DE69909409T2

DE69909409T2 - Filtermedium

Info

Publication number: DE69909409T2
Application number: DE69909409T
Authority: DE
Inventors: Norikane Ibaraki-shi Nabata; Yozo Ibaraki-shi Nagai; Eizo Ibaraki-shi Kawano; Takuya Ibaraki-shi Maeoka
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: DE69909409D1; EP1005891A1; KR100609250B1; EP1005891B1; JP2000225328A; KR20000035761A; US6302934B1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Filtermedium für Filter, unter Verwendung von porösen Poltetrafluoroethylenmembranen (im Folgenden wird der Einfachheit halber Polytetrafluoroethylen als "PTFE" bezeichnet). Genauer gesagt, diese Erfindung betrifft Filtermedien für Filter unter Verwendung von porösen PTFE-Membranen, die geeigneterweise verwendet werden zum Aufsammeln von Partikeln, suspendiert in der Atmosphäre in Reinsträumen, eingesetzt in den Bereichen Halbleiter, Arzneimittel usw. Diese Erfindung betrifft auch Filtermedien für Filter (z. B. Filtermedien für Ablassfilter) unter Verwendung von porösen PTFE-Membranen, die geeigneterweise verwendet werden zum Aufsammeln von Staub, der zu Festplatten vordringt oder von Staub, geformt in Festplatten.
Hintergrund der Erfindung
Als Filtermedium für Filter wurden häufig die verwendet, die hergestellt wurden durch Vermischen von Glasfasern mit Bindemitteln und Verarbeiten zu einem Papier. Wie dem auch sei, diese Filtermedien leiden unter verschiedenen Problemen, z. B. unter dem Problem der Selbststauberzeugung aufgrund der enthaltenen feinen Fasern, Selbststauberzeugung bei Biegeverarbeitung und Stauberzeugung durch Verschlechterung aufgrund von Kontakt mit Chemikalien, wie Flusssäure.
In den vergangenen Jahren haben Filtermedien, die poröse PTFE-Membranen verwenden, was saubere Materialien sind, die hochwiderstandsfähig gegenüber Chemikalien sind, im Bereich der Luftfiltertechnologie große Aufmerksamkeit erfahren. Eine poröse PTFE-Membran kann z. B. hergestellt werden durch Formen von PTFE zu einem Blatt und anschließendes Strecken des Blattes, um es dadurch porös zu machen (siehe z. B. WO 94/16802, JP-A-10-30031). Aufgrund des geringen Druckabfalls und einer hohen einer hohen Kollektionseffizienz (collection efficiency) hat eine poröse PTFE-Membran, hergestellt unter Einsatz des Porenformungsschritts, wie oben beschrieben, eine ausgezeichnete Kollektionsleistung. Daher sind Filtermedien, die poröse PTFE-Membranen verwenden, insbesondere geeignet zum Erreichen einer hochreinen Umgebung, benötigt in Reinsträumen, eingesetzt in Bereichen wie Halbleiter, usw.
Wie dem auch sei, eine adäquate Starrheit für Filtermedien kann bei der Verwendung von porösen PTFE-Membranen alleine kaum sichergestellt werden. Daher wird in vielen Fällen eine poröse PTFE-Membran auf ein luftpermeables poröses Material gebunden oder damit laminiert, um ein Filtermedium für Filter zu ergeben. Als luftpermeables Material, welches als Verstärkungselement dient, wird im Allgemeinen ein Vliesstoff eingesetzt.
Eine Luftfiltereinheit, erhalten durch Falten eines Laminats, bestehend aus einem Vliesstoff und einer porösen PTFE-Membran, kann tatsächlich eine außerordentlich exzellente Leistung zeigen, d. h. sie kann Partikel (0,1 μm) mit einer Effizienz von 99,999999 oder mehr aufsammeln.
