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DE29916949U1 - Filtermedium - Google Patents

Filtermedium

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Publication number
DE29916949U1
DE29916949U1 DE29916949U DE29916949U DE29916949U1 DE 29916949 U1 DE29916949 U1 DE 29916949U1 DE 29916949 U DE29916949 U DE 29916949U DE 29916949 U DE29916949 U DE 29916949U DE 29916949 U1 DE29916949 U1 DE 29916949U1
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DE
Germany
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filter medium
fiber
filter
fibers
staple fiber
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Expired - Lifetime
Application number
DE29916949U
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English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sandler AG
Original Assignee
SANDLER C H GmbH
Christian Heinrich Sandler GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by SANDLER C H GmbH, Christian Heinrich Sandler GmbH and Co KG filed Critical SANDLER C H GmbH
Priority to DE29916949U priority Critical patent/DE29916949U1/de
Publication of DE29916949U1 publication Critical patent/DE29916949U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0084—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours provided with safety means
    • B01D46/0091—Including arrangements for environmental or personal protection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B01D39/163—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin sintered or bonded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

G-E 22/99 a
Christian Heinrich Sandler GmbH & Co KG
Lamitzmühle 1
95126 Schwarzenbach
Filtermedium
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtermedium aus textlien Fasern, welches zu Luftreinigungszwecken verwendet wird, und welches nach dem Tiefenfiltrationsprinzip arbeitet.
Ein Filtermedium gattungsgemäßer Art kann z.B. bei der Zuluftfiltration von Klimaanlagen, Farbspritzkabinen, elektrischen Anlagen, als Motorluftfilter etc. eingesetzt werden. Derartige Luftfiltermedien werden in planer Form, in gefalteter (plissierter) Form oder aber in Taschenform eingesetzt. Weiterhin können je nach Bedarf derartige Filtermedien für sich allein, z.B. einlagig, oder aber als Komponente z.B. als vorfilternde Schicht, eines mehrschichtigen Filtermediums Verwendung finden, wobei bei dieser Anwendung dem Vorfilter ein Feinfilter, oft bestehend aus einem Meltblown-Vliesstoff, angefügt ist.
Im Gegensatz zu den nach dem Prinzip der Oberflächenfiltration arbeitenden Filtermedien, bei denen sich der Staub an der Oberfläche des Filtermediums kuchenförmig anlagert und von dort meist in zyklischen Intervallen abgereinigt
werden kann, lagert sich der Staub, in Filtermedien, welche nach dem Prinzip der Tiefenfiltration arbeiten, in das Innere des Filtermediums ein.
Idealerweise geschieht die Staubeinlagerung in der Weise, daß sie gleichmäßig über die Tiefe des Mediums hinweg erfolgt, also keine Anreicherung des Staubes einlaßseitig oder auslaßseitig auftritt, was einen schnellen Anstieg des Differenzdruckes und somit eine geringe Standzeit des Filtermediums zur Folge hätte.
Die Dichte der nach dem Prinzip der Tiefenfiltration arbeitenden Filtermedien ist relativ gering, da durch die hierdurch erreichte hohe Porosität das Eindringen des Staubes in das Innere des Filtermediums erleichtert werden soll. Vorzugsweise sind derartige Medien so aufgebaut, daß deren Anströmseite offener, d.h. weniger dicht gestaltet ist, als deren Abströmseite. Dadurch wird ein leichtes Eindringen des Staubes erreicht, die zunehmende Dichte des Filtermediums in der Tiefe begünstigt dann eine Abscheidung des Staubes an den Fasern des Filtermediums oder innerhalb dessen Poren. Auch wird durch einen derartigen progressiven Aufbau erreicht, daß sich gröbere Staubteilchen bevorzugt anströmseitig in das Filtermedium einlagern, während sich kleinere Staubteilchen vorzugsweise in Richtung Abströmseite einlagern.
Beispielsweise besitzen Filtermedien zur Tiefenfiltration Dichten von 10 bis 30 kg/m3, im Gegensatz zu Filtermedien welche nach dem Prinzip der Oberflächenfiltration arbeiten, die Dichten von 80 bis mehr als 100 kg/m3 aufweisen.
