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Filterschicht sowie Verfahren zu deren Herstellung Die Erfindung betrifft
eine Filterschicht aus vorwiegend körnigem und geringem Anteil an faserigem Material
in Verbindung mit einer Gitter- oder Rillenprofil aufweisenden Unterlage sowie ein
Verfahren zur Herstellung der Filterschicht.
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Es ist bekannt, ein Filtermaterial aus Fasern und vorwiegend körnigem
Filterhilfsmaterial, z. B. bis zu 900/o Kieselgur, zu verwenden. Eine solche Filterschicht
kann, um einen Abfluß des Filtrats zu ermöglichen, mit ihrer Unterseite (Filtratseite)
auf einem Gitter- oder Rillenprofil, z. B. aus Metall, aufliegen. Wird die Filterschicht
unter dem Einfluß des Fiftrationsdruckes mit der Unterseite in das Rillenprofil
gepreßt, so besteht die Gefahr des Aufreißens der Schichtunterseite. Unter dem Einfluß
der durch die Filterschicht fließenden Flüssigkeit kommt es dann zum Ausspülen dieses
Risses, indem Faserstoff - und körniges Material - aus der Filterschicht stammend
- in das Filtrat gelangen. Wird diese beginnende Rißbildung nicht erkannt, so folgt
bei weiterem Gebrauch ein vollständiges Zerreißen des Schichtgefüges über die gesamte
Schichtdicke. und damit verbunden ein ungehemmter Durchbruch von Trübstoffen. Mit
steigendem Anteil an körnigem Material in einer Filterschicht zeigt sich diese Erscheinung
bereits bei für Praxisverhältnisse minimalen Filtrationsdruckwerten, wie z. B. 0,1
at.
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Es ist bekannt, zur Verhinderung der vorstehend beschriebenen Erscheinung
die Filtratseite der fertigen Filterschicht mit einem in der zu ffltrierenden Flüssigkeit
unlöslichen Bindemittel, z. 3. Celuloseester, durch Aufspritzen oder Aufwalzen zu
verfestigen.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei diesem Verfahren das als Lösung
oder Emulsion aufgebrachte Bindemittel durch Kapillarwirkung in die Filterschicht
eindringt. Dabei werden streifenförmige Flächen der Filtratseite der Filterschicht
von dem Bindemittel oberflächlich überzogen und verlieren dadurch eine gleichmäßige
Durohlässigkeit.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile der bekannten Filterschicht
bzw. des entsprechenden Beschichtungsverfahrens zu vermeiden und die mechanische
Festigkeit von Filterschichten gegenüber dem während der Filtration einwirkenden
Filtrationsdruck zu erhöhen.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß mindestens auf
der Filtratseite zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Filterschicht eine
poröse Deckschicht aus aneinander gesinterten thermoplastischen Körnern aufgesintert
ist, die an der Unterlage festhaften.
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Das Verfahren zur Herstellung dieser Filterschicht besteht hierbei
im wesentlichen darin, daß die Filterschicht in horizontaler Ebene unter einer Einrichtung
vorbeibewegt wird, die die thermoplastischen Körner in dosierter Menge auf die Oberfläche
der Filterschicht gleichmäßig verteilt, und daß die bestreute Filterschicht anschließend
auf Sintertemperatur des Tiiermoplasts beheizt und danach gekühlt wird.
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Eine Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß zur beidseitigen
Reschichtung - die bandförmige Filterschicht um 1800 umgelenkt werden und dann einer
zweiten Einrichtung zum Dosieren der thermoplastischen Körnern einer zweiten Heizeinrichtung
und einer zweiten Kühleinrichtung zugeführt werden.
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Zweckmäßigerweise kann das Verfahren so durchgeführt werden, daß die
tuerinüplastischen Körner in der Heizeinrichtung so weit züm Schmelzen gebracht
werden, daß gerade eine gegenseitige Aneinandersinterung der einzelnen Körner erfolgt,
so daß eine poröse Deckschicht bestehenbleibt.
