DE69735480T2

DE69735480T2 - Filtermedium und damit ausgestattete luftfiltereinheit

Info

Publication number: DE69735480T2
Application number: DE69735480T
Authority: DE
Inventors: Daikin Industries Osamu TANAKA; Daikin Industries Toshio Osaka KUSUMI; Daikin Industries Yoshiyuki SHIBUYA; Daikin Industries Takeshi Osaka TANO
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1997-12-01
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2017-12-02
Also published as: KR100517888B1; WO1998026860A1; CA2274078C; CN1140326C; EP0972559A1; ATE320303T1; CA2274078A1; KR20000057425A; CN1245446A; JP3467779B2; DE69735480D1; EP0972559A4; TW371284B; US6261979B1; EP0972559B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtermedium, das für die Reinigung von Luft in Reinräumen, Ausrüstung zum Herstellen von Flüssigkristallen oder Halbleitern und ähnlichem verwendet wird, und eine Luftfiltereinheit, die dieselben verwendet.
Technischer Hintergrund
Ein Hochleistungsluftfilter mit einem gefalteten Filtermedium, das aus Glasfasern durch ein Nassverfahren hergestellt ist, liefert saubere Luft, und daher hat er an der Halbleiterindustrie teilgehabt. Auch eine starke Verbindung von LSI ist entwickelt worden, und die minimalen Dimensionen der Muster der Vorrichtung sind reduziert worden. Dadurch ist die Größe der Feinpartikel, die entfernt werden sollten, gesenkt worden. Daher werden ULPA (Ultra Low Penetration Air)-Filter mit höherer Leistungsfähigkeit als HEPA (High Efficiency Particulate Air)-Filter heute häufig in staubfreien Räumen für die Halbleiterherstellung verwendet werden.
Borsilicat-Glasfasern, die im Filtermedium eines konventionellen ULPA-Filters verwendet werden, werden jedoch durch Flusssäure angegriffen, welche bei der Herstellung von Halbleitern verwendet wird, und BF₃-Gas wird erzeugt. Das Bor häuft sich auf einer Siliziumscheibe im Herstellungsverfahren für Halbleiter an, wodurch abnorme Eigenschaften verursacht werden. Daher wurde es zu einer dringenden Angelegenheit, sich mit diesem Problem zu beschäftigen.
Kürzlich ist einem Hochleistungsluftfilter große Aufmerksamkeit zuteil geworden, in dem ein Filtermedium verwendet wird, das aus Polytetrafluorethylen (nachfolgend als "PTFE" bezeichnet) hergestellt ist, welches kein Bor erzeugt, (siehe z.B. japanische Veröffentlichung der nicht geprüften Patentanmeldung (Tokkai) Nr. HEI 5-202217 oder WO94/16802).
Ein solcher aus PTFE hergestellter Luftfilter weist nicht das Problem der Ausgasung von Bor etc. auf, da das in dem Filtermedium verwendete PTFE sehr sauber ist und eine herausragende chemische Widerstandsfähigkeit hat. Außerdem kann der Luftfilter aus PTFE auch die gleiche oder höhere Auffangeffizienz herumschwebender feiner Partikel erzielen als der oben erwähnte ULPA-Filter, der aus Glasfaser hergestellt ist. Da der PTFE-Luftfilter auch einen beträchtlich niedrigeren Druckverlust als der Glasfaserfilter aufweist, wenn sie die gleiche Auffangeffizienz haben (z.B. beträgt der Druckverlust eines ULPA-Filters, der aus PTFE hergestellt ist, zwei Drittel eines ULPA-Filters, der aus Glasfaser hergestellt ist), können die Energiekosten beim Betrieb des Filters reduziert werden. Aufgrund dieser Eigenschaften verbreitet sich die Verwendung eines Luftfilters, der aus PTFE hergestellt ist, in verschiedenen Industriegebieten, wie der Halbleiterindustrie, schnell.
Dennoch ist der Bedarf einer Kostenreduzierung in vielen Industriegebieten sehr hoch. Deswegen wird gewünscht, ein PTFE-Filtermedium weiterzuentwickeln, das die Bedingungen "weiter verbesserte Auffangeffizienz und niedrigeren Druckverlust, um die Kosten des Filterbetriebs zu reduzieren" gleichzeitig erfüllt, wie auch eine Luftfiltereinheit, die ein solches Filtermedium verwendet (nicht aus den ULPA-Typ begrenzt, sondern auch den HEPA-Typ und einen Typ mit mittlerer Leistungsfähigkeit einschließend).
Jedoch widersprechen sich die Erhöhung der Auffangeffizienz und die Reduzierung des Druckverlustes (siehe z.B. Nitto Giho, Band 34, Nr. 1 (Mai 1996)). Deswegen ist es nicht leicht, die oben erwähnten Probleme zu lösen, und es ist noch kein befriedigendes Produkt erreicht worden.
Wie in den oben erwähnten japanischen Veröffentlichungen der nicht geprüften Patentanmeldung (Tokkai) Nr. HEI 5-202217 oder WO94/16802 ebenfalls erwähnt ist, wird z.B. davon ausgegangen, dass falls ein konventionelles PTFE-Filtermedium als Hochleistungsluftfilter verwendet wird, der Zweck des Filters nicht erreicht werden kann, solange dessen durchschnittlicher Porendurchmesser in einem Bereich von 0,2 bis 0,5 μm liegt. Doch ist es nicht leicht, den durchschnittlichen Porendurchmesser in diesem sehr kleinen und engen Bereich jederzeit zu kontrollieren.
Offenbarung der Erfindung
Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Filtermedium, das sowohl eine Auffangeffizienz, welche in der Lage ist, die sowohl für Filter mittlerer Leistungsfähigkeit, HEPA- und ULPA-artige Filter benötigte Luftreinheit zu erreichen, als auch einen Druckverlust aufweist, der in der Lage ist, eine Reduzierung der Energiekosten zu erreichen, was bei keinem der oben erwähnten Filtertypen möglich gewesen ist, und das ebenfalls die leichte Kontrolle des durchschnittlichen Porendurchmessers ermöglicht, sowie eine Luftfiltereinheit, die selbiges verwendet, bereitzustellen.
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Filtermedium bereit, das eine poröse PTFE-Membran umfasst, bei der der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen PTFE-Membran mehr als 0,5 μm beträgt, und die einen Druckverlust hat, wenn Luft durch das Medium bei 5,3 cm/sek hindurchgeleitet wird, der 2 bis 50 mmH₂O beträgt, und die einen PF-Wert hat, der aus dem Druckverlust und der Auffangeffizienz bei Verwendung von Dioctylphthalat (nachfolgend als "DOP" bezeichnet) einer Partikelgröße von 0,10 bis 0,12 μm nach der folgenden Gleichung berechnet wird, und zwischen 18 und 22 liegt:

Permeabilität (%) = 100 – Auffangeffizienz (%).

