DE2232785B2

DE2232785B2 - Filzartiges poröses Flächengebilde aus Mineralfasern sowie zugehöriges Herstellungsverfahren und Anwendungen

Info

Publication number: DE2232785B2
Application number: DE19722232785
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 7170 Schwaebisch Hall Fetzer; Horst C.G.H. Dipl.-Chem. 7900 Ulm Guertler
Original assignee: Bayerische Wollfilzfabriken Kg Offermann Zeiler Schmid & Co 8875 Offingen; REX-PATENT GRAF VON REX KG 7170 SCHWAEBISCH-HALL
Current assignee: Bayerische Wollfilzfabriken Kg Offermann Zeiler Schmid & Co 8875 Offingen; REX-PATENT GRAF VON REX KG 7170 SCHWAEBISCH-HALL
Priority date: 1972-07-04
Filing date: 1972-07-04
Publication date: 1975-05-15
Also published as: DE2232785A1; DE2232785C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein filzartiges poröses Flächengebilde aus einem Fasergemisch mit einem Anteil Asbestfasem und einem Anteil anderer Mineralfasern. Die Erfindung bezieht sich ferner auf Verfahren zum Herstellen dieses Flächengebildes bzw. eines Teils davon sowie auf dessen Anwendungen.

Es sind bereits gewebte Asbesttücher bekannt, die beispielsweise als temperaturbeständiges, chemisch resistentes Filtertuch Verwendung finden (vergleiche z. B. Meyers Lexikon, »Technik und exakte Naturwissenschaften«, Mannheim 1969, Bd. 1, S. 176, Stichwort »Asbest«).

Es ist auch bekannt, organische Fasern, wie Haare, Wolle, Zellwolle, und synthetische Fasern von einem entsprechenden Faservlies ausgehend zu einem Nadelfilz zu verdichten (vergleiche z.B. Lueger, Lexikon der Fertigungstechnik und Arbeitsmaschinen A bis K, Stuttgart 1967, S. 221, Stichwort »Faservliesverfestigung« 1 b, und Meyers Lexikon, »Technik und exakte Naturwissenschaften«, a.a.O., Bd. 2, S. 1794, Stichwort »Nadelfilz«). Nadelfilze zeigen im Vergleich mit Geweben oder allgemeinen Tuchen, die eine im wesentlichen zweidimcnsionale Struktur haben, eine ausgeprägte dreidimensionale Struktur.

Nadelfilz mit einem Anteil oder ganz aus Asbestfasem sind bisher noch nicht bekannt geworden. Bei dem Versuch, Asbeslfasern zu nadeln, erweisen diese sich zwar wegen ihrer Faserform wie alle schmiegsamen Fasern grundsätzlich als nadelbar. Sie machen aber u. a. Schwierigkeiten bei der Bildung eines gleichmäßigen Vlieses. Ein reiner Asbestfaserflor läßt sich für diesen Anwendungszweck nicht von der Karde abnehmen, ohne zu zerfallen. Eine weitere

Schwierigkeit besteht darin, daß ein Asbestfaserviies Gemisch zu einem Vlies gebildet, mit einem Gleiteine außerordentlich hohe Friktion auf die Nadeln mittel versetzt und anschließend genadelt wird, und der Nadelmaschine ausübt, was einerseits zu einer daß dann das Gleitmittel wieder ausgetrieben wird, erheblichen Schädigung und teilweisen Zerstörung Das beigefügte Gleitmittel setzt dabei drastisch die der Asbestfaser!! und andererseits zu einer außer- 5 Friktion der Asbestfasera in bezug auf die Nadeln ordentlich starken Beanspruchung der Nadelmaschine der Nadelmaschine herab. Es versteht sich, daß man führt, deren Nadeln zum Abbrechen neigen und zweckmäßigerweise unter den bekannten Nadelforderen Lager übermäßig beansprucht werden. Über- men solche auswählt, die faserschonend sind, z. B. haupt sind Asbestfasera sehr empfindlich gegenüber so gerundet ausgebildet sind, daß sie keine faserschämechanischer Beanspruchung. io digenden Kanten aufweisen.

Nadelfilze aus anderen Mineralfasern, nämlich aus Als Gleitmittel können übliche, in der Textilver-Glasfasern, sind demgegenüber bereits bekannt (vgl. arbeitung verwendete Gleitmittel beigesetzt werden. MelIiand, Textilberichte, 1/1970, S. 16). Es ist Um möglichst keine Rückstände im erfindungsgemäauch schon bekannt, Mineralfasern, nämlich Asbest- ßen porösen Flächengebilde zu belassen, wird vorfasern (GB-PS 11 54 324) ebenso wie Glasfasern 15 zugsweise als Gleitmittel eine wäßrige Lösung oder (M e 11 i a η d, s. o.), als Vlies zu bilden und die Suspension eines nicht metallhaltigen verfiüchtigbaren Bindung mittels eines Bindemittelzusatzes herzu- organischen Gleitmittels, vorzugsweise eines Polysteilen, glykoläthers, verwendet. Es kommen dabei sowohl

