DE19950374A1

DE19950374A1 - Verfahren zur Herstellung eines antibakteriellen Flüssigkeitsfilters unter Verwendung von Elvan

Info

Publication number: DE19950374A1
Application number: DE19950374A
Authority: DE
Inventors: Hong Seop Shim; Dae Woo Ihm; Sung Ro Yoon
Original assignee: Saehan Industries Inc; Toray Chemical Korea Inc
Current assignee: Toray Chemical Korea Inc
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2001-04-26

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines antibakteriellen Filters unter Verwendung von Elvan. Dabei werden Elvanteilchen geschmolzen und mit einem synthetischen Polymer verknetet, um einen Master-Batch-Chip zu ergeben, und ferner wird ein multifunktionelles Faservlies aus einem Gemisch des Master-Batch-Chips und eines synthetischen Polymers hergestellt und als eine Trägerschicht sowie als eine Wasserablaufschicht im Flüssigkeitsfilter verwendet, der eine laminierte Struktur aus einer Trägerschicht, einer Filtermedium-Schicht und einer Wasserablaufschicht aufweist. Der Flüssigkeitsfilter weist hinsichtlich seiner antibakteriellen Aktivität, der Aufnahme von Ammoniak und Schwermetallen und der Mineralfreisetzung hervorragende Eigenschaften auf.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines antibakteriellen Flüssigkeitsfilters, der den Vorteil der Funktionen poröser Elvan- Teilchen nutzt.

Die in jüngster Vergangenheit erzielten, bedeutenden Fortschritte bei industriellen Techniken und in der Industrie erforderten die Entwicklung von Industriegeräten hin zu hoher Integration und/oder Präzision, der sie auch größtenteils zu verdanken sind. Damit diese hoch integrierten und präzisen Instrumente gut funktionieren, sollten sie zunächst einmal nicht mit Verunreinigungen kontaminiert sein. In diesem Zusammenhang spielen Luft- und Flüssigkeitsfilter eine Rolle. Zusätzlich werden diese Filter dazu verwendet, sowohl in Fabriken als auch in Firmenbüros eine umweltfreundliche Umgebung zu schaffen.

Glasfaserfilter, die bisher zur Luft-Konditionierung verwendet wurden, weisen den Nachteil auf, daß die Glasfasern eine Sekundär-Verschmutzung erzeugen und zu einem Entsorgungsproblem führen. Außerdem ist ihre Herstellung schwierig. Daher ist es erforderlich, sie hinsichtlich dieser Aspekte zu verbessern. Es besteht auch ein Bedarf an der Verbesserung der kurzen Lebensspanne und der niedrigen Aufnahmeleistung von Flüssigkeitsfiltern, die im allgemeinen aus schmelzgeblasenen Faservliesen hergestellt werden. Nun richtet sich die aktive Forschung auf die Entwicklung von Filtermedien, die Glasfasern ersetzen können oder zur Erzielung der hohen Leistung schmelzgeblasener Faservliese beitragen.

Flüssigkeitsfilter werden allgemein in zwei Filtersorten zur Behandlung von Wasser und Öl eingeteilt, sie können aber auch nach ihren Verwendungszwecken, die verschiedene Eigenschaften für ihre Filtermedien erfordern, in weitere Kategorien unterteilt werden. Da Rohwasser z. B. verschiedene Arten von Mikroben, Metallen und/oder Chemikalien enthalten kann, werden funktionale Flüssigkeitsfilter benötigt, die solche Verunreinigungen herausfiltern können.

Techniken, die auf eine Flüssigkeitsfiltration gerichtet sind, finden sich in zahlreichen Patentschriften. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 58-61845 beschreibt ein Flüssigkeits-Filtrierverfahren unter Verwendung eines elektrischen Feldes, bei dem ein elektrisches Feld zwischen einem Paar von Elektroden erzeugt wird, die sich in zu behandelnder Rohflüssigkeit befinden, so daß Verunreinigungen, wie Staub, in der Flüssigkeit einer Aggregation oder einer Elektrophorese unterzogen werden. In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7-26460 wird ein schmelzgeblasenes Faservlies als Filtermedium vorgeschlagen, während die koreanische Patentanmeldung Nr. 95-2792 offenbart, daß ein solches schmelzgeblasenes Faservlies vor seiner Verwendung elektrifiziert wird.

