專利名稱：改進(jìn)的超低滲透空氣過(guò)濾器的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于潔凈室、微環(huán)境及類似設(shè)備中的過(guò)濾裝置，尤其涉及用于這類設(shè)備中的超凈過(guò)濾器。
2.有關(guān)技術(shù)的描述過(guò)濾效率和污染控制是日益受到許多需要潔凈和超凈設(shè)備的工業(yè)部門(mén)和企業(yè)的關(guān)注的領(lǐng)域，諸如醫(yī)藥和半導(dǎo)體生產(chǎn)等。由于污染的容限越來(lái)越嚴(yán)格，因此人們開(kāi)發(fā)了多種改進(jìn)的空氣調(diào)節(jié)和空氣過(guò)濾產(chǎn)品。
其中最活躍的一個(gè)領(lǐng)域是開(kāi)發(fā)具有從空氣中分離亞微米顆粒及其他雜質(zhì)能力的改進(jìn)型空氣過(guò)濾器。高效能空氣粒子(HEPA)過(guò)濾器通常對(duì)0.3μm的顆粒具有不小于99.97％的過(guò)濾效率。在較敏感的環(huán)境中，可采用超低滲透空氣(ULPA)過(guò)濾器，它對(duì)0.1μm的顆粒具有超過(guò)99.999％的過(guò)濾效率。
授予萊頓的美國(guó)專利5,158,586和5,238,477揭示了HEPA過(guò)濾器的一種形式。這種過(guò)濾器包括一過(guò)濾膜，該膜由一連續(xù)的多孔金屬(例如不銹鋼、鈦、鋁)形成，它具有形成孔隙的許多小孔，允許氣體通過(guò)而濾去它所攜帶的顆粒，或由一緊密編織的細(xì)絲薄片形成。雖然這些專利沒(méi)有討論過(guò)濾效率，但卻談到，薄鋼片通常具有約0.01英寸的厚度和約0.5μm大小的細(xì)孔。
許多HEPA過(guò)濾器和ULPA過(guò)濾器可在市場(chǎng)上買(mǎi)到，諸如由美國(guó)北卡羅來(lái)納州瑪麗埃塔的弗蘭德斯過(guò)濾器公司、肯塔基州路易斯維爾的美國(guó)空氣過(guò)濾器公司過(guò)濾、新澤西州霍索恩的Filtra公司、明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯的唐納森公司所制造的產(chǎn)品。這些過(guò)濾器一般均由一位于框架內(nèi)的形成折疊結(jié)構(gòu)的纖維過(guò)濾媒質(zhì)(例如用丙烯酸樹(shù)脂粘結(jié)的玻璃纖維)構(gòu)成。盡管這些過(guò)濾器在許多場(chǎng)合工作良好，但仍具有一些缺點(diǎn)。
首先，人們?nèi)找骊P(guān)注的是，在某些情況下，纖維過(guò)濾媒質(zhì)容易脫落或散發(fā)出細(xì)小的纖維。這在大多數(shù)的使用場(chǎng)合可能關(guān)系不大，但在顆粒數(shù)量要求特別低的情況下，就會(huì)成為一個(gè)大的污染問(wèn)題。
其次，許多現(xiàn)有的過(guò)濾系統(tǒng)在某些場(chǎng)合下是有可能受到化學(xué)物質(zhì)侵襲的。例如，半導(dǎo)體濕法處理工序中的氫氟酸就對(duì)普通的空氣過(guò)濾媒質(zhì)具有相當(dāng)?shù)那治g作用。當(dāng)空氣是在使用這類化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境中重復(fù)循環(huán)時(shí)，許多過(guò)濾器產(chǎn)品就會(huì)過(guò)早地?fù)p壞和開(kāi)始脫落或散發(fā)出造成污染的顆粒。
第三，許多現(xiàn)有的過(guò)濾媒質(zhì)容易受空氣系統(tǒng)中潮氣的侵蝕。例如，玻璃纖維材料在較高的濕度下或較長(zhǎng)時(shí)間地暴露在液體中時(shí)會(huì)造成堵塞和破壞。
第四，另一個(gè)過(guò)濾器污染問(wèn)題在于，一些過(guò)濾器會(huì)在使用中產(chǎn)生“漏氣”。這種漏氣現(xiàn)象通常發(fā)生于種種用來(lái)將過(guò)濾媒質(zhì)固定在框架中的密封或封裝材料(如聚氨酯)，及來(lái)自過(guò)濾媒質(zhì)和/或過(guò)濾媒質(zhì)的化學(xué)處理(如阻燃處理)。而且，在非常敏感的環(huán)境中，即使由過(guò)濾裝置本身所放出的化學(xué)物質(zhì)的量很小也會(huì)是有害的。這類物質(zhì)例如包括硼和磷。
