DE102008014452B4

DE102008014452B4 - Filtermedium

Info

Publication number: DE102008014452B4
Application number: DE102008014452A
Authority: DE
Inventors: Michael Gutsche; Günter Ruoff
Original assignee: MGF Gutsche GmbH and Co KG
Current assignee: Lydall Gutsche GmbH and Co KG
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-03-15
Also published as: DE102008014452A1; DE202008017671U1; DE102008014452C5

Abstract

Filtermedium, welches ein Gewebe (1) aus Basaltgarnen aufweist oder daraus besteht, das durch Vernadeln mit polymeren Stapelfasern (2) belegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf seiner Anströmseite eine Membran (3) aus porösem Polytetrafluorethylen aufkaschiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtermedium, welches Gewebe aus Basaltgarnen aufweist oder daraus besteht, das durch Vernadeln mit polymeren Stapelfasern belegt ist.
Stand der Technik
Derartige Filtermedien werden zur Filtration von industriellen Fluidströmen, beispielsweise bei Heisgasanwendungen, wie etwa Müllverbrennungsanlagen, Zementöfen und Kohlefeuerungen, eingesetzt. Das erfindungsgemäße Filtermedium kann dabei bspw. in sogenannten Schlauchfilteranlagen zur Anwendung kommen, wobei die aus dem Filtermedium konfektionierten Filterschläuche auf Stützkörbe aufgezogen werden. Im Laufe der Zeit muss das textile Filtermaterial gereinigt und der an den Filtern angelagerte Staubkuchen entfernt werden.
Ein sehr effizientes Reinigungsverfahren stellt das sogenannte ”Puls-Jet”-Verfahren dar, bei welchem Druckluftimpulse zu einer Bewegung des textilen Filtermaterials führen, wodurch der Staubkuchen von dem Filter abgereinigt werden kann. Aufgrund der Reinigung sind die Filtermedien hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, was die Gefahr eines Entnadelns der Stapelfasern von dem Gewebe und/oder mechanische Schädigungen des Gewebes in sich birgt.
Aus der EP 1 862 208 A1 ist bereits ein Filtermedium der eingangs genannten Art bekannt, welches ein Basaltfasern enthaltendes Stützgewebe umfasst. Mindestens eine Seite des Stützgewebes ist mit Stapelfasern belegt.
Des Weiteren ist aus der JP 2005-232622 A ein Filtermedium bekannt mit einem Stützgewebe, das durch Vernadeln mit Basaltfasern enthaltende Stapelfasern belegt ist.
Des Weiteren ist aus der EP 0 962 243 A1 ein Filtermedium mit einem Gewebe aus mineralischen Garnen, das durch Vernadeln mit polymeren Stapelfasern belegt ist, bekannt, welches sich u. a. durch eine hohe Dimensionsstabilität und Temperaturbeständigkeit sowie Chemiebeständigkeit auszeichnet. Trotz geringer Belegung mit Stapelfasern sind bei dem Gewebe nach jener Druckschrift Querbrüche im wesentlichen ausgeschlossen, weil es praktisch zu keiner Entnadelung kommen kann und deshalb das zur Verhinderung von Querbrüchen unerlässliche Minimum an querstehenden Stapelfasern nicht unterschritten wird.
Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität bei Filtermedien sind aus der EP 0 391 660 A2 bereits Filterlaminate bekannt, welche eine Membran aus expandiertem porösem Polytetrafluorethylen, ein Stützgewebe ebenfalls aus Polytetrafluorethylen sowie auf das Stützgewebe aufgenadelte Stapelfasern wiederum aus Polytetrafluorethylen aufweisen. Die Verbindung zwischen den Stapelfasern und der Membran erfolgt durch ein fluoriertes Polymer als Klebstoff.
Problem
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filtermedium der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass es bei guter Dimensionsstabilität noch höheren mechanischen und thermischen Beanspruchungen standhält.
Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung bei einem Filtermedium mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 vorgesehen, dass auf der Anströmseite des Filtermediums eine Membran aus porösem Polytetrafluorethylen aufkaschiert ist.
Dabei hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass auch bei einer geringen Belegung des Filtermediums mit Stapelfasern es nicht zu einem Lösen der Stapelfasern vom Gewebe und damit zu einem Lösen des Faserverbundes untereinander kommt. Diese Problematik ist bei einem Filterlaminat nach der EP 0 391 660 A2 nicht gegeben, da dort ein sehr viel höheres Flächengewicht der Stapelfasern von 678 bis 881 g/m² vorhanden ist, wodurch eine gute Verankerung der Stapelfaser erreicht und dadurch der Gefahr einer Entnadelung entgegengewirkt ist.
Darüber hinaus führt das Aufkaschieren der Membran zu einer zusätzlichen Faserverankerung des Faserverbundes mit dem Gewebe. Diese vorteilhafte Wirkung ist gegenüber Laminatfiltern mit hohem Gewichtsanteil an polymeren Stapelfasern nicht erreichbar, da dort das Gewebe durch die Fasern praktisch abgedeckt wird.
Von besonderem Vorteil ist dabei, wenn die Membran mit dem Filtermedium mittels eines Klebstoffes befestigt wird. Dabei hat sich gezeigt, dass der Klebstoff so weit in das Filtermedium vordringt, dass es zu einer nochmaligen Verbesserung der Faserverankerung des Faserverbundes mit dem Gewebe kommt.
Als Klebstoff kann beispielsweise ein fluorierter Polymer-Klebstoff, wie er in der EP 0 391 660 A2 angegeben ist, zur Anwendung kommen, ebenso das dort beschriebene Verfahren zum Aufbringen des Klebstoffes.
