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Aus krempelbaren Textilfasern bestehende, selbsttragende
Filtermatte und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine aus krempelbaren Textilfasern bestehende, sebsttragende Filtermatte, insbesondere für Gas- und Luftreinigung, sowie ein Verfahren zur Herstellung von solchen regenerierbaren Filtermatten durch Verkleben von kardierbaren Fasern mit bestimmten Bindemitteln.
Bislang wurden in der Literatur nur nicht regenerierbare Filtermatten beschrieben, die verschiedene Nachteile aufweisen. So ist vor allem der Luftwiderstand für praktische Zwecke viel zu hoch. Es gibt keine Filtermatte, bei der die Fasern mit Hilfe eines Bindemittels über den gesamten Querschnitt hinweg gleichmässig aneinander zu einem bauschigen Gebilde mit einem so geringen spezifischen Gewicht (wor- unter nachfolgend das Gewicht des durch die Umrisse des bauschigen Gebildes, der fertigen Platte usw. begrenzten Volumens zu verstehen ist) wie 0, 007 - 0, 05 gebunden sind, wobei die Luftdurchlässigkeit bei einer Luftströmungsgeschwindigkeit von 1, 5 m/sec wesentlich unter 5 mm Wassersäule liegt. Weiterhin sind die bekannten Matten sehr druckempfindlich.
Wenn sie längere Zeit gepresst werden, verlieren sie ihre bauschige Stmktur, 'ie stehen also nicht wieder auf. Weiterhin sind die Fasern im Inneren der Matte entweder überhaupt nicht verklebt oder doch nur in einem sehr geringen Masse. Aus diesem Grunde müssen viele der bekannten Filtermatten mit einem Schutzüberzug (Stoff, Drahtnetz usw. ) zur Stützung versehen werden.
Es wurde zwar auch bereits vorgeschlagen, sogenannte "selbsttragende" Matten durch Aufsprühen von grösseren Bindemittelmengen auf beide Oberflächen der Fasermatte darzustellen. Infolge der relativ grossen Bindemittelmengen auf der Oberfläche solcher Fasermatten wird natürlich die Luftdurchlässigkeit herabgesetzt, u. zw. besonders dann, wenn die noch freien, also nicht von Bindemittel blockierten Stellen an der Oberfläche durch Staubpartikel blockiert werden. Eine solche Filtermatte ist also schon dann unbrauchbar, bevor grössere Staubmengen sich im Inneren der Matte angesammelt haben.
Bemerkenswerterweise vermeiden alle die bekannten Verfahren zur Darstellung von hochporösen verfestigten Filtermatten eine Imprägnierung unter Druck. Vielmehr wird empfohlen, das Lösungsmittel lediglich auf die Oberfläche aufzusprühen, wobei aber eine unerwünschte Anreicherung des Klebemittels an der Oberfläche mit a11 den ges childerten Nachteilen eintritt. Nur ein sehr geringer Prozentsatz kann in das Innere der Matte eindringen. Aus diesem Grunde ist die entsprechende Matte zwar porös, jedoch nicht über den gesamten Querschnitt hinweg gleichmässig stabil. Ist die Oberfläche einmal beschädigt, so wird die Filtermatte sofort unbrauchbar, da die im Inneren der Matte befindlichen Fasern ungehindert nach aussen gelangen. Eine derartige Matte kann man-natürlich nicht durch Waschen regenerieren.
Es sind zwar Methoden zur Erzeugung von Faservliesen bekannt, bei denen die Verfestigung über den gesamten Querschnitt hinweg dieselbe ist. Zu diesem Zwecke imprägniert man, ein Faservlies unter Druck mit einer wässerigen Latex-Mischung, wie beispielsweise in der österr. Patentschrift Nr. 197320 beschrieben.
Unter den genannten Bedingungen wird jedoch die bauschige Struktur des ursprünglich trockenen Faservlieses, das mehrere Zentimeter dick ist, vollkommen zerstört. Man erhält ein textil- oder lederartiges Produkt von einer Dicke zwischen 1 bis 2,5 mm.
