DE10304216B3

DE10304216B3 - Atemschutzfilter und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10304216B3
Application number: DE10304216A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Haeuser; Keith Dipl.-Ing. Krügel; Wilfried Dipl.-Ing. Hoffmann
Original assignee: MSA Auer GmbH
Current assignee: MSA Europe GmbH
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: EP1513590A1; AU2003296551A1; ATE518567T1; EP1513590B1; WO2004067094A1

Abstract

Ein Atemschutzfilter umfasst ein sich von der Gaseintrittsseite zur Gasaustrittsseite sich konisch verjüngendes Filtergehäuse (2), in das ein separat hergestellter fester Filterformkörper (3) gleicher Konizität mit Hilfe eines an der Gaseintrittsseite auf das Filtergehäuse aufgeschraubten Schraubringes (7) mit in das Innere des Filtergehäuse weisendem, sich auf dem Formfilterkörper abstützenden Pressring (8) lösbar, aber randdicht eingepresst ist. Der Formfilterkörper ist von einer luftdurchlässigen dünnen Umhüllung (5) umgeben. Aufgrund der lösbaren randdichten Fixierung ist der Formkörper auswechselbar und das Filtergehäuse wiederverwendbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Atemschutzfilter, bestehend aus einem unter Druck- und Wärmeeinwirkung aus einem sorptiven und einem schmelzbaren Material gebildeten festen Filterkörper, der randdicht in einem Filtergehäuse fixiert ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Ähnliche Atemschutzfilter sind bekannt. Die US 5 078 132 beschreibt eine Atemschutzmaske, bei der ein Adsorptionsfilterelement dauerhaft durch Ein- bzw. Ankleben mit der Atemschutzmaske verbunden wird. Die GB 523 240 beschreibt einen Schutzfilter, bei dem zur Vermeidung des Kontakts des Filterelements aus Aktivkohle mit dem Filtergehäuse ein Papierzylinder zwischen Wand und Filtergehäuse eingebracht wird. Um zu verhindern, dass Aktivkohle in den Atemstrom gelangt, werden Vliese zwischen einem Metallrost und dem Filterelement angeordnet. Nachteilig bei diesen Filterelementen ist neben der aufwändigen Herstellung das Auswechseln der Filterelemente, welches nur mit erheblichem Aufwand möglich ist.

Aus der DE 197 14 350 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Atemschutzfilters bekannt, bei dem ein feinkörniges, sorptiv oder katalytisch wirkendes Material mit einem schmelzbaren Polyethylen, das mit einem Oligokondensat intensiv benetzt ist, gemischt und die Mischung bei bestimmten Temperaturen und Drücken zu einem Formkörper verpresst, in der Form gekühlt und anschließend entformt wird. Abgesehen von dem aufwendigen Abkühl- und Entformungsvorgang bereitet die weitere Verwendung des so hergestellten Filterformkörpers insbesondere insofern Schwierigkeiten, als eine sichere Abdichtung zwischen der Innenwand eines Filtergehäuses, in das der Filterkörper eingelegt wird, und dem Filterkörper nicht gewährleistet ist bzw. die gasdichte Einbindung des Filterkörpers in das Filtergehäuse durch eine kraftschlüssige adhäsive Verbindung einen erheblichen technischen Aufwand erfordert und, sobald die Filterleistung erschöpft ist, der Filterkörper einschließlich des Filtergehäuse nebst Anschlüssen entsorgt werden muss. Die eingeschränkte mechanische Stabilität im Randbereich des Filterformkörpers steht einer einfachen Weiterverarbeitung des Filterformkörpers und der randdichten Einbindung in das Filtergehäuse zusätzlich im Wege.