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Durch das Aufbringen vori Ovberflächen-Deckschichten auf den Filterschichten
werden folgende Vorteile erzielt: Es wird eine mechanisch widerstandsfähige, auch
in den Deckschichten poröse Filterschicht erreicht.
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Man ist in der Lage, bezüglich der Deckschicht ganz bestimmte Korngrößen
in bestimmten Mengen aufzubringen und zu schmelzen, daß ein absolutes Porenmaß bei
Korngrößen von z. 3. 10 bis 50, u ohne
wesentliche Beeinträchtigung
der Flüssigkeits-Durohlaufleistung entsteht.
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Bisher war man genötigt, einen bestimmten Anteil von Faserstoffen
zu verwenden und aktive körnige Substanzen, die zum Zweck der Filtrationswirkung
(Kieselgur) oder Adsorption (Aktivkohle, Nylonpulver, Kieselgel), des lonenaustausches
(Kunstharze), der Geruchs- und Geschmacksbindung (Aktivkohle), in die Schicht eingebaut
wurden, konnten nur in relativ geringen Mengen, z. B. 30 Gewichtsprozent, eingebaut
werden, da bei einer höheren Menge der körnigen Stoffe die Schichten auf den Gitter-
oder Rillenprofil aufweisenden Unterlagen brüchig und für praktische Filtrationsdrucke
nicht widerstandsfähig waren. Durch die ein- oder beidseitige Aufbringung von Sinterdeckschichten
auf mindestens eine der beiden Oberflächen des Filtermaterials kann die Menge der
in eine Schicht einbringbaren körnigen Stoffe bedeutend (bis zu 60 Gewichtsprozent)
erhöht und trotzdem für die gesamte Schicht leine Druckfestigkeit erreicht werden,
wie sie für die Lösung von Filtrationsaufgaben in der Praxis nötig ist.
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Bei Verwendung von faserigen Materialien für die Herstellung von
Filterschichten können bedeutend höhere Filtrationsdrücke zur Anwendung gelangen,
bevor die Filtersohichten durch die Profilierung der Auflageelemente deformiert
werden. Bei gleichen Arbei, tsdrücken auf Filterschichten nach der Erfindung dürfen
die Stützweiten der Unterlagsprofilierun gen entsprechend größer sein, was z. B.
die Verwendung von Unterlagen mit geringem Herstellungsaufwand gestattet.
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Starke Druckstöße, wie sie bei der Filtration auftreten können, vermögen
den Faserverband dank der gesinterten Deckschicht nicht zu lockern oder die Schicht
gar zu zerstören, so daß eine erhöhte Sicherheit für den Ablauf einer Filtration
geboten wird.
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Die Erfindung ist an Hand einer sohematischen Darstellung einer Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens erläutert. Es zeigt F 1 g. 1 eine Gesamtvorrichtung
zum Auftrag einer gesinterten Deckschicht auf die eine Oberflächenseite der Filterschicht,
F 1 g. 2 eine Anlage zur beidseitigen Beschichtung eines Filterschichtbandes und
Fig. 3 eine Anlage zur beidseitigen Beschichtung von zugeschnittenen Filtersohicht-Formaten.
