DE69211018T2 - Gefaltetes filtermittel aus poly(tetrafluoroethylen) und träger - Google Patents

Gefaltetes filtermittel aus poly(tetrafluoroethylen) und träger

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Description

    Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der aus Polytetrafluorethylen aufgebauten Filterelemente, d. h. der "PTFE"-Harzmembrane. Aus Polytetrafluorethylen, wie Teflon , hergestellte Membrane dienen zur Filtration auf dem Nahrungsmittelgebiet, für Halbleiter und dergl.. Diese Filter werden auch auf Gebieten eingesetzt, auf denen hochreaktionsfähige Chemikalien benutzt werden.
  • 2. Stand der Technik:
  • Polytetrafluorethylen-Membranfilter haben sich in unterschiedlicher Konstruktion auf verschiedenen Gebieten als attraktiv erwiesen, auf denen die einzigartigen Eigenschaften der Polytetrafluorethylen-Harze besondere Vorteile bieten. Unter den Eigenschaften der Polytetrafluorethylen-Materialien sind ihre chemische Beständigkeit und ihre Eigenschaften bei hoher Temperatur zu nennen.
  • Polytetrafluorethylen-Membrane beruhen auf der oft biaxialen Streckung eines Films des Polymeren. Diese Materialien sind im Handel in verschiedenen Eigenschaften, wie Porendurchmesser, Dicke und Ingenieureigenschaften, aus verschiedenen Quellen erhältlich.
  • Filterpatronen aus gefalteten Polytetrafluorethylen-Membranen sind in der Technik bekannt und haben eine beträchtliche Anwendung aufgrund der besonderen Eigenschaften der Polytetrafluorethylen- Membran und der leichten Ausführbarkeit und Bequemlichkeit der Patronenform gefunden.
  • Wie für den Fachmann verständlich, ist es erwünscht, bei der Fertigung dieser gefalteten Membranpatronen den Einsatz anderer Materialien als Polytetrafluorethylen zu minimieren. Während es sich bisher als unmöglich erwies, in diesen Patronen andere Materialien als Polytetrafluorethylen gänzlich zu eliminieren, ist es möglich gewesen, andere Fluorkohlenstoff-Polymere einzusetzen, die einige der Eigenschaften des Polytetrafluorethylens in Kombination mit echten thermoplastischen Eigenschaften zeigen, die die Fertigung gefalteter Membranpatronen erlauben.
  • Polytetrafluorethylen-Membrane erfordern einen strukturellen Träger, um den Filtrationsbeanspruchungen standhalten zu können. Bei Filterpatronen ist die Membran gewöhnlich zwischen porösen Geweben anderer Materialien sandwichartig angeordnet, die die geeigneten strukturellen Eigenschaften für den Schutz der Membran liefern.
  • Diese vollständig aus Fluorkohlenstoff-Harzen hergestellten Membranfaltenfilterpatronen sind aus dem Stand der Technik bekannt und in US-A-4663041 erläutert. Diese Schrift lehrt den Einsatz einer Polytetrafluorethylen-Membran als das wesentliche Filtermittel. Das Filterelement wird durch Falten eines sandwichförmigen Gebildes, das aus einer aus Polytetrafluorethylen-Harz gefertigten Filtermembran und aus auf deren Seiten aufgelegten, aus thermoplastischem Fluorkohlenstoffharz extrudierten Netzmaschenträgern aus thermoplastischem Fluorkohlenstoff-Polymer besteht. Das Material wird dann zu einem Faltenkörper geformt und an den Rändern der Falten durch Heißschmelzen in einen Zylinder eingebunden. Ein solches extrudiertes Maschennetz aus Polytetrafluorethylen ist nicht bekannt und es werden andere Fluorpolymere, wie TFE, PFA, FEP, ETFE, PVDE, ECTFE, PVT und Mischungen dieser thermoplastischen Fluorpolymere verwendet.
  • Ein anderes Beispiel eines bekannten Fluorkohlenstoff-Filters findet sich in GB-A-2152399, nach der ein Filtermittel unter Benutzung einer Membran und eines sandwichartig aufgelegten Siebes konstruiert ist. Diese Beschreibung schließt sich eng an das oben zitierte US-A-4663041 an. Das extrudierte Fluorpolymer- Sieb liefert die bauliche Abstützung für die Polytetrafluorethylen-Membran. Die Bedeutung von GB-A- 2152399 verstärkt noch die von US-A-4663041.