Schließlich sind bereits gattungsgemäße filzartige aromatische oder aliphatische Polyglykoläther in

poröse Flächengebilde bekannt (GB-Pb 8 98 356), bei 20 Frage. Bei dieser Auswahl wird beispielsweise ver-

denen das Fasergemisch neben einem Anteil Asbest- mieden, daß nach Austreiben des Gleitmittels alka-

fasern einen Anteil Aluminiumsilikatfasern besitzt; lisch reagierende Substanzen im Nadelfilz zurück-

diese sind zwar besonders hochtemperaturfest, aber bleiben. Es können aber auch Fettsäurederivate, wie

auch besonders wenig schmiegsam und daher prak- Fettsäureathanolamide, Silikonöle oder nichtionogene

tisch auch nicht nadelbar. 25 Tenzide sowie alkalimetallfreie Aniontenzide als

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitmittel verwendet werden.

gattungsgemäßes Flächengebilde mit ausgeprägt drei- Nun zeigen sich asbestt'aserhaltige Nadelfilze als

dimensionaler poröser und zugleich schmiegsamer recht empfindlich gegen innere Reibung schon bei der

Struktur mit mechanischer Fasereinbindung zu schaf- Konfektionierung und erst recht in solchen Anwen-

fen. 30 dungsfällen, bei denen sie in erhöhtem Maße wech-

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung seinden Biegungen ausgesetzt sind. Diese häufig un-

ein gattungsgemäßes Flächengebilde vor, bei dem das erwünschte Empfindlichkeit vermeidet ein weiterge-"

Gemisch einen Nadelfilz bildet, in dem diese Mineral- bildetes erfindungsgemäßes Flächengebilde, bei dem

fasern rückfederungsfähig sind. Den an sich selbst die Mineralfasern mit einem Imprägnierungsüberzug

nicht rückfederungsfähigen Asbestfasern dieses Ge- 35 aus einem temperaturbeständigen Bindemittel ver-

misches wird dabei die Rückfederungsfähigkeit durch sehen sind, dessen Hauptbestandteil bis zum Eigen-

ihrerseits selbst rückfederungsfähige andere Mineral- gewicht des Nadelfilzes, vorzugsweise etwa im Be-

fasern des Gemisches verliehen. In der Kombination reich von 5 bis 20 Gewichtsprozent desselben, PoIy-

des Fasergemisches bewirkt dabei das Rückfcde- tctrafluoräthylen ist, und über dieses Bindemittel im

rungsvermögen solcher Fasern, die von Natur aus 4° Nadelfilz zusätzlich miteinander verbunden sind,

bauschig sind, wie Glas- oder Quarzfasern, eine Nei- Dabei lassen sich zugleich auch solche Mineralfaser-

gung zur Porenbildung im asbestfaserhaltigen Nadel- stücke noch in die gesamte Nadelfilzstruktur einbe-

filz; genadelte reine Asbestfasermischungen kompri- ziehen, welche beim Nadelvorgang trotz dessen scho-

mieren sich demgegenüber in einem solchen Maße, nender Durchführung doch mehr oder minder stark

daß für die meisten Anwendungszwecke keine aus- 45 abgelöst worden sind. Durch die Imprägnierung der

reichende Porosität mehr zur Verfügung steht. Fasern an Stelle einer vollständigen Füllung des Na-

Es ist bereits an sich bekannt (DT-AS 14 35 762), delfilzcs wird außerdem die Porosität des Nadelfilzes

ein mehrschichtiges Flächengebilde mit mindestens selbst kaum nachteilig beeinflußt. Bekanntlich ist

einer Dämmschicht aus passiv nadelfähigen kleinstük- auch das als Bindemittel verwendete Polytetrafluor-

kigen Dämmstoffen in Körner-, Flocken-, Schnitzel- 50 äthylen verhältnismäßig temperaturbeständig. Eine

oder Streifenform dadurch herzustellen, daß die nur noch überlegenere Temperaturbeständigkeit erhält

passiv nadelbaren Dämmstoffe mit aktiv nadelfähi- man, wenn dem Bindemittel ein Zusatz von Graphit

gern Fasermaterial gemischt, so auf einer Träger- und/oder Silikonöl, vorzugsweise jeweils im Bereich

schicht abgelegt und auf dieser mit Hilfe des Faser- von 10 Gewichtsprozent der Trockensubstanz des

materials durch einen Nadelprozeß fixiert werden. 55 Polytetrafluorethylene, hinzugefügt wird. Es hat sich

Die Asbestfasern des erfindungsgemäßen Flächen- erstaunlicherweise ergeben, daß die Temperaturbe-

gebildes sind demgegenüber ebenso we die anderen ständigkeit eines aus den drei genannten Komponen-

Mincralfasern des Fasergemisches als schmiegsame ten gewonnenen Bindemittels höher ist als die von

Fasern selbst aktiv nadelbar; die anderen Mineral- Polytetrafluoräthylen und Silikonöl jeweils für sich,

fasern fördern bei der Herstellung des erfindungs- ⁶° und daß ferner sogar die Temperaturbeständigkeit

gemäßen Flächengebildes vielmehr die Vliesbildung eines Glasfaseranteils im asbestfaserhaltigen Faser-

der Asbestfasern und gewährleisten die Porosität und gemisch des Nadelfilzes erhöht wird. Vorzugsweise

