JP3153245B2 - 粒子化しないコンパクトな改良吸着フィルター - Google Patents

粒子化しないコンパクトな改良吸着フィルター

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、電子デバイス又は光学デバイス（例えばコ
ンピュータディスクドライブ）における気体汚染物のよ
うな汚染物を、閉じ込められた環境からろ過あるいは除
去するための装置に関する。
発明の背景 敏感な計器装備（instrumentation）の入った多くの
エンクロージャは、正しく動作するために非常に清浄な
環境を維持しなくてはならない。実例には、機械的又は
電気的動作を妨げかねない粒状物や気体汚染物に対して
敏感である繊細な光学的表面あるいは電子的接続を含む
エンクロージャや、粒状物、有機蒸気及び腐食性蒸気に
対し敏感である例えばコンピュータハードディスクドラ
イブのようなデータ記録装置や、湿分の蓄積と腐食にも
流体や蒸気からの汚染にも敏感である例えば自動車で使
用されているもののような電子コントロールボックスが
含まれる。そのようなエンクロージャ内の汚染は、エン
クロージャの内側と外側の両方から始まる。例えば、コ
ンピュータハードドライブでは、外来の汚染物からも内
部構成部品よりのガス発生からも損傷が生じ得る。
コンピュータディスクドライブでの汚染に関連した一
つの深刻な故障の機構は、静止摩擦又は「スティクショ
ン（stiction）」である。スティクションは、ディスク
が停止している間にドライブヘッドがディスクに付着す
ることである。より新しい高密度ディスクは、それらが
より滑らかであって、且つ潤滑剤の薄い層のみが使用さ
れるだけであるから、汚染で引き起こされるスティクシ
ョンに対してより敏感である。ディスク上の汚染物は表
面エネルギーを変え、且つスティクションの原因となり
かねないヘッドとディスクとの間の付着力を変える。同
様に、ヘッドとディスクとの間隙で凝縮する蒸気もステ
ィクションを生じさせかねない。これらの影響を更に募
らせることは、新しいディスクドライブは、トルクがよ
り低い、より小さな低エネルギーのモーターを有するこ
とである。
更に、ディスクドライブは周囲環境中の多数の汚染物
から保護されなくてはならない。これは、典型的なデー
タ処理環境では使用されないであろう小型ないし中型の
コンピュータシステムで使用されるドライブについて当
てはまることであり、また、取り外し可能であって任意
の環境へ持ち運びのできるドライブに、例えばパーソナ
ルコンピュータメモリーカード国際協会（PCMCIA）スロ
ットで使用されるディスクドライブのようなものに特に
当てはまることである。
汚染をうまく制御する一つのアプローチは、収着性の
（sorbent）フィルターを使用してきた。収着フィルタ
ーは、エンクロージャを内部と外部の両方の源からの汚
染から免れるようにしなくてはならない。より清浄な環
境を提供するための必要条件に加えて、フィルターは小
さなエンクロージャ内へ取りつけるためにより小さく製
作しなくてはならない。モデム電子部品における空間の
束縛の恰好の例が、コンピュータディスクドライブの領
域にある。今日、PCMCIAコンピュータディスクドライブ
は最高170MBまでを記憶し、わずかにおよそ5cmの幅及び
7.5cmの長さがあるに過ぎない。現行の生産タイプ３のP
CMCIAドライブは最高の厚さが10.5mmである。近い将来
には、最高の厚さが5mmである極めてコンパクトなタイ
プ２のドライブと、最高の厚さが3.3mmであるタイプ１
のドライブが計画されている。
粒状物や蒸気をエンクロージャに入らせないために使
用される収着ブリーザーフィルターはよく知られてい
る。これらは、ポリカーボネート、アクリロニトリルブ
タジエンスチレン（ABS）、又は同様の材料のカートリ
ッジに収着剤（sorbent）を詰め、そしてカートリッジ
の両端にフィルター媒体を取りつけることで製作するこ
とができる。そのようなフィルターの例は、Osendorfに
対して発行された米国特許第4863499号明細書に記載
（含浸活性木炭顆粒を含む層を有するフィルター媒体を
備えたディスクドライブのための拡散防止化学ブリーザ
ーアセンブリ）され、Beckらに対して発行された同第50
30260号明細書に記載（延長した拡散路を持つアセンブ
リを含むディスクドライブブリーザーフィルター）さ
れ、Brownらに対し発行された同第5124856号明細書に記
載（有機及び無機の汚染物質から保護するための活性炭
繊維を充填した単一のフィルター媒体）されている。残
念ながら、これらの装置はどれも、今日のより苛酷な用
途に適しているとは信じられない。例えば、これらの種
類の装置の多くはそれら自身の汚染の危険、例えば接着
剤もしくは化学薬品からのガス発生、又は粒子化といっ
たようなものを呈する。更に、十分な量の収着剤物質を
供給するためには、大抵の既存のブリーザーフィルター
は大き過ぎて、ますます小さくなる電子部品内に取りつ
けることができない。
Nelsonに対し発行された米国特許第4208194号明細書
には、明らかに別の用途において、化学薬品を試験する
ために捕集するパーソナル監視装置が開示されている。
捕集層は粒状収着剤を含有する多孔質ポリテトラフルオ
ロエチレン（PTFE）から構成される。この装置の捕集層
は、やはり粒状でよく、小さなエンクロージャ内で使用
するようにされていない。
商業的に成功した「管」フィルターがSassaらに対し
て発行された米国特許第4830643号明細書に開示されて
いる。この特許明細書には、粉末にした収着剤が外側の
延伸膨張PTFEの管内に封じ込まれた収着フィルターが教
示されている。この管フィルターは、メリーランド州El
ktonのW.L.Gore and Associates,Inc.によって製造され
ており、GORE SORBER（登録商標）モジュールの商標で
商業的に入手できる。この装置は非常に有効ではある
が、このフィルターは現在のところ大きな寸法及び中く
らいの寸法（例えば最小約3ccまでのフィルター容積）
で入手可能であるに過ぎない。その現在の形態では、こ
のフィルターは、より高い収着剤密度を有する一層小さ