  • Die extrudierten, aus thermoplastischern Polyfluorkohlenstoff bestehenden Maschen- oder Netzsiebe, die in US-A-4663041 und in GB-A-2152399 eingesetzt werden, haben mehrere Nachteile. Das thermoplastische Fluorpolymer ist zuerst und in erster Linie kein Polytetrafluorethylen und kann die chemische Trägheit, thermische Beständigkeit und verwandte Eigenschaften nicht zeigen, die das Polytetrafluorethylen hat. Ferner sind die so extrudierten Siebe relativ dick in der Größenordnung von etwa 0,3 mm bis etwa 0,75 mm. Infolgedessen ist die wirksame Oberfläche der Polytetrafluorethylen-Membran in der gefalteten Struktur durch die Masse des nicht aus Polytetrafluorethylen bestehenden Trägers beschränkt.
  • Ein anderer Versuch zum Aufbau eines porösen, faserartigen Fluorkohlenstoff-Filters ist in US-A-4716074 gezeigt. Bei diesem Aufbau sind Fasern aus Polytetrafluorethylen PTFE mit einem Fluorkohlenstoff- Bindemittel zu einer Bahn vereinigt. Das Fluorkohlenstoff-Bindemittel wird gehärtet, um das Polytetrafluorethylen zu festigen.
  • Die von Hurley et al. angegebene Polytetrafluorethylen-Bahn benutzt geringere Materialmengen als anderes Polytetrafluorethylen und ist relativ dünn. Der Fluorpolymer-Klebstoff zur Verbindung mit der Bahn hat jedoch den großen Nachteil der Ablösung, die eine eigentümliche Eigenschaft von Klebstoffen oder anderen an die Oberfläche von für ihre "klebefeindlichen" Eigenschaften bekannten Polytetrafluorethylen-Materialien gebundenen Stoffe ist.
  • Infolgedessen ergibt die Bahn nach US-A-4716074 eine Verunreinigung des Filtrats mit abgelösten Teilchen des Fluorpolymer-Klebstoffs und in einigen Fällen mit abgelösten Polytetrafluorethylen-Fasern. In den Anwendungsfällen, für welche diese Patronen am häufigsten eingesetzt werden, ist diese Filtratverunreinigung nicht akzeptabel.
  • In dem japanischen Patent JP 63165598 ist ein Verfahren zum Aufbau eines Fluorfaser-Papiers beschrieben. Ein Fluorfaser-Papier (PTFE-Papier) wird durch Ausrichtung von Fluorfasern in ungeordneten Richtungen und ihre Verbindung durch Heißschmelzbindung aufgebaut. Das Herstellungsverfahren besteht in der Bildung eines Fluorfaser enthaltenden Papiers dadurch, daß man die Fluorfasern und ein provisorisches, extrahierbares Bindemittel einer Papierbildung durch Naßmischung unterwirft, trocknet und dann das Papier an dem Erweichungspunkt der thermoplastischen Fluorfaser oder einer höheren Temperatur einer Heißpressung unterzieht, um die Fasern durch Hitze zusammenzuleimen. Dann wird das provisorische, extrahierbare Bindungsmittel durch seine Auflösung mit einem Lösungsmittel und Waschen entfernt und nötigenfalls wieder getrocknet. Durch dieses Verfahren wird eine Fluorfaser-Bahn gebildet. Die beschriebene Fluorfaser kann aus PTFE, TFE, PFA, FEP, ETFE, PVDF, ECTFE, PVT und deren Mischungen bestehen.
  • Diese Anmeldung beschreibt, daß man ein Fluorfaser- Papier erhält, welches die überlegenen Eigenschaften von Fluorharzen zeigt, wie elektrische Beständigkeit, chemische Beständigkeit, Unbrennbarkeit, elektrische Isolierung und fehlende Klebrigkeit. Das Papier kann auf verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt werden, etwa als Filtermittel, Wärmeisoliermaterialien, Abstandshalter, Isoliermaterialien und nicht klebende Materialien auf verschiedenen industriellen Gebieten.
  • Diese Anmeldung macht jedoch keine Angaben über die Festigkeit des Polytetrafluorethylen-Papiers oder über die Eignung zur Abstützung von Membranen in Konstruktionen mit gefalteter Patrone. Da sich Polytetrafluorethylen durch thermoplastische Verfahren nicht leicht verarbeiten läßt, ist es unklar, ob Polytetrafluorethylen-Fasern für sich alleine verwendet werden sollen oder nur in Mischungen mit anderen thermoplas tischen Fluorkohlenstoff-Polymeren.