Genauer gesagt, Filtermedien für Filter, die poröse PTFE-Membranen verwenden, haben Eigenschaften, die fundamental geeignet sind für die Verbesserung einer hohen Umweltreinheit, benötigt z. B. in Reinsträumen.
Wie dem auch sei, diese üblichen Filtermedien für Filter, bestehend aus Vliesstoff und poröser PTFE-Membran, leiden unter Problemen der Verschmutzung, hervorgerufen durch Selbststauberzeugung vom Vliesstoff ausgehend und Verschmutzung mit organischen Gasen, freigesetzt aus dem Vliesstoff. Es wird hier insbesondere darauf hingewiesen, dass organische Gase, z. B. Dioctylphthalat, 2,6-Di-tert-butyl-p-cresol und Dibutylphthalat, im Folgenden der Einfachheit halber als "DOP", "BHT" und "DBR" bezeichnet), freigesetzt aus konventionellen Filtermedien, nachteilhafte Effekte auf Produkte im Bereich der Herstellung von Halbleitern hervorrufen.
Die JP-A-7-171318 offenbart eine UHMW-Polyolefinmembran mit feinen partikelförmigen Füllstoffen, wie PTFE, eingeführt in die Poren.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, durch Übernahme der Vorteile, inhärent charakteristisch für die porösen PTFE-Membranen, um so ein Filtermedium für Filter zur Verfügung zu stellen, fähig zur Etablierung einer verbesserten Umweltreinheit.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, umfasst das Filtermedium der vorliegenden Erfindung ein Laminat, umfassend eine poröse Membran aus Polyolefin mit einem ultrahohen Molekulargewicht und eine poröse Polytetrafluoroethylenmembran. Da als Verstärkungselement eine poröse Membran aus einem Polyolefin mit einem ultrahohen Molekulargewicht verwendet wird, als Substitution für den in konventionellen Filtern eingesetzten Vliesstoff, kann das Filtermedium in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verbesserte Umweltreinheit sicherstellen, verglichen mit den bereits existierenden Filtern. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Der Ausdruck "mit ultrahohem Molekulargewicht", so wie er hier verwendet wird, bezeichnet ein mittleres Molekulargewicht von mindestens 500 000, vorzugsweise von 500 000 bis 16 000 000, bestimmt durch das Viskositätsverfahren (ASTM D4020).
Es ist bevorzugt, dass das Filtermedium für Filter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einen Staubgrad (degree of dusting) von 500 Partikeln/cf oder weniger in einem Tear-Crease-Flex-Test zeigt. Die vorliegende Erfindung macht es möglich, ein Hochleistungsfiltermedium für Filter zur Verfügung zu stellen, wobei der Staubgrad auf den oben genannten Bereich beschränkt wurde.
Es ist auch bevorzugt, dass das Filtermedium für Filter, wie oben beschrieben, 2 μg/g oder weniger (2 ppm oder weniger) einer Verbindung enthält, ausgewählt unter DOP, BHT und DBP, bestimmt durch Gaschromatografie. Die vorliegende Erfindung macht es möglich, die Entstehung von organischen Gasen, die wie oben beschrieben einen nachteiligen Effekt, insbesondere im Bereich der Herstellung von Halbleitern, aufweisen, zu unterdrücken.
Im Filtermedium für Filter, wie oben beschrieben, ist es bevorzugt, dass die poröse Membran aus einem Polyolefin mit einem ultrahohen Molekulargewicht ein poröser Film eines Polyethylens mit einem ultrahohen Molekulargewicht ist (im Folgenden der Einfachheit halber als "UHMWPE" bezeichnet). Es ist weiter bevorzugt, dass dieses UHMWPE ein Viskositätsmittel des Molekulargewichts von 500 000 bis 16 000 000 aufweist. Wie dem auch sei, verwendet werden können auch andere Polyolefine mit einem ultrahohen Molekulargewicht (z. B. Polypropylen mit einem ultrahohen Molekularge wicht), als poröse Membran aus einem Polyolefin mit einem ultrahohen Molekulargewicht.
