DE2431197A1 - Filter, insbesondere fuer atemgeraete - Google Patents
Filter, insbesondere fuer atemgeraeteInfo
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Description
A 40 764 m
a - 123
25. Juni 1974
Mine Safety Appliances Company 400 Penn Center Boulevard
Pittsburgh, Penna.15235, USA
Pittsburgh, Penna.15235, USA
Filter, insbesondere für Atemgeräte
Die Erfindung bezieht sich auf Filter, insbesondere für Atemge'räte.
Es ist schon seit längerem bekannt, daß elektrisch geladene Harzpartikel tragende Wollfilze einen wirksamen Filter
bilden zur Entfernung von feinverteilten, partikelformxgen
Massen aus Luft; solche Filter sind für Atemgeräte in weiter Verbreitung. Filter dieser Art sind beispielsweise bekannt
aus der US-PS 2 514 145, 2 573 964 oder 2 670 305, Das harzige Material kann dadurch in die Filter eingebaut werden, daß
man pulverförmigen Harz mit den Fasern mischt und dann die
Mischung zu einem Filz verarbeitet. Es ist auch möglich, einen vorgeformten Filz mit einer Lösung des harzartigen Materials
zu imprägnieren, zu trocknen und dann mechanisch zu bearbeiten, um den Harz in kleine Partikel aufzubrechen. Die mecha-
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nische Verarbeitung schafft eine elektrische Ladung an den Harzpartikeln, die für einen längeren Zeitraum aufrechterhalten
und beibehalten wird. Diese bekannten Filter bestehen jedoch ausschließlich aus Wollfilzen und erwähnen lediglich
die Möglichkeit der Beigabe von geringen Anteilen von Baumwolle, sonstiger pflanzlicher oder tierischer Fasern oder
anderer Fasern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in dieser Weise ausgerüstetes Filter zu schaffen, d.h. ein Filter zu schaffen,
welches elektrisch geladene, harzige Partikel enthält, das jedoch in seiner Filterwirksamkeit und in seiner Fähigkeit,
elektrische Ladung auch unter widrigen Bedingungen aufrechtzuerhalten,
wesentlich verbessert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem
Filter und besteht erfindungsgemäß darin, daß zu einem Filz verarbeitete Fasern vorgesehen sind, die mechanisch mit einer
elektrischen Ladung versehene Harzpartikel tragen, daß der Filz im wesentlichen besteht aus einer Mischung aus Wollfasern
mit synthetischen Fasern, die ausgewählt sind aus der aus Polyolefin, Polyester und Akrylfasern bestehenden Gruppe, wobei
jede Faserart in einem die Staubsammelwirksamkeit und die Aufrechterhaltung dieser Staubsammelwirksamkeit unter die
Ladung verschlechternden Bedingungen verbesserndem Anteil vorhanden ist.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß verfilzte Filtermedien oder mit Filz ausgelegte oder unterlegte Filtermedien,
die elektrisch geladene Harzpartikel tragen, und wobei der Filz eine Mischung aus Wolle und synthetischen Kunstharz-
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a — r'l.-ii j. · ...
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faser ist, nämlich Polyolefin-, Polyester- oder Akrylfasern,
eine unerwartet-verbesserte Wirksamkeit gegenüber Staub aufweisen,sowie
eine verbesserte Aufrechterhaltung der Wirksamkeit
in der Gegenwart von die Ladung verschlechternden Bedingungen,
-beispielsweise.,dem,.Aussetzen gegenüber Feuchtigkeit, öligen
Dämpfen-oder ,Rauch. .,, .......... .... ..
Dabei sind Filze nichtgewebte,textile Materialien, bei denen
die Fasern durch eine geeignete mechanische Arbeit miteinander verbunden, sind, beispielsweise mittels Durchstechen mit
Nadeln, Die bei vorliegender Erfindung verwendeten Filze sind hergestellt aus einer Mischung aus Wolle mit synthetischen
Polyolefin-, Polyester- oder Akrylfasern, wobei deren Anteile
nicht.kritisch sind, solange ein wirksamer Minimumanteil jeder
Faser vorhanden ist, in geeigneter Weise.mindestens ein
so großer Anteil von etwa 10 Gew.% und bevorzugt über 20 Gew.%.