くて且つよりコンパクトな収着フィルターの増大する必
要に十分対処することができない。
収着フィルターの製造業者は、非常に小さい管収着フ
ィルターを製造するのにいくつかの障害に出くわしてい
る。第一に、管の寸法（直径）が低下するにつれて、管
に収着剤粉末を充填するのがより困難になる。この問題
は、「粉立ち（ダスチング）」の汚染を避けるためより
大きな粒状収着剤粉末を一般に使用することで一層ひど
くなる。
第二に、管の寸法が低下するにつれて、粉末を管の外
表面及びシール領域にくっつかせずに管フィルターに詰
めることがより困難になる。外側の管にある粉末はその
管の近くの装置を汚染しかねず、そしてまた外側の管が
シールするのを妨げかねず、これもやはり漏れによる粉
立ちの問題を提起することがある。
第三に、直径が小さくなるにつれて、収着剤物質が占
める容積の収着フィルターアセンブリが占める容積に対
する比は、実質的に且つ過度に低下する。この過度の容
積低下は、管材料の壁の厚さが占める容積と管の端部の
クリンプ加工により使い果たされる容積が管フィルター
の全容積の一層大きな割合になるからである。管材料の
厚さをより薄くすれば収着剤の容積を増大させることが
できるであろうが、これは管に充填することの困難を増
加させ、且つシールの形成をより困難にする。
第四に、収着フィルターについての多くの新しい用途
には漏れない収着剤物質を必要とする。ところが、既存
の充填した管フィルターでばらばらの粒子を使用する
と、割れた場合に、ばらばらに詰められた吸着剤をエン
クロージャ内へ濡らして、全体にとって枢要な部分の部
品を損傷することがあろう。
W.L.Gore and Associates,Inc.から商業的に入手する
ことができる。GORE−TEX（商標）Stand Alone Adsorbe
nt Assemblyと呼ばれるもう一つの収着フィルターは、
上面と底面に多孔質延伸膨張PTFE膜を積層した複合式
の、収着剤入りのPTFEの平らな心（コア）からなる。こ
のフィルターは、エンクロージャ内部のスロットにはま
る。収着剤入りPTFEの心には、炭化水素類、湿分、ガス
として発生された可塑剤、腐食性物質等を吸着するため
に選ばれた種々の収着剤物質を充填することができる。
この収着アセンブリは低プロファイルのコンパクトな収
着アセンブリを提供するとは言え、この装置のシールさ
れない側面は収着剤物質粒子の脱落を十分に防止しない
かもしれないという懸念が表明されている。
そこで、最小限の空間を占めながら、囲い込まれた環
境から汚染物を効果的に除去する改良されたコンパクト
な収着フィルターを提供することが、本発明の主目的で
ある。
本発明の別の目的は、全くコンパクトである一方で、
収着剤物質の全フィルター容積に対する比率が高い収着
フィルターを提供することである。
本発明のなお別の目的は、ガスが発生せず且つ粒子が
発生しない収着フィルターを提供することである。
本発明のなおもう一つの目的は、取り扱いと取りつけ
が容易な収着フィルターを提供することである。
本発明のこれら及びこのほかの目的は、以下の詳述を
再吟味することが明らかになろう。
発明の概要 本発明は、閉じ込められた領域内での汚染を減らすた
めのコンパクトな収着アセンブリである。
本発明の好ましい態様は、汚染物を吸着する物質を含
有している収着剤の心（コア）と、この収着剤の心を完
全に収容するように内側の収着剤の心の周りを包む一方
でその二つの端部を露出したままにする、外側の非常に
薄い保護カバーとを含む。特に好ましいのは、心の周り
のカバーを紙巻きタバコ式又はら旋状に巻いたものであ
る。収容器（コンテナ）の二つの露出端部は、当該収容
器内に存在する収着剤の心を閉じ込める一方でその中に
入れられる物質の量を制限しないように、例えば別々の
エンドキャップを用いて、シールされる。
本発明は、既存の収着フィルターにあっての前述の問
題の多くを解決する。極めて小さいフィルター寸法にお
いて、本発明の収着フィルターは、従来から利用可能で
あるどんなものよりも収着剤物質の全フィルター容積に
対する比率が高いと信じられる。このフィルターは小さ
い寸法で製作することができるが、大容量の汚染物を吸
着するのに十分な収着剤物質をなおも含有する。更に、
このフィルターは粒子が発生せず、ガスが発生せず、且
つ取り扱いと取りつけが容易である。
図面の簡単な説明 本発明の作用は、添付の図面とともに検討すれば下記
の説明から明らかになろう。これらの図面において、 第1A図は、収着剤の心が薄い保護カバーによって長手
方向に包まれ、心の端部がシールされている、本発明の
フィルターユニットの第一の態様の上面図である。
第1B図は第1A図に示した態様の端面図である。
第1C図は第1A図に示した態様の側面図である。
第2A図は第1A図の２−２線に沿った本発明の態様の断
面図である。
第2B図は、部分的に切り取って心を示した、本発明の
フィルターユニットの半横向きの等角投影図である。
第３図は、収着剤の心の周りに保護カバーを縁を重ね
てら旋状に巻いた本発明のフィルターユニットの第二の
態様の側面図である。
第4A図は、収着剤の心の周りに保護カバーを紙巻きタ
バコ式に巻いて端部をエンドキャップでシールした本発
明のフィルターユニットの第三の態様の側面図である。
第4B図は本発明のこの第三の態様の端面図である。
第5A図は、収着剤の心を連続の保護カバーで取り囲ん
だ本発明のフィルターユニットの第四の態様の側面図で
ある。
第5B図は本発明のこの第四の態様の端面図である。
第6A図は、収着剤の心の二つの面にフィルター材料を
取りつけた本発明のフィルターユニットの第五の態様の
側面図である。
第6B図は本発明のこの第五の態様の端面図である。
第7A図は、コンピュータディスクドライブアセンブリ
に配置された本発明のフィルターの上面図である。
第7B図は第7A図の７−７線に沿った断面図である。
発明の詳しい説明 本発明は、エンクロージャ内から蒸気の汚染物を除去
してエンクロージャの内部に存在する敏感な機器を保護
することができるコンパクトな収着フィルターである。
本発明はまた、収着フィルターでエンクロージャから汚
