(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境中に存在する汚染物質を選択的に収着するためのものであって、ある高さ、深さ及び長さを有する収着性フィルターにおいて、前記フィルターが、
少なくとも１つの保護用支持層、
少なくとも１つのフィルター層、及び
内側の収着剤コアであって、前記環境から汚染物質を除去するための可溶性収着剤をその中に有するコア、
を備え、
前記支持層及び前記フィルター層が前記コアを覆っており、前記コアから前記可溶性収着剤を除去することなくフィルターが洗浄されることを可能にしたことを特徴とする収着性フィルター。
【請求項２】
前記収着剤コアの周りで前記フィルター層及び前記支持層をシールする周辺シールを備えたことを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項３】
前記フィルター層が少なくとも１層の多孔質延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン膜を含むことを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項４】
前記可溶性収着剤が化学的収着剤を含むことを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項５】
前記可溶性収着剤が物理的収着剤を含むことを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項６】
前記フィルター層が、エレクトレット材料及び摩擦エレクトレット材料からなる群より選択された材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項７】
前記フィルター層が、ポリテトラフルオロエチレン繊維とポリアミド繊維の混合物を含む摩擦電気フィルターを含むことを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項８】
前記支持層が少なくとも２つの層を含み、その際、１つの層が前記フィルターの頂部側に配置され、かつ第２の層が前記フィルターの底部側に配置され、そして
前記フィルター層が少なくとも２つの層を含み、その際、１つの層が前記フィルターの頂部側で、前記支持層と前記収着剤コアの間に配置され、かつ第２の層が前記フィルターの底部側で、前記支持層と前記収着剤コアの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項９】
前記収着剤コアが、ポリテトラフルオロエチレンと収着剤フィラーの組み合わせを含むことを特徴とする請求項８に記載のフィルター。
【請求項１０】
前記収着剤コアが、その中を通る空気の流れを改良するために針で孔開けされたことを特徴とする請求項９に記載のフィルター。
【請求項１１】
周辺シールを備え、底部側の前記支持層及びフィルター層に対して頂部側の前記支持層及びフィルター層を取り付けたことを特徴とする請求項８に記載のフィルター。
【請求項１２】
前記支持層が、延伸膨張されたポリエチレン、織物のポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン及び多孔質ポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択された少なくとも１種の材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項１３】
前記収着剤コアがイオン交換樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項１４】
前記収着剤コアが触媒を含むことを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項１５】
敏感な装置を収納した密閉された環境中に存在する汚染物質を選択的に収着するための収着性再循環フィルターにおいて、前記フィルターが、
可溶性収着剤材料をその中に有する内側収着剤コア、及び
前記コアを囲むものであって、疎水性の多孔質延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンを含むフィルター層を備えた疎水性カバー
を含んでなり、
前記コア及び前記カバーが組み合わさって、前記収着剤材料を損なうことなく洗浄されてイオン系汚染物質を除去し得るフィルターが提供されていることを特徴とする収着性再循環フィルター。
【請求項１６】
前記収着剤コアが、ポリテトラフルオロエチレンと収着剤フィラーの組み合わせを含むことを特徴とする請求項15に記載のフィルター。
【請求項１７】