Daher weist das erfindungsgemäße Filtermedium sowohl bei der Auffangeffizienz als auch beim Druckverlust eine herausragende Leistungsfähigkeit auf und ermöglicht ebenfalls die einfache Kontrolle des durchschnittlichen Porendurchmessers, indem durchschnittlicher Porendurchmesser, Druckverlust und PF-Wert innerhalb der oben angegebenen Bereiche liegen. Es ist besonders hervorzuheben, dass der durchschnittliche Porendurchmesser des erfindungsgemäßen Filtermediums größer ist als der Bereich durchschnittlicher Porendurchmesser, der als gewöhnliche Größe betrachtet wurde (0,2 bis 0,5 μm). Das heißt, dass der durchschnittliche Porendurchmesser mehr als 0,5 μm beträgt, so dass der durchschnittliche Porendurchmesser des erfindungsgemäßen Filtermediums einfach kontrolliert werden kann.
Des Weiteren ist der PF-Wert ein Indikator, der ein Gleichgewicht zwischen Auffangeffizienz und Druckverlust anzeigt. Nach dem PF-Wert, ist z.B. bei zwei oder mehr Filtermedien mit gleicher Auffangeffizienz beim größeren PF Wert der Druckverlust umso kleiner.
Im erfindungsgemäßen Filtermedium wird es bevorzugt, dass die poröse PTFE-Membran aus verflochtenen PTFE-Fasern gebildet wird, und dass die PTFE-Fasern einen durchschnittlichen Faserdurchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,2 μm haben. Dies liegt daran, dass, der PF-Wert in den oben angegebenen Bereich fällt, der ausreichend ist für den oben erwähnten mittleren Porendurchmesser und Druckverlust, wenn der durchschnittliche Durchmesser der PTFE-Fasern innerhalb dieses Bereichs liegt.
Es ist bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Filtermedium einen Druckverlust von 2 bis 45 mmH₂O aufweist, wenn der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen PTFE-Membran von 0,58 bis 5 μm beträgt, und wenn Luft bei einer Fließgeschwindigkeit von 5,3 cm/sek durch das Medium geleitet wird.
Es ist bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Filtermedium einen Druckverlust von 2 bis 45 mmH₂O aufweist, wenn der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen PTFE-Membran 1,1 bis 3 μm beträgt, und Luft mit Fließgeschwindigkeit von 5,3 cm/sek durch das Medium geleitet wird.
Es ist bevorzugt, dass das Filtermedium der vorliegenden Erfindung eine Auffangeffizienz von mindestens 40% hat, wenn DOP einer Partikelgröße von 0,10 bis 0,12 μm verwendet werden. Eine Auffangeffizienz in diesem Bereich wird gleich oder höher als die Auffangeffizienz einer Filtereinheit mittlerer Leistungsfähigkeit, wenn das Filtermedium in eine Filtereinheit eingesetzt wird.
Eine Filtereinheit mittlerer Leistungsfähigkeit wird generell als Vorfilter verwendet, welcher den Staub aus der Atmosphäre, die direkt darin aufgenommen wird, zuerst grob entfernt, und es ist notwendig, eine Auffangeffizienz von mindestens 90% an DOP einer Partikelgröße von 0,3 μm zu haben (umgewandelt bedeutet das eine Auffangeffizienz von mindestens 60% bei DOP der Partikelgröße von 0,10 bis 0,12 μm). Außerdem wird die Auffangeffizienz einer Filtereinheit gemäß einem unten erwähnten Verfahren gemessen. Um eine Auffangleistung einer Filtereinheit zu erreichen, die gleich oder höher als dieser Bereich ist, sollte das erfindungsgemäße Filtermedium eine Auffangeffizienz im oben angegebenen Bereich haben.
Es ist bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Filtermedium mindestens 99,0% der Auffangeffizienz bei Verwendung von DOP eine Partikelgröße von 0,10 bis 0,12 μm hat. Die Auffangeffizienz in diesem Bereich wird gleich oder höher als die Auffangeffizienz einer Glasfaser-HEPA-Filtereinheit, wenn das Filtermedium in eine Filtereinheit eingesetzt wird.
Die Glasfaser-HEPA-Filtereinheit ist beispielsweise an der Decke zahlreicher staubfreier Räume angebracht, oder in eine Ausrüstung zum Herstellen von Flüssigkristallen oder Halbleitern, und es ist notwendig, dass eine Auffangeffizienz von mindestens 99,97% bei DOP einer Partikelgröße von 0,3 μm vorliegt (entsprechend einer Auffangeffizienz von mindestens 99,8% bei DOP einer Partikelgröße von 0,10 bis 0,12 μm). Um eine Auffangleistung einer Filtereinheit zu erreichen, die gleich oder höher als dieser Bereich ist, sollte das erfindungsgemäße Filtermedium eine Auffangeffizienz innerhalb des oben angegebenen Bereichs haben.
Es ist bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Filtermedium eine Auffangeffizienz von mindestens 99,99% bei Verwendung von DOP einer Partikelgröße von 0,10 bis 0,12 μm aufweist. Die Auffangeffizienz in diesem Bereich wird gleich oder höher als die Auffangeffizienz einer Glasfaser-ULPA-Filtereinheit, wenn das Filtermedium in eine Filtereinheit eingesetzt wird.
Die Glasfaser-ULPA-Filtereinheit hat eine höhere Auffangeffizienz als die oben erwähnte Glasfaser-HEPA-Filtereinheit, und es ist insbesondere wichtig, dass sie eine Auffangeffizienz von mindestens 99,9995% bei DOP einer Partikelgröße von 0,10 bis 0,12 μm hat. Um eine Auffangleistung zu erreichen, die gleich oder höher als dieser Bereich ist, sollte das erfindungsgemäße Medium eine Auffangeffizienz innerhalb des oben angegebenen Bereichs haben.
Beim erfindungsgemäßen Filtermedium ist es bevorzugt, dass mindestens auf einer Seite der porösen PTFE-Membran ein luftdurchlässiges Trägerelement vorhanden ist, so dass das Filtermedium erhöhte Stärke und verbesserte Handhabbarkeit aufweist.
Die Gesamtmenge organischer Substanzen vom luftdurchlässigen Trägerelement, die bei 80°C nachgewiesen wird, beträgt vorzugsweise nicht mehr als 1.000 ng, mehr bevorzugt nicht mehr als 500 ng, am meisten bevorzugt nicht mehr als 150 ng je 250 mg des luftdurchlässigen Trägerelements. Außerdem ist dieses niedrigste Niveau der Gesamtmenge nachgewiesener organischer Substanzen die Nachweisgrenze, und bevorzugt beträgt sie 0 ng je 250 mg des luftdurchlässigen Trägerelements.
Wenn daher die Gesamtmenge organischer Substanzen des luftdurchlässigen Trägerelements unter einer bestimmten Bedingung innerhalb des oben angegebenen Bereiches festgesetzt wird, kann die Produktertrag erhöht werden, wenn der Luftfilter in einem staubfreien Raum in einem Bereich, wie der Halbleiterindustrie, der Präzisionselektronik oder ähnlichen verwendet wird.
Die Gesamtmenge organischer Substanzen wird im allgemeinen als gesamter organischer Kohlenstoff (TOC) bezeichnet, was der Gesamtmenge verschiedener gasförmiger organischer Substanzen wie beispielsweise Dodecan, Tridecan, Butylhydroxyethylen (BHT), Phosphorester, Dioctylphthalat, Siloxan und ähnlicher entspricht.
Es ist bevorzugt, dass das luftdurchlässige Trägerelement im Wesentlichen mindestens aus einem aus Polyamid und Polyester gebildet wird, da von diesen Materialien kaum organische Substanzen erzeugt werden.
Hier bedeutet das oben erwähnte "im wesentlichen aus mindestens einem aus Polyamid und Polyester gebildet", dass das luftdurchlässige Trägerelement mindestens eines aus Polyamid und Polyester als Hauptbestandteil enthält und keine Materialien enthält, die die Erzeugung organischer Substanzen, wie Polyolefin etc. verursachen, und auch keinen flüchtigen Bestandteil enthält, der in einer während des Betriebs eines Luftfilters vorliegenden Atmosphäre flüchtig ist.
Daher ist es bevorzugt, dass das luftdurchlässige Trägerelement im Wesentlichen aus Polyester gebildet wird und kein Polyolefin enthält. Es ist bevorzugt, mindestens eines aus Polyethylenterephthalat (PET) und Polybutylenterephthalat (PBT) als Polyester zu verwenden.
Außerdem kann erfindungsgemäß der oben erwähnte Nachweis der organischen Substanzen durch das luftdurchlässige Trägerelement bei 80°C mit einem Reinigungs- und Auffang-Verfahren mittels Gaschromatographie durchgeführt werden. Diese Methode kann z.B. nach dem unten beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
Daneben umfasst eine Luftfiltereinheit der vorliegenden Erfindung einen Rahmen und das erfindungsgemäße Filtermedium ist in gewellter Form gefaltet und in den Rahmen eingesetzt, wobei die Spalte zwischen Rahmen und Filtermedium versiegelt ist. Diese Luftfiltereinheit weist einen niedrigen Druckverlust und eine hohe Auffangeffizienz auf, da sie das erfindungsgemäße Hochleistungsfiltermedium verwendet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Apparatur zum Strecken in Längsrichtung zeigt.
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Apparatur zum Strecken in seitlicher Richtung zeigt.
Beste Arten der Durchführung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben.
Das erfindungsgemäße Filtermedium kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden:
Als Erstes wird feines PTFE-Pulver in eine vorherbestimmte Form geformt. Das feine PTFE-Pulver hat für gewöhnlich eine durchschnittliche numerische Molmasse von mindestens 500.000, bevorzugt von 2.000.000 bis 20.000.000. Ferner kann das feine PTFE-Pulver beispielsweise durch ein bekanntes Pastenextrusionsverfahren geformt werden. Bei diesem Formen werden für gewöhnlich 15 bis 40 Gew.-Teile, bevorzugt 20 bis 30 Gew.-Teile eines flüssigen Schmiermittels mit 100 Gew.-Teilen feinem PTFE-Pulver gemischt. Jedes konventionell verwendete bekannte Material kann als flüssiges Schmiermittel für die Pastenextrusion verwendet werden. Außerdem kann vor der Pastenextrusion eine Vorformung durchgeführt werden. Im Allgemeinen wird ein Formstück mit einer vorherbestimmten Form wie folgt hergestellt: das Gemisch des feinen PTFE-Pulvers und des flüssigen Schmiermittels wird vorgeformt, und dann wird das gemischte Formstück einer Extrusion durch einen Pasten-Extruder oder Walzen mit Kalendrierwalzen etc., oder einer Extrusion, gefolgt vom Walzen unterworfen. Die Form des Formstücks ist nicht spezifisch beschränkt, d.h. jede Form kann verwendet werden, solange das Formstück nach dem unten erwähnten Erwärmen gedehnt werden kann. Eine bevorzugte Form des Modells ist die bandartige Form.
Als nächstes wird das ungesinterte Formstück, das durch das oben erwähnte Pastenextrusionsverfahren gewonnen wird, auf eine Temperatur erwärmt, die nicht unter dem Schmelzpunkt des gesinterten PTFE liegt, bevorzugt auf eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des gesinterten PTFE (ungefähr 327°C) und dem Schmelzpunkt des ungesinterten PTFEs (ungefähr 347°C), so dass ein halb-gesintertes PTFE-Formstücks mit einem Sinterungsgrad von weniger als 0,3 hergestellt werden kann. Ein bevorzugt Bereich des Sinterungsgrades beträgt von 0,1 bis 0,29.
Der Sinterungsgrad des halb-gesinterten PTFE-Formstücks der vorliegenden Erfindung wird durch das Verfahren bestimmt, das in der japanischen Veröffentlichung der nicht geprüften Patentanmeldung (Tokkai) Nr. HEI 5-202217 offenbart ist, insbesondere durch das folgende Verfahren:
Zuerst wird eine Probe von 3,0 ± 0,1 mg gewogen und vom ungesinterten PTFE abgeschnitten, und mit der Probe wird die Kristallschmelzkurve bestimmt. In gleicher Weise wird eine Probe von 3,0 ± 0,1 mg gewogen und von der halb-gesinterten PTFE abgetrennt, und an der Probe wird die Kristallschmelzkurve bestimmt.
Die Kristallschmelzkurve kann durch ein Differential-Scanning-Kalorimeter (nachfolgend als "DSC" bezeichnet; z.B. DSC-50, hergestellt von Shimadzu Corporation) erstellt werden. Zuerst wird die ungesinterte PTFE-Probe in den Aluminiumbehälter des DSC gegeben, und die Fusionswärme des ungesinterten PTFE und des gesinterten PTFE werden nach dem folgenden Verfahren gemessen:

(1) Die Probe wird mit einer Erwärmungsrate von 50°C/min erwärmt auf 250°C, und dann mit einer Erwärmungsrate von 10°C/min von 250°C auf 380°C erwärmt. Die Position des Peaks der Wärmeabsorptionskurve, die während dieses Erwärmens auftritt, wird als der "Schmelzpunkt des ungesinterten PTFE" oder "Schmelzpunkt des feinen PTFE-Pulvers" bezeichnet.
(2) Direkt nachdem die Probe auf 380°C erwärmt worden ist, wird die Probe bei einer Kühlrate von -10°C/min auf 250°C abgekühlt.
(3) Die Probe wird mit einer Erwärmungsrate von 10°C/min wieder auf 380°C erwärmt. Die Position des Peaks der Wärmeabsorptionskurve, die während dieser Erwärmung auftritt, wird als "Schmelzpunkt des gesinterten PTFE" bezeichnet.