  • Da kein Beispiel angegeben ist, das Polytetrafluorethylen-Fasern verwendet, und wenige Informationen oder Hinweise über die Verwendung von Polytetrafluorethylen-Fasern gemäß der Erfindung gegeben werden, ist es aus dem japanischen Patent JP 63165598 nicht ersichtlich, daß ein Membranträgermittel erforderlich ist. Der Vorschlag der Benutzung als Filtermittel impliziert dem Fachmann, daß ein Träger in Erwägung zu ziehen ist, wenn das Papier in dieser Weise verwendet wird.
  • In der Technik wurden die Einschränkungen und Mängel der von Miyagi, et al. und von Flaherty, et al. benutzten Fluorpolymer-Netzträger erkannt, jedoch haben Bestrebungen zur Eliminierung PTFE-freier Komponenten und vollständig trägerlose Bestandteile bisher nicht zum Erfolg geführt.
  • In dem Bestreben zur Verbesserung des in US-A- 4716074 beschriebenen, extrudierten Maschenträgers führten die physikalischen Anforderungen an die Trägerkonstruktion beim Filtrationsbetrieb dazu, sich bei der Bindung der Polytetrafluorethylen-Fasern zu einer Bahn auf Klebstoffe zu verlassen. Wie schon bemerkt, haben die allgemein bekannten klebefeindlichen Eigenschaften von Polytetrafluorethylen-Materialien zur Ablösung von Klebematerialteilchen und schließlich von Polytetrafluorethylen-Fasern und Abgabe in das Filtrat geführt. Diese Filtratverunreinigung ist bei den meisten Anwendungen für Polytetrafluorethylen Membranfilterpatronen völlig unakzeptabel und hat die Akzeptanz des Produkts des US-A-4716074 stark eingeschränkt.
  • In EP-A-0178635 ist eine Faltenfilterpatrone beschrieben, die aus einer Polytetrafluorethylen-Membran besteht, die auf beiden Seiten durch einen inneren und äußeren Träger aus einem vliesartigen Polytetrafluorethylen-Tuch abgestützt ist.
  • US-A-5154827 lehrt ein Faltenfiltermembranaggregat, das ein äußeres Polyfluorkohlenstoffnetz, ein inneres Polyfluorkohlenstoffnetz und eine dazwischen befindliche, zusammengesetzte, lamierte, mikroporöse Polyfluorkohlenstoff-Membran enthält.
  • Das Ziel eines gänzlich aus Polytetrafluorethylen bestehenden Filtermittels auf Basis einer Membran und eines Trägers, die gänzlich aus PTFE-Materialien gebildet und frei von anderen nicht aus PTFE bestehenden Materialien sind, blieb bis zu der vorliegenden Erfindung unerreicht.
  • Abriß der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alle nicht aus PTFE bestehenden Materialien aus dem Filter und dem Träger von Faltenfilterpatronen zu entfernen.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Polytetrafluorethylen- Membranfiltermittels mit einem gänzlich aus Polytetrafluorethylen bestehenden Träger.
  • Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung eines gänzlich aus Polytetrafluorethylen bestehenden Trägers für Polytetrafluorethylen-Membrane mit einer Dicke von weniger als etwa 0,2 mm, vorzugsweise etwa 0,075 bis etwa 0,125 mm, typischerweise etwa 0,1 mm.
  • Eine andere Aufgabe ist die Erhöhung der wirksamen 5 Filterfläche von Polytetrafluorethylen Membranfaltenfilterpatronen durch Verringerung der Dicke des Membranträgers.
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Faltenfilterpatrone geschaffen mit einer Polytetrafluorethylen-Membran mit einer ununterbrochenen Vliesstützwand aus Polytetrafluorethylen auf beiden Seiten der Membran, dadurch gekennzeichnet, daß die ununterbrochene Stützwand beiderseits der Membran aus einem Papiervlies thermisch gebundener Polytetrafluorethylen-Fasern besteht, das eine Dicke von weniger als 0,2 mm hat und im wesentlichen frei von anderen Materialien als Polytetrafluorethylen ist.