Es ist bekannt, daß, nach dem Prinzip der Tiefenfiltration arbeitende Filtermedien auf Basis textiler Fasern um so höhere Abscheide- und Wirkungsgrade (Definition siehe DIN EN 779) aufweisen, je feiner diese Fasern sind. So weisen Filtermedien, welche beispielsweise aus 17 dtex - Polyesterfasern bestehen, Filterklassen von maximal G 3 (Definition siehe ebenfalls DIN EN 779) auf, während Filtermedien welche beispielsweise aus 6,7 dtex - Polyesterfasern bestehen, Filterklassen von maximal G 4 aufweisen. Mit Filtermedien welche beispielsweise aus 1,7 dtex Polyesterfasern bestehen, sind bereits die Filterklassen F 5 oder F 6 erreichbar.
Es ist weiterhin bekannt, daß Luftfilter mit feineren Fasern höhere Differenzdrücke aufweisen, als Luftfilter mit gröberen Fasern. Dies rührt beispielsweise von der höheren spezifischen Oberfläche her, welche Luftfilter mit feineren Fasern, gegenüber Luftfiltern mit gröberen Fasern besitzen. Hohe Differenzdrücke bedeuten aber für den Filterbetreiber höheren Energieaufwand beim Betrieb der Anlage und durch die geringere Lebensdauer des Filters, kürzere Austauschzyklen der Filtermedien.
Dem Vorteil der höheren Filterklasse beim Einsatz feinerer Fasern, steht aber zusätzlich der Nachteil entgegen, daß feinere Fasern, eine wesentlich geringere Druckstabilität des Filters bewirken, als gröbere Fasern, da gröbere Fasern, beispielsweise aus Polyester, wesentlich steifer sind, als feinere Fasern aus dem gleichen Rohstoff. Eine hohe Druckstabilität des Filtermediums, welche im übrigen auch mit einer hohen Steifheit des Filtermediums einhergeht, ist aus verschiedenen Gründen notwendig:
Wirkt ein Luftstrom hoher Geschwindigkeit auf ein Filtermedium ein, wird durch diesen ein Druck auf die Oberfläche des Filtermediums erzeugt. Da grobe Fasern ein steiferes Filtermedium erzeugen als feine Fasern, wird ein Filtermedium aus groben Fasern, aufgrund seiner hoher Druckstabilität durch den einwirkenden Luftstrom nicht oder kaum in seiner Dicke verändert. Dies wirkt sich dadurch aus, daß sich die Druckdifferenz bei steigender Anströmgeschwindigkeit überwiegend linear mit dieser verändert.
Dagegen neigen Filtermedien aus feinen Fasern aufgrund ihrer geringeren Druckstabilität bei steigenden Luftgeschwindigkeiten aufgrund der Druckeinwirkung dazu ihre Dicke zu verringern, wodurch der Differenzdruck bei höheren Anströmgeschwindigkeiten überproportional steigt.
Die mit dem Symbol ♦ bezeichnete Kurve der Figur 1 zeigt schematisch den Druckverlauf eines unbestaubten steifen Filtermediums aus groben Fasern bei steigender Luftgeschwindigkeit auf. Es ist zu sehen, daß sich die Meßpunkte nahezu auf einer Geraden befinden.
Im Gegensatz dazu zeigt die mit dem Symbol · bezeichnete Kurve der Figur 1 schematisch den Druckverlauf eines unbestaubten weichen Filtermediums aus feinen Fasern bei steigender Luftgeschwindigkeit auf. Dabei zeigt sich, daß die Druckdifferenz bei steigender Luftgeschwindigkeit überproportional steigt. Dies kann unter anderem dadurch erklärt werden, daß der, durch die hohen Luftgeschwindigkeiten auf die Oberfläche des Filtermediums ausgeübte Druck dazu führt, daß das Filtermedium etwas zusammengedrückt wird, dadurch verdichtet, und damit die Druckdifferenz überproportional steigt.
Dieser Effekt ist unerwünscht, da sich dadurch die Standzeit des Luftfiltermediums dadurch erheblich verkürzt.
Eine hohe Steifheit des Filtermediums ist auch deswegen notwendig, damit der sogenannte „Shedding-Effekt" vermieden wird. Dieser tritt häufig bei Filtermedien auf, welche zu Taschen konfektioniert sind. Bei ungenügender Steifheit der Taschen fallen diese beim Abschalten der Filteranlage in sich zusammen, um sich dann, beim Wiederanfahren der Anlage, wieder aufzurichten. Durch die, durch dieses Aufrichten entstehende Bewegung lösen sich häufig bereits im Filtermedium eingelagerte Teilchen und werden reinluftseitig durch das Filtermedium nach außen transportiert. Eine verstärkte Verschmutzung der Reinluft unmittelbar nach dem Wiederanfahren von Luftfilteranlagen ist dann die Folge.