Zur Lösung dieser Probleme wird in der DE 100 21 582 A1 vorgeschlagen, die Mischung aus dem sorptiven und dem schmelzbaren Material bei den für die Herstellung des Filterformkörpers erforderlichen Temperaturen und Drücken unmittelbar in einem ringförmigen Anschlussteil zu verpressen. Dabei entsteht eine randdichte Verbindung zwischen der Innenfläche des Anschlussteils und der Umfangsfläche des Filterformkörpers. Das Anschlussteil wird gasdicht mit einem Adapter verbunden und kann dann an eine Atemschutzmaske oder an ein Gebläsefiltergerät angeschlossen werden oder – mit einem Mundstück versehen – unmittelbar als Atemschutzfilter für einen Benutzer verwendet werden.

Der Nachteil dieses Verfahrens bzw. des danach hergestellten Atemschutzfilters besteht in dem Aufwand für die Bereitstellung des Anschlussteils, das, wenn das Filter verbraucht ist, mit entsorgt werden muss. Da der zum Anschluss an das Atemfiltergerät oder das Gebläsefiltergerät vorgesehene bzw. mit einem Mündstück versehene Adapter wegen der erforderlichen Dichtheit kraftschlüssig mit dem Anschlussteil verbunden werden muss und daher eben falls nicht wiederverwertbar ist, ist der Aufwand für die Herstellung und Entsorgung des Atemschutzfilters beträchtlich.

Die FR 2 322 61 beschreibt ein Atemschutzfilter mit zweiteiliger Plastik-Filterkartusche, wobei die Filterkartusche auswechselbar in einer zylindrischen Aufnahme mittels einer aufschraubbaren Abdeckung gehalten wird. Durch das Einlegen des zylindrischen Filterelementes in die zylindrische Form und Verschrauben ist jedoch keine randdichte Verbindung gegeben. Beim Auswechseln muss bei dieser Anordnung die komplette Kartusche, bestehend aus dem Plastikgehäuse und dem Filtermaterial, ausgetauscht werden, was ebenfalls in einem erheblichen Aufwand für die Herstellung und Entsorgung der Kartuschen resultiert.