  • Diese Erfindung benutzt ein Polytetrafluorethylen- Papier zur Abstützung eines Polytetrafluorethylen- Membranfilters. Das Polytetrafluorethylen-Papier und die Polytetrafluorethylen-Membran bilden eine Sandwichstruktur mit zwischen den beiden Schichten des Polytetrafluorethylen-Papiers liegender Membran. Das Filtermittel wird gefaltet und zu einem Faltenfilterelement gefältet, das um einen geeigneten Kern gewickelt wird, der gewöhnlich aus einem PFA oder ähnlichem thermoplastischen Fluorpolymerharz geformt ist. Die Enden des Filterelements werden mit einer Stirnkappe aus PFA oder ähnlichem thermoplastischem Fluorpolymer und einem Stirnadapter aus PFA oder ähnlichem thermoplastischem Fluorpolymer mittels eines Heißschmelzverfahrens verbunden, wobei man die Ränder des Filterelements mit Bindung an die Stirnkappe und den Adapter in einen Kleber durch thermoplastische Bindung mit einem FEP-Film einbettet, der als Heißschmelzkleber wirkt. In gleicher Weise kann eine Seitennaht in dem Element gebildet werden. Die so gebildete Patrone ist so in einem Schutzkäfig aus PFA oder ähnlichem thermoplastischem Fluorpolymer gebildet. Bei der vorliegenden Erfindung dient ein thermoplastisches Fluorkohlenstoffpolymer als Heißschmelzkleber zur strömungsmitteldichten Anbringung der Enden des gefalteten Mittels an den Endkappen und zur Bildung der erforderlichen Seitennaht. Der Heißschmelzkleber ist der einzige Bestandteil des erfindungsgemäßen Faltenfilterelements, der nicht aus Polytetrafluorethylen besteht.
  • Das Polytetrafluorethylen-Papier ist steif genug für die Faltung und Wicklung um ein zentrales Kernelement. Das Polytetrafluorethylen-Papier ist genügend fest, so daß es keinen zusätzlichen Träger aus anderen Materialien erfordert, um eine strukturelle Halterung zu schaffen, wenn an dem Filter eine Druckdifferenz auftritt. Daher wird erfindungsgemäß ein reines Polytetrafluorethylen-Membranfilterelement geschaffen, das keinen Träger und keine Verstärkungen unter Benutzung anderer Werkstoffe erfordert oder durch PTFE-freie Kleber zwecks Schaffung eines Membranfiltermittelträgers (mit Ausnahme lediglich der Endkappen - und Seitennahtbindungen) gebunden ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Figur 1 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Filters.
  • Figur 2 zeigt eine perspektivische, teilweise auseinandergezogene Ansicht einer erfindungsgemäßen Filterpatrone. Dabei veranschaulicht Fig. 2 eine andere Form der Endkappe (12) und des Adapters (13) als wie sie in Fig. 1 gezeigt ist.
  • Die Figuren 3a und 3b zeigen einen Teilschnitt des Faltenfilterelements und des Kerns, der den Filter und die Ausrüstung der zur Bildung des Elements gefalteten Membran und des Träger abstützt.
  • Figur 4 zeigt eine 300fache Vergrößerung der Polytetrafluorethylen-Papiermatte, die zur Abstützung eines erfindungsgemäß gebauten Polytetrafluorethylen- Membranfilters dient.
