DE2102822A1

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Info

Publication number: DE2102822A1
Application number: DE19712102822
Authority: DE
Priority date: 1971-01-21
Filing date: 1971-01-21
Publication date: 1972-08-03
Also published as: DE2102822B2; FR2123829A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf neuartiges Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums, das geeignet ist, bei Filtern oder dergleichen verwendet zu werden, die dazu dienen, aus zu filtrierenden Flüssigkeiten außerordentlich kleine feste '.Teilchen zu entfernen, deren Große im Bereich zwischen etwa 0,001 und etwa 0,000 001 mm liegt.

.eine solche Superfiltration, insbesondere eine Filtration, die-es ermöglicht, sogar Bakterien aus Flüssigkeiten auszufiltrieren, ist bis jetzt nur in Laboratorien zu unt&rsuchungszwecken versucht worden, und bis jetzt sind keine Filtriervorrichtungen bekannt geworden, die eine solche üuperfiltration in einem industriellen Maßstab ermöglichen. Ler Hauptgrund hierfür besteht darin, daß bis jetzt kein Filtermedium zur Verfügung steht, das eine solche Superfiltration ermöglicht.

i»er Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums für eine Super-

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filtratxonsvorrichtung zu schaffen, das eine große Zahl von äußerst feinen Öffnungen aufweist, das ein starres Gefüge hat, das eine enge Packung bildet, das in allen seinen !eilen gleichmäßige Eigenschaften aufweist, und das auf einfache Weise aufgebaut ist, so daß es möglich ist, eine Superfiltration der genannten Art im industriellen Maßstab durchzuführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums zur Verwendung bei einem Super- oder Feinfilter nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Rohmaterial für das Filtermedium feine Fasern oder Pulverteilchen eines bestimmten Materials verwendet werden, das aufquillt, wenn es eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch aufnimmt; gemäß dem Verfahren wird eine vorbestimmte Menge dieses Rohmaterials im trockenen Zustand so zusammengedrückt oder verdichtet, daß das Material einen vorbestimmten Raum einnimmt und einen festen Körper bilaet; dieser Körper wird dann in eine Flüssigkeit eingetaucht, welche die Verwendbarkeit des Filtermediums nicht beeinträchtigt, so daß die Ungleichmäßigkeit des geformten Körpers beseitigt wird, damit der Körper gleichmäßige Eigenschaften erhält; hierbei werden der in dem vorbestimmten ouer abgeschlossenen Raum auftretende hohe Quelldruck und die Plastizität des Materials so ausgenutzt, daß aer in der erwähnten Weise behandelte Körper stets im feuchten Zustand gehaixen wird. Auf diese Weise erhält man ein Filterme^ium, da^ nie eingangs erwähnten Eigenschaften besitzt, so daß es möglich ist, eine Feinfiltration der gewannυen Art auch in einem industriellen Maßstab durchzuführen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematisciier Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt in einem verkürzten Längsschnitt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß hergestellten !filtermediums .

Fig. 2 ist ein vergrößerter Teil von Fig. 1, bei dem das in Fig. 1 gezeigte zentrale Rohr fortgelassen ist.

Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie IH-IIl in Fig. 2, in dem das zentrale Rohr ebenfalls nicht dargestellt ist.

Fig. 4 ist ein weiter vergrößerter senkrechter Teilschnitt durch das Filtermedium nach Fig. 1.

In den Figuren sind ähnliche Teile jeweils mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Die Figuren zeigen die Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Filtermediums. Gemäß Fig. 1 umfaßt das Filtermeaium drei Baueinheiten Ha, Hb und Hc, die alle in der gleichen Weise ausgebildet sind, wobei zwischen den Baueinheixen Ha und 11b sowie Hb und Hc je ein Dichtungsrich 12 bzw. 13 angeordnet ist. In der Mitte des Filtermeaiumb ist ein zentral angeordnetes senkrechtes Rohr 14 vorgesehen, das zahlreiche Öffnungen aufweist, und dessen unteres Ende mit einer Bodenplatte 15 verbunden ist, wahrend sein oberes Ende durch eine Abdeckung 16 ragt, an der es befestigt ist. Die Baueinheiten 11a, Hb, und Hc sind zwischen der Bodenplatte 15 und der Abdeckung 16 auf nicht dargestellte toeise miteinander verspannt.

Jede der drei Baueinheiten des Filtermediums umfaßt ein gelochtes Rohr 17, ein unteres ringförmiges Tragteil 18 mit einem nach oben ragenden ringförmigen Ansatz 18a, der mit der Innenfläche des fochten Rohrs 17 verschweißt ist, und mit einem ringförmigen äußeren Ansatz 18b, der nach oben ragt und das Filtermaterial. 21 algpenzt, ferner ein ringförmiges oberes iragteil 19 mit einem inneren ringförmigen

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Ansatz 19a, der nach oben ragt und an der Außenfläche des gelochten Hohrs 17 mittels Nieten 20 befestigt ist, und mit einem äußeren ringförmigen Ansatz 19b, der nach unten ragt, und ebenfalls die Außenfläche des Filtermaterials 21 abgrenzt, sowie das schon erwähnte Filtermaterial 21, das zwischen dem unteren Tragteil 18 und dem oberen Tragteil 19 angeordnet ist und in Berührung mit der Außenfläche des gelochten Rohrs 17 steht.