染物を収着するための、もっと詳しく言えばディスクド
ライブのエンクロージャから汚染物を除去するための方
法を提供する。
本発明のフィルターは、コンパクトな収着フィルター
を製造しようとする以前の試みとは有意に異なる。本発
明のフィルターは、収着剤物質の周りを包む非常に薄い
多孔質の保護カバーを使用することによって収着剤物質
を小さな空間に非常にたくさん充填する。下記で一層詳
しく説明するように、本発明に従って構成すれば、保護
カバーはフィルター装置の側壁を完全にシールして、フ
ィルターユニットから粒子が発生しあるいは他の汚染物
が生じる危険を回避する一方で、有効量の収着剤物質を
非常に小さい収容器内へ詰めることができなかった過度
に厚い管やそのほかの従来の装置にあってしばしば出く
わす無駄にされた空間を回避する。従来の一部の製品に
おけるクリンプ処理した端部により占められる空間のよ
うな、フィルターユニットの端部での更に無駄にされた
空間を避けるために、本発明は、汚染の危険を避ける一
方でフィルターが含有することのできる収着剤物質の量
をやはり最大限にする、一層効果的な薄いエンドキャッ
プまたはシール方法を更に含む。
本発明のフィルターユニットの様々な例を添付の図面
に例示する。第1A、1B、1C、2A及び2B図に示したよう
に、本発明のフィルター10は、薄い保護カバー14で約ま
れた収着剤の心12を包む。収着剤の心12の各端部13aと1
3bはエンドシール16で蓋をされる。本発明のこの第一の
態様では、外被は、保護カバー14が長手方向に巻かれて
単一のシーム18がフィルター10の端から端まで走る「紙
巻きタバコの外被」を構成する。下記で詳しく説明する
ように、保護カバーとして薄い多孔質のテープを使用す
ることにより、この構成は、フィルター10の内容物をシ
ールする一方で非収着性の物質が最小限の空間を占める
のに完全に有効な極めて薄い保護カバーを提供する。
この外側の薄い保護カバー層14は、蒸気の汚染物がそ
れを通って収着剤の心の層へ拡散するのを可能にする任
意の多孔質材料を含むことができる。外側の保護カバー
層14はまた、収着剤物質をフィルターアセンブリ10内に
保持する。カバー14は、ガスを心へ透過させる一方で心
の物質をカバー内に完全に保持しておく任意の多孔質材
料を包含することができる。適当なカバー材料には、脱
落しないポリマーのろ紙又は積層したフィルター材料
や、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネートとポ
リエステルとの複合材料、混合セルロースエステル、セ
ルローストリアセテートの多孔質膜や、あるいはそれら
の多孔質の積層品を含めることができる。
本発明において使用するための好ましい保護カバー材
料は、多孔質延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（PT
FE）の膜、熱可塑性物質又は熱硬化性物質を充填した厚
さが0.0001〜0.040インチ（0.00254〜1.016mm）の範囲
内の多孔質PTFE膜を含む。
付け加えるならば、参照して組み入れられるGoreの米
国特許第3953566号明細書に開示されているように、PTF
Eは、凝集性で且つピンホールなしのままでありながら
極めて薄い寸法に成形することができるといったよう
な、また切ることがができる広い幅にすることあるいは
押出して所望の幅にすることができるといったような、
多数の改良された加工上の利点をもたらす。両方とも参
照して組み入れられる、Cooperの米国特許第4732626号
明細書とGellanらのPCT出願PCT/UK91/00661号明細書に
開示されたように、充填剤入りPTFEの薄いテープは、0.
005〜0.001インチ（0.127〜0.0254mm）以下の厚さに作
ることができる。説明したように、心からの微粉粒子を
透過させないままにしながら保護カバーが薄くなればな
るほど、本発明のフィルターは非常に小さい寸法で製造
される時に一層有効になる。
最も好ましい外側保護カバー材料は、熱可塑性ペルフ
ルオロアルキルコポリマー（PFA）を充填した多孔質PTF
E膜である。この材料は保護カバー14を提供するために
心の周りに成形され、そしてシーム18を形成するために
熱シール可能である。PFAは、不活性であり、かなりの
高温に耐え、且つガスを発生しないので、本発明で使用
するのに特に適している。更に、シームを作るこの方法
は、心をシールするのに完全に有効である一方で、シー
ルを製造するのに追加の材料を必要とせず、また追加の
空間を専有しない。
心12を保護カバー14で包んで、心の側面が粒子を発生
しないようにしたなら、次にフィルター10の端部13a、1
3bを同じように完全にシールすることが重要である。検
討したように、収着剤物質の周りの管をシールするため
に現在使用されている一つの方法は、単純に端部を一緒
にクリンプ処理し、これらのクリンプ処理した端部をク
リンプ処理した位置で接着する。あいにくなことに、こ
れは任意の所定容積のフィルターに収容することができ
る収着剤物質の量を制限する。本発明においては、多数
の有用なシール技術のうちの一つを使って、フィルター
ユニット10の端部に至るまでいっぱいの収着剤の充填を
維持した。
一番簡単な形態において、端部13a、13bは、液体シー
ラント、例えば熱可塑性又は熱硬化性の樹脂又は接着剤
のようなものを、端部を覆って適用して、本質的に平ら
なエンドシール16を作ることによってシールすることが
できる。適当な材料には、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリエステル、ペルフルオロアルキルコポリマー
（PFA）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリ塩化ビ
ニル（PVC）、ウレタン、ナイロン、エポキシ、あるい
はフィルター10の端部に結合してシールしそして収着剤
粒子が漏れ出すのを防ぐことができるこのほかの任意の
ポリマーが含まれるが、適当な材料はこれらに限定され
ない。このアプローチの利点は、粒子がフィルター内に
効果的に収容されるが、フィルターの全保持容量はシー