Bei den gegenwärtigen wirtschaftlichen Bedingungen wird bevorzugt,
daß.die Hauptfaserkomponente gebildet ist von synthetischer Faser und .die anteilsmäßig kleinere Komponente aus
Wolle besteht. ., .
Akrylfasern sind fabrikmäßig hergestellte Fasern, bei denen die faserbildende Substanz eine langkettige synthetische
Polymerverbindung.mit, mindestens 85 Gew.%en Akrylsäureinheiten
ist, ,.-■'- ...... . .-. . . ■ . ...........
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CN
, Polyesterfasern sind hergestellte Fasern, bei denen die faserbildende
Substanz ein langkettiger' synthetischer Polymer
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ist7 der zusammengesetzt ist aus mindestens 85 Gew.%en eines
Esters eines dihydratischen Alkohols und Terephthalsäure.
Polyolefinfasern sind Fasern, die aus thermoplastischen Polymeren
hergestellt sind, die abgeleitet sind von einfachen Olefinen;, beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen und ihren
Mischpolymeren,
Für Atemgeräte verwendete Filze sind allgemein leicht und auch nicht so dick, sie haben üblicherweise ein Gewicht von etwa
10 bis 12 Unzen pro Quadratyard und eine Dicke von·0,80 bis
0,110 Zoll (2?O5 bis Or27 cm). Es sei darauf hingewiesen,
daß auch andere Filze, darin eingeschlossen dichtere Filse
bei Atemgeräten und für andere Anwendungsfälle verwendet
werden können,- beispielsweise bei Kraftfahr saugfilter^, um
besonderen Ansprüchen an die Fiiterwirksamkeit und dem Flußwiderstand
gerecht zn werden,
Bei dem Harz kann es sich um ein Z-inkresinat oder ein anderes
zerbrechliches öder bröckliges, harsiges Material handeln,
entweder um natürliches Kars, um modifizierte Harse, um synthetische
Haras, Kunstharze oder Mischungen derselben, Solche
Harse umfassen beispielsweise Tarperrtirihar 7,, Kolophonium,
KopalguifiiTii 7 Kalziumrssinat und Polystyrol^ aber auch anders
geeignete harzige Macerialisn, Solche zerbrechlichen ccl«r
bröckligen Harse' nehmen -sine elektrische Ladung auf f wenn axe
mechanisch in kleine Partikel und Teilchen zerbrochen werdsn,
Der Anteil des Harass ist nicht kritisch und Filter? dia
zwischen 2 bis 50 Gew.% Harz enthalten, sind für die verschiedensten Anwendungszwecke geeignet; für Atemgeräte werden
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gegenwärtig 15 bis 30 Gew.% Harz bevorzugt, um so einen günstigen Gleichgewichtswert zwischen Filterwirksamkeit und
dem Widerstand gegenüber dem Luftdurchfluß durch den Filter
zu erlangen.
Die Erfindung wird an folgenden Beispielen noch genauer erläutert.
Ein 11 Unzen schwerer und 0,0 Zoll (0,024 cm) dicker Filz wurde in eine 7,5 %-LÖsung von Zinkstearat in dem Lösungsmittel
Trichloräthan eingetaucht und überschüssige Lösung durch Hindurchführen des Filzes durch Quetschrollen entfernt.