Rückfederungsfähigkeit des hergestellten Flächen- ist vorgesehen, daß zunächst die Glasfasern durch

gebildcs. Tränken des Nadelfilzes mit dem Bindemittel koroni-

Zur Herstellung des Nadelfilzcs eines erfindungs- 65 siert werden. Als Gleitmittel wird zweckmäßig eine

gemäßen Flächengcbildes ist vorgesehen, daß die wäßrige Lösung oder Suspension eines nicht metall-

Asbestfasern mit den anderen Mineralfasern und ge- haltigen verflüchtigbaren organischen Gleitmittels,

gebenenfalls Metallfasern gemischt werden, dieses vorzugsweise eines Polyglykoläthers, verwendet. Vor-

teilhaft wird der Nadelfilz mit einer wäßrigen Poly- beidseitig aufzunadeln und gegebenenfalls den Zu-

tetrafluoräthylenemulsion getränkt, getrocknet und sammenhalt dieser Struktur allein durch die durch

gesintert. Statt dessen können aber auch keramische das Netz hindurchgreifenden Fasern des Nadelfilzes

Binder oder Natriumsilikate als Bindemittel verwen- zu bewirken. Auch hier dient die Stützlage dazu, die

det werden. 5 Reißfestigkeit des Nadelfilzes in mindestens einer

Für die Gewinnung der zum Nadelfilz zu verarbei- Richtung wesentlich zu verbessern,

tenden Asbestfasern kommt die faserartige Asbest- In Weiterbildung der Erfindung wird entsprechend

modifikation in Frage. Zur Fasergewinnung kennt vorgesehen, daß ein Anteil der Mineralfasern als

man mechanische und chemische Aufschließungsvei- Stützlage in Gestalt eines Gewirkes, einer einfachen

fahren. Als mechanische Aufschließungsverfahren io oder sich kreuzenden Fadenlage oder vorzugsweise

sind die im strengeren Sinne rein mechanische Auf- eines Gewebes mit auf- oder vorzugsweise eingena-

schließung nach dem Streichkardierverfahren oder dclt ist. Auch ein solches mehrschichtiges Flächen-

hydromechanische Aufschließungsverfahren zu nen- gebilde kann allein durch die mechanische Einbin-

nen. Diesen Verfahren ist eigentümlich, daß die me- dung der Fasern infolge des Nadelvorganges zusam-

chanisch aufgeschlossenen Fasern im Verhältnis zu 15 menhängen. Stützgewebe aus Glasfasern oder Metall-

den chemisch aufgeschlossenen Fasern grob sind. Bei fäden sind an sich bekannt; vorzugsweise ist jedoch

chemisch aufgeschlossenen Fasern kann man jedoch in neuer Weise bei Stützlagen vorgesehen, daß die

eine Zerlegung bis zur natürlichen Einzelfaserstärke Fäden der Stützlage aus chemisch aufgeschlossenen

von 0,02 μΐη erhalten. Auf den ersten Blick bieten Asbestfasern aufgebaut sind.

sich die chemisch aufgeschlossenen, besonders dün- 20 Es ist bekannt, daß Asbestfaden besonders vorteilnen Asbestfasern zur Nadelfilzbildung besonders an, haft aus chemisch aufgeschlossenen Asbestfasern aufz. B. weil sie weniger starr sind und außerdem wegen gebaut werden können. Nach einem bekannten Verder von ihnen insgesamt gebildeten großen inneren fahren (DT-PS 11 68 012) lassen sich nämlich die in Oberfläche, besonders zur Aufnahme des Gleitmittels der Natur vorkommenden faserigen Asbeste mit und gegebenenfalls des Bindemittels geeignet sind. 25 einem Dispergiermittel bis zur Naturfaserstärke von Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht jedoch etwa 0,02 μτη chemisch aufschließen und dann durch sogar auch die Herstellung von erfindungsgemäßen einen Formgebungskanal führen. Das Dispcrgiermit-Flächengebilden, deren Asbestfasern mechanisch auf- tcl kann dann durch chemische oder thermische Begeschlossene Fasern sind. Je nach der Wahl der handlung entfernt oder mindestens unwirksam ge-Asbestfasern kann man also auch je nach dem An- 30 macht werden. Solche Fäden lassen sich auch für die wendungszweck Nadelfilze mit verschiedener Faser- Stützlage eines mehrschichtigen erfindungsgemäßen stärke zur Verfügung stellen. Flächengcbildes verwenden. Diese Asbestfaden in der

Asbestfasern sowie die vorzugsweise mit ihnen Stützlage sind gegenüber der mechanischen Einwir-

homogen zwischen 15 und 85 ⁰Zo vermischten kera- kung beim Nadeln zerstörungsempfindlich. Es ist an

mischen Mineralfasern, vorzugsweise Glas- oder 35 sich bekannt, eine Seele in die oben beschriebenen

Quarzfasern, sind bekanntlich gute elektrische Isola- Fäden aus chemisch aufgeschlossenen Asbestfasern

toren. Diese können sich unter bestimmten Bedin- monofil einzulagern. Es hat sich gezeigt, daß die Ver-

gungen in unerwünschter Weise hoch elektrostatisch wendung derartiger durch eine Seele verstärkter As-

aufladen. Bei elektrisch isolierenden Filtermaterialien bestfädcn die Stützlage befriedigend gegen mecha-

hat man deshalb bisher schon Erdleiter zur Ablei- 40 nische Zerstörung beim Nadeln stabilisiert. Außcr-

tung außen angebracht. Falls kolloidales Graphit als dem erfolgt noch eine zusätzliche Verfestigung des

