit einem Urethanklebstoff versiegelt, um dadurch eine Luftfiltereinheit zu erhalten.
  • Die physikalischen Eigenschaften jeder Luftfiltereinheit sind in Tabelle 4 unten gezeigt. [Tabelle 4]
    Figure 00650001
  • Wie in Tabelle 4 gezeigt ist, wie in Tabelle 3, wies jede der Einheiten der Beispiele 4 bis 14 einen Druckverlust auf, der kontrolliert wurde, und eine erhöhte Auffangausbeute und einen erhöhten PF2-Wert, verglichen mit Vergleichsbeispiel 4. Somit wird eine Luftfiltereinheit mit überlegenen Eigenschaften durch Einsatz eines porösen Homo-PTFE-Films und eines porösen modifizierten PTFE-Films als ein mehrschichtiger poröser Film erhalten.
  • Messung verschiedener Daten in bezug auf die zuvor erwähnten Beispiele und Vergleichsbeispiele
  • [Druckverlust (Pa) von porösen PTFE-Filmen und Filtermedien]
  • Meßproben von porösen PTFE-Filmen und Filtermedien wurden in einen Filterhalter mit einem Durchmesser von 100 mm eingesetzt, die Einlaßseiten der Filme und Medien wurden mit einem Kompressor mit Druck beaufschlagt, und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die durch die Filme und Medien permeierte, wurde auf 5,3 cm/Sekunde mit einem Flußmeter eingestellt. Der Druckverlust an dieser Stelle wurde mit einem Manometer gemessen.
  • [Auffangausbeute (%) der porösen PTFE-Filme und Filtermedien]
  • Meßproben der porösen PTFE-Filme und Filtermedien wurden in einen Filterhalter mit einem Durchmesser von 100 mm eingesetzt, die Einlaßseiten der Filme und der Medien wurden mit einem Kompressor mit Druck beaufschlagt, und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die durch die Filme und Medien permeierte, wurde auf 5,3 cm/Sekunde mit einem Flußmeter eingestellt. In diesem Zustand strömten Silikateilchen mit einer Teilchengröße von 0,10 bis 0,12 Mikrometern und einer Teilchenkonzentration von 108/300 ml von der Stromaufwärtsseite der Filme und Medien, die Anzahl an Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,10 bis 0,12 Mikrometer, die die Filme und Medien permeierte, wurde mit einem Teilchenzähler (PMS LAS-X-CRT, hergestellt von PARTICLE MEASURING SYSTEM INC. (PMS)), angeordnet auf der Stromabwärtsseite der Filme und Medien, gezählt, und die Anzahl an Teilchen auf der Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite der Filme und Medien wurde verglichen. Mit anderen Worten, wenn die Teilchenkonzentration auf der Stromaufwärtsseite einer Messung durch Ci repräsentiert wird und die Teilchenkonzentration auf der Stromabwärtsseite der Meßprobe durch Co repräsentiert wird, wurde die Auffangausbeute der Meßprobe durch die folgende Formel berechnet:
  • [Formel 6]
    • Auffangausbeute (%) = (1 – Co/Ci) × 100
  • Zusätzlich wurde ein Filtermedium mit einer äußerst hohen Auffangausbeute durch Verlängern der Saugzeit und Erhöhen der Menge an Probenluft gemessen. Wenn beispielsweise die Saugzeit 10-mal länger war, war die Anzahl an Teilchen, die auf der Stromabwärtsseite gezählt wurde, 10-mal größer, und 10-fach bessere Meßempfindlichkeit wurde erhalten.
  • [Permeabilität (%) der porösen PTFE-Filme und Filtermedien]
  • Die Permeabilität der porösen PTFE-Filme und Filtermedien wurde durch die folgende Formel gemessen:
  • [Formel 7]
    • Permeabilität (%) = 100 – Auffangausbeute (%)
  • [PF-Wert der porösen PTFE-Filme und Filtermedien]
  • Die PF1-Werte der porösen PTFE-Filme und Filtermedien wurden durch Einsetzen des Druckverlustes und der Permeabilität der porösen PTFE-Filme und Filtermedien in die folgende Formel erhalten:
  • [Formel 8]
    • PF1-Wert = [–log (Permeabilität (%)/100)/(Druckverlust (Pa)] × 1000
  • [Dicke des porösen PTFE-Films]
  • Eine Vorrichtung zum Messen der Filmdicke (1D-110MH, hergestellt von Mitsutoyo Co.) wurde verwendet, um die Dicke eines Stoßes von 5 Bögen des porösen PTFE-Films zu messen, und der dadurch erhaltene Wert wurde durch 5 geteilt, um die Dicke eines Filmbogens zu erhalten.
