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Verfahren zur Herstellung von Filtern aus körnigem Kunststoff Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Filtern aus Kunststoff. Filter
aus Kunststoffen sind an sich bekannt, z. B. als sogenannte elektrostatische Luftfilter.
Bei diesen wird die bekannte Eigenschaft mancher Kunstsltoffe ausgenutzt, daß sie
sich durch die Bewegung der durchtretenden I, uft elektrostatisch aufladen und dadurch
eine wesentlich größere Aktivität zeigen als normale mechanische Filter mit sonst
vergleichbaren Abmessungen.
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Bei Verwendung von Kunststoffen für den Auf-I) au der Filter kommt
man also bei mindestens gleicher Lwistung gegenüber gewöhnlichen mechanischen Filtern,
die nicht aus Kunststoff bestehen, mit geringerem Volumen und Gewicht bei meist
erheblich einfacherem Aufhau aus.
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Bisher sind für die Herstellung derartiger Kunststoffilter bevorzugt
solche Kunststoffe verwendet worden, die sich durch Ziehen, Verspritzen oder Vergießen
in die Form von Folien oder Fäden bringen lassen. Aus den Folien wurden na, ch Wellung
und gegebenenfalls zusätzlicher Lochung poröse Wickel hergestellt, die dann als
Filterkörper dienen. Beim Aufbau gitter-und gewebeartiger Kunststoffilter wird von
Kunststoffäden ausgegangen. Bei dem Aufbau der letztgenannten Filter wird zusätzlich
von der Tatsache Gebrauch gemacht, diaß zackige, fransige und aufgelockerte Oberflächen
info, lge ihrer Spitzenwirkung glatten Obernächen überlegen sind, weswegen die Fäden
entsprechend behandelt oder gegebenenfalls Asbest oder sonstige Fasern, mit einem
dünnen Kunststoffüberzug versehen, mit zum Aufbau der Filter verwendet werden.
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Filter der geschilderten Art finden ein weites Anwendungsgebiet bei
der Reinigung von Luft und Gasen für die verschiedensten Zwecke, beispielsweise
beim Ansaugen von Luft als Verbrennungs-oder Kühlmittel in Diesel-oder Ottomotoren,
Reinigun, g der Luft von Pollenstaub in Sanatorien und Krankenhäusern. Be-und Entlüftung
von Räumen ohne ausreichende Ventilation usw.
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Es sind bereits Filterkörper bekanntgeworden, die aus körnigem Kunststoffmaterial
hergestellt sind, wobei die einzelnen Körner des Materials an ihren BerVithrungsstellen
im Zustand lockerer Lagerung miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann durch
Verfritten od. dgl. hergestellt werden. Es ist ferner bekannt,zurHerstellung von
Filtern Kunststoffe in Verbindung mit Weichmachern in der Weise zu verwenden, daR
Gemische dieser Kunststoffe mit den Weichmachern und porenerzeugenden Stoffen zu
Filterkörpern geformt und dann längere Zeit auf einer Temperatur von etwa 150 bis
160° gehalten werden. Die zugegebenen Stoffe haben dabei die Auf-
gabe, die Poren
zu bilden, wobei sie entweder im Filtermedium verbldiben oder nach dessen Formung
wieder daraus entfernt werden.
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Nach einem weiteren Vorschlag ist ein Verfahren zur Behandlung von
faserförmigen oder kornigen Filterkörpern bekantgeworden, welches darin besteht,
in die Filterkörper oder auf deren Oberfläche Kunststoffpartikeln aus Dispersionen
zu bringen, wobei das Dispersionsmittel nachträglich durch Verdampfen entfernt wird.