第五，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，以高于100ft/min的速度來(lái)運(yùn)行空氣系統(tǒng)會(huì)造成過(guò)濾媒質(zhì)的振動(dòng)。對(duì)于纖維過(guò)濾媒質(zhì)如玻璃纖維來(lái)說(shuō)，這種振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致顆粒的脫落和污染。而且，由于體積流量的要求，為了使過(guò)濾器下游達(dá)到90—100ft/min的速度，在過(guò)濾器表面就可能需要有110—120ft/min或更高的流速。
授予戴維斯的美國(guó)專利5,114,447揭示了一種用于聯(lián)機(jī)潔凈氣體供應(yīng)系統(tǒng)的、過(guò)濾效率可達(dá)99.9999999％的超高效多孔金屬過(guò)濾器。盡管此專利證明了超高過(guò)濾效率是可能實(shí)現(xiàn)的，但為實(shí)現(xiàn)此潔凈度而采用的結(jié)構(gòu)卻完全不適于以室內(nèi)或微環(huán)境過(guò)濾系統(tǒng)中所通常使用的方式用以進(jìn)行大面積地過(guò)濾大容量空氣。而且，雖然這種過(guò)濾器所產(chǎn)生的壓降在高壓氣體管線中關(guān)系不大，但對(duì)于用作空調(diào)/過(guò)濾來(lái)說(shuō)仍然是不允許的。
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于超凈環(huán)境的空氣供給系統(tǒng)的空氣過(guò)濾器，同時(shí)保持過(guò)濾媒質(zhì)上的壓降是可接受的。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于提供一種用于潔凈環(huán)境的空氣供給系統(tǒng)的空氣過(guò)濾器，它在使用中不會(huì)造成來(lái)自它本身的污染，如由顆粒脫落或漏氣所造成的。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于潔凈環(huán)境的空氣供給系統(tǒng)的空氣過(guò)濾器，它呈化學(xué)惰性，可以用于有化學(xué)物質(zhì)存在的場(chǎng)合，不會(huì)造成過(guò)濾媒質(zhì)的失效和損壞。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種用于潔凈環(huán)境的空氣供給系統(tǒng)的空氣過(guò)濾器，它能耐水和潮氣的侵蝕。
本發(fā)明上述和其他的目的，將通過(guò)下面的詳細(xì)敘述而變得更為明了。
發(fā)明概要本發(fā)明是一種適用于多種空氣和氣體過(guò)濾場(chǎng)合的、改進(jìn)的過(guò)濾器。本發(fā)明的過(guò)濾器尤其適于用作諸如生產(chǎn)過(guò)程中的潔凈室、微環(huán)境或類似潔凈設(shè)施中使用的ULPA過(guò)濾器。
本發(fā)明的過(guò)濾裝置采用一種過(guò)濾媒質(zhì)，它包括至少一個(gè)微孔過(guò)濾層、最好是夾在一層或多層上游和下游支承材料之間的發(fā)泡聚四氟乙烯(PTFE)膜。這種過(guò)濾媒質(zhì)可折疊后安裝于一框架內(nèi)，以便于裝入空氣管道。
本發(fā)明的過(guò)濾器對(duì)現(xiàn)有的HEPA和ULPA過(guò)濾器作了顯著的改進(jìn)。首先，過(guò)濾器本身不會(huì)污染空氣流。不象玻璃纖維和類似的纖維過(guò)濾器那樣，本發(fā)明的過(guò)濾器僅在下游側(cè)采用連續(xù)的材料(如過(guò)濾用的發(fā)泡聚四氟乙烯膜和支承用的商標(biāo)為NAL-TEX的稀松平紋麻織物)，在使用中它們不會(huì)脫落或散發(fā)纖維或其他雜質(zhì)。而且，本發(fā)明的連續(xù)材料與玻璃纖維及其他類似過(guò)濾媒質(zhì)相比不容易損壞。因此，在操作過(guò)程中不要求精心保護(hù)，而且無(wú)需防護(hù)罩。
