NO163806B - Fremgangsmaate og apparat til fremstilling av et elektret-filter-medium. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en kontinuerlig frem-

gangsmåte og et apparat til fremstilling av et elektretfUter-

me di um fra dielektrisk materiale med en åpen og porøs struktur.

En diskontinuerlig høytemperatur-fremgangsmåte til fremstilling

av et elektretfiltermedium er omtalt i US-A-4 308 223. Ved denne fremgangsmåte blir en filterbane med polypropenfibre med forholdsvis høy basisvekt, nærmere bestemt 410 g/m<2>, og en tykkelse på 2 mm ladet ved hjelp av to virkninger, nemlig orientering av dipoler og implantering av ladninger i fibrene.

For optimal orientering av dipolene, blir ladingen utført ved

høy temperatur (120°C) og krever følgelig forholdsvis lang tid,

totalt 15 minutter.' Ladningen utføres ved at matten føres inn mellom to elektroder, hvorav den ene er forsynt med et stort antall koronapunkter som er forbundet med en høy likespenning.

Den andre elektrode er jordet og dekket med en dielektrisk

folie i den hensikt å hindre at de ioner som genereres av koronaen, strømmer til jord. For innlemmelse av negative CO3-

ioner blir der benyttet en negativ koronaspenning. I den hensikt å forbedre jevnheten av ladningen av filtermediet blir koronapunktene plassert nær inntil hverandre på den øvre elektrode. De koronaer som har sitt utspring i punktene,

motvirker hverandre og kan virke over en begrenset strekning (noen få millimeter). Punktene er plassert på liten avstand over eller i det filtermateriale som skal lades. Der kan ikke benyttes høye koronaspenninger, fordi disse bevirker gnist-

dannelse fra punktene til den jordede elektrode. Risikoen for gnistdannelse blir merkbart større når punktene blir presset inn i filtermaterialet. Gnistene kan da bevirke en kortslutning som danner huller i både folien og filtermaterialet. Hullene i folien kan til og med blir så store at folien blir ubrukelig.

Hullene i filtermaterialet tillater passasje av støvpartikler i utillatelig grad.

Fordi såvel punktene som den øvre elektrode befinner seg på et

høyt spenningsnivå, kan anordningen være usikker. Et ytter-

ligere problem går ut på at filtermaterialet er festet med skruer på den nedre elektrode, slik at den del av filter-

materialet forblir uladet og må kastes.

videre er ladningen noe variabel, slik det fremgår av inn-trengningsdataene i tabell II i US-A-4 308 223. Variasjonen fra 1,3 til 7 mg inntrengning skyldes sannsynligvis den ujevne ladning av filtermaterialet, hvor noen partier av filtermaterialet ikke blir ladet optimalt.

Fra US-A-4 375 718 er der kjent en kontinuerlig værelse-temperaturprosess til fremstilling av et elektrostatisk ladet filtermedium. Ved denne fremgangsmåte blir en bane av ikke-ledende termoplastiske fibre bragt i berøring på hver side med en mere ledende bane for dannelse av en forenet, sammensatt bane. Den sammensatte bane blir ladet ved hjelp av korona-ladningselementer av motsatt polaritet på motsatte sider av den sammensatte bane.

Fra EP-A-0 050 185 er der kjent en fremgangsmåte til fremstilling av et elektretfiltermedium fra et dielektrisk materiale med en åpen eller porøs struktur. Det fra denne publikasjon kjente apparat til fremstilling av elektretmedium fra en bane av dielektrisk materiale omfatter en korona-anordning med et mellomrom mellom koronaeiektrodene, en hovedsakelig lukket dielektrisk folie og organer til å føre den dielektriske folie sammen med det dielektriske materiale gjennom mellomrommet mellom koronaeiektrodene.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved det ytterligere trekk at tykkelsen av banen av dielektrisk materiale reduseres og ladingen utføres på banen med redusert tykkelse.

Innføringen av ladningen utføres ved hjelp av en korona som f.eks. frembringes, med tynne wolframtråder. Selv om der enten kan benyttes en positiv eller en negativ korona, blir ladingen passende utført med to koronaer, en positiv på den ene siden og en negativ på den andre siden av kombinasjonen av dielektrisk materiale og dielektrisk folie. Ved denne anordning vil den ene korona skaffe ladningsinnføringen, mens den andre virker som en motelektrode. Dette arrangement innebærer den fordel at risikoen for katastrofalt overslag gjennom den dielektriske folie og/eller det materiale som skal lades, er liten, fordi det istedenfor en motelektrode av metall er en av koronaene, dvs. en plasma av luftioner, som tjener som motelektrode. Over den nevnte motelektrode av plasmatypen kan den dielektriske folie beveges meget raskt og uten friksjon, noe som er av stor betydning i en kontinuerlig ladingsprosess.

Fordi en altfor tung og /eller altfor tykk filterbane ikke kan lades tilstrekkelig høyt for oppnåelse av den ønskede lave gjennomtrengning av fine støvpartikler, kan elektretfilterbanen bygges opp som en stabel av en rekke lag som lades hver for seg. Deretter kan lagoppdelingen oppheves, f.eks. ved nålestifting eller sveising.

Den overlegne ladning av det dielektriske materiale oppnås ved at tykkelsen av det dielektriske materiale blir redusert under ladingen. Det er mulig permanent å redusere tykkelsen av det dielektriske materiale før ladingen ved at det komprimeres slik at det ikke går tilbake til opprinnelig form. Dette kan være tilfellet ved fremstilling av formede gjenstander fra et åpent dielektrisk materiale. Tykkelsen av materialet kan også reduseres ved strekking i lengderetningen og/eller tverr-retningen. Dette gjelder spesielt for materialer som kan deformeres elastisk, f.eks. skum. Midlertidig strekking under ladingen innebærer den ytterligere fordel at flatevekten av materialet blir redusert.

En reduksjon i tykkelse kan man oppnå ved innpressing av en åpen gas eller et nett i det dielektriske materiale, f.eks. ved at valser som gasen løper over, er slik anbragt at de presser mot banen. Dessuten er det mulig å utøve et pneumatisk overtrykk på en hovedsakelig lukket folie som ligger over den dielektriske bane, og således oppnå kompresjon.

En tykkelsesreduksjon blir fortrinnsvis oppnådd ved at man plasserer det dielektriske materiale i et hovedsakelig gasstett rom, idet en av begrensningene av rommet er fleksibel og anordnet vinkelrett på tykkelsen av det dielektriske materiale, og skaffer et partielt vakuum i det lukkede rom. Det gasstette rom kan omfatte en omhylning av hovedsakelig lukket dielektrisk folie umiddelbart inntil det åpne dielektriske materiale.

Overraskende og uventet er det funnet at resultatet av den nevnte lading under partielt vakuum, slik det fremgår av filtergjennomtrengningsdata, er bedre enn hva som oppnås ved ladning under andre kompresjonsmåter. Dessuten tillater vakuummetoden bekvem oppnåelse av en høy reduksjon i tykkelse (med en faktor på 5 eller mer).

Når man skal lade et dielektrisk filtermateriale med en buet flate, slik det f.eks. benyttes i pustemasker, vil det dielektriske materiale først blir forformet, hvoretter det kan lades i henhold til oppfinnelsen, f.eks. i et partielt vakuum. Formingen blir normalt utført under trykk og ved høy temperatur. En forhåndsladet filterbane kan på denne måte miste en del av sin ladning, og et slikt tap kan unngås ved at ladingen utføres etter formingsoperasjonen.