Sind die Filtertaschen dagegen genügend steif, wird ein Zusammenfallen der Taschen weitgehend vermieden, so daß ein Shedding-Effekt nicht, oder nur in geringem Maße auftritt.
Ein mehrschichtiges Filtermaterial bestehend aus Hauptfilter und Vorfilter, welches mit einem Vorfilter der gattungsgemäßen Art ausgestattet ist, wird z.B. im deutschen Gebrauchsmuster 92 18 021 beschrieben, während den Hauptfilter des mehrschichtigen Filtermaterials ein Feinfilter-Mikrofaservlies bildet. Für den Vorfilter wird eine Fasermischung, bestehend aus überwiegend Fasern mit niedrigem Fasertiter vorgeschlagen, nämlich Polyesterfasern mit einem Fasertiter von 2,2 dtex oder weniger. Der als Vliesstoff ausgebildete Vorfilter wird mittels einer Polyester Bikomponentenfaser gebunden.
• ·
Hierbei hat der Vorfilter die Aufgabe, die zu reinigende Luft weitgehend von groben Staubpartikeln zu reinigen, so daß diese nicht auf die darauffolgende Feinfilterschicht gelangen und diese schnell zusetzen. Ein derartiges Verhalten würde die Standzeit des Luftfilters wesentlich verringern und das Filtrationsverfahren unwirtschaftlich gestalten.
Die dort vorgeschlagene Zusammensetzung des Vorfilters zeigt jedoch den Nachteil, daß aufgrund seiner ausschließlich feinen Fasern, dieser nur eine mäßige Steifheit besitzt und insbesondere durch das Auftreffen hoher Luftgeschwindigkeiten in sich komprimiert wird. Die Folge davon ist ein zusätzlicher überproportionaler Anstieg des Differenzdruckes und somit eine Reduzierung der Standzeit des Filtersystems.
Hinzu kommt, daß bei einem Herunterfahren der Filteranlage und einem erneuten Anfahren sich einmal im Vorfilter gefangener Staub lösen kann, und der gelöste Staub wiederum die Feinfilterschicht blockiert und abdichtet. Auch in diesem Fall wäre ist ein erhöhter Differenzdruck und eine geringe Filterstandzeit zu erwarten.
Das gleiche Problem zeigt sich in der europäischen Patentschrift 687 105, welche ein sehr ähnliches, zumindest zweischichtiges Filtermaterial beschreibt und dessen Vorfiltermaterial ebenfalls ausschließlich aus sehr feinen Fasern besteht. Auch hier zeigt sich der Nachteil, daß aufgrund der feinen Fasern des Vorfiltermaterials sich ein weniger druckstabiles Vorfilter ergibt, welches durch hohe Luftgeschwindigkeiten komprimiert wird, und somit die Druckdifferenz steigt.
Bekannt sind weiterhin grobe Filtermaterialien, die z.B. aus Fasern mit einer Feinheit von 6,7 dtex und mehr aufgebaut sind. Es handelt sich hierbei überwiegend um voluminöse Vliesstoffe, welche in bekannter Weise über Bikomponenten-Bindefasern thermisch verfestigt oder aber durch Bindemittelauftrag verfestigt sein können. Derartige Filtermaterialien dienen zur Filterung von groben Partikeln und decken im allgemeinen die Abscheideklassen G2 bis G 4 (Einteilung gem. DIN EN 779) ab. Als Vorfilter zu mehrschichtigen Filtermaterialien sind sie deshalb meist ungeeignet, weil sie aufgrund ihrer sehr hohen Porengröße zuviel Schmutzpartikel durch sich hindurchlassen und somit die Feinfilterschicht verlegen würde. Der Vorteil dieser groben Filtermedien ist die relativ gute Steifheit, weshalb sie in einem Starken
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Luftstrom nicht zum Komprimieren und nicht zum Shedding neigen und im allgemeinen eine lange Standzeit besitzen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Luftfiltermedium für die Tiefenfiltration mit niederer Anfangsdruckdifferenz und hoher Standzeit zur Verfügung zu stellen, welches eine genügend große Steifheit besitzt, um ein Komprimierung des Mediums im Luftstrom und Shedding zu verhindern und andererseits hohe Staubabscheidegrade aufweist.