Bindemittelzusatz verwendet wird, erhält das erfin- Nadelfilzes. Als besonders geeignet haben sich Me-

dungsgemäße Fl'ächengebilde selbst schon eine deut- tallfäden, z. B. aus Chrom-Nickel-Stahl, als Seele er-

liche innere Leitfähigkeit, die zur Erdung mit heran- wiesen.

gezogen werden kann. Die elektrische Leitfähigkeit 45 Für die erfindungsgemäßen Fiächengebilde eröff-

läßt sich weiter entscheidend verbessern, wenn den nen sich viele spezifische Anwendungsgebiete, und

Mineralfasern des erfindungsgcinäßen Flächengebil- zwar auch unter chemisch aggressiven Verhältnissen,

des allein oder zusätzlich zum Graphitschutz noch Ein hervorstechendes Anwendungsgebiet ist die

ein Zusatz von Metallfasern, vorzugsweise von etwa Anwendung als Polstermittel, z. B. nachgiebige Aus-

2 ⁰O des Mineralfasergewichtes, zugemischt ist. Man 50 kleidung, für thermisch hoch beanspruchte Anord-

kann hier beispielsweise Stahlfasern aus V2A-Stahl nungen in bahrzeugen und in Verbrennungsanlagen,

verwenden. aber auch für Wärme- und Schalldämmschichten, bei

Es ist bereits bekannt, Asbesttücher mit verschie- denen es auf Schwerentflammbarkeit ankommt,
denem Fadentiter in mehreren Lagen zu einem mehr- Eine hervorragende Bedeutung hat das erfindungsschichtigen Flächengebilde anzuordnen und so bei- 55 gemäße Flächengebilde als Filtermaterial in der spielsweise eine Filtergewebestruktur aus Asbest zu Trenn- und Filtertechnik. Eine Anwendungsmöglicherhalten, die außen oder auf einer Seite grobporiger keit, bei der es weniger auf Reißfestigkeit ankommt, als innen oder auf der anderen Seite ist. Dabei wird ist die Anwendung als Atemfilter in Gasmasken und beispielsweise ein Porengrößenverhältnis etwa von anderen Schutzeinrichtungen. Wenn der Nadelfilz bei-1:3 zwischen den einzelnen Schichten erhalten. Ab- 60 spielsweise zwischen zwei Stützgittern gehalten oder solut gesehen sind die Poren dabei selbst in dem auf andere Art gegen eine zu große Reißbeansprufeinporigen Bereich noch verhältnismäßig grob in- chung geschützt wird, kann er ohne Stützlage verfolge der Netzstruktur des Gewebes. wendet werden.

Es ist auch bereits bekannt, Glasfaden zur Erhö- Die Verwendung mit Stützlage empfiehlt sich bei

hung der Reißfestigkeit in Asbestpapier einzulagern. 65 Ausbildung als Filterschlauch oder Filtertasche für

Schließlich ist es auch üblich, organischen Nadel- im Rückstromprinzip oder im Druckstoß regenerierfilz auf eine netzartige Stützlage in Gestalt eines Ge- bare Filter. Ein erfindungsgemäßes Flächengebilde webcs eines Gewirkes oder einer Fadcnlagc ein- oder läßt sich aber auch für thermische Kompensatoren in

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Filtrationsanlagen als zugleich befriedigend dehn- einen Porositätsunterschied zwischen dem Nadelfilz barer, dehnfester und thermisch hoch beanspruch- und den Innenporen des Stützgewebes etwa im Verbarer Werkstoff einsetzen. hältnis von 2 bis sogar 3 Größenordnungen, jeweils

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Heiß- wieder auf den durchschnittlichen Porendurchmesser

gasfiltration. Die erfindungsgemäßen Flächengebilde 5 bezogen. Besonders bewährt haben sich hier Struk-

lassen sich aber wegen ihrer Widerstandsfähigkeit türen, bei denen der Nadelfilz außer den Asbest-

auch in Flüssigkeitsfilter!! als Füterfläche verwenden. fasern noch Glasfasern enthält. Wenn die grobpori-

Ein Spezialgebiet ist die Anwendung als Filter- gere Schicht des Nadelfilzes noch verhältnismäßig fläche eines Elektrofilters. Hierzu lassen sich einzeln feinporig sein soll, empfiehlt es sich, den Asbestfasern oder gemeinsam drei oben beschriebene, mögliche io nur ab etwa 15 °/o Glasfasern zuzusetzen. Sind größere zusätzliche leitfähige Bestandteile eines erfindungs- Poren erwünscht, kann man bis zu etwa 85°/o Glasgemäßen Flächengebildes in Gestalt eines Graphit- faserzusatz gehen.