  • [Packungsverhältnis des porösen PTFE-Films]
  • Ein poröser PTFE-Film mit einer bekannten Dicke wurde in ein Quadrat von 20 × 20 cm geschnitten, wurde gewogen, und das Packungsverhältnis wurde mittels der folgenden Formel erhalten:
  • [Formel 9]
    • Packungsverhältnis (%) = [Gewicht (g)/400 × Filmdicke (cm) × 2,25 (Dichte von PTFE))] × 100
  • [Durchschnittlicher Faserdurchmesser des porösen PTFE-Films]
  • Ein Rasterelektronenmikroskop (S-4.000, hergestellt von Hitachi Corp.) wurde eingesetzt, um eine Vergrößerungsfotographie (7.000 × Vergrößerung) der porösen PTFE-Filme aufzunehmen. Diese Fotographie wurde in ein Viertel vergrößert, 4 gerade Linien gleicher Länge wurden auf der Fotographie 5 cm beabstandet in sowohl vertikaler als auch horizontaler Richtung gezogen (Länge: 24,5 cm vertikal, 29,5 cm horizontal), der Durchmesser der PTFE-Fasern oberhalb dieser Linien wurde gemessen, und der durchschnittliche Faserdurchmesser der PTFE-Fasern wurde erhalten durch Mittelung dieser Messungen.
  • [Berechnete Einzelfaserauffangausbeute des porösen PTFE-Films]
  • Die berechnete Einzelfaserauffangausbeute η wurde mittels des unten gezeigten, allgemeinen Einzelfaserauffangtheorems erhalten.
  • [Formel 10]
    • η = 2,7Pe–2/3(1 + 0,39h–1/3Pe1/3Kn) + 0,624Pe–1 + 1/2h[(1 + R)–1 – (1 + R) + 2(1 + R)ln(1 + R 2,86(2 + R)R(1 + R)–1Kn] + 1,24h–1/2Pe–1/2R2/3, wobeiPe = (3πμdpudf)/[1 – α)CcKT]; Cc = 1 + 2,5141/dp + 0,81/dpexp(–0,55dp/1)1 = 0,065 (mittlere freie Weglänge des Luftteilchens) h = 0,51nα' – 0,52 + 0,64α' + 1,43(1 – α')Kn α' = α/(1 + σ) Kn = 21/df R = dp/df, und μ = 1,8 × 10–5 (Luftviskosität), K = 1,38 × 10–23 (Boltzmann-Konstante), T: Absolute Temperatur, dp: Objektteilchendurchmesser, u: gemessene Luftgeschwindigkeit, α: Packungsverhältnis, σ: Varianz im Faserdurchmesser.
  • [Tatsächliche Einzelfaserauffangausbeute des porösen PTFE-Films]
  • Die tatsächliche Einzelfaserauffangausbeute η wurde mittels der unten gezeigten Formel erhalten, die hervorgeht aus dem allgemeinen Einzelfaserauffangtheorem und den Leistungswerten eines porösen PTFE-Films.
  • [Formel 11]
    • η = –lnP/Δp/(–0,51nα' – 0,52 + 0,64α' + 1,43(1 – α')Kn) × 4πμu(1 – α)df
  • Hier ist P: Tatsächlich gemessene Permeabilität (%)/100, ΔP: Tatsächlich gemessener Druckverlust (Pa)
  • [Druckverlust (Pa) einer Luftfiltereinheit]
  • Eine in 10 gezeigte Vorrichtung wurde eingesetzt, eine Luftfiltereinheit wurde daran montiert, die Geschwindigkeit, mit der ein Luftstrom das Filtermedium permeierte, wurde auf 1,4 cm/Sekunde eingestellt, und der Druckverlust vor und hinter der Luftfiltereinheit zu dieser Zeit wurde mit einem Manometer gemessen.
  • Beachte, daß in 10 51 ein Gebläse ist, 52, 52' HEPA-Filter sind, 53 ein Teilcheneinführungsrohr ist, 54, 54' Begradigungsflügel sind, 55 ein Stromaufwärtsteilchenmusterröhrchen ist, 56 ein Meßloch für statischen Druck ist, 57 eine zu testende Luftfiltereinheit ist, 58 ein Stromabwärtsteilchenmusterröhrchen ist und 59 ein Flußmeter vom laminaren Strömungstyp ist.