其次，由于采用的是化學(xué)惰性材料，如PTFE，因而該過(guò)濾器可用于多種可能出現(xiàn)惡劣條件的場(chǎng)合，而不會(huì)喪失本身的完整性。同時(shí)，本發(fā)明的過(guò)濾器具有很強(qiáng)的疏水性，允許其表面暴露于相對(duì)來(lái)說(shuō)較大量的水分和濕氣，并不會(huì)吸收潮氣而發(fā)生過(guò)濾媒質(zhì)堵塞或失效的危險(xiǎn)。
再次，本發(fā)明的過(guò)濾裝置由穩(wěn)定而不會(huì)產(chǎn)生漏氣污染的材料構(gòu)成。
最好，本發(fā)明的過(guò)濾器對(duì)0.1μm或0.1μm以下的顆粒能達(dá)到相當(dāng)于99.99999％級(jí)或更高的優(yōu)良過(guò)濾效率，同時(shí)，產(chǎn)生的壓降小于0.7英寸水柱。這對(duì)于現(xiàn)有過(guò)濾裝置通常只能犧牲過(guò)濾效率或壓降之一來(lái)實(shí)現(xiàn)正常工作這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)顯著的改進(jìn)。
附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明的工作情況將通過(guò)下面結(jié)合附圖所作的討論和描述而變得非常清楚，附圖中

圖1是裝于框架中的本發(fā)明的過(guò)濾器的四分之三等角圖，圖中防護(hù)罩的一部分被除去；圖2是本發(fā)明的過(guò)濾器和框架沿圖1中2—2線剖開(kāi)的局部剖面圖；圖3是本發(fā)明的過(guò)濾材料的一個(gè)實(shí)施例的四分之三正視圖，其中每一層均露出以示出它的細(xì)節(jié)；
圖4是本發(fā)明的過(guò)濾材料的另一實(shí)施例的四分之三正視圖，圖中各層均露出以充分示出其細(xì)節(jié)；圖5是一用于測(cè)試本發(fā)明的過(guò)濾器的測(cè)試裝置的示意圖。發(fā)明詳述本發(fā)明是一種改進(jìn)的過(guò)濾器，適用于多種空氣過(guò)濾設(shè)備，尤其是適用于潔凈室、微環(huán)境及類似設(shè)施中的超凈空氣調(diào)節(jié)過(guò)濾。
圖1所示是本發(fā)明的過(guò)濾器10。過(guò)濾器10包括一裝于框架14中的復(fù)合過(guò)濾媒質(zhì)12，也可以在過(guò)濾裝置10的一側(cè)或兩側(cè)安裝一透氣防護(hù)罩16以提供一齊平、清潔的表面?？蚣?4的尺寸是根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合專門(mén)設(shè)計(jì)的。應(yīng)使過(guò)濾裝置能緊密地安裝于輸送待過(guò)濾空氣的管道之中。
從圖2可以清楚地看出，過(guò)濾媒質(zhì)12以折疊的方式疊起來(lái)，以提供較好的結(jié)構(gòu)完整性和大大增加用于過(guò)濾的外露表面面積。過(guò)濾媒質(zhì)12應(yīng)氣密地安裝于框架14中，以避免過(guò)濾媒質(zhì)12周?chē)奈催^(guò)濾空氣的滲漏。
較為理想的是采用一種密封或封裝材料18來(lái)將過(guò)濾媒質(zhì)12裝于框架14中，諸如聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮、熱熔粘結(jié)劑或增塑溶膠。為實(shí)現(xiàn)良好的密封，應(yīng)精選密封或封裝材料18或加以處理使其浸潤(rùn)于或吸入于過(guò)濾媒質(zhì)12，以保證連續(xù)的密封。諸如硅酮之類的材料能較好地浸潤(rùn)于過(guò)濾膜。諸如聚氨酯之類的其他材料則需要加一些表面活化劑來(lái)幫助浸潤(rùn)。同樣，表面活化劑也可加于過(guò)濾媒質(zhì)，以使粘結(jié)劑具有浸潤(rùn)能力。
用于本發(fā)明的過(guò)濾器的密封或封裝材料18應(yīng)優(yōu)先適用耐化學(xué)侵蝕的，不易產(chǎn)生漏氣污染的和易于被吸入過(guò)濾媒質(zhì)12的材料。合適的材料有聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮、熱熔粘結(jié)劑、增塑溶膠等。最好是采用無(wú)添加劑的全交聯(lián)硅橡膠聚合物，以盡量減少漏氣。