Det er klart at ladingen av det dielektriske materiale ledsages av en samtidig lading av den tilstøtende, hovedsakelig lukkede separeringsfolie. Når den samme separeringsfolie skal benyttes ved suksessiv lading av en rekke stykker av dielektrisk materiale, synes det som om utlading av folien etter ladnings-operasjonen forbedrer ladingen på de etterfølgende stykker.

Overraskende oppnås der en ytterligere forbedring i ladningen dersom separeringsfolien, før den benyttes til lading av det dielektriske materiale, blir ladet med en polaritet motsatt den som benyttes til lading av materialet.

Det er videre funnet at det dielektriske materiale blir ladet mer bipolart dersom det på forhånd eksponeres for en ladning med en polaritet motsatt den som benyttes under ladingen.

En lignende forbedring i bipolariteten av det dielektriske materiale kan man oppnå dersom materialet før det mottar sin endelige ladning, utsettes for en vekselstrømskorona. Videre synes det som om filtermateriale ladet i et hovedsakelig gasstett rom ved undertrykk eller overtrykk blir fullstendig bipolart.

Polariteten av det dielektriske materiale kan bestemmes ved avlesning av overflatepotensialet på banen under bruk av en ikke-berørende sonde, f.eks. et elektrostatisk voltmeter av typen Monroe Isoprobe. Bipolare baner vil gi en avlesning på hovedsakelig null på grunn av den så å si fullstendige kompensasjon av ladninger av hver polaritet i materialet ved like konsentrasjoner av ladninger med motsatt fortegn.

På grunn av den forbedrede bipolaritet av det dielektriske filtermateriale er polariteten av de ladede partikler som skal filtreres, ikke av betydning, og de sterkt inhomogene felter som frembringes i filteret, gir forbedret innfanging av uladede partikler.

For oppnåelse av høy filtervirkningsgrad bør det dielektriske filtermateriale fortrinnsvis bestå av meget fine fibre.

Apparatet ifølge oppfinnelsen er av den art som er nevnt foran i forbindelse med omtalen av EP-A-0050185, og er karakterisert ved organer til å redusere tykkelsen av banen av dielektrisk materiale, slik at ladingen utføres på banen med redusert tykkelse. Foretrukne trekk ved apparatet er gjenstand for kravene 23-26.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere belyst under henvisning til tegningen. - Fig. 1 viser en utførelsesform for et apparat til lading av det dielektriske materiale i henhold til oppfinnelsen.

- Fig. 2 viser et apparat som tillater fremgangsmåten

ifølge oppfinnelsen å utføres kontinuerlig.

- Fig. 3 viser en videreutvikling av utførelsesformen på

fig. 2.

- Fig. 4 viser en annen utførelsesform til kontinuerlig

utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

- Fig. 5 viser et apparat til kontinuerlig

utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

- Fig. 6 viser en annen utførelsesform til kontinuerlig

utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

- Fig. 7 er et diagram som viser filterinntrengning for elektretfilter-matter ifølge oppfinnelsen som funksjon av antall lag som er ladet separat.

- Fig. 8 er et diagram som viser oppnådde inntrengninger i

prosent som funksjon av overtrykk eller undertrykk, idet ladingen er utført med fire separate lag.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet under henvisning

til elektretfiltre fremstilt fra dielektrisk fibermateriale.

Det er imidlertid klart at andre dielektriske materialer med

åpen struktur, f.eks. dielektrisk skum, porøse membraner, sintret pulver osv, også kan lades i henhold til den foreliggende oppfinnelse med de samme fordeler. Det torde også være klart at det ladede materiale kan benyttes til andre formål enn filtrering.

Videre kan fibrene være fine og/eller grove og anta en hvilken

som helst form, f.eks. rund, bladformet, rektangulær, hul, etc.

Videre er det også mulig å lade stapelfibre, ikkevevede,

spunnende, smelteblåste, oppløsnings-blåste og sprøytede fibre eller en blanding av flere av disse fibre. Det dielektriske filtermateriale kan omfatte forskjellige lag, f.eks. et grovt lag av fibre og et lag av fine fibre. Eventuelt kan der for lagene benyttes flere forskjellige dielektriske materialer.

Den nåværende tendens i forbindelse med konstruksjon av filtre

er konsentrert om å innfange ikke bare grovt, men også fint støv mer og mer effektivt. Dette er av betydning både i for-

i vy bindelse med luftkondisjoneringssystemer og for personlig beskyttelse, fordi partikler med mindre dimensjoner enn én mikrometer er de mest farlige. Disse partikler kan inhaleres og inneholder ofte tungmetaller. Videre bør fint støv utelukkes fra støvfrie rom ("rene rom") hvor der fremstilles mikro-elektronikkomponenter, og fra intensivavdelinger på sykehus etc. Videre blir der i mange fremstillingsprosesser produsert meget fint støv, og atmosfærisk støv inneholder også mange små partikler som kan være skadelige for helsen.

I vanlige fiberfiltre blir det fine støv innfanget effektivt bare dersom fibrene er meget fine. Evnen til å innfange fine partikler blir i høy grad forbedret ved påføring av elektrostatisk ladning på fibrene. Dette utgjør grunnlaget for elektret-filtrene i henhold til f.eks. NL patent 160 303 eller US patent RE 30 7 82.

Tidligere har permanent elektrostatisk lading av et dielektrisk materiale med en åpen eller porøs struktur, spesielt fibre, budt på problemer som skriver seg fra uønsket dielektrisk overslag. I henhold til NL-C-160 303 eller

US-E-30 782 blir dette overslag unngått ved bruk av en lukket dielektrisk folie som først strekkes i lengderetningen, deretter lades og så fibrilleres til fibre.

For en flerhet av anvendelser trenger fibre som bærer en elektrostatisk ladning, ikke å være fine. Fibrene i de elektretfiltre som er beskrevet i NL-C-160 303 eller US-E-30 782, er forholdsvis grove fordi de er dannet av splittfibre (10 x 40 um) . Selv om disse fibre bærer en høy ladning, blir de påvirket i uheldig retning av meget fint støv. Av denne grunn er de ikke spesielt nyttige for visse langtids-anvendelser, f.eks. i luftkondisjoneringssystemer.

Den foreliggende oppfinnelse åpner nye perspektiver, idet den gjør det mulig å lade eksisterende fiberbaner laget av mikrofine fibre. Der er kjent flere gode fremgangsmåter til fremstilling av mikrofine fibre og blandinger av mikrofine

fibre og stapelfibre. Se f.eks. DE-A-2 328 015, 2 032 072 og 2

620 399, US-A-4 230 650 og DE-A-2 940 170. Se også

US-A-3 016 559 og 4 118 531 samt Van A. Wente, "Superfine Thermoplastic Fibers", Industrial and En<g>ineering Chemistrv.

vol. 49, side 1342 ff. (1956).

På fig. 1 er der vist en utførelsesform for et apparat som fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan utføres med.

