选择性吸附环境中存在的污染物的吸附过滤器的制造方法
【专利说明】选择性吸附环境中存在的污染物的吸附过滤器
[0001]技术信息
A.
技术领域
[0002]本实用新型涉及一种用于过滤硬盘驱动器内的气态和微粒状污染物的装置。
B.
【背景技术】
[0003]硬盘驱动器必需保持非常干净的环境以正常运作。气态和微粒状污染物必需快速去除以防止其损坏硬盘驱动器的敏感部件。
[0004]设计了各种硬盘驱动器过滤器以去除这些污染物，例如吸附性吸潮器[1]、吸附盒组件[2]，可阻止外部颗粒和有害蒸气进入硬盘驱动器空间以及去除硬盘驱动器内部产生的气态污染物。另一种滤器，再循环滤器[3]去除硬盘驱动器内的微粒污染物。
[0005]再循环过滤器被设计成仅去除微粒物，它们不能去除内部产生的气态污染物。它们通常是驻极体过滤介质的枕块，夹在塑料稀纱网层之间，置于主动空气流中，例如旋转的硬盘或者称为“C”通道的附近。为了具有优良的过滤性能，必需优化再循环过滤器的总体空气流和颗粒过滤效率。
[0006]再循环过滤器与吸附材料的组合，所谓的吸附性再循环过滤器是众所周知的[4，5]。吸附性再循环过滤器具有同时去除内部产生气态和微粒状污染物的能力。吸附性再循环过滤器中使用的现有的吸附材料要么是固定在塑料稀纱网基材上的活性炭珠，要么是固定在机织织物或无纺织物上的活化颗粒。这些材料具有相对优良的空气流，然而它们产生污染问题，因为它们倾向于在过滤器制造过程中产生微粒物。其他吸附材料(例如活性炭-聚四氟乙烯(PTFE)片材)具有低微粒化，但是，它们通常具有非常低的空气流，使得它们对于硬盘驱动器过滤器应用而言不可行[5]。
[0007]—种提高碳-PTFE片材的空气流速的方法如美国专利5，538，545[5]所述，其中用针刺使碳-PTFE带产生小孔。然而，由于碳-PTFE片材的弹性，针刺小孔倾向于陷缩并降低针刺产生的空气流。如果使用较大的针进行针刺，每单位表面积产生的小孔的数量有限，会影响过滤器气态污染物去除性能。
[0008]需要的是一种改良的吸附性再循环过滤器，其在颗粒过滤方面具有优良性能，在气态污染物去除方面具有优良性能，并且在过滤器制造期间没有微粒化或者微粒化非常低。符合这些要求的关键之一是优化吸附材料的空气流和微粒化。
C.【实用新型内容】
[0009]本实用新型解决了盘驱动器过滤器(即吸附性再循环过滤器)中使用的吸附材料的低空气流和高微粒化的问题。
[0010]为了解决上述问题，本实用新型揭示了以下方法:
[0011]使用活性炭-聚四氟乙烯(PTFE)片材作为本实用新型的吸附芯材料[6]。活性炭-聚四氟乙烯(PTFE)片材通常非常干净并且具有非常低的微粒化。
[0012]活性炭-聚四氟乙稀(PTFE)片材的厚度为0.2mm至2.0mm。
[0013]活性炭-聚四氟乙稀(PTFE)片材的净活性炭面密度为20mg/cm2至200mg/cm 2。
[0014]活性炭-聚四氟乙烯(PTFE)片材的空气流通常非常低，因此，片材穿孔以产生高空气流。
[0015]碳片材穿孔的另一个优点在于，产生额外的表面积(孔产生的表面积)，因此可有效去除盘驱动器内的气态污染物。
[0016]穿孔永久性去除一些碳片材材料，并且在碳片材上产生从碳片材吸附芯材料的一个表面到另一个表面延伸而在使用中不会陷缩的洞或孔。
[0017]穿孔的孔的形状可以是圆形、正方形、矩形、五边形、六边形或任意其他形状。为了简便，优选圆形。
[0018]穿孔期间去除的碳片材的百分数为10%至50%。
[0019]采用圆形作为例子，穿孔的孔的直径为0.2mm至2.mm。
[0020]穿孔的孔可均匀分布在碳片材表面。
D.
