DE69008214T2 - Filtereinrichtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Filter und insbesondere auf Hochleistungsfilter, die ausgelegt sind, um partikelförmiges Material aus Gasen wie z.B. Luft abzuscheiden, einschließlich Aerosoltropfen.
• Neuerliche Trends im Transportwesen und in der Industrie haben der Luftfiltration und den Anforderungen an die Luftfiltration eine größere Bedeutung beigemessen als ein Mittel zum Entfernen von Verunreinigungen aus der Umwelt bzw. Umgebung. Die Erhöhung des Anteils an rezirkulierter Luft in neueren, kommerziellen Passagierflugzeugen haben Besorgnisse hervorgerufen über erhöhte Niveaus an luftgetragenen Bekterien und Viren in der Arbeitsumgebung der Crew.
• Es gilt gemeinhin als sicher, daß lebensfähige Mikroorganismen in Aerosolen existieren können und durch einen Lufttransport durch Luftzirkuliersysteme verbreitet werden können. Diese Organismen können luftgetragen bleiben und über eine beträchtliche Zeit lebensfähig bleiben. Die Überlebenszeiten werden von den spezifischen Organismen und der relativen Feuchtigkeit in der Umgebung abhängen. Es ist vernünftig anzunehmen, daß ein signifikanter Prozentsatz an Mikroorganismen in Aerosolform während der Dauer von kommerziellen Passagierflügen überleben werden.
• Betrachtet man die Anforderungen an die Luftfiltration für irgendeine Anwendung, so wird es nützlich sein, ein Arbeitswissen darüber zu besitzen, wie Luftfilter arbeiten und wie sie getestet und bemessen werden. Luftfilter müssen sich gewöhnlich mit der Filtration von Partikeln von 0,01 um und aufwärts beschäftigen. Zum Vergleich, ein um = 0.000039 Inch, und das kleinste Partikel, das mit bloßem Auge gesehen werden kann, ist 40 um. Typische Viren und der feinste Zigarettenrauch sind von einer Größenordnung von 0.01 um Partikelgröße. Die typischen Tropfen in einer Wolke oder im Nebel sind 10 um.
• Die drei Mechanismen, durch die Partikel aus einem Gasstrom durch einen Filter entfernt werden, sind direkte Abscheidung, Trägheitsanlagerung und Diffusionsabscheidung.
• Direktabscheidung ist der einfachste und am leichtesten zu verstehende Mechansimus. Das Filtermedium besteht aus Fasermatritzen mit definierten Öffnungen oder Poren, durch die die Luft hindurchgeht. Wenn die Partikel in der Luft größer sind als die Poren, werden sie durch Direktabscheidung an den Poren entfernt.
• Filter können auch Partikel entfernen, die kleiner als die Porengröße sind, und zwar durch Trägheitsanlagerung. Wenn die Luft um die individuellen Fasern des Filtermediums strömt, werden Partikel, die eine höhere Dichte haben, von dem Luftströmungsweg abweichen und auf die Fasern auftreffen. Die aufgetroffenen Partikel haften an den Fasern durch Kräfte, wie z.B. die van der Waals'schen Kräfte, während außerdem die Kräfte aus der Luftströmung auf sie wirken. Größere Partikel weisen eine höhere Wahrscheinlichkeit einer Anlagerung auf, aber sie sind auch größeren aerodynamischen Kräften ausgesetzt, die die Adhessionskräfte überwinden können und sie weg von den Fasern ziehen können.
• In der Praxis werden bei einer beträchtlichen Variation infolge von unterschiedlichen Partikeldichten und vorherrschenden Strömungsraten, Partikel, die größer als etwa 0,5 um und kleiner als etwa 2-10 um sind, sich anlagern und auf der Faseroberfläche zurückgehalten werden. Partikel, die kleiner als etwa 0,3 bis etwa 0,5 um im Durchmesser sind, werden nicht auf den Fasern auftreffen und werden durch diesen Mechanismus nicht wirksam entfernt. Die Moleküle von Gasen sind in konstanter Bewegung in Zufallsrichtung. Sehr kleine Partikel, die innerhalb des Gases suspendiert sind, werden von den sich bewegenden Molekülen getroffen, was bewirkt, daß die Partikel ihrerseits sich in einer Zufallsart bewegen. Eine derartige Bewegung wird "Brown'sche Bewegung" genannt.
• Die Brown'sche Bewegung bewirkt, daß kleine Partikel von den Stromlinien der Luft in einer Art abweichen, die verschieden von den Trägheitswirkungen ist, die zuvor für größere Partikel beschrieben wurden. Diese Zufallspartikelwege werden bewirken, daß die Partikel auf den individuellen Filterfasern durch den Mechanismus gesammelt werden, der Diffusionsabscheidung genannt wird. In der Praxis werden Partikel, die kleiner als etwa 0,1 bis 0,3 um sind, durch diesen Mechanismus effizient entfernt.
• Alle Gasfilter kombinieren in gewissem Maße alle drei Mechanismen einer Direktabscheidung, einer Trägheitsanlagerung und einer Diffusionsabscheidung. Wenn der Wirkungsgrad des Entfernens bzw. der Abscheidung eines typischen Filters als eine Funktion einer Partikelgröße gemessen wird, wird ein minimaler Wirkungsgrad für Partikel von etwa 0,3 um Durchmesser, bei höheren Wirkungsgraden für sowohl kleinere als auch größere Partikel beobachtet. Dieses Verhalten resultiert aus den folgenden Faktoren:
• 1. Diffusionsabscheidung bewirkt eine hohe Abscheidung von Partikeln unter etwa 0,1 um, verringert sich aber rasch für Partikel, die größer sind.
• 2. Unter 0,5 um ist der Abscheidewirkungsgrad infolge der Trägheitsanlagerung gering. Das, kombiniert mit dem Wegfall der Diffusionsabscheidung über 0,1 um, bewirkt, daß der Abscheidewirkungsgrad bei 0,3 um am niedrigsten ist. Allgemein ausgedrückt, ist der Wirkungsgrad auf einem Minimum zwischen 0,2 und 0,4 um.
• 3. Über 0,5 um bis zu 2-10 um ist die Trägheitsanlagerung und Adhäsion hoch, und der Abscheidewirkungsgrad verringert sich.
• 4. Im Größenbereich über 2-10 um gewährleistet ein typisches Filtermedium im wesentlichen 100% Abscheidung durch Direktabscheidung.
