DE1904483B2

DE1904483B2 - Nach gebrauch wegwerfbare sack- oder taschenfilter aus faserstoff

Info

Publication number: DE1904483B2
Application number: DE19691904483
Authority: DE
Inventors: Paul Dayton Waterville Me. Burnham (V-StA.)
Original assignee: Keyes Fibre Corp
Current assignee: Keyes Fibre Corp
Priority date: 1968-01-31
Filing date: 1969-01-30
Publication date: 1977-12-01
Also published as: FR2001064A1; GB1263477A; US3622446A; DE1904483A1; DE1904483C3; NL6901146A

Description

Die Erfindung betrifft nach Gebrauch wegwerfbare Sack- und Taschenfilter aus Faserstoff.

Die Herstellung von Formgegenständen aus Zellstoff ist bekannt und ein Verfahren zur Herstellung solcher Gegenstände ist z. B. in der US-PS 27 04 493 beschrieben. Ein solches an sich bekanntes Verfahren wird im wesentlichen auch zur Herstellung der neuen erfindungsgemäßen Filter angewendet. Dabei wird eine ^rM wäßrige Aufschlämmung des Faserstoffs hergestellt, dann wird in diese wäßrige Aufschlämmung eine offene Form eingetaucht, auf diese wird eine Saugwirkung ausgeübt, so daß sich Fasermaterial auf ihr niederschlägt, die Form wird dann aus der wäßrigen « Aufschlämmung mit der Faserschicht darauf entnommen und an diese fest angepreßt, worauf die Ansaugwirkung aufgehoben und mittels eines Gegensaugdrucks die Faserschicht von der Form abgehoben und unter Beibehaltung der Form getrocknet wird. wi

Bisher war es nicht möglich, große Sack- und Taschenfilter mit den erforderlichen Filtereigenschaften und der nötigen Festigkeit auf diese Weise zu erhalten, da sie entweder zu dicht wurden und dann nicht mehr die erforderliche Filterwirkung pro Zeiteinheit ergaben, b^r> oder zu schwach waren, was zu hohen Ausfällen bei ihrer Verwendung führte. Die Filtereigenschaften des Faservlieses, aus dem der Sack oder die Tasche besteht, müssen nämlich mit der Festigkeit abgestimmt werden; die Filtereigenschaften .wiederum bedingen ein kritisrhes Gleichgewicht zwischen der Durchflußkapazität einerseits und der Menge an auf dem Filter zurückzuhaltendem Stoff andererseits.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines großen, nach dem Gebrauch wegwerfbaren Sack- und Taschenfilters aus Faserstoff mit der erforderlichen Festigkeit und Filtereigenschaft.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt dadurch, daß der Faserstoff des Filters aus bis zu 30 Gew.% Holzstoff, 20 bis 65 Gew.% Olefinfasern, Acrylfasern, Modacrylfasern und/oder Fasern aus einem Mischpolymerisat von Vinylchlorid mit Vinylacetat und im übrigen aus Reyonfasern, Fiberglasfasern, Asbestfasern, Polyäthylenterephthalatfasern oder Gemischen derselben besteht, wobei die Fasern einen mittleren Durchmesser von unter 100 Mikron und eine durchschnittliche Länge von 3,2 mm bis 12,7 mm aufweisen.

Große Taschen- oder Sackfilter mit verschiedenen Formen und mit verschiedener Zusammensetzung sind z. B. aus den US-PS 28 53 154, 30 99 547 und 31 24 440 bekannt. Derartige Filter wurden bisher aus flachen Bögen eines flexiblen Filtermaterials hergestellt, wobei dieses Material in die gewünschte Form durch Plissieren, Falten und andere Formgebungsarbeitsgänge gebracht wurde. Die Formung der Abschnitte, aus denen der Filter dann hergestellt wird, ist ein teurer und langwieriger Arbeitsgang, wobei die Kosten zusätzlich zu den Herstellungskosten des flexiblen Bogenmaterials entstehen. Da die Filtereinheiten dieser Art vorzugsweise nach dem Gebrauch wegwerfbar sind, kann der Kostenfaktor für den wirtschaftlichen Erfolg oder Mißerfolg ausschlaggebend sein.