I dette apparat benyttes to koronaplasmaer 1 og 2, en positiv

og en negativ. Mellom de to koronaplasmaer 1 og 2 blir der plassert en hovedsakelig lukket dielektrisk folie 3 som bærer den filtermatte 4 som skal lades. Den dielektriske folie 3

virker som en barriere som separerer de positive og negative ioner og derved blokkerer deres innbyrdes nøytralisering.

Folien er derfor betegnet som en separerings- eller blokk-

erings folie. Bruken av en korona, dvs. en plasma av luftioner, istedenfor en metallelektrode som motelektrode reduserer risikoen for gnistoverslag gjennom separeringsfolien. Dessuten kan kombinasjonen av filterbane og folie transporteres mellom koronafeltene med høy hastighet. Reduksjonen i risikoen for gnistoverslag og den friksjonsløse transport tillater bruk av en meget tynn dielektrisk folie (f.eks. 2 mikrometer tykk).

Dette øker ladningen av fibermatten fordi spenningstapet over

en tynn folie er lav. Bruken av de tynne folier er spesielt nyttig ved lading av tynt fiberflor.

Koronaplasmaene 1 og 2 skaffes av tynne wolframtråder 5 og 6

som er plassert henholdsvis over og under kombinasjonen av

filtermatten 4 og folien 3. Trådene 5 og 6 er forbundet med

henholdsvis en positiv og en negativ spenning på f.eks. 7 kV

tilført fra spenningskilder 7 resp. 8. Når trådene anbringes vinkelrett på lengderetningen av filtermatten, blir der avsatt en jevn ladning. Sammenlignet med kjent ladingsteknikk med koronapunkter har koronatrådene den fordel at de er mindre utsatt for skade, vanskeligere blir ødelagt og er mindre utsatt

for gnisterosjon. Dessuten gir tråder en bedre ladnings-

geometri. Koronaanordningen er forsynt med to jordede plater 9

og 10 som styrker ioniseringen av luften, slik at mange flere ioner er tilgjengelige for injeksjon. Dessuten gjør de jordede plater 9 og 10 at arrangementet er elektrisk sikkert.

I apparatet på fig. 1 kan en vidmasket dielektrisk gas (ikke vist) presses mekanisk mot det dielektriske materiale som skal lades, og separeringsfolien 3. Til det formål blir folien 3 strukket over en ramme (ikke vist) som er montert i en stasjonær stilling. På lignende måte blir gasen strukket over en ramme (ikke vist) og presset i retning mot folien.

Ladingen av filtermaterialet utføres kontinuerlig, idet filtermaterialet så lenge det befinner seg inne i korona-anordningen, blir- komprimert kontinuerlig ved hjelp av gasen som blir dreiet rundt ved hjelp av et valsesystem (ikke vist).

Den koronalading som benyttes, er rask (kan utføres på ett sekund eller mindre) og kan utføres i et stort temperatur-område, men fortrinnsvis ved værelsetemperatur.

De ladninger som implanteres i det dielektriske materiale ved hjelp av koronaene, blir bundet kraftig til strukturfeil i materialet; de blir med andre ord fanget i såkalte "feller"

(fangstsentre). Som det vil forstås, vil lagring av ladning i fellene normalt oppnås ved værelsetemperatur. Bare dersom materialet også inneholder grunne feller i tillegg til dype feller, foretrekkes det å utføre ladingen ved en høyere temperatur, fordi høye temperaturer favoriserer fyllingen av de dype feller, samtidig som de grunne forblir tomme.

Ladingsinjeksjonen er så sterk at man ikke lenger trenger å tilstrebe en orientering av permanente dipoler i filtrerings-materialet, slik at man kan ta utgangspunkt i dielektriske materialer uten polare grupper. På grunn av den høyere isolasjonsmotstand i ikke-polare materialer sammenlignet med polare materialer er stabiliteten av de innførte ladninger mye bedre i det lange løp.

Mange dielektriske materialer er funnet å egne seg, herunder

polymerer som polypropen, lineært LD-polyeten, polymetylpenten, polytetrafluoreten, polytrifluorkloreten, polystyren, poly-

karbonat, polyester og andre.

Ypperlig ladning kan oppnås ved at det dielektriske materiale

under ladingen komprimeres i retningen for sin tykkelse. Denne komprimering er mulig fordi et filter inneholder mye luft, mens fyllings- eller pakningstettheten (volum av fibre/totalt volum)

ofte bare utgjor noen få prosent. Filtrene kan ofte komprimeres til en tykkelse på en femtedel eller mindre av opprinnelig tykkelse.

Komprimeringen kan oppnås på forskjellige måter. For det første

kan filtermatten komprimeres mekanisk på blokkeringsfolien,

f.eks. ved hjelp av en vidmasket gas. Videre kan filtermatten lades mellom to folier istedenfor en. I dette tilfelle kan filtermatten komprimeres ved at foliene utsettes for et pneumatisk overtrykk. Eventuelt kan filtermatten komprimeres permanent, f.eks. i en høytrykkspresse, eventuelt ved høy temperatur, eller ved å mates mellom varmpressevalser (kalan-

drering). Komprimering kan også oppnås ved formingen av filtermaterialet til en gjenstand, f.eks. en pustemaske.

Der oppnås spesielt gode resultater når komprimeringen av

filtermatten eller filterfloret oppnås ved trykkreduksjon. I

dette tilfelle blir fiberteppet innesluttet i et hovedsakelig gasstett rom, hvis minst ene begrensningsflate (en hovedflate)

vinkelrett på tykkelsesretningen av det dielektriske materiale er fleksibel. Ved reduksjon av trykket i det nevnte rom blir fiberteppet komprimert. Begrensningene av det nevnte rom kan bestå av f.eks. en øvre og en nedre folie. En av disse folier

kan, i det minste lokalt, ha en lav porøsitet, som gjør det mulig å skape et visst undertrykk i rommet mellom de to folier.

Det synes som om en slik lav porøsitet ikke innvirker på blokk-eringsvirkningen av separeringsfolien. Alternativt kan luft

suges bort ved kantene av filtermatten, og isafall behøver separeringsfolien ikke å være porøs.

Begrensningene av rommet kan utgjøres av såkalt blåsefolie (slange) som fullstendig omslutter floret, og som også er istand til å tjene som en separeringsfolie under ladings-prosessen. Luften suges bort ved den åpne ende av blåsefolien. Om nødvendig kan blåsefolien senere tjene som emballasje til beskyttelse mot fuktighet og støv.

Overraskende er det funnet at lading ved et redusert trykk for samme tykkelsesreduksjon gir et bedre resultat, dvs. en lavere partikkelinntrengning, enn hva som er tilfelle ved andre former for komprimering.

Den store fordel ved oppfinnelsen, spesielt når der benyttes komprimering, kan avleses i tabellene A, B, C, og D. Testing er utført i henhold til britisk standard 400, som er en test av inntrengning av en standard dispersjon av natriumklorid-partikler frembragt ved forstøvning av en vandig oppløsning av NaCl. Aerosolkonsentrasjonen blir målt i en hydrogenflamme. Luftstrømmen har en hastighet på 20 cm/s.

Mengden Q er en égenskapsangivelse for filter-medier definert matematisk ved uttrykket

q = - ln(% P/ 100) {1)

A P

hvor %P er prosentuell inntrengning, AP er trykkfallet i Pascal og ln står for den naturlige logaritme. Denne égenskapsangivelse eller kvalitetstall har alltid positivt fortegn og øker med redusert inntrengning. Omvendt vil verdien av Q bli redusert når trykkfallet øker.