前記収着剤コアが、その中を通る空気の流れを改良するために針で孔開けされたことを特徴とする請求項15に記載のフィルター。
【請求項１８】
前記収着剤コアを囲む前記疎水性カバーをシールした周辺シールを備えたことを特徴とする請求項15に記載のフィルター。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、汚染物質の影響を受け易い電子デバイスや光学デバイス（例えば、コンピューターディスクドライブ）のような限られた環境から微粒子や気相汚染物質を濾過するためのデバイスに関する。
関連技術の説明
敏感な器械を収容する多くのエンクロージャーは、適切に動作するために非常にクリーンな環境を保持しなければならない。例として、器械的、光学的又は電気的動作を妨害し得る微粒子やガス汚染物質に敏感な高感度光学表面や電気接続があり、また、粒子、有機物蒸気、腐食性蒸気に敏感なコンピューターハードディスクドライブのようなデータ記録デバイスがあり、また、粒子、水分蓄積、腐食、及び流体や蒸気からの汚染物質に敏感なことがある自動車や工業的用途に使用される電子制御ボックスがある。このようなエンクロージャーの中の汚染物質は、エンクロージャーの内側と外側の双方から発生する。例えば、コンピューターハードドライブにおいて、被害は、外側の汚染物質からと同時に内側の源から生じる粒子やガス発生に由来することがある。
コンピューターディスクドライブにおいて、汚染物質が関与する１つの重大な故障メカニズムは静的摩擦又は固着（stiction）である。固着は、ディスクが停止しているときのディスクに対するドライブヘッドの接着である。最近の高密度ディスクはより平滑であって薄い層の潤滑剤のみが使用されているため、それらは汚染物質が引き起こす固着により敏感である。ディスク上の汚染物質は表面エネルギー、及びヘッドとディスクの間の接着力を変化させ、それらが固着を生じさせる。また、ヘッドとディスクの間のギャップに凝縮する蒸気が固着を生じさせることもある。これらの結果をさらに悪化させるのは、ポータブルコンピューター用の割合に小さいディスクドライブに使用されている最近の割合に低いエネルギーの割合に低いトルクのモーターである。
コンピューターディスクドライブにおいて、汚染物質が関与するもう１つの重大な故障メカニズムはヘッドの破壊である。ヘッドの破壊は、粒子がヘッドとディスクの境界に入り込んだときに起こり得る。最近の高密度ドライブは、作動の際にヘッドとディスクの間に0.05μｍ（２マイクロインチ）以下の浮上高さ又はスペースを有し、一般に、１分間あたり5400回以上で回転するディスクを有する。サブミクロンの大きさの粒子でさえも問題であり、ヘッドを粒子あるいは粒子上に浮上したディスクと衝突させ、ドライブを突発的な破損の様相にもたらす。
また、ディスクドライブは、そのドライブに侵入し得る周囲環境中の数多くの汚染物質に対して保護される必要がある。このことは、典型的なデータ処理環境で使用されないことがある小型から中型のコンピューターシステムに使用されるドライブにあてはまり、ラップトップコンピューターやパーソナルコンピューターメモリーカード国際協会（PCMCIA）スロットに使用されるディスクドライブのような交換可能で任意の環境に持ち運びできるドライブに特にあてはまる。
これらのエンクロージャーに粒子が侵入することを防止するための濾過デバイスは周知である。それらは、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）、又はいくつかのその他の材料のハウジングによって適所に支持された濾過媒体からなることができ、あるいは、１層以上の感圧接着剤を利用した自己接着性ディスクの形態の濾過媒体からなることができる。これらのデバイスは、エンクロージャーの通気孔を覆って接着・シールされ、ドライブに入る空気から微粒子を濾過する。濾過性能は、高い濾過効率を有するフィルターによって決まるだけでなく、フィルターを通って入る代わりにガスケットやシームを通ってエンクロージャーに未濾過空気が漏れ込まないような低い通気抵抗を有することによっても決まる。それらのフィルターは微粒子については首尾よく機能するが、気相汚染物質による問題には対処していない。
また、微粒子や蒸気がエンクロージャーに侵入することを防止するための組み合わせ式の収着性通気フィルターも周知である。これらは、ポリカーボネート、ABS又は同様な材料のカートリッジに収着剤を充填し、カートリッジの両端でフィルター媒体を固定することによって作成されることができる。このようなフィルターの例は、オセンドルフの米国特許第4863499号明細書（活性炭粒を含浸された層を有するフィルター媒体を備えたディスクドライブ用の非拡散式化学的通気体アセンブリー）、ベックらの同5030260号明細書（延長された拡散路を有するアセンブリーを備えたディスクドライブ通気体フィルター）、及びブラウンらの同5124856号明細書（有機物と腐食性の汚染物から保護するための含浸された活性炭フィルターを備えた一体式フィルター媒体）に記載されている。不都合なことに、これらの設計の多くは過度に大きく、今日の小型化されたドライブの中で大きなスペースを取り過ぎる。