ル処理でもって失われないということである。
あるいはまた、プラスチック材料を射出成形しあるい
はインサート成形することで、フィルター10の露出され
た端部13a、13bを封じ込めることができる。本プラスチ
ック材料には、アクリロブタジエンスチレン（ABS）、
ポリブチレンテレフタレート（PBT）、ナイロン、ポリ
エステル、ポリカーボネート、又はこのほかの任意の成
形可能な材料が含まれるが、本プラスチック材料はこれ
らに限定されない。
最も好ましいエンドシール16は、ポリエチレン又はポ
リエステルポリマーを含む。これらの材料はガスを発生
せず、そして材料の長さを所望のフィルター長さに切断
後に露出される切断端をシールするのに十分流動する。
ポリエステルでシールしたフィルター端部は、微細に粉
砕したポリエステル粉末の深さ0.08cm未満の層へフィル
ター端部を突っ込んで形成することができる。次いで、
端部を550℃の熱空気流の前に置いてシールする。この
方法は、端部を封じ込むポリエステルの均一なビードを
作るため繰り返し実施すべきである。
もう一つの方法、「浸漬被覆」法では、溶融した熱可
塑性材料、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
エステル、ペルフルオロアルキルコポリマー（PFA）、
ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリ塩化ビニル（PV
C）、ナイロンのようなもの、又は溶融して端部をシー
ルすることができるこのほかの任意のポリマーにフィル
ター端部を浸漬する。より詳しく言うと、半田ごてを厚
さ0.025mmのポリエステルフィルムを通り抜けさせて半
田ごての先端にポリエステルの薄い層（0.05mm）を形成
することで、受容できるシールを作ることができる。次
に、フィルターの端部をこの被覆された半田ごての先端
へ押しつけ、ポリエステルのおよそ0.025mmの被覆をフ
ィルター端部に移し、こうしてフィルターをシールす
る。
もう一つのシール方法は、各露出端部に「トランスフ
ァーコーティング」を作ることを含む。この方法は、0.
025mmのポリエチレンで被覆した0.025mmのアルミ箔の層
を約370℃に加熱した半田ガンの先端の前方に置くこと
で、各端部を覆うポリエチレンシールを形成する。次
に、フィルターの端部13を上記の積層体のポリエチレン
側へ押し込み、アルミニウムを加熱された半田用（結合
用）の先端と接触させる。この先端からの熱がアルミニ
ウムを通って移動してポリエチレンを溶かし、これがフ
ィルター端部へ移り、かくして端部をシールする。
上記のシール手法の例から、重要なことは、粒子がユ
ニットから漏れ出さないことを保証しながら収着剤の保
持容量を減少させない薄い平らなシールをフィルターの
端部に作りだすことであることが明らかであろう。使用
するシールの種類と、粒子の汚染の危険の量は、少なか
らず使用する収着剤の心の種類に依存する。
収着剤の心材料12は、ゆるく詰められた粒子から充填
された又は高度に充填された多孔質材料までの範囲にわ
たることができる任意の数の材料を含むことができる。
ここで「収着剤（sorbent）」及び「収着（sorbing）」
なる用語を使用するときは、それらは、吸収の方法によ
るのであれ、吸着の方法によるのであれ、あるいはその
ほかの方法によるものであれ、周囲空気から汚染物を除
去する任意の材料を包含しようとするものである。ゆる
く詰められた粒子から作られた心は、好ましくは、これ
らの粒子を一緒に保持する結合剤を含有する。適当な結
合剤には、それらに限定されることなく、フッ素化した
エチレンプロピレン（FEP）、ポリフッ化ビニリデン（P
VDF）、アクリル樹脂、及び当該技術でよく知られてい
るこのほかの普通に用いられる結合剤が含まれる。更
に、心は、吸着剤又は吸着剤入り材料、例えば空隙空間
に収着剤を充填した多孔質ポリマー材料の骨組み（scaf
foid）のようなもの、の１以上の層を含むことができ
る。このほかの可能性ある心の構成には、収着剤含浸織
布又は不織布、例えばラテックスあるいは他の結合剤を
含むことができる、セルロース又はポリマーの不織布の
ようなものや、ポリマー又はセラミックである収着剤及
び充填剤の多孔質の注型品が含まれる。収着剤の心は、
単一の特定の収着剤を含むことができ、あるいは異なる
種類の収着剤の混合物を含むことができ、その選択は具
体的な用途に依存する。心はまた、炭化された材料の織
布又は不織布、例えばAmeri−can Kynol,Inc.製の（KYN
OL（商標））活性炭布帛製品のようなものでもよい。
収着剤の心12の好ましい態様は、参照して組み入れら
れるMortimer,Jr.に対して発行された米国特許第498529
6号明細書により教示されたようにレキュラー（recula
r）PTFE構造内に収着剤粒子が捕捉された収着剤入りPTF
Eシートを利用する。理想的には、粒子は、多モードの
（multi−modal）（例えば２モードの、或は３モード
の）様式で詰められて、心に含まれる活性物質の量を最
大限にするよう大きさの異なる粒子がお互いの周囲に散
在して粒子間の利用可能な空隙空間をできるだけたくさ
ん満たす。この手法はまた、多数の収着剤を単一層へ充
填するのも可能にする。
心のための結合剤材料としてPTFEを使用することによ
り、多数の付加的な利点が更にもたらされる。PTFEは、
フィルターの製造中及び寿命中に収着剤物質の微粉が発
生するのを効果的に減少させ、糸屑を生じずガスを発生
しない不活性な結合剤である。更に、この材料の加工上
の利点には、米国特許第4985298号明細書により、幅広
のシートで製造してから切断して（又は切断して折り重
ねて）所望の最終的な幅にすることができる比較的薄い
高充填材料を作る能力が含まれる。このようにして、非
常に低プロファイルの収着フィルター用の細い心を製造
することができる。
収着剤を充填したPTFEの心を使用することの恐らく最
大の利点は、心が高い収着剤充填密度を獲得できること
である。収着剤粒子寸法を制御することと押出された収
着剤入りPTFEの心を圧縮することとによって、非常に高
