Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Aerosolfiltern
Beim Falten von ebenen Filtermaterialien, wie Filterpapier und dergl., zu Aerosolfiltern mit grosser Durchströmungsfläche für Schutzmasken, Schutzräume, Ventilationsanlagen usw. wurde in letzterer Zeit im allgemeinen nach einem Verfahren gearbeitet, das nacllstehend für Filter bescllrieben wird, die in fertigem Zustand rund oder oval sind, also sogenannte Ringlilter, bei welchen die Falten symmetrisch oder unsymmetrisch angeordnet sein können, das aber auch geringfügig abgeändert für Filter mit geraden, parallelen Falten angewendet werden kann.
Das ebene Filtermaterial wird hierbei zuerst in Form ebener Flächenstücke von geeigneter Form ausgestanzt oder zugeschnitten. Für runde Filter erhält der Stoff die Form eines Kreisscheibensektors, dessen Bogenlänge gleich dem Umfang des fertigen Filters und dessen Radius gleich oder etwas grösser als die Anzahl Falten mal der doppelten Faltenhöhe ist. In den Filterstoff werden gleichzeitig mit dem Stanzen bzw. beim Zuschneiden oder im Anschluss daran Biegelinien geprägt, längs welcher der Filterstoff anschliessend gefaltet werden soll. Die Biegelinien bilden deutliche Spuren im Filterstoff.
Zum Falten wird der Stoff dann auf eine glatte Unterlage gelegt, die mit einem Stützstift versehen ist.
Gegen diesen wird das entstehende Zentrum des Filters angelegt. Man beginnt gewöhnlich das Falten am schmalen Ende des Stoffes und faltet von Hand weiter zum breiten Teil des Filterstoffes hin. Gleichzeitig wird der Stoff so um den Stützstift herumgebogen, dass die Falten kreisbogenförmig werden.
Dann wird der gefaltete, fast kreisscheibenförmige Stoff in einen Stützring eingelegt, so dass die gefalteten Sektorseiten nebeneinander zu liegen kommen, worauf die Sektorseiten durch Kleben oder Leimen miteinander verbunden werden.
Das Einprägen von Biegelinien in das Filtermaterial bringt bei diesem Verfahren eine gewisse Unzulänglichkeit mit sich. Das Prägen dieser Linien geschieht bogenweise, maschinell und gleichzeitig auf der ganzen Fläche des Filterstoffes. Auf Grund von Verschiedenheiten der Filterstoffdicke, die sich kaum vermeiden lassen, entstehen dabei leicht Löcher, Schnittverletzungen oder Schwächungen im Filterstoff, durch die das fertige Filter als unbrauchbar ausfallen kann. Das durch die Biegelinien geschwächte Material hat eine stärkere Tendenz zur Bildung kleiner durchgehender Löcher beim Falten. Eine Schwierigkeit, die darin ihren Grund hat, dass der Filterstoff mit Biegelinien versehen wird, besteht darin, dass man an eine bestimmte Dicke und Härte des Filtermaterials gebunden ist.
Auch sind die elastischen Eigenschaften des Materiales von erheblicher Bedeutung.
Die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Falten von mit geprägten Biegelinien versehenen Filterstoffen erschwerten bisher erheblich die Ausnutzung der hochwirksamen Filterstoffe auf Glasfaserbasis, welche-im Vergleich zu den früher üblichen ebenen Filterstoffen, z.B. von Asbestzellulosetyp, bei denen das Glasfasermaterial besonders leicht zerbricht und durchgehende Löcher in den geprägten Biegepartien bekommt-eine 10 bis 100-mal kleinere Aerosolpenetration mit vermindertem Druckfall vereinen.
Der Erfindung liegt hauptsächlich die Aufgabe zugrunde, beim Faltverfahren die Anwendung hocheffektiver Filterstoffe auf Glasfaserbasis zu ermöglichen und dabei die Biegelöcher im fertigen Filter möglichst zu vermeiden, sowie überhaupt das Falten von Aerosolfiltern auch aus sehr dünnen, harten oder spröden Filterstoffen möglich zu machen.
Die Erfindung bezieht sich somit zunächst auf ein Verfahren zur Herstellung von Aerosolfiltern aus ebenem Filtermaterial durch Falten. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass ein ebener Filterstoff auf eine mit Falten versehene Folienunterlage gelegt und die Falten der Unterlage mehr oder weniger in der Ebene ausgebreitet werden, so dass der Filterstoff zum vollen Anliegen gegen die Unterlage gebracht wird, und die Falten zu einem Paket zusammengeführt werden, worauf der fertig gefaltete Filterstoff von der Unterlage abgenommen wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens.