Durch diese Maßnahme soll die Blockierung aktiver Zentren der Fasern und Zusatzstoffe
3e vermieden und dadu, rch die Filterwirkung erhöht werden. Einem weiteren bekannten
Herstellungsverfahren von Kunststoffiltern zufolge werden Fasern und Gewebe aus
Kunststoff zunächst kalt gepreßt und dann in erhitzten Formen solcher Form nachgepreßt,
daß die Fasern und Gewebe an den nachgepreßten Stellen zu einem Versteifungsgerüst
verdichtet werden. Um eine größere Porosität der so hergestellten Filterkörper zu
erreichen, können den Kunststoffasern Füllstoffe zugesetzt werden, die nach Fertigstellung
des Gebildes wieder herausgelöst werden. Die nach den bekannten Verfahren hergestellten
Filter sind bezüglich ihrer Filterwirkung nicht immer geeignet, vor allem dann nicht,
wenn an diese besonders hohe Anforderungen bezücligh der Adsorption von Giftstoffen
gestellt werden. Es ist anzunehmen, daß ein Grund hierfür darin liegt, daß die Poren
der nach dem bekannten Verfahren hergestellten Filter zu grob sind oder daß die
Oberflächen der eingelagerten Aktivstoffe nicht genügend frei bleiben, so dfaß ihre
Adsorptionsleistung erheblich herabgesetzt wird.
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Gemäß der Erfindung wird nun ein Verfahren zur Herstedlung von Filterkörpern
aus körnigem Kunststoff beschrieben, welche die bestehenden Nachteile
nicht
aufweisen. Das ernndungsgemäße Verfähren ist dadurch gekennzeichnet, daß dem körnigen
Kunststoff vor dem drucklos und kurzzeitig erfolgenden Erhitzen unterhalb seines
Schmelzpunktes pulverförmige Stoffe, wie Silikagel, Aktivkohle usw., beigemischt
werden. Durch diese Maßnahme bleibt nicht nur die Oberfläche der Kunststoffkörner,
sondern auch die Oberfläche der zugegebenen Aktivstoffe weitestgehend frei. Die
erfindungsgemäß hergestellten Filter können auch ferner für die Filteung jeden Mediums,
gegen das die gewählten Kunststoffe beständig sind, also gleidhgültig ob es sich
um Flüssigkeiten oder Gase handelt, Verwendung finden.
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Da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Filter mit sehr feinen
Poren erzeugt werden können, dürfte den neuartigen Filtern als besonders aussichtsreiches
Anwendungsgebiet vor allen Dingen das der Feinstaubfilterung, welches bei der Abscheidung
von Staub aus hygienischen Gründen eine hohe volkswirtschaftliche Bedeutung hat,
zukommen. Gedacht ist dabei unter anderem an Feinstaubfilter für Gasschutzgeräte
und Staubmasken zur Vermeidung von gesundheitlichen Schäden (chemische Gase. Silikose
usw.).
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Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zugegebenen Stoffe können
so ausgewählt werden, daß sie je nach dem Verwendungszweck des Filters auf das zu
reinigende Medium zusätzliche Wirkung ausüben. So kann beispielsweise Silikagel
mit eingelagert werden, um eine Trocknung eines zu filternden Gases herbeizuführen.
Die Einlagerung von Aktivkohle kann erfolgen, um gleichzeitig noch die starke Adsorptionswirkung
von Aktivkohle gegenüber dem zu reinigenden Medium, z. B. Rauchgase, auszunutzen.
Die Einlagerung von Asbestfäden kann vorgenommen werden, um die Filterwirkung dieser
feinen Fäden-mit ihrer hochaktiven Oberfläche zusätzlich auszunutzen. Die gewählten
Beispiele lassen sich, wie ersichtlich, beliebig vermehren. Es dürfte ohne weiteres
verständlich sein, daß die erfindungsgemäß vorgeschlagene neuartige Art der Herstellung
von Kunststoffiltern geradezu ideale Möglichkeiten für den Aufbau der Filter und
die Kombination von Filterwerkstoffen bietet.
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Als Kunstostoffe für den Aufbau der Filter kommen in Frage : Zellulosederivate
(z. B. Nitrozellulose, Azetylzellulose, Athylzellulose und Hvdratzellulose), Harze
(z. B. Naturharze, Phenolharze, Harnstoßharze, und Melaminharze) und Polymeren (z.
