DE20207663U1 - Multi-layer filter construction - Google Patents
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Zu Erhöhung der Effizienz von Filtermedien, wie beispielsweise Filtereinheiten in stationären oder mobilen Entstaubungsanlagen oder auch in raumlufttechnischen Anlagen wurden in der Vergangenheit viele Anstrengungen unternommen.Many efforts have been made in the past to increase the efficiency of filter media, such as filter units in stationary or mobile dust extraction systems or in air conditioning systems.
In DE 19919809 A1 wird ein Staubfilterbeutel zur Verwendung in Staubsaugern beschrieben, der aus mindestens einer Faservlieslage und mindestens einer Trägermateriallage besteht und zur effizienten Entfernung von Feinstäuben geeignet ist, ohne die Saugleistung der Staubsauger nennenswert zu verringern. Aufgrund der hierfür eingesetzten relativ dünnen Filterpapier-, Nanofaser- und MeItblownlage ist das Speichervermögen des Materials jedoch gering, da sich die Staubpartikel nur im Oberflächenbereich des Filters ablagern können.DE 19919809 A1 describes a dust filter bag for use in vacuum cleaners, which consists of at least one nonwoven fabric layer and at least one carrier material layer and is suitable for the efficient removal of fine dust without significantly reducing the suction power of the vacuum cleaner. However, due to the relatively thin filter paper, nanofiber and meltblown layer used for this purpose, the storage capacity of the material is low, since the dust particles can only settle in the surface area of the filter.
Die EP 0960645 A2 offenbart ebenfalls einen mehrlagigen Staubsaugerfilterbeutel mit sehr guter Staubabscheidewirkung. Die vielfältig ausgestalteten Lagenaufbauten enthalten im allgemeinen eine nass- oder eine trockengelegte Filter-Papierschicht oder einen voluminösen Meltblown-Vliesstoff oder einen spinngeblasenen Vliesstoff oder einen feintitrigen Spinnvliesstoff.EP 0960645 A2 also discloses a multi-layer vacuum cleaner filter bag with very good dust separation effect. The diversely designed layer structures generally contain a wet-laid or dry-laid filter paper layer or a voluminous meltblown nonwoven or a spun-blown nonwoven or a fine-denier spunbond nonwoven.
Nachteilig ist dabei der komplexe Aufbau aus unterschiedlichen Materialien, was einen erhöhten Aufwand bei der Herstellung bedingt.The disadvantage is the complex structure made of different materials, which requires increased effort during production.
In der EP 0822775 B1 wird ein schlagfester Filterbeutel für Staubsauger dargestellt, der ein Filterlaminat enthält, das aus einer äußeren Trägerschicht, einer faserigen Filtervliesschicht und einer inneren Diffusionsschicht gebildet wird. Die Filtervliesschicht ist dabei vorzugsweise eine schmelzgeblasene Elektret-Mikrofaser-Vliesstoffbahn, während die Träger- und Diffusionsschicht eine Spinnvlies- oder verfestigte kardierte Stoffbahn sein kann.EP 0822775 B1 describes an impact-resistant filter bag for vacuum cleaners, which contains a filter laminate formed from an outer carrier layer, a fibrous filter fleece layer and an inner diffusion layer. The filter fleece layer is preferably a meltblown electret microfiber nonwoven web, while the carrier and diffusion layer can be a spunbond or consolidated carded web.
Allen gemeinsam ist die Idee, neben einer Stabilisierungsschicht, mehrere Filter-Lagen einzusetzen, welche ein Filtervermögen von unterschiedlichen Abscheidegraden aufweisen, d.h. jede Lage filtert Partikel einer gewissen Größenordnung aus dem Staubgemisch.What they all have in common is the idea of using, in addition to a stabilization layer, several filter layers that have a filtering capacity of different separation levels, i.e. each layer filters particles of a certain size from the dust mixture.
Der Nachteil dabei ist, dass an jeder Grenzfläche zwischen den Einzel-Filter-Lagen zwei verschiedene Fraktionen von Staubpartikeln direkt aneinanderliegen, da die einzelnen Filter-Lagen von der Anström- zur Abströmseite hin mit Staub befüllt werden, The disadvantage is that at each interface between the individual filter layers, two different fractions of dust particles lie directly next to each other, since the individual filter layers are filled with dust from the inflow to the outflow side,
Figur 1 zeigt die Verteilung der Staubpartikel innerhalb eines solchen mehrlagigen Filters nach dem Stand der Technik. Die Bezeichnungen gehen aus der Bezugszeichen-Liste hervor.Figure 1 shows the distribution of dust particles within such a multi-layer filter according to the state of the art. The designations can be found in the list of reference symbols.