• Dieser Abscheidewirkungsrad eines gegebenen Filtermediums ist abhängig von verschiedenen Variablen einschließlich Partikelgröße, Strömungsgeschwindigkeit und Mediumdicke. Die Einflüsse der Partikelgröße sind diskutiert worden. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß für irgendein gegebenes Filtermedium und gegebene Strömungsbedingungen es eine am stärksten eindringende Partikelgröße gibt, bei der der Wirkungsgrad auf einem Minimum ist. Der Wirkungsgrad wird höher für Partikelgrößen, die größer oder kleiner als die der am stärksten eindringenden Größe ist. Der Einfluß der Strömungsgeschwindigkeit auf eine Partikelabscheidung ist unterschiedlich, und zwar abhängig von dem Filtrationsmechanismus. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit verbessert das Einfangen von Partikeln durch Trägheitsanlagerung, weil die Trägheitseinflüsse, die Partikel von den Stromlinien der Luftströmung ablenken, erhöht werden. Der Effekt ist, das Regime dieses Mechanismus auf kleinere Partikelgrößen auszudehnen. In dem Regime sehr kleiner Partikelgrößen, wo Diffusionsabscheidung der vorherrschende Abscheidemechanismus ist, wird eine Erhöhung der Geschwindigkeit den Abscheidewirkungsgrad verringern. Da die Verweilzeit in dem Filtermedium verringert wird, wird die Wahrscheinlichkeit einer Abscheidung infolge von zufälliger Partikelbewegung verringert. Der wirksame Einfluß des Erhöhens der Strömungsgeschwindigkeit durch ein Filtermedium wird eine Verringerung in dem minimalen Wirkungsgrad und eine Verringerung in der Größe der am stärksten eindringenden Partikel sein.
• Der Abscheidewirkungsgrad eines Filtermediums für eine gegebene Partikelgröße kann durch Erhöhen der Dicke des Filtermediums erhöht weden. Z.B. kann ein Filtermedium einen 90%igen Wirkungsgrad haben, wenn es durch 0,3 um Partikel beaufschlagt wird; d.h. 10% der einfallenden Partikel gehen hindurch. Wenn man eine Schicht eines Mediums hinzufügt, wird diese Schicht 90% der einfallenden 10% abscheiden; d.h. 1% des Gesamten wird hindurchgehen. Der Gesamtwirkungsgrad der zwei Schichten ist 99%. Durch Hinzufügen zusätzlicher Schichten würde der Wirkungsgrad 99,9%, 99,99%, u.s.w. werden. Derselbe Effekt, wie das Hinzufügen von Schichten, kann durch Herstellen des Mediums in einer einzigen Schicht erreicht werden, jedoch von einer mehrfachen Dicke. Für Luftfiltration können sehr hohe Wirkungsgrade für 0,3-um-Partikel erzielt werden, indem ein Filtermedium mit einem großen Durchmesser verwendet wird, das viele Male größer als 0,2 um ist, indem das Filtermedium mit einer ausreichenden Dicke hergestellt wird.
• Höhere Wirkungsgrade können auch durch Herstellen eines Filtermediums mit kleineren Poren erreicht werden. Eine kleinere Porengröße erhöht die Wahrscheinlichkeit des Abscheidens durch alle drei Mechanismen und für alle Partikelgrößen.
• Dieselben Variablen beeinflussen auch den Strömungswiderstand oder Druckabfall durch das Filtermedium. Ein Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit und/oder Mediumdicke wird auch den Druckabfall durch das Medium erhöhen, und zwar genauso wie ein Verringern der Porengröße des Mediums. Da der Druckabfall, der über den Filter toleriert werden kann, in den meisten Luftströmungssystemen begrenzt ist, müssen alle diese Variablen und ihre wirksamen Beeinflussungen beim Entwerfen oder Auswählen eines Filters für eine spezifische Anwendung berücksichtigt werden.
• Die Leistungsfähigkeit von Hochleistungsluftfiltern wird im allgemeinen als der Prozentsatz von einströmenden Partikeln berichtete, die durch den Filter abgeschieden werden. Aus der obigen Diskussion kann man sehen, daß, was bedeutsam ist, der bezeichnete Wirkungsgrad auf eine Partikelgröße und Strömungsgeschwindigkeit bezogen werden muß. Beim Bemessen oder Spezifizieren der Filtermedien wird normalerweise eine Strömungsgeschwindigkeit für einen Test ausgewählt. Diese Geschwindigkeit sollte innerhalb des Bereiches sein, in dem sie in einer Filteranordnung verwendet werden würde. Für zusammengebaute Filter wird der Wirkungsgrad normalerweise an der bemessenen Strömung des Filters gekennzeichnet, die normalerweise direkt von der mittleren Geschwindigkeit über der Seite des Filters abhängig ist.
• Idealerweise würde der Abscheidewirkungsgrad eines Filters als eine kontinuierliche Funktion einer Partikelgröße gekennzeichnet. Das würde kostenaufwendiges Testen erfordern, genauso wie es schwierig ist, Aerosole einer spezifischen Größe zu erzeugen und zu messen. Eine andere Herangehensweise ist das Messen und Kennzeichnen des minimalen Wirkungsgrades eines Filters für die Größe der am stärksten eindringenden Partikel. Diese Herangehensweise ist verwendet worden, um die Klasse von Filtern zu definieren, die als HEPA (High Efficiency Particulate Air = hochleistungsfähige, partikelenthaltende Luft). Obwohl der Begriff HEPA oft verwendet wird, um irgendeinen Hochleistungsluftfilter zu bezeichnen, ist er speziell definiert als ein Luftfilter mit einem minimalen Wirkungsgrad von 99,97% für 0,3-um-Partikel eines monodispergierten Dioctylphtalats (DOP). Die 0,3-um-Partikelgröße wurde ausgewählt, weil sie in dem Bereich der im allgemeinen akzeptierten Größe der am stärksten eindringenden Partikel für Filter dieses Typs ist, wie zuvor diskutiert.
• Die definitivste Art, die Leistungsfähigkeit eines Filters zu beschreiben, ist das Festlegen seines Abscheidewirkungsgrades für eine spezifische Partikelgröße oder ein Test-Aerosol. Das Test-Aerosol, das für HEPA- Filter spezifiziert ist, ist monodispergiertes Dioctylphtalat (DOP). Dieses Aerosol, das manchmal auch als thermisch erzeugtes DOP bezeichnet wird, wird gebildet durch Kondensieren von DOP-Öl-Dampf, der durch Erwärmen erzeugt worden ist. Das resultierende Aerosol hat eine mittlere Partikelgröße von 0,3 um. Bei einem Filtertest wird die Aerosolkonzentration sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts von dem Filter gemessen, in dem Vorwärtsstreulichttechniken verwendet werden.