  • Figur 5 zeigt eine 300fache Vergrößerung eines bekannten Polytetrafluorethylen-Filtermembranträgers unter Benutzung eines Klebebinders zum Zusammenhalten der Fasern, wie er von Hurley et al. beschrieben wurde.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • In Figur 1 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäß aufgebauten Filters 10 gezeigt. Das Filterelement 20 ist als gefalteter Sandwich aus Polytetrafluorethylen-Membran 24 aufgebaut, der durch zwei Schichten einer Polytetrafluorethylen-Papierbahn 26 und 28 abgestützt ist, die ausreichend steif sind, um ihre Lage aufrecht zu erhalten, wenn ein Strömungsmittel durch das Filter fließt. Das Faltenelement 20 aus der Membran 24 und dem Polytetrafluorethylen-Papier 26 und 28 ist durch einen geformten Kern 14 aus PFA oder einem ähnlichen thermoplastischen Fluorpolymer abgestützt, der Löcher oder Schlitze hat, damit das Strömungsmittel durchtreten kann. Der geformte Käfig 16 aus PFA oder ähnlichem thermoplastischem Fluorpolymer umgibt das Polytetrafluorethylen-Faltenfilterelement 20 und enthält ebenfalls Löcher für den Strömungsmitteldurchtritt. Eine geformte Stirnkappe 12 aus PFA oder ähnlichem thermoplastischem Fluorpolymer und ein geformtes Adapterende 18 aus PFA oder ähnlichem thermoplastischem Fluorpolymer sind durch eine Heißschmelzbindung mit dem Käfig 16, dem Kern 14 und dem Faltenfilterelement 20 vereinigt. Das Adapterende 18 kann für den Anschluß an irgendein geeignetes Strömungsmittelanschlußstück mit Eingriff und Dichtung nach Industrienorm oder an üblicherweise eingesetzte Filtergehäuse ausgebildet sein. Wie in Fig. 3b gezeigt, ist die Polytetrafluorethylen- Membran 24 in dem Element 20 zwischen den Schichten des Polytetrafluorethylen-Papiers abgestützt
  • Der Heißschmelzkleber bildet mit den Rändern des Polytetrafluorethylen-Papiers eine Bindung, die verhindert, daß Strömungsmittel in den durch die Endkappe, das Adapterende und die Papierränder begrenzten Bereichen 22 um die Papierenden strömt. Die geschichtete Poly(Tetra-Fluoethylen)-Membran und das Polytetrafluorethylen-Papierstützelement 20 sind längs ihrer Ränder durch ein Verfahren miteinander verbunden, bei dem ein Heißschmelzkleber zur Verbindung der Polytetrafluorethylen-Schichten dient. Die Bindung an die Endkappe 12 und an das Adapterende 18 ist eine Klebebindung, bei der das Heißschmelzklebematerial während der Bindung in die Poren des Papiers und des Membranfilterelements fließen kann.
  • Die bei dieser Erfindung eingesetzte Polytetrafluorethylen-Membran ist im Handel aus verschiedenen Quellen unter verschiedenen Handelsnamen und Warenzeichen, darunter z.B. Goretex , einem von W.L. Gore & Co., Inc. beziehbaren Produkt erhältlich.
  • Die Abmessungen der Komponenten sind gewöhnlich so bemessen, daß sie üblichen und den Industrienormen entsprechenden Filtergehäusen angepaßt sind, wie der Fachmann leicht erkennt. Die spezifische Form und Ausgestaltung des Kerns, des Käfigs, der Endkappe und des Adapters (d. h. einer Endkappe, die mit einem Filtergehäuse dichtend zusammenpaßt) sind nicht kritisch, und es können in der Industrie übliche und dem Fachmann bekannte Ausbildungen zur Anwendung kommen.
  • Die Erfindung benutz Polytetrafluorethylen-Papier, das hergestellt ist durch Mischen von Polytetrafluorethylen-Fasern mit einem provisorischen, extrahierfähigen Bindemittel nach einem Naßverfahren zur Papierherstellung mit anschließender Trocknung zu dem Polytetrafluorethylen-Fasern enthaltenden Papier, das handhabbar ist. Das Polytetrafluorethylen-Papier ist bei der Erweichungstemperatur der Polytetrafluorethylen- Fasern oder einer höheren Temperatur zu einem feuchtigkeitsbeständigen Hochleistungspapier thermisch gebunden. Dann wird das Papier in ein Lösungsmittel eingetaucht, welches das bei dem nassen Papierherstellungsverfahren benutzte, provisorische, extrahierfähige Bindungsmittel auflöst. Der letzte Schritt ist die Entfernung des provisorischen, extrahierfähigen Bindungsmittels aus dem Papier durch dessen Waschen in einem Lösungsmittel und dann Trocknen.
  • Die thermoplastischen Fluorpolymer- Heißschmelzkleber, die bei dieser Erfindung zur Bindung der Endkappe 12 und des Adapterendes 18 benutzt werden, sind aus thermoplastischen Fluorharzen hergestellt, deren Hauptkomponente TFE, PFA, FEP, ETFE, PVDG, ECTFE, PVF und dergl. sein kann. Eine Kombination oder Mischung von zwei oder mehr Komponenten kann ebenfalls verwendet werden.