I det tilfelle at filterbanen blir gjort tykkere ved tilsetning av materiale, er inntrengningen av forholdsvis fine partikler funnet å kunne uttrykkes tilnærmet ved det matematiske uttrykk:

%P = 100e"k"w (2)

hvor W er basisvekten, k er en konstant og e er grunntallet for den naturlige logaritme. Basisvekt defineres som vekt pr. flateenhet av banen, f.eks. i gram pr. kvadratmeter. (Det antas

og grad av sammenpresning som det opprinnelige materiale, og at grenseflatevirkninger og dybdefyllingsvirkninger kan negli-sjeres) .

På lignende måte kan trykkfallet beregnes fra uttrykket:

hvor k' er en konstant og W er basisvekten.

Ved en kombinasjon av ligningene (1), (2) og (3) oppnår man

Dette viser at Q er en indeks som er uavhengig av den direkte virkning av basisvekten på filterytelsen. Således kan Q benyttes til å sammenligne filtreringsytelsen for baner med forskjellige basisvekter. (Se William C. Hinds, Aerosol Technology: Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles, John Wiley and Sons, New York, Kapitel 9). Dersom Q er forskjellig mellom to baner, så kan det skyldes at enten k eller k' eller begge er forskjellige, k kan være forskjellig fordi fibrene er forskjellig ladet. Dette fremgår av de to første linjer i tabell A, som viser den gunstige virkning av ladning ved redusert flatevekt og tykkelse. På lignende måte kan k' økes dersom banen blir komprimert permanent. Det fremgår av de økede trykkfall som kan leses ut av linjene 5 og 6 i tabell A.

Tabell A vedrører en ikke-kardet filterbane av polypropen-splittfibre. Disse var forholdsvis grove og hadde rektangulært tverrsnitt (dimensjoner 9 x 45 um). Filtermaterialet ble ladet på to måter, dvs. uten kompresjon med én separeringsfolie og i vakuum med kompresjon mellom to separeringsfolier. Ladningen ble utført på et apparat i likhet med det som er vist på

fig. 1, i ca. 1 sekund ved 25 C med koronaspenninger på + 7 kV og med en eller to mikrometer tykke blokkeringsfolier av MYLAR, idet de to folier dannet en hovedsakelig gasstett omslutning for lading i partielt vakuum (bare én folie er vist på

fig. 1) .

Tabellen viser at fri lading i fire lag istedenfor ett reduserer saltinntrengningen fra 62 til 30%. Et sammen-ligningbart resultat ble oppnådd da hele matten ble ladet på en gang i partielt vakuum på 30 kPa. Et meget bedre resultat ble oppnådd da filtermaterialet ble ladet i partielt vakuum på 30 kPa i fire lag, og saltinntrengningen ble da redusert til bare 5%.

I de to siste eksempler ble filtermaterialet komprimert permanent i en presse under et høyt trykk på 11,8 MPa ved 25°C, noe som forhindrer materialet i å gå tilbake til sin opprinnelige høyde etter ladingen. Disse eksempler viser den overraskende fordel ved lading i fire lag i vakuum.

Filtermaterialet i tabell B var dannet av polypropenfibre og ladet i ett lag, eller det var en stabel av over hverandre anordnede lag. Ladingen ble utført på et apparat i likhet med det som er vist på fig. 1, i et partielt vakuum på 30 kPa ved værelsetemperatur i løpet av ca. 1 sekund og med koronaspenninger på + 7 kv samt med to separeringsfolier av to mikrometer tykk MYLAR. De sistnevnte folier dannet et hovedsakelig gasstett rom (bare én folie er vist på fig. 1).

De meget fine fibre er smelteblåste polypropenmikrofibre fremstilt ved den fremgangsmåte som er beskrevet av Van A. Wente, "Superfine Thermoplastic Fibers", Industrial and Engineering Chemistrv, Vol. 48, side 1342 ff. (1956). Fibrene er en blanding av størrelser i området fra mindre enn én mikrometer til flere mikrometer i diameter.

De fine fibre utgjør en blanding av smelteblåste polypropenfibre som beskrevet ovenfor og polypropen-stapelfibre med en diameter på tilnærmet 25 mikrometer tilsatt i en andel på tilnærmet 30 vektprosent under bruk av den fremgangsmåte som er beskrevet i US-A-4 118 531.

Pusternaskefyllingen er en meget fin fiber i likhet med. de ovenfor omtalte meget fine fibre tatt fra en pustemaske mot støv og tåke for engangsbruk av typen 3M Company 8710.

Tabell B viser at lading og kompresjon i partielt vakuum tillater effektiv lading av filtermaterialer med høy basisvekt og stor tykkelse. Dette kommer spesielt til uttrykk gjennom resultatene for det filtermateriale som består av en blanding av fine fibre og grove fibre. For en basisvekt på 318 g/m<2> og en filtertykkelse på 5,8 mm vil f.eks. saltinntrengningen avta fra 25% til 0,5% etter ladning i partielt vakuum. Selv materiale med en basisvekt på 450 g/m<2> og en tykkelse på 8,7 mm kan fremdeles lades.

De testresultater som er angitt i tabell B for meget fine fibre, viser at fire lag med en total basisvekt på 133 g/m<2> og en total tykkelse på 1,8 mm kan lades samtidig, hvorved saltinntrengningen avtar til 0,7% etter lading. Det laminerte filtermateriale i ansiktsmasker kan også lades meget effektivt i en stabel av fire lag. Saltinntrengningen faller da fra 9% til 1,2%.

Selv om bruken av komprimering under lading (eller permanent komprimering før lading) forbedrer filtervirkningsgraden kraftig (definert i prosent som 100 minus inntrengningen i prosent), er det fortsatt lønnsomt å bygge opp en filterbane fra lag som er ladet hver for seg under kompresjon og senere satt sammen til én bane. Dette fremgår av tabellene C og D.

Tabell C gjelder filteregenskapene av polypropensplittfiber-filtre på 190 g/m<2>, komprimert under lading og/eller ladet i fire lag. Ladingen ble utført ved 25°C i et apparat i likhet til det som er vist på fig. 1, i løpet av ca. 1 sekund og med koronaspenninger på ca. +7 kV. Komprimeringen ble oppnådd henholdsvis ved komprimering med en åpen gas som lå over filteret, ved vakuumsug og under virkningen av et overtrykk. I de tester som fjerde og femte linje av tabellen angår,ble filterbanen innesluttet mellom to blokkeringsfolier som var sammensveiset. Rommet mellom de to folier ble under testen iht linje fire evakuert ned til et trykk som er vist i tabellen, mens tallene i den femte linje angår det tilfelle hvor foliene ble sammenpresset ved et overtrykk på 30 cm Hg