本發(fā)明的核心是過(guò)濾媒質(zhì)12本身。如圖3所示，本發(fā)明的過(guò)濾媒質(zhì)12之最簡(jiǎn)單的形式是，一多微孔過(guò)濾層20夾于一上游支承材料22和一下游支承材料24之間。過(guò)濾層20最好是適用多微孔氟聚合物，諸如發(fā)泡聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚丙烯、聚乙烯和超高分子量聚乙烯(UHM WPE)等。當(dāng)用于額定等級(jí)10或更好的潔凈室設(shè)備中時(shí)，由這類材料制成的過(guò)濾器應(yīng)具有以下特性不脫落或散發(fā)雜質(zhì)和不漏氣；對(duì)0.3μm顆粒的過(guò)濾效率大于99.97％；在100ft/min的空氣流速下壓降小于1.0英寸水柱。
良好的過(guò)濾材料包括一層或多層發(fā)泡聚四氟乙烯片材，諸如按照授予戈?duì)柕拿绹?guó)專利3,953,566制造的材料，此專利援引在此供參考。過(guò)濾材料也可以包括五層發(fā)泡聚四氟乙烯過(guò)濾膜，每一層在60ft/min(18.29m/min)的空氣流速下壓降為0.5英寸(12.7mm)水柱。可把這些薄層重疊起來(lái)形成單片過(guò)濾材料。最好將這些薄層粘結(jié)于一起，諸如通過(guò)傳統(tǒng)的熱壓疊合工藝，以使各薄層不容易分離?；蛘?，也可以簡(jiǎn)單地將各薄層疊合于一起，并把它們沿周邊處固定住。
利用這種加工方法，可以生產(chǎn)出能在不影響空氣流量或過(guò)濾效率的情況下保持其強(qiáng)度和形狀的高強(qiáng)度過(guò)濾膜材料。為在壓降小于0.7″水柱的情況下達(dá)到較高的過(guò)濾水平(如對(duì)0.1μm顆粒較率達(dá)99.99999％)，過(guò)濾膜應(yīng)在0.5″水柱的壓降下具有約12ft/min的氣流速度。對(duì)扁平的片材樣品來(lái)說(shuō)，該材料應(yīng)在10.5ft/min流速下對(duì)0.3μm的顆粒至少具有99.97％的效率。最好在10.5ft/min流速時(shí)對(duì)0.1μm級(jí)的顆粒效率大于99.99％。該效率是按照環(huán)境科學(xué)研究所(IES)的測(cè)試方法IES-RP-CC-7.1來(lái)計(jì)算的，這在下面將加以詳述。
此外，過(guò)濾膜應(yīng)具有大于或等于3.0磅力的平均球裂測(cè)試值，其最大值與最小值之間的范圍小于1.4磅力。這是按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)D3787-89“編織物脆裂強(qiáng)度”進(jìn)行計(jì)算的，該標(biāo)準(zhǔn)援引在此供參考，只是其中作了一些修改測(cè)量腔的內(nèi)徑為3″(7.62cm)；夾持速度為10in/min(25.4cm/min)。
過(guò)濾層20最好是包括一主過(guò)濾層和一層或多層相互平行的發(fā)泡聚四氟乙烯材料的副過(guò)濾層(主過(guò)濾層和副過(guò)濾層之間可直接接觸，也可夾有一層或多層其他材料)。由于是將空氣引導(dǎo)通過(guò)多個(gè)串聯(lián)的過(guò)濾層，任何可能產(chǎn)生于單片過(guò)濾膜上的小的漏洞都有可能被粘結(jié)的下一個(gè)相鄰膜層堵住，因而避免了過(guò)濾中的泄漏危險(xiǎn)。而且，多過(guò)濾層也為過(guò)濾材料提供了額外的外圍保護(hù)。
支承材料22、24用于在工作中使過(guò)濾層保持適當(dāng)?shù)姆轿弧Ｖ匾氖?，支承材料在確定和保持過(guò)濾層正確位置的同時(shí)不能干擾通過(guò)它們的空氣的流動(dòng)。優(yōu)先選用的材料應(yīng)具有足夠的剛度以支承過(guò)濾膜，又要具有足夠的柔軟性以避免損壞過(guò)濾膜。在打褶的情況下，該材料要在保持各個(gè)褶分離(即防止各個(gè)褶塌落)的同時(shí)，在褶中提供空氣流動(dòng)通道。諸如德克薩斯州奧斯汀的諾爾塑料制品公司的NAL-TEX商標(biāo)的稀松麻織物或其他類似的編織網(wǎng)之類的材料均可適用。