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Die Vorrichtung 1, in der eine Filterschicht in Form einer Bahn oder
zugeschnittener Formate mit einer aufgesinterten Deckschicht versehen wird, hat
folgenden Aufbau: Ein Siebband 2 läuft über angetriebene Rollen 3 und transportiert
ein endloses -oder bereits in Formate geschnittenes Band 4 von Fllterschichtmaterial
in der Pfeilrichtung P. Über diesem Filterschichtmaterialband ist eine Vorrichtung
5, 5 a angeordnet, welohe Thermoplastpulver gleichmäßiger - Körnung auf das laufende
Filtersehichtmaterial 4 streut. Die Pulverstreuvorrichtung kann beispielsweise eine
durch Elektromagnete gesteuerte Sohüttelrinne 5 a aufweisen, wobei die Größe der
Schüttelbewegung für eine genaue Mengendosierung des Pulvers auf dem Filtermaterial
verwendet wird. Das Thermoplastpulver wird aus einem entsprechenden Vorratsbehälteer
5 über der SohüttelrinneSa der letzteren zugeführt. Das allenfalls neben das Filtermaterial,
oder bei gelochten Formaten durch die öffnungen durchfallende Thermoplastpulver
wird in einer Auffang-
schale 5b, welche zwisohen den Antriebswalzen 3 und unter
der Sohüttelnnne:Sa und unter dem Filtermaterial 4 angeordnet ist, zur weiteren
Verwendung gesammelt. Als Thermoplastmaterial kann vorzugsweise Polyäthylen, aber
auch Nylon, Polypropylen verwendet werden.
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Das mit Thermoplastpulver bestreute Filtermaterial wird auf eine
zweite, durch Walzen 6 angetriebene Transport- bzw. Siebstrecke 7 gebracht und vermittels
dieser durch einen Sinterofen 8 geführt. In diesem Ofen, der zweckmäßigerweise einen
Infrarotstrahl er aufweist, wird durch strahlende Wärme das Thermoplastpulver so
weit zum Schmelzen. gebracht, daß gerade eine gegenseitige Aneinandersinterung der
einzelnen Thermoplastkörner erfolgt, so daß eine poröse, aber äußerst zähe Deckschicht
entsteht. Anschließend passiert das nunmehr beschichtete Filtermaterial-4 eine Kühlvorrichtung,
wo aus Düsen 9 Frischluft vermittels eines Gebläses 10 auf die Oberfläche des Filtermaterials
4 geblasen -wird. Damit sind das Filterband zusammenhängend oder die bereits in
Formate geschnittenen Filterabschnitte manipulierfähig, können also ohne weiteres
der Weiterverarbeitung, eventuell der Verpackung, zugefiit werden. Bei Verwendung
von Polyäthylen-Pulver wird der Ofen auf etwa 1600 C aufgeheizt.
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Soll ein zusammenhängendes -Filtermaterialband im fortlaufenden Arbeitsgang
auf der Oberseite und Unterseite beschichtet werden, so kann dies mit einer Anlage
nach Fig. 2 geschehen. Das aus der Fabrikation anlaufende Filtermaterialband wird
auf einer Vorrichtung 1 (Fig. 1) auf der Oberseite beschichtet, indem es die erste
Vorrichtung 1 in Richtung des Pfeiles P1 durchläuft In Transportrichtung P1 gesehen,
befindet sich hinter der Vorrichtung 1 zur Beschichtung der Oberseite des Filtermaterialbandes
4 eine Wendewalze 11, durch die Idas Band so gewendet wird, daß es - in Richtung
des Pfeiles, verlaufend - mit der bisherigen Oberseite nach unten gekehrt ist. Auf
diesem Transportweg durchläuft das Band wieder eine zweite -Vorrichtung 1, durch
welche die bisherige Unterseite mit einer gesinterten Deckschicht versehen wird.
Nachher wird das Band durch eine zweite Wendewalze 12 in die urspningliche Richtung
Pi geführt. Es kann auch die Wendewalze 12 weggelassen werden, so daß nach der beidseitigen
Beschichtung das Band 4 in Richtung P2 der Weiterverarbeitung zugeführt wird.
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Die beidseitige Beschichtung von zugeschnittenen Filterschichfformaten
kann durch die Anlage gemäß F i g. 3 erfolgen, indem Idas durch eine Vorrichtung
1 oberseitig beschichtete Filtermaterialband 4 durch einen Stanzapparat 13 in Formate
14 geschnitten wird. Diese Formate werden in einerWendemasohine 15 mit der bereits
beschichteten einen Seite nach unten gelegt und anschließend in einer weiteren Vorrichtung
1 auf der vorherigen Unterseite beschichtet.