(40 kPa) frembragt i et kammer som omsluttet hele apparatet og hadde organer til utløp av luft fra det ellers gasstette rom som var begrenset av blokkeringsfoliene. Til slutt ble et filter komprimert permanent ved komprimering i en høytrykks-presse ved værelsetemperatur under et trykk på 11,8 MPa. I det sistnevnte tilfelle gjenvant filterbanen ikke sin opprinnelige form, så trykkfallet var høyere, dvs. 71 Pa istedenfor 20 Pa. Resultatene av fri lading uten komprimering viser at saltinntrengningen avtok fra 60 til 30% ved oppdeling av fiberbanen i

fire lag. Komprimering to ganger reduserer dette til 20%. Vakuum og komprimering ved overtrykk er mer effektivt og fører til en reduksjon i inntrengningen til henholdsvis 6% og 14% Tabell D regner opp ladningsresultatene for tre typer av filtermateriale av polypropen, nærmere bestemt splittfibre, fine fibre og meget fine fibre. De fine og meget fine fibre er de samme som omtalt i forbindelse med tabell B. Ladingen varte i ca. 1 sekund og ble utført ved 25°C med koronaspenninger på + 7 kV samt med en blokkeringsfolie av 2 mikrometer tykk MYLAR, igjen på det apparat som er vist på fig. 1, bortsett fra at de forseglede poser av blokkeringsfolie ble benyttet for vakuum-ladingen. Før splittfiberbanen ble ladet, ble den delt i fire lag, som igjen ble satt sammen til en eneste fiberbane etter å

være ladet hver for seg. Tabellen viser igjen at NaCl-inntrengningen for splittfiberbanene er lavest når der benyttes vakuumlading. Den sistnevnte fremgangsmåte reduserer inntrengningen fra 9 0 til 5%. Dette kan skyldes den høye kompresjon av filterbanen, hvis tykkelse avtar fra 1,5 til 0,2 mm,. Røntgen-stråleladingen benyttes til å skaffe prøver som man vet er fullstendig uladede.

Filterbanene av fine og meget fine fibre ble ikke oppdelt. De inntrengninger som ble oppnådd for disse baner (på 146 g/m<2> og 3 3 g/m<2>), var henholdsvis 2% og 5% etter vakuumlading. Deres frie lading, dvs. uten kompresjon, gav også ganske gode resultater, dvs. saltinntrengninger på henholdsvis 18% og 15%.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det til og med mulig å lade eksisterende filtre permanent for å skaffe elektretfiltre. Et eksempel på det er gitt i tabell E.

Tabell E gjengir testresultatene for et meget effektivt, i markedet tilgjengelig posefilter. Det mikrofine fibermateriale er fremstilt av Carl Freudenberg i henhold til fremgangsmåten i GB-A-1 346 231. Filtrene ble i henhold til oppfinnelsen underkastet etterlading under bruk av et apparat som eksempel-vis vist på fig. 1 sammen med forseglede, evakuerte dekkfolier.

Posefilteret bestod av en bærebane som bar selve filterlaget, som bestod av mikrofine polykarbonatfibre, som i sin tur var beskyttet med en dekkbane. Tabellen viser at etterlading reduserer inntrengningen fra 22% til 4,5%.

Fordi ladingen utføres med to koronaplasmaer og ikke med stive ladeelektroder, kan selv forformede, ikke-plane filtermaterialer lades. Slike materialer benyttes f.eks. i pustemasker. Forformingen til koppform utføres ofte under trykk og ved høy temperatur. Ladet filtermateriale kan derved miste noe av sin ladning. Dette unngås ved at ladingen blir utført etter formingen.

Ladingen blir fortrinnsvis utført i et partielt vakuum, idet det forformede filtermateriale er innsluttet i en tynn blåsefolieslange hvor trykket blir redusert. Koronaene er plassert over og under filtermaterialet. For optimal ladning bør formen tilpasses formen av den buede maske. Eventuelt kan koronaen på den konkave side av ansiktsmasken erstattes med en tynn metallfolie. Alternativt kan separeringsfolien være metallisert på den konkave side. Disse folier har den fordel at de tilpasser seg de buede flater av masken, spesielt når der benyttes vakuum.

En annen mulighet er å posisjonere en korona på den hule side, idet en luftstrøm blir sirkulert i dette hulrom på en slik måte at ionene blåses mot separeringsfolien.

En pustemaske består generelt av tre lag: en beskyttende dekkbane, selve filterbanen dannet av mikrofine fibre og en bærebane. Filtreringsvirkningen av dekkbanen og bærefloret er liten, fordi disse består av forholdsvis grove fibre. Dekklaget er primært beregnet på å gi masken en viss stivhet. Det foretrekkes ikke å lade det forholdsvis tykke og tunge dekklag, fordi en slik lading ellers ville skade ladingen av selve filterlaget (som er tynt og lett). Tabell F inneholder et eksempel på en komplett pustemaske som er etterladet i vakuum. I dette tilfelle ble en pustemaske for støv og tåke for engangsbruk (av typen 3M Company 8710) benyttet. Igjen er apparatet og ladingsbetingelsene de samme som dem som ble benyttet i tidligere eksempler.

Det er klart at etterlading reduserer saltinntrengningen med en faktor på 1,4. Der oppnås et meget større utbytte når man istedenfor å lade det helt ferdige filter bare lader poly-propenfiberfloret sammen med bærebanen. Dette utbytte skyldes at det tunge dekkflor består av grove fibre og således neppe bidrar til å holde tilbake fint støv, mens det krever en stor del av ladespenningen.

Tabell G, som gjengir resultatene av samtidig vakuumlading av en stabel av tre over hverandre anordnede lag av fint fibermateriale som tidligere, viser at det selv når der benyttes vakuumlading, fremdeles vil lønne seg å bygge opp en filtermatte fra tynne lag som lades hver for seg.

Også i disse eksempler ble der benyttet et apparat som angitt på fig. 1 med forseglede, evakuerte folier og korona som virket på samme måte som i de tidligere eksempler. Ladingen ble utført ved værelsetemperatur.

Tabell G viser at inntrengningen i det midtre lag er mindre tilfredsstillende (større inntrengning) enn i de ytre lag. Den lavere ladning av det midtre lag vil ha mindre virkning på den totale ytelse når stabelen har en mindre tykkelse, med andre ord når en tynnere bane lades. De tynne baner blir stablet for dannelse av en eneste filterbane etter at de er ladet hver for seg, hvoretter sammenhengen mellom lagene blir forbedret ved f.eks. nålestifting eller sveising.

I lys av hva som er sagt ovenfor, bør fiberbanen være så tynn og/eller så lett som mulig og/eller kompresjonen være så stor som mulig for oppnåelse av størst mulig ladning. Imidlertid oppnås der liten ytterligere fordel ved overskridelse av et visst antall lag eller ved anvendelse av et lavere enn et visst undertrykk eller et større enn et visst overtrykk. Dette er vist ved grafene på fig. 7 og 8.

Grafene på fig. 7 representerer testresultater for en filterbane av polypropensplittfibre med en basisvekt på 185 g/m<2 >under forskjellige ladebetingelser. Ordinaten gir inn-trengningsdata i prosent, målt i en NaCl-prøve ved 20 cm/s. Abscissen gir antallet av lag som filteret er ladet med. Grafene a, b, c og d angår henholdsvis fri lading, lading med kompresjon to ganger, lading med et partielt vakuum på 30 kPa og lading av et filter som er permanent komprimert på forhånd ved et trykk på 11,8 MPa ved værelsetemperatur.