また、含浸された活性炭／ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）複合層のような収着剤材料を２層のフィルター媒体の間に包み、感圧接着剤の層を用いてエンクロージャーの孔を覆って施される第２の組み合わせ式の収着性通気体フィルターもまた周知である。これらのフィルターは首尾よく機能し、今日の小さなドライブに使用され得るサイズであるが、一般に、ドライブに入り込む空気を濾過するために設計される。即ち、この収着剤は、一般に、外側環境からの有機物蒸気と腐食性蒸気の双方を収着するために望まれ、ドライブに入り込む又は出て行く空気からのみ微粒子を濾過する。粒子と気相の発生ガス汚染物質はドライブの内部でも発生するのである。
また、内部微粒子フィルターと再循環フィルターも周知である。一般に、それらはポリエステル不織裏材料にラミネートされた延伸膨張PIFE膜又はエレクトレット静電気フィルター媒体の枕のようなフィルター媒体の片であり、それらはスロット又は「Ｃ」チャンネルの中に圧入され、コンピューターハードディスクドライブの回転ディスクの付近、又は電子制御キャビネットの中のファンの前などの活発な空気の流れの中に配置される。あるいは、フィルター媒体はプラスチックフレームの中に枠組みされることもできる。これらのフィルターは内部で発生した粒子の微粒子除去には首尾よく機能するが、内部で発生した気相汚染物質の問題には対処していない。
また、内部収着性フィルターも周知である。１つの例はサッサらの米国特許第4830643号明細書に記載されている。この特許は、外側の延伸膨張PTFEチューブの中に粉末化された収着剤又は収着剤混合物が包み込まれた収着性フィルターを教示している。このフィルターはメリーランド州のエルクトンにあるW.L.Gore  ＆  Associates社によって製造され、商標名GORE−SORBER（登録商標）として市販されている。これは気相汚染物質の収集には極めて効果があるが、現状では大型と中型のサイズで入手できるに過ぎない（例えば、約3ccまでのフィルター体積のように）。その現状の形態において、このフィルターは、さらに小さくてよりコンパクトな収着性フィルターに対する成長中のニーズに取り組むにはその性能に限界がある。
第２の周知の内部収着性アセンブリーは、封入フィルター層と感圧接着剤層の間に活性炭/PTFE複合材料のような収着剤の層を取り入れる。感圧接着剤は、収着剤の封入を助けると同時にエンクロージャーの内壁に収着性アセンブリーを装着する手段を提供する。
第３の内部収着性アセンブリーは、２層のフィルター媒体の間に活性炭/PTFE複合材料のような収着剤の層を取り入れる。あるいは、収着剤はフィルター媒体の層の中に包まれ、再循環フィルターが取り付けられるけれどもフィルターを通るそれ程の実際の空気の流れはないような仕方でスロット又は「Ｃ」チャンネルの間に取り付けられることもできる。
これらの内部収着性フィルターはいずれも、気相汚染物質を収着するのには首尾よく機能するが、微粒子はそれ程うまく濾過しない。それらは、フィルターに粒子が衝突することによって又はフィルターまで粒子が拡散することによって粒子を収集するが、標準的な再循環フィルターとほぼ同等に良好な性能はない。
また、２層のエレクトレットフィルター材料と２層のプラスチック支持スクリーンの間にサンドイッチされた不織支持体にノリ付けされた活性炭ビーズを取り入れた、最近紹介された収着性再循環フィルターも入手可能である。このフィルターは、フィルターにかなりの通気抵抗を付加するため、かなりの濾過効果を犠牲にしてかなりの収着性保護を与える。
しかも、使用される材料は高い汚染レベルと高い不揮発性残留物を有する。また、炭素を不織材に支持するために使用される接着剤は、炭素の気孔の一部を塞ぎ、その効率を低下させる。今日のドライブにおけるもう１つの問題点は、塩素や二酸化硫黄のような腐食性イオンによる汚染である。これらのイオンを除去するために現在のフィルターが脱イオン（D.I.）水で洗浄されるとき、フィルターは分解し、今日の敏感なディスクドライブ環境に受け入れられないものになる。また、炭素ビーズは小さな炭素粒子に微粒化する可能性があり、それらは、いずれフィルターから出て行くことがあり得て、とりわけ経時的に又は水分によって静電荷が減少した場合にそうである。