Es ist auch bevorzugt, dass in dem oben beschriebenen Filtermedium für Filter die Partikel des Polyolefins mit einem ultrahohen Molekulargewicht in der porösen Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohen Molekulargewicht miteinander so verbunden sind, dass eine poröse Struktur zur Verfügung gestellt wird, mit Hohlräumen zwischen diesen Partikeln. Solch eine poröse Struktur kann z. B. durch Beobachtung unter einem Elektronenmikroskop bestätigt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Teilansicht, die eine Ausführungsform des Filtermediums für Filter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Teilansicht, die eine weitere Ausführungsform des Filtermediums für Filter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Teilansicht, die eine weitere Ausführungsform des Filtermediums für Filter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Teilansicht, die eine weitere Ausführungsform des Filtermediums für Filter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
In diesen Zeichnungen benennen die Nummern jeweils das Folgende:

1, 10, 20, 30: Filtermedium für Filter
2: Poröse PTFE-Membran
3: Poröse Membran mit ultrahohem Molekulargewicht

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert, unter Verweis auf die begleitenden Zeichnungen.
1 bis 4 sind jeweils Teilansichten, die Beispiele an Konstitutionen des Filtermediums für Filter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigen. Wie die 1 bis 4 zeigen, umfassen die Filtermedien (1), (10), (20) und (30) für Filter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Laminat, umfassend mindestens eine poröse PTFE-Membranschicht (2) und mindestens eine poröse Membranschicht aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht (3). Die poröse PTFE-Membran (2) und die poröse Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht (3) sind nicht beschränkt im Hinblick auf die laminierten Schichten. Im Filtermedium für Filter können die poröse PTFE-Membran (2) und die poröse Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht (3) alternierend aufeinander laminiert werden. Alternativ können entweder die poröse PTFE-Membran oder die poröse Membran aus einem Polyolefin mit einem ultrahohen Molekulargewicht kontinuierlich laminiert sein, wie 4 zeigt.
Die poröse PTFE-Membran (2) ist nicht beschränkt im Hinblick auf mittlere Porengröße, Dicke, Porosität usw. Wie dem auch sei, es ist im Allgemeinen bevorzugt, dass die mittlere Porengröße dieser Membran im Bereich von 0,2 bis 2,0 μm liegt, die Dicke dieser Membran im Bereich von 5 bis 50 μm liegt und die Porosität dieser Membran im Bereich von 60 bis 95% liegt. Soll die poröse PTFE-Membran in einer Umgebung verwendet werden, in der eine hohe Reinheit benötigt wird (z. B. ein Halbleiterreinstraum), so ist es bevorzugt, dass die poröse PTFE-Membran einen PF-Wert zeigt (Filterleistung, Performance of Filter), der die Fähigkeit zum Sammeln von Staub angibt, der 20 übersteigt. Der PF-Wert wird in Übereinstimmung mit der folgenden Formel berechnet:
PF-Wert = [–log(1 – A/100)/B] × 100
In der obengenannten Formel bedeutet A die Kollektionseffizienz und B bedeutet Druckabfall, ausdrückt in mmH₂O.
Solch eine poröse PTFE-Membran (2) kann erhalten werden durch übliche Herstellungsverfahren, offenbart z. B. in den oben zitierten Patenten (WO 94/16802, JP-A-10-30031). Das Verfahren zur Herstellung der porösen PTFE-Membran ist nicht besonders beschränkt, so lange das oben beschriebene Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann.
Es ist bevorzugt, dass in der porösen UHMWPE-Membran die UHMWPE-Partikel so miteinander verbunden sind, dass eine poröse Struktur geformt wird, versehen mit zwischen diesen Partikeln vorliegenden Hohlräumen.