  • [Auffangausbeute (%) einer Luftfiltereinheit]
  • Die in 10 gezeigte Vorrichtung wurde verwendet, eine Luftfiltereinheit wurde daran montiert, und die Geschwindigkeit, mit der ein Luftstrom das Filtermedium permeierte, wurde auf 1,4 cm/Sekunde eingestellt. In diesem Zustand strömten Silikateilchen mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 0,12 Mikrometern und einer Teilchenkonzentration von 1 × 109/ft3 von der Stromaufwärtsseite, und die Anzahl an Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 0,12 Mikrometern auf der Stromabwärtsseite wurde mit einem Teilchenzähler gezählt. Das Verhältnis der Anzahl an Teilchen zwischen der Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite wurde bestimmt. Mit anderen Worten, wenn die Teilchenkonzentration auf der Stromaufwärtsseite einer Luftfiltereinheit durch Ci dargestellt wurde und die Teilchenkonzentration auf der Stromabwärtsseite der Luftfiltereinheit durch Co dargestellt wurde, wurde die Auffangausbeute der Luftfiltereinheit durch die folgende Formel berechnet:
  • [Formel 12]
    • Auffangausbeute (%) = (1 – Co/Ci) × 100
  • [Permeabilität (%) einer Luftfiltereinheit]
  • Die Permeabilität einer Luftfiltereinheit wurde durch die folgende Formel erhalten:
  • [Formel 13]
    • Permeabilität (%) = 100 – Auffangausbeute (%)
  • [PF-Wert einer Luftfiltereinheit]
  • Die PF2-Werte der Luftfiltereinheiten wurden durch Einsetzen des Druckverlusts und der Permeabilität der Luftfiltereinheiten in die folgende Formel erhalten:
  • [Formel 14]
    • PF2-Wert = [–log(Permeabilität (%)/100)/(Druckverlust (Pa)] × 1.000
  • [Durchschnittlicher Porendurchmesser von porösem Homo- und modifizierten PTFE-Film]
  • Porendurchmesser des porösen Homo-PTFE-Films
  • Da die Porendurchmesser des porösen Homo-PTFE-Films kleiner sind als die Porendurchmesser des porösen modifzierten PTFE-Films, wurde die mittlere Flußporengröße (MFP), gemessen gemäß ASTM F-316-86, als der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen PTFE-Filme verwendet. Die tatsächlichen Messungen wurden mit einem Coulter Porometer [hergestellt von Coulter Electronics Corp. (Vereinigtes Königreich)] durchgeführt.
  • Porendurchmesser des porösen modifizierten PTFE-Films
  • Die Porendurchmesser der porösen modifizierten PTFE-Filme wurden durch Fotographieren der porösen modifizierten PTFE-Filme der mehrschichtigen porösen PTFE-Filme mit einem Rasterelektronenmikroskop oder einem optischen Mikroskop bestimmt, so daß 20 PTFE-Fasern im Gesichtsfeld waren, wenn unmittelbar von oben betrachtet wurde. Diese Fotographie wurde in ein Viertel vergrößert, 4 gerade Linien gleicher Länge wurden auf der Fotographie 5 cm voneinander in sowohl vertikaler als auch horizontaler Richtung gezogen, wobei die Abstände zwischen den PTFE-Fasern oberhalb dieser Linien gemessen wurden, und der Porendurchmesser der modifizierten porösen PTFE-Filmschicht der vorliegenden Erfindung wurde durch Mittelung dieser Abstände erhalten.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein poröser PTFE-Film mit einem geringen Packungsverhältnis und einem PF-Wert, der 32 übersteigt, erhalten werden durch Mischen eines vorgegebenen Verhältnisses oder mehr eines flüssigen Schmiermittels mit einem feinen PTFE-Pulver. Durch Verwendung diesen porösen/PTFE-Films kann ein Hochleistungsfiltermedium, eine Filterpackung und eine Luftfiltereinheit erhalten werden.
  • Zusätzlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Abstand zwischen den Fasern in einem Grenzflächenbereich eines porösen Films, der als eine Auffangschicht in einem mehrschichtigen porösen Film dient, durch Reckung erhöht, da der poröse Film, der als die Auffangschicht dient, auf einen porösen Film laminiert ist, der eine unterschiedliche durchschnittliche Porendichte aufweist. Als ein Ergebnis wird die Einzelfaserauffangausbeute desselben zunehmen, und somit kann ein mehrschichtiger poröser Film mit einem deutlich höheren PF-Wert erhalten werden. Durch Verwendung diesen porösen PTFE-Films kann ein Hochleistungsfiltermedium eine -filterpackung und eine -luftfiltereinheit erhalten werden.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums (1), das einen porösen Film (3) umfaßt, der Polytetrafluorethylen und ein luftpermeables Trägerelement (5) umfaßt, das auf wenigstens eine Oberfläche des porösen Films (3) wärmelaminert ist, wobei ein PF-Wert des Filtermediums (1) 32 übersteigt und gemäß der folgenden Formel aus einem Druckverlust, der gemessen wird, wenn Luft das Filtermedium (1) mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 5,3 cm/s permeiert, und einer Auffangausbeute, die gemessen wird durch Einsatz von Silikateilchen mit Durchmessern zwischen 0,10 und 0,12 μm, berechnet wird: PF = [–log(Permeabilität (%)/100)/(Druckverlust (Pa)] × 1000wobei Permeabilität (%) = 100 – Auffangausbeute (%), wobei das Verfahren umfaßt: einen ersten Schritt, bei dem 380 ml oder mehr eines flüssigen Schmiermittels bei 20°C pro 1 kg eines feinen Polytetrafluorethylenpulvers gemischt werden, um ein Gemisch zu erhalten; einen zweiten Schritt, bei dem das Gemisch gewalzt wird und das flüssige Schmiermittel darin entfernt wird, um ein nicht-gesintertes Band zu erhalten; einen dritten Schritt, bei dem das nicht-gesinterte Band gereckt wird, um den porösen Film (3) zu erhalten; und einen vierten Schritt, bei dem ein luftpermeables Trägerelement (5) auf wenigstens eine Oberfläche des porösen Films (3) wärmelaminiert wird.
  2. Verfahren zum Herstellen des Filtermediums nach Anspruch 1, bei dem 406 ml oder mehr eines flüssigen Schmiermittels bei 20°C pro jedem 1 kg an feinem Polytetrafluorethylenpulver in dem ersten Schritt desselben gemischt werden.
  3. Verfahren zum Herstellen des Filtermediums nach Anspruch 1 oder 2, wobei im dritten Schritt die Gesamtfläche des nicht-gesinterten Bandes auf zwischen das 80-fache bis 800-fache seiner ursprünglichen Größe durch zunächst Recken des nicht-gesinterten Bandes in der Längsrichtung auf zwischen das 3-fache bis 20-fache seiner ursprünglichen Länge und dann Recken des nicht-gesinterten Bandes in der seitlichen Richtung auf zwischen das 10- bis 50-fache seiner ursprünglichen Breite gereckt wird.
  4. Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums (81) umfassend einen mehrschichtigen porösen Film (83) mit wenigstens zwei Schichten (87, 89) und ein luftpermeables Trägerelement (85), das auf wenigstens eine Oberfläche des mehrschichtigen porösen Films (83) wärmelaminiert ist, wobei der mehrschichtige poröse Film (83) einen ersten porösen Film (87), der aus Homopolytetrafluorethylen gebildet ist, und einen zweiten porösen Film (88), der aus einem modifizierten Polytetrafluorethylen gebildet ist, einschließt, wobei das Verfahren umfaßt: einen ersten Schritt, bei dem eine erste Mischung hergestellt wird durch Mischen eines feinen Homopolytetrafluorethylenpulvers mit einem flüssigen Schmiermittel, eine zweite Mischung hergestellt wird durch Mischen eines modifizierten feinen Polytetrafluorethylenpulvers mit einem flüssigen Schmiermittel, und wobei die ersten und zweiten Mischungen getrennt innerhalb eines Zylinders einer Extrusionsform angeordnet werden; einen zweiten Schritt, bei dem die ersten und die zweiten Mischungen einheitlich pastenextrudiert werden; einen dritten Schritt, bei dem die ersten und die zweiten Mischungen aus dem zweiten Schritt zusammengewalzt werden, um eine mehrschichtige Formation zu erhalten; einen vierten Schritt, bei dem das flüssige Schmiermittel in der mehrschichtigen Formation daraus entfernt wird, um ein nicht-gesintertes Band zu erhalten; einen fünften Schritt, bei dem das nicht-gesinterte Band zunächst in der Längsrichtung und dann in der seitlichen Richtung gereckt wird, um einen mehrschichtigen porösen Film (83) zu erhalten; und einen sechsten Schritt, bei dem ein luftpermeables Trägerelement (85) wärmelaminiert wird auf wenigstens eine Oberfläche des mehrschichtigen porösen Films.