必要とされることは、微粒子に対する優れた濾過性能と気相汚染物質を収着する優れた性能を有する、改良された二重の機能の収着性再循環フィルターであり、クリーンであり又は微粒化（particulating）とガス発生が非常に少なく、イオン系汚染物質を除去するために洗浄可能なことである。したがって、本発明の主な目的は、このような改良された二重の機能の収着性再循環フィルターを提供することである。
発明の要旨
本発明は、ガス発生と微粒化が極めて少なく、優れた濾過と収着の性能を有し、イオン系汚染物質を除去するために洗浄可能な、改良された収着性再循環フィルターである。
本発明の好ましい態様は、２層のフィルター媒体と随意の支持層の間にサンドイッチされ、媒体を通る空気の流れを改良するため、直径0.6mmの針で孔開けされた収着剤/PTFE複合体の収着性コアを備える。好ましいフィルター媒体は、ポリエステル又はポリプロピレンの１層以上の支持層を備えた高度に延伸膨張されたPTFE膜又はPTFEとポリアミド繊維の摩擦電気フィルター媒体である。この結合された構造は、イオン系汚染物質を除去するために脱イオン水で洗浄可能な、クリーンで優れた性能の微粒子と気相汚染物質のフィルターを形成し、そのようなものとして当該工業に現存するニーズを満足させる。
【図面の簡単な説明】
本発明の作用は、以下の説明を次の図面と併せて考慮されることによって明らかになるはずである。
図1Aは、コンピューターディスクドライブアセンブリーの中に位置する本発明15の１つの態様の上面図である。
図1Bは、図1Aの線１−１にそった横断面図である。
図2Aは、フィルターの外側が表わされた本発明の側面図である。
図2Bは、図2Aに示された本発明の上面図である。
図2Cは、図2Aに示された本発明の端面図である。
図３は、収着剤/PTFE複合層の有孔層である本発明の中央層の側面図である。
図4Aもまた図2Bと同様な本発明の上面図である。
図4Bは、本発明に含まれる層を示す図4Aの線４−４にそった横断面図である。
図５は、時間に対する汚染物質（0.3μｍにて）の初期濃度の割合の変化をプロットしたグラフであり、本発明の炭素/PTFE複合層のサイズの効果を比較している。
図６は、時間に対する汚染物質（0.3μｍにて）の初期濃度の割合の変化をプロットしたグラフであり、本発明の各種のフィルター媒体層の効果を比較している。
図７は、時間に対する汚染物質（0.3μｍにて）の初期濃度の割合の変化をプロットしたグラフであり、本発明の種々のサンプルに及ぼす小さな針孔の数の効果を比較している。
発明の詳細な説明
本発明は、エンクロージャーの内部に存在する敏感な装置を保護するため、エンクロージャーの中から微粒子と気相汚染物質を除去することができる改良された収着性再循環フィルターである。本発明品は、ガス発生又は不揮発性残留物が非常に少なく且つ微粒化が少ないといった点でクリーンであり、また、フィルターの表面からイオン系汚染物質を除去するために洗浄可能である。本願における用語「収着剤（sorbent）」は、吸収、収着、触媒又はイオン交換に限らず、気相汚染物質を除去するために使用される任意の形態の物質を包含するものとする。
本発明のフィルターは他の収着性再循環フィルターとはかなり相違する。本発明のフィルターは、小さなスペースの中に収着剤の非常に高い充填を達成し、製造の際にダストが発生することを防ぐ。このことは、複合収着剤層のマトリックスとしてポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を採用することによって達成され得る。PTFEマトリックスは、Goreの米国特許第3953566号明細書にしたがって製造されることができ、この特許は参考にして取り入れられている。また、収着剤層はフィルターカバー層の中に全体的に収容され、そのフィルターカバー層は、１層以上の外側支持層によって適切に支持され保護される。構成材料は非常にクリーンでガス発生が少なく、収着剤の封入は、本フィルターを微粒化が少ないものにする。本フィルターは、洗浄でイオン系汚染物質を除去することができ、特に、PTFE膜の疎水性と複合構造のため、酸性ガスを化学的に吸収可能なように活性炭に付加されることが多い水溶性塩が洗浄除去されない程度に洗浄可能である。
本発明のいろいろな例は、添付図面と議論の中で説明され、例証されることができる。
図1Aと1Bは、通常のディスクドライブアセンブリー18に装着された本発明のフィルターアセンブリー15の配置の例を示す。理解できるように、本発明のフィルターアセンブリーは、ディスクドライブアセンブリー18の事実上どこにでも配置され得るように十分小さく、一般に、回転する一つ以上のデータ記憶ディスク12から生じる強い空気の流れの任意の箇所に装入される。このことは、空気を強制的にフィルターに通して微粒子濾過をもたらし、収着剤の蒸気汚染物質とのより多くの接触を与える。気相汚染物質の収着は、収着剤の気孔構造の中に拡散することによるが、空気の十分な混合は、収着剤の気相汚染物質との接触を増やし、収着速度に大きな効果を与えることができる。一般に、ディスクドライブにおいて、本フィルターは、図のようなブラケット又は「Ｃ」チャンネル17Aと17Bによって適所に支持される。本フィルターは、接着剤によって又はプラスチック枠を用いて枠組みをすることによってなどを含む任意の適当な手段によって適所に支持されることができ、またそのプラスチック枠をハウジングに適所にボルト止めすることにより支持されることができる。
