專利名稱：：用于從封閉體中除去污染物的縮短的纖維盤板/護罩過濾器結構的制作方法
技術領域：
：本發明涉及用于過濾污染物的設備，該設備用于從諸如易受污染影響的電子器件或光學器件(比如計算機磁盤驅動器)的封閉的環境濾除諸如顆粒污染物和氣相污染物。
背景技術：
：許多包含敏感的設備的封閉體必須保持非常潔凈的環境以便設備能適當地運行。實例包括具有敏感的光學表面或電子結點的封閉體，這些封閉體對能干擾機械操作、光學操作或電氣操作的顆粒污染物和氣態污染物敏感。其它的實例包括諸如計算機硬盤驅動器的數據記錄設備，它們對顆粒、有機蒸氣和腐蝕性的蒸氣敏感。另外還包括用于處理、運輸或儲存薄膜和半導體晶片的封閉體。也包括電子控制盒，如用于汽車和工業應用中的、對顆粒、濕汽積累和腐蝕、以及來自流體和蒸氣的污染敏感的電子控制盒。這些封閉體中的污染來自封閉體的內部和外部。比如，在計算機硬盤驅動器中，損害可能來自外部污染物以及由內部源產生的顆粒和排放的氣體。為了方便，本文中將使用術語"硬盤"或"硬盤驅動器"或"磁盤驅動器"或"驅動器"，應理解，這些術語包括上述的任何封閉體。計算機硬盤驅動器中一個與污染相關的嚴重的失效機理是靜摩擦或"靜態阻力"。靜態阻力來自當磁盤靜止時驅動器磁頭與磁盤增加的粘著性以及與磁頭-磁盤界面平行的增加的粘性阻力。磁盤上的污染物改變了表面能以及磁頭和磁盤之間的粘附力，這也產生靜態阻力。在磁頭和磁盤之間的間隙中冷凝的蒸氣能造成靜態阻力。高密度磁盤對污染造成的靜態阻力更加敏感，因為這些磁盤更光滑，而且只有薄層的潤滑劑存在。用于更小的磁盤驅動器(用于手提電腦和消費應用)的更新型的更低能量、更低轉矩的電動機使這些效果進一步加重。計算機磁盤驅動器中另一個與污染相關的嚴重的失效機理是磁頭碰撞。當顆粒進入磁頭磁盤界面時可能發生磁頭碰撞。高密度驅動器在運行過程中的浮飛高度或磁頭和磁盤之間的間隙可小于30納米，通常磁盤以大于或等于7200轉/分鐘旋轉。即使亞微米尺寸的顆粒也能成為問題，它們會導致磁頭與顆粒碰撞或磁盤浮飛在顆粒上面后使磁頭與磁盤碰撞，使驅動器進入突然故障的模式。顆粒還對數據完整性和驅動器的機械可靠性(有時稱為熱粗糙(thermalasperity))產生不利影響。內顆粒過濾器或循環過濾器是眾所周知的。這些過濾器通常是過濾介質片，諸如疊加到諸如聚酯的非織造織物之類的背襯材料上的膨脹PTFE膜，或含有駐極體(比如靜電的)過濾介質的"枕形"過濾器。可以通過施壓將它們安裝在狹縫或"C形"槽中并放置在活性空氣流中，如在計算機硬盤驅動器中旋轉磁盤的附近或電子控制機殼中風扇的前方等。或者，可以將循環的過濾介質制成在塑料框架中。在非常小的驅動器中，這些小的立式的循環過濾器是如此之小，由該非常小的驅動器產生的空氣循環是如此之慢以致這些過濾器的過濾效果充其量是微弱的。內吸附劑過濾器也是眾所周知的。吸附劑過濾器可以由粉末化的、粒狀的或珠狀的吸著劑或吸著劑混合物構成，這些吸附劑或吸附劑混合物包封在外部的膨脹的PTFE管中。這種過濾器由美國馬里蘭州艾爾克頓市的W.L.戈爾聯合有限公司(W.L.Gore&Associates,Inc.，Elkton,Maryland)生產，可以按商標GORE-SORBER⑧模塊購得。第二種眾所周知的內吸附劑組合件包括吸附劑層，如活性炭/PTFE復合材料，該吸附劑層位于包封過濾器的層和壓敏膠粘劑層之間，所述壓敏膠粘劑層幫助包封吸附劑以及為吸附劑組合件安裝在封閉體內壁上提供手段。第三種內吸附劑組合件包括位于兩層過濾介質之間的吸附劑層，如活性炭/PTFE復合材料，或者內部吸附劑組合件交替包封在過濾介質層中，可以很大程度上按照安裝循環過濾器的方法將該內部吸附劑組合件安裝在狹縫或"C"形槽之間。這些過濾器中通過的空氣流是最微小的。所有這些內部吸附劑過濾器能很好地吸附氣相污染物，但是不能很好地過濾顆粒。它們通過使部分顆粒壓實在過濾器上(即，當帶有顆粒的空氣在過濾器周圍快速運動時使較大的顆粒與吸附劑過濾器撞擊或碰撞)或者通過使顆粒擴散到過濾器上來收集顆粒。然而，它們幾乎無法象標準的循環過濾器那樣良好運行，標準的循環過濾器的工作原理是以下作用的組合篩選(機械地捕獲太大而不能通過過濾器的孔結構的顆粒)、碰撞(捕獲太大而不能跟隨在過濾器或過濾器纖維周圍轉彎的空氣流的顆粒)、阻截(捕獲易于跟隨空氣流但是足夠大而仍然滯留在過濾器纖維上的顆粒，或者換句話說，直徑等于或小于過濾器和氣流線路之間的距離的那些顆粒)和擴散(捕獲由空氣分子引起無規則顫動并與過濾器纖維接觸而被收集的顆粒)。提供通氣的過濾器(breatherfilter)和具有任選吸附劑的循環過濾器的多功能過濾器可以解決許多與現有過濾器有關的問題。在Dauber的美國專利第6395073號中描述了一種多功能的過濾器。當存在放置這種組合過濾器的空間時，這是一種合適的解決方案。圓板過濾器(diskfilter)或護罩式過濾器(shroudfilter)也是眾所周知的。這些過濾器位于磁盤下方或緊靠其周邊。因為通常毯式過濾器和護罩式過濾器使用纖維狀的介質。很難將這種纖維狀的介質放置在十分靠近計算機磁盤的位置，因為纖維可能從過濾器中伸出與計算機磁盤接觸。這可能產生更多的顆粒并沉積在硬盤上，如此會導致硬盤驅動器的災害性故障。然而，更小的驅動器中的有限空間經常使這些過濾器必須直接放置在磁盤的上方或下方。而且，特別是在磁盤十分靠近上蓋和底盤的更小的驅動器中，與通常在更大的驅動器中使用的標準立式位置相比，這些過濾器在這些位置能更好地運行。安裝在小型驅動器或任何驅動器(其過濾器與驅動器組件之間的間隙狹小)中的多功能過濾器中，從過濾器中伸出的纖維會產生一些問題。