Diese charakteristische Verteilung der Staubspeicherung für nach dem Stand der Technik hergestellte Filtermedien aus der für Staubsaugerbeutel gattungsgemässen Art verursacht insbesondere zu Beginn und zum Ende der Nutzzeit hin eine deutliche Zunahme des Differenzdrucks. Daraus resultiert eine Verringerung der Saugleistung des Staubsaugers und somit auch eine Reduzierung der Staubaufnahmeleistung. This characteristic distribution of dust storage for filter media manufactured according to the state of the art of the art of the type used for vacuum cleaner bags causes a significant increase in the differential pressure, particularly at the beginning and end of the period of use. This results in a reduction in the suction power of the vacuum cleaner and thus also a reduction in the dust collection capacity.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein mehrlagiges Filtermaterial bereitzustellen, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, indem ein mehrlagiger Filteraufbau (E) zur Entstaubung von Fluiden verwendet wird, bei dem in Richtung von der Anströmseite zur Abströmseite eine Grobstaubfilterlage (A), eine Feinstaubfilterlage (B) und eine-Stützlage (C) hintereinander angeordnet sind, welcherThe invention is therefore based on the object of providing a multi-layer filter material which avoids the above-mentioned disadvantages of the prior art. The object is achieved according to the features of claim 1 by using a multi-layer filter structure (E) for dedusting fluids, in which a coarse dust filter layer (A), a fine dust filter layer (B) and a support layer (C) are arranged one behind the other in the direction from the inflow side to the outflow side, which
derart ausgestaltet ist, dass die Faserdurchmesserverteilung innerhalb der Grobstaubfilterlage (A) und der Feinstaubfilterlage (B) einen Gradienten aufweist und dass die Faserdurchmesser der Grobstaubfilterlage (A) und der Feinstaubfilterlage (B) von der Anström- zur Abströmseite kontinuierlich abnehmen.is designed such that the fiber diameter distribution within the coarse dust filter layer (A) and the fine dust filter layer (B) has a gradient and that the fiber diameters of the coarse dust filter layer (A) and the fine dust filter layer (B) continuously decrease from the upstream to the downstream side.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Verwendungsmöglichkeiten sind in den Unteransprüchen genannt.Advantageous embodiments and possible uses are mentioned in the subclaims.
Um mit zunehmender Staubbeladung einen möglichst großen Luftdurchsatz zu erreichen, ist es erforderlich, dass die Staubspeicherung möglichst homogen über die gesamte Dicke des Filteraufbaus geschieht, und dass keine Grenzflächen im Filteraufbau enthalten sind, an welchen eine Anreicherung von Staubpartikeln zu einer Blockade des Gesamtaufbaus führt.In order to achieve the greatest possible air throughput with increasing dust load, it is necessary that the dust storage occurs as homogeneously as possible over the entire thickness of the filter structure and that there are no interfaces in the filter structure at which an accumulation of dust particles leads to a blockage of the entire structure.
Dies wird durch eine kontinuierliche Abnahme der Porengröße von der Anström- zur Abströmseite über alle das Filtermaterial bildende Lagen erreicht, ohne dass deutlich erkennbare Übergangsbereiche vorliegen.This is achieved by a continuous decrease in pore size from the upstream to the downstream side across all layers forming the filter material, without any clearly recognizable transition areas.
Die Poren in einem Vliesstoff ergeben sich als Hohlräume zwischen den Fasern, d. h., je geringer der Faserdurchmesser und/oder je höher die Verdichtung des Vlieses gewählt wird, umso kleiner wird die daraus resultierende Porengröße. Damit ein abrupter Übergang infolge unterschiedlicher Porengrößen im Bereich der sich berührenden Oberflächen der Filter-Lagen vermieden wird, ist es notwendig, dass die sich berührenden Oberflächenbereiche annähernd den gleichen Faserdurchmesser aufweisen. The pores in a nonwoven material are created as hollow spaces between the fibers, i.e. the smaller the fiber diameter and/or the higher the density of the nonwoven material, the smaller the resulting pore size. In order to avoid an abrupt transition due to different pore sizes in the area of the contacting surfaces of the filter layers, it is necessary that the contacting surface areas have approximately the same fiber diameter.