密度の収着剤の充填を達成することができる。PTFEの構
造はなおも、蒸気が非常に詰められたフォーミュレイシ
ョン（formulation）をさえ透過するのを可能にする。
本発明を利用する高充填密度の例を下記の表１に示す。
心の収着剤充填率と収着剤の全充填密度とを上昇させ
ることで、一層高い充填密度が可能と信じられる。
本発明のフィルターの充填密度の有効性は、今日商業
的に入手できる最良の収着フィルターに非常に都合よく
比べられる。表２は、メリーランド州ElktonのW.L.Gore
and Associates,Inc.から商業的に入手できるGORE SOR
BER（登録商標）モジュールについての収着剤物質充填
密度を例示している。
表１と表２を比較すると、本発明により達成された収
着剤密度は商業的に入手できる製品より有意に高いこと
が示される。容積が2.9ccの両方のフィルターを比べる
と、商業的製品は収着剤物質の密度が0.517g/ccであっ
て、本発明のフィルター製品についての0.941g/ccと対
比される。本発明のフィルターと商業的なフィルターモ
ジュールとの収着剤密度の差は、より小さいフィルター
容積において一層大きくなる。例えば、本発明は、0.06
1ccのフィルター容積で0.902g/ccの収着剤密度を達成す
るのに対し、商業的製品については0.05ccのフィルター
容積において0.30g/ccの収着剤密度である。本発明の高
い収着剤密度（例えば0.6g/ccより高いような）は、全
フィルター容積の百分率としての心の容積を最大にす
る、本発明の材料と構成との独特な組み合わせのため
に、そして高充填PTFEの心を使用するために達成され
る。
心の中に含有させることができる収着剤物質の例に
は、物理的収着剤（例えばシリカゲル、活性炭、活性ア
ルミナ、又はモレキュラーシーブ）、化学的収着剤（例
えば過マンガン酸カリウム、塩類、炭酸カルシウム、硫
酸カルシウム、粉末金属、又は除去しようとする既知の
汚染物に応じて気相の汚染物を掃去するためのこのほか
の反応物）、イオン交換材料、触媒性充填剤、並びにこ
れらの物質のうちのいくつかのものの混合物を含めるこ
とができる。用途によっては、汚染物がフィルターを通
り抜けるにつれて種々の汚染物を選択的に除去するため
各層が異なる収着剤を含有している、収着剤物質の多数
の層を使用することが望ましいことがある。
本発明のもう一つの態様を第３図に示す。この場合に
おいては、フィルター20は収着剤の心23の周りにら旋状
又は渦巻き状に巻かれる保護カバー22を含む。保護カバ
ー22は、上記の紙巻きタバコのように巻いた態様で使用
され且つ説明された材料と同じ多孔質テープ材料を含む
ことができる。ら旋状に巻くことにより、このカバーは
心24の周りに隙間なくぴったり合い、その長さに沿って
ら旋状のシーム26を残す。このら旋状に巻かれた材料の
層のおのおのは、図示したようにその前に巻かれたもの
に部分的に重なってシーム26を形成する。その後、シー
ム26は先の態様において説明したのと同じやり方のうち
の一つでもってシールすることができる。端部28a、28b
は先に説明したやり方でもって、例えば射出成形したエ
ンドキャップ30a、30bを用いて、シールすることができ
る。
第4A図と第4B図は、収着剤の心36の周りに「紙巻きタ
バコ」式に巻かれてシーム38に沿ってシールされた保護
カバー34を有する、本発明のフィルターのなおもう一つ
の態様32を示している。端部40a、40bはエンドキャップ
シール42a、42bでシールされる。エンドキャップ42のお
のおのは、端部を覆って取りつけられて端部へ成形され
るか、あるいは例えば接着剤を用いて、所定の箇所でシ
ールされる。エンドキャップ42のための適当な材料に
は、射出成形された又はインサート成形されたプラスチ
ックが含まれる。
第5A図と第5B図は、本発明のフィルターのなお別の態
様46を例示している。収着剤の心50を覆う連続の（すな
わちシームのない）保護カバー48を使用する。この連続
保護カバー48は、収着剤物質が充填される管を含むこと
ができ、あるいは収着剤の心50を覆って保護カバー48を
押出してもよい。このユニットの端部52a、52bのおのお
のは先に記載した方法のいずれかでシールすることがで
きる。
第6A図と第6B図は、本発明のフィルターの更に別の態
様54を例示している。二つの平らな保護カバー56a、56b
が、収着剤の心62の上面58、底面60に取りつけられる。
フィルター54の各露出面はシール64a、64b、64c、64dで
シールされる。
本発明の各態様において、収着フィルターは実質的に
任意の所望の寸法で制作することができる。ディスクド
ライブにおけるフィルターとして使用するためには、典
型的な寸法は、0.0625〜４インチ（1.58〜101.6mm）の
範囲内の長さ（好ましくは約0.125インチ（3.18mm）の
長さ以上）、約0.001″（0.025mm）以上の厚さ、約0.01
0″（0.25mm）以上の幅、最小0.025cc（もしくはそれ未
満）の内部容積、を含むことができ、そして収着剤の心
は少なくとも15mg（少なくとも0.60g/cc）の収着剤物質
を含む。理想的には、フィルターの容積は約0.05〜0.5c
m3を含み、収着剤物質のフィルター容積に対する比率は
0.25〜2.0g/ccの範囲内にある。
収着剤の心の周りに巻いたテープの形態の延伸膨張PT
FEの保護カバーを使用する場合に、カバーの好ましい厚
さは約0.00005〜0.020インチ（0.00127〜0.508mm）を含
む。
今日の処理技術を使用するとすれば、本発明に従って
製造可能な恐らく最小の部品は、4.7×105cm3の総容積
について、厚さが約0.125mm、幅が0.25mm、そして長さ
が1.5mmであるものである。そのような製品を本発明に
従って製造することにより、そのようなフィルターはな
おも約40μｇの収着剤を含有することができる。その重
量の40％から100％までの汚染物を吸着する典型的な収
着剤にあっては、40μｇの収着剤は20〜40μｇの汚染物
を収着することができる。これは、総容積が約10〜12cc
であるエンクロージャを実質的に保護するのに十分なは