Die WO 96/22128 A1 zeigt ein in eine Filterkartusche eingepresstes Sorptionsfilterelement, das mittels eines mit der Filterkartusche verbundenen Pressringes gehalten wird. Durch die konische Form entweder der Kartusche oder des Sorptionsfilterelements und eine gewisse Nachgiebigkeit des Sorptionsfilterelements wird beim Einlegen eine randdichte Verbindung geschaffen. Nachteilig bei dieser Anordnung ist aber das aufwändige Auswechseln des Filterelementes sowie eine hohe Verschleißanfälligkeit der Anordnung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Atemschutzfilter der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, das bezüglich der Herstellung, Anwendung und Entsorgung bzw. Wiederverwertung kostengünstig ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Atemschutzfilter gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aus den Unteransprüche ergeben sich weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Atemschutzfilters ist im Anspruch 7 wiedergegeben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass der Filterkörper ein in einem Formwerkzeug hergestellter, konisch geformter, separater Filterformkörper ist, der auswechselbar in einem Filtergehäuse mit gleicher Konizität wie die des Filterformkörpers untergebracht ist und mit einer mit dem Filtergehäuse verbundenen Einpressvorrichtung randdicht in dem Gehäuse gehalten wird. Das heißt, der Filterformkörper kann auf einfache Weise entformt und schonend – ohne Randbeschädigung – in ein wiederverwendbares Filtergehäuse eingebracht und in diesem vorübergehend, das heißt lösbar, fixiert werden und somit nach Erschöpfung der Filterleistung leicht ausgetauscht werden. Der Kostenaufwand wird dadurch erheblich reduziert.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darüber hinaus darin, dass die Herstellung des Filterformkörpers in einer dessen fertiger Form entsprechenden Tasche aus einem luftdurchlässigen dünnschichtigen Material, insbesondere einem Vlies, erfolgt. Vor dem Verpressen der in die Tasche eingebrachten Mischung aus sorptivem und schmelzbarem Material kann die noch freie Fläche mit einem luftdurchlässigen Material abgedeckt werden, so dass der Filterformkörper vollständig von einer luftdurchlässigen und mit dem Filtermaterial fest verbundenen Umhüllung umgeben ist. Dadurch wird die Entformung weiter erleichtert und die Oberfläche des Formteilkörpers beim Einbringen in das Filtergehäuse zusätzlich geschont.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der seitliche Bereich des luftdurchlässigen Beschichtungsmaterials mit einem luftundurchlässigen Stoff beschichtet. Dadurch kann die Gasdichtheit am Umfangsrand des in das Filtergehäuse eingebrachten Filterformkörpers schon bei geringem Einpressdruck gewährleistet werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Einpressvorrichtung ein an der Gaseintrittsseite des Filtergehäuses verschraubbarer Schraubring, der einen in das Innere der Filtergehäuses gerichteten, sich auf dem Filterformkörper abstützenden Pressring aufweist. Dadurch Drehen des Schraubringes kann die konische Umfangsfläche des Formfilterkörper schonend bis zur Erzielung der Randdichtheit an die konische Innenumfangsfläche des Filtergehäuses angelegt werden. Nach dem Entfernen des Schraubringes kann ein verbrauchter Formfilterkörper leicht aus dem Filtergehäuse entfernt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, in deren einziger Figur eine Schnittansicht eines in einem wiederverwendbaren Filtergehäuse vorübergehend gasdicht fixierten Filterformkörpers wiedergegeben ist, näher erläutert.
Zur Herstellung des Filterformkörpers wird zunächst ein Gemisch aus einem feinkörnigen sorptiven Material und einem feinteiligen schmelzbaren Polyethylen unter Zusatz eines Haftvermittlers auf Oligokondensatbasis hergestellt. Entsprechend der erfindungsgemäß konischen Gestalt des Filterformkörpers werden außerdem in einem Tiefziehprozess gefertigte Taschen aus einem luftdurchlässigen Vliesmaterial bereitgestellt. Nachdem die Vliestasche in ein Formwerkzeug von gleicher Gestalt eingelegt wurde, wird die oben beschriebene Mischung in die Vliestasche eingefüllt und, nachdem eine Vliesabdeckung auf die verbleibende freie Oberfläche gelegt wurde, unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen in der von dem Formwerkzeug begrenzten Vliestasche verpresst. Aufgrund der Vliesumhüllung, die mit dem Material des Filterformkörpers eine innige Verbindung eingeht, kann der Filterformkörper leicht aus dem Werkzeug entformt und ohne Beschädigung seiner Oberfläche transportiert und in einem Filtergehäuse montiert werden. Die Entformung wird weiter dadurch erleichtert, dass das Formwerkzeug und der Filterformkörper konisch ausgebildet sind.
Der Filterformkörper wird nun in ein ebenfalls konisch ausgebildetes Filtergehäuse mit der gleichen Konizität wie die des Filterformkörpers eingelegt und allmählich soweit eingepresst, bis durch das Einpressen und gegebenenfalls das Verdichten des Vliesmaterials im Kontaktbereich mit der Innenwand des Filtergehäuses eine gasdichte Einbindung des vliesummantelten konischen Filterformkörpers in das konische Filtergehäuse gewährleistet ist. In dieser Lage wird der Formfilterkörper lösbar fixiert, um bei erschöpftem Filtervermögen auf einfache Weise entfernt und entsorgt werden zu können. Eine wichtige Wirkung der Vliesumhüllung besteht in der Verbesserung der Gleitfähigkeit des Formfilterkörpers in dem Filtergehäuse sowohl bei der Montage als auch bei der Demontage.
Die Zeichnung zeigt eine Schnittansicht des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten und ausgebildeten Atemschutzfilters 1, der ein wiederverwendbares, sich konisch verjüngendes Filtergehäuse 2 und einen Filterformkörper 3, der die Form eines Kreiskegelstumpfes hat, umfasst. Das Filtergehäuse 2 weist an der Luftaustrittsseite (Saugseite) ein Anschlussstück 4 auf, über das das Atemschutzfilter 1 unmittelbar an ein Mundstück oder an eine Atemschutzmaske oder ein Gebläsefiltergerät (jeweils nicht dargestellt) angeschlossen wird. Der Filterformkörper 3 ist vollständig von einer aus einem Vlies bestehenden Umhüllung 5 umgeben. Am oberen Rand des Filtergehäuses 2, das heißt, an der Lufteintrittsseite, ist ein Außengewinde 6 eingeformt, in das das Gewinde eines Schraubrings 7 eingreift. Der Schraubring 7 weist im Abstand von dessen Umfangsrand einen zum Inneren des Filtergehäuses 2 weisenden Pressring 8 auf, der sich auf dem Filterformkörper 3 abstützt und diesen beim Drehen des Schraubringes 7 gasdicht (randdicht) in das Filtergehäuse 2 bzw. mit seiner Mantelfläche an die Innenumfangsfläche des Filtergehäuses 2 drückt. Die Dichtwirkung der an der seitlichen Umfangsfläche des Filterformkörpers 3 als Gleit- und Dichtmittel wirkenden Umhüllung 5 kann durch eine in diesem Bereich der Umhüllung 5 aufgetragene luftundurchlässige Imprägnierung (Beschichtung) verbessert werden.
Wenn die Filterleistung nach der Benutzung des Atemschutzfilters nicht mehr ausreichend ist, wird der Schraubring 7 von dem Filtergehäuse 2 abgeschraubt und der Filterformkörper 3 entfernt sowie durch einen neuen ersetzt.