Die Membrane kann nach der Erfindung aus expandiertem porösem Polytetrafluorethylen bestehen, beispielsweise mit einer Luftdurchlässigkeit von wenigstens 0,01 m³ pro m² pro Stunde bei 12,7 mm Wassersäule. Bezüglich der Herstellung derartiger Membrane wird ebenfalls auf die EP 0 391 660 A2 verwiesen.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Basaltgarne können endlos gezogene Basaltgarne sein, welche typischerweise aus einer Basaltschmelze im großtechnischen Maßstab gewonnen werden. Die Basaltgarne weisen eine hohe Temperaturbeständigkeit von bis zu 600°C auf. Weitere Verfahren zur Herstellung von Basaltfasern bzw. -garne werden zum Beispiel in der DE 29 09 148 A1 sowie in DE 35 09 424 A1 beschrieben.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Basaltgarne weisen eine gegenüber Glasgewebe höhere thermische Beständigkeit und höhere Dimensionsstabilität auf. Bei den physikalischen Eigenschaften weisen sie einen Garndurchmesser von kleiner 10 μm auf, sowie einen Tex von kleiner 140. Das spezifische Gewicht beträgt 2,6 bis 2,8 kg/dm³. Die mechanische Festigkeit des Gewebes sowohl in Längs- als auch in Querrichtung ist größer als 1000 N pro 5 cm.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Basaltgarne sind ein Naturprodukt, die aber keinem schnellen biologischen Abbau unterliegen. Der Rohstoff ist in großen Mengen vorhanden, was das Produkt relativ preisgünstig macht, zumal es sich um eine Einkomponentenherstellung handelt. Die Beständigkeit von Basaltgarnen gegenüber chemischen und mechanischen Einflüssen ist hoch, was sie für den Einsatz bei Filtermedien besonders geeignet macht.
Herstellungstechnisch besonders günstig ist es, wenn nach einer Ausführungsform der Erfindung das Gewebe aus miteinander verwebten Strängen von Kett- und Schussfäden, beispielsweise in mehrlagiger Form, aus Basaltgarnen besteht. Der Kettfadenstrang kann aus einer Vielzahl einzelner paralleler Filamente bestehen, wie auch der Schussfadenstrang. Die einzelnen Kett- und Schussfäden können parallel zueinander liegen und ein in sich geschlossenes Gewebe mit geringer Dicke bilden.
Um der Gewebekonstruktion eine ausreichende Festigkeit zu verleihen, werden die Kett- und Schussfäden an verschiedenen Bindungs- und Verknüpfungspunkten bindungstechnisch verbunden. Weiterhin ist aber auch eine Leinwand- oder Körperbindung ebenso wie auch eine Dreherbindung möglich. Zur Herstellung des Gewebes aus Basaltgarnen sind unterschiedliche Webtechniken und Gewebestärken möglich.
Denkbar ist es nach der Erfindung auch, dass das Gewebe Basaltgarne und Glasgarne aufweist, wodurch sich die vorteilhaften Eigenschaften von Basaltgarnen mit denen von Glasgarnen kombinieren lassen.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Die einzige Figur zeigt eine Filtermediumstruktur nach der Erfindung. Das dargestellte Filtermedium hat ein Gewebe 1, das Basaltgarne aufweist oder daraus besteht. Denkbar ist auch, dass das Gewebe 1 aus Basaltgarnen und Glasgarnen besteht.
Der Gewichtsanteil des Gewebes 1 aus Basaltgarnen am Gesamtgewicht des Filtermediums beträgt beispielsweise 50 bis 85%. Das Gewebe 1 ist daher für sich allein schon in der Lage, eine Filterfunktion auszuüben, denn es hat aufgrund seiner Dicke genügend Längsfestigkeit, sodass ein herkömmliches Stützgewebe nicht benötigt wird.
Das Basaltgewebe 1 lässt sich relativ preisgünstig herstellen, wobei Basaltgarne gegenüber mechanischen und thermischen Einflüssen eine hohe Beständigkeit aufweisen. Vor allem besitzt das Basaltgewebe eine höhere Schmelztemperatur als Glasgewebe, was sich ebenfalls vorteilhaft auf die Standzeit des Filtermediums auswirkt. Zudem weisen die Basaltgarne ein extrem niedriges Aufnahmevermögen für Wasser und andere Flüssigkeiten auf.
Das Gewebe 1 ist bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel mit einem geringen Anteil an polymeren Stapelfasern, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) belegt, wodurch das Filtermedium beispielsweise eine Dicke von 1,5 mm erhält. Diese eingenadelten Stapelfasern 2 verhindern enge Krümmungsradien bei den das Gewebe 1 bildenden Basaltgarnen und vermeiden somit Querbrüche.
Das Gewebe 1 ist so engmaschig gewebt, dass es ein Flächengewicht von über 250 g/m² und eine Dicke von mindestens 0,5 mm hat.
Nach dem Vernadeln wird das Filtermedium einer Wärmebehandlung über 100°C unterzogen, damit es zu einer Schrumpfung der Stapelfasern 2 kommt und diese sich dadurch gegenseitig und in dem Gewebe 1 verankern können. Zusätzlich kann das Filtermedium nach dem Vernadeln mit polymeren Stapelfasern in einem Bad mit einem Überzug versehen werden, der den Stapelfasern eine rauhere Oberfläche verleiht.
Auf der Anströmseite des Filtermediums ist bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel eine Membran 3 aus expandiertem porösem Polytetrafluorethylen aufkaschiert, wobei ein Klebstoff 4 aus fluoriertem Polymer eingesetzt wird. Dabei hat sich gezeigt, dass der Klebstoff 4 so weit in das Filtermedium vordringt, dass es eine zusätzliche Verbesserung der Faserverankerung des Faserverbundes mit dem Gewebe 1, kombiniert mit einer hohen mechanischen Flexibilität und thermischen Beanspruchbarkeit des Filters erreicht wird.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Kleberschicht 4 und die Membran 3 zur Verdeutlichung überdimensional zu den anderen Dimensionen des Filtermediums dargestellt ist.