Fig. 8 viser testresultatene for en lignende filtermatte som omtalt i forbindelse med fig. 7. Den samme NaCl-test ble benyttet. Igjen er inntrengningen i prosent angitt langs ordinaten, mens abscissen angir overtrykk eller undertrykk i

kPa. Graf a angår lading i fire lag under overtrykk, mens graf b gir resultatene for lading i fire lag i et partielt vakuum. I begge tilfeller ble filter-mediet ladet mellom to blokkeringsfolier av 2 mikrometer tykk MYLAR ved 25°C og med koronaspenninger på + 7 kV samt i et apparat i likhet med det som er vist på fig. 1.

Separeringsfolien bør fortrinnsvis stå i intim berøring med det materiale som skal lades, spesielt når dette er en tynn bane. Den intime berøring fremmes ved bruk av en tynn separeringsfolie som lett kan bøyes, fordi en slik folie føyer seg lett etter banens konturer, ikke minst fordi den blir hjulpet av den elektrostatiske tiltrekning mellom fiberbanen og folien.

Hvis det materiale som skal lades, f.eks. er en bane av flate splittfibre, blir banen fortrinnsvis strukket i planet for separeringsfolien for å forbedre den innbyrdes berøring og derved optimalisere ladingen av fibrene. Bruken av tynne separeringsfolier til lading av tynne fiberbaner er fordel-aktig fordi de gir mindre spenningstap enn tykke folier. Separeringsfolien kan bestå av en tynn folie av en rekke isolerende polymerer, f.eks. polyetentereftalat (PET), polypropen (PP), polyeten (PE) eller polytetrafluoreten (PTFE). PET av 2 mikrometer tykkelse og polypropen av 10-50 mikrometer tykkelse gir gode resultater.

Videre virket det som om separeringsfolien bør være tynnere jo tynnere banen som skal lades, er.

Forvitringsforsøk med filtermateriale av polypropen-splittfibre ladet i et vakuum har vist at inntrengningen økte fra 3,2 til 5% når filtermaterialet ble utsatt for en fuktig atmosfære med en relativ fuktighet på 100% ved en forhøyet temperatur (45°C) i 34 dager. Stabiliteten synes således å være meget god.

Når den samme blokkeringsfolie blir benyttet ved etter hverandre følgende ladeoperasjoner, er det funnet at folien er sterkt ladet med en polaritet som svarer til polariteten av de ladningsbærere som skal implanteres. Utlading av folien mellom påfølgende ladeoperasjoner, fortrinnsvis ved hjelp av en vekselstrøm-korona, gir en forbedring i ladningen på ca. 10%. Tilsynelatende vil ladingen av folien der hvor denne kommer i berøring med fibrene, motvirke ladingen av fibrene. Overraskende er det funnet at motsatt polarisering av folien øker ladningen på fibrene ytterligere. Med motsatt polarisering menes at folien før ladingen av banen får en polaritet som er motsatt polariteten for de endelige ladningsbærere som skal implanteres.

Tabell H viser virkningen av den nevnte utlading og motsatte polarisering på blokkerings- eller B-folien.

Resultatene i tabell H ble oppnådd ved en ladetemperatur på 25°C, en matehastighet på 10 m/min, koronaspenninger på + 7 kV og en koronalengde på 20 cm i et apparat av den type som er vist på fig. 2 eller (for utladet eller motsatt ladet folie) på fig. 3.

Et raskt blikk på tabell H synes å vise at lading av B-folien med en motsatt polaritet ikke skaffer nevneverdig forbedring i forhold til utlading av B-folien. Det skal imidlertid bemerkes at filtermaterialet i det eksempel som angår lading av B-

folien, hadde en lavere basisvekt, nemlig 170 g/m<2>. På en lik vektbasis vil forbedringen i inntrengning ved motsatt lading være høyere (se også forskjellene i trykktap). Dette er demonstrert ved verdien av Q.

Det er kjent at en positiv korona bare inneholder meget få negative ioner (IO<-3> ganger antallet av positive ioner) og vice versa (se R. S. Sigmond i "Electrical Breakdown of Gases", side 361, Wiley, New York, 1978, redigert av J. M.. Meek og J. D.

Cragg). Fibre som er fritt ladet på en blokkeringsfolie med en positiv korona, kan derfor ventes å bære en unipolar positiv ladning. Imidlertid blir fibrene, overraskende nok, ikke ladet unipolart, men nesten bipolart, sannsynligvis på grunn av en tilfeldig ladeprosess med polaritet motsatt ladnings-

polariteten. Denne motsatte lading finner sannsynligvis sted når filtermaterialet ikke lenger blir utsatt for korona-

ladingen og fjernes fra blokkeringsfolien.

Den oppnådde bipolaritet er gunstig fordi ladede partikler da blir innfanget effektivt uansett ladningens fortegn. Dessuten fremmer bipolaritet også innfangningen av uladede partikler, fordi den skaffer sterkt uhomogene elektrostatiske felter.

Imidlertid er det funnet at fibre som lades fritt eller med mekanisk kompresjon ved anvendelse av positiv eller negativ korona, faktisk bærer et overskudd av henholdsvis positive og negative ladninger. Bipolariteten synes å være mer balansert når fibrene lades i et lukket rom under overtrykk eller undertrykk .

Bipolariteten av fibrene ved fri lading kan forbedres ved at man utsetter det dielektriske materiale forst for en korona med polaritet motsatt den koronapolaritet som anvendes ved den endelige lading. Den nevnte frie lading blir i det følgende betegnet som forfylling. Tabell J viser at forfyllingen forbedrer inntrengningsresultatene.

Selv om en AC-korona skaffer både positive og negative ioner, har det overraskende vist seg at forfylling ved hjelp av en AC-korona istedenfor en DC-korona gir omtrent det samme resultat.

Resultatene ifølge tabell J ble oppnådd ved lading av polypropen-splittfibre i fire lag ved 25°C i 1 sekund ved koronaspenninger på ca. + 7 kV og med en 2 mikrometer tykk blokk-eringsf olie av MYLAR. Forfylling ble oppnådd ved lading på et apparat av den type som er vist på fig. 1, men uten blokk-eringsf olie. Den virkelige lading ble deretter utført med en blokkeringsfolie.

Så langt er oppfinnelsen blitt beskrevet som en diskontinuerlig prosess, men de beskrevne fremgangsmåter blir fortrinnsvis utført kontinuerlig.

Figur 2 viser en utførelsesform for et apparat til kontinuerlig utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. I det nevnte apparat er separeringsfolien dannet av et endeløst belte 11 av en hovedsakelig lukket dielektrisk folie som løper over valser 12-15. Disse valser kan dreie seg fritt i en ramme (ikke vist). Det øvre løp 16 av det endeløse belte 11 løper gjennom en dobbelt korona-anordning som på hver sin side av løpet 16 har henholdsvis den positive koronaplasma 17 og den negative koronaplasma 18. Koronaene 17 og 18 blir fremskaffet ved hjelp av wolframtrådene 19 og 20 som er forbundet med en høyspent-kilde (ikke vist) på henholdsvis + 7 kV og - 7 kV. På den side som vender bort fra koronaene, er der anordnet jordede plater 21 og 22. Det dielektriske materiale med åpen struktur, spesielt fiberbanen 23, blir transportert mellom de to koronaer i berøring med løpet 16 av det endeløse belte 11. Wolframtrådene 19 og 20 er anordnet vinkelrett på materetningen i den hensikt å skaffe en jevn ladning av fiberbanen 23.