1: Atemschutzfilter
2: Filtergehäuse
3: Filterformkörper
4: Anschlussstück
5: Luftdurchlässige Umhüllung
6: Außengewinde von 2
7: 7 Schraubring
8: Pressring

Claims

Atemschutzfilter, bestehend aus einem unter Druck- und Wärmeeinwirkung aus einem sorptiven und einem schmelzbaren Material gebildeten festen Filterkörper, der randdicht in einem Filtergehäuse fixiert ist, das an der Gasaustrittsseite einen Anschluss für eine Atemschutzmaske oder ein Gebläsefiltergerät oder ein Mundstück für einen Benutzer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper ein in einem Formwerkzeug separat hergestellter, sich vom Gaseintritt zum Gasaustritt hin konisch verjüngender Filterformkörper (3) ist, der auswechselbar in dem Filtergehäuse (2) untergebracht ist, wobei das Filtergehäuse (2) eine mit dem Filterformkörper (3) übereinstimmende Konizität aufweist und an seiner Gaseintrittsseite eine Einpressvorrichtung (7, 8) zum randdichten und wieder lösbaren Fixieren des Filterformkörpers (3) an der Innenwand des Filtergehäuses (2) vorgesehen ist.
Atemschutzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterformkörper (3) eine dünnschichtige luftdurchlässige Umhüllung (5) aufweist.
Atemschutzfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (5) im konischen Randbereich des Filterformkörpers (3) mit einem luftundurchlässigen Stoff beschichtet ist.
Atemschutzfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (5) ein Vlies ist.
Atemschutzfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (5) mit dem Filterformkörper (3) adhäsiv verbunden ist.
Atemschutzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einpressvorrichtung ein Schraubring (7) ist, der an der Gaseintrittsseite mit dem Filtergehäuse (2) verschraubbar ist und der einen in das Innere des Filtergehäuses (2) gerichteten, sich auf dem Filterformkörper (3) abstützenden Pressring (8) aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Atemschutzfilters gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Formwerkzeug eine entsprechend der Gestalt des Formwerkzeugs tiefgezogene Tasche aus einem luftdurchlässigen Umhüllungsmaterial eingelegt und mit einem Gemisch aus einem sorptiven und einem schmelzbaren Material gefüllt wird, das unter Wärmeeinwirkung zu einem Filterformkörper (3) mit adhäsiver Bindung an das Umhüllungsmaterial verpresst wird, und der so hergestellte Filterformkörper als separates Bauteil lösbar und auswechselbar in ein wiederverwendbares Filtergehäuse (2) randdicht eingepresst wird.