また、本発明は、ファンを使用して空気を流動させたエンクロージャーの中に使用されることもでき、その場合、本フィルターはファンハウジングの中に又は直ぐ近くに装着されることができる。あるいは、本フィルターは、敏感な装置を汚染源から隔て、同時にエンクロージャーのセクション全体に自由圧力平衡を与える、エンクロージャー中の拡散バリヤとして使用されることもできる。
図1Aと1Bに示されたその他の一般的な要素は、リードライトヘッド14と位置決め電機子16である。
図2A、2B、2Cに示されたように、本発明のフィルター20は、フィルターの周りの周辺シール26を有し、このシールは、カバー層を一緒にシールし、収着剤コア層をフィルター層で包む。フィルターの活発な気流の領域24はこの周辺シールの内側にあり、そこで濾過が起きる。また、周辺シール26は、フィルターにある程度の剛性を付加し、図1Aに示されたように一般的な「Ｃ」チャンネル取付外形でフィルターを装着するのに役立つ。
図4Aは図2Bに類似であり、図4Bは線４−４にそった図4Aの横断面図であり、本発明の層状構造を示す。内側層48は収着剤層である。層42と43は一つ以上のフィルター媒体層であり、例えば、フィルター媒体は、延伸膨張PTFE膜と不織ポリエステルの組み合わせのような、ラミネートされた又はラミネートされていないフィルター媒体と支持層であることができる。層41と44は、フィルター層を保護する外側カバー層である。使用されるフィルター媒体に応じ、フィルター媒体又はフィルター支持媒体から繊維がはみ出すことを抑制するため、層41と44が使用されることもできる。
図３は、好ましい収着剤層の側面図であり、収着剤コア31は、マトリックスを通る空気の流れを改良するために針孔32を孔開けされた活性炭とPTFEとの複合体である。収着剤コア31の好ましい態様は、Mortimer,Jr.,の米国特許第4985296号明細書に教示のように、収着剤を充填されたPTFEシートを使用し、収着剤粒子が規則的なPTFE構造の中に捕獲されており、この特許は参考にして取り入れられている。理想的には、粒子の間の利用できる空隙スペースの出来るだけ多くを充填するため、相互の周りに散在するいろいろなサイズの粒子を有する多重モード（例えば、二重モード又は三重モード）で粒子が充填され、コアの中に含まれる活性物質の量を最大限にする。この技術は、単一層の中に多数の収着剤が充填されることも可能にする。次いで収着剤層を通る空気の流れを与えるため、コアが針で孔開けされる。これは空気の流れを増加させ、最終的に、周りのフィルター媒体の粒子濾過を改良し、また、収着剤物質により多くの空気の流れが到達することを可能にする。前述のように、収着剤の濾過は、収着剤物質の内部気孔構造の中に拡散することによる。
本願における用語「針で孔開けされる（needled）」は、構造体の中を通る空気の流れを改良するため、小さな取り囲まれた貫通孔を有する任意の構造を包含するものとする。針による孔開けは、好ましくは、自動的装置と0.1〜3.0mmの直径を有する針を用いて孔が迅速に形成されることにより行われる。
コアのバインダー材料としてPTFEを用いることは、この改良されたフィルター構造に多数の付加的な長所を与える。PTFEは疎水性である。工業的に使用されるいくつかの収着剤は、大きな活性表面積を有する化学的収着剤を提供するため、水溶性塩を使用して活性炭のような物理的収着剤に含浸させる。PTFE/収着剤マトリックスの中の炭素に含浸させることにより、最終的なマトリックスを防水性にし、この結果、脱イオン水が収着剤コア層に接触することがあっても、マトリックスに侵入し得ない。即ち、塩処理が、水洗によって除去され難くなる。イオン系汚染物質は、コンピューターディスクドライブのような腐食に敏感な装置にとって大きな問題になっている。塩素や二酸化硫黄のような問題のイオンは水に容易に溶け、このため、脱イオン水による洗浄は、ドライブの中で使用される多くの構成部分にとって慣例になっている。本発明のフィルター構造は、収着剤の処理と有効性を損なうことなく後の洗浄に耐えることができる、収着剤層に取り入れられた水溶性塩で処理した収着剤を使用可能な唯一の吸着性再循環フィルター構造であると考えられる。