• Feld- oder Durchlaßtesten und ein gewisses Leistungsfähigkeitstesten wird ausgeführt, indem ein polydispergiertes oder heterogenes DOP-Aerosol verwendet wird. Dieses Aerosol wird erzeugt durch Hindurchleiten von komprimierter Luft durch eine speziell entworfene Düse, die in einem DOP-Ölbad angeordnet worden ist. Das resultierende Aerosol enthält einen Bereich von Partikelgrößen von weniger als 0,3 bis 3,0 um bei einer mittleren Größe von etwa 0,7 um.
• In den letzten Jahren hat es signifikante Neuerungen im Filterentwurf gegeben. Anfänglich waren Filter nicht mehr als Oberflächenfilter, die eine begrenzte Schmutzkapazität hatten, bevor sie "verstopften". Das erforderte oft einen erheblichen Druck, um die Luft durch den Filter zu drücken, einen Druck, der sich beträchtlich beim Gebrauch während des Verstopfungseffektes erhöht. Natürlich führte ein erhöhter Druck oft zu einem Filterbruch und, selbst wo das nicht der Fall war, benötigte leistungsfähige Impeller-Motoren, die teuer im Betrieb und oft geräuschvoll waren.
• Zusätzlich wurden die Filter selbst sperrig, weil ein erhöhter Durchsatz nur durch eine Erhöhung in der Oberflächenfläche des Filters erreicht werden konnte.
• Die Entwicklung von Fasermatrixfiltern, die manchmal als Tiefenfilter bezeichnet werden, erhöhten die Schmutzkapazität von Filtern beträchtlich. Die Anwendbarkeit und der Betriebsmodus derartiger Filter ist ausführlich oben diskutiert worden.
• Die zweite Hauptentwicklung war der Bau von Filteranordnungen, bei denen das Filtermedium so gefaltet wurde, daß die partikelenthaltende Luft eine viel größere Filteroberflächenfläche für eine gegebenen Einheitsgröße kontaktiert. In einigen Vorrichtungen ist diese Idee weiterentwickelt worden, um gewellte Blattfilter zu schaffen, die dann gefaltet wurden, um noch weiter die Oberflächenfilterfläche zu erhöhen, die der Luftströmung ausgesetzt wurde.
• Die US-A-3490211 offenbart einen Hochleistungsluftfilter für partikelförmige Stoffe, der einen Rahmen aufweist, der ein Blattfiltermaterial enthält, das gefaltet ist, um eine Reihe von Primärfaltungen und eine Reihe von Sekundärfaltungen zu bilden.
• Eine der Filtrationsanwendungen mit der größten Nachfrage ist die Filtration von Kabinenluft in Flugzeugen gewesen. Die Entwurfsspezifikationen deartiger Filter benötigen einen sehr niedrigen Druckverlust über den Filter, d.h. einen niedrigen Widerstand zum Durchgang der Luft, einen hohen Wirkungsgrad der Filtration und sehr lange Serviceintervalle. Es wäre leicht, einen niedrigen Druckverlust zu schaffen, wenn ein niedrigerer Wirkungsgrad akzeptabel wäre. Das ist jedoch nicht der Fall. Ein niedriger Druckverlust ist trotzdem sehr wichtig, um so die Geräusch- und Leistungsanforderungen für das Luftzirkulationssystem zu reduzieren. Ebenso ist es nicht akzeptabel, relativ schmutzige Luft rezirkulieren zu lassen.
• Die Filtration von Flugzeugkabinenluft ist eine besonders schwierige Filtrationsanwendung, da die Luft oft signifikante Mengen von faserigem Material von Teppichböden, den Sitzstoffen, der Passagierkleidung u.s.w. enthält. Diese Fasern neigen dazu, sich auf der stromaufwärtigen Oberfläche eines Filters zu sammeln und die Oberfläche des Filters zuzusetzen, was eine Erhöhung im Druckverlust über dem Filter bewirkt. Bei konventionellen Filtern hat es sich oft als notwendig erwiesen, einen Vorfilter zu installieren, um derartiges faseriges Material zu entfernen. Das führt zu einem weiteren Instandhaltungsproblem dahingehend, daß ein Mechaniker einen zugesetzten Vorfilter ersetzen kann und nicht erkennt, daß die Schmutzkapazität des Filters selbst kurz davor ist, erreicht zu werden. Im Ergebnis ist eine zweite Instandhaltungsarbeit nötig, innerhalb relativ kurzer Zeit.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hochleistungsluftfilter mit besonderen Entwurfsmerkmalen, die einen unerwartet kleinen Druckverlust über den Filter ohne Einbuße an Wirkungsgrad oder Lebensdauer bzw. Betriebszeit zulassen. Das wäre möglich, wenn man der Erkenntnis folgt, daß ein Filter gebaut werden kann, der die Dimensionsstabilität und den hohen Filtrationswirkungsgrad in einer sehr kompakten Form aufweist, kombiniert mit einem sehr niedrigen Druckverlust über dem Filter. Mit dieser neuen Erkenntnis hat es sich als nützlich herausgestellt, hocheffiziente Luftfilter zu entwerfen, die in der Lage sind, den schärfsten Standard der Flugzeugkonstrukteure zu erfüllen, während zur selben Zeit die Eliminierung von Vorfiltern für die Abscheidung von luftgetragenen Fasern zugelassen wird.
• Die vorliegende Erfindung schafft einen Filter, der ein mikrogefaltetes poröses Blatt aufweist, in dem die Mikrofaltungen einen Biegeradius haben, der nicht größer ist als der kritische Radius, wobei das mikrogefaltete Blatt mit Makrofaltungen ausgebildet ist.
• Mindestens ein Streifen eines Klebematerials kann über den Spitzen der Mikrofaltungen angeordnet sein.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung können einen Rahmen aufweisen, der einen Strömungsweg von der Einlaßseite zu der Auslaßseite definiert, indem das gefaltete Blatt innerhalb des Rahmens über dem Strömungsweg angeordnet ist. Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele können einen kritischen Radius zwischen 0,254 mm und 0,381 mm haben, könnten eine Vielzahl von Streifen von Klebematerial haben, das parallel über die Spitzen der Mikrofaltungen senkrecht zu den Achsen der Mikrofaltungen angelegt wird, oder können Makrofaltungen mit Achsen haben, die parallel zu den Achsen der Mikrofaltungen sind.