硬盤和過濾器之間的間隙可能小于0.5mm，過濾器必須與該厚度匹配，并且為磁盤留下自轉的間隙，而不會產生與過濾器接觸的可能性。需要一種循環過濾材料，其具有低的纖維高度，以允許該材料用作毯式或護罩式過濾器。因此，本發明提供一種能過濾空氣中的顆粒的短纖維的毯式/護罩式過濾材料，以防止纖維接觸或干擾封閉體中的任何運動部分。本發明還提供了纖維高度減小的毯式或護罩式過濾器。本發明可以任選地包括吸附劑以過濾來自封閉體的氣態污染物。發明概述一方面，本發明是用于安裝在磁盤驅動器中的不滲透性表面上的層壓循環過濾器，該層壓循環過濾器包含膠粘劑層；具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面的過濾器層，過濾器層包含許多纖維；具有疊加在過濾器層的第二表面上的第一表面和與該第一表面相對的第二表面的膜層，其中纖維從膜層的第二表面突出的垂直距離小于0.005英寸。另一方面，本發明是用于安裝在磁盤驅動器中的不滲透性表面上的層壓循環過濾器，該層壓循環過濾器包含膠粘劑層；具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面的過濾器層，過濾器層包含許多纖維；具有疊加在過濾器層的第二表面上的第一表面和與該第一表面相對的第二表面的膜層，其中從膜層的第二表面突出，且突出的垂直距離大于0.010英寸的纖維量少于2根纖維/毫米2。又一方面，本發明提供一種用于安裝在磁盤驅動器中的不滲透性表面上的駐極體循環過濾器，該駐極體循環過濾器包含膠粘劑層；具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面的駐極體過濾器層，該駐極體過濾器層包含許多纖維；其中所述纖維從所述駐極體層的第二表面突出的垂直距離小于0.010英寸。另一方面，本發明提供一種用于安裝在磁盤驅動器中的不滲透性表面上的駐極體循環過濾器，該駐極體循環過濾器包含膠粘劑層；具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面的駐極體過濾器層，該駐極體過濾器層包含許多纖維并且該層厚度小于0.005英寸；其中從所述駐極體層的第二表面突出，且突出的垂直距離小于0.005英寸的纖維量少于2根纖維/毫米又一方面，本發明包含用于安裝在磁盤驅動器中的不滲透性表面上的層壓循環過濾器，該層壓循環過濾器包含膠粘劑層；具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面的聚酯非織造織物的過濾器層，該聚酯非織造織物過濾器層包含許多纖維并且該層厚度小于約0.005英寸；包含ePTFE膜的膜層，該膜層具有疊加在聚酯非織造織物過濾器層的第二表面上的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，該膜層的厚度小于約0.001英寸，其中所述纖維從膜層的第二表面伸出的垂直距離小于0.010英寸。還有一方面，本發明提供用于安裝在磁盤驅動器中的不滲透性表面上的層壓循環過濾器，該層壓循環過濾器包含膠粘劑層；具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面的聚酯非織造織物的過濾器層，該聚酯非織造織物過濾器層包含許多纖維并且其厚度小于約0.005英寸；包含ePTFE膜的膜層，所述膜層具有疊加在非織造織物過濾器層的第二表面上的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，該膜層的厚度小于約0.001英寸，其中從膜層的第二表面突出，并突出的垂直距離大于0.005英寸的纖維量少于2根纖維/毫米2。附圖簡要說明由結合以下附圖進行的描述，應清楚了解本發明的操作，附圖中圖1A和1B分別是本發明具有縮短的纖維過濾材料和膠粘劑的過濾器單元的一個實施方式的俯視圖和側視圖，該過濾器單元用于安裝在封閉體內；圖2是本發明具有層壓的短纖維過濾器的過濾器單元的另一個實施方式的側視圖，所述層壓的短纖維過濾器包含膜層、過濾器層和膠粘劑層，該過濾器單元用于安裝在封閉體內；圖3是本發明應用于封閉體表面(諸如計算機硬盤驅動器蓋的下表面)上的過濾器單元的一個實施方式的俯視圖4是本發明安裝在計算機硬盤驅動器的頂蓋中的過濾器單元的一種實施方式的側視圖5是本發明的過濾器單元的另一個實施方式的側視圖，該過濾器單元具有在膠粘劑層和過濾器層之間的吸附劑層；圖6是本發明的過濾器單元的另一個實施方式的側視圖，該過濾器單元具有吸附劑層和其中具有開孔的附加層；圖7是本發明的過濾器單元的作為護罩式過濾器應用于硬盤驅動器側壁上時的另一個實施方式的俯視圖8是本發明的過濾器單元的過濾器介質的另一個實施方式的俯視圖，其中在各點(經常稱為粘合點)上將過濾器介質粘合以控制纖維的突出；圖9A和9B分別是纖維狀過濾器介質在砑光前和砑光后的示例性側視圖，圖中顯示砑光后縮短了從過濾材料中突出的纖維；圖10A和10B分別是纖維狀過濾器介質在磨光(burnishing)前和磨光后的示例性側視圖，圖中顯示通過熔化使突出纖維回到基層(base)過濾器介質，而減小纖維的長度；圖11示出駐極體介質表面的顯微照片。標記為0.013英寸，顯示纖維一般延伸超過過濾材料表面大于或等于0.05英寸；圖12示出本發明的短纖維過濾器介質表面的顯微照片；圖13示出本發明的短纖維過濾器層疊物表面的顯微照片。發明詳述本發明提供一種用于磁盤驅動器的改進的過濾器介質和包含該本發明介質的改進的過濾器。