Die poröse Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht kann durch übliche Herstellungsverfahren hergestellt werden, offenbart z. B. in JP-B-2589350, umfassend die Stufe der Erwärmung eines Pulvers eines Polyolefins mit ultrahohem Molekulargewicht unter erhöhtem Druck bei Verwendung einer Form.
Genauer gesagt, ein Polyolefinpulver mit einem ultrahohen Molekulargewicht wird in eine Form gefüllt und vorgeformt, bei einer Temperatur, geringer als der Schmelzpunkt des Pulvers des Polyolefins mit einem ultrahohen Molekulargewicht. In diesem Vorformungsschritt ist es geeignet, den Druck auf 0,3 bis 40 kg/cm² zu regulieren. Anschließend wird der vorgeformte Artikel druckgeformt, bei einer Temperatur, die höher ist als der Schmelzpunkt des Pulvers des Polyolefins mit ultrahohen Molekulargewicht. In diesem Druckformungsschritt ist es geeignet, den Druck auf einen Wert von 10 g/cm² bis 5 kg/cm² zu regulieren.
Also werden die Partikel aus Polyolefin mit einem ultrahohen Molekulargewicht in einer dreidimensionalen Art und Weise mit den jeweils benachbarten Partikeln verbunden, an den Kontaktstellen, so dass eine poröse Struktur geformt wird. Genauer gesagt, ein geformter poröser Partikel in der Form eines Blocks kann erhalten werden.
Das Pulver eines Polyolefins mit ultrahohem Molekulargewicht hat eine mittlere Partikelgröße vorzugsweise im Bereich von 15 bis 300 μm, stärker bevorzugt 20 bis 150 μm.
Der geformte poröse Artikel in der Form eines Blocks, so erhalten, wird dann auf die gewünschte Dicke geschnitten unter Verwendung einer Drehbank usw. Die Dicke der porösen Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht, so erhalten, ist vorzugsweise 3000 μm oder weniger und stärker bevorzugt von 30 bis 2000 μm. Die Porosität der porösen Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht ist vorzugsweise von 35 bis 80%.
Anschließend wird die poröse PTFE-Membran auf die poröse Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht laminiert. Diese Laminierung kann in einer willkürlichen Art und Weise durchgeführt werden, ohne Beschränkung. Zum Beispiel kann ein Adhäsivelement zwischen diesen Membranen vorgesehen werden. Die poröse Membran aus einem Polyolefin mit einem ultrahohen Molekulargewicht hat eine hohe Schmelzviskosität und zeigt nur geringe Veränderung in der dreidimensionalen porösen Struktur, so dass sie keinen Abfall im Hinblick auf Luftpermeabilität usw. zeigt, selbst wenn sie auf eine Temperatur, höher als ihr Schmelzpunkt erwärmt wird. Es ist daher bevorzugt, die poröse Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht auf ihren Schmelzpunkt oder höher zu erwärmen (vorzugsweise auf eine Temperatur vom Schmelzpunkt bis zu einer Temperatur, die 30°C höher ist) und sie direkt auf die poröse PTFE-Membran zu laminieren. Die Laminierung kann z. B. durchgeführt werden durch Überlagern der porösen PTFE-Membran mit der porösen Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht, in einer definierten Reihenfolge, und anschließendes Passieren durch ein Walzenpaar, erwärmt auf den Schmelzpunkt der porösen Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht oder höher.
Da das so erhaltene Filtermedium für Filter als Verstärkungselement keinen Vliesstoff, sondern eine poröse Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht enthält, kann der Staubgrad verringert und die Menge an freigesetzter organischer Verbindung reduziert werden.
Genauer gesagt, der Staubgrad (d. h. die Partikelkonzentration, gemessen im Tear-Crease-Flex-Test, wie später beschrieben wird) kann auf 500 Partikel/cf oder weniger verringert werden. Im Hinblick auf die Entstehung eines organischen Gases kann die Menge eines organischen Gases, ausgewählt unter DOP, BHT und DBP auf 2 μg/g oder weniger (2 ppm oder weniger) verringert werden, in der später beschriebenen quantitativen Analyse. Es ist adäquat, dass DOP, BHT und DBP jeweils in einer Menge von 2 μg/g oder weniger freigesetzt werden.