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Diese Produkte besitzen zwar wertvolle Eigenschaften, die ihre Verwendung als Einlagematerial in Kleidungsstücken sehr begehrt machen. Als Luftfiltermatten sind sie jedoch, wegen ihrer geringen Luftdurchlässigkeit völlig ungeeignet. So musste man, um Luft mit einer Geschwindigkeit von 1, 5 m/sec durch ein derartiges Gewebe oder lederähnlichen Produkt durchleiten zu können, eine Druckdifferenz von mindestens 100 mm Wassersäule aufrecht erhalten.
Infolge der geringen Dicke, welche nur etwa 1-5 eu der Dicke des ursprünglich trockenen Faservlieses beträgt, ist auch die Staubspeicherfähigkeit sehr gering.
Es wurde nun gefunden, dass man unter Zuhilfenahme gewisser Bindemittelllisungen eine trockene Fasermatte auch unter Druck und damit gleichmässig imprägnieren kann, ohne ein Zusammenklatschen des Vlieses befllrchten zu müssen. In der folgenden Tabelle sind links die erfindungsgemäss als Klebemittel geeigneten stickstoffhaltigen Polykondensationskunststoffe aufgefuhrt. welche nach Lösenln einem der rechts stehenden Lösungsmittel für den angestrebten Zweck geeignet sind :
EMI2.1
<tb>
<tb> N-haltiger <SEP> Polykondensations-Lösungsmittel <SEP>
<tb> kunststoff <SEP> Lösungsmittel
<tb> Polyamid <SEP> Butylalkohol
<tb> Hexamethylolmelamin <SEP> Methylalkohol <SEP>
<tb> Triphenylmethantriiso- <SEP> Methylenclorid
<tb> cynat <SEP> 4,4', <SEP> 4" <SEP> Trichloräthylen
<tb> Diisocyanate, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> Azeton
<tb> O=C=N-C6H5-CH2-C6H5-N=C=O <SEP> Essigsäure-Ester
<tb> Harnstoff-Formaldehyd-kon- <SEP> Benzol
<tb> densationsprodukte, <SEP> z. <SEP> B.
<tb> itplastopar,
<tb>
Die Lösungen sollen 8-70%, vorzugsweise 35-55% Klebemittel enthalten. Man kann auch einen Teil der teueren Lösungsmittel durch Wasser ersetzen, jedoch ist hier besondere Sorgfalt nötig, da schon ein geringer Überschuss an Wasser die bauschige Struktur wieder zusammanklatschen lassen kann.
Die jeweils maximal zulässige Wassermenge, die. zu einem bestimmten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zugegeben werden kann, darf 50 0/. nicht überschreiten.
Ferner müssen die Mischungen aus organischen Lösungsmitteln und Wasser homogen sein und frei von irgendwelchen Netzmitteln.
Zwei Ausführungsformen des Verfahrens sind an Hand der beigefügten Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
Bei Fig. 1 wird ein voluminöses (verhältnismässig dickes) Faservlies 1, das einseitig auf der Oberfläche 2 vorverfestigt'ist, durch den Spalt eines Walzenpaares 3,3 geführt. Der oberhalb des Walzenspal- tes befindlichen Raum zwischen den beiden Walzen 3, 3 ist mit Imprägniermittel 4 gefüllt, durch welches das Faservlies 1 vor und während des Durchganges durch den Walzenspalt gleichmässig durchimprägniert wird. Das den Walzenspalt verlassende imprägnierte Faserband 5 ist zunächst stark verdichtet ; nach dem Abrollen vergrössert es aber wieder sein Volumen bis es (bei 6) etwa einDrittel der Dicke des Faservlieses l aufweist.