Die fraktionierte Verteilung der abgeschiedenen Staubpartikel über den gesamten Querschnitt des Filtermediums wird ermöglicht, indem das Filtermedium von der Anströrn- zur Abströmseite hin immer kleiner werdende Poren in jeder Filterlage besitzt, so diass große Staubpartikel von entsprechend großen Poren und kleine Staubpartikel von kleinen Poren aufgenommen werden.The fractional distribution of the separated dust particles over the entire cross-section of the filter medium is made possible by the filter medium having increasingly smaller pores in each filter layer from the inflow side to the outflow side, so that large dust particles are absorbed by correspondingly large pores and small dust particles by small pores.
Dieser gewünschte progressive Filteraufbau wird durch Ausbildung eines Gradienten des Faserdurchmessers, sowie durch Auswahl spezieller Vliesbildungs- und Vliesverfestigungsverfahren und durch Kombination geeigneter Vliesstoffe erzielt.This desired progressive filter structure is achieved by forming a gradient of the fiber diameter, as well as by selecting special nonwoven formation and bonding processes and by combining suitable nonwoven materials.
Figur 2 zeigt die charakteristische Verteilung der Staubpartikel (D) innerhalb der Grobstaubfilterlage (A) und der Feinstaubfilterlage (B) am erfindungsgemässen mehrlagigen Filteraufbau (E) im Querschnitt.Figure 2 shows the characteristic distribution of the dust particles (D) within the coarse dust filter layer (A) and the fine dust filter layer (B) on the multi-layer filter structure (E) according to the invention in cross section.
In Figur 3 wird der erfindungsgemässe progressive Filteraufbau (E) der Grobstaubfilterlage (A) und der Feinstaubfilterlage (B) im Querschnitt dargestellt.Figure 3 shows the progressive filter structure (E) of the coarse dust filter layer (A) and the fine dust filter layer (B) according to the invention in cross section.
Für den erfindungsgemässen mehrlagigen Filteraufbau (E) wird als Grobfilterlage (A) ein Filtermedium eingesetzt, das beispielsweise aus einem kardierten, einseitig vernadelten und thermisch verfestigten Vliesstoff besteht, der sich aus wirr angeordneten gekräuselten Stapelfasern zusammensetzt, welche eine erste synthetische Stapelfaser mit einer ersten Faserfeinheit, und mindestens eine zweite synthetische Stapelfaser mit einer zweiten Faserfeinheit umfassen.For the multilayer filter structure (E) according to the invention, a filter medium is used as the coarse filter layer (A), which consists, for example, of a carded, one-sidedly needled and thermally bonded nonwoven fabric, which is composed of randomly arranged crimped staple fibers, which comprise a first synthetic staple fiber with a first fiber fineness, and at least one second synthetic staple fiber with a second fiber fineness.
Der gewünschte Gradient wird dadurch erzielt, dass die Anordnung von unterschiedlich feinen Stapelfasern so gewählt wird, dass die gröberen Stapelfasern (G) an der der Anströmrichung (F) zugewandten Seite liegen, während sich die feineren Stapelfasern (H) an der der Anströmrichtung (F) abgewandten Seite befinden. Eine zusätzliche mechanische Verfestigung in Form einer Vemadelung, die nur von der Seite her erfolgt, an der sich die feinen Stapelfasern befinden, führt zu einer weiteren Verdichtung in diesem Bereich und somit zu einer verstärkten Ausprägung des angestrebten Gradienten.The desired gradient is achieved by arranging staple fibers of varying fineness in such a way that the coarser staple fibers (G) are on the side facing the flow direction (F), while the finer staple fibers (H) are on the side facing away from the flow direction (F). Additional mechanical strengthening in the form of needle-punching, which only occurs on the side where the fine staple fibers are located, leads to further compaction in this area and thus to an increased expression of the desired gradient.
Die Feinstaubfilterlage (B) ist beispielsweise eine Mikrofasermatte aus thermoplastischen Polymeren, die nach dem Meltblown-Verfahren hergestellt wird und ebenfalls einen Gradienten besitzt, d. h. der mittlere Faserdurchmesser der Mikrofasern verringert sich über den Querschnitt von der Anströmseite in Richtung Abströmseite. Innerhalb der Feinstaubfilterlage (B) befinden sich Faserbündelungen (I) gleichfalls an der der Anströmrichtung zugewandten Seite und die feineren Mikrofasern (J) an der der Abströmrichtung abgewandten Seite.The fine dust filter layer (B), for example, is a microfiber mat made of thermoplastic polymers that is manufactured using the meltblown process and also has a gradient, i.e. the average fiber diameter of the microfibers decreases across the cross section from the inflow side towards the outflow side. Within the fine dust filter layer (B), fiber bundles (I) are also located on the side facing the inflow direction and the finer microfibers (J) on the side facing away from the outflow direction.