Um eine ausgezeichnete Staubkollektionsleistung zu erreichen, ist es bevorzugt, dass das oben beschriebene Filtermedium für Filter einen Druckabfall von 50 mmH₂O oder weniger zeigt, gemessen durch das später beschriebene Verfahren.
Die vorliegende Erfindung wird nun in größerem Detail beschrieben unter Verweis auf die folgenden Beispiele. In diesen Beispielen wurden die Menge an freigesetztem Gas, der Staubgrad, Druckabfall und Kollektionseffizienz durch die folgenden Verfahren bestimmt.
(Quantitative Analyse der Gasentwicklung)
Ein Gas wurde freigesetzt unter Verwendung eines Purge-&-Trap-Curie-Point-Head-Space-Samplers (JHS-100A, hergestellt von Japan Analysis Industy) und dann in einen Gaschromatographen eingeführt (GC-17A, hergestellt von Shimadzu Corporation), gefolgt von der Analyse. Die Analyse wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.
Bedingungen für die Gasfreisetzung mit dem Head-Spacer-Sampler:
Eine Probe wurde in ein Probenröhrchen gegeben und auf 120 °C (primäre Desorptionstemperatur) für 20 Minuten erwärmt, während Heliumgas durchgeleitet wurde. Dann wurde das aus der Probe freigesetzte Gas in Glaswolle bei -40°C eingefangen (sekundäre Adsorptionstemperatur). Die Glaswolle wurde auf 358 °C erwärmt (sekundäre Desorptionstemperatur) für 30 Sekunden und das so freigesetzte Gas wurde quantitativ durch Gaschromatografie bestimmt.
Bedingungen für die Analyse durch Gaschromatografie:
Als Säule wurde eine DB-1-Säule verwendet (hergestellt von J & W, Durchmesser: 0,25 mm, Höhe: 30 m). Nach Halten bei 45°C für 3 Minuten wurde Säulentemperatur mit einer Rate von 10°C/min erhöht und dann bei 260°C für 3 Minuten gehalten. Ein Flammenionisierungsdetektor (FID) wurde als Detektor verwendet, während Heliumgas als Trägergas eingesetzt wurde.
(Staubgrad)
Der Staubgrad wurde auf einer Reinbank mit dem folgenden Verfahren bestimmt.
Eine Probe (150 mm × 200 mm) wurde etwa 10 cm oberhalb eines Staubsaugeinlasses (Durchmesser: 30 cm), verbunden mit einem Partikelzähler (Saugrate: 1 l/min), angebracht und dem folgenden Tear-Crease-Flex-Test unterworfen.
Zunächst wurde die Probe angerissen, ausgehend etwa von der Mitte der Hauptseite (200 mm) parallel zur Nebenseite (150 mm) mit Händen mit Reinhandschuhen, ohne dass auf irgendein Schneidwerkzeug zurückgegriffen wurde. Anschließend wurde die so gerissene Probe gebogen und gezogen (creased and flexed), für 15 Sekunden, mit Händen mit Reinhandschuhen.
In diesem Tear-Crease-Flex-Test wurde die Konzentration an Partikeln (0,3 μm oder größer) kontinuierlich mit einem Partikelzähler für 1 Minute gemessen unmittelbar nach dem Reißen. Nach 5-maligem Wiederholen des oben beschriebenen Tests wurde die Konzentration berechnet, durch Abziehen der Hintergrundkonzentration von der maximalen Partikelkonzentration, ausgehend von den Daten der 5-maligen Messung. Der erhaltene Wert wird Staubgrad genannt (ausgedrückt in Partikeln pro Kubikfuß).
