DE2400827C3

DE2400827C3 - Filtermaterial aus offenporigem Polyurethanschaumstoff als Trägermaterial und Aktivkohle und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE2400827C3
Application number: DE19742400827
Authority: DE
Inventors: Hasso von 4000 Düsseldorf Blücher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-09
Filing date: 1974-01-09
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE2400827B2; DE2400827A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtermaterial aus offenporigem Polyurethanschaumstoff als Trägermaterial und Aktivkohle und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Derartige Filtermaterialien werden zur Abscheidung von Haut- und Atemgiften sowie metallangreifenden Gasen, insbesondere für den Flugzeugbau und/oder Klimaanlagenbau sowie für das Isolieren von gift- und keimfreien Räumen verwendet.

Bei derartigen giftabscheidenden Materialien ist eine hohe Luftdurchlässigkeit erforderlich, die einerseits eine hohe Ventilation zulassen und andererseits Haut- und Atemgifte sowie metallangreifende Gase durch Siebwirkung der Oberflächenkräfte zurückhalten oder chemisch unschädlich machen soll.

Es ist aus der Praxis allgemein bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse gekörnte und imprägnierte Aktivkohle zwischen Siebe zu pressen. Damit werden starre Filter geschaffen, die aufwendig und teuer sind (z. B. Gasmaskenfilter, Raumfilter etc.). Es ist weiterhin bekannt, Vliese und Filze mit einer Aktivkohlepaste unter Druck und Temperatur so zu durchsetzen, daß sich die zwischen den Fasern befindlichen Hohlräume mit Aktivkohlepartikeln füllen urtd Luftdurchlaß nur durch die giftstoffabsorbierenden Kapillarsysteme der Aktivkohlepartikel gewährt wird. So entstehende Flächenfilter sind in sich flexibel.

Derartige flexible Flächenfilter haben allerdings einen sehr hohen Luftdurchlaßwiderstand (etwa 60 mm Quecksilbersäule auf 1 Quadrat von 5x5 cm; Meßmethode in Anlehnung an VTL 4240-017 BWB Anhang 3, Seite 20 und 21) und dadurch eine hohe Wärmedämmung. Dies ist auf die hohe Verdichtung des Vliesmaterials durch die eingepreßte Aktivkohlepaste zurückzuführen.

Aus der gattungsbildenden Veröffentlichung »Hochmolekulsrbericht 1967« ist es bekannt, den Reaktionskomponenten eines Polyurethanschaumstoffes ein absorbierendes Mittel, wie beispielsweise Aktivkohle, zuzusetzen, die dann gemeinsam mit den Reaktionsteilnehmern vermischt wird, so daß die Aktivkohle im aufgeschäumten Material suspendiert ist

Soweit der Aktivkohleanteil nicht zu groß ist wird ein Schaumstoff mit einer hinlänglich guten Zellenstruktur erhalten, jedoch ist bei diesem Schaumstoff der-größte

ίο Anteil der Aktivkohle im Material derart eingebettet daß der Zugang von Gasen, die durch das Material strömen, zu der Aktivkohle zumindest verzögert und erschwert wird. Zwar ist die Materialschicht, die die Aktivkohle umschließt naturgemäß im Bereich der Porenwände besonders dünn, da bei geeigneter Aufschäumung diese Porenwände selbst sehr dünn sind, doch muß man, wenn man den Gewichtsanteil der dünnwandigen Porenwände eines Schaumstoffes mit dem Gewindeanteil der dickwandigen Knotenpunkte zwischen den Schaumstoffporen vergleicht, feststellen, daß — wenn man von einer gleichmäßigen Suspension des Aktivkohlematerials im aufgeschäumten Material ausgeht — der wesentliche Anteil der Aktivkohle in den Knotenpunkten verbleibt, so daß trotz eines verhältnismäßig hohen Zusatzes an Aktivkohle vor dem Aufschäumen letztlich ein Schaumstoff gewonnen wird, bei welchem eine nur recht geringe und somit auch recht unwirksame Aktivkohlemenge derart positioniert ist, daß sie beispielsweise hochaggressive Kampfgase in hoher Konzentration wirksam adsorbieren kann.