Das Filtermaterial 21 besteht aus Baumwollfasern, Kunstfasern, Asbestwolle, Zellstoffpulver oder dergleichen, I) und bei dem Filtermaterial handelt es sich entweder um ein einziges Material oder um ein Gemisch aus mehreren Materialien; das in die dargestellte Form gebrachte Filtermaterial hat z. B. eine Dicke von 10 bis 30 mm, eine Porosität von $0 bis 70 % und zahlreiche gleichmäßig verteilte Öffnungen oder Poren mit einem Durchmesser von etwa 0,0001 bis etwa 0,005 mm.

Das Filtermaterial 21 wird wie folgt hergestellt: Als Rohmaterial verwendet man feine Fasern oder ein feines Pulver aus einem einzigen Material oder einem Gemisch aus Materialien, von denen jedes stark quillt, wenn es in eine Flüssigkeit eingetaucht wird. Als Beispiel sei ein Gemisch genannt, das in einem hinreichenden Ausmaß ausgelaugte Baumwollfasern mit einem Durchmesser von etwa 0,001 bis 0,002 mm und Chemiefasern mit einem Durchmesser von etwa 0,002 bis 0,003 mm in einem Mischun{^verhältnis enthält, das dem Verwendungszweck des Filtermaterials angepaßt ist. Dieses Rohmaterial wird in einer solchen vorbestimmten Menge verwendet, daß sich die gewünschten Werte bezüglich der Packungsdichte, der Porosität, des Durchmessers der Poren und dergleichen ergeben, wenn die gewählte Materialmenge bis auf ein vorbestimmtes Volumen zusammengedrückt und dann in eine Flüssigkeit eingetaucht wird. Diese Menge des kolamaterials wird dann in dem erwähnten vorbestimmten Ausmaß zusammengedrückt bzw.

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verdichtet, und der so aus dem Material geformte Körper wird auf das gelochte Eohr 1?' aufgeschoben und zwischen der unteren Tragplatte 18 und der oberen Tragplatte 19 eingespannt. Hierauf wird der so festgelegte Körper genügend lange in eine Flüssigkeit eingetaucht, die beim Gebrauch des Filtermaterial nicht zu Störungen Anlaß gibt, z. B. in Wasser/oder Bier, wenn das fertige Filter zum Filtrieren von Wasser oder Bier dienen soll, oder in ein Öl, wenn mit Hilfe des fertigen Filters ein Öl mit ähnlichen Eigenschaften filtriert werden soll.

Wenn der feste Körper aus dem Filtermaterial in die Flüssigkeit eingetaucht wird, nehmen die feinen Fasern bzw. die Pulverteilchen Flüssigkeit auf, so,daß sie "quellen. Dieser Quellvorgang spielt sich in der erwähnten Weise in dem vorbestimmten abgeschlossenen Raum ab, so daß der auftretende Quelldruck auf das Filtermaterial wirkt; hierbei werden mechanische oder physikalische Unregelmäßigkeiten des aus dem Filtermaterial hergestellten gepreßten Körpers ausgeglichen, so daß der Körper gleichmäßige Eigenschaften erhält; hierbei erhält der geformte Körper eine hohe Pakkungsdichte und Härte, und außerdem werden die feinen Poren des Körpers noch erheblich verkleinert, wobei die Poren bei dem fertigen Körper nahezu gleichmäßig verteilt sind.

Als Flüssigkeit, in die der geformte Körper eingetaucht wird,, wählt man natürlich eine Flüssigkeit, die die vorstehend genannten Wirkungen in einem hinreichenden Ausmaß hervorruft. Gegebenenfalls kann die Tränkungsflüasigkeit erwärmt werden, oder man kann ihr einen oberflächenaktiven Stoff beimischen. Außerdem muß die 'i'ränkungsflüssigkeit'vor ihrer Verwendung genügend gereinigt werden, um alle Bakterien zu beseitigen, wenn das fertige Filter dazu dienen soll, Bakterien aus der zu filtrierenden Flüssigkeit zurückzuhalten.

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Das so hergestellte Filtermaterial wird unter Luftabschluß in der gleichen Flüssigkeit wie die Tränkungsflüssigkeit oder in einer Gasatmosphäre gelagert, damit es im feuchten Zustand bleibt. Im vorliegenden Fall wird das Filtermaterial 21, das aus organischen Stoffen besteht, bei denen die Gefahr der FäuItaLs oder einer sonstigen Verschlechterung der Qualität besteht, unter Luftabschluß in einem nach außen abgedichteten Raum gelagert, in dem keine Bakterien vorhanden sind.