• Zusätzlich können bevorzugte Ausführungsbeispiele ein poröses Blatt aufweisen, daß ein Tiefenfiltermaterial darstellt oder das auf einem porösen Bahnmaterial getragen wird. Die vorliegende Erfindung schafft des weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Filters, das ein Bilden von Mikrofaltungen mit einem Biegeradius, der nicht größer als ein kritischer Radius in einem porösen Blatt ist, und ein Ausbilden des mikrogefalteten Blattes in Makrofaltungen aufweist. Das Verfahren kann ein Anlegen eines Stromes eines Heißklebers an die Spitzen der Mikrofaltungen auf mindestens eine Oberfläche des mikrogefalteten Blattes einschließen, um so das mikrogefaltete Blatt zu stabilisieren. Bevorzugte Ausführungsbeispiele dieses Verfahrens können einschließen, daß der Kleber sich setzen kann, bevor die Makrofaltungen gebildet werden, oder daß der Klebestreifen an vorbestimmten Intervallen entlang des mikrogefalteten Blattes geschmolzen wird, um eine Bildung einer Reihe von Makrofaltungen mit Achsen zuzulassen, die parallel zu den Achsen der Mikrofaltungen sind.
• Der Begriff "Makrofaltung" wird hier verwendet, um Faltungen zu bezeichnen, die vorzugsweise eine Tiefe von mindestens 5,1 cm (2 Inch) aufweisen, und "Mikrofaltungen" bezeichnen Faltungen, die vorzugsweise eine Tiefe aufweisen, die kleiner als 2,54 cm (1 Inch) sind.
• Der Entwurf der hocheffizienten Filter, die die Erfindung verkörpern, minimiert den Druckverlust über den Filtern, wenn sie im Gebrauch sind. Das Verstehen, wie das erreicht worden ist, erfordert ein Verstehen der Faktoren, die beim Aufbau des Gesamtdruckverlustes (Pt) über einen Filter auftreten. Es ist gefunden worden, daß das die Summe von verschiedenen Faktoren ist:
• Pm - Der Mediendruckverlust, der von der Natur des Filtermediums (Hohlraumvolumen bzw. Porenvolumen, Faserabmessungen, etc.) und der Luftströmungsgeschwindigkeit abhängt;
• Pd - der Schmutzfaktor. Wenn sich Schmutz in einem Filter aufbaut, swird er seinen eigenen Widerstand gegen die Strömung aufweisen, und zwar im Ergebnis des Verschmutzens der Lufströmungswege oder der Reduzierung ihrer Abmessungen;
• Pg - der geometrische Faktor, der von der Geometrie des Filtermediums abhängt, z.B. der Breite der Faltungen, wenn das Filtermedium in V-Faltungen ausgebildet ist;
• Pe - der Austrittsfaktor. Wenn Luft in den Filter durch relativ enge, individuelle Durchgänge in die Ausgangsleitung austritt, wird eine Expansion und ein nachfolgender Druckabfall vorhanden sein;
• Pc - der Konfigurationsfaktor, der zum Teil von der Anzahl, Größe und Form der Mikrofaltungen abhängt.
• Es ist jetzt gefunden worden, daß Pc kritisch ist, und zwar abhängig von dem "Biegeradius" ("R") der Mikrofaltungen. Der Biegeradius ist der Radius eines imaginären Kreises, der auf der Basis eines Bogens gezogen werden kann, der zusammenfällt mit der inneren Oberfläche der Wurzel einer der Mikrofaltungen in dem Filtermedium. Tatsächlich ist Pc umgekehrt proportional zu (K - R)³, wo K eine Konstante ist, wenn alle anderen Variablen konstant gehalten werden. Wenn nun alle Entwurfs- und Testbedingungen konstant gehalten werden, außer für R, und ein Graph für den Gesamtdruckverlust Pt über den Biegeradius (R) aufgezeichnet wird, ist das Ergebnis ein Graph mit einer Form, der ähnlich der des Graphen ist, der in Figur 2 dargestellt ist. Dieser Graph weist einen Beugungspunkt "X" auf, und der Wert von "Rc" an diesem Punkt ist definiert als der "kritische Radius". Uber diesem kritischen Radius steigt der Gesamtdruckverlust stark an. Darunter wird ein relativ stetiger Druckverlust beobachtet. Wenn alle anderen Entwurfsfaktoren zusammengehalten werden, ist somit der Schlüssel zum Erhalten des niedrigstmöglichen Druckverlustes über dem Filter zu sichern, daß die Mikrofaltungen einen Biegeradius haben, der kleiner als der kritische Radius ist.
• Die tatsächliche Größe des kritischen Radius hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, wie zuvor angegeben worden ist, aber für bevorzugte Mikrofaltungs- und Makrofaltungsgeometrien wird sie jedoch im allgemeinen kleiner als 0,38 (0,015 Inch) und gebräuchlicher unter 0,025 mm (0,01 Inch) sein.
• Der Luftfilter kann irgendein geeignetes poröses Blatt aufweisen, einschließlich einer porösen Polymermembran. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Luftfilter aus einer Vielzahl von Tiefenfiltern und weist deshalb ein Faserblatt auf, in dem partikelförmiges Material eingefangen wird, wenn es entlang eines kurvenreichen Weges vorbeigeht, der durch die Fasern in dem Blatt definiert ist.
• Der Tiefenfilter selbst weist die Form eines Blattes auf, mit einer Dicke von bis zu 0,76 (0,03 Inch) und vorzugsweise von 0,25 mm (0,01 Inch), bis zu 0,51 mm (0,02 Inch), z.B. etwa 0,38 mm (0,015 Inch). Diese Schicht ist mikrogefaltet, d.h. ihr ist eine im allgemeinen sich wiederholende V-förmige Konfiguration aufgeprägt. Die Tiefe der Mikrofaltungen (d.h. die vertikale Entfernung zwischen imaginären Linien, die die Spitzen und die Wurzeln der Faltungen verbinden) ist vorzugsweise von etwa 10 bis 100mal die Dicke des Blattes. Im allgemeinen heißt das deshalb, daß die Tiefe von 0,254 cm (0,1 Inch) bis zu 2,54 cm (1,0 Inch) ist, obwohl Tiefen von zwischen 0,76 cm (0,3 Inch) und 1,3 cm (0,5 Inch) wie z.B. 0,89 cm (0,35 Inch) sogar noch bevorzugter sind. Es ist deshalb bevorzugt, daß die Mikrofaltungen ganz flach sind.
• Der Biegeradius der Wurzeln der Mikrofaltungen in dem Blatt ist vorzugsweise kleiner als 0,25 mm (0,01 Inch) wie z.B. 0,13 mm (0,005 Inch). Es ist klar, daß es Begrenzungen auf der unteren Grenze des Radius gibt, die praktischer Natur anstelle theoretischer Natur sind. Es ist jedoch wichtig, daß über einem Biegeradius, der größer als der kritische Radius ist, der Druckverlust, der über dem Filter auftritt, deutlich ansteigt, und zwar in der am wenigsten erwarteten Art. Das ist klar in bezug auf den Graphen dargestellt, der in Figur 2 gezeigt ist (nachfolgend diskutiert).
