Luftfiltermedien aus PTFE, dem synthetischen Fluorpolymer von Tetrafluorethylen, haben viele Vorteile, wenn es um die Luftfiltration in Reinräumen und PSA geht.Robrecht Hendrikx, Marktmanager für Entlüftung und Filtration beim japanischen Hersteller Nitto, erklärtDie Luftfiltration ist ein Schlüsselelement bei der Kontrolle der Anzahl und Größe der Partikel, die pro Luftvolumen in einem Reinraum zulässig sind.Wie wir wissen, wird die Klasse des Reinraums durch den Grad der Verunreinigungen definiert, die das Filtermedium aus der Luft entfernt, und für diesen Zweck sind mehrere Filtermedien auf dem Markt erhältlich.Glasfaser, Polyesterfilz oder PTFE, alle können für Reinräume der HEPA- oder ULPA-Klasse verwendet werden.Der Hauptunterschied zwischen diesen Materialien ist der Filtrationsprozess selbst.Die Filtration mit Glasfaser- oder Polyesterfilzmedien erfolgt innerhalb des Materials.Bei PTFE-Filtermedien erfolgt die Filtration an der Oberfläche, was zu mehreren Vorteilen führt;hoher Wirkungsgrad mit geringem Druckabfall und höherer Energieeffizienz und kleineren Filtern.Polytetrafluorethylen (PTFE) ist ein synthetisches Fluorpolymer von Tetrafluorethylen.PTFE ist hydrophob, was bedeutet, dass es wasserabweisend ist.Darüber hinaus hat das Material einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten.Die meisten Menschen kennen PTFE als das Antihaftmaterial, das in Kochgeschirr verwendet wird.Durch kontrolliertes Dehnen können hauchdünne PTFE-Folien luftdurchlässig gemacht werden.Dieser Prozess erzeugt Millionen von Mikroporen pro cm², die eine hohe Luftdurchlässigkeit bieten.Normalerweise wird eine hohe Luftdurchlässigkeit mit einer geringeren Staubabscheidungseffizienz in Verbindung gebracht.Der Mikroporendurchmesser in gereckter PTFE-Folie liegt jedoch im Bereich von 0,1 µm bis 10 µm.Dies ist breit genug, damit die Luft ungehindert passieren kann, bietet aber eine hervorragende Staubpartikelsammlung.Der Filtrationsprozess mit PTFE-Streckfolie unterscheidet sich von anderen Materialien wie Glasfaser oder Polyesterfilz.Glasfaser- und Polyesterfilz müssen eine bestimmte Dicke haben, um effizient zu sein, da sie die Staubpartikel in einem Tunnellabyrinth „einfangen“.Die Filtration mit PTFE-Streckfolie erfolgt an der Oberfläche, da die Mikroporen als Torwächter fungieren.Dank dieses Verhaltens wird das Filtermaterial nahezu nicht verschmutzt, was zu einem deutlich geringeren Druckabfall führt (siehe Abb. 1).Tatsächlich könnten die Staubpartikel durch Vibration entfernt werden.Temish ist ein von Nitto hergestelltes gestrecktes PTFE-Material.Als japanisches Unternehmen, das Industrieklebebänder, Polarisationsfolien, Isoliermaterialien und mehrere andere Produkte herstellt, bietet die Technologie von Nitto diese Lösung als Filterbeutel für den Staubabscheider von Verbrennungsanlagen an.Die gesammelten Staubpartikel werden an der Oberfläche gefiltert und dann durch Vibration abgeschüttelt, um die Beutel nahezu voll zu halten.Vorteile von PTFE-basierten Filtermaterialien für Reinraum-HLKsHohe Effizienz in Kombination mit einem geringen Druckabfall ist ein Merkmal von PTFE-Filtermedien, und hier ist eine Filtrationseffizienz von 99,99999 % mit PTFE-Streckfolie in ULPA-Qualität möglich.Der Druckabfall wird bei diesem extremen Filtrationsgrad zunehmen, aber das PTFE-Material übertrifft immer noch andere Materialien wie Glasfaser in der Filtrationseffizienz und der alles