Wie erwähnt, wird bei dem Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Filtermaterials die Qualität des aus dem Filtermaterial geformten Körpers dadurch bestimmt, daß das Material in einem fest abgegrenzten Raum zum Quellen gebracht wird, und daß die Elastizität des Filtermaterials ausgenutzt wird, so daß der auftretende Quelldruck auf das Filtermaterial wirkt und es in einen plastischen Zustand überführt, wodurch mechanische oder physikalische örtliche Ungleichmäßigkeiten, die sich bei dem vorangehenden VerdichtungsVorgang ausgebildet haben, sehr weitgehend beseitigt werden, so daß der geformte Körper eine hohe Packungsdichte und Härte erhält, und daß außerdem die feinen Poren des noch nicht mit der Flüssigkeit getränkten Körpers enger werden, so daß das Filtermaterial schließlich außerordentlich feine und nahezu gleichmäßig verteilte Poren aufweist. Wenn man die Art der erwähnten feinen Fasern bzs. des Pulvers und den Durchmesser und die Längt* der Fasern bzw. die Korngröße des Pulvers entsprechend den Bedingungen wählt, unter denen die Feinfiltra^cion durchgeführt werden soll, d. h., im Hinblick auf die Art der zu filtrierenden Flüssigkeit, die Art und die Korngröße sowie die Konzentration der in der Flüssigkeit enthaltenen Verunreinigungen, den zu erreichenden Seinigungsgrad, die erfaderliche Leistung des Filters und dergleichen, ist ies durch die Verwendung des erwähnten Rohmaterials in einer geeigneten

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Menge entsprechend den Filtrationsbedingungen und durch das Verdichten der Materialmenge in einem fest abgegrenzten Raum mit einer den Filtrationsbedingungen angepaßten Größe möglich, ein gleichmäßiges Filtermaterial herzustellen, das den Filtrationsbedingungen oder dem Verwendungszweck angepaßt ist. Der wichtigste Vorteil der Erfindung besteht darin, daß äie es ermöglicht, ein Filtermaterial für eine Fein- oder Superfiltration auf «ehr einfache und wirtschaftliche Weise herzustellen, so daß sich eine solche Feinfiltration ijetzt auch im industriellen Maßstab durchführen läßt. Ferner kann man eine genaue Klassifizierung des Filtermaterials, die sich bei den bekannten Filtermaterialien nur schwer erreichen läßt, leicht in der Weise durchführen, daß man die Absorptionsgeschwindigkeit und die absorbierte Menge der Tränkungsflüssigkeit abschätzt; hierin besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung,

Alle in den Unterlagen enthaltenen Angaben und Merkmale, insbesondere die räumliche Ausgestaltung dea Anmeldungegegenstandes werden als erfindungBwesentlieh beansprucht, soweit sie gegenüber dem Stand der Technik neu sind β

Ansprüche; 209832/0451

Claims

ANSPRÜCHE

Verfahren zum Herstellen eines Filtermaterials zur Verwendung bei einem Fein- oder Superfilter, dadurch gekennzeichnet , daß als Rohmaterial für das Filtermaterial feine Fasern oder ein feinkörniges Pulver aus einem einzigen Material oder einem Gemisch aus mehreren Materialien verwendet werden, daß eine vorbestimmte Menge des Rohmaterials im trockenen Zustand in einem Raum von vorbestimiater Größe zusammengedrückt bzw. verdichtet wird, so daß ein fester Körper entsteht, und daß dieser feste Körper in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, die bei der Verwendung des Filtermaterial© nicht zu Störungen Anlaßt gibt, so daß in dem geformten Körper vorhandene Unregelmäßigkeiten dadurch beseitigt werden, daß die Eigenschaften des festen Körpers dadurch bestimmt werden, daß das Filtermaterial dem in dem erwähnten vorbestimmten Raum einem hohen Quelldruck ausgesetzt wird und ein plastisches Verhalten zeigt, woraufhin der so behandelte Körper stets im feuchten Zustand gehalten wird.
2. Verfahren nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei dem Rohmaterial um Baumwolle oder Kunstfasern oder Asbestwolle oder ein Papierstoffpulver oder um ein Gemisch aus diesen Stoffen, handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohmaterial vor seiner Verwendung in einem hinreichenden Ausmaß ausgelaugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der geformte Körper in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, bei der es sich um die gleiche Flüssigkeit handelt, die mit Hilfe des herzustellenden Filtermaterials filtriert werden soll.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit, in die der geformte Körper eingetaucht wird, nach Bedarf erwärmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeit, in die der geformte Körper eingetaucht wird, nach Bedarf ein oberflächenaktiver Stoff beigemischt wird.
7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit, in die der geformte Körper eingetaucht wird, vor ihrer Verwendung in einem solchen Ausmaß gereinigt wird, daß in ihr keine Bakterien mehr vorhanden sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der geformte Körper mit den ihm in der erwähnten Wei se verliehenen Eigenschaften dadurch im feuchten Zustand gehalten wird, daß er in einer Flüssigkeit von gleicher Art wie die Tränkungsflüssigkeit oder in einem Gas gelagert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennze ichnet , daß der geformte Körper mit den ihm in der erwähnten Weises-verliehenen Eigenschaften unter Luftabschluß in einem Kaum gelagert wird, in dem keine Bakterien vorhanden sind.
10. Filtermedium, dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 "bis hergestellt ist·

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