Zusatzes im Bindemittel, einer Metallseele in der Die Imprägnierung eines solchen erfindungsgemä-

Stützlage und einer Metallfaserzumischung zu den ßen Flächengebildes in der beschriebenen Weise bei-

Fasem des Nadelfilzes zum Anlegen einer vorgege- 15 spielsweise mit der Mischung aus Polytetrafluoräthy-

benen elektrischen Spannung nutzen. len mit Zusatz von Silikonöl und Graphit steht der

Eines der wichtigsten Anwendungsgebiete ist je- Verwendung als Filtermaterial nicht entgegen, sondoch die Gewinnung eines Mehrbereichsfilters mit dem erhöht im Gegenteil bei hoch beanspruchten extrem weitem Filterspektrum. Es wurde erwähnt, Filtermaterialien, wie bei zeitweise im Rückstrom daß mehrere Lagen von Asbest-Filtertüchern bereits 20 beaufschlagten Filtertaschen und Filtersäcken, deren einen Aufbau ermöglichen, bei dem durch unter- Standfestigkeit. Es sei jedoch erwähnt, daß sich dieses schiedlichen Titer der einzelnen Lagen dem zu fil- Bindemittel nicht mit der Schlichte (beispielweise ternden Fluidstrom zunächst eine verhältnismäßig »Siloxane«-Schlichte) verträgt, welche normalerweise grobe und dann eine nachfolgende feinporigere auf Glasfasern vorhanden ist. Sie muß daher durch Schicht geboten wird. Gröbere Teilchen scheiden sich 25 einen Koronisierprozeß vor der Imprägnierung des dann an der vorderen Schicht ab, während feinere Flächegebildes mit dem Binder entfernt werden. Teilchen weiter hinten eine Abscheidungsmöglichkeit Dieses Koronisieren kann an dem bereits gefertigten finden, solange das Filtertuch nicht verstopft ist. Das Nadelfilz vorgenommen werden, indem die Schlichte Porositätsverhältnis zwischen den einzelnen Lagen und Netzmittel durch etwa 5 Min. dauerndes Abbeträgt dabei jedoch maximal nur etwa 1 : 3, bezogen 30 dämpfen bei 450^ C entfernt werden.
auf die Porenweite. Ein weiterer Nachteil besteht Alternativ könnte man auch daran denken, das darin, daß Jiese Porenweite im μΐτι-Bereich und dar- Vlies erst mit dem Binder zu imprägnieren, dann mit über liegt. Auch bei Geweben aus anderen Matcria- der Stützlage über den Binder zusammenzusintern lien liegt die Porosität in diesem Bereich, da die freie und dann erst die Verbundstruktur zu nadeln.
Faserstärke beispielsweise bei Baumwollgeweben 35 Die hervorragend als Mehrbereichsfilter geeigneten praktisch mehr als ΙΟμΓη, bei Wollgeweben etwa erfindungsgemäßen Flächengebilde eignen sich be-10 bis 20 (im, bei Glasfasern mehr als etwa 5 μηι sonders für solche Anwendungszwecke, bei denen es und bei Metallfasern mehr als etwa 8 μηι beträgt. außer auf die Ausfiltrierung eines weiten Teilchen-Filtergewebe aus derartigen Stoffen sind also von spektrums auch noch auf die Beständigkeit unter vorncherein nicht geeignet, submikroskopische Fluid- 40 schwierigen Betriebsbedingungen ankommt, denen bestandteile auszufiltern. die erfindungsgemäßen Werkstoffe standzuhalten ver-

Mit den erfindungsgemäßen Flächengebilden läßt mögen, insbesondere bei hoch korrosiven oder heißen sich hingegen eine wesentlich größere Feinporigkeit Betriebszuständen. In Frage kommen z. B. Filter bei erreichen. Besonders zeichnet sich dabei eine durch der Müllverbrennung oder für Ofenabgase etwa in die Erfindung ermöglichte Flächengebildestruktur 45 der Zement-, Kalk- oder Keramikindustrie, wo bisher aus, bei der für den Nadelfilz mechanisch aufgeschlos- in unwirtschaftlicher Weise mit der Zumischung grosene Asbestfasern und für eine zusätzliche Stützlage. ßer Kaltluftmengen gearbeitet wurde,
vorzugsweise in Gewebeform, Fäden aus chemisch Die als Mehrbereichsfilter verwendbaren Flächenaufgeschlossenen Asbestfasern der weiter oben er- gebilde lassen sich dabei, wenn man sie nicht als läuterten Art verwendet werden. Besonders in Be- 50 Elektrofilter verwenden will, so erden, daß die Getracht kommt dabei die Struktur, bei der der Nadel- fahr von Staubexplosionen ausgeschaltet ist. Sie sind filz ein- oder vorzugsweise beidseitig auf die Stützlage auch den bisher in solchen Anwendungsbereichen einaufgenadelt ist und der Zusammenhalt allein durch gesetzten Filtern in mannigfacher Hinsicht überlegen, die durch die Stützlage hindurchgreifenden Fäden da übliche Elektrofilter auch die Bildung von Staubdes Nadelfilzes erfolgt 55 explosionen nicht ausschließen, Filtertücher aus