Ein derartiges Filtermaterial ist für Gasmasken ungeeignet, da derartige Masken weniger im Stande sein müssen, geringe Schadstoffbeladungen während langer Zeiträume zu adsorbieren, als vielmehr bei geringem Luftwiderstand eine außerordentlich hohe, ggf. aber nur kurzzeitig erforderliche Adsorptionsleistung zu erbringen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bekannte Filtermaterial dahingehend weiterzubilden, daß es unter Beibehaltung seines geringen Widerstandes gegenüber durchtretender Luft in der Lage ist, selbst hohe Schadstoffmengen aufzunehmen und am Durchtritt zu hindern, ferner ein Herstellungsverfahren hierzu anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Ein in eine Oberfläche eingeprägtes Partikel ist zwar fest mit dieser Oberfläche verbunden, weist aber dennoch eine freie Verbindung zwischen seiner eigenen Oberfläche und dem Außenraum auf. Das erfindungsgemäße Filtermaterial weist somit im Gegensatz zu dem bekannten Filtermaterial im Bereich der Porenwände eine besonders hohe Aktivkohlekonzentration auf, wobei praktisch alle Aktivkohlepartikel mit ihrem jeweiligen Poreninnenraum in unmittelbarer Verbindung stehen. Dringt in den genannten Poreninnenraum ein Schadstoff ein, dann kontaktiert er unmittelbar eine Vielzahl von Aktivkohlepartikeln und wird von diesen adsorbiert, so daß das erfindungsgemäße Filtermaterial, ohne daß dessen Festigkeitseigenschaften beeinträchtigt wären, wie dies bei einer Verwendung einer hohen Aktivkohlemenge als Zuschlagsstoff der Fall wäre, ganz erhebliche Schadstoffmengen in kürzester Zeit adsorbieren kann.

Das Einbringen der Aktivkohlepartikel in die Trennwände der Schaumstoffporen geschieht mittels Ultraschallenergie, wodurch die Aktivkohlepartikel in die Trennwände der Schaumstoffporen eingeprägt und

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mit den Trennwänden verschweißt werden. In die entstandenen Großporen einfließende Luft wird durch die natürliche Anordnung der Porensysteme von einer Porenschicht in die nächste gewälzt, wobei sie an einer Vielzahl von Aktivkohlepartikeln vorbeigeschleust wird, die als Sedimentationssiebe wirken und Schadstoffe aus dem Luftstrom aussondern. Durch eine Vielzahl von locker nacheinander angeordneten Porenschichten wird ein hoher Aussiebungsgrad bei geringem Luftwiderstand erreicht Hierdurch wird der Luftdurchlaßwiderstand um ²Ii gegenüber den oben angegebenen Vliesen auf ca. 17 mm Quecksilbersäule pro 5 χ 5 cm (in Anlehnung an VTL 4240 017 BWB Anhang 3, Seite 20 und 21) bei erhöhter Abscheideleistung herabgesetzt

Um einem derartigen offenporigen Schaumstoff-Filter eine hohe Abriebsfestigkeit zu geben und ihn gleichzeitig abstoßend gegen Wasser- und Oltropfen auszurüsten, wird die offene, also nicht bondierte

Schaumstoff-Filterseite mit Polytetrafluoräthylenurethan nachträglich im Tauchverfahren imprägniert

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß statt eines stark wärmedämmenden, nur schwach ventilierenden flexiblen Flächenfilters ein schwach wärmedämmender und stark ventilierender flexibler Flächenfilter zur Verfügung steht, der außerdem noch wasser- und ölabstoßende Eigenschaften besitzt Außerdem nimmt der Schaumstoff-Flächenfilter bei erhöhter Luftfeuchtigkeit nur geringe Mengen (gegenüber herkömmlichen Materialien) Feuchtigkeit auf, womit das Gewicht des Flächenfilters bei schwankender Luftfeuchtigkeit nahezu konstant bleibt (gegenüber Gewichtszunahmen von bis zu 60% des Eigengewichts bei herkömmlichen Materialien). Weiterhin sind außer der Ultraschallenergie keine weiteren Bindemittel notwendig, wodurch der Herstellungsprozeß vereinfacht und verbilligt wird.

Claims

Pateritansprüche: 24 OO 827

1. Filtermateria! aus offenporigem Polyurethan-Schaumstoff als Trägermaterial und Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkolilepartikel in einer Oberflächenschicht des Trägermaterials enthalten sind und in die Trennwände der Schaumstoffporen des Trägermaterials eingeprägt und mit den Trennwänden verschweißt sind, daß die Aktivkohlepartikel enthaltende Oberflächenschicht durch eine Polytetrafluoräthylenschicht abgedeckt ist, und daß die der die Aktivkohlepartikel enthaltenden Oberflächenschicht gegenüberliegende Oberfläche mit einem lockeren Gewirk aus Polyamidfasern bondiert ist

2. Verfahren zur Herstellung von Filtermaterial nach Anspruch 1 aus offenporigem Polyurethanschaumstoff als Trägermaterial und Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem offenporigen Träger aus Polyurethanfluorid Aktivkohlepartikel aufgebracht werden, die dann unter Einwirkung von Ultraschallenergie in den Träger hineingestoßen und mit dessen Material verschweißt werden, daß der Träger mit einer Polytetrafluoräthylenschicht auf der die Aktivkohlepartikel tragenden Seite im Tauchverfahren imprägniert wird, und daß die gegenüberliegende Seite des Trägers mit einem lockeren Gewirk aus Polyamidfasern bondiert wird.