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Als Stützlage (C) für den erfindungsgemässen mehrlagigen Filteraufbau (E) wird ein Spirinvliesstoff aus thermoplastischen Synthesefasern mit einer homogenen Faserfeinheit verwendet. Dieser dient jedoch lediglich der mechanischen Stabilisierung und hat keinerlei Einfluss auf die filtertechnischen Eigenschaften des Gesamtaufbaus. A spirin nonwoven fabric made of thermoplastic synthetic fibers with a homogeneous fiber fineness is used as the support layer (C) for the multi-layer filter structure (E) according to the invention. However, this only serves to provide mechanical stabilization and has no influence on the filtering properties of the overall structure.
Die Verbindung der einzelnen Lagen geschieht dabei bauart-bedingt vornehmlich an den Rändern des vorliegenden Filteraufbaus entweder mittels eines Klebstoffes oder durch Ultra-Schall oder durch hydrodynamische Laminierung oder durch Heissverpressen oder durch Vernähen der Kantenbereiche des Staubfilterbeutels.Depending on the design, the individual layers are connected primarily at the edges of the filter structure, either by means of an adhesive or by ultrasound or by hydrodynamic lamination or by hot pressing or by sewing the edge areas of the dust filter bag.
Anhand des nachstehenden Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im Detail erläutert. The invention is explained in detail using the following embodiment.
Materialaufbau des erfindungsgemässen mehrlagigen Filteraufbaus (E):Material structure of the multilayer filter structure according to the invention (E):
Grobstaubfilterlage (A): Kardiertes, einseitig vernadeltes, thermisch verfestigtesCoarse dust filter layer (A): Carded, one-sided needled, thermally bonded
Stapelfaservlies, Flächengewicht: 60 g/m2 Staple fiber fleece, basis weight: 60 g/m 2
Feiristaubfilterlage (B): Mikrofaser-Vliesstoff, hergestellt nach dem Meltblown-Fine dust filter layer (B): Microfiber nonwoven fabric, manufactured according to the meltblown
Verfahren, Flächengewicht: 45 g/m2 Process, basis weight: 45 g/m 2
Stützlage (C):Support layer (C):
Spinnvliestoff, hergestellt nach dem Spunbond-Verfahren, Flächengewicht: 30 g/m2 Spunbond nonwoven fabric, manufactured using the spunbond process, basis weight: 30 g/m 2
Die Herstellung der einzelnen, für den erfindungsgemäßen Filteraufbau notwendigen Lagen geschieht dabei wie folgt.The individual layers required for the filter structure according to the invention are produced as follows.
Der die Grobstaubfilterlage (A) bildende kardierte Stapelfaservliesstoff wird nach bekannten Krempelverfahren, auch unter Zuhilfenahme von Kreuzlegern hergestellt. Dabei ist nachgeschaltet eine Nadelmaschine, mit der eine einseitige Vernadelung möglich ist. Dabei wird der Vliesstoff auf der Abströmseite nicht vollständig durchna-The carded staple fiber nonwoven fabric forming the coarse dust filter layer (A) is manufactured using known carding processes, also with the aid of cross-lappers. A needling machine is connected downstream, which enables one-sided needling. The nonwoven fabric is not completely penetrated on the downstream side.
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delt, es ergibt sich lediglich eine einseitige Verdichtung des Vliesstoffes. Die Porengröße auf der genadelten Seite ist dabei geringer als die auf der nichtgenadelten Seite. Es wird somit ein Gradient der Porengrößen gebildet.delt, the nonwoven fabric is only compacted on one side. The pore size on the needled side is smaller than that on the non-needled side. This creates a gradient of pore sizes.
Auch die Wahl der zum Einsatz kommenden Fasern, speziell deren Faserdurchmesser, hat entscheidenden Einfluss auf die Ausbildung des Gradienten und somit auf den erfindungsgemäßen Filteraufbau.The choice of the fibers used, especially their fiber diameter, also has a decisive influence on the formation of the gradient and thus on the filter structure according to the invention.