Dieselbe ist durch eine mit einer den Falten des fertigen Filters entsprechenden Faltung versehene Unterlage aus biegsamem und elastischem Folienmaterial gekennzeichnet Hierfür eignet sich vorzugsweise eine gefaltete thermoplastische Polyäthylenfolie.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar für ein Filter von runder Form.
Fig. 1 zeigt eine Faltunterlage gemäss der Erfindung, von oben gesehen, Fig. 2 zeigt eine Perspektivansicht eines Filterstoffes auf der Faltunterlage während des Beginns der Faltung,
Fig. 3 zeigt eine Ansicht eines fertiggefaltete Filters auf der Faltunterlage, von oben gesehen,
Fig. 4 zeigt eine Perspektivansicht der Anwendung einer den Filterstoff niederdrückenden Walze beim Falten des Stoffes auf der Faltunterlage, und
Fig. 5 zeigt einen zentralen Längsschnitt durch die Anordnung von Fig. 4.
Das Ausstanzen oder Zuschneiden der Filter stoffe geschieht in gewöhnlicher Weise, jedoch mit dem wichtigen Unterschied, dass keine Prägung von
Biegelinien stattfindet Dabei kann eine grosse Anzahl von Filterkörpern gleichzeitig ausgestanzt werden, was eine Rationalisierung bedeutet.
Der glatte Filterstoff, der keine Biegelinien hat, kann ohne weiteres durch Falten in seine endgültige gefaltete Form gebracht werden. Gemäss der Erfin dung kann man deshalb dem ebenen Filterstoff in schonender Weise eine Vorfaltung geben, die die
Biegelinien ersetzten soll und so wirkt, dass der Filter stoff danach leicht in seine endgültige Form gefaltet werden kann.
Zu diesem Zweck wird gemäss der Erfindung eine gefaltete Unterlage 1, Fig. 1, verwendet, die zweck mässig aus Kunststoffolie, z.B. Polyäthylenfolie, her gestellt wird. Man kann von einer Folienscheibe von ca. 1 mm Dicke ausgehen, welcher die gewünschte
Sektorform gegeben wird und die in jeder bogen förmigen Biegelinie, an der Falten gebildet werden sollen, mit einer kleinen Kerbe versehen wird, nach welcher die Scheibe zusammengefaltet wird. Durch
Behandlung in heissem Wasser kann man die Be - ständigkeit der Falten und eine solche Elastizität er halten, dass die Faltunterlage 1 nach dem Niederdrücken ihre gefaltete Grundform wieder einnimmt.
Die Anzahl und die Höhe der Falten in der Faltunterlage 1 entsprechen Anzahl und Höhe der Falten des fertigen Filters.
Die Faltunterlage 1 wird auf eine ebene, glatte Unterlage 5 gelegt, die mit einem aufrecht stehenden Stützstift 3 versehen ist. Der ebene Filterstoff wird auf die Faltunterlage 1 gelegt, wie aus Fig. 2 hervorgeht, und das Falten wird von Hand im schmalen Teil der Unterlage und des Filterstoffes begonnen, während beide gegen den Stützstift 3 gedrückt werden. Ein mehr oder weniger weit gehendes Ausbreiten der Falten in der Unterlage in die Ebene vor den Falten, die zusammengedrückt sind, erleichtert das Führen des Filterstoffes von Hand in die volle Anlage an der Faltunterlage 1. Die Falten werden also zu einem Paket zusammengeführt, das um den Stützstift 3 herumgebogen wird, wie Fig. 2 und 3 zeigen.
In dem gebogenen Zustand gemäss Fig. 3 kann das gefaltete Paket bei gewissen Filterstoffqualitäten mit Vorteil einige Minuten liegen bleiben, worauf der vorgefaltete Filterstoff von der Unterlage abgenommen wird. Das Paket kann in zusammengebogenem Zustand in einem Stützring festgehalten werden.
Der so behandelte Filterstoff ist mit Vorfaltungen versehen, die in schonender Weise zustande gebracht sind, so dass es ohne weiteres möglich wird, das Ringfilter in bekannter Weise auf einer glatten Unterlage gegen einen Stützstift fertig zu falten. Hierauf wird der gefaltete Filterstoff in einen Stützring eingelegt und danach am Zentrum der Faltung sowie an den Enden des Faltpaketes in an sich bekannter Weise durch Leimen verbunden.
Bei ebenen Filterstoffen, die hart ausgetrocknet oder stark elastisch sind, wird der ausgestanzte Filterstoff durch eine Behandlung in einer Atmosphäre von 90 bis 100 % relativer Feuchtigkeit in den gewünschten Zustand gebracht.