  • Da wir bei dieser Erfindung ein Papierherstellungsnaßverfahren für die Verarbeitung der Polytetrafluorethylen-Fasern in die Papierform anwenden, sollten die Fasern relativ kurze Fasern einer Länge von 1 bis 20 mm sein, und der Faserdurchmesser sollte vorzugsweise 2 bis 30 Mikrometer betragen. Wenn die Faserlänge zu kurz ist, wird die Festigkeit des entstehenden Papiers verringert, und wenn sie zu lang ist, wird die Papierbildung unregelmäßig. Wenn der Faserdurchmesser zu klein ist, neigen die Fasern zur Verdrillung, und es tritt Verformung des Papiers auf. Wenn der Faserdurchmesser zu groß ist, werden die Blätter rauh, und sie können die Polytetrafluorethylen-Membran zerstören.
  • Als provisorisches, extrahierbares Bindungsmittel können natürlicher Zellstoff, der aus Pflanzenfasern, wie Holz, Baumwolle, Hanf und Reisstroh hergestellt wird, synthetischer Zellstoff und synthetische Fasern aus thermoplastischen synthetischen Polymeren, wie PVA, Polyester, aromatische Polyamide, Acrylharze und Polyolefine, sowie Papierverstärkungsmittel aus natürlichen oder synthetischen Polymeren für die Papierindustrie eingesetzt werden. Die Wahl ist nicht auf die oben aufgeführten Materialien beschränkt, sofern das Material eine provisorische Bindungsfunktion hat und mit Polytetrafluorethylen-Fasern gemischt und in Wasser dispergiert werden kann.
  • Der erste Schritt zur Herstellung des Polytetrafluorethylen-Papiers besteht darin, die Polytetrafluorethylen-Fasern und das provisorische extrahierfähige Bindungsmittel in einem geeigneten Mischungsverhältnis in Wasser zu verteilen und zu dispergieren. Dann werden die dispergierten Materialien in einer Maschine zur Naßpapierherstellung verarbeitet. Das Aufschlagen, das bei herkömmlichem Zellulosefaserpapier kurz vor der Papierherstellung erfolgt, ist gewöhnlich nicht nötig, kann aber gewünschtenfalls zur Anwendung kommen. Es können bekannte Naßpapierherstellungsverfahren ohne irgendeine Beschränkung auf die Arten der Maschinen usw. Anwendung finden. Naßpapierherstellungsverfahren ergeben die leichteste Dispergierung und Mischung von Polytetrafluorethylen-Fasern und provisorischem, extrahierfähigen Bindemittel mit Wasser als Medium. Die nassen Papierherstellungsverfahren erlauben auch die überwachung des Verfahrens durch Zugabe von Bestandteilen, wie oberflächenaktiven Mitteln und Klebrigmachern, und sind am wirksamsten, um Papier in einer homogenen Ausbildung zu erhalten.
  • Dann kommt Thermokompressionsbindung zur Anwendung, um die Polytetrafluorethylen-Fasern in dem diese Faser enthaltenden Papier zur gegenseitigen Faserbindung zu festigen. Die bekannte Technologie, wie Heißpressen oder Heißwalzen, kann für dieses Verfahren Anwendung finden. Die Temperatur für dieses Verfahren muß auf den Erweichungspunkt der Polytetrafluorethylen-Faser oder höher, gewöhnlich 360 bis 380ºC, eingestellt werden. Bei diesem Verfahren sollten die Bedingungen, wie Druck im Walzenspalt und Druckverweilzeit, auf Basis der Faserhärte und des Faserdurchmessers eingestellt werden. Die Thermokompressionsbindung bei dieser Temperatureinstellung ergibt eine Bindung zwischen den Polytetrafluorethylen-Fasern durch thermoplastische Heißschmelzbindung an den Kontaktpunkten zwischen den Fasern.
  • Der nächste Schritt ist die Entfernung des provisorischen extrahierfähigen Bindungsmittels aus den durch Thermokompression gebundene Polytetrafluorethylen- Fasern enthaltenden Papier durch dessen Auflösung in einem Lösungsmittel. Da die Polytetrafluorethylen-Faser gegenüber sehr verschiedenen Chemikalien beständig ist, kann das Lösungsmittel nach der Art des provisorischen, extrahierfähigen Bindungsmittels ausgewählt werden. Wenn z. B. das provisorische extrahierfähige Bindungsmittel Holzzellstoff ist, dient eine anorganische Säure, wie konzentrierte Schwefel- oder Chlorwasserstoffsäure als Lösungsmittel, und im Falle der PVA-Faser dient warmes Wasser als das Lösungsmittel. Die Bedingungen der Lösungsentfernung, wie z. B. die Lösungsmittelrührung, die Erhitzung und die Kreislaufrührung werden auf Basis der Produktivität und Zweckmäßigkeit bestimmt. Das provisorische extrahierfähige Bindungsmittel wird entfernt, und dann wird das Papier mit Wasser oder dergl. gewaschen und getrocknet, um das Polytetrafluorethylen- Faserpapier zu erhalten.