entscheidenden Energieeffizienz (siehe Abb. 3).Energieeffizienz wird zu einem wichtigen Thema, wie Alan Sweeney in seinem Artikel „Luftfiltration auf dem Prüfstand“ in der Februar-Ausgabe von CT feststellte.In dem Artikel äußerte sich Sweeny zu den energetischen Auswirkungen der neuen Norm ISO 16890 in Bezug auf Luftfilter für die allgemeine Belüftung.Sweeny sagte: „Es ist allgemein bekannt, dass Luftfilter einen Beitrag zum Energieverbrauch des HLK-Systems leisten.Wenn das Filtersystem belastet wird, steigt der Druckabfall, was die Belastung des Lüfters erhöht und somit einen höheren Energieverbrauch erfordert.“Jan Nelissen, der CEO des Bauunternehmens ABN, bekräftigte in seinem Artikel „Fünf Kräfte, die die Energieeffizienz im Reinraumdesign der nächsten Generation vorantreiben“ im Bereich Reinraumtechnologie, dass HLK-Systeme für 50–70 % des gesamten Energieverbrauchs eines Reinraumsystems verantwortlich sind.„Reinräume verbrauchen im Vergleich zu nicht klassifizierten Räumen viel Energie;Wissenschaftliche Literatur und Erfahrungen auf diesem Gebiet zeigen, dass Reinräume bis zu 25,3-mal mehr Energie verbrauchen (1,25 kW/m² gegenüber 0,06 kW/m²).Der Energiebedarf von HLK-Systemen beträgt in der Regel 50-75 % des Stromverbrauchs in einem sauberen Produktionsraum aufgrund der hohen Luftdurchsätze, die für bestimmte ISO-Klassen erforderlich sind“, sagte er.Die Klasse des Reinraums wird durch den Grad der Verunreinigungen definiert, die durch das Filtermedium aus der Luft genommen werden, wie oben angegeben.Eine weitere Kontaminationsquelle wird jedoch oft nicht berücksichtigt: das Filtermaterial selbst.Aufgrund geringer mechanischer Widerstände oder Ausgasung chemischer Bestandteile kann die gefilterte Luft durch Fasern oder Gase aus dem Filtermaterial selbst verunreinigt werden.Das ultradünne PTFE-Streckfolienmaterial wird in der Regel durch einen Vliesstoff verstärkt, der eine hervorragende mechanische Beständigkeit bietet (siehe Abb. 4).In Kombination mit der natürlichen Beständigkeit des Materials gegenüber Säuren (zB Flusssäure), Laugen und organischen Lösungsmitteln reduziert PTFE das Risiko einer Kontamination der Reinraumumgebung durch das Filtermaterial selbst drastisch (siehe Abb. 5).Beim Ausgasen von chemischen Bestandteilen zeigt PTFE-Werkstoff hervorragende Ergebnisse (siehe Tabelle 1).Von Nitto durchgeführte Tests haben gezeigt, dass keine Spuren von Bibutylphthalaten, Methylethylketonoxim oder Fluoralkylalkohol vorhanden sind.Die Gesamtmenge der Ausgasung beträgt 461 ppm, was nur 6 % der mit Glasfasermaterial gemessenen 7.860 ppm entspricht.Die hohe Effizienz von PTFE-basierten Filtern hat die Tür zu anderen Märkten wie Unterhaltungselektronik und persönlicher Schutzausrüstung geöffnet.Staubsauger sind in den letzten zehn Jahren immer leistungsfähiger geworden.Leistungsstark war früher ein Synonym für höheren Energieverbrauch und größere Geräte.In letzter Zeit beobachten wir jedoch aufgrund des gestiegenen Umweltbewusstseins der Endkunden eine wachsende Nachfrage nach energieeffizienten und kleineren Geräten.Dies konfrontierte die Hersteller von Staubsaugern mit einem Widerspruch: Wie können kleinere und energiesparende Geräte konstruiert werden, die leistungsstark genug sind, um die Erwartungen ihrer Kunden zu erfüllen?PTFE-basierte Filter boten eine Lösung.Der geringere Druckabfall des Materials ermöglichte es den Herstellern, effizientere und dennoch kleinere