Es hat sich als günstig erwiesen, den Stapelfaservliesstoff polymereinheitlich aufzubauen. Dabei werden Fasern aus Polyethylenterephthalat bevorzugt, es ist jedoch möglich, auch andere thermoplastische Fasermaterialien zum Einsatz zu bringen.It has proven to be advantageous to construct the staple fiber nonwoven fabric using a uniform polymer. Fibers made of polyethylene terephthalate are preferred, but it is also possible to use other thermoplastic fiber materials.
Als günstig für den Einsatzzweck als Staubfilterbeutel hat sich eine Mischung des die Grobstaubfilterlage (A) bildenden Stapelfaservliesstoffes ausA mixture of the staple fibre nonwoven fabric forming the coarse dust filter layer (A) from
40 Gew% PET-Faser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 9,1 pm (entsprechend 0,9 dtex) und einer Stapellänge 40 mm40 wt% PET fiber with an average fiber diameter of 9.1 pm (corresponding to 0.9 dtex) and a staple length of 40 mm
40 Gew% bikomponente PET-Schmelzklebe-Faser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 14,2 pm (entsprechend 2,2 dtex) und einer Stapellänge 40 mm40 wt% bicomponent PET hot melt adhesive fiber with an average fiber diameter of 14.2 pm (corresponding to 2.2 dtex) and a staple length of 40 mm
10 Gew% PET-Faser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 17,4 pm (entsprechend 3,3 dtex) und einer Stapellänge 60 mm10 wt% PET fiber with an average fiber diameter of 17.4 pm (corresponding to 3.3 dtex) and a staple length of 60 mm
10 Gew% PET-Faser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 24,9 pm (entsprechend 6,7 dtex) und einer Stapellänge 60 mm10 wt% PET fiber with an average fiber diameter of 24.9 pm (corresponding to 6.7 dtex) and a staple length of 60 mm
gezeigt.shown.
Diese Mischung wird homogen durchmischt, daraus ein kardierter Faserflor mit ca 60 g/qm Flächengewicht hergestellt. Anschließend wird der Faserflor einer einseitigen Vernadelung sowie thermischen Verfestigung mittels Durchluft zugeführt. Der daraus erhaltene Vliesstoff weist eine einseitige Verdichtung auf, sodaß über die Dicke des Vliesstoffes eine Abnahme der Porengrösse von der nicht vernadelten Anströmseite hin zur vernadelten Abströmseite erreicht wird.This mixture is mixed homogeneously and a carded fiber web with a surface weight of approx. 60 g/m² is produced from it. The fiber web is then subjected to one-sided needling and thermal consolidation using air. The resulting nonwoven fabric has one-sided compaction, so that a reduction in pore size is achieved across the thickness of the nonwoven fabric from the non-needled inflow side to the needled outflow side.
Alternativ dazu kann, bei Herstellung der Grobstaubfilterlage (A) mit zwei Krempeln, auf den einzelnen Krempeln mit unterschiedlichen Fasermischungen gearbeitet werden, sodaß der Porengrößen-Gradient bereits durch die Fasermischung erreicht wird und gegebenenfalls durch eine nachgeschaltete, einseitige Vemadelung noch verstärkt wird.Alternatively, when producing the coarse dust filter layer (A) with two cards, different fibre mixtures can be used on the individual cards, so that the pore size gradient is already achieved by the fibre mixture and, if necessary, is further enhanced by a subsequent, one-sided needling.
Die Mischung kann dann für die Anströmseite ausThe mixture can then be used for the inflow side
30 Gew% PET-Faser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 24,9 pm 30 Gew% PET-Faser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 17,4 pm 40 Gew% bikomponente PET-Schmelzklebefaser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 14,2 pm30 wt% PET fiber with an average fiber diameter of 24.9 pm 30 wt% PET fiber with an average fiber diameter of 17.4 pm 40 wt% bicomponent PET hot melt adhesive fiber with an average fiber diameter of 14.2 pm
bestehen und auf der Abströmseite ausand on the downstream side
30 Gew% PET-Faser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 9,1 pm 30 Gew% PET-Faser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 12,5 pm 40 Gew% bikomponente PET-Schmelzklebefaser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 14,2 pm.30 wt% PET fiber with an average fiber diameter of 9.1 pm 30 wt% PET fiber with an average fiber diameter of 12.5 pm 40 wt% bicomponent PET hot melt adhesive fiber with an average fiber diameter of 14.2 pm.
Auch dieser Vliesstoff wird in einem Flächengewicht von 100 g/qm hergestellt, einseitig auf der Abströmseite genadelt und abschließend thermisch verfestigt.This nonwoven fabric is also produced with a basis weight of 100 g/m², needled on one side on the downstream side and finally thermally bonded.