【附图说明】
[0021]图1是具有吸附性再循环过滤器的硬盘驱动器的示意图。
[0022]图2是吸附性再循环过滤器结构的示意图。
[0023]图3是穿孔的碳-PTFE片材吸附芯材料的图示。
[0024]图4是穿孔的碳-PTFE片材吸附芯材料的空气流(流速)和总表面积的模拟结果。
E.
【具体实施方式】
[0025]讨论了阐述本实用新型的实施例。
[0026]如图1所示，吸附性再循环过滤器15安装在硬盘驱动器10中。用托架或“C”通道17a和17b将其保持在原位。吸附性再循环过滤器通常置于旋转的一个或多个盘12产生的高空气流区域中。这迫使空气通过滤器实现微粒过滤，并且如图2所示，由于包括驻极体层22、覆盖层23和吸附材料21的过滤材料的高空气流，吸附剂接触气态污染物的机会更高。如该图的截面图形式的25a和25b所示，吸附性再循环滤器在其周围加压密封或者热密封。
[0027]如图3所示，活性炭-PTFE片材穿孔形成圆形孔，所述孔均匀分布在碳-PTFE片材上。
[0028]实施例1
[0029]基于流体动力学在具有圆形孔的穿孔碳-PTFE片材上进行数字计算。碳-PTFE片材的厚度为1.1mm，总的碳片材面积为400mm2，碳片材割去的百分数为40%，孔直径范围为
0.1mm 至 1.0mmο
[0030]计算结果如图4所示。穿孔之前，碳-PTFE片材的空气流速为0-1弗雷泽，穿孔后，空气流速增加至200-15，000弗雷泽。
[0031]穿孔之前，碳-PTFE片材的总表面积为400_2，穿孔后，包括孔产生的面积在内的片材的总表面积增加至1，000-6, 000mm2。
[0032]当吸附性再循环过滤器采用这种穿孔的碳-PTFE片材作为吸附材料时，由于穿孔的碳-PTFE片材显著增加的空气流以及表面积，过滤器将具有优良的微粒过滤和气态污染物去除性能。
[0033]实施例2
[0034]吸附剂原料:活性炭-PTFE片材，其中活性炭颗粒被捕获在PTFE结构内。说明:
1.04mm厚度，总的面密度=150mg/cm2，净碳面密度=77mg/cm2。空气流速=1弗雷泽。
[0035]碳-PTFE片材穿孔:在上述碳-PTFE片材中进行穿孔[25个孔/cm2，孔的形状和尺寸:正方形，其长度=1.0mm，碳片材割去百分数=25% ]，从而将片材的空气流速从1弗雷泽提高至约800弗雷泽。
[0036]吸附性再循环过滤器:采用尺寸0.7cmX 1.4cm的上述穿孔的碳-PTFE片材制备吸附性再循环过滤器(尺寸1.45cmX 1.78cm)。吸附剂夹在下面显示的层之间并且在边缘焊接。
[0037]租材:包含聚丙稀和改性聚丙稀腈(Modacrylic)纤维的Technostat (70g/m2)针制至15g/m2聚丙稀无纺织物(H&V公司(Hollingworth&Vose))
[0038]稀纱网:聚乙烯稀纱网(AET有限公司(AET Inc))和雷麦(Reemay)聚酯B2004(SF公司(Snow Filtrat1n))
[0039]性能:采用未穿孔的碳-PTFE片材和穿孔的碳-PTFE片材制备吸附性再循环过滤器样品，对样品进行驱动水平蒸气净化测试，其中25ppm四甲基戊烷(TMP)蒸气输送到旋转硬盘驱动器入口并测量出口 TMP蒸气浓度。对于穿孔的碳-PTFE片材，吸附性再循环滤器的蒸气净化率为88%，而非穿孔碳片材制成的吸附性再循环过滤器的蒸气净化率为76%。
[0040]实施例3
[0041 ] 吸附剂原料:活性炭-PTFE片材结构，其中活性炭颗粒被捕获在PTFE结构内，使用类似于美国专利4，985，296所述方法进行制备。说明:1.05mm厚度，总质量/面积=103mg/cm2，净碳面密度=52mg/cm2。空气流速=1弗雷泽。
[0042]碳-PTFE片材穿孔:在上述吸附剂片材中进行穿孔[48个孔/cm2，孔的形状和尺寸:圆形，其直径=1.0mm，碳片材割去百分数=38% ]，从而将片材的空气流速从1弗雷泽提尚至超过1，000弗雷泽。
[0043]吸附性再循环过滤器:采用尺寸0.7cmX 1.4cm的上述穿孔的碳-PTFE片材制备吸附性再循环过滤器(尺寸1.59cmX 1.59cm)。吸附剂夹在下面显示的层之间并且在边缘焊接。
[0044]租材:包含聚丙稀和改性聚丙稀腈(Modacrylic)纤维的Technostat (70g/m2)针制至15g/m2聚丙稀无纺织物(H&V公司(Hollingworth&Vose))
[0045]稀纱网:聚丙烯稀纱网(Delstar)和雷麦聚酯B2004 (聚合物基团有限公司(Polymer Group, Inc.))