Geräte zu konstruieren.Die Energieeffizienz der neuesten Staubsauger hat sogar zu einem neuen Trend geführt: Akku-Staubsauger.Wie diese Geschichte?Abonnieren Sie das Magazin Cleanroom Technology für prägnante Analysen der neuesten Nachrichten und Entwicklungen in der Hightech-Industrie, die in kontrollierten Umgebungen produziert.Neben energieeffizienten und kleineren Staubsaugern erhält der Endkunde mit Filtern auf PTFE-Basis einen weiteren Vorteil.Da die Filterung an der Oberfläche erfolgt, kann der Staub, der während des Staubsaugens gesammelt wird, leicht durch Vibration oder sogar durch Abspülen entfernt werden.Die Verwendung von Wasser schadet dem Filter auf PTFE-Basis nicht, da das Material hydrophob ist.Gesichtsmasken sind in vielen Branchen ein wichtiger Bestandteil der persönlichen Schutzausrüstung (PSA).Abhängig von der Art der erforderlichen Filtration können diese Gesichtsmasken ziemlich groß werden.Der Zusammenhang zwischen der Größe der Gesichtsmaske und der Art der erforderlichen Filtration ist der Druckabfall.Je höher der Druckabfall des Filtermaterials, desto größer die Gesichtsmaske.Die Hauptvorteile sind der hohe Wirkungsgrad bei geringem Druckabfall und das geringe Verschmutzungsrisiko durch das FiltermaterialDer menschliche Faktor ist der Grund dafür.Sie können die Leistung eines HLK-Systems erhöhen, um den Druckabfall teilweise zu überwinden, aber Sie können dasselbe Prinzip nicht für einen Menschen anwenden.PTFE-Filtermaterialien lösten das Dilemma zwischen leichtem Atemkomfort aber größeren Filtern oder weniger Komfort aber kleineren Filtern.Der geringe Druckabfall von PTFE-Filtermaterialien wie Nitto's Temish hat der Gesichtsmaskenindustrie geholfen, kleinere, aber hocheffiziente Gesichtsmasken herzustellen, die dem Benutzer den Komfort einer leichten Atmung bieten.Neben dem geringen Druckverlust sind die mechanische Beständigkeit und die geringe Ausgasung der PTFE-Filtermaterialien ein wichtiger Vorteil bei der Herstellung sicherer und effizienter Gesichtsmasken.PTFE ist ein Filtermaterial, das im Vergleich zu einem Glasfaser- oder Polyesterfilz interessante Eigenschaften für die Reinraumfiltration bietet.Die Hauptvorteile sind der hohe Wirkungsgrad bei geringem Druckabfall und das geringe Verschmutzungsrisiko durch das Filtermaterial.Diese Vorteile resultieren aus den Materialeigenschaften von PTFE und seiner typischen Oberflächenfiltration durch Mikroporen.Ein solch höherer Luftdurchsatz bei geringerem Druckabfall wird auch bei ULPA-Grad-Filtration erreicht.Die Verwendung von PTFE-Filtermaterialien in Reinräumen hat die Tür zu anderen Branchen und anderen Anwendungen wie leistungsstarken batteriebetriebenen Staubsaugern oder kleineren, aber hocheffizienten Gesichtsmasken geöffnet.Der neueste Trend ist die Verlagerung des Bedarfs an sauberer Luft in Reinräumen hin zu unseren Wohnungen.Die Raumluftqualität wird stark von der geografischen Lage des Gebäudes und der Leistung der Lüftungsanlage beeinflusst.Es gibt jedoch noch eine dritte Option: Luftreiniger.Die jüngste Entwicklung von effizienten und dennoch energiefreundlichen Luftreinigern für den persönlichen Gebrauch erhöht die Raumluftqualität und verbessert den Komfort der Bewohner.Diese Luftreiniger verwenden die gleichen Filtertechniken wie Reinräume, basierend auf Temish-Filtermaterialien von Nitto.Hinweis: Dieser Artikel ist in der Ausgabe April 2019 von Cleanroom Technology enthalten.