また、PTFEは、フィルターの製造の際及び寿命期間にわたって収着剤材料のダスト発生を有効に抑制する、糸屑の出ないガス発生のない不活性バインダーである。また、この材料は、米国特許第4985296号明細書にしたがって、割合に薄くて高い充填率の材料に作成されることができ、このことは、高い収着剤含有率を有する薄い最終的な構造を可能にする。PTFE/収着剤複合体は0.0254mm（0.001インチ）未満から6.35mm（0.250インチ）以上までの厚さに容易に作成されることができ、仕上げられるフィルター厚さと収着剤充填率に大きな融通性を与える。また、多重モード充填と物理的圧縮を用いると、最大密度の約80〜90％の収着剤密度が可能であり、単位体積あたりに最大の収着剤が充填されることができる。また、結合用エレメントとしてPTFEを使用すると、アクリル樹脂、溶融プラスチック樹脂などのバインダーのように収着剤の孔を閉塞させることはない。
収着剤層の中に含められることができる収着剤材料の例には、物理的収着剤（例えば、シリカゲル、活性炭、活性アルミナ、モレキュラーシーブなど）、化学的収着剤（例えば、過マンガン酸カリウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、粉末化金属、又は気相汚染物質を捕獲するその他の反応体）、イオン交換物質、触媒フィラー、及びこれらの物質の混合物が挙げられる。ある用途においては、種々の汚染物質がフィルターを通過するときにそれらを選択的に除去する種々の収着剤を各々の層が含む、多層の収着剤を採用することが望ましいことがある。
収着剤層を包むための１つの好ましいフィルター媒体は、バシノらの米国特許第4902423号明細書にしたがって作成された延伸膨張PTFE膜の層であり、この特許は参考にして取り入れられている。このフィルター媒体は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド等のような織物、不織物又は延伸膨張多孔質材料の層によって構造的に支持されるであろう。このフィルター媒体はいくつかの長所を有する。10.5フィート／分（3.2メートル／分）で水柱1.0mm未満の空気流れ抵抗といった非常に高い通気性にされることができ、且つ、水による損傷を受け易い収着剤コアを有する仕上げられたフィルターが水洗され得るといったかなりの耐水性を保持することができる。
また、この高度に延伸膨張された膜の粒子濾過効率は非常に良好であり（例えば、0.3μｍでは55％を超える）、このことが良好な粒子濾過と収着剤収容を提供する。好ましい支持層は、テネシー州のオールドヒッコリーにあるリーメイ社から入手可能な0.0034g/cm2（1.0オンス／平方ヤード）のリーメイ2014ポリエステル不織布である。
収着剤層を包む第２の好ましいフィルター媒体は、W.L.Gore  ＆  Associates社から商標GORE−TRET再循環媒体として市販されているもののようなPTFEとポリアミド繊維からなる摩擦電気材料の層である。この媒体の特長は、効率が非常に高く（例えば、0.3μｍで90％を超える）、且つまた非常に通気性（例えば、10.5fpm又は3.2m/分で水柱1mm未満）な点である。この媒体は、脱イオン水で洗浄されているときはその静電気効率を失なうが、乾燥すると繊維混合物の摩擦電気作用のため、その効率を直ちに復活させる。
エレクトレット又はその他の摩擦エレクトレット（triboelectret）の組み合わせのような、高い効率と低い空気流れ抵抗のその他のフィルター材料が使用されることもできる。これらの材料はいずれもイオンを除去するために洗浄可能であり、収着剤コアマトリックスの疎水性は、脱イオン水での洗浄を可能にし、且つ、収着剤コア構造の中の水溶性の化学的収着剤を保護するであろう。
フィルターに耐久性を付加するため、及び摩擦電気媒体又は延伸膨張PTFEフィルター媒体のフィルター支持媒体からはみ出た繊維を収めるため、外側保護層が使用されることもできる。一般に、これは、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、多孔質ポリテトラフルオロエチレンなどの押出された又は延伸膨張されたプラスチック材料であろう。あるいは、これは編物、織物又は不織物材料であることもできる。好ましい材料は、デラウェア州のミドルタウンにあるアプライドエクストルージョンテクノロジイズ社から入手可能なデルネット0707延伸膨張ポリプロピレン材料である。