(Druckabfall)
Nachdem eine Probe in einen kreisförmigen Halter mit einer effektiven Fläche von 100 cm² gegeben wurde, wurde Luft durch die Probe permeiert, bei einer mit einem Flussmeter auf 5,3 cm/s geregelten Flächengeschwindigkeit (face velocity). Dann wurde der Druckabfall mit einem Manometer gemessen.
(Kollektionseffizienz)
Nachdem eine Probe in den Halter eingesetzt wurde, der bei der Messung des Druckabfalls verwendet wurde, wurde Luft durch die Probe permeiert bei einer Flächengeschwindigkeit, die mit einem F1ussmeter auf 5,3 cm/s reguliert war. Polydisperses Dioctylphthalat (DOP) mit einer Partikelgröße von 0,1 bis 0,2 μm wurde als Aerosol dem stromaufwärts gelegenen Teil zugeführt, bei einer Zuführrate, die eine Konzentration von ungefähr 10⁸ Partikel/Liter ergab. Dann wurde die Partikelkonzentration im stromaufwärtsgelegenen Teil und die Konzentration der Partikel im stromabwärtsgelegenen Teil, penet riert durch die Probe, unter Verwendung eines Laserpartikelzählers gemessen. Die Kollektionseffizienz wurde in Übereinstimmung mit der folgenden Formel bestimmt: Kollektionseffizienz (%) = (1 – CD/CU) × 100.
In der obengenannten Formel bedeutet C_D die Partikelkonzentration im stromabwärtsgelegenen Teil und C_U bedeutet die Partikelkonzentration im stromaufwärtsgelegenen Teil.
Beispiel 1
100 Gewichtsteile eines feinen PTFE-Pulvers (Fluon CD-123, hergestellt von Asahi-ICI Fluoropolymers) wurden einheitlich mit 30 Gewichtsteilen eines flüssigen Gleitmittels (flüssiges Paraffin) gemischt. Die resultierende Mischung wurde bei 20 kg/cm² vorgeformt und dann wurde die Paste zu einer Stange durch Extrusion geformt. Der geformte Artikel in der Form einer Stange wurde zwischen einem Walzenpaar aus Metall durchgeleitet, um ein kontinuierliches Blatt mit einer Dicke von 0,2 mm zu erhalten. Nach Entfernung des flüssigen Gleitmittels aus dem geformten Artikel, in der Form eines Blattes, unter Einsatz eines Extraktionsverfahrens unter Einsatz von Trichlene, wurde das Blatt um eine Röhre gewickelt. Dann wurde das Blatt gestreckt, durch Walzen um das 20-fache in Längsrichtung, bei 320°C. Weiter wurde es weiter gestreckt durch Ziehen auf das 30-fache in der Breitenrichtung, bei 90°C, wodurch eine poröse PTFE-Membran erhalten wurde. Die erhaltene poröse PTFE-Membran wurde weiter auf 390°C für 5 Sekunden erwärmt, um eine Dimensionsfixierung zu erreichen. Also wurde eine erwünschte poröse PTFE-Membran erhalten (Dicke: 12 μm, mittlere Porengröße: 1 μm, Porosität: 91%). Wurde diese poröse PTFE-Membran unter Einsatz der oben beschriebenen Verfahren evaluiert, so zeigte sie einen Druckabfall von 15 mmH₂O und eine Kollektionseffizienz von 99,993%. Der PF-Wert dieser poröse PTFE-Membran war 27,7.
