DE102017011669A1

DE102017011669A1 - Filtergitter und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102017011669A1
Application number: DE102017011669.5A
Authority: DE
Inventors: Rex Delker; Andreas H. Fischer
Original assignee: Perlon Nextrusion Monofil GmbH
Current assignee: Perlon Nextrusion Monofil GmbH
Priority date: 2017-12-16
Filing date: 2017-12-16
Publication date: 2019-06-19

Abstract

Beschrieben werden Filtergitter umfassend ein Gewebe mit einer Maschen-Webstruktur, das in einen elektrisch leitfähigen Rahmen einspannt ist, wobei das Gewebe elektrisch leitfähige Kettfäden und Schussfäden aufweist, die an den Bindungspunkten mittels eines Klebmittels verfestigt worden sind und wobei der Rahmen mit einer Spannungsquelle verbunden ist, so dass die elektrisch leitfähigen Kettfäden und Schussfäden des Gewebes auf ein elektrisches Potenzial aufgeladen werden können.Diese Filtergitter zeichnen sich durch einen hervorragenden Insekten-, Pollen- und Staubschutz aus, insbesondere in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Filtergitter, das lichtdurchlässig ist, eine mechanische Filterfunktion aufweist und zusätzlich durch elektrische Aufladung den Durchtritt elektrisch geladener oder polarisierbarer Teilchen verhindert.
Bekannt sind Filtergewebe, die als „offene Gewebe“ hergestellt werden. Dabei bedeutet „offen“, dass die Abstände der Kett- und Schussfäden deutlich größer sind als deren eigene Dimensionen, z.B. deren Durchmesser. Unter dem Begriff „Maschenweite“ versteht man den lichten Abstand zwischen den Kett- bzw. den Schussfäden. Mit diesem Abstand wird die mechanische Filterwirkung festgelegt, da Teilchen mit größeren Abmessungen diesen Filter nicht passieren können.
Ein Problem dieser offenen Gewebe ist, dass sich bei mechanischer Belastung die Kettfäden und die Schussfäden zueinander verschieben können. Damit ändert sich auch die Maschenweite und somit die Filterwirkung. Vermieden wird dieser Effekt durch die Bereitstellung von „schiebefesten Geweben“, indem man Kettfäden und Schussfäden miteinander verklebt.
Diese Fixierung kann nachträglich durch Aufbringen eines Klebers auf das Gewebe erzielt werden, der anschließend ausgehärtet wird. Eine weitere Alternative besteht im Einsatz von Polymerfilamenten, die an den Kreuzungspunkten der Kettfäden und der Schussfäden miteinander verschweißt werden. Hierfür eignen sich insbesondere von Mehrkomponentenfilamente, z.B. Kern-Mantel-Filamente, bei denen sowohl der Mantel als auch der Kern aus thermoplastischen Polymeren bestehen und wobei das Polymere des Mantels einen geringeren Schmelzpunkt als das Polymere des Kerns hat. Im Allgemeinen beträgt dieser Unterschied mindestens 10 K. Bei der Fixierung des offenen Gewebes werden bei einer Fixiertemperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polymeren des Mantels, aber unterhalb des Schmelzpunkts des Polymers des Kerns, Kett- und Schussfilamente an den Kreuzungspunkten miteinander verklebt.
Mit den vorgenannten Verfahren lassen sich sehr offene Gewebe herstellen, z.B. mit Maschenweiten im Bereich von 0,5 bis 10 mm bei Durchmessern der Kett- und Schussfäden im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm. Wählt als Kett- und Schussfäden zudem noch transparente Filamente, insbesondere transparente Monofilamente, so erhält man lichtdurchlässige Insektenschutzgitter, die sich mit Rahmen in Fenster und Türen einsetzen lassen.
EP 2 591 156 B1 beschreibt eine besondere Ausführung der vorgenannten Lnsektenschutzgitter, wobei zumindest einige der Fäden aus einem triboelektrisch durch einen Luftstrom aufladbaren Trägerstoff bestehen und vollständig mit einer hydrophoben Beschichtung versehen sind.
Durch die triboelektrische Aufladung kann erreicht werden, dass geladene Teilchen das Insektenschutzgitter nicht passieren können. Man kann somit als Nebeneffekt Staub- und Pollenschutzeigenschaften des Insektenschutzgitters erzielen. Einer statischen Aufladung, mit der dieser Effekt erzielt werden kann, steht eine hohe Luftfeuchtigkeit entgegen, durch welche die Aufladung abgebaut wird. Dies ist vermutlich der Grund für die hydrophobe Beschichtung, mit der das Abfließen der Ladungen verhindert werden soll.
