CN1265333A - 气体介质过滤器 - Google Patents

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Abstract

由纤维网材料、纸或类似材料制成的气体介质过滤器,该过滤器带有一层由可粉化的导电材料组成的导电层,特别是由导电性炭黑和/或粉状金属颗粒或者其它可粉化的材料组成的导电层,其中炭黑或金属颗粒借助于粘合剂固定在过滤纤维上,并且该导电层呈网状铺设在过滤器表面上。

Description

气体介质过滤器
本发明涉及由纤维网材料、纸或类似材料制成的气体介质过滤器，该过滤器带有一层由可粉化的导电材料组成的导电层。
过滤器已经广泛用于气体介质的除尘。表面过滤器被用于各种不同的装饰，例如用作袋式过滤器、管状过滤器或者板状过滤器。过滤层常常由纤维网或纸构成。这样一种过滤器的效率受未过滤空气侧形成的灰尘层的影响。在过滤器表面积存的灰尘层越厚，所分离出的灰尘越多。但是，与此同时，过滤器所通过的空气量减少，过滤器的压差提高。压差超过一个预定的限定值时，必须清除灰尘层和积存的灰尘来净化过滤层。这种净化通常通过在过滤器运行期间向流动方向的逆向施加一个压力脉冲来实现。
对于过滤器特定的应用场合可以加装一层导电物质过滤层。例如对于爆炸性灰尘的分离只能使用抗静电和接地的过滤元件。以此避免静电产生的火花可能引起的爆炸。因此，过滤器中不导静电的部件都要装备抗静电装置。例如已知有带有金属层或者可导电的炭黑颗粒层的过滤层。金属层例如可以通过蒸镀过滤层来涂覆。很薄的层即可达到这里所要求的表面电阻。过滤介质的多孔性和透气性几乎不受影响。然而，金属层非常不耐磨损和经不起化学腐蚀。因此，其使用范围非常有限。而且，在常见的蒸镀过程中只在过滤介质的表面形成一层金属层，所以，对较密或较厚材料的穿透阻力值较高。
与金属层相比，用导电炭黑和一种适合的粘合剂体系全平面浸渍过滤器虽然具有良好的耐磨性和耐化学腐蚀性，但是这样装饰会严重降低过滤性能例如过滤介质的透气性或者多孔性。由此限制了过滤器除尘的使用效能。过滤器运行的能耗提高，寿命缩短。另外，在灰尘较多时，这种装置提高了过滤介质的黏附性，使其变得不易再生或者甚至不能再生。
本发明的任务在于，提供一种由纤维网材料、纸或类似材料构成的气体介质过滤器，该过滤器应当具有高的使用效能。其耐磨性要求应当尽可能低，耐化学腐蚀性应当尽可能高。该过滤器应当能够再生而且寿命长。另外，还应当力争具有高的多孔性和高的透气性。
特别重要的是抗静电装置，以便该过滤器能够用于含有爆炸性灰尘的气体净化。
权利要求1所述的过滤器可以完成上述的任务。优选使用由纤维网材料构成的过滤器作为过滤层。该过滤器带有一层由可粉化导电物质，尤其是由导电炭黑和/或粉末状金属颗粒或者由其它合适的可粉化材料构成的导电层，其中颗粒借助于粘合剂固定在过滤器纤维上，并且该层呈网状铺设在过滤器表面上。不同于迄今为止常见的封闭形的导电层，该具有多处中断的导电层以网状或筛状构型铺设在纤维网材料层上。该层的穿透处可以在具有良好抗静电性能的同时保持满意的透气性。并且保持了过滤器具有高的耐磨性、抗化学腐蚀性和可再生性的已知优点。为了满足表面阻力低的要求，导电层的构型在两维方向连续地铺设在过滤层上。另外，还要求导电混合物以足够的深度嵌入到过滤层中，以便使电荷也可以通过过滤层传输。在本发明的其它构型中，炭黑或金属颗粒层以过滤层厚度至少50％的深度嵌入到过滤层中。颗粒嵌入过滤层的深度的多少与应用场合及过滤层的厚度有关。必要时可以嵌入100％的深度。
在许多应用场合，使用炭黑粉是有利的。其中炭黑颗粒的用量为粘合剂的10至80％，优选30至50％。试验证明，该用量可以达到足够的抗静电作用。炭黑含量为33.5％时取得了特别好的结果。
炭黑颗粒的平均初始颗粒度为15至30nm。该细度的炭黑颗粒可以使得颗粒嵌入到过滤层的深处，并且在以后具有良好的导电性。
与炭黑颗粒相比，使用金属颗粒稍微有一些区别。以粘合剂为基准，金属颗粒的含量为20至99％之间，优选70至90％。金属颗粒的平均初始粒度为0.5-20μm，优选1-5μm。
合适的金属颗粒有铜、锌、铝和/或银粉。按照过滤器的使用范围选择合适的金属。
作为粘合剂使用聚乙酸乙烯酯、聚氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯或者丁二烯共聚物。粘合剂应当使得颗粒与过滤纤维之间产生良好的连接。
由于费用关系，虽然特别优选炭黑颗粒，主要在特殊情况下使用金属颗粒，但本发明也可以使用导电的有机物质。这里尤其可以提及由聚乙炔、聚苯、聚噻吩或者聚吡咯形成的导电聚合物。
最后，也可以由炭黑、金属和/或有机物颗粒与合适的粘合剂制成一种导电混合物。
导电层所覆盖的网状表面越小，透气性自然越大。但导电性变小。试验证明，当导电炭黑的网状覆盖面积占过滤器表面的25至70％时，使用炭黑颗粒是有利的。使用金属粉末层时导电层覆盖的网状表面较小，为过滤器表面的5至70％之间。
在大多数应用情况下，过滤器表面上的固体含量为1至15g/m2即已足够，优选2至5g/m2。该数值是针对炭黑而言的。使用金属颗粒或者辅助使用金属颗粒时，物质的固体含量向更少的方向推移。
通常，在过滤层的一侧铺设导电层就足够了。如上所述，颗粒向过滤层的嵌入起主要作用。但是，也可以在过滤层的两侧铺设导电层。由此可以保证各层的可靠连接。在少数情况下，也可以在两侧铺设覆盖率相同的导电层。由此可以在尽可能高的导电情况下提供尽可能高的透气量。
过滤器的透气性由多种因素确定。但无论如何都优于在过滤器的整个表面铺设导电层。为了给本发明的构思留有足够的空间，与整个表面涂覆的过滤器相比，其透气性至少要改进15％。
实施例
用筛网印刷法印刷一个由纤维网材料构成的过滤器，其中浆糊由33.5％炭黑、52％丙烯酸酯粘合剂和约12％丙烯酸酯增稠剂组成。通过将该固体成分溶解在水中稀释成为10％的溶液。纤维网材料层由100％的聚酯纤维组成。纤维网层的嵌入深度为85％。得到的过滤器的电阻低于108Ω。导电炭黑层的表面覆盖率为43％。按照DIN53887在200Pa压差下测定的透气性为330m3/m2/h。如果该纤维网材料完全由导电混合物覆盖，其透气性将降低到270m3/m2/h。在平面压力下，透气性总共提高了22％。