  • Ferner kann man Polytetrafluorethylen-Faserpapier mit spezifischen physikalischen Eigenschaften erhalten, wenn man den Faserdurchmesser, die Faserlänge, das Mischverhältnis, die Papierbildungsbedingungen, die Bedingungen der Thermokompressionsbindung und dergl. steuert.
  • Die bei der vorliegenden Erfindung benutzte Herstellung des Polytetrafluorethylen-Papiers wird in den folgenden erläuternden Beispielen weiter beschrieben. Die Verhältnisangaben beziehen sich auf das Gewicht.
  • BEISPIEL 1
  • Achtzig Teile gebleichter Polytetrafluorethylen- Fasern mit 10 Mikrometer Durchmesser und 11 mm Länge und 20 Teile Zellulosebrei, der auf ein Schlagverhältnis von 40º SR aufgeschlagen ist, werden in Wasser dispergiert und gemischt, und ein amphoteres, oberflächenaktives Mittel des Betain-Typs in einer Menge von 0,5 % des Rohmaterials (von hier an die Polytetrafluorethylen-Faser und der Zellulosebrei auf Basis der Feststoffe) wird zugesetzt, und die Zerteilung erfolgt durch einen Rührer bei einer Rohmaterialkonzentration von 0,5 %. Dann wird ein Acrylamid-Dispersionsmittel (1 % des Rohmaterials) zugesetzt. Mit einer Standard-Bogenlegemaschine werden Bogen hergestellt, die zu einem Polytetrafluorethylen-Fasern enthaltenden Papier eines Gewichtes von 115 g/m³ getrocknet werden. Dieses Polytetrafluorethylen-Fasern enthaltende Papier wird dann erhitzt und bei 380º C und 10 kg/cm² zwanzig Minuten unter Druck gesetzt und bei Raumtemperatur in 98%-tige H&sub2;SO&sub4; eingetaucht, um die Zellulosebreikomponente in dem Polytetrafluorethylen- Faser enthaltenden Papier aufzulösen. Nach dem Waschen mit Wasser und dem Trocknen erhält man das Polytetrafluorethylen-Faser-Papier.
  • BEISPIEL 2
  • Neunzig Teile gebleichte Polytetrafluorethylen- Faser mit 10 Mikrometer Durchmesser und 6 mm Länge und zehn Teile PVA-Faser werden in Wasser dispergiert und gemischt. Ein amphoteres oberflächenaktives Mittel des Betain-Typs in einer Menge von 0,5 % des Rohmaterials wird zugesetzt, und die Zerteilung wird durch einen Rührer bei einer Rohmaterialkonzentration von 0,5 % durchgeführt. Dann wird ein Acrylamid-Dispersionsmittel in einer Menge von 2 % des Rohmaterials zugesetzt, mit einer Standard-Bogenlegemaschine werden Bögen hergestellt, die mit einem Trockner zu einem Polytetrafluorethylen-Faser enthaltenden Papier mit einem Gewicht von 111 g/m³ getrocknet werden. Dieses Polytetrafluorethylen-Faser enthaltende Papier wird dann erhitzt und bei 380ºC und 10 kg/cm² zwanzig Minuten unter Druck gesetzt und in heißes Wasser von 90ºC eingetaucht, um die PVA-Faser zu lösen. Nach dem Waschen mit Wasser und dem Trocknen erhält man ein Polytetrafluorethylen- Faserpapier.