Das aufgebauschte Fasergebilde 6 wird durch einen nicht gezeichneten Trockenraum geführt, in dem das Volumen und die Struktur fixiert und stabilisiert werden.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 wird ein Faservlies 1 angewendet, bei dem beide Oberflä- chen 2,2 durch Behandlung mit geringen Mengen von Verklebungsmitteln unter Erhaltung von Zwischenräumen zwischen den Fasern vorverfestigt sind. Das Vlies l wird durch ein Tr nkbad 7 geführt, in dem es mit dem Imprägniermittel gleichmässig durchfeuchtet wird. Von hier aus wird das Vlies senkrecht nach oben durch den Spalt der Walzen 3, 3 geführt. Beim Passieren durch den Walzenspalt wird das imprägnierte Vlies durch Ausquetschen von überschüssigem Imprägniermittel befreit. Das bei 8 ausgetretene stark verdichtete Fasergebilde bauscht sich auf dem Weg na-ch. dem Trockenraum wieder auf und wird durch Trocknen fixiert und stabilisiert.
Beispiel1 :EinFaservlies,hergestelltmittelsKrempel,bestehendaus300g/m2Polyamidfasern,
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60 mm Schnittlänge, 15 den., mit einer Vliesdicke von 50 mm, spez. Gewicht 0, 006, wird mittels eines Schaumes bestehend aus einem Mischpolymerisat aus Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat
EMI3.1
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> flüssig <SEP> fest
<tb> wässerige <SEP> Emulsion, <SEP> bestehend <SEP> aus
<tb> 50 <SEP> % <SEP> eines <SEP> Mischpolymerisates <SEP> aus
<tb> gleichen <SEP> Teilen <SEP> Polyvinylchlorid
<tb> und <SEP> Polyvinylacatat <SEP> 100 <SEP> Gew.-Telle <SEP> 50 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 50 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Wasser <SEP> 795""
<tb> Natriumbenzolsulfonat, <SEP> wässerige
<tb> Lösung <SEP> 5 <SEP> " <SEP> It <SEP> 3, <SEP> 7" <SEP> " <SEP>
<tb> 900 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 53,
<SEP> 7 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
einseitig unter Anwendung eines Rakelmessers gleichnässig bestrichen undsodann getrocknet. Die Gewichtszunahme des Faservlieses beträgt durch diesen Vorgang 3 ? o. Das Gesamtgewicht des vorverfestigten Vlieses beträgt somit 309 g. Die Dicke des Vlieses vermindert sich auf 36 mm.
Dieses einseitig vorverfestigte Faservlies wird nunmehr mit einer Bindemittelläsung bestehend aus
EMI3.2
<tb>
<tb> Polyamid <SEP> (fest) <SEP> 28 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Läsungsmittel <SEP> : <SEP> Methylalkohol <SEP> 70 <SEP> " <SEP> "
<tb> Benzol <SEP> 20"" <SEP>
<tb> Wasser <SEP> M""
<tb>
durchimprägniert und durch ein Walzenpaar mit einer Spaltöffnung von 0,2 mm geführt. Der Überschuss wird entfernt ; der Abquetscheffekt beträgt 100 lo, d. h. die Menge der aufgenommenen Lösung beträgt
100 % des Fasergewichtes. Nach Verlassen des Walzenspaltes geht das durchtränkte Faservlies wieder auf
30 % des ursprünglichen Volumens auseinander und wird 12 Minuten bei 1150 C getrocknet. Der Bindemit- telgehalt, berechnet auf das Trockengewicht der Ausgangsvliermatte, beträgt 28-30 %, die fertige Vlies- matte weist bei einem spez.
Gewicht von 0,033 eine Dicke von 12 mm auf (ist also auf 33 % ihres Wertes vor der Imprägnierung eingegangen). Die Zusammendrückbarkeit bei einer Belastung von 10 kg/m2 ist unmessbar klein. Der Luftwiderstand bei einer Luftgeschwindigkeit von 1, 5 m/sec beträgt 2,8 mm WS.
B e i s p i e l 2: Die Vliesherstellung aus Polyamidfasern erfolgt wie im Beispiel l angegeben, ebenso die Imprägnierung und Trocknung.