該過濾器可以用作護罩式或毯式顆粒過濾器和任選的顆粒和蒸氣過濾器，以過濾計算機硬盤驅動器中的內部顆粒和蒸氣。本發明減小了纖維高度以防止纖維接觸運動的表面，如計算機硬盤或磁頭，并防止這種纖維干擾安裝了這種纖維的設備的運行。在后一個方面，所述過濾器包括纖維狀的過濾材料，但是該過濾器的結構能使極少的纖維從過濾器的表面突出。這樣就允許過濾器具有足夠薄的輪廓，使其能安裝在磁盤驅動器的狹小空間內，諸如位于磁盤下方的毯式過濾器，或位于緊鄰磁盤周邊的護罩上的護罩式過濾器。可以通過多種方法來得到這種薄的纖維輪廓通過用熱和壓力對過濾器介質進行砑光，將纖維固定在過濾器內并防止纖維從過濾器表面伸出。或者，通過用火焰或熱處理對過濾器介質進行磨光或處理，使任何伸出的纖維熔化。在另一種技術中，過濾材料用膠粘劑或粘合材料處理，然后擠壓該過濾材料，將纖維粘合在過濾器主體內。比如，可以先施涂液體膠粘劑，然后將纖維壓入過濾器主體來完成這個過程。縮短的纖維過濾器介質可以包含砑光處理的靜電摩擦駐極體材料。有用的靜電摩擦駐極體材料可以根據商標名為GORE-TRET⑧的循環過濾器從W丄.戈爾聯合有限公司購得。這種介質非常有效(比如，超過90%@0.3微米)，滲透性也非常好(比如，以10.5英尺/分鐘或3.2米/分鐘達到小于1毫米H20)。當用去離子水洗滌時，雖然這種介質失去其靜電荷，但是一旦使其千燥，由于異種纖維混合物的摩擦帶電效應，它立即重新變得有效。盡管這種介質具有許多纖維狀突出，發明人已經發現，通過砑光處理可以將該駐極體(該纖維)壓縮和束縛在過濾器介質內。令人驚奇的是，對駐極體介質進行砑光不會造成過濾器性能的重大損失。人們并未預期到經砑光的駐極體的性能與未經砑光的材料的過濾器一樣好，因為預計對材料的砑光有可能增加通過該介質時的壓降，造成更多的空氣從過濾器旁路而未進行過濾，從而降低過濾性能。而且，因為靜電介質是通過介質內的電場或基本上通過使顆粒的跡線折彎至帶相反電荷的纖維上而發生作用的，所以通過使介質顯著變薄，會減少在該介質內的預期的停留時間(dwelltime)，推測起來這會降低材料的收集效率。通過改變砑光過程的溫度、壓力和處理時間，可以對駐極體進行砑光達到需要的厚度和纖維高度。砑光是一種過程，該過程中在纖維狀材料上施加熱和壓力以進行壓縮，以及對該材料進行熱定形以降低厚度，或使低熔點纖維組分軟化或熔化，該組分一旦冷卻就硬化或固化而使整個纖維狀介質保持減小的厚度。太高的熱量和壓力會使材料失去介質的纖維狀性質，或使介質完全熔化回到塑態。在一些情況下，過度砑光處理會使纖維固化而形成塑性片。施加足夠的熱和壓力以達到具有所需厚度和纖維含量的穩態的材料。太少的熱量會使纖維相互粘合的效力不足而不能降低纖維突出的高度。在應用中，可以使過濾器接觸更高的溫度。這可能使砑光的材料回到其砑光前的尺寸。所需的熱、壓力和處理時間將取決于材料和結構，但是對于任何給定的纖維過濾材料，能方便地確定這些條件。盡管優選摩擦駐極體材料，但是其它的經砑光的過濾材料也可以用于改進縮短的纖維過濾層。這些材料可以包括另一類駐極體或摩擦駐極體材料，它們效率高，對氣流的阻力低。這些材料也可以是其它非織造材料或非紡粘材料、濾紙、過濾介質、過濾膜，諸如聚丙烯膜或流延聚合物膜，或過濾材料的一些組合。也可以采用其它方法來降低纖維高度。比如，可以將駐極體的非織造介質進行磨光或用火焰或其它熱源對其進行處理，所述火焰或其它熱源使突出的纖維熔化，而使纖維回到主要的纖維網狀物上。這些方法在突出的纖維上施加足夠的熱以使它們熔化返回主網狀物，而不會施加過多的熱而使整個纖維狀材料或網狀物熔化。再一次，溫度和處理時間或施加熱量的時間量將取決于要熔化的纖維的材料組成，但是突出的纖維必須達到構成該纖維的聚合物的熔化溫度。在降低纖維高度的另一種技術中，將諸如膠粘劑之類的添加劑加入過濾材料中，并使材料從輥通過以擠壓該材料，并使添加劑固化，以將纖維保持在主要網狀物上。可以使用的膠粘劑包括熔化溫度低于過濾器介質的纖維的熔化溫度的熱固材料或熱塑材料，然后對膠粘劑進行熱處理以固定厚度和保持纖維。可以在擠壓之前或進行擠壓時在過濾材料中加入諸如液體膠粘劑或多組分(multipart)膠粘劑的其他添加劑，并且用空氣固化、紫外線固化或其它方法使膠粘劑固化。現在轉向附圖，圖1A和1B分別顯示本發明的短纖維過濾器10的第一實施方式的俯視圖和側視圖。圖1B顯示在膠粘劑層12上的縮短的纖維過濾器介質ll，用于容易地安裝到封閉體表面上。較優地，過濾器介質ll是砑光的駐極體介質。圖2示出本發明的層壓短纖維過濾器的另一個實施方式的側視圖。圖2顯示膜60疊加在駐極體過濾器層61上，駐極體過濾器層61則設置在膠粘劑層12上。圖3示出本發明的改進的短纖維過濾器10的一個實施方式應用于封閉體的表面13時的俯視圖。比如，圖中示出作為圓板過濾器10安裝在計算機硬盤驅動器的蓋子13的下側。圖4示出本發明的短纖維過濾器10的一個實施方式的側視圖，圖中示出為圓板過濾器安裝在具有自旋的記錄介質15的計算機硬盤驅動器14的頂蓋19上。圖5顯示本發明的改進的短纖維過濾器的另一個實施方式的側視圖。在這方面，短纖維過濾器層11位于吸附劑層20上，這兩者與膠粘劑層12—起都保持在位。圖6是本發明的短纖維過濾器10的另一個實施方式的側視圖，該過濾器包含吸附劑層21、過濾器層11和其中具有開孔的附加層12a，附加層12a可以是膠粘劑，附加層12a和膠粘劑層12將過濾器保持在一起并定位，圖6呈現為平坦的上表面，它對于減少過濾器位于磁盤驅動器中時可能造成的潛在的擾動是很重要的。圖7顯示本發明的改進的短纖維過濾器10應用于方便體表面18的實施方式的俯視圖。