Die Aufgabe wird nach den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Beschreibung der Zeichnungen:
Figur 1 zeigt schematisch den Druckverlauf zweier Filtermedien in unbestaubtem Zustand in Abhängigkeit von der Luftgeschwindigkeit.
Figur 2 zeigt die Druckdifferenz des Ausführungsbeispiels und des Vergleichsbeispiels bei kontinuierlicher Staubbeladung im zeitlichen Verlauf.
Figur 3 zeigt die Anfangsabscheideleistung des Ausführungsbeispiels und des Vergleichsbeispiels in Abhängigkeit von der Teilchengröße.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Vliesmatte gelöst, welche aus ersten, im wesentlichen wirr angeordneten groben synthetischen gekräuselten Stapelfasern von mehr als 10 dtex als Matrixkomponente besteht, die in deren Faserzwischenräumen (Poren) zweite, sehr feine synthetischen gekräuselten Stapelfasern von weniger als 1,7 dtex eingelagert hat. Diese Einlagerung der feinen Stapelfasern, kann verfahrensmäßig zum Beispiel in Form einer Fasermischung vorliegen.
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Hierbei wirken die groben synthetischen gekräuselten Stapelfasern gleichsam als Gerüstfasern, welche die Stabilität des Filtermediums bewirken, während die feinen Fasern im wesentlichen die Filtration der Staubpartikel übernehmen.
Der Fachmann hätte durch sein ihm geläufiges Wissen erwartet, daß durch eine Kombination von sehr groben synthetischen gekräuselten Stapelfasern und sehr feinen synthetischen gekräuselten Stapelfasern im Vergleich zu einem vergleichbaren, ausschließlich aus feinen Stapelfasern bestehenden Filtermedium, zwar der Differenzdruck des Filtermediums entsprechend sinkt, aber auch der Anfangsabscheidegrad aufgrund der beigemischten groben Fasern sinkt.
Es hat sich aber überraschenderweise gezeigt, daß das erfindungsgemäße Filtermedium, welches aus einer Kombination sehr grober mit sehr feinen Fasern besteht, ähnlich gute oder noch bessere Anfangsabscheidegrade besitzt, wie vergleichbare Filtermedien, welche nur aus feinen Fasern aufgebaut sind. Zudem sind der Verlauf der Druckdifferenz bei kontinuierlicher Staubaufgabe, und somit die Standzeit des Luftfiltermediums entscheidend günstiger.
Das, in Bezug auf Staubspeicherfähigkeit, Abscheidegrad und Standzeit optimierte erfindungsgemäße Filtermedium für die Tiefenfiltration besteht demnach im wesentlichen aus einer verfestigten Vliesmatte, welche aus einer, eine Matrix bildende im wesentlichen wirr angeordnete ersten Faser, aus groben gekräuselten Stapelfasern besteht, in welche eine zweite synthetische Faser aus feinen gekräuselten Stapelfasern eingelagert ist.
Diese erste synthetische Stapelfaser des erfindungsgemäßen Filtermediums wirkt als Matrix innerhalb des Filtermediums und bewirkt wirksam in Form eines Gerüstes, daß bei hohen Luftdrücken das Filtermedium stabil bleibt, anstatt zu komprimieren. Weiterhin vergrößert diese erste synthetische Stapelfaser die Poren des Filtermediums, wodurch die Druckdifferenz gesenkt wird.
Die Faserfeinheit der ersten synthetischen Stapelfaser beträgt daher einen Wert von 10 dtex oder mehr.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besitzt die Faserfeinheit der ersten synthetischen Stapelfaser einen Wert von 17 dtex oder mehr.
In der am meisten bevorzugten Ausführungsform besitzt die Faserfeinheit der ersten synthetischen Stapelfaser einen Wert von 28 dtex oder mehr.
Es versteht sich von selbst, daß die erste Stapelfaser auch als Fasermischung unterschiedlicher Faserfeinheiten vorliegen kann, sofern die hierfür beanspruchte minimale Faserfeinheit nicht überschritten wird.
Es hat sich gezeigt, daß es notwendig ist, es, daß die erste synthetische Stapelfaser in mind. 10 Gewichtsprozenten bezogen auf das Gesamtgewicht der Vliesmatte vorliegt, um hinreichende Wirkung zu zeigen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die erste Stapelfaser mit ihrer ersten Faserfeinheit zumindest 20 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des Vliesstoffes vor.