Anschließend wurden 30 kg eines UHMWPE-Pulvers (Molekulargewicht: 5 000 000, Schmelzpunkt: 135°C, mittlere Partikelgröße: 120 μm) in eine zylindrische Form gegeben, versiegelt am unteren Ende (untere Fläche: 1300 cm²), und auf 130°C erwärmt, unter erhöhtem Druck von 10 kg/cm², wodurch die Höhe der Pulverpackung auf 55 cm eingestellt wurde (Vorformung). Anschließend wurde das Pulver weiter auf 160°C unter einem erhöhten Druck von 50 g/cm² für 12 Stunden erwärmt und dann abgekühlt durch Stehenlassen bei Raumtemperatur (etwa 25°C) für 48 Stunden. Nach dem Abkühlen wurde ein poröser geformter Artikel in der Form eines Blocks (Durchmesser: etwa 40 cm, Höhe: 54 cm) aus der Form herausgenommen und mit einer Drehbank geschnitten, um eine Dicke von 200 μm zu ergeben. Also wurde eine erwünschte poröse UHMWPE-Membran erhalten (Porosität: 60%, mittlere Porengröße: 35 μm).
Die poröse PTFE-Membran und die poröse UHMWPE-Membran, so hergestellt, wurden aufeinandergelegt und miteinander laminiert, durch ein Wärmedrucklaminierungsverfahren, unter Einsatz eines Walzenpaars (Walzentemperatur: 150°C), um ein Filtermedium für Filter, mit einer Konstitution, wie in 1 gezeigt, zu ergeben.
Beispiel 2
Ein Filtermedium für Filter wurde in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass eine poröse UHMWPE-Membran und poröse PTFE-Membranen laminiert wurden, um die Konstitution des Filtermediums, wie in 2 gezeigt, zu ergeben (d. h. die poröse UHMWPE-Membran ist zwischen einem Paar an porösen PTFE-Membranen eingelagert).
Beispiel 3
Ein Filtermedium für Filter wurde in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass poröse UHMWPE-Membranen und eine poröse PTFE-Membran laminiert wurden, um die Konstitution des Filtermediums, wie in 3 gezeigt, zu ergeben (d. h. die poröse PTFE-Membran ist zwischen einem Paar an porösem UHMWPE-Membranen eingelagert).
Vergleichsbeispiel 1
Ein Filtermedium für Filter wurde in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass als Ersatz für die poröse UHMWPE-Membran ein Vliesstoff aus einem Kern-Hülle-Polyester/Polyethylen verwendet wurde (ELEVES, hergestellt von Unitika, Ltd., Basisgewicht: 40 g/m², Dicke: 180 μm) und wobei weiter die Walztemperatur auf 140°C eingestellt wurde.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Filtermedium für Filter wurde in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass als Ersatz für die poröse UHMWPE-Membran ein Polyestervliesstoff (SYNTEX, hergestellt von Mitsui Petrochemical Industries, Ltd., Basisgewicht: 45 g/m², Dicke: 200 μm) eingesetzt wurde, wobei eine Seite dieses Vliesstoffes mit einem Polyethylenpulver (Schmelzpunkt: etwa 95°C) versehen war, wobei das Polyethylenpulver in einem Anteil von 10 g/m² zugeführt worden war und aufgeschmolzen wurde durch Erwärmung auf 120°C. Weiterhin war die Walzentemperatur 140°C.
Vergleichsbeispiel 3
Ein kommerziell erhältliches Filtermedium für Filter, hergestellt aus Glasfasern vom Typ ULPA (Ultra Low Penetration Air) wurde verwendet.
Vergleichsbeispiel 4
Die poröse PTFE-Membran, erhalten in Beispiel 1, wurde alleine als Filtermedium für Filter verwendet.
Vergleichsbeispiel 5
Die poröse UHMWPE-Membran, erhalten in Beispiel 1, wurde alleine als Filtermedium für Filter verwendet.
Die in den oben beschriebenen Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Filtermedien für Filter wurden dem Test für die quantitative Analyse der Gasfreisetzung durch das oben beschriebene Verfahren unterworfen. Weiter wurden Staubgrad, Druckabfall und Kollektionseffizienz bestimmt.
Die erhaltenen Resultate sind in der unten gezeigten Tabelle aufgeführt.