圖中顯示，該過濾器作為護罩式過濾器10安裝在計算機硬盤驅動器14的側壁18上，該計算機硬盤驅動器14具有自旋的記錄介質15、記錄頭16和電樞(armature)17。在一個優選的實施方式中，護罩式過濾器10包括用于方便安裝的壓敏膠粘劑。圖8示出降低了纖維高度的過濾器介質的另一個實施方式。在該實施方式中，由點結合的圖案來降低纖維高度。該圖為一俯視圖，顯示粘合位點的圖案(50)，該圖案可應用于駐極體或其它纖維狀過濾材料以束縛纖維并試圖限制伸出的纖維。粘合點的間距取決于許多因素，諸如纖維直徑、纖維長度、纖維材料和需要的纖維束縛或纖維縮短或所需的突出纖維。纖維間距也會影響過濾器的厚度。圖9A和9B說明在對過濾材料進行砑光前和砑光后的駐極體。在圖9A中，進行砑光前，有一些纖維的端部54伸出過濾器52的表面，而纖維53的兩個端點都附著于表面上，但是中間升高或形成弓形而離開過濾器的表面。砑光后，如圖9B中所示，纖維被壓縮和結合或被進一步機械纏繞，使得纖維不再從過濾器的表面突出。類似地，圖11示出標準駐極體過濾材料的顯微照片。該顯微照片包括基準標記(marker)，其為0.013英寸。可以看到，許多纖維從過濾器表面伸出0.05英寸或更長。相反，圖12顯示對該駐極體進行砑光后(如本發明的實施例3)的顯微照片，可以清楚地看到，在3.5毫米的視野內從過濾器的表面伸出接近0.005英寸的纖維不超過兩根。還可以采用磨光來制造縮短纖維的過濾材料。圖IOA和10B分別示出進行磨光之前和之后的過濾器。在圖10A中，在進行磨光之前，纖維56和57從過濾器表面伸長，遠離該表面。進行磨光后，纖維56熔化返回過濾器表面被包含在該表面。有一些端纖維57的端部仍突出，但是這些纖維通常可以在制造管過濾器以及對完成的過濾器進行模切時切除。圖13示出另一種實施方式的表面的顯微照片，該圖顯示沒有可測得的纖維從膜中伸出或穿過膜。在該實施方式中，加入了另一層(CONWED聚丙烯塑料纖維織品層)作為膜與駐極體過濾器層疊的輔助物。在此，跟隨用于構建過濾器樣品的CONWED塑料的形式可以看到所述膜，但是看不到纖維。過濾材料可以是單層過濾器或層狀的或層疊在一起的多層過濾器。多層過濾器層可以含有膜層，因為膜層對于包容纖維和厚度控制是優選的，同時增加過濾效益。單獨過濾器層通過砑光或其它方法可改進纖維包容狀況，減少纖維突出。本發明的過濾器可以包括支承層。優選的支承層或層疊過濾器層是理美(Reemay)2014聚酯非織造織物，1.0oz/yd2，可從美國田納西州舊黑克瑞市理美有限公司(Reemay,Inc.,OldHickory，Te皿essee)購得。如果需要減小厚度，可以使用更輕的重量型式，或者可以在任何層疊步驟之前或任一層疊步驟之中對材料進行砑光。另一種優選的支承層是靜電摩擦駐極體材料層，它以成品過濾器形式，從W.L.戈爾聯合有限公司，以商標GORE-TRET⑧的循環過濾器獲得。其它過濾材料也可以用作支承層。它們可以是能產生高效率和對氣流阻力低的另一種駐極體或其它摩擦駐極體材料。它們也可以是其它濾紙或這些過濾材料的組合。可以在上述任何一種實施方式中加入一層或多層吸附劑層以形成既能有效過濾顆粒又能有效過濾蒸氣的組合過濾器。可以對吸附劑進行處理以用于吸附諸如酸性氣體之類的特定的氣態物質。吸附劑可以包含一層或多層100%的吸附劑材料，如粒狀的活性炭，或者吸附劑可以是填充的產品基質，如與填充部分空隙空間的吸附劑混合的多孔聚合物材料骨架(scaffold)。其它可能的材料包括浸漬吸附劑的非織造織物或稀松布上的珠粒，其中該非織造織物或稀松布可以是纖維素或聚合物的，并包含乳膠或其它粘合劑。除此之外其它可能的材料包括多孔的吸附劑澆鑄品或吸附劑片以及為聚合物或陶瓷的填料。吸附劑也可以是不同類型吸附劑的混合物。可以包含在吸附劑層中的吸附劑材料的例子包括物理吸附劑(如，硅膠、活性炭、活性氧化鋁、分子篩、吸附劑聚合物等)；化學吸附劑(如，高錳酸鉀、碳酸鉀、碘化鉀、碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈣、粉末化的金屬或其它清除氣相污染物的試劑)；以及這些物質的混合物。對于一些應用，可能需要使用多層吸附劑材料，每一層含有不同的吸附劑以便在污染物通過過濾器時選擇性地除去不同的污染物。吸附劑層的一個優選的實施方式利用填充吸附劑的PTFE片，其中吸附劑顆粒被截留在網狀PTFE結構中，如Mortimer,Jr的美國專利第4985296號所揭示的。理想地，顆粒以多模(如雙模或三模)的方式填充，不同粒徑的顆粒相互散布以填充盡可能多的顆粒間的空隙空間，以使芯體中包含的活性物質量最大。這種技術也能夠將許多吸著劑填充在單層中。然后使芯體膨脹，使一些氣流進入或用針刺芯體以使更多的氣流進入。膨脹該芯體可減小裝填密度，但是提供更加均一的吸著劑阻擋層。可能需要其它處理，諸如針刺或類似方法，以獲得所需的吸附劑和氣流性能。而且，可以在吸附劑層中壓出或形成脊或任何有助氣流的圖案，以幫助調節或減少硬盤驅動器中的氣流擾動。可以容易地制作厚度為小于0.001英寸至0.400英寸的PTFE/吸附劑復合材料，并允許完成的過濾器在厚度和吸附劑裝填量方面具有更大的靈活性。而且，使用多模填充和物理壓縮使吸附劑密度大約為全密度(fulldensity)的80-95%成為可能，以便每單位體積可以裝填的吸附劑材料達到最大。使用PTFE作為結合組分也不會阻塞吸附劑孔，而諸如丙烯酸酯類、熔化的塑料樹脂等之類的粘合劑則不能做到這一點。為了尺寸穩定性或添加的纖維的包容，可以加入附加層。