Das einseitig, wie im Beispiel 1 vorverfestigte Faservlies wird mit einer BÚ1dernittelmischung folgender Zusammensetzung durchimprägniert
EMI3.3
<tb>
<tb> Hexamethylolmelamin <SEP> 55 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Diammonphosphat <SEP> 5.. <SEP> It <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 23 <SEP> " <SEP> "
<tb> Methylalkohol <SEP> 17 <SEP> "
<tb>
Das Abquetschen erfolgt durch ein Walzenpaar mit einer Spalteinstellung von 0,4 mm : Abquetscheffekt 120 % Das vom Bindemittelüberschuss befreite Faservlies wird 12 Minuten bei einer Temperatur von 1300 C getrocknet und kondensiert.
Das fertige Produkt zeigt folgende Eigenschaften :
EMI3.4
<tb>
<tb> Dicke <SEP> 17 <SEP> mm <SEP> (47 <SEP> % <SEP> des <SEP> vorverfestigten <SEP> Vlieses)
<tb> spez, <SEP> Gewicht <SEP> 0,028
<tb>
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EMI4.1
<tb>
<tb> Zusammendrückbarkeit <SEP> bei <SEP> einer
<tb> Belastung <SEP> von <SEP> 10 <SEP> kg/m2 <SEP> unmessbar <SEP> klein
<tb> Luftwiderstand <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Luftgeschwindigkeit <SEP> von <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> m/sec <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> mrn <SEP> WS
<tb>
Beispiel 3:
Ein Faservlies, bestehend aus 92 Teilen Polyesterfasem, 60 mm Schnittlänge, Dicke 22 den. und 8 Teilen Polyvinylchloridfasern. 40 mm Schnittlänge, 3 den., Faservliesgewicht 250 g/m Z, wird 6 Minuten einer Temperatur von 1150 C ausgesetzt und auf diese Weise durch Schrumpfung der Po- lyvinylchloridfasem genügend vorverfestigt, so dass ein Imprägnieren durch ein Quetschwerk ermöglicht wird.
Dieses so vorverfestigteFaservlies wird mit einer Bindemittelmischung folgender Zusammensetzung durchimprägniert
EMI4.2
<tb>
<tb> Triphenylmethantriisocyana <SEP> : <SEP> t <SEP> 4, <SEP> 4', <SEP> 4" <SEP>
<tb> in <SEP> einer <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> Methylenchlorid,
<tb> Konzentration <SEP> 20 <SEP> % <SEP> 316 <SEP> Teile <SEP>
<tb> Polyester, <SEP> bestehend <SEP> aus <SEP> 3 <SEP> mol <SEP> Adipinsäure,
<tb> 3 <SEP> mol <SEP> Butylenglykol <SEP> und <SEP> 1 <SEP> mol <SEP> Glykol
<tb> (Handelsbezeichnung"DesmopheRSCO"),
<tb> in <SEP> einer <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> Trichloräthylen,
<tb> Konzentration <SEP> 50 <SEP> % <SEP> 200 <SEP> Teile
<tb>
Das Faservlies wird mittels eines Walzenpaares (Walzenspalt 0, 4 mm) vom Überschuss befreit.
Der
EMI4.3
und wird sodann bei 1150 C 12. Minuten getrocknet. Das erhaltene Produkt zeigt folgende Eigenschaften :
EMI4.4
<tb>
<tb> Dicke <SEP> 17mm
<tb> spez. <SEP> Gewicht <SEP> 0, <SEP> 019
<tb> Zusammendrückbarkeit <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Belastung <SEP> von <SEP> 10 <SEP> kg/m2 <SEP> 4 <SEP> % <SEP>
<tb> Luftwiderstand <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Luftgeschwindigkeit <SEP> von <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> m/sec <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> WS
<tb>
Beispiel 4 : Ein Faservlies, bestehend aus 380 g/m2 Schafwolle Type B, Vliesdicke 80 mm, wird wie bei Beispiel 1 einseitig vorverfestigt. Dieses so vor verfestigte Vlies wird mit einer Imprägniermischung gemäss Beispiel l getränkt und einem Quetschwerk, bestehend aus 2 Gummiwalzen, zugeführt.