Die obige Tabelle zeigt deutlich, dass die Filtermedien für Filter der oben beschriebenen Beispiele die Konzentrationen an DOP, BHT und DBP jeweils auf weniger als 1 μg/g (1 ppm) bei der quantitativen Analyse der Gasfreisetzung, durchgeführt durch das oben beschriebene Verfahren, verringern konnten. Die BHT-Konzentrationen, gemessen in diesen Beispielen, einschließlich Beispiel 1, lagen jeweils in einem Bereich von 20% oder weniger, verglichen mit den BHP-Konzentrationen, bestimmt für die Vergleichsbeispiele 1 und 2, gemessen unter den gleichen Bedingungen. Die Konzentrationen an DOP, DBP und Stickstoffverbindungen, gemessen in diesen Beispielen, einschließlich Beispiel 1, waren jeweils vergleichbar oder geringer als die, bestimmt in Vergleichsbeispiel 1 und 2.
Die Tabelle zeigt auch, dass die Filtermedien für Filter der oben beschriebenen Beispiele den Staubgrad jeweils auf weniger als 500 Partikel/cf verringern konnten. Der Staubgrad, gemessen in den Beispielen, einschließlich Beispiel 1, war jeweils in einem Bereich von 20% oder weniger, verglichen mit den Werten, bestimmt für Vergleichsbeispiele 1 und 2.
Also konnte in diesen Beispielen ein Filtermedium für Filter mit einer Kollektionseffizienz von 99,99% oder höher erhalten werden. Wird also die gleiche poröse PTFE-Membran verwendet, aber zusammen mit einer porösen UHMWPE-Membran und nicht mit einem Vliesstoff, als Verstärkungselement, so kann der Staubgrad verringert und die Freisetzung an organischen Gasen unterdrückt werden, ohne dass im Wesentlichen die Kollektionsleistung verschlechtert wird.
Das Filtermedium für Filter des Vergleichsbeispiels 3, das Glasfasern verwendete, war unterlegen im Hinblick auf Staubgrad usw., verglichen mit denen, die eine poröse PTFE-Membran einsetzten. Obwohl das Filtermedium für Filter des Vergleichsbeispiels 4, welches die poröse PTFE-Membran alleine verwendete, ausgezeichnet im Hinblick auf Gasentwicklung, Druckabfall und Kollektionseffizienz war, wurde diese Membran einfach im Test für den Staubgrad zerstört, so dass eine zufriedenstellende Festigkeit als Filtermedium für Filter nicht erhalten werden konnte. Obwohl das Filtermedium für Filter des Vergleichsbeispiels 5, das die poröse UHMWPE-Membran alleine verwendete, ausgezeichnet war im Hinblick auf die Gasfreisetzung, Staubgrad, Druckabfall und Kollektions effizienz, zeigte es doch eine geringe Kollektionseffizienz und war also nicht geeignet für das erwünschte Filtermedium für Filter.
Wie oben beschrieben kann die vorliegende Erfindung ein Filtermedium für Filter zur Verfügung stellen, wobei eine poröse Membran eines Polyolefins mit ultrahohem Molekulargewicht als Verstärkungselement verwendet wird, fähig zum Erreichen einer Reisumgebung, wobei die Vorteile der ausgezeichneten Eigenschaften, inhärent an einer porösen PTFE-Membran als Kollektionsschicht, übernommen werden.

Claims

Filtermedium für Filter, umfassend ein Laminat, umfassend eine poröse Membran auf einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht und eine poröse Polytetrafluoroethylenmembran.
Filtermedium für Filter nach Anspruch 1, wobei besagte poröse Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht eine poröse Membran aus einem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht ist.
Filtermedium für Filter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Polyolefinpartikel mit ultrahohem Molekulargewicht in besagter poröser Membran aus einem Polyolefin mit ultrahohem Molekulargewicht so miteinander verbunden sind, dass sie eine poröse Struktur zur Verfügung stellen, versehen mit Hohlräumen zwischen diesen Partikeln.