Das Anlegen eines elektrischen Feldes ist jedoch durch die einzusetzenden Objekte stark begrenzt. Außerdem, wenn das Elektrifizierungsverfahren z. B. bei gebogenen Filtern angewandt wird, die über einen langen Zeitraum eingesetzt werden, können sie ihre Ladung nicht über einen sehr langen Zeitraum beibehalten.

Seit kurzem ist ein Verfahren bekannt, bei dem Elvan mit einem synthetischen Polymer verknetet und die resultierende Schmelze zu Fasern verarbeitet wird. Diese Fasern dienen zur vorteilhaften Nutzung der Eigenschaften von Elvan. Elvan, das hauptsächlich aus SiO₂ und Al₂O₃ besteht, kann aufgrund seiner porösen Struktur wirksame Mineralien in großen Mengen freisetzen und schädliche Substanzen, wie Metalloxide und Bakterien, absorbieren. Bei der Herstellung von Fasern unter Verwendung von Elvan ist es jedoch sehr schwierig, die Dispersion von Elvanteilchen zu steuern und sie zu kneten. Außerdem findet, wenn feine Denier-Fasern versponnen werden, wegen der feinen Teilchen eine Erhöhung des Spinndrucks statt, die das Erzielen einer homogenen Faserfeinheit erschwert.

Einer der Hauptgründe für diese Probleme ist die Aggregation feiner Elvanteilchen. Insbesondere spielt der Streuungsgrad von Elvanteilchen eine kritische Rolle bei der Bestimmung ihrer Dispergierbarkeit. Wenn Mineralien, wie Evan, mit derselben mittleren Teilchengröße zu Fasern verarbeitet werden, werden die Mineralien, falls 60% oder weniger derselben geringere Teilchengrößen als die mittlere Teilchengröße aufweisen, aufgrund der intermolekularen Anziehungskraft, die den elektrostatischen Eigenschaften und der starken Absorption zwischen den Teilchen zuzuschreiben ist, mit sehr schnellen Geschwindigkeiten aggregiert. Zusätzlich kommt es beim Spinnen zu einem Reißen von Fasern. Um ein solches Aggregations-Phänomen zu vermeiden, müssen daher Mineralteilchen verwendet werden, bei denen die Teilchen, die nicht größer als eine mittlere Teilchengröße sind, sich zumindest auf 60% belaufen, um keine intermolekulare Aggregation zu erzeugen. Bei schmelzgeblasenen Faservliesen, die verfeinert werden können, muß der Abstand zwischen einer Spinndüse und einem Förderband verkürzt werden, während der Elongationsluftdruck verringert wird.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Probleme, die bisher im Stand der Technik auftraten, zu lösen und ein Verfahren zur Herstellung eines antibakteriellen Flüssigkeitsfilters unter Verwendung von Elvan bereitzustellen, bei dem die Aggregation von Elvanteilchen beim Spinnen verhindert wird.

Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines antibakteriellen Flüssigkeitsfilters bereitgestellt werden, der für verschiedene Zwecke breit einsetzbar ist und eine überlegene Filterfunktion aufweist.

Auf der Basis der vorliegenden Erfindung konnte die obige Aufgabe durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines antibakteriellen Flüssigkeitsfilters gelöst werden, bei dem Elvanteilchen geschmolzen und mit einem synthetischen Polymer verknetet werden, um einen "Master-Batch-Chip" zu ergeben, und ein multifunktionelles Faservlies bzw. Textilverbundmaterial aus einem Gemisch des Master-Batch-Chips mit einem synthetischen Polymer hergestellt und als Trägerschicht sowie als Wasserablaufschicht im Flüssigkeitsfilter verwendet wird, der eine Trägerschicht, eine Filtermediumsschicht und einer Wasserablaufschicht umfaßt.