• Filter, die die Erfindung verkörpern, weisen eine besondere Dimensionsstabilität im Ergebnis ihrer Konstruktionsart auf. Zum Beispiel wird, nachdem das Tiefenfilterblatt mikrogefaltet ist, ein Streifen eines thermoplastischen Polymers in geraden Linien über die Spitzen der Mikrofaltungen auf der stromaufwärtigen (im Gebrauch) Seite des mikrogefalteten Blattes gelegt, und man läßt es sich setzen. Vorzugsweise wird diese Behandlung auf der anderen Seite wiederholt.
• Nach der Bildung der Mikrofaltungrn wird der Tiefenfilter makrogefaltet, entlang der Achsen, die parallel zu den Achsen der Mikrofaltungen sind. Somit wird ein Querschnitt, der die Form der Mikrofaltungen zeigt, auch die Form der Makrofaltungen zeigen. Das Unterteil der Makrofaltungen und auch das Oberteil werden durch ein Ausstrecken der Mikrofaltungen gebildet, und es ist ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung, daß das Unterteil der Makrofaltung breiter ist. Somit sind, wenn man vom Filterblatt sagen kann, daß es zwei Flächen aufweist, wobei jede aus einer Reihe von V's besteht, (die Mikrofaltungen seien im Moment ignoriert), die V's auf der Einlaßseite des Blattes breiter getrennt als die Schenkel der V's auf der Auslaßseite. Man hat gefunden, daß diese Konfigration deutlich zum Ausdehnen der Betriebsintervalle für Filter beiträgt. Wo jedoch der niedrigstmögliche Druckverlust bei reinem Filter gewünscht wird, kann das Beabstanden der V's symmetrisch oder sogar länger auf sder Auslaßseite als auf der Einlaßseite sein.
• Figur 1 ist ein schematischer Querschnitt einer der Mikrofaltungen in einem Filterblatt. Die mit "A" bezeichnete Abmessung wird als die Tiefe bezeichnet. Die mit "P" bezeichnete Abmessung ist der Abstand. Die wichtigste Abmessung für den Wirkungsgrad des Filterblattes ist jedoch die mit "R" bezeichnete Abmessung. Wie man erkennt, ist "R" der Biegeradius, d.h. der Radius des imaginären Kreises mit einem Bogen, der der Wurzel einer Mikrofaltung in dem Blatt entspricht. Die in der Zeichnung angegebene vierte Abmessung ist "D", die die Dicke des Blattes darstellt.
• Figur 2 ist ein Graph, bei dem eine Koordinate Pt ist, d.h. die Differenz im Druck zwischen der Einlaßfläche und der Auslaßfläche eines spezifischen (sauberen) Filters, der die Erfindung verkörpert, bei einer konstanten mittleren Luftströmungsgeschwindigkeit durch das Filtermedium von etwa 1,8 m/min. (6 ft/min.). Pt wird in Inch Wassersäule gemessen. Die andere Koordinate ist der Biegeradius der Mikrofaltung in den Blatt, und zwar gemessen in Inch. Wie man sieht, steigt Pt über einem gewissen Biegeradius, den man den kritischen Radius nennt, dramatisch. Aus diesem Grunde wird bevorzugt, daß der Biegeradius der Mikrofaltungen in den Filterblättern der Erfindung nicht größer als der kritische Radius ist.
• Figur 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer bevorzugten Form eines mikrogefalteten Hochleistungsluftfilters, der die Erfindung verkörpert, bevor Makrofaltungen auf ihm gebildet sind. Der Abstand zwischen den Spitzen der Mikrofaltungen ist stark übertrieben. Streifen ("S") eines Heißklebers werden auf der oberen Oberfläche der Mikrofaltungen bei rechten Winkeln zu den Achsen der Mikrofaltungen angewendet. Ähnliche Streifen werden auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Blattes, wie dargestellt, angewendet. Diese neuartige Behandlung dient dazu, die Mikrofaltungen in Position in Gebrauch zu halten.
• Figur 4 ist ein diagrammartiger Querschnitt eines Filters, der die Erfindung verkörpert, der ein mikrogefaltetes Filterblatt zeigt, das in V-förmige Makrofaltungen geformt ist. In der Zeichnung verläuft der Luftstrom von oben, und es ist festzustellen, daß die Breite des Spaltes zwischen den Spitzen der Makrofaltungen, auf der Seite, die zuerst den Luftstrom kontaktiert (Einlaßseite), größer ist als auf der Abströmseite (Auslaß). Das ist tatsächlich ein Vorteil von Filtern, die die Erfindung verkörpern. In Figur 4 und Figur 5 (die eine Perspektivansicht mit einer weggeschnittenen Querschnittsposition zeigt) hält ein Rahmen, der aus einem Einlaß, einem Auslaß und einem rechteckigen Rahmenteil 1 mit undurchlässigen Seitenwänden besteht, ein mikrogefaltetes und makrogefaltetes Faser-Tiefenfiltermedium 2, das auf nach innen gedrehten Rahmenkantenteilen 3 ruht. Eine zusätzliche Abstützung ist durch ein Stützteil 4 vorgesehen, das ein Blatt von den Dimensionen der Auslaßfläche des Filters aufweist, der auf den nach innen gebogenen Kanten 3 des Rahmenteils ruht und Schlitze 5 aufweist, die darin eingeschnitten sind, wobei die Schlitze unter den nach oben gedrehten V's der Makrofaltungen des Filters auf der Auslaßseite positioniert sind.
• Die Erfindung wird nun unter Bezug auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben, das im allgemeinen dem entspricht, das in den Zeichnungen beschrieben ist. Gleichzeitig wird ein Verfahren zum Herstellen der die Erfindung verkörpernden Filter beschrieben. Bei einem bevorzugten Filter ist ein faseriges Tiefenfilterblatt aus verwundenen Glasfasern auf einer porösen Bahn aus spinnbondierten kontinuierlichen Nylonfasern getragen. Die kombinierte Dicke des Filterblattes und der Bahn ist 0,38 mm (0,015 Inch). Dieses Kompositblatt wird mikrogefaltet, um Mikrofaltungen mit einem Biegeradius von 0,25 mm (0,01 Inch) und einer Tiefe von 0,93 cm (0,365 Inch) zu erzeugen. Wenn die Mikrofaltungen erzeugt sind, wird ein Strom von thermoplastischem Schmelzkleber auf der stromaufwärtigen Seite (im Gebrauch) in beabstandeten geraden Linien senkrecht zu den Achsen der Mikrofaltungen angelagert, um sich so in einem kontinuierlichen Streifen, der die Spitzen der Mikrofaltungen verbindet, zu verfestigen. In dieser Art werden die Mikrofaltungen stabilisiert, sodaß das Blatt weiter manipuliert werden kann, ohne die Konfiguration auszuglätten oder signifikant zu verwinden, und das gefaltete Blatt wird widerstandsfähiger gegen Verwindung im Gebrauch sein. Der heiße Schmelzstrom wird vorzugsweise in der gleichen Art auch auf der stromabwärtigen Seite des mikrogefalteten Blattes angewendet.