Claims (18)

1.由纤维网材料、纸或类似材料制成的气体介质过滤器，该过滤器带有一层由可粉化的导电材料组成的导电层，特别是由导电性炭黑和/或粉状金属颗粒或者其它可粉化的材料组成的导电层，其中炭黑或金属颗粒借助于粘合剂固定在过滤纤维上，并且该导电层呈网状铺设在过滤层上。
2.权利要求1所述的过滤器，其特征在于，炭黑或金属颗粒以过滤层厚的度至少50％的深度嵌入到过滤层中。
3.权利要求1或2所述的过滤器，其特征在于，以粘合剂为基准，炭黑颗粒的含量为10至80％，优选30至50％。
4.权利要求1至3之一所述的过滤器，其特征在于，炭黑颗粒的含量为33.5％。
5.权利要求1至4之一所述的过滤器，其特征在于，炭黑颗粒的平均初始粒度为15-30nm。
6.权利要求1至5之一所述的过滤器，其特征在于，以粘合剂为基准，金属颗粒的含量为20-99％，优选70-90％。
7.权利要求6所述的过滤器，其特征在于，金属颗粒的平均初始粒度为0.5-20μm，优选1-5μm。
8.权利要求6或7所述的过滤器，其特征在于，使用铜、锌、铝和/或银粉作为金属颗粒。
9.权利要求1至8之一所述的过滤器，其特征在于，使用聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯或丁二烯共聚物作为粘合剂。
10.权利要求1至9之一所述的过滤器，其特征在于，使用导电有机物和粘合剂。
11.权利要求10所述的过滤器，其特征在于，有机物是由聚乙炔、聚苯、聚噻吩或聚吡咯组成的导电聚合物。
12.权利要求1至11之一所述的过滤器，其特征在于，导电物质是炭黑、金属和有机颗粒与粘合剂的混合物。
13.权利要求1至12之一所述的过滤器，其特征在于，导电炭黑层的网状覆盖表面占过滤器表面的25-70％。
14.权利要求1至13之一所述的过滤器，其特征在于，导电金属粉末层的网状覆盖表面占过滤器表面的5-70％。
15.权利要求1至14之一所述的过滤器，其特征在于，过滤层的固体物质含量为1至15g/m2，优选2至5g/m2。
16.权利要求1至15之一所述的过滤器，其特征在于，过滤器两侧都铺设有导电层。
17.权利要求1至16之一所述的过滤器，其特征在于，两侧导电层的覆盖率相同。
18.权利要求1至17之一所述的过滤器，其特征在于，与整体覆盖的过滤器相比，过滤器的透气性至少提高15％。
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