  • BEISPIEL 3
  • Fünfundneunzig Teile gebleichter Polytetrafluorethylen-Faser mit 10 Mikrometer Durchmesser und 5 mm Länge und 5 Teile Mikrofaser-Zellulose werden in Wasser dispergiert und gemischt. Ein amphoteres, oberflächenaktives Mittel des Betain-Typs in einer Menge von 0,5 % des Rohmaterials wird zugesetzt, und die Zerteilung wird durch einen Rührer bei einer Rohmaterialkonzentration von 0,5 % durchgeführt. Dann wird ein Acrylamid-Dispersionsmittel in einer Menge von 2% des Rohmaterials zugesetzt, mit einer Standard- Bogenlegemaschine werden Bögen hergestellt, die zu einem Polytetrafluorethylen-Fasern enthaltenden Papier mit einem Gewicht von 140 g/m² getrocknet wurden. Dieses Polytetrafluorethylen-Fasern enthaltende Papier wird dann erhitzt und bei 380ºC und 10 kg/cm² zwanzig Minuten unter Druck gesetzt und bei Raumtemperatur in 98%-tige H&sub2;SO&sub4; eingetaucht, um die Mikrofaser-Zellulose in dem Fluorfaser enthaltenden Papier zu lösen. Nach dem Waschen mit Wasser und Trocknen erhält man ein Polytetrafluorethylen-Faserpapier.
  • BEISPIEL 4
  • Nachdem das Polytetrafluorethylen-Faser enthaltende Papier in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurde, wird es erhitzt und auf einem heißen Walzwerk bei 380ºC mit 200 kg/cm Spaltlänge in einer Geschwindigkeit von 3 m/min unter Druck gesetzt und dann bei Raumtemperatur in 98 %-tige H&sub2;SO&sub4; eingetaucht, um die Papierbreikomponente in dem Polytetrafluorethylen-Fasern enthaltenden Papier aufzulösen. Nach dem Waschen mit Wasser und der erneuten Trocknung erhält man ein Polytetrafluorethylen-Faserpapier.
  • Die in den Beispielen 1 bis 4 gemäß obiger Beschreibung erhaltenen Polytetrafluorethylen- Faserpapiere sind Bögen, die genügende physikalische Eigenschaften haben, so daß sie wie normales Papier leicht gehandhabt werden können. Die physikalischen Eigenschaften des Papiers sind in Tabelle 1 angegeben. Es wird bestätigt, daß die Bögen eine poröse Papierschichtstruktur zeigen, wobei die Polytetrafluorethylen-Fasern (1) in ungeordneter Richtung an den Faserschnittpunkten thermoplastisch verbunden sind. Die mikroskopische Betrachtung und Anfärbereaktionsprüfungen bestätigen, daß der Zellulosebrei oder die PVA-Faser, die als provisorisches, extrahierbares Bindungsmittel zugesetzt wurden, im wesentlichen entfernt und nicht mehr feststellbar sind. TABELLE 1 Beispiele Dicke (mm) Gewicht (g/m²) Dichte (g/cm²) Luftdurchlässigkeit(sec/100cc) Zugfestigkeit (kg/15mm) Dehnung bei Bruch (%)
  • Die in den Beispielen 1 bis 4 erhaltenden Polytetrafluorethylen-Papiere enthalten kein anderes Material als die an ihren Kreuzungsstellen durch thermoplastische Bindung ohne Kleber verbundenen Polytetrafluorethylen-Fasern und zeigen überraschende Festigkeit und Ingenieureigenschaften, wie sie als Träger für die erfindungsgemäßen Polytetrafluorethylen-Meinbrane erforderlich sind
  • Das Polytetrafluorethylen-Papier des Beispiels 3 wurde auf extrahierfähige Stoffe geprüft, indem es zwanzig Stunden bei 121ºC in heißem Wasser eingeweicht wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt: TABELLE 2

Claims (5)

1. Faltenfilterpatrone mit einer Polytetrafluorethylen-Membran (24) mit einer ununterbrochenen Vliesstützwand (26,28) aus Polytetrafluorethylen auf beiden Seiten der Membran (24), dadurch gekennzeichnet, daß die ununterbrochene Stützwand (26,28) beiderseits der Membran (24) aus einem Papiervlies thermisch gebundener Polytetrafluorethylen- Fasern besteht, das eine Dicke von weniger als 0,2 mm hat und im wesentlichen frei von anderen Materialien als Polytetrafluorethylen ist.
2. Faltenfilterpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polytetrafluorethylen-Fasern einen Durchmesser von 2 µm bis 30 µm und eine Länge von 1 mm bis 20 mm haben.
3. Faltenfilterpatrone nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Papiervlies eine Dicke von 0,075 mm bis 0,125 mm hat.
4. Faltenfilterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Papiervlies eine Zugfestigkeit von wenigstens 0,5 kg je 15 mm Breite hat.
5. Faltenfilterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Papiervlies eine Dicke von etwa 0,1 mm hat.
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