Der Abquetscheffekt beträgt 80 %, Das durchimprägnierte Faservlies bauscht sich nach Verlassen des Quetschwerkes zu einer Dicke von 33 mm auf und wird bei 1150 C 12 Minuten getrocknet. Das erhaltene Produkt zeigt folgende Eigenschaften :
EMI4.5
<tb>
<tb> Dicke <SEP> 33mm
<tb> spez. <SEP> Gewicht <SEP> 0, <SEP> 014
<tb> Zusammendrückbarkeit <SEP> bei <SEP> einer
<tb> Belastung <SEP> von <SEP> 10 <SEP> kg/m2 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP>
<tb> Luftwiderstand <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Luftgeschwindigkeit <SEP> von <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> m/sec <SEP> 4,8 <SEP> mm <SEP> WS
<tb>
Beispiel 5 : Ein Faservlies, bestehend aus 250 g Zellwollviskose, 60 mm Schnittlänge, 22 den. und 60 mm Dicke, wird während des Krempelvorganges mit 50 g Polyäthylenpulver gleichmässig durchmischt und anschliessend einer Temperatur von 1250 C ausgesetzt.
Das eingebrachte Polyäthylenpulver bewirkt durch seine Plastizität bei der vorliegenden Temperatur ein geringfügiges Zusammenkleben der Fasern. Das so durch und durch leicht verfestigte Faservlies hat eine Dicke von 55 mm und wird nunmehr
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vorgang unterworfen ; Imprägniermischungschuss wird durch ein Walzenpaar abgequetscht. Die Spalteinstellung beträgt 0,4 mm, der Abquetscheffekt 80 %. Das durchimprägnierte Vlies wird anschliessend 12 Minuten bei 1150 C getrocknet.
EMI5.2
<tb>
<tb>
Dicke <SEP> 50 <SEP> mm <SEP>
<tb> spez, <SEP> Gewicht <SEP> 0,007
<tb> Zu & ammendrückbarkeit <SEP> bei <SEP> einer
<tb> Belastung <SEP> von <SEP> 10 <SEP> kg/mZ <SEP> 6% <SEP>
<tb> Luftwiderstand <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Luftgeschwindigkeit <SEP> von <SEP> l, <SEP> 5 <SEP> m/sec <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> WS
<tb>
Beispiel 6 : Ein Faservlies, bestehend aus 150 g Polyamidfasern, 25 den., 60 mm Schnittlänge, wird wie im Beispiel 2 durch Aufbringung eines Deckschaumes einseitig verfestigt. Beim EinfUhren in die Imprägnierlösung wird ein gleiches Faservlies so zugeführt, dass die beiden vorverfestigten Seiten jeweils aussen liegen. Das Gewicht dieses Vlieses beträgt sodann 309 g, die Dicke 36 mm. Die Imprägnierung und Abquetschung erfolgt wie bei Beispiel 1.
EMI5.3
<tb>
<tb>
Dicke <SEP> 12mm
<tb> spez. <SEP> Gewicht <SEP> 0, <SEP> 033 <SEP>
<tb> Zusammendrückbarkeit <SEP> bei <SEP> einer
<tb> Belastung <SEP> von <SEP> 10 <SEP> kg/m2 <SEP> 3 <SEP> % <SEP>
<tb> Luftwiderstand <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Luftgeschwindigkeit <SEP> von <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> m/sec <SEP> 3,0 <SEP> mm <SEP> WS
<tb>
Das Produkt unterscheidet sich von demjenigen bei Beispiel 1 lediglich dadurch, dass es von beiden Seiten oberflächliche Vorverfestigung aufweist.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Aus krempelbaren Texitlfasern bestehende, selbsttragende Filtermatte, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern mit Hilfe eines Bindemittels über den gesamten Querschnitt der Matte gleichmässig aneinander zu einem bauschigen Gebilde mit einem spezifischen Gewicht zwischen 0,007 und 0,05 gebunden sind.