Der imprägnierte Filz wurde mittels eines Ofens getrocknet und dann dadurch bearbeitet, daß er zur Erzielung eines FiI-ters,der
20 Gew.%e Harz enthält, zwischen genuteten Walzen hindurchgeführt wurde. Auf diese Weise wurden Filter hergestellt,
die Filze verwendeten, die verschiedene Wollanteile (grade 60S bis 70S), Akrylfasern (Orion 39, 2,5 Denier,
textile Länge), Polyolefinfasern (Polypropylen, 3 Denier,
textile Länge) und Polyesterfasern (3 Denier, textile Länge) enthielten. Die Filter wurden dem sogenannten DOP-Test unterworfen,
einem Standardtest, um die Filterwirksamkeit gegenüber Öldämpfen und öligem Rauch zu messen. Bei dem Be~
griff DOP handelt es sich um Dioktylphthalat, welches in einen Luftstrom hineinverdampft, einen ölrauch von hochgleichförmiger Partikelgröße bildet, in der Größenordnung
von 0,3 y , dieser ö!rauch wird dann durch das zu untersuchende
Filter gezogen. Der das Filter durchdringende Prozent-
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anteil von DOP wird gemessen, ein höherer Durchdringungsprozentsatz
steht für niedrige Filterwirksamkeit. Die in der Tabelle dargestellten Ergebnisse zeigen den außerordentlichen Anstieg
in der Filterwirksamkeit und im Widerstand gegenüber einer Verschlechterung der Filterwirksamkeit, wenn aus Filzen aus
gemischter Wolle und synthetischen Fasern gebildete Filter verv/endet werden.
| Filterfilz | Einwirkungszeit des DOP-Rauches |
Durchdringung des DOP- Rauches in prozentua lem Anteil |
| 100% Wolle | 5 Sekunden 5 Minuten |
20 63 |
| 50% Wolle 50% Akrylfasern |
5 Sekunden 25 Minuten 79 Minuten |
0,2 10 82 |
| 30% Wolle 70% Akrylfasern |
5 Sekunden 23 Minuten 88 Minuten |
0,3 10 63 |
| 50% Wolle 50% Polyester |
5 Sekunden 6 Minuten |
1 12 |
| 100% Polyester | 5 Sekunden 6 Minuten |
50 >60 |
| 50% Wolle 50% Polypropylen |
5 Sekunden 6 Minuten |
4 10 |
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Es wurden Filter nach dem vorhergehenden Beispiel hergestellt und bei einer Temperatur von 37,8°C und 80% relativer Feuchte
Zeiträumen von bis zu 21 Tagen der~ Luft ausgesetzt, wobei sie
zur Messung der Filterwirksamkeit gegenüber Submikronpartikeln einem Standardsilika-Taubtest unterworfen wurden. Bei dem Begriff
Silika handelt es sich um ein Sammelwort für quarz-
oder siliziumhaltige Materialien, Gesteine u.dergl. Je höher die Durchlässigkeit der Filter, um so niedriger die Filterwirksamkeit.
Aus den Untersuchtungsergebnissen, wie sie sich aus der weiter unten angegebenen Tabelle II entnehmen
lassen, läßt sich feststellen, daß ein 100%iger Äkrylfilzfilter
wesentlich weniger wirksam ist als ein 100%iger Wollfilzfilter
und daß aus gemischten Fasern bestehende Filter eine Filterwirksamkeit haben, die um eine Größenordnung höher
liegt als die der WoIl- oder Akrylfaserfilter. Nach einer
Alterung von einem Tag in einer die Ladung verschlechternden Atmosphäre ergab sich drastisch verringerte Wirksamkeit für
das Wollfilzfilter, so daß es als Verwendung für Atemgeräte
praktisch wirkungslos wurde. Auf der anderen Seite behielten die aus gemischten Faserfilzen bestehenden Filter ihre hohe
Wirksamkeit selbst nach längerem Aussetzen gegenüber der gleichen Atmosphäre für eine Dauer von mindestens 21 Tagen
und für eine längere unbestimmte Zeitdauer.
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| Tabelle | II | Wolle | 50% Akryl 50% Wolle |
70% Akryl 30% Wolle |
100% Akryl |
| mg mg |
0,1 mg 0,1 mg 0,1 mg 0,5 mg |
0/1 mg 0,1 mg 0,1 mg 0,2 mg |
2,2 mg | ||
| Anzahl der Tage bei 38oC und 80% rela tiver Feuchte |
|||||
| nicht gealtert 1 Tag 8 Tage' 21 Tage |
|||||
| Durchlässigkeit beim Silika-Staubtest in m< | |||||
| 100% | |||||
| 1,3 6,7 |
(Das vom Büro of Mines Respirator Test Schedule erlaubte Maximum beträgt 1,5 mg).