ずである。
第7A図と第7B図は、通常のディスクドライブアセンブ
リ68に取りつけられた本発明のフィルターアセンブリ66
の配置の例を示している。見られるように、本発明のフ
ィルターアセンブリ66は十分に小さく、ディスクドライ
ブアセンブリ68の実質的にどこにでも、殊にドライブ内
の汚染物の収着が重要と考えられるであろう箇所に、配
置することができる。所望ならば、フィルター66を、ス
ロット内に入れること、クリップを用いること、接着剤
を用いること、あるいは図示したようにブラケット70
a、70bを用いることを含めた任意の適当な手段によって
所定の位置に保持してもよい。
本発明のフィルターを取りつけることができるディス
クドライブ68内の提案される箇所には、磁気記憶ディス
ク72の近く、読出し／書込みヘッド74の近く、あるいは
電機子76の近くが含まれる。この環境において関心を持
たれるであろう気体の汚染物には、限定されることなし
に、ジオクチルフタレート、塩素、硫化水素、亜酸化窒
素、無機酸ガス類、アニオン種とカチオン種、シリコー
ンからの蒸気、炭化水素系切削油、及びこのほかの炭化
水素汚染物質が含まれる。
例 以下に掲げる例は、本発明の範囲を限定しようとして
ではなく、本発明をどのように実施し且つ利用すること
ができるかを例示する。
例１ 次に述べる方法により、70重量％の活性炭と30重量％
のPTFEからなる吸着剤の心を作った。6874gのCalgon PC
B−Ｇカーボンと69,800gの脱イオンしたH2Oを邪魔板付
きの115リットルのステンレス容器内で混合した。スラ
リーを攪拌しながら、この容器に24.8％水性分散液の形
態のPTFEの2610g素早く注ぎ入れた。使用したPTFE分散
液は、ICI Americas,Inc.から入手したAD−059であっ
た。この混合物は１分以内に凝固し、そして2.5分後に
ミキサーを停止した。凝塊が底に沈降し、流出液は透明
であった。
凝塊を対流炉内で160℃で乾燥させた。乾燥したケー
キを０℃未満に冷した。それを635cmのステンレスのメ
ッシュスクリーンにより手で粉砕した。次に、充填され
た粉末1g当たり0.701gのミネラルスピリットを加えた。
この混合物を冷し、再びスクリーンを通過させ、タンブ
リングし、次いで環境で16時間を超える間そのままにさ
せた。
860psi（5.9MPa）でシリンダー中にて直径10.6cmのペ
レットを作った。このペレットを49℃でおよそ16時間加
熱した。次いでペレットを押出してテープにした。次に
このテープを加熱したロールの間でカレンダー掛けして
0.127cmの厚さにした。テープを加熱されたローラーを
横切って走らせて滑剤の大部分を蒸発させた。次に、こ
の部分的に乾燥させたテープを超音波浴中のイソプロパ
ノール中で溶剤抽出した。そのイソプロパノールを真空
炉で除去した。
次に、テープをブレードボックスを通して10cmの幅を
走らせて切り、0.356cmの幅にした。最終のテープ密度
は0.75g/ccであった。
22.7％水性分散液の形態PFA固形物1453gを50,000gのH
2Oに加えたことを除いて、上記の手順に従って保護カバ
ーテープを作った。容器へ23.7％水性分散液の形態のPT
FE固形物7247gを素早く注ぎ入れた。使用したPFAはICI
Americas,Inc.から入手したタイプAD−059であった。１
分の混合後、14.6gのポリエチレンイミンを加えて共凝
固を起こさせた。全混合時間は１分40秒であった。
ケーキを165℃で乾燥させ、冷し、篩分けし、そして
充填された粉末1g当たり0.175gのミネラルスピリットを
滑剤として加えた。この混合物を冷し、篩分けし、環境
に16時間放置してからペレット化した。ペレットを49℃
に16時間加熱し、押出してテープの形態にした。このテ
ープをロールを通してカレンダー掛けして0.046cmにし
た。加熱されたロールを横切って２回通過させて蒸発さ
せることで、滑剤を除去した。２回目の通過の際に、テ
ープを105ft/min（32m/min）及び275℃の最高温度で2:1
の比率で延伸膨張させた。次に、このテープを、340℃
の二つの加熱された面をまたいで25:1及び2:1の延伸膨
張比及び75ft/min（23m/min）の生産速度で伸長した。
この延伸膨張したテープは厚さが0.0025cmであり、およ
そ0.7g/ccであった。
このカバーテープを切っておよそ1.27cmの幅にし、切
られたカーボン入りストリップの周りにこのストリップ
の端から端に沿って単一の重なり部分ができるように手
で巻いて、本発明のフィルターアセンブリを作った。次
に、この重なり部分を345℃に加熱したブレードを使っ
て穏やかな圧力でシールした。巻かれたこの複合材料を
切断して1.194cmの切断材にした。
フィルターの端部を、それらを微細に粉砕されたポリ
エステル粉末の深さ0.08cm未満の層へ突っ込んでシール
した。次に、これらの端部を550℃の熱空気流に直面し
て配置してシールした。この処理を３回行って、端部を
封じ込めるポリエステルの均一なビードを作った。
例２ 55,000gの脱イオンしたH2Oに9835gの92％乾燥Bameby
Sutcliffe YF活性炭を加えたことを除いて、例１につい
ての方法を繰り返してスラリーを得た。次に、水性分散
液の形態のPTFE固形物2264gを攪拌中のスラリーに素早
く注ぎ入れた。
粉末の調製後、充填された粉末1g当たり0.693gのミネ
ラルスピリットを加えた。押出したペーストを加熱され
たローラーを通してカレンダー掛けして0.107cmにし
た。滑剤を除去後、テープを圧縮して0.064cmにした。
嵩密度は1.0g/ccであった。
次に、このテープを0.356mmの幅に切り、それに例１
で使ったのと同様のタイプの保護カバーを巻き、心の端
から端に沿って重なるシームを作ることで、本発明のフ
ィルターアセンブリを製作した。シームとフィルター端
部は例１におけるようにシールした。
例３ 巻かれた吸着剤の心を例１において教示されたとおり
に製作した。フィルター端部を、約370℃に加熱した半
田ごてを厚さ0.025″（0.635mm）のポリエステルフィル