Der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Filter verwendete wäßrige Faserbrei weist bis zu 0,4 Gew.% Feststoffgehalt auf, wobei vorzugsweise die Menge des Fasermaterials lediglich etwa 0,05% des Gewichts der Aufschlämmung ausmacht. Die Aufschlämmung wird in der Weise hergestellt, daß zuerst etwa 2 Gew.% des Fasermaterials mit etwa 98% Wasser gemischt werden und daß danach Wasser dem Gemisch zugesetzt wird, um die gewünschte wäßrige Aufschlämmung zu erhalten, die weniger als 0,4 Gew.% Fasermaterial enthält. Bei der Herstellung des Gemisches wird der Holz- oder Zellstoffaserbrei vorzugsweise zuerst mit dem Wasser gemischt, wonach als nächstes die hydrophoben Fasern zugemischt werden und wobei die Bestandteile, wie beispielsweise Reyonfasern, die leicht zugemischt werden können, zuletzt zugesetzt werden. Ehe zusätzliches Wasser zugeführt wird, um die gewünschte Dichte zu enthalten, kann in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck des Filters ein Flammschutzmittel zugesetzt werden sowie etwa 1 Gew.% einer kationischen Stärke, um die Bindung des Fasermaterials zu verbessern und 1,5% Alaun, um den pH-Wert herabzusetzen, um sicherzustellen, daß das Flammschutzmittel einwandfrei auf das faserförmige Material einwirkt.

Die Anteile der Bestandteile können innerhalb der angegebenen Grenzen variieren, und zwar in Abhängigkeit von den speziellen Filterbedingungen, für die das Produkt gedacht ist. Die bevorzugte Zusammensetzung des Fasermaterials beträgt bis zu 30 Gew.% eines Holzstoffaserbreies oder eines Zellstoffaserbreies und bei einem Ausführungsbeispiel etwa 20 Gew.% Holzstoff, 30 Gew.% eines Mischpolymerisats von Vinylchlorid mit Vinylacetat, 30 Gew.% Reyonfasern und

20 Gew.% Polyäthylenterephthalatfasern. Ein bevorter Holzstoff ist Weichholz-Kraftstoff, wobei es sich hierbei um ein Rohmaterial zur Herstellung von Papier andelt, welches eine ausreichende Faserlänge hat. Zur Verbesserung der Fasrigkeit kann der Holzstoff ■-, teilweise durch Asbest ersetzt werden. Der Holzfaserstoff verbessert wegen der kleinen Faser die Staubfangkapazität für feine oder kleine Teilchen, wobei jedoch große Mengen an Holzfaserstoff übf>r 30 Gew.% in entsprechender Weise die Luftströmungskapazität des κ Luftfilters verringern.

Das genannte Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylacetat enthält im allgemeinen wenigstens etwa 80 Gew.% Vinylchlorid. Obwohl alle derartigen Mischpolymerisate für den Zweck der Erfindung geeignet ι sind, wird im allgemeinen bevorzugt ein solches verwendet, welches wenigstens 85 Gew.% copolymerisiertes Vinylchlorid enthält. Ein typisches, im Handel erhältliches Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat, welches sehr gut für die Zwecke der Erfindung geeignet i_t ist enthält 88—90 Gew.% copolymerisiertes Vinylchlorid Dieses Material ist im Handel in Faserform erhältlich und weist eine Faserlänge von etwa 3,2 mm _und einen Durchmesser von weniger als etwa 100 Mikron auf, wobei der Durchmesser bei einem > Beispiel etwa 15—20 Mikron beträgt. Dieses Material ist schwer entflammbar und weist noch die wertvolle Eigenschaft auf, daß es wärmeverschweißbar ist, so daß einzelne Filterteile leicht miteinander verbunden werden können. Weniger als etwa 20% dieses Materials _s führt zu einem Produkt, welches geringe Wärmeverschweißeigenschaften aufweist, und es sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um das Produkt schwer entflammbar zu machen. Wenn mehr als 65% dieses Materials verwendet werden, sollten über 20%, z. B. , 30%, des Holzfaserstoffes verwendet werden, um die Formbarkeit sicherzustellen.

Der aus Reyonfasern, Fasern eines Polyesters, wie beispielsweise Polyäthylenterephthalat, Fasern eines Polyamids, Fiberglasfasern oder Asbestfasern oder : einem Gemisch von diesen bestehende Restbestandteii setzt sich vorzugsweise aus 10 — 40 Gew.% Reyonfasern _uncj 10-40 Gew.% Polyäthylenterephthalatfasern zusammen. Insbesondere wurden bei einem Ausführungsbeispiel Filter hergestellt, die etwa 30 Gew.% Reyonfasern enthalten, die eine Länge bis zu etwa 9,6 mm haben, wobei ein geringerer Anteil der Fasern einen Durchmesser von etwa 16-20 Mikron hatte und ein Hauptanteil einen Durchmesser von etwa 27-32 Mikron und wobei etwa 20 Gew.-% Polyäthylenterephthalatfasern verwendet wurde, wobei diese Fasern eine Länge von etwa 9,6 mm und einen Durchmesser von etwa 15-20 Mikron haben, wobei auch Fasern mit einem Durchmesser bis zu 100 Mikron vorhanden waren. Die Reyonfasern werden bevorzugt, da es sich hierbei um ein billiges Material handelt, welches im Handel erhältlich ist, wobei die Durchmesser in einfacher Weise bestimmbar sind, um die Porosität des Endproduktes einstellen zu können. Da Kunstseide entflammbar ist, machen große Mengen an Kunstseide einen Zusatz an einem flammhemmenden Mittel erforderlich. Das Polyäthylenterephthalat führt zu ausgezeichneten Staubfangeigenschaften des Endproduktes, ist jedoch teuer, so dalJ große Mengen dieses Bestandteils nicht verwendet werden sollen, mit Ausnahme für Filter, für die die Anforderungen an die Auffangfähigkeit für Verschmutzungen so groß sind, daß die Kosten für diesen Bestandteil gerechtfertigl

Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Filter:

Die Faseraufschlämmung wird in den Behälter 48 gegeben und in diesem in üblicher Weise gehalten. Die geschlitzte Form 42, die mit einem Sieb bedeckt ist, wird in die wäßrige Aufschlämmung eingetaucht, und ein Unterdruck oder Sog in der Größenordnung von etwa 125—500 mm Hg wird für etwa 1 Sekunde bis zu 10 Sekunden ausgeübt. Durch den unüblich großen Prozentsatz (20%) der geschlitzten Formoberfläche, der der Saugwirkung ausgesetzt ist, werden große Flüssigkeitsmengen durch das Sieb hindurchgesaugt und dies führt zu einem Niederschlag des Fasermaterials auf dem Sieb. Für eine Filterhälfte mit rechteckiger Form und mit Abmessungen von 55 χ 30 cm werden beispielsweise etwa 95 Liter Flüssigkeit durch die Form 42 bei einem Sog von 500 mm Hg in 6 Sekunden hindurchgesaugt.

Die Form mit der Fasermaterialschicht wird dann aus der Aufschlämmung entfernt und in eine Stellung gebracht, in der sie in Eingriff mit der Übertragungsform 50 gelangen kann. Die Schicht aus Fasermaterial auf der Oberfläche der Form besteht bei dieser Verfahrensstufe aus etwa einem Teil Fasermaterial und vier Teilen Wasser. Danach wird die Übertragungsform 50 in Kontakt mit der Fasermaterialschicht auf der Form gebracht und leicht gegen die Form bei Zimmertemperatur für eine kurze Zeitspanne, die beispielsweise einige Sekunden oder weniger umfaßt, gebracht. Ein Unterdruck von etwa 125 —500 mm Hg wird dann auf die Übertragungsform ausgeübt und der mit der Herstellungsform in Verbindung stehende Unterdruck wird abgeschaltet und Druckluft wird in bekannter Weise zugeführt, um eine Übertragung des , geformten Faserschichtmaterials von der Herstellungsform auf die Übertragungsform zu bewerkstelligen. Die Übertragungsform bewegt sich dann in eine Lage oberhalb des Trocknerförderers 60, und die Schicht des geformten Fasermaterials wird übertragen, indem man ι anstelle eines Soges Druckluft anwendet, um die Schicht von der Übertragungsform auf den Trocknerförderer abzugeben.

Die Filterhälfte wird dann durch den Trockentunnel 64 in bekannter Weise hindurchgeführt. Bei einem Ausführungsbeispiel mit etwa 50 Gew.% benetzbaren Fasern erfolgt die Trocknung vorzugsweise etwa 5 —20 Minuten lang bei Ofentemperaturen von etwa 93—15O⁰C. Während der Trocknung erreichen die Gegenstände eine Trocknungstemperatur von etwa u 115—12O⁰C, die im Erweichungsbereich, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Mischpolymerisats von Vinylchlorid und Vinylacetat liegt. Dadurch wird sichergestellt, daß dieser Bestandteil eine leichte Bindung erfährt, wodurch angenommen wird, daß die ,-, Festigkeit des Endproduktes bis zu einem gewissen Grad erhöht wird. Wenn der Gegenstand das Austrittsende des Trockentunnels 64 erreicht, ist dieser fertig, um mit anderen derartigen Einheiten zu dem fertigen großen Filter zusammengebaut werden zu ,Ii können.