Wie in den vorhergehenden Beispielen wurden Filter hergestellt, wobei eine frische Probe jedes Filters einem Silikastaub-Kebeltest
unterworfen wurde, während eine andere Probe jedes Filters diesem Test nach Lagerung in -ümgebungsatmosphäre
während vier Monate unterworfen wurde. Bei diesem
Silika-Nebeltest wird ein Silikastaubspray, der in Wasser dispergiert ist, gefiltert, um die Filterwirksamkeit für submikro-
ne Partikel bei hohen Feuchtigkeitsbedingungen zu bestimmen;
dies ist ein noch strengerer Test als der in der Tabelle II angegebene Silikastaubtest und unterwirft die Proben einer
größeren Ladungsverschlechterung. Die Durchlässigkeit in Milligramm, wie sie in der nachfolgenden Tabelle III angegeben
ist, zeigt die hervorragende Wirksamkeit von Filtern, die aus gemischten Faserfilzen bestehen.
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Durchlässigkeit in mg gegenüber einem Silika-Nebel
Filz 5.0% Akryl 50%Polyester 50% Polyolefin 100% 100%
50% Wolle, 50% Wolle 50% Wolle Poly- Akryl
ester
gealtert" 1,0 0,4 0,7" 10,9
gealtert 2,1 0,5 0,8 17,4 6,7
Das von dem schon genannten Büro of Mines Respiration Test
Schedule erlaubte Maximum beträgt hier 2,5 mg.
Aus diesen Beispielen geht klar die völlig unerwartete und überraschende Wirksamkeit solcher erfindungsgemäßen Filter
hervor, die auf dem synergistischen Effekt beruhen, der durch die Verwendung von Faserfilzen in Harz tragenden Filzfiltern
besteht, wobei die Filze gemischt sind aus synthetischen und Wollfasern. " ·
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Claims (9)
1. Filter, insbesondere für Atemgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem Filz verarbeitete Fasern vorgesehen sind,
die mechanisch mit einer elektrischen Ladung versehene Harzpartikel tragen, daß der Filz im wesentlichen ftesteht
aus einer Mischung aus Wollfasern mit synthetischen Fasern, die ausgewählt sind aus der aus Polyolefin, Polyester und
Akrylfasern bestehenden Gruppe, wobei jede Faserart in einem die Staubsammelwirksamkeit und die Aufrechterhaltung
dieser Staubsammelwirksamkeit unter die Ladung verschlechternden Bedingungen verbesserndem Anteil vorhanden ist.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
in kleinerer Menge vorhandene Faser in dem Filz mindestens in einem Gewichtsanteil von 10% zugegen ist.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Filz einen größeren Anteil synthetischer Fasern enthält.
4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Harzpartikel Zinkresinatpartikel-sind.
5. Filter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der synthetischen Fasern zwischen 50 und 80 Gew.% liegt und der so gebildete
Filz mechanisch mit einer elektrischen Ladung versehene Zinkresinatpartikel trägt.
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25. Juni 1974
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6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Filz aus einer Mischung, von WoIl- und
. Akrylfasern besteht.
7. Filter nach einem, der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Filz aus einer Mischung aus WoIl- und Polyolefinfasern besteht.
8. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Filz eine Mischung aus WoIl- und Polypropylenfasern ist.
9. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Filz aus einer Mischung aus Wolle und Polyesterfasern besteht.
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Applications Claiming Priority (2)
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Country Status (3)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2941094A1 (de) * | 1979-05-04 | 1980-11-13 | Nitta Belting Co | Luftfilterelement |
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1978
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2941094A1 (de) * | 1979-05-04 | 1980-11-13 | Nitta Belting Co | Luftfilterelement |
| US4462399A (en) * | 1981-10-02 | 1984-07-31 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Powered air respirator and cartridge |
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| US5935303A (en) * | 1996-12-26 | 1999-08-10 | Koken Ltd. | Electrostatic filter |
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| DE2431197C3 (de) | 1979-09-20 |
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