圖4所示為本發(fā)明的過(guò)濾媒質(zhì)12的另一實(shí)施例。在此實(shí)施例中，過(guò)濾媒質(zhì)12包括一上游支承材料26，一第二層上游支承材料28，兩層發(fā)泡聚四氟乙烯過(guò)濾材料30、32和一下游支承材料34。用于該實(shí)施例中的較佳的支承材料包括稀松麻布等，諸如上述的NAL-TEX商標(biāo)的稀松麻布。
第二層上游支承材料28用于保護(hù)發(fā)泡聚四氟乙烯過(guò)濾膜免受麻布材料的損壞。為此，合適的材料包括可從田納西州老希科里REEMAY公司買(mǎi)到的REEMAY2250材料。
較佳的過(guò)濾層除了上述的發(fā)泡聚四氟乙烯材料以外，其他適用于本發(fā)明的過(guò)濾媒質(zhì)還有氟化乙丙烯(FEP)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等。
本發(fā)明的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于，過(guò)濾器避免了自身對(duì)空氣流的污染，即使在用于惡劣的環(huán)境時(shí)亦是如此。不象現(xiàn)有的玻璃纖維及其類似的纖維HEPA過(guò)濾器那樣，本發(fā)明的過(guò)濾器僅在下游側(cè)采用了工作時(shí)不易脫落或散發(fā)纖維或其他雜質(zhì)的連續(xù)材料。由于使用化學(xué)惰性材料如聚四氟乙烯，因而允許該過(guò)濾裝置用于多種可能出現(xiàn)惡劣條件的場(chǎng)合，而不會(huì)喪失過(guò)濾完整性。此外，本發(fā)明的過(guò)濾裝置是由穩(wěn)定而不會(huì)產(chǎn)生漏氣污染的材料構(gòu)成的。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，它能提供非常高的過(guò)濾效率(如對(duì)0.1μm級(jí)的顆粒效率大于99.99999％)，同時(shí)又能保持很小的過(guò)濾器上的壓降(如0.7″水柱)。
值得指出的是，各過(guò)濾媒質(zhì)層的較佳組合方法是將它們松散地折迭起來(lái)，而不是它們的層壓物。這可以使各過(guò)濾層自由折合(如果需要時(shí)可略移動(dòng)位置)，而不會(huì)損壞過(guò)濾膜。雖然在某些場(chǎng)合可以將各層疊壓在一起，但這可能需要分隔物來(lái)使各個(gè)褶層保持分離，因而可能在工作過(guò)程中損壞過(guò)濾膜。疊壓還可能會(huì)限制空氣的流動(dòng)。
盡管本發(fā)明的過(guò)濾器可對(duì)0.1μm級(jí)的顆粒提供大于99.99999％的非常高的過(guò)濾效率，但應(yīng)予理解的是，本發(fā)明并不限于用于高過(guò)濾效率的場(chǎng)合。過(guò)濾膜層稍少或采用效率稍小的過(guò)濾膜，諸如本發(fā)明的過(guò)濾器如用于僅需99.97％效率的HEPA過(guò)濾裝置或僅需99.99—99.999％效率的其他類型過(guò)濾裝置時(shí)，也同樣可以得到很高的益處。而且，本發(fā)明的過(guò)濾器的其他特性，如不脫落或散發(fā)雜質(zhì)和不漏氣，在某些條件下也可以是非常有利的。
以下的諸例子用以說(shuō)明本發(fā)明是如何制造和使用的，本發(fā)明的范圍完全不限于這些舉例說(shuō)明用的例子例如，一種ULPA過(guò)濾器的制造采用了包括兩片發(fā)泡聚四氟乙烯的過(guò)濾媒質(zhì)，每一片寬60cm長(zhǎng)2000cm。每片發(fā)泡聚四氟乙烯包括五層發(fā)泡聚四氟乙烯薄膜，各層在60ft/min(18.29m/min)空氣流速下壓降為0.5英寸(12.7mm)水柱。將這些薄層重疊和粘結(jié)于一起以形成單片過(guò)濾材料。該過(guò)濾膜在12ft/min的空氣流速時(shí)的壓降為0.5″水柱；在10.5ft/min的流速下對(duì)0.1μm級(jí)的顆粒的效率大于99.99％；平均球裂測(cè)試(ballburst test)大于3.0。
該過(guò)濾媒質(zhì)夾于兩片商標(biāo)為NAL-TEX的P/N4085聚丙烯稀松麻布層中，每片寬60cm，長(zhǎng)2000cm，，該聚四氟乙烯/稀松麻布復(fù)合物被折成5.08cm(2英寸)的深度，每厘米有0.79褶(8褶/英寸)，并被截成60cm×61cm的尺寸。