• Das mikrogefaltete Blatt wird dann über beabstandete beheizte Drähte geführt, um die Streifen des Klebers in Intervallen zu schmelzen, damit das mikrogefaltete Blatt in V-förmige Makrofaltungen geformt werden kann, wobei die Makrofaltungsachsen im allgemeinen parallel zu den Mikrofaltungsachsen sind. Durch den geschmolzenen Abschnitt kann die Mikrofaltung an diesem Punkt gebogen werden und kann eine Spitze (oder eine Wurzel, abhängig von der betrachteten Seite) der Makrofaltung bilden. Parallele Reihen von Makrofaltungen werden in dem Blatt gebildet, und das mikrogefaltete und makrogefaltete Blatt wird in eine geeignete Form geschnitten.
• Diese Form wird dann in einem Rahmenteil angeordnet und wird vorzugsweise formschlüssig entlang der Kanten des Rahmens durch ein Band oder durch Vergießen zu einem Verbund oder ein anderes zweckmäßiges Mittel je nach Wunsch abgedichtet werden, um so den Filter gegen ein Vorbeiströmen von Luft abzudichten, im Gegensatz zum Durchströmen durch das Filtermedium. Der Rahmen liefert eine Kantenabstützung, und eine zusätzliche Steifigkeit wird auf der Auslaßseite des Filters mittels einer Platte geschaffen, die die Auslaßseite verschließt, außer für Schlitze, die in korrespondierender Weise mit den Wurzeln der Makrofaltungen auf dieser Seite angeordnet sind. Die Rippen in der Platte, die die Schlitze definieren, sind mit einem nach innen weisenden Rand versehen, um ein Stützmittel zum Anordnen der Spitzen der Makrofaltungen und zum Offenhalten der Faltungen zu schaffen.
• In dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rippenabstützvorrichtungen und die Makrofaltungstrennung derart ausgebildet, daß bei einer Blickrichtung von der Einlaßseite die Breite der Öffnung zwischen den Spitzen der Makrofaltungen 1,5 x die Breite der Öffnung zwischen entspechenden Spitzen auf der Auslaßseite ist. Man fand, daß dies die Schmutzkapazität des Filters signifikant erhöht, bevor er zugesetzt wird und gewechselt werden muß. Diese Trennung der Makrofaltungen ist jedoch nicht ein wesentliches Merkmal, und das Verhältnis der Öffnungsbreite auf dem Einlaß zu den Auslaßseiten kann vorzugsweise von etwa 1:2 bis 2:1 sein, und zwar abhängig von der Anwendung oder den gewünschten Leistungsfähigkeitsparametern. Wenn z.B. das Hauptziel das Minimieren des Druckverlustes über den Filter ist, wenn er zuerst nur in Gebrauch ist (d.h. "Druckverlust bei reinem Filter"), kann der Abstand symmetrisch sein, oder er kann größer auf der Auslaßseite sein. Das wird jedoch oft zu einer Reduzierung der Lebensdauer bzw. Betriebszeit führen.
• Das Material, aus dem der Tiefenfilter hergestellt sein kann, ist gewöhnlich nicht kritisch, und Polymerfasern wie z.B. Polyester, Nylon, Polypropylen u.a. Polyolefine können verwendet werden. Außerdem sind anorganische Fasern wie z.B. Glasfasern oder Fasern mit einer UL-94 Auslegung von V-0, wie z.B. gewisse Polyamide oft wünschenswert, und zwar besonders dort, wo das Problem der Entflammbarkeit von Bauteilen des Filters vorhanden ist. Ein Hauptanwendungszweck des Filters der Erfindung liegt bei Flugzeugkabinen-Luftfilter, und in derartigen Situationen ist es offensichtlich höchst wünschenswert, nicht-entflammbare Glasfasern zu verwenden, um einen Tiefenfilter aufzubauen.
• Filter, die für eine Luftreinigung ausgelegt sind, sollten im allgemeinen eine Wirkungsgradauslegung für 0,3 um DOP-Aerosol von mindestens 90% haben, wie z.B. von 95-99,9%um.
• Für zahlreiche Anwendungen wie z.B. Kabinenluftfilter sollten die Filter so dünn wie möglich sein, und zwar verträglich mit dem Beibehalten von Festigkeit und Filtrationswirkungsgrad-Standards, um so in der Lage zu sein, die Anzahl von Mikrofaltungen pro Zentimeter und deshalb die verfügbare Oberflächenfläche zur Filtration zu maximieren. Bei sehr dünnen Filtern kann es jedoch schwierig sein, die strukturelle Integrität während einer Herstellung des Filters zu halten. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, daß die Filter auf einer dünnen, porösen Bahn mit einer unabhängigen strukturellen Integrität getragen sind. Derartige Bahnen können gewebt oder nicht verwebt und aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein. Sie sollten jedoch bei Gewährleistung ihrer übergeordneten Stützrolle so dünn wie möglich sein. Bevorzugte Bahnen liefern einen möglichst kleinen, z.B. weniger als 10%, Druckverlust über die kombinierte Struktur. Eine besonders geeignete Bahn kombiniert eine hohe Zugfestigkeit bei niedriger Dicke und ist aus nicht entflammbaren Materialien hergestellt. Eine derartige Bahn wird durch kontinuierliche spinnbondierte Nylonfasermaterialien geschaffen, die kommerziell unter dem registrierten Warenzeichen "Cerex" verfügbar sind.
• Die Bildung von Mikrofaltungen in dem Tiefenfilterblatt kann durch konventionelle Mittel verwirklicht werden, wie z.B. einem Durchgang zwischen Zahnradwalzen oder die Verwendung von hin- und hergehenden Teilen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Blattes arbeiten. Die Mikrofaltungen, wie oben gezeigt, haben vorzugsweise eine Tiefe von etwa 10-100, z.B. 20-30 und vorzugsweise etwa 24-26mal die Tiefenfilterdicke. Die Dicke des Tiefenfilters ist von 0,25 bis 0,76 mm (0,01 bis 0,03 Inch) und vorzugsweise 0,25 bis 0,51 mm (0,01 bis 0,02 Inch). Wenn eine poröse Stützbahn verwendet wird, sollte die kombinierte Dicke auch innerhalb dieser Bereiche fallen.