Det apparat som er vist på fig. 3, og som er beregnet på kontinuerlig lading av fiberbanen 23, ligner på apparatet vist på

fig. 2 med hensyn til ladeoperasjonen. Følgelig har tilsvarende deler samme henvisningstall. I apparatet på fig. 3 benyttes en ytterligere korona-anordning hvor løpet.25 blir utladet med en AC-korona som skaffes av wolframtråder 26 eller 27, eller ladet med en polaritet motsatt den som skaffes av den øvre korona-anordning. I den ytterligere nedre korona-anordning er

der som for anordnet jordede plater 28 og 29.

Det endeløse belte 11 i apparatene på figurene 2 og 3 kan være dannet av et jordet metallbelte hvis ytterflate er dekket med et dielektrisk materiale. Ved dette arrangement er koronatrådene 20 og 26 med jordede plater 22 og 28 utelatt. Fortrinnsvis hefter dekket til overflaten av beltet. Eventuelt kan det endeløse belte 11 bestå av dielektrisk folie metallisert på innersiden.

I apparatet på fig. 4 blir en fiberbane 30 ladet ved en kontinuerlig prosess ved hjelp av en ensidet korona-anordning. Fiberbanen 30 føres over en dreibar metallvalse 31 som er jordet. Separeringsfolien befinner seg på omkretsen av valsen 31 og hefter fortrinnsvis som et dekke til valsens overflate. Over det parti av fiberbanen 3 0 som ligger mot folien eller dekket, er der anordnet en koronaanordning med koronatråder 32. Koronatrådene 32 er forbundet med en spenningskilde (ikke vist) på f.eks. +7 kV og skaffer en positiv koronaplasma 33 til lading av fiberbanen 30. På den side av koronatrådene 32 som vender bort fra koronaen, er der anordnet en jordet metallplate 34. Det er klart at fiberbanen også kan lades med en negativ korona, og til dette formål må en spenningskilde på f.eks.

-7 kV forbindes med koronatrådene 32.

Skjønt det ikke er vist, vil blokkeringsfolien på valsen bli utladet eller ompolet kontinuerlig, f.eks. med en korona-anordning .

Separeringsfolien kan også plasseres mellom fiberbanene 30 og koronaplasmaen 33, idet folien i dette tilfellet er ført som et endeløst belte som er dannet av et hovedsakelig lukket dielektrisk materiale, over en rekke valser på en ikke vist måte. Fortrinnsvis blir fiberbanen 30 presset med foliebeltet mot metallvalsen, f.eks. ved hjelp av ikke viste valser. Den resulterende komprimering av fiberbanen forbedrer ladningen merkbart.

Den samme plassering av folien og det trykk den utøver i retningen for fiberbanen, kan også anvendes i apparatene på figurene 2 og 3 når det endeløse belte 11 består av et jordet metallbelte.

Videre kan komprimeringen av fiberbanen oppnås ved at man strekker et belte av gasmateriale over banen på en måte som ikke er vist. Til det formål blir et endeløst belte av gasmateriale ført over roterende valser. Det løp av beltet som står i inngrep med banen, blir presset mot denne ved pressing av valsene på begge sider av løpet i retning mot banen.

Fig. 5 er et diagram over en utførelsesform for et apparat som egner seg til kontinuerlig lading av pakker av filtermateriale. Filtermateriale 112 som er viklet opp på en spole 113, blir viklet av fra spolen og tilført en vakuumpakkeinnretning 114 via en tilførselsinnretning (ikke vist). Et blåsefolierør 115 som er viklet på en spole 116, blir viklet av fra denne og tilført pakkeinnretningen 114 via en tilførselsinnretning som heller ikke er vist. I pakkeinnretningen 114 blir det tilførte filtermateriale 112 og blåsefolien 115 vakuumpakket. Det på denne måte fremstilte bånd 117 av pakker av filtermateriale blir matet gjennom en koronaanordning omfattende koronatråder 118 og 119 og jordede metallplater 120 og 121. De spenninger som er angitt ved + og - på koronatrådene 118 og 119, frembringes av ikke viste spenningskilder på henholdsvis +7 kV og - 7 kV. Båndet med pakker 117 kan vikles opp på en spole for lagring eller transport til forbrukeren. Under lagring eller transport blir filtermaterialet beskyttet av sin pakning mot fuktighet og støv. Pakker kan selvsagt kappes av fra båndet 117 etter at de har forlatt korona-anordningen, og lagres eller transporteres separat. Etter fjerning blåsefolien fra pakkene er filtermaterialet umiddelbart tilgjengelig for bruk i filtre.

I apparatet på fig. 5 er filtermaterialet innlukket mellom to folier og blir ladet i en tosidet koronaanordning. Imidlertid kan filtermaterialet også lades mellom en blokkeringsfolie og en jordet motelektrode av metall med enten en positiv eller

negativ korona. Resultatene, er gitt i tabell K.

Tabell K angir inntrengningsresultatene for splittfiberfiltre som er ladet i vakuum (i fire lag) på to måter. Ladingen ble utfort med koronaspenninger på + 7 kV ved 2 5°C i 1 sekund og med en 2 mikrometer tykk MYLAR-folie. Tabell K sammenligner samtidig de to koronalademetoder, dvs. lading mellom to folier med to koronaer og lading mellom en blokkeringsfolie og en jordet motelektrode av metall med en korona. En rask gjennom-gåelse viser at den annen lading er mindre effektiv fordi den målte saltinntrengning er høyere. Imidlertid er banens flatevekt i dette tilfelle 25% lavere. Hvis man korrigerer ved hjelp av ligning (2), vil saltinntrengningene'være ganske like.

I apparatet på fig. 6 blir fiberbanen 122 ladet ved en kontinuerlig prosess ved hjelp av en ensidet koronaanordning og med en blokkeringsfolie. Fiberbanen 122 blir ført over en dreibar og jordet metallvalse 123. En koronaanordning med koronatråder 124 er montert over det parti av fiberbanen 122 som ligger an mot valsen 123. Koronatrådene 124, som er forbundet med en spenningskilde på f.eks. +7 kV (ikke vist), skaffer en positiv koronaplasma 125 for lading av fiberbanen 122.

En jordet metallplate 126 er plassert på den side av koronatrådene 124 som ligger motsatt koronaplasmaen. Det er klart at fiberbanen 122 også kan lades med en negativ korona, og til dette formål blir en negativ spenningskilde på f.eks. -7 kV forbundet med koronatrådene 124.

Separeringsfolien 127 ligger mellom fiberbanen 122 og koronaplasmaen 125, idet folien fores over valser 128 og 129 som et endeløst belte av hovedsakelig lukket dielektrisk folie. Fortrinnsvis blir det løp av foliebeltet 129 som grenser til fiberbanen 122, presset mot denne bane, f.eks. ved at valsene 128 og 129 tvinges nedover. Fiberbanen blir derved komprimert, noe som forbedrer ladningen. Denne kan forbedres ytterligere ved utlading av separeringsfolien 127 eller ved kontinuerlig tilkobling til en pol med motsatt polaritet ved hjelp av en innretning 130. Denne innretning kan inneholde enten en AC-korona-anordning eller en korona-anordning som gir beltet en polaritet som er motsatt den for koronatrådene 124.