Bei dieser erfindungsgemäßen Struktur liegt der reinem Polytetrafluoräthylen teurer und außerdem Durchmesser der Poren des Nadelfilzes etwa im Be- nur bis etwa 300° C temperaturbeständig sind, währeich von 10 μιη. Da die Fäden des Nadelfilzes die rend der obengenannte Binderzusatz über 350° C Netzöffnungen zwischen den Fäden der Stützlage, standhält, und Filtertücher aus reinen Metallfasern durch die sie hindurchgreifen, weitgehend schließen, 60 oder gar Sintermetallfilter bis zum Extremfall deT gewinnt man hier als hoch wirksame und hoch fein- Titanfilter weitaus teurer sind.

porige zusätzliche Filterschicht die Innenstruktur der Während ein Bindemittel aus reinem Polytetraaus den chemisch aufgeschlossenen Fasern bestehen- fluoräthylen einen spezifischen Widerstand von den Fäden der Stützlage. Wenn diese Fäden gemäß 10¹⁸ Ohm cm aufweist, kann dieser Wert durch Grader bereits oben erwähnten DT-PS 11 68 012, näm- 65 phitzusatz auf 10« bis 10⁸ Ohm cm gesenkt werden. Hch aus den natürlichen Asbestfasern mit einer Stärke Der Nadelfilz liegt dann im Sicherheitsbereich füi bis zu etwa 0,02 um so aufgebaut sind, daß sie auch synthetische Materialien gegenüber Staubexplosionen im Faden frei bauschig angeordnet sind, erhält man Als Stützlage werden vorzugsweise solche Gewebe

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mit Fäden aus chemisch gemäß DT-PS Π 68 012 auf- schicht) in der Lage ist, auch submikroskopische

geschlossenen Fasern verwendet, die folgende Bedin- Teilchen auszufiltern, z. B. Aerosole oder andere

gungen erfüllen: kolloidale, im Fluidstrom mitgeführte Komplexe.

in H" " V ' Bei Gasfiltern lassen sich sogar Gasmoleküle ander

" P" . ,^s.if„.,. , · , · λγ> «ζ ·· ι 5 Mikroschicht adsorbieren und dort somit abscheiden.

Minimal 350 l/dm*·min be. 20 mm Wassersaule _{Durch die Imprägnierung mit einem hierfür geeigne}.

™ 7 ^ten Wirkstoff wird diese Mikrofiltrationsfähigkeit noch

rait: wesentlich erhöht

iS2 ^L^{Cm S}^!i\\i!\T^T ^Proben8^{röße von} Ebenso eignet sich die Mikrofiltrationsschicht so-

200 X 50 mm (DIN 53 857) _{io gar} _zm _Abs ^fe _{cheidung von Gerüchen) sowie} ρ_ίΐ2βη,

x^^rS- ir'i / ο „« η .uj γμμ cioii\ Bakterien und allgemein Mikroben.

Minimal 5 kg/cm« (Meßmethode DIN 53 861) _{£s empfieh)t} ^ ^^ _{das erfind emgße}

{dehnung. . .. Flächengebilde zusätzlich noch mit einem Mikrobizid

Zwischen 8 und 12»/» in Quer- und Langs- _{zu Im}p*_{ägnierent z B einem Fungizid oder dnem}

nc ung. _i5 Bakterizid. Das Mikrobizid kann beispielsweise durch

Hiermit läßt sich als Endprodukt unter Verwen- ein polymeres Haftmittel an die Mineralfasern als

dung von mechanisch aufgeschlossenen Asbestfasern Langzeitmikrobizid gebunden sein,

im Nadelfilz in Verbindung mit einem Glasfaserzusatz Durch eine derartige Imprägnierung schafft man

ein Filtermaterial mit folgenden Eigenschaften er- also sozusagen noch eine dritte Mikrofiltrationsphase

reichen: ²⁰ neben der Feinfiltrationsphase in der Stützlage mit

Fäden aus chemisch aufgeschlossenen Fasern und

1. Durchlässigkeit: der Grobfiltrationsphase im Nadelfilz mit mechanisch Minimal 100 1/dm²· min bei 20 mm Wassersäule aufgeschlossenen Asbestfasern. Es sei bemerkt, daß Druck die Mikrobizidwirkung und allgemein die Adsorp-

2. Reißkraft: 25 tionsfähigkeit des erfindungsgemäßen, als Mehr-50 kg/5 cm Streifen bereichsfilter angewandten Flächengebildes durch

3. Berstdruck: dessen labyrinthartige Struktur noch wesentlich ver-5 kg/cm² bessert wird.

4. Dehnung: Aus den obigen Erläuterungen ergibt sich, daß die Etwa 10 %> in beiden Richtungen. 30 Feinfiltrationssphäre primär durch die Struktur der (Die Reißkraft ist niedriger als die der Stützlage Stützlage aus Fäden mit chemisch aufgeschlossenen wegen deren teilweiser Zerschlagung durch die Fasern gemäß dem oben erläuterten Herstellungsver-Nadelung.) fahren der DT-PS 11 68 012 bedingt ist. Die Verbin-Durchlässigkeit des Endproduktes zwischen etwa dung mit einem Nadelfilz aus Mineralfasern ist stets 50 und 400 l/dm² min lassen sich auf die be- ₃₅ dann besonders vorteilhaft, wenn die hohe chemische schriebene Weise bei Einstellung des Poren- und thermische Beanspruchbarkeit der Fasern gevol'umens zwischen etwa 60 und 9O°/o gewinnen. nutzt werden soll. Wenn man jedoch auf hohe thermische Beanspruchbarkeit verzichten will, kann es