Wenngleich es sich gezeigt hat, dass man durch manuelles Falten auf der Faltunterlage 1 das gleichmässigste Vorfaltungsergebnis und den geringsten Ausschuss bekommt, ist eine Mechanisierung des Vorganges natürlich möglich, z.B. durch ein allmähliches Niedersaugen oder Niederwalzen des Filterstoffes gegen die Faltunterlage oder durch allmähliches Niederdrücken des Filterstoffs auf die Faltunterlage mittels druckluftbetätigter Kolben.
Das Vorfalten gemäss der Erfindung kann auch mit Hilfe von zwei Faltunterlagen 1, Fig. 1, ausgeführt werden, wobei die zweite Faltunterlage über die erste gelegt und der Filterstoff 2 dazwischen angeordnet wird, worauf die Faltunterlagen, beginnend an ihren schmalen Enden, allmählich zusammengedrüdkt werden.
Um den Filterstoff während des Vorfaltens zu schonen, wird zweckmässig während des Faltprozesses ein dünnes Plasttuch (Kunststoffolie), Gummituch, ein Gewebe, ein Fadennetz oder dergl. über und unter den Filterstoff gelegt.
Eine sehr wirksame Hilfe beim Vorfalten des Filterstoffes von Hand besteht aus einer niederdrükkenden Walze 4, die angewendet werden kann, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt. Hierbei wird die Faltunterlage 1 zusammen mit dem Filterstoff 2 und den gegebenenfalls verwendeten Schutzfolien auf der glatten Unterlage 5 ausgebreitet, indem sie lokal von der Walze 4 niedergedrückt wird, die quer zur Faltrichtung über die Unterlage gelegt wird. Ein Stützstift kommt dabei nicht zur Anwendung, sondern das gefaltete Filterpaket wird allmählich nach vorn geschoben, während zugleich auch die Walze allmählich nach vorn geschoben wird. Das eigentliche Vorfalten geschieht unmittelbar hinter der Walze 4.
Obgleich die Erfindung im Zusammenhang mit dem Falten von Ringfiltern oder ovalen Filtern beschrieben ist, so kann sie doch mit Vorteil auch bei anderen Typen von Aerosolfiltern angewendet werden, die eine grosse Gesamtdurchströmungsfläche haben sollen. Somit kann die Erfindung auch für Filter mit geraden, parallelen Falten angewendet werden.
Die Faltunterlage wird in ihrer Form vom Anwendungsgebiet bestimmt und ist nicht auf eine Ausführungsform in Kunststoff beschränkt. Z.B. können auch dünne, federnde Metallblätter benutzt werden.
Method and device for the production of aerosol filters
When folding flat filter materials, such as filter paper and the like, into aerosol filters with a large flow area for protective masks, shelters, ventilation systems, etc., a process has been generally used recently that is described below for filters that are round or oval in their finished state are, so so-called ring filters, in which the folds can be arranged symmetrically or asymmetrically, but which can also be used slightly modified for filters with straight, parallel folds.
The flat filter material is first punched out or cut to size in the form of flat flat pieces of a suitable shape. For round filters, the fabric has the shape of a circular disk sector, the arc length of which is equal to the circumference of the finished filter and the radius of which is equal to or slightly larger than the number of folds times twice the fold height. Bending lines along which the filter material is then to be folded are stamped into the filter material at the same time as the punching or when cutting to size or afterwards. The bending lines form clear traces in the filter material.
For folding, the fabric is then placed on a smooth surface that is provided with a support pin.
The resulting center of the filter is placed against this. One usually starts folding at the narrow end of the fabric and continues to fold by hand towards the wider part of the filter fabric. At the same time, the fabric is bent around the support pin so that the folds become circular arcs.
Then the folded, almost circular disk-shaped material is placed in a support ring so that the folded sector sides come to lie next to one another, whereupon the sector sides are connected to one another by gluing or gluing.
The embossing of bending lines in the filter material brings with it a certain inadequacy in this process. The embossing of these lines is done in arches, by machine and simultaneously on the entire surface of the filter material. Due to differences in the thickness of the filter material, which can hardly be avoided, holes, cuts or weaknesses in the filter material can easily arise, which can make the finished filter unusable. The material weakened by the bending lines has a greater tendency to form small through holes when folded. One difficulty, which is due to the fact that the filter material is provided with bending lines, is that one is bound to a certain thickness and hardness of the filter material.
The elastic properties of the material are also of considerable importance.
The difficulties in connection with the folding of filter materials provided with embossed bending lines have hitherto made it considerably more difficult to use the highly effective filter materials based on glass fibers, which - in comparison to the flat filter materials used previously, e.g. of asbestos cellulose type, in which the glass fiber material breaks particularly easily and gets through holes in the embossed bending parts - combine a 10 to 100 times smaller aerosol penetration with a reduced pressure drop.
The main object of the invention is to enable the use of highly effective filter materials based on glass fibers in the folding process and to avoid the bending holes in the finished filter as much as possible, and to make the folding of aerosol filters even from very thin, hard or brittle filter materials possible.