Die zweite Faserfeinheit der zweiten Stapelfaser soll bei dem erfindungsgemäßen Filtermedium einen Wert von 1,7 dtex nicht überschreiten, da sonst Stäube mit Teilchengrößen beispielsweise von weniger als 10 &mgr; nicht oder nur ungenügend abgeschieden werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform soll die Faserfeinheit der zweiten Stapelfaser einen Wert von 1,1 dtex nicht überschreiten.
In der am meisten bevorzugten Ausführungsform soll die Faserfeinheit der zweiten Stapelfaser einen Wert von 0,9 dtex nicht überschreiten.
Es versteht sich von selbst, daß die zweite Stapelfaser auch als Fasermischung unterschiedlicher Faserfeinheiten vorliegen kann, sofern die hierfür beanspruchte maximale Faserfeinheit nicht überschritten wird.
Die Menge der zweiten synthetischen Stapelfasern, mit ihrer zweiten Faserfeinheit wird durch den Abscheidegrad bestimmt, welcher erreicht werden soll.
Um eine nennenswerte Wirkung gegenüber den Filtern Stand der Technik festzustellen, ist notwendig, daß mind. 10 Gewichtsprozent der zweiten Stapelfasern mit ihrer zweiten Faserfeinheit bezogen auf das Gesamtgewicht der Vliesmatte
vorliegen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegen 20 % der zweiten synthetischen Stapelfaser mit ihrer zweiten Faserfeinheit oder mehr im erfindungsgemäßen Filtermedium vor.
Die Materialien aus denen die erste oder die zweite synthetische Stapelfaser hergestellt werden können sind vielfältig. So eignen sich beispielsweise Fasern aus den Rohstoffen Polyamid, Polypropylen, Polyacrylnitril, Polyvinylalkohol und dergleichen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen die Fasern aus Polyester, da Polyester eine besonders gute Druckstabilität des Filtermediurns bietet.
Für die synthetischen Stapelfasern ist es wesentlich, daß sie gekräuselt sind, da nur durch die Kräuselung der Stapelfasern eine genügend hohe Druckstabilität und eine genügend hohe und Dicke bei guter Porostät der Vliesmatte erreicht werden kann.
Das erfindungsgemäße Filtermedium kann in allen gebräuchlichen Dicken, welche für den Einsatz der Tiefenfiltration verwendet werden, vorliegen. Der hierbei übliche Dickenbereich reicht von ca. 3 mm als geringster Dicke bis zu 50,8 mm oder mehr.
Das erfindungsgemäße Filtermedium kann in genadelter oder ungenadelter Ausführung vorliegen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Filtermedium auf einer Seite derart angenadelt, daß eine Verdichtung der genadelten Oberseite entsteht. Hierdurch ist es möglich, den Abscheidegrad zu erhöhen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Filtermedium auf einer Seite thermisch verdichtet, was zusätzlich den Vorteil der Verringerung der Porengröße noch den Vorteil bringt, daß abstehende Fäserchen durch die thermische Behandlung abgebunden werden.
Das erfindungsgemäße Filtermedium kann gemäß dem Stand der Technik chemisch über Bindemittel, thermisch über Bindefasern, sowie mittels einer Kombination der beiden Verfahren verfestigt sein. Im Falle der Bindemittelverfestigung sind alle üblichen Dispersionsbindemittel, wie z.B. Acrylate, Styrolacrylate, Etylenvinylacetate,
PVC etc. geeignet. Die Bindemittel können über Tränken, Sprühen oder Pflatschen aufgebracht sein.
Im Falle der thermischen Verfestigung mittels Bindefasern wird dem erfindungsgemäßen Filtermedium eine dritte Stapelfaser beigegeben, bei welcher es sich um eine Bindefaser vorzugsweise des Mantel-Kern-Typs handelt. Bei dieser Faser besitzt der Faserkern einen höheren Schmelzpunkt als der Fasermantel, wobei bei der thermischen Behandlung der Fasermantel schmilzt und die weiteren, in der Mischung vorhandenen Fasern verfestigt. Um einen hinreichenden Verfestigungseffekt zu erreichen, sollte die dritte Stapelfaser in einer Menge von mind. 15 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der Vliesmatte vorliegen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt die Vliesmatte eine vierte Stapelfaser, wobei es sich um eine sog. Füllfaser handelt. Bei der Füllfaser kann es sich um gekräuselte Stapelfasern aus Natur- oder synthetischen Fasern handeln. Als Beispiele hierfür seien genannt: zellulosehaltige Naturfasern wie z.B. BW, Flachs, Hanf, Jute. Synthetische Fasern aus natürlichen Polymeren wie z.B. Zellwolle oder Viskose, oder Synthesefaser wie z.B. Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril, Polypropylen und dergleichen, oder eine Mischung aus den genannten Fasern.