Unter dem Ausdruck "Master-Batch-Chip" wird allgemein ein Gemisch des reinen synthetischen Polymers mit Additiven, z. B. Elvanteilchen und gegebenenfalls weiteren Additiven, z. B. Pigmenten, Füllstoffe und andere Teilchen verstanden. Dieser Ausdruck wird zur Unterscheidung des reinen synthetischen Polymers in der faserherstellenden Industrie verwendet.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf die Herstellung eines antibakteriellen Flüssigkeitsfilters, der eine Trägerschicht, eine Filterschicht und eine Wasserablaßschicht umfaßt. Ein für die Filterschicht brauchbares Medium ist ein schmelzgeblasenes Faservlies. Ein ein- bis dreischichtiges, schmelzgeblasenes Faservlies ist bevorzugt. Für die Trägerschicht und die Wasserablaßschicht werden fein pulverisierte Elvanteilchen verwendet. Zuerst werden diese Elvanteilchen geschmolzen und mit einem synthetischen Polymer verknetet, um einen Master-Batch- Chip zu ergeben. Dann wird der Master-Batch-Chip mit einem synthetischen Polymer vermischt und unter Anwendung eines Spinnverbindungsverfahrens zu Faservliesen versponnen. Um den Faservliesen konstante Funktionalität zu verleihen und das Spinnverfahren reibungslos durchzuführen, weisen die Elvanteilchen vorzugsweise eine Teilchengrößenverteilung auf, bei der die Teilchen, die eine Größe von nicht mehr als 0,5 µm aufweisen insgesamt 60% oder mehr ausmachen.

Der Gehalt des Faservlieses an Elvanteilchen liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 20 Gew.-%. Das synthetische Polymer, das für das Vlies verwendet wird, ist bevorzugt unter Polyestern oder Polyolefinen ausgewählt.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele, die lediglich zur Veranschaulichung dienen und die vorliegende Erfindung nicht einschränken sollen, noch besser verständlich. In den folgenden Beispielen wurden die Teilchengrößenverteilungen der verwendeten Teilchen durch eine Laser- Streuungsmethode mit einem Gerät, wie es z. B. von Malvern unter der Bezeichnung Mastersizer X hergestellt wird, gemessen. Die Zugfestigkeit, die Elongation und die Gleichförmigkeit der Fasern wurden gemäß den KS-Standards bestimmt. Zum Testen des Filtervermögens des Filtermediums wurde Hiacroyco 8000A eingesetzt. Nach dem Filtrieren einer Flüssigkeit, bei der 100 mg JIS Standard-Staub dispergiert wurde, bestimmte man die Filterleistung gemäß der folgenden Gleichung:

Filterleistung (%) = (A-B)/A × 100

wobei
A = Staubdichte in der Flüssigkeit vor der Filtration
B = Staubdichte in der Flüssigkeit nach der Filtration.

Außerdem wurden die Filter auch noch hinsichtlich der Eluierung von Mineralien und der Absorption toxischer Schwermetalle, wie Quecksilber und Cadmium, mittels IPC (induktiv gekoppelter Plasma-Emissionsspektrophotometer) und gemäß den JIS- Normen getestet.

BEISPIEL I

Elvanteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 µm, bei denen die Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 0,5 µm 70% oder mehr ausmachten, wurden mit Polypropylen zu einem 30%igen Master-Batch(MB)-Chip geschmolzen. Dieser MB- Chip wurde mit Polypropylen vermischt, und das Gemisch wurde zu einem Faservlies mit 60 g/m² versponnen, in dem die Elvanteilchen mit einer Dichte von 5% enthalten waren. Dieses Spinn-Faservlies wurde auf eine Trägerschicht und auf eine Wasserablaßschicht in einem Filter aufgebracht, der außerdem ein dreischichtiges, schmelzgeblasenes Faservlies (90, 40, 60 g/m²) als Filterschicht umfaßte. Die Trägerschicht, die Filterschicht und die Wasserablaßschicht wurden der Reihe nach laminiert und zu einem Endprodukt gebogen.

BEISPIEL II

Elvanteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 µm, bei denen die Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 0,5 µm 60% oder mehr ausmachten, wurden mit Polypropylen zu einem 30%igen Master-Batch(MB)-Chip verschmolzen. Dieser MB- Chip wurde mit Polypropylen vermischt, und das Gemisch wurde zu einem Faservlies mit 60 g/m² versponnen, in dem die Elvanteilchen in einer Dichte von 10% enthalten waren. Dieses Spinn-Faservlies wurde auf eine Trägerschicht und auf eine Wasserablaßschicht in einem Filter aufgebracht, der außerdem ein dreischichtiges, schmelzgeblasenes Faservlies (90, 40, 20 g/m) als Filterschicht umfaßte. Die Trägerschicht, die Filterschicht und die Wasserablaßschicht wurden der Reihe nach laminiert und zu einem Endprodukt gebogen.