The invention thus initially relates to a method for producing aerosol filters from flat filter material by folding. It is characterized in that a flat filter material is placed on a creased foil base and the folds of the base are spread out more or less in the plane, so that the filter material is brought into full contact against the base, and the folds are brought together to form a package whereupon the folded filter material is removed from the base. The invention also relates to a device for carrying out the new method.
The same is characterized by a base of flexible and elastic film material provided with a fold corresponding to the folds of the finished filter. A folded thermoplastic polyethylene film is preferably suitable for this.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings, for example for a filter of round shape.
Fig. 1 shows a folding pad according to the invention, seen from above, Fig. 2 shows a perspective view of a filter material on the folding pad during the beginning of the folding,
Fig. 3 shows a view of a completely folded filter on the folding support, seen from above,
4 shows a perspective view of the use of a roller depressing the filter fabric in folding the fabric on the folding base, and FIG
FIG. 5 shows a central longitudinal section through the arrangement of FIG. 4.
The punching or cutting of the filter material is done in the usual way, but with the important difference that no embossing of
Bending lines takes place. A large number of filter bodies can be punched out at the same time, which means rationalization.
The smooth filter material, which has no bending lines, can easily be brought into its final folded shape by folding. According to the inven tion you can therefore give the flat filter material in a gentle manner a pre-fold that the
It is intended to replace bending lines and works in such a way that the filter fabric can then easily be folded into its final shape.
For this purpose, a folded base 1, Fig. 1, is used according to the invention, which is expediently made of plastic film, e.g. Polyethylene film, is made ago. You can start from a sheet of film about 1 mm thick, which is the desired
Sector shape is given and which is provided with a small notch in each arcuate bending line to be formed on the folds, after which the disc is folded. By
Treatment in hot water allows the resistance of the folds and such elasticity to be obtained that the folding support 1 assumes its basic folded shape again after it has been pressed down.
The number and the height of the folds in the folding support 1 correspond to the number and height of the folds of the finished filter.
The folding base 1 is placed on a flat, smooth base 5 which is provided with an upright support pin 3. The flat filter cloth is placed on the folding pad 1 as shown in FIG. 2, and folding is started by hand in the narrow part of the pad and the filter cloth while both are pressed against the support pin 3. A more or less extensive spreading of the folds in the base in the plane in front of the folds, which are compressed, facilitates the guiding of the filter material by hand into the full system on the folding base 1. The folds are thus brought together to form a package that is around the support pin 3 is bent around, as shown in FIGS. 2 and 3.
In the bent state according to FIG. 3, with certain filter material qualities, the folded package can advantageously remain in place for a few minutes, after which the pre-folded filter material is removed from the base. The package can be held in the bent state in a support ring.
The filter material treated in this way is provided with pre-folds which are brought about in a gentle manner so that it is easily possible to finish folding the ring filter in a known manner on a smooth surface against a support pin. The folded filter material is then placed in a support ring and then connected by gluing at the center of the fold and at the ends of the folded packet in a manner known per se.
In the case of flat filter fabrics that have dried out hard or are very elastic, the punched-out filter fabric is brought into the desired state by treatment in an atmosphere of 90 to 100% relative humidity.
Although it has been shown that manual folding on the folding base 1 gives the most even pre-folding result and the least amount of waste, mechanization of the process is of course possible, e.g. by gradually sucking down or rolling down the filter material against the folding support or by gradually pressing the filter material down onto the folding support by means of pistons operated by compressed air.
The pre-folding according to the invention can also be carried out with the aid of two folding supports 1, Fig. 1, the second folding support being placed over the first and the filter material 2 being placed in between, whereupon the folding supports are gradually compressed, starting at their narrow ends .
In order to protect the filter material during the pre-folding process, a thin plastic cloth (plastic film), rubber cloth, fabric, thread net or the like is expediently placed over and under the filter material during the folding process.
A very effective aid in pre-folding the filter cloth by hand consists of a depressing roller 4 which can be used as shown in FIGS. 4 and 5. Here, the folding base 1 is spread out together with the filter material 2 and any protective films used on the smooth base 5 by being pressed down locally by the roller 4 which is placed across the base across the folding direction. A support pin is not used, but the folded filter pack is gradually pushed forward, while at the same time the roller is also gradually pushed forward. The actual pre-folding takes place immediately behind the roller 4.
Although the invention is described in connection with the folding of ring filters or oval filters, it can also be used with advantage in other types of aerosol filters which are to have a large total flow area. Thus, the invention can also be used for filters with straight, parallel pleats.
The shape of the folding support is determined by the area of application and is not limited to an embodiment made of plastic. E.g. thin, springy metal sheets can also be used.