附加層可以是類似于上述理美2104的非織造織物，或可以是任何其它方便的材料。為了方便構建過濾器，可以使用膠粘劑層。膠粘劑必須具有足夠的剝離強度以承受應用使用，并且滿足任何可能存在的使用規定，諸如高溫、耐溶劑性、監管部門批準、可重新定位或低放氣的規定。一般的低放氣規定是要通過ASTM-595-84規定，該規定中總物質量損失小于1%，收集的揮發性可凝縮物質小于0.1%。優選的膠粘劑是雙面膠，它含有施涂到聚合膜載體層的兩面的厚0.001英寸(0.0025厘米)的滲透性丙烯酸壓敏膠粘劑。也可以使用較厚的膠粘劑，優選劑厚的膠粘劑將過濾器粘附于難以附著的材料上，諸如堅硬的封閉體表面。聚合物膜可以是，例如，聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜、聚氨酯膜或聚氯乙烯膜。較優地，該膜包含0.0005英寸厚至0.005優選厚的聚酯膜，但是如果需要，可以使用更厚的膜。一種優選的膜是由E.I.杜邦公司(E丄DupontCo.)生產的MYLAR⑧膜。可以通過比如涂布法、涂漆法、噴霧法、浸漬法、層壓法或其它將膠粘劑施涂于層上的方法將膠粘劑設置在聚合物膜上。在一些實施方式中，可以將膠粘劑預施涂在可商業購買的膜上。在一些情況下，膠粘劑位于剝離層上。在組合或安裝過濾器之前除去剝離層，而未支承的膠粘劑保留，待用于構建過濾器。在要求過濾器非常薄時特別有用，諸如在新型的1.0英寸和0.85英寸的驅動器中，這些驅動器中包括外殼、記錄頭和硬盤在內的厚度至多只有3毫米。可商業購買的轉移膠粘劑來自3M公司9457部門，可商業購買的雙面膠是3M415，這兩者都采用A-40型丙烯酸酯膠粘劑，所有這些產品都可從美國明尼蘇達州明尼阿波利斯市的3M有限公司(MinnesotaMiningManufacturing,Inc.，Minnesota)購買。在本發明的層疊結構上使用的優選膜是發泡PTFE膜的膜層，該發泡PTFE膜是按照Bacino等人的美國專利第4902423號中描述的方法制備的。該膜對氣流的阻力最小，而且當疊加在過濾器或支承層上時含有纖維。可以以成品的形式從美國馬里蘭州艾爾克頓市的W丄.戈爾聯合有限公司購買這些膜。測量從過濾器表面伸出的纖維長度用光學顯微鏡，諸如尼康(Nikon)SMZ-2T立體照相顯微鏡，可以看到從過濾器表面突出的纖維。通過將突出的纖維與位于同一視野內的標尺比較，可以測量其長度。可以將顯微照相和測量系統，如來自尼康公司的FX顯微照相系統和視頻圖像標記測量系統加入顯微鏡中，以便在顯微照相中包括長度比較物或標記，用于測量長度和進行比較。將設備組裝在改造的驅動器中使用可從日立公司(HitachiCorporation)購買的1.0英寸形狀因子的4GB磁盤驅動器對本發明實施例的顆粒過濾性能進行測試。改造內容包括在驅動器蓋上鉆兩個孔。一個孔用于允許污染物引入，另一個孔用于在性能測試過程中獲取驅動器內部氣氛的樣品。在蓋子的每一個孔的上方安裝不銹鋼配件，使配件處于每個孔的中心上方，將配件固定并用二組分的環氧樹脂進行密封。使用配管連接顆粒供應源與驅動器進口配件，以及連接顆粒計數器和出口配件。使用異丙醇和干凈的加壓空氣對驅動器蓋子進行清潔，以除去在改造過程中產生的所有油狀物和顆粒。驅動器改造完成后，將過濾器安裝在驅動器蓋子上，直接處于硬盤驅動器的上方，與磁盤上磁頭讀取和記錄數據的一側相對。將本發明的過濾器與購買的驅動器中提供和安裝的現有的立式循環過濾器進行比較。磁盤驅動器循環過濾器的測試該測試設計為測量顆粒過濾器從已經裝填了顆粒的初始狀態的磁盤驅動器內降低顆粒濃度的效率。本測試可用于標準立式循環過濾器以及本發明中描述的護罩式和圓板式循環過濾器。根據清除時間(cleanuptime)對循環過濾器的性能進行定量，清除時間定義為將驅動器內顆粒量減少至顆粒量初始值的固定百分數所需要的時間。一般的度量是清除驅動器內90%的顆粒所花費的時間，被稱為t9j直。較低的t9。值表示清除較快，過濾器性能更高。為了測量循環過濾器的效率，在改進的磁盤驅動器中測量過濾器樣品。使驅動器中現有的通氣孔保持無蓋以便為從驅動器排空任何過壓提供途徑，以及在對驅動器環境取樣的過程中允許空氣進入驅動器而不必有意將空氣引入驅動器中。將蓋子安全地固定在基板上。將提供0.1微米顆粒的氣溶膠的管子與驅動器蓋子上的進口相連，根據磁盤旋轉的方向，該進口處于過濾器的上游。所述顆粒是0.1微米的聚苯乙烯乳膠小球，由杜克科技公司(DukeScientificCorporation)提供，將它們稀釋在去離子水中并用霧化器進行霧化，霧化器由美國明尼蘇達州的TSI公司(TSICorporation,MinnesotaUSA)提供。第二根管子用于獲取驅動器的內部氣氛樣品，該管將激光顆粒計數器(LPC)和驅動器蓋子上的出口相連，該出口位于過濾器的下游。使用來自美國科羅拉多州的顆粒測量系統公司(ParticleMeasuringSystemsInc.,ColoradoUSA)的HS-LAS型激光氣溶膠分光光度計對顆粒計數。通過精細物質流量控制器使離開驅動器和從計數器通過的樣品的流速保持在0.10立方厘米/秒，并使通過LPC的鞘型流(sheathflow)保持在15立方厘米/秒。使用LPC每秒種獲取一次0.1微米顆粒的數量，將結果儲存在計算機磁盤驅動器上以用于稍后分析。用位于層流通風櫥中的驅動器進行該測試，該層流通風櫥的進氣口中安裝了HEPA過濾器，目的是為了保持一個環境顆粒濃度極低的受控的測試環境。使用標準尺寸和結構的循環過濾器從購買的驅動器獲取樣品。還運行一個不含循環過濾器的對照例。