Dann wird eine Kristallschmelzkurve des halb-gesinterten PTFE nach dem obigen Schritt (1) aufgezeichnet. Die Fusionswärme des ungesinterten PTFE, des gesinterten PTFE und des halbgesinterten PTFE stehen im Verhältnis zu den Bereichen zwischen den Wärmeabsorptionskurven und dem Grundwert, und können durch Einstellen der Temperaturen für die Analyse in dem oben erwähnten, von Shimadzu Corporation hergestellten DSC-50 automatisch berechnet werden.
Der Sinterungsgrad von PTFE kann ebenfalls nach folgender Gleichung berechnet werden: Sinterungsgrad = (ΔH1-ΔH3)/(ΔH1-ΔH2) (Gleichung 2),wobei ΔH₁ die Fusionswärme des ungesinterten PTFE, ΔH₂ die Fusionswärme des gesinterten PTFE und ΔH₃ die Fusionswärme des halb-gesinterten PTFE ist.
Außerdem gibt es im Hinblick auf halb-gesintertes PTFE eine genaue Beschreibung in der Veröffentlichung der japanischen ungeprüften Patentanmeldung (Tokkai) Nr. SHO 59-152825.
Als nächstes wird das halb-gesinterte PTFE-Formstück, das durch das oben erwähnte Erwärmen mit einem spezifischen Sinterungsgrad erhalten wurde mit einem Faktor von mindestens 700, bevorzugt von 700 bis 1.500 je Bereich in biaxialer Richtung (MD: Längsrichtung, TD: Breitenrichtung) gedehnt. Hierbei ist es wichtig, dass das Formstück mit einem Faktor von mindestens 15 gedehnt wird, bevorzugt von 15 bis 30 in MD-Richtung (die Längs- oder Extrudierrichtung) und mit einem Faktor von mindestens 40, bevorzugt 40 bis 60 in TD-Richtung (die Richtung, die vertikal zur Längsrichtung, oder der Breitenrichtung ist) gedehnt wird. Das heißt, dass durch Strecken des halb-gesinterten PTFE-Formstücks mit einem besonders niedrigen Sinterungsgrad mit einem relativ hohen Faktor in MD-Richtung und durch einen bemerkenswert hohen Faktor in TD-Richtung und schließlich auch durch einen, bezogen auf den Bereich, außergewöhnlich hohen Gesamtfaktor, eine erfindungsgemäße poröse PTFE-Membran mit den vorbestimmten Eigenschaften gewonnen werden kann.
Das oben erwähnte Strecken der Schicht in MD-Richtung kann beispielsweise durch den Dehnapparat, der in 1 gezeigt ist, durchgeführt werden. In diesem Apparat wird eine halbgesinterte PTFE-Schicht von der Schicht-Zufuhrwalze 1 über die Walzen 3, 4 und 5 zu den Walzen 6 und 7 geschickt, wo die Schicht mit dem oben angegebenen Faktor in MD-Richtung gedehnt wird. Das Prinzip dieser Dehnung liegt darin, dass die Aufwindungsgeschwindigkeiten der Walzen 6 und 7 größer als die Schichtzufuhrgeschwindigkeit der Walze 1 ist. Die gedehnte Schicht wird dann in dieser Reihenfolge zu den Walzen 8 und 9, zu der Thermofixier-Walze 10, der Abkühlwalze 11 und der Walze 12 geschickt und schließlich durch eine Aufnahmewalze 2 aufgewunden. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Dehnung in MD-Richtung bei einer Temperatur von nicht mehr als dem Schmelzpunkt des gesinterten PTFE durchgeführt wird.
Das oben erwähnte Strecken in TD-Richtung kann beispielsweise unter Verwendung des in 2 gezeigten Dehnapparats durchgeführt werden. Dieser Apparat kann eine in Längsrichtung (MD-Richtung) gedehnte Schicht kontinuierlich mit Zangen der Breite nach an seinen beiden Enden greifen. Das heißt, dass in diesem Apparat eine halb-gesinterte PTFE-Schicht (die in MD-Richtung gedehnt ist) nacheinander von der Schichtzufuhrtrommel 13 durch die Schichtzufuhr-Kontrollwalze 14 geschickt, dann durch den Vorheizofen 15, zum Dehnen in Breitenrichtung durch den Ofen 16, und dann zu einem Thermofixier-Ofen 17 geschleust wird. Während die Schicht durch diese Öfen geschleust wird, wird eine Dehnung in Breitenrichtung und eine Thermofixierung durchgeführt. Dann wird die in Breitenrichtung gedehnte Schicht zu den Laminierungswalzen 18 und 19 geführt, wo sie mit einem luftdurchlässigen Trägerelement, wie einem Vlies oder ähnlichem laminiert wird, welches dann gegebenenfalls von den Walzen 22 und 23 zugeführt wird. Dann wird die laminierte Schicht durch die Aufnahmekontrollwalze 20 mit der Aufnahmetrommel 21 aufgewunden. Außerdem hat der in der Zeichnung gezeigte Apparat zwei Schichtzuführtrommeln 13, so dass gegebenenfalls ein Laminat von zwei oder mehr PTFE-Schichten, dem Strecken unterworfen werden kann. Das Dehnen in TD-Richtung kann für gewöhnlich in einer Atmosphäre von 200 bis 420°C durchgeführt werden.
Die gedehnte poröse PTFE-Membran kann auf die Temperatur des Schmelzpunktes des nicht gesinterten PTFE (ungefähr 347°C) oder darüber thermofixiert werden.
In der so erhaltenen gedehnten porösen PTFE-Membran sind die PTFE-Fasern verflochten und miteinander verbunden und bilden eine poröse Konstruktion. Ferner besteht die gedehnte poröse PTFE-Membran im Wesentlichen nur aus Fasern ohne Knoten. Außerdem hat die poröse gedehnte PTFE-Membran einen durchschnittlichen Porendurchmesser von mehr als 0,5 μm und einen Druckverlust von 2 bis 50 mmH₂O, wenn Luft durch das Medium mit einer Fließgeschwindigkeit von 5,3 cm/sek hindurchgeleitet wird. Weiter liegt der aus dem Druckverlust und der Auffangeffizienz unter Verwendung von DOP einer Partikelgröße von 0,10 bis 0,12 μm errechnete PF-Wert zwischen 18 und 22.
Es ist bevorzugt, dass der durchschnittliche Porendurchmesser größer 0,5 μm, aber nicht größer als 15 μm, mehr bevorzugt in einem Bereich von mindestens größer 0,5 μm aber nicht mehr als 5 μm, größer 0,51 μm aber nicht größer 5 μm und von 0,58 μm bis 5 μm, besonders bevorzugt von 1,1 bis 3 μm ist.
Es ist bevorzugt, dass der Druckverlust 2 bis 50 mmH₂O, mehr bevorzugt 2 bis 48 mmH₂O beträgt, besonders bevorzugt 2 bis 45 mmH₂O.
Falls gewünscht ist, ein Filtermedium mit hoher Leistungsfähigkeit zu erzielen (HEPA- oder ULPA-artig), kann das erfindungsgemäße Filtermedium durch Laminieren mehrerer Schichten der porösen PTFE-Membran mit relativ niedrigem Druckverlust hergestellt werden, welche gegebenenfalls durch das oben erwähnte Verfahren gewonnen werden. Wenn zwei erfindungsgemäße poröse PTFE-Membranen mit durchschnittlichem Porendurchmesser, Druckverlust und PF-Wert in den oben angegebenen Bereichen laminiert werden, heißt das, dass beispielsweise der Druckverlust beim gleichen durchschnittlichen Porendurchmesser ungefähr verdoppelt wird, aber die Auffangeffizienz größer als eine einzelne Schicht wird. Deswegen kann die Auffangeffizienz erhöht werden, wenn dieses doppelschichtige Filtermedium die oben angeführten Druckverlustsbereiche jeder der Filtereinheiten erfüllt.
Als nächstes wird der PF-Wert erklärt. Die Auffangeffizienzen schwebender Feinpartikel in der Luft, die für jede Art von Filtermedium benötigt werden, sind zuvor grob beschrieben worden. Wenn nur die Auffangeffizienz angesehen wird, wie oben in der Beschreibung des Stands der Technik dieser Erfindung erwähnt, so sind Auffangeffizienzen, die für die entsprechenden Filtereinheiten benötigt sind, bereits durch konventionelle Techniken erreicht worden.
Es ist andererseits jedoch ebenfalls nötig gewesen, die Energiekosten beim Betrieb einer Luftfiltereinheit bei Verwendung dieser Filtermedien zu reduzieren. Um das zu erreichen, ist eine weitere Reduzierung des Druckverlustes notwendig. Anders gesagt muss das Filtermedium wirklich gleichzeitig einen weiteren Anstieg der Auffangeffizienz und eine weitere Abnahme des Druckverlustes abhängig von dem Ziel und dem Ort seiner Verwendung erfüllen. Eine solche Leistung kann durch den erfindungsgemäßen PF-Wert ausgedrückt werden, welcher ein numerischer Wert ist, der durch das Gleichgewicht zwischen Auffangeffizienz und Druckverlust bestimmt wird.
Während die PF-Werte der Filtermedien des mittelmäßig leistungsfähigen Glasfaser-Typs, des Glasfaser-HEPA-Typs und des Glasfaser-ULPA-Typs, die auf dem Markt sind, bis zu nur ungefähr 10 betragen, liegt der PF-Wert des erfindungsgemäßen Filtermediums bei bis zu zwischen 18 und 22. Ferner ist bevorzugt, dass der PF-Wert des erfindungsgemäßen Filtermediums mindestens aus den Bereichen zwischen 18,5 und 22, zwischen 19 und 22, zwischen 19,5 und 22, zwischen 20 und 22, zwischen 20,5 und 22 und zwischen 21 und 22 ausgewählt ist.
Der PF-Wert ist ein gegebener Wert, wenn poröse PTFE-Membranen von Filtermedien die gleiche Struktur haben. Zusätzlich hat das Filtermedium der vorliegenden Erfindung einen PF-Wert, der gleich oder höher ist, als ein konventionelles PTFE-Filtermedium mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 0,2 bis 0,5 μm. Deswegen ist die Struktur des erfindungsgemäßen Filtermediums von konventionellen Strukturen verschieden. Beim Vergleich des Filtermediums der vorliegenden Erfindung mit konventionellen Filtermedien gibt es in diesem Punkt Unterschiede, da das erfindungsgemäße Filtermedium einen großen durchschnittlichen Porendurchmesser (mehr als 0,5 μm) und ebenfalls einen kleinen durchschnittlichen Durchmesser der PTFE-Fasern hat.
Im erfindungsgemäßen Filtermedium ist der durchschnittliche Durchmesser der PTFE-Fasern gewöhnlich von 0,1 bis 0,2 μm, bevorzugt von 0,1 bis 0,16 μm, mehr bevorzugt mehr als 0,1 μm aber weniger als 0,14 μm und am meisten bevorzugt von 0,101 bis 0,139 μm.
Ferner ist die Dicke der porösen PTFE-Membran im Filtermedium der Erfindung für gewöhnlich von 0,1 bis 30 μm, bevorzugt 0,1 bis 20 μm, mehr bevorzugt 0,5 μm bis 15 μm.
Im erfindungsgemäßen Filtermedium kann die oben erwähnte poröse PTFE-Membran als solche verwendet werden, aber eine zusammengesetzte Membran, die durch Laminieren der porösen PTFE-Membran mit anderen luftdurchlässigen Trägerelementen mit niedrigem Druckverlust hergestellt wird, kann ebenfalls verwendet werden, sofern die Eigenschaften der porösen PTFE-Membran nicht beschädigt werden. So eine laminierte poröse PTFE-Membran hat höhere Stärke und eine bessere Handhabbarkeit. Ferner kann die poröse laminierte PTFE-Membran beispielsweise in Faltenform gebracht und als Filtermedium zum Einsammeln herumschwebender Feinpartikel verwendet werden.
Die Gesamtdicke des erfindungsgemäßen Filtermediums beträgt für gewöhnlich von 50 bis 1.000 μm, bevorzugt von 100 bis 700 μm, besonders bevorzugt von 100 bis 500 μm.
Als luftdurchlässiges Trägerelement können ein Vlies, ein Gewebe, ein Netz und andere poröse Membranen verwendet werden. Beispiele für das Material des luftdurchlässigen Trägerelements schließen Olefin (z.B. Polyethylen, Polypropylen und ähnliche), Nylon, Polyester, Aramid, einen Verbundstoff (z.B. ein Vlies, das Kern-/Schichtstrukturfasern umfasst, ein doppelschichtiges Vlies, umfassend eine niedrigschmelzende Materialschicht und eine hochschmelzende Materialschicht, oder ähnliche) und eine Fluor-basierte poröse Membran ein [z.B. eine poröse PFA (Tetrafluorethylen-/Perfluoralkylvinylether-Copolymer)-Membran, eine poröse FEP (Tetrafluorethylen-/Hexafluorpropylen-Copolymer)-Membran, eine poröse PTFE-Membran oder ähnliche].
Aus diesen luftdurchlässigen Trägerelementen wird bevorzugt, ein Vlies, das eine Kern- und Schichtfasern umfasst, ein doppelschichtiges Vlies, das eine niedrigschmelzende Materialschicht und eine hochschmelzende Materialschicht umfasst oder ähnliche zu verwenden, da solche Stücke nicht zusammenschrumpfen, wenn sie laminiert werden. Außerdem haben Laminate eines solchen luftdurchlässigen Trägerelements und der porösen PTFE-Membran den Vorteil, dass sie einfach als Filtermedium vom HEPA- oder ULPA-Typ verarbeitbar sind.
Das Laminat kann durch Laminieren der erfindungsgemäßen porösen PTFE-Membran auf entweder eine oder beide Seiten des luftdurchlässigen Trägerelements oder durch das Zwischenlegen der erfindungsgemäßen porösen PTFE-Membran zwischen zwei luftdurchlässige Trägerelemente hergestellt werden.
Insbesondere bevorzugt ist ein Laminat, das durch Zwischenlegen der erfindungsgemäßen porösen PTFE-Membran zwischen zwei luftdurchlässige Trägerelemente hergestellt ist.
Die Laminierungsmethode kann aus geeigneten konventionellen Verfahren ausgewählt werden. Beispiele schließen Verfahren, wie Schmelzdruckkleben ein, die durch Schmelzen eines Teils des luftdurchlässigen Trägerelements, durch Verwendung eines Polyethylen-, Polyester-, PFA-Pulvers oder ähnlicher als Klebmittel, oder durch Verwendung eines Schmelzharzes, durchgeführt werden. Beim Verbinden durch solche Mittel ist es besonders bevorzugt, ein auf Polyester basierendes Schmelzklebmittel zu verwenden, da die Erzeugung organischer Substanzen auf reduziertem Niveau gehalten werden kann.
Wie oben erwähnt wurde, ist es bevorzugt, als luftdurchlässiges Trägerelement ein Material zu verwenden, dessen nachweisbare Gesamtmenge organischer Substanzen nicht den oben angegeben Wert unter einer vorherbestimmten Bedingung überschreitet. Es ist ebenfalls bevorzugt, als luftdurchlässigen Trägerelement, bei dem die nachgewiesene Gesamtmenge organischer Substanzen nicht den oben angegeben spezifischen Wert überschreitet, ein Material zu verwenden, das mindestens eines von Polyester und Polyamid umfasst, besonders bevorzugt ein Material, das Polyester umfasst, aber kein Polyolefin enthält.
Beispiele für den luftdurchlässigen Trägerelement, der im wesentlichen mindestens eines aus Polyester und Polyamid umfasst, schließen Vlies, Gewebestoff, Netz, eine poröse Membran und ähnliche ein, bevorzugt ein Vlies. Beispiele für das Vlies schließen, auf dem Produktionsverfahren basierend, folgende Vliesstoffe ein, die Filamente verwenden, und solche, in denen Stapelfasern verwendet sind:

(1) Filament: Spinnvlies, Schmelz-Vlies und Flammspinn-Vlies;
(2) Stapelfaser: thermisch verbundenes Vlies, Vlies, das durch ein Naßverfahren hergestellt ist, Nadelstanz-Vlies, Maschenspinn-Vlies und Vlies, das durch Wasserdüsen hergestellt wird.

Aus diesen Beispielen ist es bevorzugt, ein Spinnvlies, das Fasern umfasst, als luftdurchlässiges Trägerelement zu verwenden, da TOC reduziert ist. Außerdem kann beim oben erwähnten Vlies, das PET-Fasern umfasst, die durch ein Naßverfahren hergestellt werden, da es notwendig ist, einen Zusatz, wie Öl zum Verfahren zuzugeben, das Öl oder ähnliches selbst Material hinterlassen und die Entstehung von Unreinheiten (wie beispielsweise TOC) verursachen. Daher ist es unerwünscht, es so zu verwenden, wie es auf dem Markt hergestellt wird, und es wird bevorzugt, es nach dem Entfernen des Öls oder ähnlichem zu verwenden.
Beispiele der Struktur des oben erwähnten Vlies schließen eines ein, bei dem Einzelfasern verwendet werden; eines bei dem eine Mischfaser verwendet wird, eines bei dem eine Kern-/Schichtfaser verwendet wird, ein Laminat und ähnliches. Von diesen Beispielen hat das Vlies, bei dem eine Einzelfaser verwendet wird, den Vorteil geringer Kosten, und das Vlies mit Kern-/Schichtfasern hat die Vorteile, dass es schwer schrumpft und leicht zu verarbeiten ist. Deswegen sind diese Vliesarten jeweils bevorzugt.
Es ist bevorzugt, dass das oben erwähnte Vlies ein Grundgewicht von 10 bis 600 g/m², bevorzugt von 15 bis 300 g/m², mehr bevorzugt von 15 bis 100 g/m² hat. Wenn das Grundgewicht 100 g/m2 überschreitet, wird die Verarbeitung des Filtermediums beispielsweise in einen gefalteten Luftfilter schwierig (es ist z.B. schwer zu falten) und wahrscheinlich steigen die Kosten an.
Beispiele für Polyamid schließen Nylon-6, Nylon-6,6 und ähnliche ein.
Beispiele für Polyester schließen PET, PBT, Polyethylen-2,6, Naphthalat und ähnliche ein, bevorzugt solche mit einem Schmelzpunkt von mindestens 120°C. Als Polyestermaterial wird vorzugsweise ein Vlies verwendet, das Polyesterfasern umfasst. Der Schmelzpunkt des Materials, das nur eine von Polyestersorte (mit nur einem Schmelzpunkt) umfasst, beträgt mindestens 120°C, bevorzugt mindestens 180°C. In einem Material, das eine Kombination aus zwei oder mehr Polyestersorten umfasst, beispielsweise ein Mischmaterial oder eins mit Kern-/Schichtstruktur (mit mindestens zwei Schmelzpunkten), liegt der hohe Schmelzpunkt für gewöhnlich zwischen 240°C und 280°C und der niedrige Schmelzpunkt beträgt mindestens 120°C, bevorzugt mindestens 180°C. Das heißt, dass ein höherer TOC entsteht, wenn der Schmelzpunkt niedriger als 120°C ist was nicht bevorzugt ist.
Beispiele für Vliessorten, die Polyesterfasern umfassen, schließen eines, das PET-Fasern umfasst, eines, das PBT-Fasern umfasst, eines, das Kern-/Schichtfasern mit einem PET-Kernbestandteil und einem PBT-Schichtbestandteil umfasst (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern aus PET/PBT), eines mit einem hochschmelzenden PET-Kernbestandteil und einem niedrigschmelzenden PET-Schichtbestandteil (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern mit hochschmelzendem PET/niedrigschmelzendem PET) eines, das konjugierte Fasern aus PET- und PBT-Fasern umfasst, eines, das konjugierte Fasern aus hochschmelzendem PET und niedrigschmelzenden PET-Fasern umfasst, und ähnliche ein.
Ein bevorzugtes Beispiel des niedrigschmelzenden PETs ist ferner ein copolymerisiertes Polyethylenterephthalat, das durch Copolymerisieren von Isophthalsäure, Adipinsäure, Diethylenglykol, Polyethylenglykol und ähnlichen hergestellt ist. Ein ebenfalls bevorzugtes Beispiel für hochschmelzendes PETs und einfaches PET ist ein PET, das im Wesentlichen einen Terephthalsäurebestandteil und einen Ethylenglykolbestandteil umfasst, und einen Schmelzpunkt von ungefähr 260°C hat.
Das PBT kann auch ein Copolymer mit anderen copolymerisierbaren Bestandteilen sein.
In einem Filtermedium, das PBT-Vlies und eine poröse PTFE-Membran in Kontakt mit dem PBT-Vlies umfasst, wie das, bei dem das oben erwähnte Vlies verwendet wird, welches Kern-/Schichtfasern aus PET/PBT umfasst, wird es bevorzugt, dass beide Bestandteile beispielsweise durch Schmelzkleben mit einer Wärmewalze (Laminierung) verbunden werden. Das heißt, dass PBT leichter an die poröse PTFE-Membran als andere Polyesterharze schmelzgeklebt wird. Dadurch kann die Verbindung der Bestandteile kontinuierlich beispielsweise durch Schmelzkleben mit einer Wärmewalze durchgeführt werden, so dass die Herstellungseffizienz des Filtermediums verbessert werden kann.
Wenn die Verbindung durch Schmelzkleben durchgeführt wird, wobei ein Teil des luftdurchlässigen Trägerelements geschmolzen wird, können die folgenden Ausführungsformen verwendet werden:

(1) (Vlies, umfassend niedrigschmelzende PET-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend niedrigschmelzende PET-Faser) : (Vlies, umfassend hochschmelzende PET-Faser)
(2) (Vlies, umfassend niedrigschmelzende PET-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern aus hochschmelzendem PET/niedrigschmelzendem PET)
(3) (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern von hochschmelzendem PET/niedrigschmelzendem PET) : (poröse PTFE-Membran): (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern von hochschmelzendem PET/niedrigschmelzendem PET)
(4) Ausführungsform von (3), bei der das (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern mit hochschmelzendem PET/niedrigschmelzendem PET) durch ein (Vlies, umfassend eine gemischte Faser aus einer hochschmelzenden PET- Faser und einer niedrigschmelzenden PET-Faser) ersetzt ist.
(5) (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern aus PET/PBT) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend Kernschichtfasern aus PET/PBT)
(6) (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern aus PET/PBT) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend niedrigschmelzende PET-Faser)
(7) (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern aus PET/PBT) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern aus hochschmelzendem PET/niedrigschmelzendem PET)
(8) (Vlies, umfassend niedrigschmelzende PET-Faser): (poröse PTFE-Membran): (Vlies, umfassend eine Mischfaser aus hochschmelzender PET-Faser und niedrigschmelzender PET-Faser)
(9) (Vlies, umfassend eine Mischfaser aus hochschmelzender PET-Faser und niedrigschmelzender PET-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend niedrigschmelzende PET-Faser) : (Vlies, umfassend hochschmelzende PET-Faser)
(10) (Vlies, umfassend eine Mischfaser aus hochschmelzender PET-Faser und niedrigschmelzender PET-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern aus PET/PBT)
(11) (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern aus PET/PBT) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend niedrigschmelzende PET-Faser) : (Vlies, umfassend hochschmelzende PET-Faser)
(12) (Vlies, umfassend PET-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend PBT-Faser)
(13) (Vlies, umfassend PBT-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend niedrigschmelzende PET-Faser)
(14) (Vlies, umfassend PBT-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend niedrigschmelzende PET-Faser) : (Vlies, umfassend hochschmelzende PET-Faser)
(15) (Vlies, umfassend PBT-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern mit hochschmelzender PET-Faser/niedrigschmelzender PET-Faser)
(16) (Vlies, umfassend PBT-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend eine Mischfaser aus hochschmelzender PET-Faser und niedrigschmelzender PET-Faser)
(17) (Vlies, umfassend PBT-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend Kern-/Schichtfasern aus PET/PBT)
(18) (Vlies, umfassend niedrigschmelzende PET-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend niedrigschmelzende PET-Faser)
(19) (Vlies, umfassend hochschmelzende PET-Faser) : (poröse PTFE-Membran) : (Vlies, umfassend hochschmelzende PET-Faser)

Die Schmelzverbindung mit einer Wärmewalze bei der oben erwähnten Laminierung kann durch ein Abziehroll-Verfahren durchgeführt werden oder durch ein Verfahren ohne direkt Druck in die Richtung der Dicke des Laminats auszuüben (z.B. ohne Abziehen), wie in der japanischen Veröffentlichung der ungeprüften Patentanmeldung (Tokkai) Nr. HEI 6-218899 offenbart. Die Oberfläche der Wärmewalze kann entweder eine Hochglanz-Oberfläche oder eine Präge-Oberfläche sein. Die Walzentemperatur kann beispielsweise eine Temperatur von zumindest dem Erweichungspunkt des niedrigschmelzenden PET oder PBT sein, aber nicht den Schmelzpunkt des hochschmelzenden PETs überschreiten.
In einer Ausführungsform, bei der ein Schmelzklebmittel zur Verbindung verwendet wird, werden als Polyesterfasermaterialien vorzugsweise Vliese verwendet werden, die aus PET hergestellt sind, Vliese, die eine hochschmelzende PET-Faser, eine niedrigschmelzende PET-Faser, eine Mischfaser, die eine hochschmelzende PET-Faser und niedrigschmelzende PET-Faser umfasst, oder eine Kern-/Schichtfaser aus hochschmelzendem PET/niedrigschmelzendem PET verwendet.
Jedes bekannte Verfahren kann bei der oben erwähnten Verbindung verwendet werden, bei der ein Klebmittel verwendet wird, aber es ist bevorzugt, eine Sprühbeschichtung, eine Spiralsprühbeschichtung, eine Schlitzsprühauftragung, eine Schmelzblasbeschichtung, eine Druckradbeschichtung, eine Bandlippenbeschichtung oder ähnliche zu benutzen, so dass die Fließmenge durch den luftdurchlässigen Trägerelement nicht reduziert wird. Es ist bevorzugt, ein heißschmelzendes Klebmittel zu verwenden, das in der Lage ist, die erzeugten organischen Substanzen zu reduzieren, und das gleichzeitig den Vorteil niedriger Kosten als Klebemittel aufweist.
Als nächstes folgen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Filtermediums für die jeweiligen Typen:

(1) Typ mittlerer Leistungsfähigkeit: Auffangeffizienz: mindestens 40% bei DOP einer Partikelgröße von 0,10 bis 0,12 μm; PF-Wert: zwischen 18 und 22.
(2) HEPA-Typ: Auffangeffizienz: mindestens 99,0% für DOP einer Partikelgröße von 0,10 bis 0,12 μm; PF-Wert: zwischen 18 und 22.
(3) ULPA-Typ: Auffangeffizienz: mindestens 99,99% für DOP einer Partikelgröße von 0,10 bis 0,12 μm; PF-Wert: zwischen 18 und 22.

Das erfindungsgemäße Filtermedium kann als Ersatz der in zahlreichen Arten von Luftfiltereinheiten verwendeten Filtermedien verwendet werden, insbesondere als Ersatz des Filtermediums eines Luftfilters mittlerer Leistung, eines HEPA-Glasfaserfilters oder eines ULPA-Glasfaserfilters. Unter diesen ist es bevorzugt, das erfindungsgemäße Filtermedium als Ersatz für das Filtermedium eines Glasfaser-HEPA-Filters oder eines Glasfaser-ULPA-Filters zu verwenden, welche die hohe Auffangeffizienz des erfindungsgemäßen Filtermediums vollständig zeigen können.
Ferner kann das erfindungsgemäße Filtermedium nicht nur als Filtermedium einer Luftfiltereinheit verwendet werden, sondern auch als Teil eines Säuberungsbefeuchters. Außerdem kann es ebenfalls als Belüftungsfilter oder Umlauffilter eines Hard-Disc-Laufwerks verwendet werden, oder für andere wasserfeste, luftdurchlässige Materialien.
Daneben wird die Luftfiltereinheit der vorliegenden Erfindung durch Falten des Filtermediums der vorliegenden Erfindung in geriffelter Form und das Einsetzen in einen Rahmen, und das Versiegeln der Lücke zwischen dem Rahmen und dem Filtermedium hergestellt. Die Versiegelung kann mit einem konventionellen Verfahren durchgeführt werden.
Die Konfiguration der Luftfiltereinheit der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders begrenzt, und es kann beispielsweise ein Abscheidertyp oder ein klein gefalteter (Minipleats)-Typ sein. Außerdem ist es in der erfindungsgemäßen Luftfiltereinheit zu bevorzugten, die Filtermedium, die oben beschrieben worden sind, als bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verwenden.
Die erfindungsgemäße Luftfiltereinheit kann in der Medizin, in der Nahrungsmittelindustrie, Biotechnologie, Flüssigkristallindustrie, in Reinräumen in der Halbleiterindustrie etc., in einem Düsenbrennofen, einem Beschichtungsentwickler, einer Nassstation, einem Chemikaliendampf-Beschichtung (CVD), einem Stepper, einer Beschichtungseinrichtung, einer Trockenätzausrüstung, einer Plasmaätzausrüstung, einer Reinigungszelle, einer Reinigungskammer, einer Halbleiterscheibeninspektionsvorrichtung (Oberflächenscan, Untersuchungsvorrichtung), einer Vorrichtung für die Halbleiterherstellung, wie beispielsweise FFU oder CMP verwendet werden. Ferner kann die erfindungsgemäße Luftfiltereinheit auch in Kombination mit zahlreichen chemischen Filtern verwendet werden.
Als nächstes werden unten Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den folgenden Beispielen wurden der durchschnittliche Porendurchmesser, der Druckverlust, die Permeabilität, die Auffangeffizienz und die Schichtdicke des Filtermediums, der durchschnittliche Durchmesser der PTFE-Faser, der Druckverlust und die Auffangeffizienz einer Luftfiltereinheit und die Gesamtmenge organischer Substanzen, die durch einen luftdurchlässigen Trägerelement erzeugt wurden, jeweils durch die folgenden Verfahren gemessen.