受過(guò)陽(yáng)極化處理的鋁制框架的外部尺寸為61cm×61cm。該框架的周邊具有一槽，如圖2中所示，槽的內(nèi)部寬度約為9.76cm(即槽寬足以讓折迭復(fù)合物裝于其中)。框架被涂以Part No.為SS4155的硅酮底劑，以增加密封或封裝材料對(duì)框架的附著性，這種底劑可從紐約沃特福德的GE硅酮公式買(mǎi)到。
然后，將折迭的復(fù)合物裝于框架內(nèi)，并用一種繞框架設(shè)置的高1.0—1.5cm的硅酮密封或封裝材料(GE硅酮公司的RTV-615硅酮)將其固定于適當(dāng)位置。接著，讓框架在約150℃時(shí)熟化5分鐘，并在自然環(huán)境下熟化24小時(shí)。
再按照美國(guó)環(huán)境科學(xué)研究所(IES)的測(cè)試方法IES-RP-CC-7.1對(duì)該過(guò)濾器進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試方法描述如下。
如圖5所示，測(cè)試裝置包括一可調(diào)速鼓風(fēng)機(jī)38；一預(yù)過(guò)濾器40；一懸浮微粒發(fā)生器42；一電荷中和器44；一上游混合器46；一上游氣流擴(kuò)散器48；一顆粒計(jì)數(shù)器50，測(cè)量從上游采樣點(diǎn)52和下游采樣點(diǎn)54采取的測(cè)量樣品；過(guò)濾器壓降測(cè)量器56；一下游混合器58；一下游氣流擴(kuò)散器60；一氣流測(cè)量噴嘴62；一氣流壓力測(cè)量計(jì)64；待測(cè)過(guò)濾器66插于所示的腔中。
空氣過(guò)濾器66的測(cè)試方法如下。首先，利用通過(guò)噴嘴62時(shí)產(chǎn)生的壓降來(lái)測(cè)量氣流。然后，靠調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)38來(lái)調(diào)定所需的氣流以使通過(guò)待測(cè)過(guò)濾器66的氣流速度為100ft/min。一旦用這種方法調(diào)定之后，預(yù)過(guò)濾器40將大部分雜質(zhì)從氣流中分離出來(lái)。接著，通過(guò)電荷中和器44將中和后的懸浮顆粒注入氣流。在本例中，懸浮顆粒是采用105nm的聚苯乙烯乳膠(PSL)微球粒。
氣流由上游混合器46混合，并由擴(kuò)散器48調(diào)整。在采樣點(diǎn)52，過(guò)濾器68的上游，用一PMS LPC-07100.07μm，1CFM顆粒計(jì)數(shù)器如克羅拉多州博爾德的顆粒測(cè)量系統(tǒng)的Part No.為PMS LPC-070型顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)取顆粒的數(shù)目。
在氣流通過(guò)過(guò)濾器66后，利用標(biāo)準(zhǔn)磁旋儀(magnehelic)對(duì)通過(guò)過(guò)濾器時(shí)的壓降進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算。
然后，氣流被下游混合器58再次混合，并在采樣點(diǎn)54進(jìn)行采樣。
過(guò)濾器效率的計(jì)算如下 采樣速度為1CGM。效率百分率(％)的計(jì)算為效率％＝(1-滲透率)×100％。
第一批試驗(yàn)是對(duì)取自不同扁平過(guò)濾膜材料卷的頭、中、末部進(jìn)行的。材料的百分率效率列于下表ULPA過(guò)濾器扁平過(guò)濾膜的效率試驗(yàn)樣品# 頭-中-末 氣流速度壓降％效率(fpm) (英寸水柱)1 末 10.7999 0.49212599.995312 中 10.789870.42362199.987273 頭 10.801670.39094499.954254 末10.4617 0.46495999.997835 中10.446770.41456699.996886 頭10.457210.39094499.970427 末10.456550.50511799.997428 中10.474510.41299199.995029 頭10.4787 