EP 2 798 103 B1 beschreibt ein Insektenschutzgitter mittels eines im Rahmen aufgespannten Gewebes, dessen Filamente einen Kern umfassen, wobei der Kern eine Beschichtung aus einem wärmeaktiven Klebemittel aufweist, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als der Kern aufweist, und wobei die Beschichtung auch hydrophobe Abstoßmittel zur Hydrophobisierung des Gewebes umfasst.
Die Erfahrung zeigt, dass hydrophobe Beschichtungen nur unzureichend statische Aufladungen bei hoher Luftfeuchtigkeit vermeiden können. Insbesondere in tropischen und subtropischen Gebieten betragen Luftfeuchtigkeiten permanent mehr als 80 %, häufig sogar mehr als 90 %. Und in diesen Gebieten ist sowohl die Insektendichte und je nach Jahreszeit auch die Staub- bzw. Pollenkonzentration sehr hoch. Mit statisch aufgeladenen Filtergeweben lässt sich die gewünschte Schutzwirkung trotz hydrophober Beschichtung nicht oder nur unzureichend erzielen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Filtergitters, mit dem ein effektiver Insekten-, Pollen- und Staubschutz erzielt werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe durch das nachstehend beschriebene Filtergitter.
Die Erfindung betrifft ein Filtergitter umfassend ein Gewebe mit einer Maschen-Webstruktur, das in einen elektrisch leitfähigen Rahmen einspannt ist, wobei das Gewebe elektrisch leitfähige Kettfäden und Schussfäden aufweist, die an den Bindungspunkten mittels eines Klebmittels verfestigt worden sind und wobei der Rahmen mit einer Spannungsquelle verbunden ist, so dass die elektrisch leitfähigen Kettfäden und Schussfäden des Gewebes auf ein elektrisches Potenzial aufgeladen werden können.
Der elektrisch leitfähige Rahmen des erfindungsgemäßen Filtergitters kann aus beliebigen Materialien bestehen, solange dieser in der Lage ist, eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den elektrisch leitfähigen Kett- und Schussfäden des Gewebes und einer externen Spannungsquelle zu gewährleisten.
Beispiele für elektrisch leitfähige Rahmen sind solche aus Kunststoff, die mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sind oder die aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehen. Bevorzugt werden Metallrahmen. Beispiele dafür sind Rahmen aus Eisen, Aluminium, Kupfer, Bronze, Messing oder Zink. Beispiele für Rahmen aus Kunststoff sind Rahmen aus Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen, Polyester oder Polyamid, die mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sind.
Die elektrische Leitfähigkeit des Rahmens ist so groß zu wählen, dass die externe Spannungsquelle die elektrisch leitfähigen Kett- und Schussfäden des Gewebes mit einem ausreichenden Potential versorgen kann, so dass diese Fäden dauerhaft Ladungen tragen können. Das dadurch erzeugte elektrische Feld bildet für Staubteilchen oder Pollen eine undurchdringliche Barriere und hält diese vom Durchtritt durch das Gewebe ab.
Bei der externen Spannungsquelle handelt es sich in der Regel um eine Gleichspannungsquelle oder um eine Wechselspannungsquelle mit nachgeschaltetem Gleichrichter.
Die externe Spannungsquelle versorgt den Rahmen des Filtergitters und damit auch die elektrisch leitfähigen Kett- und Schussfäden mit einer Gleichspannung. In der Regel beträgt die Gleichspannung mehr als 300 V, bevorzugt mehr als 2 kV.
Der metallische Rahmen hat mindestens einen elektrischen Anschluss, der mit der Gleichspannungsquelle verbunden ist. Zum Schutz vor Stromstößen wird durch geeignete elektrische Schaltung der maximale Strom bzw. die maximale Leistung der Gleichspannungsquelle begrenzt. Typische maximale Stromstärken liegen bei 100 µA oder darunter, bevorzugt unterhalb von 1 µA. Typische maximale Leistungen liegen bei 1 Watt oder darunter, bevorzugt unterhalb von 50 mW.
Um das Abfließen der aufgebrachten elektrischen Ladung von den Fäden des Gitters zu erschweren, ist der Rahmen mit einer elektrischen Isolierung versehen.
Insbesondere ist der Rahmen nach außen durch einen elektrischen Isolator geschützt.