ムを通して押しつけてこれらの端部へ移した約0.025mm
のポリエステルの薄い層でシールした。半田ごてはポリ
エステルフィルムで被覆され、ポリエステルコーティン
グを端部へ移し、半田ごてをそれらに押しつけるときに
端部をシールした。
例４ 巻かれた吸着剤の心を例１において教示されたとおり
に製作した。フィルター端部を次に述べるやり方でもっ
て約0.025mmのポリエチレンの薄い層でシールした。約3
70℃に加熱した半田ごてを厚さ0.025″（0.635mm）のポ
リエチレン層で被覆した厚さ0.025″（0.635mm）のアル
ミ箔に押しつけ、そして端部をアルミ箔を通して熱が移
されるポリエチレン側に押しつけて、ポリエチレンを端
部へ融着させて端部をシールした。
要約すると、本発明は、製造するのが容易であり、粒
子を生じず、ガスを発生せず、コンパクトであり、小さ
な寸法で製造可能であって、且つ密に充填された収着剤
物質を割合でいって大量に保持することができる、非常
に薄い収着フィルターアセンブリを提供する。上記の説
明はコンピュータディスクドライブ用途で使用するため
のフィルターの製造に主として向けられてはいるが、本
発明はこのほかの多くの用途で、例えば電子制御ボック
ス、自動車、光学機器、光ケーブル等で利用することが
できる。
ここでは本発明の特定の態様が例示され記載されては
いるが、本発明はこのような例示や記載に限定されるべ
きでない。請求の範囲の記載の範囲内で、本発明の一部
分として、変更や改変を取り入れて体現できることは明
らかであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィンターリング，マイケル エス. アメリカ合衆国，デラウエア 19711, ニューアーク，イースト シェルトラン ド コート 15 (56)参考文献 特開 平３−228813（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−501229（ＪＰ，Ａ) 英国特許出願公開2126123（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/04 B01J 20/20 B01J 20/28

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】敏感な機器を収容するエンクロージャ内に
    存在する汚染物により引き起こされる損傷から当該エン
    クロージャ内の敏感な機器を保護するため当該エンクロ
    ージャ内の汚染物を選択的に収着するためのフィルター
    であり、ある高さ、奥行き及び長さを持ち、下記のも
    の、すなわち、 汚染物収着剤物質を中に含む内側の収着剤の心、 この収着剤の心をその長さに沿って完全に収容し、そし
    て少なくとも一方の端部を露出されたままにするように
    上記内側の収着剤の心の周りに巻かれた外側の保護カバ
    ーであって、厚さが約0.00005〜約0.040インチ（0.0012
    7〜1.02mm）の範囲であり、そして蒸気の汚染物を当該
    収着剤の心へ拡散させるよう多孔質である、外側の保護
    カバー、 この保護カバーを上記収着剤の心の周りに保持するシー
    ルされたシーム、 上記収着剤の心を当該フィルター内に完全に封じ込め
    る、おのおの少なくとも一方の露出端部用のエンドシー
    ルであって、当該フィルターの長さに沿って当該フィル
    ターの収着剤物質保持容量を減少させないよう当該収着
    フィルターをシールするエンドシール、 を含み、汚染物により引き起こされる損傷から上記エン
    クロージャ内の敏感な機器を保護することが可能である
    収着フィルター。
  2. 【請求項２】当該フィルターの内部容積が0.5cc未満で
    あり、前記収着剤の心が少なくとも0.60mg/ccの収着剤
    物質を含む、請求の範囲第１項記載の収着フィルター。
  3. 【請求項３】前記保護カバーが前記収着剤の心の周りに
    長手方向に巻かれてシールされた微多孔質材料のシート
    から作られた薄いテープを含む、請求の範囲第１項記載
    の収着フィルター。
  4. 【請求項４】前記保護カバーが前記収着剤の心の周りに
    ら旋巻きされた微多孔質材料のシートから作られた薄い
    テープを含み、巻きつけの各一巻きがその前の一巻きに
    少なくとも部分的に重なって、前記収着剤の心をシール
    するようにそれ自身へシールされている、請求の範囲第
    １項記載の収着フィルター。
  5. 【請求項５】前記外側カバーが、ポリプロピレン、ナイ
    ロン、ポリカーボネートとポリエステルとの複合材料、
    混合セルロースエステル、酢酸セルロースからなる群か
    らの膜から作られた薄いテープを含む、請求の範囲第１
    項記載の収着フィルター。
  6. 【請求項６】前記外側の保護カバーが延伸膨張された多
    孔質ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）膜を含む、請
    求の範囲第１項記載の収着フィルター。
  7. 【請求項７】前記カバーが0.00005〜0.020インチ（0.00
    127〜0.508mm）の範囲の厚さを持つ、請求の範囲第６項
    記載の収着フィルター。
  8. 【請求項８】前記収着剤の心が微多孔質のポリマー材料
    を含み、収着剤粒子が当該ポリマー材料の微多孔質構造
    内に含まれている、請求の範囲第１項記載の収着フィル
    ター。
  9. 【請求項９】前記収着剤の心が収着剤物質を充填された
    ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）膜を含む、請求の
    範囲第８項記載の収着フィルター。
  10. 【請求項１０】前記収着剤物質が化学的収着剤を含む、
    請求の範囲第１項記載の収着フィルター。
  11. 【請求項１１】前記収着剤物質がイオン交換樹脂又は触
    媒性物質を含む、請求の範囲第１項記載の収着フィルタ
    ー。