Claims

Filtermedium, welches ein Gewebe (1) aus Basaltgarnen aufweist oder daraus besteht, das durch Vernadeln mit polymeren Stapelfasern (2) belegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf seiner Anströmseite eine Membran (3) aus porösem Polytetrafluorethylen aufkaschiert ist.
Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) aus expandiertem porösem Polyfluorethylen eine Luftdurchlässigkeit von wenigstens 0,01 m³ pro m² pro Stunde bei 12,7 mm Wassersäule aufweist
Filtermedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) mit dem Filtermedium mittels eines Klebstoffes (4) verbunden ist.
Filtermedium nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (4) ein fluoriertes Polymer ist.
Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basaltgarne Fasergarne und/oder Filamentgarne, insbesondere Multifilamentgarne, sind.
Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (1) Basaltgarne und Glasgarne aufweist oder daraus besteht.
Filtermedium nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (1) Kett- und Schussfäden jeweils aus Basaltgarnen aufweist oder daraus besteht.
Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (1) aus mehreren Schichten oder Lagen besteht.
Filtermedium nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Rovings und Garnen hergestellte Gewebe (1) ein Flächengewicht von 250 bis 600 g/m², insbesondere von 400 bis 500 g/m², aufweist.
Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (1) ein Flächengewicht von über 250 g/m² und eine Dicke von mindestens 0,5 mm hat und dass die Stapelfasern (2) einen Titer von 0,5 dtx bis 10 dtx, vorzugsweise von 0,9 bis 7 dtex, und eine Schnittlänge von mindestens 20 mm haben.
Filtermedium nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelfasern (2) aus Polytetrafluorethylen bestehen und ihr Gewichtsanteil am Gesamtgewicht des Filtermediums unter 40% liegt.
Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Stapelfasern (2) durch einen nach dem Vernadeln aufgebrachten polymeren Überzug aufgeraut ist.
Filtermedium nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus einem organische Füllstoffe aufweisenden Polytetrafluorethylen besteht.
Filtermedium nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als organischer Füllstoff synthetische Kieselsäure vorgesehen ist.
Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es die Form eines Tuches aufweist.
Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es die Form eines Beutels oder einer Tasche aufweist.