Der Rahmen mit dem Filtergewebe kann in Fenster oder Türen eingepasst werden und kann mittels elektronischer Geräte an das Stromnetz oder an Solarzellen mit Pufferbatterien angeschlossen werden. Dadurch wird das Gittergewebe auf eine hohe Gleichspannung aufgeladen. Die elektrisch leitfähigen Fäden sorgen für ein weitgehend gleichmäßiges elektrisches Feld. Staubteilchen oder Pollen, die durch Luftreibung elektrostatisch aufgeladen sind, werden somit am Durchtritt durch das offene Filtergewebe gehindert, je nach positiver oder negativer Ladung abgestoßen oder an das Filtergewebe angelagert.
Das oder die Gittergewebe wird/werden in einen metallischen Rahmen eingespannt. Solche Rahmen-/Gittergewebekonstruktionen sind dem Fachmann bekannt.
Die Fäden, welche das Gittergewebe aufbauen, sind elektrisch leitfähig. Die elektrische Leitfähigkeit der Fäden ist so groß zu wählen, dass die von der externen Spannungsquelle auf die Fäden des Gewebes aufgebrachten Ladungen sich auf der Oberfläche der Fäden gleichmäßig verteilen.
Typische elektrische Leitfähigkeiten der Fäden liegen im Bereich von mindestens 10³ S/m, vorzugsweise von 10⁴ bis 10⁷ S/m. Diese Werte beziehen sich auf die Durchgangsleitfähigkeit der Fäden.
Die elektrisch leitfähigen Fäden können aus beliebigen Materialien bestehen. Es kann sich um Metallfäden handeln oder um Polymerfäden, die mit Zusätzen und/oder mit Beschichtungen elektrisch leitfähig ausgerüstet worden sind. Bei den Zusätzen kann es sich um Metallpulver oder Pulver aus anorganischen oder organischen elektrisch leitfähigen Materialien handeln, die beispielsweise als Antistatika bekannt sind. Beispiele für anorganische elektrisch leitfähige Materialien sind Graphit oder Ruß. Beispiele für Metallpulver sind Eisen- oder Kupferpulver. Bei den Beschichtungen kann es sich um Metalle handeln, beispielsweise um metallisierte Kunststofffasern.
Bevorzugt werden Filtergitter, deren elektrisch leitfähige Kettfäden und Schussfäden aus Metall bestehen oder aus Polymer bestehen, das einen elektrisch leitfähigen Zusatz enthält oder dessen Oberfläche mit einem elektrisch leitfähigen Überzug versehen ist.
Die im Gewebe eingesetzten Fäden bestehen vorzugsweise aus thermoplastischem Polymer, das durch geeignete Maßnahmen elektrisch leitfähig gemacht wurde.
Beispiele für thermoplastische Polymere sind Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polyoxymethylen, Polyurethane, Polyphenylensulfid, Polyphenylensulfon, Polyphenylenether, Polyphenylenketon oder Polyphenylenetherketon.
Vorzugsweise werden Polyolefine, wie Polyethylen oder Polypropylen, Polyester, wie Polyethylenterepthalat oder Polyethylennaphthalat, oder Polyamide, wie Nylon 6 oder Nylon 6.6, eingesetzt.
Als Fäden für den Aufbau der erfindungsgemäß eingesetzten Gewebe können beliebige Fadenkonstruktionen verwendet werden. Vorzugsweise werden Filamentgarne verwendet, insbesondere Monofilamente.
Die Fäden können aus einer Polymer enthaltenden Komponente bestehen. Bevorzugt werden Mehrkomponentenfäden aus mehreren Polymeren eingesetzt, insbesondere Kern-Mantel-Filamente und ganz besonders bevorzugt Kern-Mantel-Monofilamente. Diese Mehrkomponentenfäden enthalten vorzugsweise elektrisch leitfähige Zusätze. Besonders bevorzugt werden Kern-Mantel-Filamente eingesetzt, die elektrisch leitfähige Zusätze im Mantel enthalten.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtergitters weist ein Gewebe aus Kett- und Schussfäden aus elektrisch leitfähigen Polymer-Monofilamenten auf.
Besonders bevorzugte elektrisch leitfähige Monofilamente sind in der DE 10 2007 009 119 A1 beschrieben. Diese weisen einen tragenden Kern aus einem thermoplastischen Polymer auf, der von einem Mantel aus einem thermoplastischen elastomeren Block-Copolymer umgeben ist. Das Block-Copolymer des Mantels enthält Aggregate aus Ruß- und/oder Graphitteilchen, die entlang der Längsachse des Fadens elektrisch leitfähige Pfade bilden.