Die Dicke derartiger Vliesstoffe, welche als Grobstaubfilterlage (A) im erfindungsgemäßen Filteraufbau (E) eingesetzt werden liegt bei 1,5 bis 6 mm, vorzugsweise bei 2,5 bis 3,5 mm. Die Ermittlung der Dicke geschieht dabei nach EDANA 30.5-99, Verfahren B. Die Luftdurchlässigkeit liegt bei 1000 bis 4000, vorzugsweise bei 2000 bis 3000 l/qm &khgr; sec bei einem Differenzdruck von 200 Pa.The thickness of such nonwovens, which are used as coarse dust filter layer (A) in the filter structure (E) according to the invention, is 1.5 to 6 mm, preferably 2.5 to 3.5 mm. The thickness is determined according to EDANA 30.5-99, method B. The air permeability is 1000 to 4000, preferably 2000 to 3000 l/m² x sec at a differential pressure of 200 Pa.
Die für die Feinstaubfilterlage (B) zum Einsatz kommenden Feinfaservliesstoffe, welche beispielsweise nach dem Melt-Blown-Verfahren gebildet werden, weisen auch einen Gradienten der Faserdurchmesser auf.The fine fiber nonwovens used for the fine dust filter layer (B), which are formed, for example, by the melt-blown process, also have a gradient of fiber diameters.
♦ ··♦ ··
Dies wird durch eine Wahl des Herstellverfahrens erreicht, wie beispielsweise in DE 199 56 368 A1 beschrieben. Die dort genannten Verfahrensparameter begünstigen die Ausbildung von Faserbündelungen, d.h. Faserkonglomerate mit großem Durchmesser. Diese werden der Einfachheit halber hier auch als Faser bezeichnet.This is achieved by choosing the manufacturing process, as described, for example, in DE 199 56 368 A1. The process parameters mentioned there promote the formation of fiber bundles, i.e. fiber conglomerates with a large diameter. For the sake of simplicity, these are also referred to here as fibers.
Andererseits wird durch das in DE 199 56 368 A1 beschriebene Verfahren die selektierte Ablage der gebildeten Fasern dergestalt erreicht, dass Fasern mit geringem Faserdurchmesser bevorzugt an der späteren Abströmseite des Vliesstoffes und Fasern mit größerem Faserdurchmesser bevorzugt an der späteren Anströmseite abgelegt werden.On the other hand, the method described in DE 199 56 368 A1 achieves the selected deposition of the fibers formed in such a way that fibers with a small fiber diameter are preferably deposited on the later downstream side of the nonwoven fabric and fibers with a larger fiber diameter are preferably deposited on the later upstream side.
Die die Feinstaubfilterlage (B) bildenden schmelzgeblasenen Fasern haben dann beispielsweise an der Anströmseite, welche später die Abströmseite der Grobstaubfilterlage (A) berührt, einen mittleren Faserdurchmesser im Bereich von 8 pm bis 15pm, bevorzugt von &Igr;&Ogr;&mgr;&eegr;&tgr;&igr; bis 12&mgr;&eegr;&igr;. Die Abströmseite wird bevorzugt aus Fasern gebildet, welche einen Faserdurchmesser von 4pm und geringer aufweisen.The meltblown fibers forming the fine dust filter layer (B) then have, for example, on the inflow side, which later touches the outflow side of the coarse dust filter layer (A), an average fiber diameter in the range of 8 pm to 15 pm, preferably from λΩ to 12 μΩ. The outflow side is preferably formed from fibers which have a fiber diameter of 4 pm and less.
Die Flächengewichte der Feinstaubfilterlage (B) liegen zwischen 20 und 190 g/qm , bevorzugt zwischen 40 und 100 g/qm, die Luftdurchlässigkeit zwischen 100 und 1500 l/qm &khgr; sec, bevorzugt zwischen 300 und 700 l/qm &khgr; sec.The basis weight of the fine dust filter layer (B) is between 20 and 190 g/m², preferably between 40 and 100 g/m², the air permeability is between 100 and 1500 l/m² x sec, preferably between 300 and 700 l/m² x sec.