Derart hergestellte Filtereinheiten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zeigten sich im Gebrauch als außerordentlich zufriedenstellend. Die Festigkeit des Fiitermateriais ist größer als die erforderliche, und .'.war v-, auch für große Materialflächen, wie sie in Taschen- oder Sackfiltern dieser Art auftreten. Die Luftströmungskapazitäten können leicht gegenüber den Staubfangmöglichkeiten des Filtermaterials eingestellt werden, und

ό· .,e beiden Bedingungen werden durch die Faserarten. ...c Durchmesser und die Längen bestimmt. Für einige Anwendungen ist es wünschenswert, höhere Luftströmungskapzitäten und geringere Staubfangkapazitäten zur Verfugung zu haben, und die Bestandteile der ■-, Fasermaterialien können entsprechend der im vorstehenden angegebenen Lehre kombiniert werden, um die Bedingungen zu erfüllen, und zwar die gewünschte Luftströmungskapazität und die gewünschte Staubfangkapazität. Kl

Bei erfindungsgemäßen Filtern kann die Luftströmungskapazität in der gewünschten Höhe gehalten werden, und zwar auch dann, wenn der austauschbare Filter nach einer langen Betriebszeit einen erheblichen Staubbelag aufweist. Es wird angenommen, daß dies r, darauf zurückzuführen ist, daß die stromab gelegene Seite des Filters die Siebseite des Filters ist, d. h. die Seite des Filters, die sich mit der Form 42 während der Formung in Kontakt befindet. Die stromauf gelegene Seite des Filters ist flockiger oder fasriger und weniger »o kompakt, und zwar wegen der Art und Weise, in der das Wasser durch den Filter während der Formung hindurchgesaugt wird. Bei der Verwendung als Filter ist die stromauf gelegene Seite des Gegenstandes flockiger oder fasriger als die stromab gelegene Seite und dadurch werden Verstopfungen des Filters verhindert. Da die Form 44 eine Reihe von parallelen Schlitzen unterhalb des Formsiebes aufweist, weist der fertige Gegenstand parallele Streifen aus faserförmigem Material auf, wobei diese Streifen an den Stellen, die während der Formgebung über den Schlitzen liegen, dichter sind und in den Bereichen, die über den Stegen liegen, weniger dicht. Im fertigen Gegenstand erhöhen die dichten Rippen die Festigkeit und die weniger dichten Rippen, die mit den dichten Rippen abwechseln, erhöhen die Luftströmungskapazität. Bei dem Filter sind die Porosität und die Festigkeit derart abgeglichen oder eingestellt, daß eine Luftströmung von etwa 2 800 00 m³ pro Minute oder höher möglich ist. Um ein Beispiel zu geben, sei bemerkt, daß bei dieser Strömungsrate ein Standardteststaub gefiltert wurde, der etwa 70 Gew.% Ruß und 3 Gew.% Baumwoll-Linter und 27 Gew.% Straßenstaub aufwies und dieser Staub wurde aus einem Luftstrom in Mengen von 10 g pro 13 cm² bei einem Druckabfall von 2—4 mm Wassersäule und bei 190 Liter pro Minute Luft von Zimmertemperatur abgefiltert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Nach Gebrauch wegwerfbare Sa oder Taschenfilter aus Faserstoff, dadurch gekenn- ^r> zeichnet, daß der Faserstoff aus bis zu 30 Gew.% Holzstoff, 20 bis 65 Gew.% Olefinfasern, Acrylfasern, Modacrylfasern und/oder Fasern aus einem Mischpolymerisat von Vinylchlorid mit Vinylacetat und im übrigen aus Reyonfasern, Fiberglasfasern, ι» Asbestfasern, Polyäthylenterephthalatfasern oder Gemischen derselben besteht, wobei die Fasern einen mittleren Durchmesser von unter 100 Mikron und eine durchschnittliche Länge von 3,? mm bis 12,7 mm aufweisen. i>

2. Sack- oder Taschenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rest der Fasermatte aus Reyonfasern und Polyäthylenterephthalatfasern besteht.

3. Sack- oder Taschenfilter nach Anspruch 1 und 2, -'» dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff aus 20 Gew.% Holzstoff, 30 Gew.% eines Mischpolymerisats von Vinylchlorid mit Vinylacetat, 30 Gew.% Reyonfasern und 20 Gew.% Polyäthylenterephthalatfasern besteht. .'ί

4. Sack- oder Taschenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Holzstoff gebleichter Weichholzstoff ist, daß die Fasern des Mischpolymerisats aus Vinylchlorid und Vinylacetat eine mittlere Länge von 6,4 mm und einen Durchmesser von 15 bis 20 Mikron haben, daß die Reyonfasern eine Länge bis zu 9,6 mm haben, und daß ein kleinerer Anteil der Fasern einen Durchmesser von etwa 15 bis 20 Mikron hat und der überwiegende Anteil der Fasern einen Durchmesser von 27 bis r> 32 Mikron aufweist, und daß der überwiegende Anteil der Polyäthylenterephthalatfasern eine durchschnittliche Länge von 9,6 mm und einen Durchmesser von 15 bis 20 Mikron hat.

40