外側の周辺シールは、同じ層の超音波シールによる構造の熱可塑性又は熱硬化性層のヒートシールであることができる。あるいは、シーラントが付加されてもよいが、製造の際に又は使用中にガスを発生し得るシール材料は全て避けるように注意を払うべきであり、これは、フィルターに収められた収着剤の性能を低下させ易いためである。好ましいシールは、Dukane20KHz超音波溶接器48D2001P型を1.5:1ブースターと直径50mm（2.0インチ）の高出力円形ホーンを用いて1000ワットで運転することによって得られることができる。周囲を166kg/cm2（2380psi）の圧力と0.3秒間の保持時間で溶接し、続いて0.5秒間の保持又は冷却時間を設けることは、延伸膨張PTFEフィルター媒体、0.0034g/cm2（10オンス／平方ヤード）のリーメイ2014ポリエステル不織布支持層、及びポリプロピレンのデルネット0707カバースクリーンの適切なシールをもたらす。
本発明の範囲を限定する意図はないが、以下の例は、本発明が実施され利用される仕方を例証する。
例１
次の方法によって70重量％の活性炭と30重量％のPTFE収着剤コアを作成した。即ち、6874gのカルゴンPCB−Ｇ炭素と69800gの脱イオン水を、115リットルの邪魔板付きステンレス容器の中で混合した。スラリーを攪拌しながら24.8％の水分散系の形態のPTFEの2610gをその容器の中に迅速に注ぎ入れた。使用したPTFE分散系は、ICIアメリカズ社から入手したAD−059であった。この混合物は１分間以内に凝固し、2.5分後にミキサーを停めた。凝塊が底に沈み、上澄みは透明であった。
この凝塊を対流式オーブンの中で160℃で乾燥させた。乾燥したケーキを０℃未満に冷却した。これを635cmのステンレス金網に通て強く粉砕した。次いでフィラー入り粉末の１グラムあたり0.701gのミネラルスピリットを添加した、この混合物を冷却し、再度金網に通し、反転し、次いで外界条件で16時間より長く放置した。
直径10.6cmのペレットを860psiにてシリンダー中で作成した。このペレットを49℃で約16時間加熱した。次いでこのペレットをテープに押出した。次いでこのテープを加熱ロールの間で0.127cmの厚さまで圧延した。テープを加熱ロールを横切って走行させることによって大部分の潤滑剤を蒸発させた。この部分的に乾燥させたテープを、次いで超音波浴の中のイソプロパノール中で溶媒抽出した。イソプロパノールは真空オーブン中で除去した。
次いでテープの一部を、ニードルボードを備えた往復運動するニードルプレスで針による孔開けをした。このニードルボードは厚さ約１インチ（2.54cm）であり、材料がプレスの中を通って進んだときに針が次のサイクルのときに重複した位置に当たらないように、千鳥模様で約0.375インチ（0.95cm）の間隔で離れた長さ約３インチ（7.6cm）の針を備えた。材料は１サイクルあたり約1/8インチ（0.3cm）前進し、ニードルプレスは約90サイクル／分で作動した。このテープは、次いでブレードボックスを通して走行させながらある幅にスリットすることができた。
ここで、実験のため、テープの一部を直径0.6mmの針を用いて手で孔開けを行い、ここで、孔の数は容易に調節可能であった。孔の数の関数として粒子濾過又はクリーン化の依存性を検討するため、１×と２×の孔を用いてサンプルを作成した。また、フィルター媒体／保護層構造と同様にコアサイズも変化させた。次のサンプルを作成した。
全てのサンプルは0.40インチ（10.2mm）の幅と0.92インチ（23.4mm）の長さに作成した。厚さは構造によって変化させた。全てのサンプルは、この例で説明した炭素/PTFE複合材料を使用した。収着剤コアの密度は0.75g/ccであった。
「SFM/LNF」と表示した第１のサンプルは、90孔を針で孔開けした上記のコアを用いて作成した。コアのサイズは0.32インチ（8.1mm）×0.86インチ（21.8mm）であった。フィルター媒体は、米国特許第4902423号明細書にしたがって作成された延伸膨張PTFE膜であった。この膜は2014リーメイと0707デルネットの層で支持され、前述のようにして超音波シールされた。グラフ中でこのサンプルも「SFM/LNF/2XH」と表示してある。
「SFM/SNF」と表示した第２のサンプルは、第１のサンプルと同様にして作成したが、但し、使用した収着剤コアのサイズは0.23インチ（5.8mm）×0.75インチ（19.1mm）であり、孔の数は次いで80に減らした。
「SFM/LNF/1XH」と表示した第３のサンプルは第１のサンプルと同様にして作成したが、52孔のみが存在した。
「GT/LNF」と表示した第４のサンプルは、第１のサンプルで使用したコアと同じコアを使用した。フィルター媒体はGORE−TRET（商標）再循環フィルター媒体であり、0707デルネットで支持され、前記のサンプルと同じ条件下でシールした。
「GT/LNF」と表示した第５のサンプルは、第４のサンプルと同等であるが、使用した収着剤コアのサイズが0.23インチ（5.8mm）×0.75インチ（19.1mm）で、再び80孔を有した。