Eine übliche Ausführung von erfindungsgemäß eingesetzten Kern-Mantel-Monofilamenten weist einen tragenden Kern aus Polyester, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET), auf und einem Mantel aus einem thermoplastischen Polyether-Ester (TPE-E), der Aggregate aus Ruß- und/oder Graphitteilchen enthält.
Je nach Shore-Härte des TPE-E ergeben sich Schmelzpunkte, die allesamt unterhalb dem des PET-Kerns liegen. Diese Kern-Mantel Monofile eignen sich besonders bevorzugt zur Herstellung von schiebefesten Geweben durch thermische Bondierung, wie dies seit Jahren Stand der Technik ist.
Die Fixierung der Kett- und Schussfäden des erfindungsgemäß eingesetzten Gewebes erfolgt an ihren Kreuzungspunkten. Dadurch werden schiebefeste Gewebe erzeugt. Die Fixierung kann durch unterschiedlichste, dem Fachmann bekannte Maßnahmen erfolgen.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Filtergitters sind die Kettfäden und die Schussfäden an ihren Kreuzungspunkten mit einem Klebmittel fixiert. Bei dem Klebmittel kann es sich um beliebige härtbare oder thermoplastische Polymere handeln.
In einer weiteren und besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Filtergitters bestehen die Kettfäden und die Schussfäden aus Polymer und sind an ihren Kreuzungspunkten durch Aufschmelzen des Polymers miteinander verschweißt.
In einer weiteren bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Filtergitters bestehen die Kettfäden und die Schussfäden aus einem thermo-plastischen Polyester, der einen Zusatz zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit aufweist, insbesondere Ruß- und/oder Graphitteilchen in der Form von entlang der Längsachse der Fäden ausgerichteten Aggregaten, welche entlang der Längsachse der Fäden elektrisch leitfähige Pfade bilden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Filtergitters bestehen die Kettfäden und die Schussfäden aus einem Polymerkern und aus einem elektrisch leitfähigen Polymermantel, wobei die Fäden in den Kreuzungspunkten des Gewebes miteinander verschmolzen sind.
Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Filtergitters bestehen der Polymerkern und der Polymermantel insbesondere aus thermoplastischem Polyester und der elektrisch leitfähige Polymermantel enthält Ruß- und/oder Graphitteilchen, insbesondere Ruß- und/oder Graphitteilchen in der Form von entlang der Längsachse des Fadens ausgerichteten Aggregaten, welche entlang der Längsachse des Fadens elektrisch leitfähige Pfade bilden.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Kett- und Schussfäden können zusätzliche Additive enthalten, welche den Fäden eine gewünschte Eigenschaft verleihen. Beispiele für solche Zusätze sind UV-Stabilisatoren, Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe, Mattierungsmittel, Verstärkungsstoffe, Vernetzungsmittel, Kristallisationsbeschleuniger, Gleitmittel, Flammschutzmittel, Antistatika, Hydrolysestabilisatoren, Weichmacher und/oder Schlagzähmodifikatoren. Diese Zusätze sind dem Fachmann bekannt.
Die Maschenweite des im erfindungsgemäßen Filtergitter eingesetzten Gewebes ist so zu wählen, dass die Gitteröffnungen des Gewebes Insekten oder Kleintiere nicht passieren lassen. Vorzugsweise werden offene Gewebe mit Maschenweiten von 0,5 mm bis 10 mm, insbesondere von 1 mm bis 8 mm, und ganz besonders bevorzugt von 3 mm bis 8 mm eingesetzt. Der Durchmesser der Fäden, insbesondere der Monofilamente, beträgt 0,1 mm bis 0,6 mm, bevorzugt 0,2 mm bis 0,4 mm. Dabei wird als Durchmesser bei nichtrunden Fäden diejenige Achse angesehen, welche die größte Länge aufweist.
Die Maschenweite des offenen Filtergewebes verhindert also das Eindringen von Insekten entsprechender Größe. Insekten oder Kleintiere, die ausschließlich das Gitter berühren, befinden sich auf gleichem elektrischen Potenzial und werden nicht geschädigt. Nur wenn zusätzlich eine Verbindung zur Erde besteht, verspürt man einen leichten elektrischen Schlag, der wegen der begrenzten Stromstärke für Menschen aber gesundheitlich unbedenklich ist.
Durch die relativ große Maschenweite ist das erfindungsgemäße Filtergitter selbst bei Einsatz von Fäden mit schwarzer Grundfarbe lichtdurchlässig.