• Diese flachen Mikrofaltungen machen die Endstruktur stabiler und widerstandsfähiger gegen Knicken. Sie erlauben auch, daß mehr Makrofaltungen in der gegebenen Länge des Blattes geformt werden, weil die Faltungen weniger sperrig sind, als wenn tiefere Mikrofaltungen verwendet werden.
• Flache Mikrofaltungen sind bevorzugt, um so die Länge der sich gegenüberliegenden Seiten der Mikrofaltungen zu verkürzen, die sich unter Druck durch Ausbeulen nach außen deformieren können. Das schränkt den Durchgang auf der Auslaßseite der Mikrofaltungen ein und führt zu einer Erhöhung im Druckverlust über das Blatt. Je kürzer die Länge dieser Seiten ist, desto widerstandsfähiger sind sie gegen Deformation. Es muß jedoch anerkannt werden, daß dieses Verkürzen auch die verfügbare Oberfläche des Filters verringert, sodaß das Verkürzen nicht zu groß sein sollte.
• In einem bevorzugten Filter mit 5,7 Mikrofaltungen/cm (14,5 Mikrofaltungen/Inch) in einem gestützen Tiefenfilterblatt mit einer Gesamtdicke von 0,38 mm (0,015 Inch) ergab sich der kritische Radius (und deshalb die obere Grenze für den Biegeradius) als 0,25 mm (0,01 Inch). Im allgemeinen ist der Biegeradius der Mikrofaltungen bei bevorzugten Filterkonstruktionen gemäß der Erfindung kleiner als etwa 0,38 mm (0,015 Inch), wie z.B. von 0,13 bis 0,25 mm (0,005 bis 0,01 Inch).
• Wie oben beschrieben, wird die Stabilität der Mikrofaltungen vorzugsweise durch Anlagerung eines Stromes einer heißen Polymerschmelze unterstüzt, die in beabstandeten Streifen senkrecht zu den Achsen der Mikrofaltungen und entlang der Spitzen der Mikrofaltungen angewandt wird. Die Streifen brauchen nicht breit oder eng beabstandet zu sein, um dieses Ziel zu erreichen, und im allgemeinen sind 1,5 bis 2,54 mm (0,06 bis 0,1 Inch) Breite und voneinander um 5,08 cm (2 Inch) beabstandete Streifen adequat, insbesondere, wenn sie auf beiden Oberflächen des mikrogefalteten Blattes angewendet werden.
• Die verwendete Polymerschmelze ist nicht kritisch, außer daß sie nicht so sein sollte, daß sie die Struktur des Tiefenfilters durch chemische Wechselwirkung oder wegen der Schmelztemperatur zerreißen würde. Bei vielen Anwendungen wird ein nicht entflammbares Polymer, wie z.B. ein Polyamid benötigt.
• Sind die Mikrofaltungen in dem Tiefenfilterblatt einmal ausgebildet worden und vorzugsweise durch Klebestreifen stabilisiert worden, so wird das Blatt dann in V-förmige Makrofaltungen geformt. Die Makrofaltungen können so tief sein, wie es die Endabmessungen des Filterrahmens, in dem der Filter angeordnet werden soll, zulassen können. Gewöhnlich wird die Tiefe der Makrofaltungen jedoch von 7,6 cm (3 Inch) bis 30,5 cm (12 Inch) und vorzugsweise von 10,2 cm (4 Inch) bis 20,3 cm (8 Inch) sein. Der Abstand zwischen benachbarten Spitzen der Makrofaltungen wird gewöhnlich von der Tiefe der Makrofaltungen abhängen und wird von 7,6 cm (3 Inch) für Tiefenfaltungen bis weniger als 2,54 cm (1 Inch), z.B. von 0,51 bis 2,0 cm (0,2 bis 0,8 Inch) für flachere Makrofaltungen reichen. Die Makrofaltungen werden entlang von Achsen gebildet, die im allgemeinen parallel zu den Achsen der Mikrofaltungen sind.
• Die Bildung von den Makrofaltungen, bei denen eine Vielzahl von Heißklebestreifen angewendet worden ist, benötigt ein Wiederaufschmelzen der Streifen an Punkten, an denen die Makrofaltung geformt werden soll. Dadurch kann die Mikrofaltung an diesem Punkt ausgegelättet werden und in die gewünschte Konfiguration geformt werden. Im allgemeinen sind die Makrofaltungen flach und haben eine Breite, die von der Oberfläche abhängt, auf der sie erscheinen. Auf der Oberfläche, die die Einlaßoberfläche im Gebrauch darstellt, ist die Breite häufiger kleiner als die gegenüberliegende (Auslaß-)Oberfläche. Das führt zu einer Struktur, die auf der Einlaßseite etwas geöffnet ist, und führt zu einer vergrößerten Schmutzkapazität. Im allgemeinen ist die Breite der flachen Spitze vorzugsweise zwei- bis dreimal die Tiefe der Mikrofaltungen, wobei die Breite der Spitzen auf der Auslaßseite vorzugsweise 2,5 bis 3mal die Mikrofaltungstiefe und jene auf der Aulaßseite 2 bis 2,5mal die Mikrofaltungstiefe ist.
• Im Gebrauch wird der mikrogefaltete und makrogefaltete Filter zweckmäßigerweise in einem Rahmenteil gehalten. Zusätzlich dazu, daß er innerhalb des Rahmens physisch gehalten ist, wird bevorzugt, daß der Filter darin abgedichtet ist, um ein Umströmen (im Gegensatz zum Hindurchgehen) des Filtermediums zu verhindern.
• Um eine Extraabstützung für den Filter zu schaffen, wird oft bevorzugt, daß ein Stützteil bzw. Trägerteil auf zumindest der Auslaßfläche ist, die zum Tragen auf mindestens einem Teil der Spitzen der Makrofaltungen dieser Fläche vorgesehen ist. Dieses Stützteil kann eine Platte sein, die über dem Auslaß des Filterrahmens angeordnet ist und mit Schlitzen und Rippen versehen ist, die jeweils den Wurzeln und Spitzen auf dieser Oberfläche des Filters entsprechen. Im Gebrauch stützen die Rippen gegen die Spitzen auf der Auslaßseite des Filters und stützen den Filter gegen jegliche Neigung, sich unter dem Einfluß irgendeines Druckstoßes zu deformieren.
• Die Filter weisen einen weiten Bereich der potentiellen Verwendung zur Filtration von Flüssigkeits- oder Gasströmen aus. Die Schlüsselentwurfsmerkmale eines niedrigen Druckverlustes, einer hohen Lebensdauer, der Eliminierung der Notwendigkeit eines Vorfilters und eine hohe Schmutzkapazität, und zwar alle in einer kompakten Struktur, machen sie jedoch besonders geeignet zur Verwendung bei der Filtrierung von Luft in einer nicht-industriellen Umgebung. Das trifft besonders für Umstände zu, die eine Rezirkulation von Luft erfordern, wie z.B. in Flugzeugkabinen. Die Verwendung von Filtern, die die Erfindung verkörpern, zum Reinigen rezirkulierter Luft in Flugzeugkabinen oder anderen begrenzten Umgebungen ist deshalb ein bevorzugter Aspekt dieser Erfindung.