(1) Durchschnittlicher Porendurchmesser eines Filtermediums Die mittlere Fließporengröße (MFP), die unter den Bedingungen von ASTM F-316-86 gemessen wurde, wurde als durchschnittlicher Porendurchmesser bestimmt. Messungen wurden mit einem Coulter Porometer (hergestellt von Coulter Electronics (Großbritannien)) durchgeführt.
(2) Druckverlust eines Filtermediums Ein rundes Stück Filtermedium mit einem Durchmesser von 47 mm wurde als zu messende Probe ausgeschnitten und in eine Filterhalterung mit einem effektiven Permeationsbereich von 12,6 cm² eingesetzt. Es wurde ein Druck von 0,4 kg/cm² auf die Zufuhrseite ausgeübt, und die Menge der Luft, die auf der Durchlassseite herausfloss, wurde durch ein Airflow-Meter (hergestellt von Ueshima Seisakusho, Co., Ltd., nachfolgend die gleichen) mit einer Fließgeschwindigkeit von 5,3 cm/sek kontrolliert. Der Druckverlust zu diesem Zeitpunkt wurde mit einem Manometer gemessen.
(3) Permeabilität des Filtermediums Eine zu messende Probe wurde in eine Filterhalterung mit einem Durchmesser von 100 mm eingesetzt, und durch einen Kompressor wurde Druck auf der Zufuhrseite ausgeübt. Die Luftmenge an, die durchfließt, wurde mit einem Airflow-Meter mit 5,3 cm/sek kontrolliert. Unter diesen Bedingungen wurde polydispergiertes DOP dazu gebracht, bei einer Konzentration von 10⁷/300 ml von oben einzufließen, und die Anzahl an durchgedrungenen Staubpartikeln mit einem Durchmesser von 0,10 bis 0,12 μm wurde mit einem Partikelzähler (PMS LAS-X-CRT, hergestellt von PARTICLE MEASURING SYSTEM INC. (PMS), nachfolgend die gleichen), welcher stromabwärts angebracht war, bestimmt. Die Permeabilität (%) der Partikel wurde aus dem Zahlenverhältnis bestimmt. Außerdem wurde bei einer Probe mit hoher Auffangeffizienz die Messzeit verlängert, um die Menge absorbierter Partikel zu erhöhen, wenn die Permeabilität bestimmt wurde.
(4) Auffangeffizienz eines Filtermediums Die Auffangeffizienz eines Filtermediums wurde nach folgender Gleichung bestimmt: Auffangeffizienz (%) = 100 – Permeabilität (%) (Gleichung 3).Außerdem wurden bei einer porösen PTFE-Membran, die mit einem luftdurchlässigen Trägerelement ausgerüstet ist, die oben erwähnten Punkte (1) bis (4) unter Umständen gemessen, die durch das luftdurchlässige Trägerelement hervorgerufen wurden, und die gemessenen Werte wurden als Werte der porösen PTFE-Membran betrachtet.
(5) Filmdicke eines Filtermediums (poröse PTFE-Membran) Unter Verwendung einer Schichtdicken-Eichmaß (1D–11OMH, hergestellt von Mitutoyo Corp.) wurde die Gesamtdicke 10 laminierter Membranen gemessen, und der Durchschnittswert hiervon wurde als Dicke einer Membran bestimmt.
(6) Durchschnittlicher Durchmesser der PTFE-Fasern Von einer porösen PTFE-Membran wurde mit einem Scanning-Elektronenmikroskop (S–4000, hergestellt von Hitachi, Ltd.) eine 7.000fach vergrößerte Fotografie gemacht. Das Foto wurde um ein Viertel vergrößert, und vier gerade Linien gleicher Länge wurden im Abstand von 5 cm sowohl in Längs- als auch in Seitenrichtung des Fotos gezeichnet. Dann wurden die Durchmesser der auf den geraden Linien liegenden PTFE-Fasern (ungefähr 500 Fasern) gemessen und deren Durchschnittswert wurde als durchschnittlicher Durchmesser der PTFE-Fasern bestimmt.
(7) Druckverlust der Filtereinheit Indem ein Apparat in Übereinstimmung mit dem Q107-Typ DOP-Tester des HOT DOP-Verfahrens von MIL-STD-282 verwendet wurde, wurde der Differenzialdruck durch ein geneigtes Manometer gemessen, wenn die Fließgeschwindigkeit der Filtereinheit auf 0,5 m/sek eingestellt war.
(8) Auffangeffizienz der Filtereinheit Indem ein Apparat in Übereinstimmung mit dem Q107-Typ DOP-Tester für HOT DOP-Verfahren von MIL-STD-282 verwendet wurde, wurde die Fließgeschwindigkeit einer Filtereinheit auf 0,5 m/sek eingestellt und unter diesen Bedingungen wurde HOT DOP einer Partikelgröße von 0,1 bis 0,12 μm mit einer Konzentration von 1 × 10⁹/ft³ dazu gebracht, von stromaufwärts zu fließen, wobei die Anzahl an Partikeln mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,12 μm stromabwärts mit einem Partikelzähler bestimmt wurde. Die Permeabilität (%) der Partikel wurde aus dem Zahlenverhältnis bestimmt, und indem dieser Wert verwendet wurde, wurde die Auffangeffizienz mit der oben erwähnten Gleichung 3 bestimmt.
(9) Gesamtmenge organischer Substanzen, die durch ein luftdurchlässiges Trägerelement erzeugt wurden Diese Messung wurde wie folgt unter Verwendung von Gaschromatographie nach einem Ableit- und Auffang-Verfahren durchgeführt: zuerst wurde ein luftdurchlässiges Trägerelement mit Scheren in ein genau eckiges Stück von 6 cm geschnitten, deren Schneidflächen der Klingen ausreichend mit Aceton gewaschen waren. Dann wurde dieses Stück weiter in 5 mm große viereckige Stücke zerschnitten. Die so erhaltene Probe wurde in eine Probenröhre gegeben, die zuvor auf 80°C erwärmt und gehalten worden war, und durch das Durchleiten von reinem Heliumgas bei einer Luftgeschwindigkeit von 50 ml/min bei 80°C für 60 Minuten gewaschen. (Diese Temperaturbedingung wurde eingestellt, da das obere Temperaturniveau zur Verwendung einer Luftfiltereinheit im Allgemeinen bei 80°C liegt.) Dann wurde Luft dazu gebracht, unter den gleichen Bedingungen für 15 Minuten zu fließen, und flüchtige oder gasförmige Bestandteile, die durch die Probe generiert wurden, wurden aus dem Probenröhrchen abgeleitet und in ein Auffangröhrchen geleitet. In diesem Auffangröhrchen wurden die flüchtigen Bestandteile oder ähnliche angehäuft und auf einem Adsorptionsmittel kondensiert (Quarzwolle), welche auf –40°C abgekühlt war. Dann wurde das Adsorptionsmittel ohne zu zögern auf 314°C erwärmt und die auf das Adsorptionsmittel adsorbierten Substanzen wurden über 20 Minuten als Gase freigesetzt. Dann wurden die freigesetzten Gase in der Gaschromatographie verwendet, und ihre Mengen wurden als Gesamtmenge organischer Substanzen gemessen und bestimmt. Die Messbedingungen waren wie folgt: Gaschromatographie; GC14A, hergestellt von Shimadzu Corporation Säule; FRONTIER LAB Ultra ALLOY Capillary Column, UA-5 Säulentemperatur; 50°C → 250°C (10 Minuten) mit einer Anstiegsrate von 10°C/min. Splitverhältnis; 1:50 (Säulenfließrate von 10 ml/min).

Beispiel 1
Fünfundzwanzig Gewichtsteile Kohlenwasserstofföl (ISOPER, hergestellt von Esso Sekiyu K.K.) wurden mit 100 Gew.-Teilen feinem PTFE-Pulver mit einer durchschnittlichen numerischen Molmasse von 6.200.000 gemischt (POLYFLON FEINPULVER F104U, hergestellt von Daikin Industries, Ltd.). Das Kohlenwasserstofföl war ein flüssiges Schmiermittel und wurde als ein Extrusionshelfer verwendet. Die Mischung wurde bei der Pastenextrusion mit einer Form in einen runden Stab geformt. Das runde Stabformstück wurde mit Hilfe von auf 70°C erwärmten Kalendrierwalzen weiter in eine Schicht geformt, so dass eine PTFE-Schicht erhalten wurde. Die Schicht wurde durch einen Heißlufttrockenofen bei 250°C geleitet, um zu trocknen und um den Extrusionshelfer zu entfernen, so dass eine nicht gesinterte PTFE-Schicht mit einer durchschnittlichen Stärke von 100 μm und einer durchschnittlichen Breite von 150 mm erhalten wurde. Dann wurde der nicht gesinterte PTFE-Film in einem Ofen bei 338°C für 23 Sekunden aufgewärmt und ein kontinuierlicher halbgesinterter PTFE-Film mit einem Sinterungsgrad von 0,20 wurde erhalten.

Als nächstes wurde die halb-gesinterte PTFE-Schicht mit dem in 1 gezeigten Apparat 20fach in Längsrichtung gedehnt. Die gedehnte Schicht wurde durch die Aufnahmewalze 2 aufgewunden. Außerdem waren die Bedingungen für das Strecken in Längsrichtung wie folgt: Dehnbedingungen

Walzen 3 und 4:	Zufuhrgeschwindigkeit 0,5 m/min
Walze 6:	Arbeitsgeschwindigkeit 4 m/min, Walzentemperatur 300°C
Walze 7:	Arbeitsgeschwindigkeit 10 m/min, Walzentemperatur 300°C
Walze 10:	Arbeitsgeschwindigkeit 10 m/min, Walzentemperatur Raumtemperatur
Walze 2:	Aufnahmegeschwindigkeit 10 m/min,

Abstand zwischen den Walzen 6 und 7: 5 mm.