Als Nebeneffekt kann das Filtergitter, je nach Filamentstärke und Maschenweite des eingesetzten Filtergewebes, zusätzlich auch als Beschattungsgewebe dienen.
Der Querschnitt der erfindungsgemäß eingesetzten Fäden kann beliebig sein. Vorzugsweise ist der Querschnitt rechteckig, ellipsenförmig oder rund; dabei beträgt die Länge der längsten Achse des Querschnitts insbesondere 0,1 mm bis 0,6 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Filtergitter ein Gewebe, das mit einer hydrophobierenden Imprägnierung versehen ist.
Die Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Fäden und der daraus hergestellten Gewebe ist dem Fachmann bekannt. Ebenso bekannt ist die Herstellung von Filtergittern aus Geweben, welche in Rahmen eingespannt sind.
Das erfindungsgemäße Filtergitter kann als Insekten- oder Kleintierschutz, als Staubschutz oder als Beschattungsnetz verwendet werden. Insbesondere in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit lässt es sich einsetzen, ohne dass seine Wirkung nachlässt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2591156 B1 [0006]
EP 2798103 B1 [0008]
DE 102007009119 A1 [0033]

Claims

Filtergitter umfassend ein Gewebe mit einer Maschen-Webstruktur, das in einen elektrisch leitfähigen Rahmen einspannt ist, wobei das Gewebe elektrisch leitfähige Kettfäden und Schussfäden aufweist, die an den Bindungspunkten mittels eines Klebmittels verfestigt worden sind und wobei der Rahmen mit einer Spannungsquelle verbunden ist, so dass die elektrisch leitfähigen Kettfäden und Schussfäden des Gewebes auf ein elektrisches Potenzial aufgeladen werden können.
Filtergitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitfähige Rahmen aus Metall besteht.
Filtergitter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle eine Gleichspannungsquelle ist, die den Rahmen mit einer Spannung von größer als 300 V, bevorzugt einer Spannung von größer als 2 kV, versorgt.
Filtergitter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle auf einen maximalen Strom von unterhalb 100 µA, bevorzugt unterhalb 1 µA, begrenzt ist.
Filtergitter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen nach außen durch einen elektrischen Isolator geschützt ist.
Filtergitter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Kettfäden und Schussfäden aus Metall bestehen oder aus Polymer bestehen, das einen elektrisch leitfähigen Zusatz enthält oder dessen Oberfläche mit einem elektrisch leitfähigen Überzug versehen ist.
Filtergitter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettfäden und die Schussfäden an ihren Kreuzungspunkten mit einem Klebmittel fixiert sind.
Filtergitter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettfäden und die Schussfäden aus Polymer bestehen und an ihren Kreuzungspunkten durch Aufschmelzen des Polymers miteinander verschweißt sind.
Filtergitter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettfäden und die Schussfäden aus einem thermoplastischen Polyester bestehen, der einen Zusatz zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit aufweist, insbesondere Ruß- und/oder Graphitteilchen in der Form von entlang der Längsachse der Fäden ausgerichteten Aggregaten, welche entlang der Längsachse der Fäden elektrisch leitfähige Pfade bilden.
Filtergitter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettfäden und die Schussfäden aus einem Polymerkern und einem elektrisch leitfähigen Polymermantel bestehen, wobei die Fäden in den Kreuzungspunkten des Gewebes miteinander verschmolzen sind.
Filtergitter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerkern und der Polymermantel aus thermoplastischem Polyester bestehen und dass der elektrisch leitfähige Polymermantel Ruß- und/oder Graphitteilchen enthält, insbesondere Ruß- und/oder Graphitteilchen in der Form von entlang der Längsachse des Fadens ausgerichteten Aggregaten, welche entlang der Längsachse des Fadens elektrisch leitfähige Pfade bilden.
Filtergitter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettfäden und die Schussfäden Filamente, vorzugsweise Monofilamente, sind.
Filtergitter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschenweite des Gewebes 0,5 mm bis 10 mm beträgt, bevorzugt 1,0 mm bis 8 mm, beträgt.
Filtergitter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Filamente rechteckig, ellipsenförmig oder rund ist, und dass die längste Achse des Querschnitts 0,1 mm bis 0,6 mm ist.
Filtergitter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe mit einer hydrophobierenden Imprägnierung versehen ist.
Verwendung des Filtergitters nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15 als Insekten- oder Kleintierschutz, als Staubschutz oder als Beschattungsnetz.