Claims (17)

1. Filter, der ein mikrogefaltetes poröses Blatt aufweist, wobei die Mikrofaltungen einen Biegeradius haben, der nicht größer ist als der kritische Radius, wobei das mikrogefaltete Blatt in Makrofaltungen ausgebildet ist.

2. Filter nach Anspruch 1, der mindestens einen Streifen eines Klebematerials aufweist, das über den Spitzen der Mikrofaltungen angeordnet ist.

3. Filter nach Anspruch 1, wobei der kritische Radius zwischen 0,254 mm (0,01 Inch) und 0,381 mm (0,015 Inch) ist.

4. Filter nach Anspruch 2, der mindestens einen Streifen eines Klebematerials aufweist, das über den Spitzen der Mikrofaltungen auf beiden Seiten des porösen Blattes angeordnet ist.

5. Filter nach Anspruch 2 oder 4, der eine Vielzahl von Streifen eines Klebematerials aufweist, das parallel über den Spitzen der Mikrofaltungen senkrecht zu den Achsen der Mikrofaltungen angelegt ist.

6. Filter nach Anspruch 2, 4 oder 5, wobei das Klebematerial ein thermoplastisches Polymer darstellt.

7. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Achsen der Mikrofaltungen im allgemeinen parallel zu den Achsen der Makrofaltungen sind.

8. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das poröse Blatt ein Tiefenfiltermaterial darstellt.

9. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das poröse Blatt eine Dicke hat, die nicht größer als 0,762 mm (0,03 Inch) ist.

10. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das poröse Blatt auf einem porösen Bahnmaterial abgestützt ist.

11. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das poröse Blatt aus harzimprägnierten Glasfasern besteht.

12. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand zwischen benachbarten Makrofaltungen auf der Einlaßseite größer ist als der Abstand zwischen benachbarten Makrofaltungen auf der Auslaßseite.

13. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiterhin einen Rahmen aufweist, der einen Strömungsweg von der Einlaß- zur Auslaßseite definiert, wobei das gefaltete Blatt innerhalb des Rahmens quer zu dem Strömungsweg angeordnet ist.

14. Filter nach Anspruch 13, wobei das gefaltete Blatt formschlüssig an dem Rahmen abgedichtet ist.

15. Verfahren zum Herstellen eines Filters, das aufweist:

(a) Bilden von Mikrofaltungen mit einem Biegeradius, der nicht größer als ein kritischer Radius in einem porösen Blatt ist; und

(b) Ausbilden des mikrogefalteten Blattes in Makrofaltungen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, das ein Anwenden eines Stromes eines Heißklebers auf die Spitzen der Mikrofaltungen auf mindestens einer Oberfläche des mikrogefalteten Blattes aufweist, um so das mikrogefaltete Blatt zu stabilisieren.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Anlegen des Stromes von Heißkleber ein Setzenlassen des Klebers einschließt und dabei ein Bilden der Reihen von Makrofaltungen, ein Schmelzen des Klebestreifens an vorbestimmten Intervallen entlang des mikrogefalteten Blattes einschließt, um eine Bildung einer Reihe von Makrofaltungen mit Achsen zuzulassen, die parallel zu den Achsen der Mikrofaltungen sind.