DE19834311A1 - Geruchs- und Schadstofffilter für Luftströme und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Geruchs- und Schadstofffilter für Luftströme und Verfahren zu seiner Herstellung

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Abstract

Filter für Gerüche und Schadstoffe in Luftströmen, bestehend aus einem großporigen, retikulierten PU-Schaum, an dessen Stegen Adsorbentien mit Hilfe einer heiß aufgetragenen Haftmasse fixiert sind.

Description

Zur Reinigung von Luftströmen von gasförmigen Verunreinigungen haben mit Adsorbentien beladene großporige, retikulierte PU-Schäume an Bedeutung gewonnen. Der skelettartige Schaum wird üblicherweise auf einer Quetsche mit einer Haftmasse überzogen, mit Adsorbentien bestreut und die Haftmasse vernetzt. Von größter Bedeutung ist dabei, daß die Haftmasse eine sehr hohe Anfangsklebrigkeit besitzt, damit die körnigen Adsorbentien sofort haften, wo sie auftreffen. Aus diesem Grund haben sich eingedickte Kunststoffdispersionen als Kleber nicht bewehrt, wohl aber hochviskose Beschichtungsmassen auf Basis präpolymerer Isozyanate. Als Beispiel seien erwähnt lösemittelfreie, maskierte präpolymere Polyisozyanate, die über ein Diamin nach thermischer Abspaltung der maskierenden Komponente Butanonoxim vernetzt werden. Auch präpolymere Polyisozyanate, die durch Feuchte vernetzen, haben sich als Haftmasse bewehrt. Beide Produkte werden von der BAYER AG als Beschichtungsmassen, z. B. für Kunstleder, angeboten (Impranil HS 62 + Imprafix HSC und Levacast 43131 N).
Das maskierte Isozyanat hat den Nachteil, daß das damit hergestellte Filtermaterial einen störenden Eigengeruch hat. Zudem wird das freigesetzte Butanonoxim zu einem großen Teil durch das Adsorbens aufgenommen und reduziert dessen Kapazität. Das durch Feuchte vernetzende Polyisozyanat ist schwer handhabbar. Mit beiden Produkten ist die Produktionsgeschwindigkeit recht unbefriedigend.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, welches die beschriebenen Nachteile nicht aufweist. Die erfinderische Lösung ist das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren. Als Haftmasse wird ein Schmelzkleber eingesetzt, der in geschmolzenem Zustand auf dem PU-Schaum aufgebracht und mit beheizten Quetschwalzen abgequetscht wird. Die körnigen Adsorbentien werden aufgestreut, solange der heiße Kleber seine volle Klebkraft besitzt. Danach wird der Überschuß an Adsorbentien beispielsweise durch eine Rüttelvorrichtung entfernt. Es ist vorteilhaft, die Adsorbentien vor dem Aufstreuen zu erhitzen. Der offenporige PU-Schaum entspricht dem Stand der Technik mit einem Litergewicht von 20-40 g, insbesondere 25-35 g, einer Porosität von 6-30 ppi, insbesondere 8-12 ppi, und besteht aus einem Polyester-Polyurethan.
Schmelzkleber sind dem Fachmann zur Genüge bekannt. Es handelt sich um Kopolymere mit breiter Molekulargewichtsverteilung, deren Erweichungszone sich über eine große Temperaturspanne erstreckt und dabei eine hervorragende Klebkraft entwickeln. Sie finden Anwendung, wenn keine höheren Temperaturen zu befürchten sind, z. B. in der Textil- und Schuhindustrie.
Für die Erfindung eignen sich Schmelzkleber, die im Temperaturbereich von 80-200°C, insbesondere 120-180°C, eine Viskosität von 1000-5000 cp, insbesondere 2000-5000 cp (centipuise), aufweisen. Beim Abquetschen ist eine Viskosität von 2000-10 000 cp wünschenswert, damit ein Abquetscheffekt - das Gewichtsverhältnis Kleber zu Schaum - von 50-150%, insbesondere 80-130% und vorzugsweise 90-110%, erreicht wird.
Der mit heißem Schmelzkleber überzogene PU-Schaum darf vor dem Aufstreuen der Adsorbentien nur wenig abkühlen (kurze Wege, Heißluft, Strahler. . .) und das Erhitzen der Adsorbentien ist von Vorteil.
Das meist verwendete Adsorbens ist körnige oder bevorzugterweise kugelförmige Aktivkohle, die auch für besondere Anwendungen sauer (Phosphorsäure) oder basisch (Kaliumkarbonat) imprägniert sein kann bzw. katalytisch wirksame Metalle (oxidative Zersetzung von Formaldehyd, Zersetzung von Ozon. . .) enthält. Die Aktivkohle sollte eine innere Oberfläche von 500-1500 m2/g, insbesondere 900-1200 m2/g, besitzen mit ausgeprägter Mikroporosität.
Wegen ihrer guten Rieselfähigkeit ist Kugelkohle besser geeignet als Kornkohle (Splitterkohle). Die Teilchengröße muß immer der Porengröße des Schaums angepaßt sein, wenn große Mengen Adsorbens untergebracht werden sollen. Für einen Schaum von 8-10 ppi Porosität sind beispielsweise Kugeldurchmesser von 0,3-0,8 mm (Mittelwert um 0,5 mm) besonders geeignet. Das Verhältnis Teilchengröße zu Porendurchmesser sollte 1/10-1/2,5, bevorzugterweise 1/4-1/3, betragen. Bei optimaler Abstimmung können Adsorbentien in einer Menge von bis zu 350 g/l Schaum eingelagert werden.
Statt Aktivkohle können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Ionenaustauscher in den Schaum eingelagert werden. Es hat sich gezeigt, daß stark saure Kationenaustauscher (mit hohem Anteil an -SO2OH-Gruppen) hervorragend NH3 und flüchtige Amine absorbieren, während basische Anionenaustauscher geeignet sind, saure Gase (SO2, flüchtige Säuren) aus Luftströmen herauszunehmen.
Die Länge und Breite der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Adsorbentien tragenden Schaumplatten ist durch das Verfahren nicht eingeschränkt. Aus den heute verfügbaren Schaumblöcken lassen sich Platten bzw. Matten von 1000 × 2000 mm herstellen. Die Dicke beträgt höchstens 40 mm, jedoch ist die Verarbeitbarkeit oberhalb 25 mm bereits etwas schwierig. Nach unten hin liegt die Grenze bei etwa 3 mm (Stabilität). Grundsätzlich ist die Beladung mit Splitterkohle schwieriger (Verkeilung der Teilchen).