[0046]性能-有机蒸气净化:采用未穿孔的碳-PTFE片材和穿孔的碳-PTFE片材制备吸附性再循环过滤器样品，对样品进行驱动水平蒸气净化测试，其中25ppm四甲基戊烷(TMP)蒸气输送到旋转的硬盘驱动入口并测量出口 TMP蒸气浓度。对于穿孔的碳-PTFE片材，吸附性再循环过滤器的蒸气净化率为89.8%，而非穿孔碳片材制成的吸附性再循环过滤器的蒸气净化率为76.3%。
[0047]性能-颗粒净化:对上述过滤器样品进行驱动水平颗粒净化测试，其中将0.3微米的聚苯乙烯颗粒输送到旋转的盘驱动入口并建立平衡出口颗粒计数，然后切断颗粒输送，记录自盘驱动器出口测量的颗粒衰减。衰减至平衡计数10%的颗粒计数的时间称为衰减时间T90。对于穿孔的碳-PTFE片材，吸附性再循环过滤器的T90为15秒，而非穿孔碳片材制成的吸附性再循环过滤器的T90为19秒。
[0048]虽然已经显示和描述了本实用新型的一些实施方式和实施例，应理解本领域技术人员能够对这些实施方式和实施例进行改变而不背离本实用新型的原则，保护范围由权利要求书及其等价形式限定。
[0049]参考文献
[0050]美国专利文献
[0051][1]5, 417, 743 5/1995 Dauber
[0052][2]6，709，498 3/2004 Tuma
[0053][3]7，601， 192 10/2009 Boulay 等
[0054][4]5，997，618 12/1999 Schneider 等
[0055][5]5，538，545 7/1996 Dauber 等
[0056][6] 4, 985, 296 1/1991 Mortimer, Jr.
【主权项】
1.选择性吸附环境中存在的污染物的吸附过滤器，所述过滤器包括:至少一个保护性支持层；至少一个过滤器层；和具有第一表面和第二表面的吸附芯，所述芯包括用于去除环境中的污染物的吸附剂；其中，所述吸附芯包括从所述第一表面延伸至所述第二表面的多个穿孔。2.如权利要求1所述的吸附过滤器，其特征在于，所述吸附芯包括活性炭-PTFE片材。3.如权利要求1所述的吸附过滤器，其特征在于，所述穿孔是均匀分布的。
【专利摘要】本实用新型揭示了一种用于硬盘驱动器保护的吸附性再循环过滤器的新结构。该过滤器结构中使用的吸附材料是穿孔的吸附片材，大大降低吸附剂微粒化并增加过滤器的空气流，因而提高过滤器总的洁净性及其气态和微粒状污染物去除效率。
【IPC分类】B01D53/02, B01D46/10
【公开号】CN204952586
【申请号】CN201520113315
【发明人】尹江文, I·穆苏克里什南
【申请人】戈尔科技（深圳）有限公司, W.L.戈尔及同仁股份有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年2月16日