循環過濾器的測試包括以下順序步驟關閉驅動器，使帶有顆粒的空氣通過驅動器，監測0.1微米顆粒的計數直到達到穩態顆粒計數，通常是約2000計數/秒。這時，開啟驅動器，同時繼續獲取驅動器內部的樣品。再次監測O.l微米顆粒的濃度直到達到穩態條件。濃度下降是由于空氣循環通過驅動器和過濾器，顆粒撞擊在驅動器表面和其它顆粒收集裝置。不同的過濾器結構和位置將對驅動器開啟時記錄的穩態產生不同的影響，可以對這些不同之處進行分析以確定最優的過濾器結構和位置。當驅動器關閉時獲得的數據是每秒鐘的計數，標記為Ca，當驅動器開啟時，每秒鐘的計數標記為Css。將有無過濾器Css和對各測試過濾器的Css。根據以下公式計算19():t9Q=2.3V/Q(1/Rrl)，其中t9o是去除90X的顆粒計算的以秒計的時間，V是敞開的驅動器體積或驅動器的空氣體積，Q是進入驅動器的顆粒流速(在這種情況下，也等于顆粒計數器的釆樣速度，因為采樣氣流用于將帶有顆粒的空氣從驅動器吸引至LPC，從顆粒負載源吸引至驅動器)，1/R產Ca/Css。進行三個獨立試驗，以檢測可重現性以及消除來自背景計數中的噪音的誤差。對三個試驗所得結果取平均值，以獲得對O.l微米顆粒的平均清除時間。進一步分析可以計算RCUR時間，即將運行過濾器的t9o時間除以不運行過濾器的t9o時間，得到的數值稱為RCUR數或相對清除率。RCUR數是比較不同驅動器和不同試驗裝置的更好的比較數值，因為它注明了在被測試的特定的驅動器中相對無過濾器時的過濾器性能。如上所述對l.O英寸的硬盤驅動器進行改造，以用于測試改造的驅動器中的顆粒清除作用，其中，在該硬盤驅動器的蓋子上安裝進口和出口。根據前述的程序測試樣品。在不同的l.O英寸的驅動器中測試各樣品，這些驅動器都來自日本的日立公司。這些測試中各驅動器的絕對時間可以變化。這種變數可能部分來自驅動器的泄漏，因為這些驅動器的密封性經常不是很好，并且在打開和關閉驅動器以插入過濾器和在驅動器蓋子上安置進出口后，驅動器的密封性會變差。但是相對清除率將對特定驅動器和測試裝置測試的各過濾器與無過濾器時的試驗進行比較，如此消除了驅動器之間的許多變數。以下的實施例無意限制本發明的范圍，它們說明如何進行本發明和使用本發明。實施例1制備樣品并評價改進的縮短纖維的循環過濾器的循環過濾效率。樣品過濾器包括福瑞澤數(Frazier皿mber)約為200F的PTFE膜(由W丄.戈爾聯合公司生產)，將該PTFE膜層壓在經砑光的2.0oz/yd2的理美非織造的聚酯上以包含纖維，該非織造聚酯可從美國田納西州舊黑克瑞市的BBA纖維網有限公司(BBAFiberwebInc.,OldHickoryTennessee)購得。該層壓物的總厚度為約0.015英寸。然后從該材料切出半圓形的樣品過濾器，安裝在磁盤下面，但是在任何發動機機座干擾物(motormountinterference)周圍。將0.006英寸的雙面膠(由美國賓夕法尼亞州格林洛克市(GlennRock)的膠粘劑研究所提供)置于非織造的聚酯層下面，以完成過濾器的組裝。進行無過濾器的試驗作為對照。使用上述的磁盤驅動器循環過濾器試驗對過濾器進行測試。結果記錄在表l中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>實施例2制備樣品以測試另一種改進的縮短纖維的循環過濾器的循環過濾效率。示例的本發明過濾器包括實施例1中使用的福瑞澤數約為200F的ePTFE膜，該膜疊加在70mg/n^的駐極體過濾材料(由W.L.戈爾聯合公司提供)上。該駐極體和膜的初始厚度為約0.052英寸士O.OIO英寸。用美國馬塞諸塞州布洛克頓市喬可耐公司(GeoKnight，BrocktonMA)生產的T-恤壓機將這些層層壓在一起。用于本樣品的條件是將上壓板加熱至340下(nrc)，對該壓板使用90psi氣壓，保持該設定條件30秒。然后將樣品反轉，用相同的溫度和壓力對樣品再加熱7秒鐘，以進一步擠壓該層壓物。最終層壓物的厚度為0.017英寸。然后再次從該層壓物切出過濾器，并使用厚0.006英寸的雙面丙烯酸類壓敏膠粘劑(來自膠粘劑研究所)將該過濾器固定在磁盤驅動器上。還進行無過濾器的試驗作為對照，以及測試提供在該驅動器中的標準立式過濾器。結果記錄在表2中。進一步檢驗樣品的表面，結果顯示在圖13中，該結果可與圖11的標準駐極體過濾器相媲美。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>實施例3制備縮短纖維的循環過濾器的另一個實施方式，并將該實施方式與標準過濾器比較，所述標準過濾器是用于供給和購得的驅動器的標準立式過濾器。示例的本發明的過濾器樣品包括一層30mg/cm2的駐極體層(購自馬塞諸塞州東沃爾普的賀林斯渥與佛斯公司(HollingsworthandVoseCompany,EastWalpole))。該駐極體的初始厚度為0.032英寸±0.010英寸。使用與實施例2中所用相同的T-恤壓機對該材料進行砑光，但是本實施例中沒有膜。將駐極體放置在兩層高溫非粘性的薄片之間。對材料進行砑光時使用的條件是上壓板為300°F(149°C)，向機器提供60PSI的氣壓，保持20秒。最終的厚度為0.0115英寸。從該材料中切出過濾器，再次使用厚度為0.004英寸的雙面丙烯酸類壓敏膠粘劑(來自膠粘劑研究所)。進行無過濾器的試驗作為對照。還對提供在該驅動器中的標準立式過濾器進行測試。結果記錄在表3中。進一步檢驗過濾器表面，結果顯示在圖12中，該結果可與圖11中的標準駐極體過濾器相媲美。