Claims (15)

1. Geruchs- und/oder Schadstoffilter für Luftströme bestehend aus einem großporigen, re­ tikulierten PU-Schaum, an dessen Stegen mit Hilfe eines heiß aufgetragenen Schmelzkle­ bers Adsorbentien haften.
2. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzkleber über aufgeheizte Quetschwalzen abgequetscht ist und der Abquetscheffekt 50-150%, vorzugsweise 80-130% und insbesondere 90-110%, beträgt.
3. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzkleber beim Auftragen eine Viskosität von 1000-15 000 cp, vorzugsweise von 2000-5000 cp, hat.
4. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzkleber in einem Temperaturbereich von 80-200°C, insbesondere 120-180°C, aufgetragen wird.
5. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorbentien vor dem Aufstreuen vorgeheizt sind.
6. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschuß an Adsorbentien nach ausreichender Verfe­ stigung des Klebers über eine Rüttelvorrichtung entfernt wird.
7. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens eine körnige, vorzugsweise kugel­ förmige Aktivkohle mit einer inneren Oberfläche von 500-1500 m2/g, insbesondere 900-1200 m2/g, mit einer ausgeprägten Mikroporenstruktur ist.
8. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle mit sauer, alkalisch oder katalytisch wirksamen Substanzen, insbesondere zur Absorption von flüchtigen Basen, flüchtigen Säuren sowie Zerstörung von Ozon und Formaldehyd, imprägniert ist.
9. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens ein stark saurer Kationenaus­ tauscher oder ein basischer Anionenaustauscher ist
10. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße der Adsorbentien 0,1-2,0 mm, insbesondere 0,2-1,0 mm, bevorzugterweise 0,3-0,8 mm, beträgt.
11. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße der Adsorbentien mindestens 1/10 und höchstens 1/2,5, bevorzugterweise 1/4 bis 1/3 des Durchmessers der Schaumporen, beträgt.
12. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorbentien in einer Menge von 50-350 g/l, insbesondere 100-300 g/l, vorliegen.
13. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der großporige retikulierte PU-Schaum ein Polyester-Polyurethan-Schaum mit einer Porosität von 6-30 ppi, insbesondere 8-12 ppi, ist und ein Litergewicht von 20-40 g, insbesondere 25-35 g, hat.
14. Geruchs- und/oder Schadstoffilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Adsorbentien beladene Schaum eine Dicke von 3-40 mm, bevorzugterweise von 5-25 mm, hat.
15. Verwendung eines Filters nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche für Klimaanlagen jeglicher Art, Reinräume und Fahrzeuginnenräume.
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