Entscheidend für den späteren Einsatz ist nun ein nahezu gleicher Durchmesser der Fasern an den Oberflächen, an welchen sich Grobstaubfilterlage (A) und Feinstaubfilterlage (B) berühren. Im vorerwähnten Beispiel lag der mittlere Faserdurchmesser an der Abströmseite der Grobstaubfilterlage (A) bei 12,2 pm. Die Anströmseite der Feinstaubfilterlage (B) wurde aus Fasern gebildet, deren mittlerer Faserdurchmesser bei 10,8 pm lag.What is crucial for later use is that the fibers have an almost identical diameter on the surfaces where the coarse dust filter layer (A) and the fine dust filter layer (B) touch. In the example mentioned above, the average fiber diameter on the downstream side of the coarse dust filter layer (A) was 12.2 pm. The upstream side of the fine dust filter layer (B) was made of fibers with an average fiber diameter of 10.8 pm.
Erfindungsgemäß sollte der Unterschied der mittleren Faserdurchmesser an den sich berührenden Lagen 20 % nicht überschreiten.According to the invention, the difference in the average fiber diameters at the contacting layers should not exceed 20%.
Die Stützlage (C ) kann beispielsweise durch ein handelsübliches Spinnvlies gebildet werden. Dieses sollte so gewählt werden, dass es keinerlei Einfluss auf die filtertechnischen Eigenschaften des Gesamtaufbaus nimmt.The support layer (C ) can be formed, for example, by a commercially available spunbond. This should be selected in such a way that it has no influence on the filtering properties of the overall structure.
Für die Endanwendung als zum Beispiel Staubfilterbeutel werden die Lagen nun lose aufeinander geschichtet, wobei der erfindungsgemäße Aufbau durch das Aufeinanderlegen der Abströmseite der Grobstaubfilterlage (A) auf die Anströmseite der Feinstaubfilterlage (B) erreicht wird. Die Fixierung geschieht in den Randbereichen des Staubfilterbeutels zum Beispiel durch Ultraschallverschweißung, Verklebung, thermischen Verschweißen oder hydrodynamischer Verbindung.For the final application, for example as a dust filter bag, the layers are now loosely stacked on top of one another, whereby the structure according to the invention is achieved by placing the downstream side of the coarse dust filter layer (A) on top of the upstream side of the fine dust filter layer (B). The fixing takes place in the edge areas of the dust filter bag, for example, by ultrasonic welding, gluing, thermal welding or hydrodynamic connection.
Die in der Feinstaubfilterlage (B) enthaltenen Faserbündelungen begünstigen darüberhinaus das Schweißverhalten des Gesamtverbundes bei der Herstellung von Staubfilterbeuteln. Aufgrund der Tatsache, dass im Bereich dieser Bündelungen eine größere Fasermasse vorhanden ist, ist das Schmelzverhalten dem der anderen Lagen angepasst. Das bei Spinnvlies/Meltblown/Carded-Verbunden im Bereich der Schmelznähte häufig zu beobachtende Wegschmelzen des Meltblown-Vlieses wird dadurch vermieden.The fiber bundles contained in the fine dust filter layer (B) also promote the welding behavior of the entire composite when producing dust filter bags. Due to the fact that there is a larger fiber mass in the area of these bundles, the melting behavior is adapted to that of the other layers. The melting away of the meltblown fleece, which is often observed in the area of the melt seams in spunbond/meltblown/carded composites, is thus avoided.
Bei der Verwendung des Materials mit exponierten Flächen, welche größer als ein Viertel Quadratmeter sind, kann auch eine Verbindung der Einzellagen zur Erhöhung der mechanischen Stabilität erforderlich sein. Diese kann dann beispielsweise über eine thermische oder ultraschallbasierende Punktverschweißung geschehen, wobei darauf zu achten ist, das nur wenige Verbindungspunkte eingebracht werden. Günstig ist dabei beispielsweise eine Anzahl von einem Punkt pro 625 Quadratzentimeter Filterfläche. Denkbar ist aber auch eine adhäsive Verbindung der Einzellagen miteinander.When using the material with exposed surfaces that are larger than a quarter of a square meter, it may be necessary to connect the individual layers to increase mechanical stability. This can be done, for example, using thermal or ultrasound-based spot welding, but care must be taken to ensure that only a few connection points are used. A number of one point per 625 square centimeters of filter surface is advantageous. However, an adhesive connection of the individual layers to one another is also conceivable.
Der so erzielte, erfindungsgemäße mehrlagige Filteraufbau (E) kann nun in allen, zur Entstaubung von Fluiden denkbaren Bereichen eingesetzt werden. Nachfolgend sind einige Beispiele genannt.The multi-layer filter structure (E) according to the invention thus achieved can now be used in all conceivable areas for the dedusting of fluids. Some examples are given below.