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums (81) umfassend einen mehrschichtigen porösen Film (83) mit wenigstens zwei Schichten (87, 89) und ein luftpermeables Trägerelement (85), das auf wenigstens eine Oberfläche des mehrschichtigen porösen Films (83) wärmelaminiert ist, wobei der mehrschichtige poröse Film (83) einen ersten porösen Film (87), der aus Homopolytetrafluorethylen gebildet ist, und einen zweiten porösen Film (89), der aus einem modifizierten Polytetrafluorethylen gebildet ist, einschließt, wobei das Verfahren umfaßt: einen ersten Schritt, bei dem eine erste Mischung hergestellt wird durch Mischen eines feinen Homopolytetrafluorethylenpulvers mit einem flüssigen Schmiermittel, eine zweite Mischung hergestellt wird durch Mischen eines modifizierten feinen Polytetrafluorethylenpulvers mit einem flüssigen Schmiermittel, wobei die ersten und zweiten Mischungen jeweils pastenextrudiert werden; einen zweiten Schritt, bei dem die erste Mischung aus dem ersten Schritt zusammengedrückt wird, um eine erste Formation zu erhalten, und die zweite Mischung aus dem ersten Schritt zusammengedrückt wird, um eine zweite Formation zu erhalten; einen dritten Schritt, bei dem die flüssigen Schmiermittel aus sowohl der ersten als auch der zweiten Mischung entfernt werden; einen vierten Schritt, bei dem die ersten und die zweiten Formationen aus dem dritten Schritt aufeinander angeordnet werden, um ein nicht-gesintertes Band zu erhalten; einen fünften Schritt, bei dem das nicht-gesinterte Band zunächst in der Längsrichtung und dann in der seitlichen Richtung gereckt wird, um einen mehrschichtigen porösen Film (83) zu erhalten; und einen sechsten Schritt, bei dem ein luftpermeables Trägerelement (85) auf wenigstens eine Oberfläche des mehrschichtigen porösen Films (83) wärmelaminiert wird.
  6. Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums (81) umfassend einen mehrschichtigen porösen Film (83) mit wenigstens zwei Schichten (87, 89) und ein luftpermeables Trägerelement (85), das auf wenigstens eine Oberfläche des mehrschichtigen porösen Films (83) wärmelaminert ist, wobei der mehrschichtige poröse Film (83) einen ersten porösen Film (87), der aus Homopolytetrafluorethylen gebildet ist, und einen zweiten porösen Film (89), der aus einem modifizierten Polytetrafluorethylen gebildet ist, einschließt, wobei das Verfahren umfaßt: einen ersten Schritt, bei dem eine erste Mischung hergestellt wird durch Mischen eines feinen Homopolytetrafluorethylenpulvers mit einem flüssigen Schmiermittel, eine zweite Mischung hergestellt wird durch Mischen eines modifizierten feinen Polytetrafluorethylenpulvers mit einem flüssigen Schmiermittel, und wobei die ersten und zweiten Mischungen jeweils pastenextrudiert werden; einen zweiten Schritt, bei dem die erste Mischung aus dem ersten Schritt zusammengedrückt wird, um eine erste Formation zu erhalten, und die zweite Mischung aus dem ersten Schritt zusammengedrückt wird, um eine zweite Formation zu erhalten; einen dritten Schritt, bei dem die flüssigen Schmiermittel in den ersten und zweiten Mischungen daraus entfernt werden, um zwei nicht-gesinterte Bänder zu erhalten; einen vierten Schritt, bei dem die zwei nicht-gesinterten Bänder jeweils in der Längsrichtung gereckt werden; einen fünften Schritt, bei dem die zwei nicht-gesinterten Bänder, die in der Längsrichtung gereckt sind, aufeinander angeordnet werden, und dann in der seitlichen Richtung gereckt werden, um einen mehrschichtigen porösen Film (83) zu erhalten; und einen sechsten Schritt, bei dem ein luftpermeables Trägerelement (85) auf wenigstens eine Oberfläche des mehrschichtigen porösen Films (83) wärmelaminiert wird.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Gesamtfläche des nicht-gesinterten Bandes auf zwischen das 80-fache bis 800-fache seiner ursprünglichen Größe durch zunächst Recken des nicht-gesinterten Bandes in der Längsrichtung auf zwischen das 3-fache bis 20-fache seiner ursprünglichen Länge und dann Recken des nicht-gesinterten Bandes in der seitlichen Richtung auf zwischen das 10- bis 50-fache seiner ursprünglichen Breite gereckt wird.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das luftpermeable Trägerelement (85) von wärmeschmelzbarem Vliesstoff umfaßt ist.
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