Bei entsprechend gewähltem Metallfaserzusatz in vielen Fällen ausreichen, die erwähnte Stützlage in zum Nadelfilz läßt sich das erfindungsgemäße Flä- 40 Verbindung mit herkömmlichen Nadelfilzen zu ver-

chengebilde auch in nassem oder trockenem Fluid wenden, z. B. aus organischen WoIl-, ZellwoJl- oder

als netzartig durchströmter Katalysator einsetzen. Synthetikfasern. So haben sich etwa Nadelfilze aus

Vorzugsweise wird jedoch eine angestrebte zusatz- Wolle, die eine Stützlage aus chemisch aufgeschlos-

liche Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Flächen- senen Asbestfasern besitzen und beispielsweise mit gebildes durch dessen Imprägnierung mit mindestens 45 Metallsalzen wie Kupferchinolat getränkt sind, als

einem Wirkstoff erreicht, und zwar" entweder durch besonders mikrobizide Filterflächen bewährt. Für die

Imprägnierung des fertigen Flächengebildes oder Anwendung derartiger Mehrbereichsfilter im erläu-

durch vorherige Imprägnierung verschiedener Lagen, teilen Sinne wird selbständiger Schutz begehrt,

gegebenenfalirsogar mit verschiedenem Wirkstoff, die Die Erfindung wird im folgenden an Hand schemadann nachträglich verbunden, insbesondere ver- 50 tischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbei-

nadelt werden. Die Porenoberfläche von Asbest- spielen noch näher erläutert. Es zeigen

fasern eignet sich sehr gut zu einer derartigen Im- F i g. 1 a bis Ic ein einheitliches Flächengebilde

prägnierung, die jedoch auch nachträglich an dem im Querschnitt, in perspektivischer Ansicht und in

bereits mit Bindemittel imprägnierten Flächengebilde einer aufgetrennt und einseitig aufgebogen dargevorgenommen werden kann. 55 stellten perspektivischen Ansicht zur Darstellung von

Der Wirkstoff kann beispielsweise ein chemisches zwei ursprünglich selbständigen Schichten, die von

Element oder eine chemische Verbindung sein und beiden Seiten oder von einer Seite her in sich zum

z. B. oxydierend oder reduzierend wirken. Bevorzugt einheitlichen Flächengebilde der Fig. la und Ib

wird die Verbindung eines Katalysators, z. B. durch vernadelt sind,

Imprägnierung mit einem bestimmten Schwermetall- 6° Fig. 2a bis 2c ein Flächengebilde mit einseitig

salz." 2Lum Beispiel kann man Gold als Katalysator auf eine Stützlage aufgenadeltem Nadelfilz im Quer-

für die: Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff in schnitt, in perspektivischer Ansicht und .in einer sol-

Wasser bei 15O⁰C verwenden, oder Quarzkristalle chen perspektivischen Darstellung, bei der zur Ver-

(oder dem Nadelfilz an Stelle von Glasfasern züge- deutlichung die Nadelfilzschicht des Flächengebildes setzte Quarzfasem) zur Oxydation von CO in CO₂. 65 aufgetrennt und einseitig hochgebogen dargestellt

Es wurde bereits erwähnt, daß die Mikrofilter- ist,

schicht (bei beidseitig aufgenadeltem Asbestfilz mit F i g. 3 a bis 3 c ein Flächengebilde mit beidseitig

chemisch aufgeschlossenen Asbestfasern in der Kern- auf eine Stützeinlage aufgenadeliem Nadelfilz im

Querschnitt, in perspektivischer Ansicht und in einer solchen perspektivischen Darstellung, bei der eine Nadelfilzschicht von der Stützeinlage getrennt und hochgebogen dargestellt ist, und

F i g. 4 einen Einzelfaden der Stützeinlage des Flächengebildes gemäß F i g. 3 a bis 3 c in vergrößertem Maßstab.

Die zu dem einheitlichen mineralischen Nadelfilz 2 verdichteten Fasern sind nach einer beispielsweisen Rezeptur aus 70 Gewichtsprozent nach dem Streichkardierverfahren aufgeschlossenen Asbestfasern und 30 Gewichtsprozent Glasfasern gemischt. Die Fasern sind mit einem Imprägnierungsüberzug aus einem Bindemittel versehen und über dieses zusätzlich miteinander verbunden. Das Bindemittel besteht aus 10 Gewichtsprozent des Fasergewichtes Polytetrafluorethylen, 10 Gewichtsprozent des festen Polytetrafiuoräthylens Graphit in kolloidaler Form und 10 Gewichtsprozent des festen Polytetrafiuoräthylens Silikonöl.

Statt des genannten Bindemittels können aber auch keramische Bindemittel, wie etwa Natriumsilikat, verwendet werden.

Zusätzlich zu den Glasfasern können den Asbestfasern auch Metallfaden vor dem Vernadeln zugemischt werden.

Das in den Fig. 2a bis 2c dargestellte zweischichtige Flächengebilde besteht aus einer Stützlage 14 und einer darauf aufgenadelten Nadelfilzschicht 12. Die Zusammensetzung der Nadelfilzschicht 12 entspricht derjenigen des Nadelfilzes 2 gemäß den F i g. 1 a bis 1 c.