B. Polyamide, Polymethylmethakrylate, Polyakrylnitril, Polyvinylchlorid und seine
Polymeren, Polystyrol, Polyisobutylen, Polyöthylen und seine Fluorderivate sowie
schließlich Wachse).
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Die Überführung der erwähnten Stoffe in die körnige bzw. pulverige
Form kann beispielsweise geschehen durch Schmelzen des betreffenden Stoffes und
Verdüsen der Schmelze mittels Wasser oder Preßluft.
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Es sind aber auch andere Herstellungsarten durchaus s mögich. Die
bekannten Arten der Eunststoffpulverbsrstellung sind nicht Gegenstand der Erfindung.
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Ob bei dem weiteren Erzeugungsverfahren durch Absiebung zunächst
Siebfraktionen möglichst gleicher
Korngröße hergestellt und diese für die Erzeugung
der Filter benutzt oder bestimmte Siebfraktionen gemeinsam verwendet werden, richtet
sich nach dem Zweck, dem das Filter dienen soll.
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Zweck, dem das F'ilter dienen soll.
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Dem Pulver aus ausgewähltenKörnern,werdientujSS) Aktivstoffe beigemischt
und in entsprechende Formez aus Metall, Graphit oder Keramik lose eingefüllt-oder
gegebenenfalls beim Einfüllen einer leichten Pressung unterworfen. Die so ovrbereiteten
Formen werden bei der Erweichungstemperatur des jeweils verwendeten Kunststoffes,
jedenfalls genügend unterhalb ihres Schmelzpunktes, kurzzeitit erhitzt, so daß es
zur Bildung eines porösen Kunststoffsinterkörpers komnat. bei dem die einzelnen,
in ihrer Gestalt weitgehenderhalten gebliebenen Kunststoffteilchen an ihren gegenseitigen
Berührungspunkten zusammengesintert s@@@ Die Zusatzstoffe werden beim Sintervogang
in den porösen Kunststoffsinterkörper mit eingebundeit und jeweils innerhalb des
porösen Kunststoffkörper @@@ der Stelle festgehalten, an der sich die einzeln-ea-'lgß
chen beim Einfüllen zufällig einlagerten. Dabei'tßN ihre Oberfläche weitestgehend
erhalgen. Bei der S@@@ terung ist die angewandte Atmosphäre natürlich d@r Art des
verwendeten Kunststoffes anzupassen, damit keine unerwünschten Veränderungen während.
dat Sinterung eintreten können. Die so erzeugten porosen Sinterkörper haben eine
erstaunliche Festigkeit @@@ ist verständlich, daß sich auf die geschliderte Werse
beliebige Formen für die Filgerköprper erzeugen lassen und daß es mögloich ist,
die Gestalt der Filter kö@@@@ ohne weiteres den Gegebenheiten anzupassen, die @@@@
der Befestigung oder dem Einsetzen dieser Teile @@ die Filtergehause, Rahrleitungen
od. dgl. vorisJ Die Porosität läßt sich beeinflussen durch Kormor@@@ und Korngröße
des verwendeten Kusntstoffpul @@@@ Vermischung verschiedener Siebfraktionen, f@@@@@
durch angewandte Fülltechnik sowie schließlich d@@@ die gewählte Singerdauer und
Sintertemperatur.
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Wie schon oben angedeutet, lasssen sich Filter der geschilderten
Art zum Filtern von Flüssigkeiten, sowet sic den verwendeten Kunstston'nichtangreifea,!
vor allen Dingen zur Reinigung von Gasen, Diirn,.
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Rauch usw. mit bestem Erfolg verwenden.'',!,','j Erwähnt sei nur
der Einsatz als Feinstaubunt für Gasschutzgeräte und Staubmasken sowies@@@@ Rauchfilter.
z. B. in Spitzen für Zigarren und Zige rettem spwoe a;s Eomlage in Tabakpfeifen.