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>雖然本文說明和描述了本發明的特定的實施方式，但是本發明不應限于這些說明和描述。應理解，作為本發明的一部分的變化和修改可以加入并包括在以下權利要求的范圍內。權利要求1.一種安裝在磁盤驅動器內的不滲透性表面上的層壓循環過濾器，該層壓循環過濾器包含a)膠粘劑層；b)過濾器層，該層具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，所述過濾器層包含許多纖維；和c)膜層，該層具有層壓在所述過濾器層的第二表面上的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，其中纖維從所述膜層的第二表面突出，突出的垂直距離小于0.015英寸。2.如權利要求1所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述膜層是ePTFE。3.如權利要求1所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述過濾器層是駐極體過濾器層。4.如權利要求3所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述駐極體過濾器層的厚度小于約0.015英寸。5.如權利要求3所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述駐極體過濾器層的厚度小于0.010英寸。6.如權利要求1所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述過濾器層包含非織造的過濾器層。7.如權利要求6所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述非織造的過濾器層的厚度小于約0.015英寸。8.如權利要求5所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述非織造的過濾器層的厚度小于約0.010英寸。9.如權利要求1所述的層壓循環過濾器，其特征在于，纖維從所述膜層的第二表面突出，突出的垂直距離小于0.010英寸。10.如權利要求1所述的層壓循環過濾器，其特征在于，纖維從所述膜層的第二表面突出，突出的垂直距離小于0.005英寸。11.一種安裝在磁盤驅動器內的不滲透性表面上的層壓循環過濾器，該層壓循環過濾器包含a)膠粘劑層；b)過濾器層，該層具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，所述過濾器層包含許多纖維；C)膜層，該層具有層壓在所述過濾器層的第二表面上的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，其中從所述膜層的第二表面突出，突出的垂直距離大于0.015英寸的纖維量少于2根纖維/毫米2。12.如權利要求11所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述膜層是ePTFE。13.如權利要求11所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述過濾器層是駐極體過濾器層。14.如權利要求13所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述駐極體過濾器層的厚度小于約0.015英寸。15.如權利要求B所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述駐極體過濾器層的厚度小于0.010英寸。16.如權利要求11所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述過濾器層包含非織造的過濾器層。17.如權利要求16所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述非織造的過濾器層的厚度小于約0.015英寸。18.如權利要求16所述的層壓循環過濾器，其特征在于，所述非織造的過濾器層的厚度小于約0.010英寸。19.如權利要求11所述的層壓循環過濾器，其特征在于，從所述膜層的第二表面突出，突出的垂直距離大于0.010英寸的纖維量少于2根纖維/毫米2。20.如權利要求ll所述的層壓循環過濾器，其特征在于，從所述膜層的第二表面突出，突出的垂直距離大于0.005英寸的纖維量少于2根纖維/毫米2。21.—種安裝在磁盤驅動器內的不滲透性表面上的駐極體循環過濾器，該駐極體循環過濾器包含a)膠粘劑層；b)駐極體過濾器層，該層具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，所述駐極體過濾器層包含許多纖維；其中纖維從所述駐極體層的第二表面突出，突出的垂直距離小于0.015英寸。22.如權利要求21所述的駐極體過濾器，其特征在于，所述駐極體過濾器層的厚度小于約0.015英寸。23.如權利要求21所述的駐極體過濾器，其特征在于，所述駐極體過濾器層的厚度小于約0.010英寸。24.如權利要求21所述的駐極體循環過濾器，其特征在于，纖維從所述駐極體層的第二表面突出，突出的垂直距離小于0.010英寸。25.如權利要求21所述的駐極體循環過濾器，其特征在于，纖維從所述駐極體層的第二表面突出，突出的垂直距離小于0.005英寸。