BEISPIEL III

Elvanteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 µm, bei denen die Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 0,5 µm 70% oder mehr ausmachten, wurden mit Polypropylen zu einem 30%igen Master-Batch(MB)-Chip verschmolzen. Dieser MB- Chip wurde mit Polypropylen vermischt, und das Gemisch wurde zu einem Faservlies mit 60 g/m² versponnen, in dem die Elvanteilchen in einer Dichte von 15% enthalten waren. Dieses Spinn-Faservlies wurde auf eine Trägerschicht und auf eine Wasserablaßschicht in einem Filter aufgebracht, der außerdem ein dreischichtiges, schmelzgeblasenes Faservlies (90, 40, 20 g/m²) als Filterschicht umfaßte. Die Trägerschicht, die Filterschicht und die Wasserablaßschicht wurden der Reihe nach laminiert und zu einem Endprodukt gebogen.

VERGLEICHSBEISPIEL I

Ein Filterprodukt wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein Faservlies aus einem herkömmlichen Polypropylen-Chip, wie er von LG petroleum, Korea, mit der Bezeichnung SJ-150 gefertigt wird, hergestellt und als Trägerschicht sowie als Wasserablaßschicht verwendet wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL II

Elvanteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 µm, bei denen die Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 0,5 µm 30% oder mehr ausmachten, wurden mit Polypropylen zu einem 30%igen Master-Batch(MB)-Chip verschmolzen. Dieser MB- Chip wurde mit Polypropylen vermischt, und das Gemisch wurde zu einem Faservlies mit 60 g/m² versponnen, in dem die Elvanteilchen in einer Dichte von 5% enthalten waren. Dieses Spinn-Faservlies wurde auf eine Trägerschicht und auf eine Wasserablaßschicht in einem Filter aufgebracht, der außerdem ein dreischichtiges, schmelzgeblasenes Faservlies (90, 40, 20 g/m²) als Filterschicht umfaßte. Die Trägerschicht, die Filterschicht und die Wasserablaßschicht wurden der Reihe nach laminiert und zu einem Endprodukt gebogen.

VERGLEICHSBEISPIEL III

Elvanteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 µm, bei denen die Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 0,5 µm 70% oder mehr ausmachten, wurden mit Polypropylen zu einem 30%igen Master-Batch(MB)-Chip verschmolzen. Dieser MB- Chip wurde mit Polypropylen vermischt, und das Gemisch wurde zu einem Faservlies mit 60 g/m² versponnen, in dem die Elvanteilchen in einer Dichte von 1% enthalten waren. Dieses Spinn-Faservlies wurde auf eine Trägerschicht und auf eine Wasserablaßschicht in einem Filter aufgebracht, der außerdem ein dreischichtiges, schmelzgeblasenes Faservlies (90, 40, 20 g/m²) als Filterschicht umfaßte. Die Trägerschicht, die Filterschicht und die Wasserablaßschicht wurden der Reihe nach laminiert und zu einem Endprodukt gebogen.

Anschließend wurde die Filtrationsleistung der in den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Flüssigkeitsfilter bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben.

TABELLE 1

Wie den Daten in Tabelle 1 zu entnehmen ist, weisen die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Flüssigkeitsfilter gegenüber herkömmlichen Filtern hinsichtlich antibakterieller Aktivität, Absorption von Ammoniak und Schwermetallen, sowie Mineralfreisetzung deutliche Vorteile auf.

Die vorliegende Erfindung wurde in einer veranschaulichenden Weise beschrieben, und es versteht sich, daß die verwendete Terminologie dem Wesen nach eher beschreibend als eingrenzend sein soll. Im Lichte der obigen Ausführungen sind zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es versteht sich daher, daß die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche anders als im einzelnen beschrieben ausgeführt werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines antibakteriellen Flüssigkeitsfilters unter Verwendung von Elvan, bei dem Elvanteilchen geschmolzen und mit einem synthetischen Polymer verknetet werden, um einen Master-Batch-Chip zu ergeben, und ein multifunktionelles Faservlies aus einem Gemisch des Master-Batch-Chips und eines synthetischen Polymers hergestellt und als Trägerschicht sowie als Wasserablaufschicht in dem Flüssigkeitsfilter verwendet wird, der eine laminierte Struktur, umfassend eine Trägerschicht, eine Filtermedium-Schicht und eine Wasserablaufschicht, aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Faservlies Elvan in einer Menge von 5-20 Gew.-% enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das synthetische Polymer aus Polyestern oder Polyolefinen ausgewählt ist.