Im Bereich mobiler Entstaubungseinrichtungen, insbesondere Staubsaugern zeichnet sich der erfindungsgemäße Aufbau durch eine Vergleichmäßigung der Staubab-In the field of mobile dust removal devices, especially vacuum cleaners, the structure according to the invention is characterized by a homogenization of the dust
scheideleistung über die Zeit gegenüber herkömmlichen, dem Stand der Technik entsprechenden, Aufbauten aus.separation performance over time compared to conventional, state-of-the-art structures.
Wie in Figur 4, der Beziehung des Luftdurchsatzes (gemessen in l/qm &khgr; sec) durch den Filteraufbau zur Staubbeladung (gemessen in g), dargestellt, setzt der Einbruch des Luftdurchsatzes, welcher gleichbedeutend mit einer Verringerung der Saugleistung ist, erst kurz vor Ende der maximal möglichen Staubbeladung ein. Dies ist ein wesentlicher Vorteil im Vergleich zu den bekannten Materialien, aus welchen Staubfilterbeutel nach dem Stand der Technik aufgebaut sind. Hier erfolgt bereits ab dem Moment der ersten Nutzung ein deutlicher Abfall des Luftdurchsatzes und somit der Saugleistung. Die bisherigen Sauger mussten also mit höherer Leistung konstruiert werden, als eigentlich für den Anwendungsfall notwendig. Ein Staubsauger, welcher mit einem entsprechenden Beutel aus dem erfindungsgemäßen Material bestückt ist, hat über den gesamten Lebenszyklus des Beutel nahezu gleichbleibende Saugleistungen an der Saugdüse.As shown in Figure 4, the relationship between the air flow rate (measured in l/m² x sec) through the filter structure and the dust load (measured in g), the drop in air flow rate, which is equivalent to a reduction in suction power, only begins shortly before the maximum possible dust load is reached. This is a significant advantage compared to the known materials from which state-of-the-art dust filter bags are made. Here, there is a significant drop in air flow rate and thus suction power from the moment of first use. Previous vacuum cleaners therefore had to be designed with higher power than was actually necessary for the application. A vacuum cleaner equipped with a corresponding bag made of the material according to the invention has almost constant suction power at the suction nozzle over the entire life cycle of the bag.
Auch bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Aufbaus im Bereich stationärer Filtrations- und Entstaubungseinrichtungen, beispielsweise in industriell eingesetzten raumlufttechnischen Anlagen, zeichnet sich der erfindungsgemäße Filteraufbau durch Verlängerungen der Standzeiten der Filter aus. Auch hier ist das Prinzip der gleitenden Abscheidung, wie in Figur 5 gezeigt, entscheidend für die Gleichmäßigkeit der Abscheideleistung über die Nutzungsdauer.Even when the structure according to the invention is used in stationary filtration and dust removal systems, for example in industrial air-conditioning systems, the filter structure according to the invention is characterized by an extension of the service life of the filters. Here too, the principle of sliding separation, as shown in Figure 5, is decisive for the uniformity of the separation performance over the service life.
Der erfindungsgemäße Filteraufbau ist ferner besonders geeignet für Staubfilterbeutel, Taschenfilterbeutel, plissierte Filter, flächige Abluftfilter, die insbesondere vor und/oder nach der Turbine eines Staubsaugers angeordnet werden, sowie für Luftfilter für Kraftfahrzeuge.The filter structure according to the invention is also particularly suitable for dust filter bags, pocket filter bags, pleated filters, flat exhaust air filters, which are arranged in particular before and/or after the turbine of a vacuum cleaner, as well as for air filters for motor vehicles.
Branofilter GmbH lndustriestr.23Branofilter GmbH lndustriestr.23
90599 Dietenhofen Christian Heinrich Sandler GmbH & Co KG Lamitzmühle 190599 Dietenhofen Christian Heinrich Sandler GmbH & Co KG Lamitzmühle 1
95126 Schwarzenbach / Saale95126 Schwarzenbach / Saale
A = GrobstaubfilterlageA = coarse dust filter layer
B = FeinstaubfilterlageB = Fine dust filter layer
C = StützlageC = support layer
D = StaubpartikelD = dust particles
E = Mehrlagiger FilteraufbauE = Multi-layer filter structure
F = AnströmrichtungF = flow direction
G = Gröbere StapelfasernG = Coarser staple fibres
H = Feinere StapelfasernH = Finer staple fibers
I = Gröbere MikrofasemI = Coarser microfibers
J = Feinere MikrofasemJ = Finer microfibers
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