26.如權利要求21所述的駐極體循環過濾器，其特征在于，所述駐極體進行了砑光處理。27.如權利要求21所述的駐極體循環過濾器，其特征在于，所述駐極體進行了粘合或點粘合。28.如權利要求21所述的駐極體循環過濾器，其特征在于，所述駐極體進行了磨光處理。29.—種安裝在磁盤驅動器內的不滲透性表面上的駐極體循環過濾器，該駐極體循環過濾器包含a)膠粘劑層；b)駐極體過濾器層，該層具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，所述駐極體過濾器層包含許多纖維；其中從所述駐極體層的第二表面突出，突出的垂直距離大于0.015英寸的纖維量少于2根纖維/毫米2。30.如權利要求29所述的駐極體過濾器，其特征在于，所述駐極體過濾器層的厚度小于約0.010英寸。31.如權利要求29所述的駐極體循環過濾器，其特征在于，從所述駐極體層的第二表面突出，突出的垂直距離大于0.010英寸的纖維量少于2根纖維/毫米2。32.如權利要求29所述的駐極體循環過濾器，其特征在于，從所述駐極體層的第二表面突出，突出的垂直距離大于0.005英寸的纖維量少于2根纖維/毫米2。33.如權利要求29所述的駐極體循環過濾器，其特征在于，所述駐極體進行了砑光處理。34.如權利要求29所述的駐極體循環過濾器，其特征在于，所述駐極體進行了粘合或點粘合。35.如權利要求29所述的駐極體循環過濾器，其特征在于，所述駐極體進行了磨光處理。36.—種安裝在磁盤驅動器內的不滲透性表面上的層壓循環過濾器，該層壓循環過濾器包含a)膠粘劑層；b)聚酯非織造織物的過濾器層，該層具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，所述聚酯非織造織物的過濾器層包含許多纖維，且該層厚度小于約0.015英寸；c)含有ePTFE膜的膜層，所述膜層具有層壓在所述非織造織物的過濾器層的第二表面上的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，該膜層的厚度小于約0.003英寸，其中從所述膜層的第二表面上突出，突出的垂直距離大于0.005英寸的纖維量少于2根纖維/毫米2。37.—種安裝在磁盤驅動器內的不滲透性表面上的循環過濾器，該層壓循環過濾器包含a)膠粘劑層；b)過濾器層，該層具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，所述過濾器層包含許多纖維；其中纖維從所述過濾器層的第二表面突出，突出的垂直距離小于0.015英寸。38.如權利要求37所述的循環過濾器，其特征在于，纖維從所述過濾器層的第二表面突出的垂直距離小于0.010英寸。39.如權利要求37所述的循環過濾器，其特征在于，纖維從所述過濾器層的第二表面突出的垂直距離小于0.005英寸。40.如權利要求37所述的循環過濾器，所述循環過濾器還包含在膠粘劑層和過濾器層之間的吸附劑層。41.如權利要求40所述的循環過濾器，其特征在于，所述吸附劑是由選自下組的材料制成的物理吸附劑硅膠、活性炭、活性氧化鋁、分子篩、粘土和超吸附性纖維。42.如權利要求40所述的循環過濾器，其特征在于，所述吸附劑層是由選自下組的材料制成的化學吸附劑碳酸鈣、硫酸鈣、高錳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、磷酸鈉和活性金屬。43.如權利要求40所述的循環過濾器，其特征在于，吸附劑層是用吸附劑浸漬的聚合物骨架(scaffold)。44.如權利要求43所述的循環過濾器，其特征在于，所述骨架是膨脹的聚四氟乙烯。45.—種安裝在磁盤驅動器內的不滲透性表面上的循環過濾器，該層壓循環過濾器包含a)膠粘劑層；b)過濾器層，該層具有與所述膠粘劑層相鄰的第一表面和與該第一表面相對的第二表面，所述過濾器層包含許多纖維；其中從所述過濾器層的第二表面上突出，突出的垂直距離大于0.015英寸的纖維量少于2根/毫米2。46.如權利要求45所述的循環過濾器，其特征在于，從所述過濾器層的第二表面上突出，突出的垂直距離小于0.010英寸的纖維量少于2根/毫米2。47.如權利要求45所述的循環過濾器，其特征在于，從所述過濾器層的第二表面上突出，突出的垂直距離小于0.005英寸的纖維量少于2根/毫米2。48.如權利要求45所述的循環過濾器，所述循環過濾器還包含在膠粘劑層和過濾器層之間的吸附劑層。49.如權利要求48所述的循環過濾器，其特征在于，所述吸附劑是由選自下組的材料制成的物理吸附劑硅膠、活性炭、活性氧化鋁、分子篩、粘土和超吸附性纖維。50.如權利要求48所述的循環過濾器，其特征在于，所述吸附劑層是由選自下組的材料制成的化學吸附劑碳酸鈣、硫酸鈣、高錳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、磷酸鈉和活性金屬。51.如權利要求48所述的循環過濾器，其特征在于，吸附劑層是用吸附劑浸漬的聚合物骨架。52.如權利要求51所述的循環過濾器，其特征在于，所述骨架是膨脹的聚四氟乙烯。全文摘要本發明涉及用于過濾污染物的設備，該設備通過提供改進的縮短纖維的過濾器，濾除來自封閉環境如易受污染影響的電子器件或光學器件(比如計算機磁盤驅動器)的諸如顆粒污染物和氣相污染物的污染物。文檔編號G11B33/14GK101379564SQ200780002111公開日2009年3月4日申請日期2007年1月9日優先權日2006年1月10日發明者E·多伯,佐佐木寬申請人:戈爾企業控股股份有限公司