  12. 【請求項１２】前記収着剤物質が物理的収着剤を含む、
    請求の範囲第１項記載の収着フィルター。
  13. 【請求項１３】前記少なくとも一方の露出された端部用
    のエンドシールが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
    リエステル、ナイロン、ペルフルオロアルキルコポリマ
    ー（PFA）及びポリフッ化ビニリデン（PVDF）からなる
    群から選ばれたコーティングを含む、請求の範囲第１項
    記載の収着フィルター。
  14. 【請求項１４】前記収着剤の心が収着剤入りのポリテト
    ラフルオロエチレンを含み、前記外側の包みが当該収着
    剤の心に溶融結合されたポリテトラフルオロエチレン膜
    から作られている、請求の範囲第１項記載の収着フィル
    ター。
  15. 【請求項１５】前記少なくとも一方の露出された端部用
    のエンドシールが前記収着剤の心と前記保護カバーとに
    溶融結合されたポリテトラフルオロエチレンを含む、請
    求の範囲第１項記載の収着フィルター。
  16. 【請求項１６】前記内側の収着剤の心が0.6g/ccより高
    い収着物質充填密度を持つ、請求の範囲第１項記載の収
    着フィルター。
  17. 【請求項１７】敏感な機器を収容するエンクロージャ内
    に存在する汚染物により引き起こされる損傷から当該エ
    ンクロージャ内の敏感な機器を保護するため当該エンク
    ロージャ内の汚染物を選択的に吸着するためのフィルタ
    ーであり、下記のもの、すなわち、 汚染物収着剤物質を中に含む収着剤の心、 当該収着剤の心の側面を露出されたままにしている、当
    該心の相対する二つの面上の保護膜積層体の二つの層で
    あって、当該保護膜の各層の厚さが約0.00005〜約0.040
    インチ（0.00127〜1.02mm）の範囲であり、そして蒸気
    の汚染物を当該収着剤の心へ拡散させるよう多孔質であ
    る、二つの層、 当該フィルター内の上記収着剤の心を完全に封じ込めて
    いる、当該フィルターの各露出側面上のシールであっ
    て、当該フィルターの長さに沿って当該フィルターの収
    着剤物質保持容量を減少させないよう当該収着フィルタ
    ーをシールするシール、 を含み、汚染物により引き起こされる損傷から上記エン
    クロージャ内の敏感な機器を保護することが可能である
    収着フィルター。
  18. 【請求項１８】前記収着剤の心が収着剤入りの多孔質ポ
    リテトラフルオロエチレンを含む、請求の範囲第17項記
    載の収着フィルター。
  19. 【請求項１９】前記シールが熱可塑性材料のコーティン
    グを含む、請求の範囲第17項記載の収着フィルター。
  20. 【請求項２０】前記シールが熱硬化性材料を含む、請求
    の範囲第17項記載の収着フィルター。
  21. 【請求項２１】前記シールが前記露出された側面に接着
    された射出成形された材料を含む、請求の範囲第17項記
    載の収着フィルター。
  22. 【請求項２２】前記収着剤の心がポリマーの多孔質構造
    を含み、当該多孔質構造内に収着剤が含まれていて、且
    つ外側の層がポリマーの多孔質材料から作られている、
    請求の範囲第17項記載の収着フィルター。
  23. 【請求項２３】収着剤の心材料を用意すること、 この収着剤の心材料の周りに、厚さが約0.00005〜約0.0
    40インチ（0.00127〜1.02mm）の範囲であり、そして蒸
    気の汚染物を当該収着剤の心へ拡散させる多孔質の保護
    カバーを巻いて、少なくとも一つの端部を露出されたま
    まにすること、 上記収着剤の心材料の周りで上記保護カバーをシールす
    ること、 収着フィルターの長さに沿って当該フィルターの収着剤
    物質保持容量を減少させないよう当該収着フィルターを
    シールするエンドシールで、当該収着剤の心の少なくと
    も一方の露出端部をおのおの覆い、当該収着剤の心材料
    をエンクロージャ内に配置すること、 このエンクロージャの内部から当該心へガスを収着する
    こと、 を含む、汚染物により引き起こされる損傷からエンクロ
    ージャ内の敏感な機器を保護するため当該敏感な機器を
    収容するエンクロージャからガスを除去する方法。
  24. 【請求項２４】汚染物により引き起こされる損傷からエ
    ンクロージャ内の敏感な機器を保護するため当該敏感な
    機器を収容するエンクロージャ内に存在する成分を選択
    的にフィルターにかけて吸着するための収着フィルター
    であって、下記のもの、すなわち、 厚さが約0.00005〜約0.040インチ（0.00127〜1.02mm）
    の範囲である延伸膨張多孔質PTFEの押出し成形された外
    側保護層と、少なくとも１種の収着剤を充填したPTFE膜
    を含む内側の収着剤物質の心であって、少なくとも一つ
    の露出された端部を有する押出し成形された外側保護層
    及び内側の収着剤物質の心、 上記収着剤の心を上記外側保護層内に完全に封じ込め
    る、おのおの少なくとも一つの露出端部用のエンドシー
    ルであって、当該フィルターの長さに沿って当該フィル
    ターの収着剤物質保持容量を減少させないよう当該収着
    フィルターをシールするエンドシール、 を含み、長さが4.0インチ（101.6mm）以下、幅が1.0イ
    ンチ（25.4mm）以下、高さが0.02〜0.250インチ（0.5〜
    6.35mm）の範囲内、容積が0.001〜１立方インチ（0.016
    cc〜16.4cc）の範囲内であり、フィルター容積に対する
    収着剤物質の比率が0.25〜2.0g/ccの範囲内である、汚
    染物により引き起こされる損傷から上記エンクロージャ
    内の敏感な機器を保護することが可能な収着フィルタ
    ー。
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