Die Füllfaser soll in einer Menge von maximal 50 % im erfindungsgemäßen Filtermedium vorliegen, da sie nichtin erster Linie die Aufgabe erfüllt, das Filtermedium druckstabiler zu gestalten oder den Abscheidegrad zu steigern, sondern zum Beispiel dafür zuständig ist, das Filtermedium preiswerter zu gestalten, oder ihm funktioneile Eigenschaften, wie z. B. eine Steigerung der elektrostatischen Aufladbarkeit, etwa durch Zugabe von Polypropylenfasern, oder die Verbesserung der antielektrostatischen Eigenschaften, etwa durch Zugabe von hygroskopischen zellulosichen Fasern, zu verleihen.
Es versteht sich von selbst, das erfindungsgemäße Filtermedium falls nötig ein- oder beidseitig von einem Trägermaterial, wie z.B. Gewebe, Gewirke oder Spinnvlies abgedeckt sein kann.
Weiterhin ist es möglich, daß das erfindungsgemäße Filtermedium eine funktionell Ausrüstung enthält, wie z.B. eine schwerentflammbare Ausrüstung, eine Ausrüstung mit Staubbindemittel, eine elektrostatische Ausrüstung sowie eine elektrostatische Ausrüstung sowie eine antielektrostatische Ausrüstung und dergleichen.
Das erfindungsgemäße Filtermedium kann z.B. bei der Zuluftfiltration von Klimaanlagen, Farbspritzkabinen, elektrischen Anlagen, als Motorluftfilter etc. eingesetzt werden. Das Filtermedien kann beispielsweise in planer Form, in gefalteter (plissierter) Form oder aber in Taschenform verwendet werden. Weiterhin kann je nach Bedarf das erfindungsgemäße Filtermedium für sich allein, z.B. einlagig, oder aber als Komponente z.B. als Vorfilterschicht, eines mehrschichtigen Filtermediums Verwendung finden, wobei bei dieser Anwendung dem Vorfilter zumindest ein Feinfilter, oft bestehend aus einem Meltblown-Vliesstoff, angefügt sein kann.
Die Vorteile, welche sich in der Anwendung des erfindungsgemäßen Filtermediurns ergeben, sei in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen erläutert:
Beispiel eines erfindungsgemäßen Filtermediums A:
Das Filtermedium liegt in Form einer Vliesmatte vor, welche aus im wesentlichen wirr verteilten gekräuselten synthetischen Stapelfasern besteht. Die Vliesmatte ist thermisch mit Hilfe von Polyester/Copolyester Mantel/Kern - Bindefaser mit einem Schmelzpunkt des Mantels von 110 0C in einer dem Fachmann bekannten Weise mit Heißluft verfestigt.
Das Filtermedium A besitzt eine Anström- und eine Abströmseite, wobei Abströmseite durch leichte Vernadelung etwas verdichtet ist.
Flächenmasse: 115 g/m2
Dicke: 6,3 mm
• ·
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Faserzusammensetzung:
35 % Polyesterfaser gekräuselt, 17 dtex ( erste Stapelfaser) 25 % Polyesterfaser gekräuselt, 1,1 dtex (zweite Stapelfaser) 40 % Mantel/Kern - Bindefasern 4,4 dtex (dritte Stapelfaser)
Die Fasern wurden miteinander gemischt und mit Hilfe einer Krempel wurde ein Vliesstoff erzeugt, welcher anschließend einseitig genadelt und thermisch verfestigt wurde.
Vergleichsbeispiel: Filtermedium B nach dem Stand der Technik:
Das Filtermedium B ist in der gleichen Weise aufgebaut wie erfindungsgemäßes Filtermediums A. Die Filtermedien A und B unterscheiden sich lediglich in der Faserzusammensetzung.
Das Filtermedium B besitzt ebenfalls eine Anström- und eine Abströmseite, wobei Abströmseite durch leichte Vernadelung etwas verdichtet ist.