0.39763799.9954210末10.810490.61574699.9967011中10.817440.48070799.9939212頭10.798950.48267699.9875113末10.440170.61495999.9988214中10.801860.51102299.9931715頭10.787460.47125899.9914016中10.766910.48582599.9979117頭10.814130.49763699.9913918末10.506530.62204699.9988819中10.576190.51747999.9962020頭10.496620.49291299.9941821中10.538320.49291299.9989522頭10.508050.45944799.9911523末10.807710.67598299.9982324中10.820690.53346399.9961325頭10.807550.51653499.98855另一批試驗(yàn)是對(duì)如上所述地制造的完整的過(guò)濾器的樣品進(jìn)行的。此材料的百分率效率列于下表對(duì)制造完成的整個(gè)過(guò)濾器的試驗(yàn)過(guò)濾器號(hào)％效率壓降(英寸水柱)199.999999650.76299.999999680.75399.999999670.72499.999818570.71599.999999660.69699.999922780.7799.999986330.61899.999999680.6999.9999962 0.7310 99.999874320.7611 99.999995270.7612 99.999623090.7513 99.999999650.6214 99.999900550.6115 99.999999610.7217 99.999999660.7918 99.999998730.7519 99.9999997 0.75雖然以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例的示例和描述。應(yīng)予理解的是，在所附權(quán)利要求所闡述的精神實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)的一些可能的變化和修改亦擬為本發(fā)明的一部分而包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于潔凈設(shè)備的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的過(guò)濾器，它包括一多微孔聚四氟乙烯(PTFE)制的主過(guò)濾層；至少一層上游可滲透支承材料；至少一層下游可滲透支承材料，過(guò)濾層松弛地夾于上游和下游支承材料層之間；其中，主過(guò)濾層和支承材料組合起來(lái)提供一對(duì)0.3μm級(jí)顆粒至少為99.97％的過(guò)濾效率。
2.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其特征在于，還包括一與主過(guò)濾層串聯(lián)安裝的第二多微孔聚四氟乙烯過(guò)濾層，用以使整個(gè)過(guò)濾器具有均勻一致的過(guò)濾性能。
3.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其特征在于上游支承材料包括一網(wǎng)狀層；下游支承材料包括一網(wǎng)狀層。
4.如權(quán)利要求3所述的過(guò)濾器，其特征在于，上游支承材料還包括一層相對(duì)比較柔軟的支承材料。
5.如權(quán)利要求4所述的過(guò)濾器，其特征在于，一第二多微孔聚四氟乙烯過(guò)濾層與主過(guò)濾層串聯(lián)安裝以使過(guò)濾器具有均勻一致的過(guò)濾性能。
6.如權(quán)利要求3所述的過(guò)濾器，其特征在于，主過(guò)濾層和網(wǎng)是被折迭起來(lái)的。
7.如權(quán)利要求6所述的過(guò)濾器，其特征在于，折迭的過(guò)濾層和網(wǎng)被安裝和密封于一框架中。
8.如權(quán)利要求7所述的過(guò)濾器，其特征在于，用一防漏氣的密封或封裝材料將折迭的過(guò)濾層和網(wǎng)密封于一框架中。