Enda bedre resultater oppnår man når ladingen utføres i partielt vakuum. Til dette formål er valsen 123 forsynt med huller 131. Det indre av valsen 123 inneholder et stasjonært legeme 132 som er forsynt med labyrinttetninger 133 og 134 nær innerflaten av valsen 123. Et sugekammer 135 er avgrenset av den indre vegg av valsen 123 og en uttagning 136 i overflaten av legemet 13 2.

Sugekammeret 135 og labyrinttetningene 133 og 134 strekker seg i retningen for aksen for valsen 123. Trykket i sugekammeret 135 blir redusert ved hjelp av en vakuumpumpe via en suge-ledning (begge ikke vist). Gjennom hullene 131 i valsen 123 vil sugekammeret 135 stå i forbindelse med et rom 137 for mating gjennom fiberbanen 122. Det undertrykk som opprettes i gjennommatningsrommet, er nesten likt det i sugekammeret 135. Det reduserte trykk i gjennommatningsrommet 137 tvinger folien 127 mot valsen 123, hvorved fiberbanen komprimeres og lading finner sted i et partielt vakuum.

Videre er der anordnet valser 138 og 139 til å føre fiberbanen 122 i ønsket retning.

Selv om det ovennevnte stort sett har å gjøre med splittfibre, tillater fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen også lading av andre fiberstrukturer, f.eks. smelteblåste fibre og andre.

Når elektret-splittfibre benyttes i støvfiltre, er det ønskelig å krympe fibrene for økning av deres støvabsorberende kapa-sitet. Den fremgangsmåten som er beskrevet i NL-A-76 14376, hvor en lukket"folie, f.eks. en blåsefolie, blir ladet på begge sider, skaffer sterkt bipolart ladede fibre. Imidlertid bevirker tiltrekningen av motsatt ladede flater av fibrene en uønsket tiltrekningskraft som motsetter seg krympingen av f.eks. bikomponent-splittfibre. De fibre som fremstilles ifølge oppfinnelsen, er svakt unipolart ladet og vil derfor innbyrdes frastøte hverandre, slik at krymping ikke forhindres. Fibrene blir derfor fortrinnsvis ladet etter krymping.

Fiberbaner som oppnås ved fibrillering av folier, spesielt blåsefolier, kan lades på en rekke måter. F.eks. kan der fra blåsefolieslangen oppnås to flate folier. Etter fibrillering kan én folie bombarderes med positive ladninger og den andre med negative ladninger, hvoretter de settes sammen til en såkalt makrobipolar filterbane. Alternativt kan en av foliene forbli ufibrillert for å tjene som separeringsfolie for den andre fibrillerte folie.

Claims (26)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av et elektretfiltermedium fra et dielektrisk materiale med en åpen eller porøs struktur, hvor en bane (23; 30; 112; 122) av det dielektriske materiale med en hovedsakelig lukket dielektrisk folie (11; 31a; 115; 127) liggende inntil i det minste en hovedflate av banen kontinuerlig fores inn i en koronautladningsanordning (19, 20; 32; 108, 119, 120) og banen (23; 30; 112; 122) av dielektrisk materiale lades ved hjelp av koronautladning (17,

18; 33; 118, 119, 120, 121; 124), karakterisert ved at tykkelsen av banen (23;

30; 112; 122) av dielektrisk materiale reduseres og ladingen utføres på banen med redusert tykkelse.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at tykkelsen av banen (23;

30; 112; 122) av dielektrisk materiale reduseres ved kompresj on.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at kompresjonen oppnås ved utøvelse av et pneumatisk overtrykk mot den hovedsakelig lukkede dielektriske folie (11; 31a; 115; 127) som dekker banen (23; 30; 112; 122) av dielektrisk materiale.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at kompresjonen oppnås ved at en åpen gas eller et nett legges på det dielektriske materiale og presses mot dette.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at tykkelsen av det dielektriske materiale blir midlertidig redusert under ladingen.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at tykkelsen av det dielektriske materiale blir permanent redusert før ladingen.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det dielektriske materiale blir midlertidig strukket under ladingen.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at det dielektriske materiale blir midlertidig strukket i sin lengderetning.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at det dielektriske materiale blir midlertidig strukket i sin bredderetning.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at det dielektriske materiale blir midlertidig strukket i to retninger.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at tykkelsen av det dielektriske materiale blir redusert ved plassering av materialet i et hovedsakelig gasstett avlukke, idet minst en hovedbegrensning av avlukket er fleksibel og strekker seg langs en hovedflate av det dielektriske materiale, og trykket i det hovedsakelig gasstette avlukke reduseres.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den hovedsakelig lukkede dielektriske folie blir utladet mellom suksessive ladeoperasj oner.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den hovedsakelig lukkede dielektriske folie blir ladet med en polaritet motsatt den polaritet som benyttes til lading av banen av dielektrisk

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at banen av dielektrisk materiale underkastes en forlading med en polaritet som er motsatt den som benyttes ved den endelige lading av banen av dielektrisk materiale.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at banen av dielektrisk materiale underkastes en AC-korona før endelig lading.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at en rekke ladede baner av det dielektriske materiale stables for dannelse av et sammensatt elektretfiltermedium.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 16, karakterisert ved at de ladede baner forenes ved nålestifting eller sveising.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at tykkelsen av banen av dielektrisk materiale blir permanent redusert ved forforming av banen.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det dielektriske materiale omfatter en bane av dielektriske fibre.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 19, karakterisert ved at banen av dielektriske fibre omfatter en blanding av grove fibre og fine fibre.

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 19, karakterisert ved at banen av dielektrisk materiale omfatter en stabel av flere individuelle baner som er dannet av grove dielektriske fibre og fine dielektriske fibre.

22. Apparat til fremstilling av elektretfiltermedier fra en bane (23; 30; 112; 122) av dielektrisk materiale med en åpen eller porøs struktur, omfattende en korona-anordning med et mellomrom mellom koronaeiektrodene (19, 20; 32; 118, 119, 120, 121; 124), en hovedsakelig lukket dielektrisk folie (11; 31a;

115; 127) og organer (12-16; 31; 123) til å føre den dielektriske folie sammen med det dielektriske materiale (23;

30; 112; 122) gjennom mellomrommet mellom koronaeiektrodene (19, 20; 32; 118, 119, 120, 121; 124), karakterisert ved organer til å redusere tykkelsen av banen (23; 30; 112; 122) av dielektrisk materiale, slik at ladingen utføres på banen med redusert tykkelse.

23. Apparat som angitt i krav 22, karakterisert ved at den hovedsakelig lukkede dielektriske folie (11; 115; 127) er et endeløst belte som føres over dreibare valser.

24. Apparat som angitt i krav 22, karakterisert ved at den hovedsakelig lukkede dielektriske folie omfatter et hovedsakelig gasstett avlukke, idet minst en hovedbegrensning av avlukket er fleksibel og strekker seg langs en hovedflate av det dielektriske materiale, og der foreligger organer til delvis evakuering av det gasstette avlukke.

25. Apparat som angitt i krav 24, karakterisert ved at det hovedsakelig gasstette avlukke omfatter en pakke dannet av en folie som det dielektriske materiale er sveiset fast i.

26. Apparat som angitt i krav 24, karakterisert ved at det hovedsakelig gasstette avlukke omfatter en dreibar valse (123) med små huller og et sugekammer (13 5) og den hovedsakelig lukkede dielektriske folie i form av et endeløst belte.