Als nächstes wurden zwei so erhaltene Lagen der so in Längsrichtung gedehnten Schicht laminiert und das Laminat wurde 50fach durch den in 2 gezeigten Apparat in Breitenrichtung gedehnt, welcher das Laminat kontinuierlich mit Hilfe von Klammern greifen kann. Die Dehnbedingungen in Richtung der Breite und die Temperatureinstellungen waren wie folgt Behandlungsbedingungen

Laufgeschwindigkeit der Schicht: 10 m/min

Temperatur des Vorheizofens: 300°C

Temperatur des Dehnofens: 360°C

Temperatur des Thermofixier-Ofens: 350°C.
Die Eigenschaften des so erhaltenen Filtermediums (poröse PTFE-Membran), die durch die oben erwähnten Verfahren gemessen wurden, werden in Tabelle 1 unten gezeigt.
Tabelle 1
Wie aus der obigen Tabelle 1 klar wird, wies die poröse PTFE-Membran dieses Beispiels einen großen durchschnittlichen Porendurchmesser auf, obwohl sie einen niedrigen Druckverlust und hohe Auffangeffizienz, und einen PF-Wert innerhalb des beabsichtigten Bereichs aufwies.
Beispiel 2
Zwei Lagen der porösen PTFE-Membran, die in Beispiel 1 hergestellt wurden, wurden laminiert und eine Schmelzbindung aus Vlies, das aus Polyethylen/Polyester bestand (Produktname: ELEVES (registrierte Handelsmarke), hergestellt von UNITIKA, LTD.) wurde thermisch auf die oberen und unteren Seiten des Laminats schmelzgeklebt, und auf diese Weise wurde ein Filtermedium gewonnen. Die Eigenschaften des erhaltenen Filtermediums wurden durch die oben erwähnten Verfahren gemessen, und werden in Tabelle 2 unten gezeigt.
Tabelle 2
Wie aus der obigen Tabelle 2 klar wird, war der Druckverlust ungefähr zweimal der des Beispiels 1, obwohl das Filtermedium dieses Beispiels durch Laminieren von zwei porösen PTFE-Membranen des Beispiels 1 hergestellt worden war. Er war, verglichen mit einem konventionellen, jedoch noch gering genug und die Auffangeffizienz war stärker verbessert als die des Beispiels 1 und der PF-Wert lag ebenfalls innerhalb des beabsichtigten Bereichs. Außerdem hatte es eine hohe Festigkeit und herausragende Handhabungsqualitäten, weil das Filtermedium dieses Beispiels mit einem Vlies als luftdurchlässiges Trägerelement ausgerüstet war.
Außerdem betrug die Gesamtmenge organischer Substanzen in dem luftdurchlässigen Trägerelement "ELEVES" 1.215 ng pro 250 mg des luftdurchlässigen Trägerelements.
Beispiel 3
Fünfundzwanzig Gewichtsteile eines Kohlenwasserstofföls (ISOPER, hergestellt von Esso Sekiyu K.K.) wurden mit 100 Gew.-Teilen feinem PTFE-Pulver mit einer durchschnittlichen numerischen Molmasse von 6.200.000 (POLYFLON FINE POWDER F104U, hergestellt von Daikin Industries, Ltd.) gemischt. Das Kohlenwasserstofföl war ein flüssiges Schmiermittel und wurde als Extrusionshelfer verwendet. Das Gemisch wurde mit einer Form durch Pastenextrusion in einen runden Stab geformt. Das runde Stabformstück wurde mit Hilfe von Kalendrierrollen, die auf 70°C erwärmt waren, weiter in eine Schicht geformt, so dass ein PTFE-Film erhalten wurde. Die Schicht wurde durch einen Heißlufttrockenofen bei 250°C geleitet, um zu trocknen, und um den Extrusionshelfer zu entfernen, so dass eine ungesinterte PTFE-Schicht mit durchschnittlicher Stärke von 200 μm und durchschnittlicher Breite von 150 mm gewonnen wurde. Dann wurde der ungesinterte PTFE-Film in einem Ofen bei 338°C für 18 Sekunden erwärmt, und ein kontinuierlicher halb-gesinterter PTFE-Film mit einem Sinterungsgrad von 0,15 wurde erhalten.

Als nächstes wurde der halb-gesinterte PTFE-Film mit Hilfe des in 1 gezeigten Apparats 30fach in Längsrichtung gedehnt. Die gedehnte Schicht wurde durch die Aufnahmewalze 2 aufgewickelt. Die Dehnbedingungen in Längsrichtung waren wie folgt: Dehnbedingungen

Walzen 3 und 4:	Zufuhrgeschwindigkeit, 0,33 m/min
Walze 6:	Arbeitsgeschwindigkeit, 4 m/min, Walzentemperatur, 300°C
Walze 7:	Arbeitsgeschwindigkeit, 10 m/min, Walzentemperatur, 300°C
Walze 10:	Arbeitsgeschwindigkeit, 10 m/min, Walzentemperatur, Raumtemperatur
Walze 2:	Aufnahmegeschwindigkeit, 10 m/min, Abstand zwischen den Walzen 6 und 7: 5 mm

Als nächstes wurde die so gewonnene, in Längsrichtung gedehnte Schicht durch einen in 2 gezeigten Apparat, welcher kontinuierlich mit Hilfe von Clips die Schicht greifen kann, 40fach in Breitenrichtung gedehnt. Die Dehnbedingungen in Breitenrichtung und die Wärmeeinstellung waren wie folgt: Behandlungsbedingungen