Die Stützlage 14 besteht aus einem Gewebe aus Asbestfäden 16 und 18.

Die Nadelfilzschicht 12 ist einseitig auf die Stützlage 14 aufgenadelt und so mit dieser fest verbunden.

ίο Bei dem dreischichtigen Flächengebilde gemäß F i g. 3 a bis 3 c ist auf eine Stützlage 24 beidseitig, gegebenenfalls auch nur von einer Seite her, jeweils eine Nadelfilzschicht 22 bzw. 22' aufgenadelt. Der Aufbau dieser Nadelfilzschichten 22 und 22' entspricht dem Aufbau der Nadelfilzschichten 2 und 12.

Die Fäden 26, 28 der Stützlage 24 enthalten eine

Seele 30 aus rostfreiem, hitzebeständigem V4A-Stahl. Diese Stahlseele 30 erhöht die mechanische Festigkeit des Flächengebildes erheblich.

Auch in den Fäden 16 und 18 der Stützlage 14 (Fig. 2a bis 2c) kann eine Metallseele vorgesehen sein.

Durch Änderung der für die Nadelfilzschichten verwendeten Fasermischungen und der Art der Stützlage lassen sich Eigenschaften des Flächengebildes, wie Porenvolumen, Durchlässigkeit, Reißkraft, Berstdruck und Dehnung, in weiten Grenzen variieren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Filzartiges poröses Flächengebilde aus einem Fasergemisch mit einem Anteil Asbestfasem und einem Anteil anderer Mineralfasern, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch einen Nadelfilz (2; 12; 22; 22") bildet, in dem diese Mineralfasern rückfederungsfähig sind.

2. Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfasern mit einem Imprägnierungsüberzug aus einem temperaturbeständigen Bindemittel versehen sind, dessen Hauptbestandteil bis zum Eigengewicht des Nadelfilzes (2; 12; 22; 22'), vorzugsweise etwa im Bereich von 5 bis 20 Gewichtsprozent desselben, Polytetrafluoräthylen ist, und über dieses Bindemittel im Nadelfilz zusätzlich miteinander verbunden sind.

3. Flächengebilde nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Graphit und/ oder Silikonöl zum Bindemittel, vorzugsweise jeweils im Bereich von 10 Gewichtsprozent der Trockensubstanz des Polytetrafluoräthylens.

4. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Asbestfasern mechanisch aufgeschlossene Fasern sind.

5. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch getcennzeichnet, daß zwischen 15 und 85 ° 0 keramische Mineralfasern, Vorzugsweise Glas- oder Quarzfasern, mit den Asbestfasern homogen gemischt sind.

6. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Mineralfasern ein Zusatz von Metallfasern, Vorzugsweise von etwa 2 °, 0 des Mineralfasergewichtes, zugemischt ist.

7. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anteil der Mineralfasern als Stützlage in Gestalt eines Gewirkes, einer einfachen oder sich kreuzenden Fadenlage oder vorzugsweise eines Gewebes mit auf- oder vorzugsweise eingenadelt ist.

8. Flächengebilde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (16, 18; 26, 28) der Stützlage (14; 24) aus chemisch aufgeschlossenen Asbestfasem aufgebaut sind.

9. Flächengebilde nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (26, 28) der Stützlage (24) eine Seele (30) aufweisen.

10. Flächengebilde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele ein Metallfaden (30) ist.

11. Verfahren zum Herstellen des Nadelfilzes eines Flächengebildes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Asbestfasem mit den anderen Mineralfasern und gegebenenfalls Metallfasern gemischt werden, dieses Gemisch zu einem Vlies gebildet, mit einem Gleitmittel versetzt und anschließend genadelt wird, und daß dann das Gleitmittel wieder ausgetrieben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleitmittel eine wäßrige Lösung oder Suspension eines nicht metallhaltigen verflüchtigbaren organischen Gleitmittels, vorzugsweise eines Polyglykoläthers, verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 zur

Herstellung des Flächengebiides nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelfilz mit einer wäßrigen Polytetrafluoräthylenemulsion getränkt, getrocknet und gesintert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13 zur Herstellung des Flächengebildes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Polytetrafluoräthyienemulsion der Graphit in kolloidaler Form und/ oder das Silikonöl zugegeben wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14 zur Herstellung eines Flächengebildes nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern vor dem Tränken des Nadelfilzes mit dem Bindemittel koronisiert werden.

16. Anwendung des Flächengebiides nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Polstermittel.

17. Anwendung des Flächengebildes nach einem der Ansprüche 7 bis 10 als Werkstoff für thermische Kondensatoren in Filtrationsanlagen.

18. Anwendung des Flächengebildes nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Filtermaterial.

19. Anwendung nach Anspruch 18 mit der Maßgabe, daß das Filtermaterial mit einem Langzcit-Mikrobizid imprägniert ist.

20. Anwendung nach Anspruch 18 mit der Maßgabe, daß das Filtermaterial mit einem Schwermetall oder Quarz als Katalysator imprägniert äst.

21. /Anwendung des Filtermaterials nach Anspruch 19 und/oder 20 in Form mindestens zweier unterschiedlich imprägnierter Schichten.