9.如權(quán)利要求8所述的過(guò)濾器，其特征在于，該封裝材料是從一組包括硅酮、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、塑料粘結(jié)劑和增塑溶膠的材料中挑選的。
10.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其特征在于，它具有一對(duì)0.1μm級(jí)顆粒至少為99.99％的效率。
11.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其特征在于，它具有一對(duì)0.1μm級(jí)顆粒至少為99.999％的效率。
12.如權(quán)利要求10所述的過(guò)濾器，其特征在于，它具有一對(duì)0.1μm級(jí)顆粒至少為99.99999％的效率。
13.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其特征在于，還包括一靠著主過(guò)濾層安裝的第二多微孔聚四氟乙烯過(guò)濾層；其中，兩過(guò)濾層能互相保護(hù)免受損壞，并能防止任一過(guò)濾層上的任意孔洞處的泄漏。
14.一種用于潔凈設(shè)備中以過(guò)濾空氣中的污染物的過(guò)濾器，包括一第一多微孔材料過(guò)濾層；一與第一過(guò)濾層平行安裝的第二多微孔材料過(guò)濾層；至少一層安裝于過(guò)濾層上游的支承材料；至少一層安裝于過(guò)濾層下游的支承材料；其中，過(guò)濾層和支承材料層被折迭起來(lái)；其中，過(guò)濾器具有一對(duì)0.1μm級(jí)顆粒至少為99.999％的過(guò)濾效率。
15.如權(quán)利要求13所述的過(guò)濾器，其特征在于，一層附加的支承材料安裝于過(guò)濾層的上游。
16.如權(quán)利要求13所述的過(guò)濾器，其特征在于，折迭的過(guò)濾層和支承材料安裝于一框架中，它們與框架之間形成氣密連接。
17.如權(quán)利要求15所述的過(guò)濾器，其特征在于，氣密連接包括一種從一組物質(zhì)中挑選出的封裝或密封材料，這組物質(zhì)包括硅酮、熱熔粘結(jié)劑、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂或增塑溶膠。
18.如權(quán)利要求13所述的過(guò)濾器，其特征在于，每個(gè)過(guò)濾層由多微孔發(fā)泡聚四氟乙烯(PTFE)構(gòu)成，具有在10.5ft/min流速下對(duì)0.1μm級(jí)顆粒至少為99.99％的效率。
19.如權(quán)利要求17所述的過(guò)濾器，其特征在于，每個(gè)過(guò)濾層的材料具有在12ft/min流速時(shí)小于0.5英寸水柱的壓降。
20.如權(quán)利要求17所述的過(guò)濾器，其特征在于，每個(gè)過(guò)濾層的材料具有上下范圍為1.4的至少3.0磅力的平均球裂值(ball burstvalue)。
全文摘要
所揭示的是一種適用于多種潔凈空氣過(guò)濾的改進(jìn)型過(guò)濾器。該過(guò)濾裝置采用連續(xù)的多微孔過(guò)濾膜如發(fā)泡聚四氟乙烯，以提供對(duì)0.1μm級(jí)顆粒為99.99999％的過(guò)濾效率，而過(guò)濾器所產(chǎn)生的壓降很小。而且，本發(fā)明的過(guò)濾裝置進(jìn)一步具有避免在現(xiàn)有高效能粒子空氣(HEPA)和超低滲透(ULPA)過(guò)濾裝置中存在的缺點(diǎn)，諸如源于脫落或散發(fā)雜質(zhì)和/或漏氣的過(guò)濾器本身的污染及不能接觸化學(xué)物質(zhì)的缺點(diǎn)。因此，本發(fā)明提供了一種更潔凈更耐用的過(guò)濾器和過(guò)濾裝置，它們能用于解決在許多不同的工業(yè)諸如電子和醫(yī)藥工業(yè)中所遇到的日益增長(zhǎng)的污染問(wèn)題。
文檔編號(hào)B01D39/08GK1130360SQ94193164
公開(kāi)日1996年9月4日 申請(qǐng)日期1994年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月29日
發(fā)明者納爾遜·A·喬治, 邁克爾·G·蘇茲科, 道各拉斯·B·邁肯納 申請(qǐng)人:W.L.戈?duì)柤巴使煞萦邢薰?