比較のために使用した第６のサンプルは、メリーランド州のエルクトンにあるW.L.Gore  ＆  Associates社から市販されているGORE−TEX（登録商標）スーパーフロー再循環媒体から作成した同じサイズ（0.40インチ×0.92インチ）のフィルターであり、不織ポリエステル支持層にラミネートしたサンプル１、２、及び３に使用したのと基本的に同じ延伸膨張PTFE膜である。このタイプの検討は周知であり、当該工業における標準的再循環フィルターの１つであるため、これをハードディスクドライブの中の濾過クリーン化検討のために比較として使用した。
この試験は、カリフォルニア州のパロアルトにあるデュークサイエンティフィク社から入手可能な0.3μｍのポリスチレンラテックス球を含む気流で攻撃される3.5インチ型ハードディスクドライブを使用した。この球を水溶液の中に入れ、ミネソタ州のミネアポリスにあるTSI社から入手可能な噴霧器を用いて気流の中に入れた。ドライブから1.0cc/秒の気流を抜き出し、コロラド州のボウルダーにあるパーティクルメジャリングシステムズ社製のLAS−Ｘレーザーエーロゾル分光計を用いてサンプリングした。この装置をセットし、粒子カウンターが８秒間の計数間隔あたり約10000個の粒子をカウントするように安定化させた。次いで噴霧器を止め、どの程度速くドライブがクリーン化するかを粒子カウンターのアウトプットによってモニターした。ドライブは動作しており、回転ディスクはフィルターの中に空気を移動させ、ドライブ中の空気をクリーン化することに留意されたい。また、粒子カウンターによってサンプリングされている空気はフィルターに通され、次いでドライブに戻されることに留意されたい。このように、ドライブは、空気をサンプリングする行為によって簡単にクリーン化する。このように、各々の試験において、フィルターなしではドライブがクリーン化する速度としてのベースラインには、どのフィルター試験も達しない。
これらのサンプルを試験し、性能を比較し、図５、６及び７のグラフに結果をプロットする。図５のグラフは、フィルターなし50、標準的再循環媒体52、サンプル１のSFM/LNF54、及びサンプル２のSFM/SNF56の経時的な汚染物質濃度をプロットしている。これらの結果は、収着剤コアサイズが小さくなるにつれてドライブの粒子クリーン化が向上することを実証している。
図６は、フィルターなし58、標準的再循環媒体60、サンプル２のSFM/SNF62、及びサンプル５のGT/SNF64の経時的な濃度をプロットしている。これらの結果は、２種の異なる濾過媒体の性能を実証しており、両方とも機能し、この特定のドライブにおいて膜が摩擦エレクトレットよりも性能が優れることを示している。
図７は、フィルターなし66、標準的再循環媒体68、サンプル１のSFM/LNF/2XH72、及びサンプル３のSFM/LNF/1XH70の経時的な濃度をプロットしている。これらの結果は、ドライブの粒子クリーン化は、収着剤コアの孔の数とともに向上することを実証している。
上記のサンプルを全て脱イオン水で洗浄し、劣化について検査したが、劣化は観察されなかった。
これらの試験は多くの結果を示す。第１にまた最も重要なことは、本発明のフィルターは、粒子濾過を従来達成できなかったレベルまで申し分なく行いながら、クリーンであって且つ洗浄可能である。第２に、それは針孔の数が増加するとともに又は収着剤コアサイズが小さくなるにつれて粒子クリーン化が向上することを示す。収着剤の量は、針による孔開けによってなされる収着剤コアの排除よりも収着剤コアのサイズによってより変化するため、好ましい態様は、収着剤コアサイズを大きくして針孔の数を大きくすることであろう。いずれの構造もクリーンで、微粒化が少なく、ガス発生が少なく、洗浄可能である。
まとめると、本発明は、これまでに決して入手できなかった高い収着剤充填率と優れた粒子濾過クリーン化性能を有し、薄くてクリーンで、ガス発生が少なく、粒子放出が少なく、脱イオン水により水洗可能な収着性再循環フィルターを提供する。上記の説明と例は、主としてコンピューターディスクドライブ用途に使用されるフィルターの製造に関するものであるが、本発明は数多くのその他の用途にも使用されることができ、例えば、既設の運動部分や付加的なファンからの空気の移動、あるいは対流や拡散などによる単なる空気の移動を利用することができる電子制御ボックス、自動車内部の区画フィルターやフィルターのようなや自動車用フィルター、光学装置などが挙げられる。
本願において本発明の特定の態様を例示し、説明してきたが、本発明はこの例示や説明に限定されるべきでない。いろいろな変化や変更が次の請求の範囲の中で本発明の一部として取り入れられ、具体化され得ることは明らかであろう。
【図１Ａ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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