Flächenmasse: 115 g/m2
Dicke: 6,2 mm
Faserzusammensetzung:
20 % Polyesterfaser gekräuselt, 3,3 dtex
40 % Polyesterfaser gekräuselt, 1,7 dtex
40 % Mantel/Kern - Bindefasern 4,4 dtex
Die Fasern wurden ebenfalls miteinander gemischt und mit Hilfe einer Krempel wurde ein Vliesstoff erzeugt, welcher anschließend einseitig genadelt und zu einer Vliesmatte thermisch verfestigt wurde.
Meßmethoden:
Druckdifferenz bei kontinuierlicher Staubbeladuna:
Teststaub: SAE fein
Anströmgeschwindigkeit: 0,16 m/s
Staubkonzentration: 200 mg/m3
Anfanqsabscheideleistung:
Teststaub SAE fein
Anströmgeschwindigkeit: 0,16 m/s
Staubkonzentration: 70 g/m3
Die Messung der Staubkonzentration vor und hinter dem Filtermedium erfolgte üner einen Laser-Partikelzähler
Versuchsergebnisse und Diskussion
Wie aus der Figur 2 ersichtlich, liegt die Anfangsdruckdifferenz bei Filtermedium B bereits über derjenigen des Filtermediums A, welches eine erfindungsgemäße Ausführungsform aufweist.
Bei steigender Staubbeladung des Filtermedium B steigt dessen Druckdifferenz ab ca. 20 min Bestaubungszeit nicht mehr linear, sondern verläuft steil nach oben, was eine geringe Standzeit zur Folge hat.
Im Gegensatz dazu verläuft die Druckdifferenz des Filtermediums A nahezu linear zur Staubbeladung, was für eine ausgezeichnete Standzeit des Filtermediums spricht.
Die Figur 3 zeigt die Anfangsabscheideleistung der Filtermedien A und B aufgegliedert nach Partikelgrößenfraktionen. Auch hier zeigt sich, daß das Filtermedium A, welches eine erfindungsgemäße Ausführungsform aufweist in jedem Punkt der Kurve dem Filtermedium B zum Teil erheblich überlegen ist. Dies ist
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umso erstaunlicher, als Filtermedium A einen höheren durchschnittlichen Fasertiter aufweist als Filtermedium B.
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Claims (11)

1. Filtermedium für die Tiefenfiltration, geeignet zur Reinigung von Partikel oder Aerosol enthaltenden gasförmigen Medien, bestehend aus einer verfestigten Vliesmatte aus im wesentlichen wirr angeordneten gekräuselten Stapelfasern, welche eine erste synthetische Stapelfaser mit einer ersten Faserfeinheit, und mindestens eine zweite synthetische Stapelfaser mit einer zweiten Faserfeinheit umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserfeinheit der zweiten Stapelfaser einen Wert von nicht mehr als 1,7 dtex besitzt, und daß die Faserfeinheit der ersten Stapelfaser einen Wert von mehr als 10 dtex besitzt, und die zweite Stapelfaser und die erste Stapelfaser je in einer Menge von mindestens 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der mit Füll- und/oder Bindefasern auf 100% ergänzten Vliesmatte vorliegen.
2. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserfeinheit der zweiten Stapelfaser einen Wert von nicht mehr als 1,1 dtex besitzt.
3. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserfeinheit der zweiten Stapelfaser einen Wert von nicht mehr als 0,9 dtex besitzt.
4. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserfeinheit der ersten Stapelfaser einen Wert von 17 dtex oder mehr besitzt.
5. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserfeinheit der ersten Stapelfaser einen Wert von 28 dtex oder mehr besitzt.
6. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stapelfaser und die erste Stapelfaser je in einer Menge von mindestens 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Vliesmatte vorliegen.
7. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesmatte eine dritte und/oder eine vierte Stapelfaser besitzt.
8. Filtermedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Stapelfaser eine Bindefaser des Mantel-Kerntyps ist, und daß diese in einer Menge von mindestens 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Vliesmatte vorliegt.
9. Filtermedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Stapelfaser eine Füllfaser darstellt und daß diese in einer Menge von höchstens 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Vliesmatte vorliegt.
10. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein- oder beidseitig ein Trägermaterial besitzt.
11. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine funktionelle Ausrüstung, wie z. B. eine schwerentflammbare Ausrüstung, eine Ausrüstung mit Staubbindemittel, eine elektrostatische Ausrüstung, eine antielektrostatische Ausrüstung u. dgl. enthält.
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