Schichtlaufgeschwindigkeit: 10 m/min

Temperatur im Vorheizofen: 300°C

Temperatur im Dehnofen: 340°C

Temperatur im Thermofixier-Ofen: 340°C.
Der Druckverlust dieser so erhaltenen porösen PTFE-Membran wurde gemäß dem oben erwähnten Verfahren gemessen, und das Ergebnis waren 7,1 mmH₂O.
Als nächstes wurden drei Schichten dieser porösen PTFE-Membran laminiert, und ein schmelzgeklebtes Vlies (das gleiche Produkt wie in Beispiel 2) wurde thermisch auf die oberen und unteren Seiten des Laminats schmelzgeklebt und so wurde ein Filtermedium erhalten. Die Eigenschaften des gewonnenen Filtermediums wurden durch die oben erwähnten Verfahren gemessen und werden in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Wie aus der obigen Tabelle 3 klar wird, hatte das Filtermedium dieses Beispiels einen durchschnittlichen Porendurchmesser, was beträchtlich größer als in den Beispielen 1 und 2 ist. Außerdem zeigte es einen niedrigen Druckverlust, der ungefähr gleich dem im Beispiel 1 war, obwohl es ein Laminat aus drei porösen PTFE-Membranen war. Zusätzlich hatte er eine Auffangeffizienz, die höher als im Beispiel 1 ist und der PF-Wert lag innerhalb des beabsichtigten Bereichs. Weil außerdem das Filtermedium dieses Beispiels mit einem Vlies als luftdurchlässiges Trägerelement ausgerüstet war, hatte es eine große Festigkeit und herausragende Handhabungsqualität.
Beispiel 4
Eine Luftfiltereinheit mit äußeren Abmessungen einer Höhe von 610 mm, einer Breite von 610 mm und einer Stärke von 65 mm wurde hergestellt, indem jedes der Filtermedien der Beispiele 1 bis 3 in geriffelter Form hergestellt wurde und indem sie in einen Rahmen (hergestellt aus Aluminium) eingesetzt wurden. Bei Verwendung der Filtermedien der Beispiele 1 und 2 wurde ein thermisch gebundenes Vlies (das gleiche wie in Beispiel 2) thermisch auf die oberen die unteren Seiten der porösen PTFE-Membran schmelzgeklebt und das Laminat wurde in geriffelter Form gefaltet und in den Rahmen eingesetzt. Der Zwischenraum zwischen dem Rahmen und dem Filtermedium wurde mit Urethan versiegelt. Die Filtermedien, die in diese drei Arten von Filtereinheiten eingesetzt wurden, welche auf diese Weise gewonnen wurden, hatten Ausmaße von 11,8 m².
Der Druckverlust und die Auffangeffizienz der gewonnenen Filtereinheit wurden durch die oben erwähnten Verfahren gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 unten gezeigt.
Tabelle 4
Wie aus der obigen Tabelle 4 klar wird, wiesen alle Filtereinheiten einen niedrigen Druckverlust und eine hohe Auffangeffizienz auf.
Beispiele 5 bis 10
In den folgenden Beispielen 5 bis 10 wurde die gleiche poröse PTFE-Membran wie in Beispiel 1 verwendet. Wie ebenfalls unten gezeigt wird, wurde ein Filtermedium unter Verwendung der luftdurchlässigen Trägerelemente A bis E hergestellt. Außerdem wurden keine organischen Substanzen nachgewiesen, wenn die Gesamtmenge organischer Substanzen, die durch die poröse PTFE-Membran erzeugt wurden, gemäß dem oben erwähnten Verfahren gemessen.
Beispiel 5
Zwei Schichten eines PET-Filament-Vlies (hergestellt von Toyobo Co., Ltd., Produktname ECULE 6602B; Feinheit 2 Denier, Grundgewicht 60 g/m2; Schmelzpunkt 265°C) wurden als luftdurchlässige Trägerelemente A verwendet. Auf eine Oberfläche jeder dieser Schichten wurde ein auf Polyester basierendes Schmelzklebmittel (Diabond DH598B, hergestellt von Nogawa Chemical Co., Ltd.) in einer Menge von 6 g/m² aufgetragen. Dann wurden die porösen PTFE-Membranen zwischen diese zwei luftdurchlässigen Trägerelemente A gegeben und dann wurde das Laminat mit einer Wärmewalze bei einer Maschinengeschwindigkeit von 10 m/min bei 180°C kontaktiert und durch Schmelzkleben verbunden. Auf diese Weise wurde ein Filtermedium, das einen Druckverlust von 15,0 mmH₂O, eine Auffangeffizienz von 99,94% und einen PF-Wert von 21,5 aufweist, gewonnen.
Beispiel 6
Zwei Schichten eines flammenresistenten PET-Filament-Vlies (hergestellt von Toyobo Co., Ltd.; Produktname: HEIM H6301B; Feinheit: 2 Denier; Grundgewicht 30 g/m2; Schmelzpunkt 250°C) wurden als luftdurchlässige Trägerelemente B verwendet. Auf eine Oberfläche jeder dieser Schichten wurde ein auf Polyester basierender heißschmelzender Klebstoff (Diabond DH598B, hergestellt von Nogawa Chemical Co., Ltd.) in einer Menge von 6 g/m² aufgetragen. Dann wurde die poröse PTFE-Membran zwischen diese zwei luftdurchlässigen Trägerelemente B gegeben und dann wurde das Laminat mit einer Wärmewalze bei einer Maschinengeschwindigkeit von 10 m/min bei 180°C kontaktiert und durch Schmelzkleben verbunden. Auf diese Weise wurde ein Filtermedium, das einen Druckverlust von 14,6 mmH₂O, eine Auffangeffizienz von 99,91% und einen PF-Wert von 20,9 aufweist, gewonnen.
Beispiel 7
Zwei Schichten eines Vlies, umfassend Filamente mit einem PET-Kernbestandteil und einem PBT-Schichtbestandteil (hergestellt von Toyobo Co., Ltd., Produktname BULCOMPO HP6060G; Feinheit 8 Denier; Grundgewicht 60 g/m2; Schmelzpunkt von PET, 265°C; Schmelzpunkt von PBT 216°C) wurden als luftdurchlässige Trägerelemente C verwendet. Dann wurde eine poröse PTFE-Membran zwischen diese zwei luftdurchlässigen Trägerelemente C gegeben und dann wurde das Laminat mit einer Wärmewalze bei einer Maschinengeschwindigkeit von 10 m/min bei 220°C kontaktiert und durch Schmelzkleben verbunden. Auf diese Weise wurde ein Filtermedium, das einen Druckverlust von 15,1 mmH₂O, eine Auffangeffizienz von 99,92% und einen PF-Wert von 20,5 aufweist, erhalten.
Beispiel 8
Zwei Schichten eines Vlies, umfassend gemischte PET/niedrigschmelzende PET-Filamente (hergestellt von UNITIKA, LTD.; Produktname MARIX 90703WSO; Feinheit 2 Denier; Grundgewicht 70 g/m2; Schmelzpunkt des PETs 264°C; Schmelzpunkt des niedrigschmelzenden PETs 238°C) als luftdurchlässige Trägerelemente D verwendet. Dann wurde die poröse PTFE-Membran zwischen diese zwei luftdurchlässigen Trägerelemente D gegeben, und das Laminat wurde mit einer Wärmewalze bei einer Maschinengeschwindigkeit von 10 m/min bei 240°C kontaktiert und durch Schmelzkleben verbunden. Auf diese Weise wurde ein Filtermedium, das einen Druckverlust von 14,8 mmH₂O, eine Auffangeffizienz von 99,90% und einen PF-Wert von 20,3 aufweist, gewonnen.
Beispiel 9
Zwei Schichten eines Polyamidfilament-Vlies (hergestellt von Asahi Chemical Industry Co., Ltd.; Produktname ELTAS NO1050; Feinheit 2 Denier; Grundgewicht 50 g/m2; Schmelzpunkt 223°C) wurden als luftdurchlässige Trägerelemente E hergestellt. Auf jede Oberfläche dieser Schichten wurde ein auf Polyester basierendes Schmelzklebemittel (Diabond DH598B, hergestellt von Nogawa Chemical Co., Ltd.) in einer Menge von 6 g/m² aufgetragen. Dann wurde eine poröse PTFE-Membran zwischen diese zwei luftdurchlässigen Trägerelemente E gegeben und dann wurde das Laminat mit einer Wärmewalze bei einer Maschinengeschwindigkeit von 10 m/min bei 180°C kontaktiert und durch Schmelzkleben verbunden. Auf diese Weise wurde ein Filtermedium, das einen Druckverlust von 14,2 mmH₂O, eine Auffangeffizienz von 99,89% und einen PF-Wert von 20,8 aufweist, gewonnen.
Beispiel 10
Zwei Schichten eines Vlies, umfassend Filamente mit einem PET-Kernbestandteil und einem niedrigschmelzenden PET-Schichtbestandteil (hergestellt von TORAY INDUSTRIES, INC.; Produktname G5040; Feinheit 2 Denier; Grundgewicht 40 g/m²; Schmelzpunkt des PETs 264°C; Schmelzpunkt des niedrigschmelzenden PETs 234°C) wurden als luftdurchlässige Trägerelemente F hergestellt. Die poröse PTFE-Membran wurde zwischen diese zwei luftdurchlässigen Trägerelemente F gegeben, und dann wurde das Laminat mit einer Wärmewalze bei einer Maschinengeschwindigkeit von 10 m/min bei 240°C kontaktiert und durch Schmelzkleben verbunden. Auf diese Weise wurde ein Filtermedium, das einen Druckverlust von 15,6 mmH₂O, eine Auffangeffizienz von 99,95% und einen PF-Wert von 21,2 aufweist, gewonnen.
Die Gesamtmengen der organischen Substanzen in den luftdurchlässigen Trägerelementen A bis J der erhaltenen Filtermedien der Beispiele 5 bis 10 waren wie folgt:
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie oben erwähnt wurde, weist das erfindungsgemäße Filtermedium eine hohe Auffangeffizienz und einen niedrigen Druckverlust auf. Außerdem ist dessen durchschnittlicher Porendurchmesser größer als der konventionellen Filtermedien, und kann leicht kontrolliert werden. Daher ist das Filtermedium der vorliegenden Erfindung am besten als Medium eines Luftfilters zu verwenden. Außerdem kann eine Luftfiltereinheit unter Verwendung dieses Filtermediums bei niedrigen Betriebskosten erheblich saubere Luft liefern. Außerdem können das Filtermedium und die Luftfiltereinheit der vorliegenden Erfindung in einem großen Bereich angewandt werden, und können als Filtermedium und Filtereinheit jeder Sorte mittelmäßig leistungsfähiger, HEPA-, ULPA- und ähnlicher Filter verwendet werden. Daher haben das Filtermedium sowie die Filtereinheit der vorliegenden Erfindung starke Leistungsfähigkeit und können zur Reduzierung der Energiekosten führen. Daher wird beispielsweise durch die Verwendung in der Halbleiterherstellungsausrüstung, in staubfreien Räumen oder ähnlichen eine hohe Produktqualität und eine Kostenreduzierung erzielt.

Claims

Filtermedium, das eine poröse Polytetrafluorethylen-Membran umfasst, worin der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Polytetrafluorethylen-Membran mehr als 0,5 μm ist, der Druckverlust (PL), wenn Luft durch das Filtermedium mit einer Fließgeschwindigkeit von 5,3 cm/s geleitet wird, 2 bis 50 mmH₂O ist und der PF-Wert des Filtermediums, der durch die nachfolgend dargestellte Gleichung (1) definiert wird, zwischen 18 und 22 ist;
worin die Permeabilität gemessen wird durch: (i) Einsetzen des Filtermediums in einen Filterhalter mit einem Durchmesser von 100 mm, (ii) Hindurchströmen von Luft, in der polydispergierte Teilchen aus Dioctylphthalat mit einer Teilchengröße von 0,10–0,12 μm in einer Konzentration von 10⁷/300 ml mitgerissen werden, durch das Filtermedium mit einer Geschwindigkeit von 5,3 cm/s mittels eines Kompressors und (iii) Bestimmen der Permeabilität als Prozentwert der Teilchen in der strömenden Luft, die durch das Filtermedium gelangen; und worin der Druckverlust (PL) in mmH₂O gemessen wird.
Filtermedium gemäß Anspruch 1, worin die poröse Polytetrafluorethylen-Membran durch biaxiales Strecken einer halbgesinterten Polytetrafluorethylen-Form um einen Faktor von wenigstens 15 in der Extrusionsrichtung und um einen Faktor von wenigstens 40 in der Breitenrichtung gebildet wird, so dass die Form um einen Faktor von wenigstens 700 gestreckt wird, was dazu führt, dass die Membran in Form von verflochtenen Polytetrafluorethylen-Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,1 bis 0,2 μm ist.
Filtermedium gemäß Anspruch 1 oder 2, worin der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Polytetrafluorethylen-Membran 0,58 bis 5 μm ist.
Filtermedium gemäß Anspruch 3, worin der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Polytetrafluorethylen-Membran 1,1 bis 3 μm ist und der Druckverlust, wenn Luft durch das Medium mit einer Fließgeschwindigkeit von 5,3 cm/s geleitet wird, 2 bis 45 mmH₂O ist.
Filtermedium gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Auffangeffizienz (CE), die gemäß der Gleichung CE (%) = 100 – Permeabilität (%) berechnet wird, worin die Permeabilität gemäß dem in Anspruch 1 dargestellten Verfahren gemessen wird, wenigstens 40% ist.
Filtermedium gemäß Anspruch 5, worin der CE-Wert wenigstens 99,0% ist.
Filtermedium gemäß Anspruch 6, worin der CE-Wert wenigstens 99,99% ist.
Filtermedium gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin ein luftdurchlässiges Trägerelement auf wenigstens einer Seite der porösen Polytetrafluorethylen-Membran vorgesehen ist.
Filtermedium gemäß Anspruch 8, worin die Gesamtmenge organischer Stoffe, die aus dem luftdurchlässigen Trägerelement bei 80°C detektiert werden, nicht mehr als 1000 ng pro 250 mg des luftdurchlässigen Trägerelements ist.
Filtermedium gemäß Anspruch 9, worin die Gesamtmenge organischer Stoffe, die aus dem luftdurchlässigen Trägerelement bei 80°C detektiert werden, nicht mehr als 500 ng pro 250 mg des luftdurchlässigen Trägerelements ist.
Filtermedium gemäß Anspruch 10, worin die Gesamtmenge organischer Stoffe, die aus dem luftdurchlässigen Trägerelement bei 80°C detektiert werden, nicht mehr als 150 ng pro 250 mg des luftdurchlässigen Trägerelements ist.
Filtermedium gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, worin das luftdurchlässige Trägerelement im wesentlichen aus einem Material gebildet ist, das ein Polyamid und/oder einen Polyester umfasst.
Filtermedium gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, worin das luftdurchlässige Trägerelement im wesentlichen aus einem Material gebildet ist, das Polyester umfasst und kein Polyolefin enthält.
Luftfiltereinheit, die einen Rahmen und ein Filtermedium wie in einem der vorhergehenden Ansprüchen definiert, das in einer gewellten Form gefaltet und im Rahmen untergebracht ist, umfasst, wobei die Lücke zwischen dem Rahmen und dem Filtermedium versiegelt ist.