DE2824110A1

DE2824110A1 - Filterroehre und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2824110A1
Application number: DE19782824110
Authority: DE
Inventors: Kenneth Alan Perrotta
Original assignee: Whatman Reeve Angel Ltd
Current assignee: Whatman Ltd
Priority date: 1977-06-03
Filing date: 1978-06-01
Publication date: 1978-12-14
Also published as: DE2824110C2; US4169754A; JPS542572A; CA1092527A; GB1601872A

Description

DR. BERÜ DIPL.-ING. STAPF 9 fi ? A 1

DIPL.-ING. SCHWAEE DR. DR. SANDMAIR A O 4 H I I

PATENTANWÄLTE

Postfach 860245, 8000 München 86

-3-

1. Juni

WHATMAN REEVE ANGEL LIMITED

Maidstone, Kent, Ml4 2LE England

Filterröhre und Verfahren zu ihrer Herstellung

Anwaltsakte 29 17 9

8098 5 0/0921

(089) 988272	Mauerkirchcrstr 45 - 8000 München 80	Banken:
988273	Telegramme:	Bayerische Verejnsbank München 453 HK)
988274	BERGSTAPFPATENT München	Hypo-Bank München 389001) 2(>24
98 33 IO	TELEX. 05 24 5«) BiRGd	Postscheck München 65343-808

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Filterröhre und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Filterröhren aus Glasfasern für die Filtration von Gasen oder Flüssigkeitsströmen bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von miteinander in Verbindung stehenden, zufällig angeordneten Glasfasern, die zu einer selbsttragenden Filterröhre durch Verbindung der Fasern an den sich überkreuzenden Stellen verbunden sind. Für die Verbindung der Fasern miteinander sind verschiedene Bindemittel, z.B. anorganische Materialien, wie Kieselgel und organische wärmehärtbare Harze verwendet worden. Im letzteren Fall wird die Filterröhre mit dem wärmehärtbaren oder vernetzbaren Harz durch Eintauchen der trockenen Filterröhre in eine Lösung, die das wärmehärtbare Harz enthält, imprägniert, wobei die Röhre nach dem Eintauchen erwärmt wird, um die verdampfbaren organischen Lösungsmittel abzuziehen und die Vernetzung bzw. Kondensation des organischen Harzes vorzunehmen. Die wärmehärtbaren oder vernetzbaren Harze, die als Bindemittel verwendet werden, erfassen z.B. Phenolformaldehydharze, Epoxidharze und Siliconharze (vgl. z.B. US-PS'en 3 767 054 und 3 9792 694).

Obwohl diese als Bindemittel verwendeten Harze für einige Anwendungsgebiete ausreichend sind, können die Filterröhren,

809850/0921

die solche Harz-Bindemittel enthalten, für gewisse Anwendungsbereiche, z.B. die Filtration von Halogenen, wie flüssigem Chlor oder sehr starken Mineralsäuren, wie Phosphorsäure oder hoch oxidierende Lösungen,nicht verwendet werden. Es ist daher wünschenswert, eine verbesserte Filterröhre mit einem Bindemittel zur Verfügung zu stellen, das im wesentlichen chemisch inert ist.

Darüber hinaus ist es wünschenswert Filterröhren zur Verfügung zu stellen, die eine höhere und verbesserte Kollabierfestigkeit und/oder Bruchfestigkeit aufweisen. Es ist bekannt, die Bruchfestigkeit von Filterröhren aus Glasfasern zu verbessern, indem man ein vollständig und gemeinsam gebundenes, offenes _f verstärktes, grobes Schichtmaterial, z.B. eine offenmaschige Glasfaserschicht verwendet. Aus der US-PS 679 569 ist z.B. bekannt, die Bruchfestigkeit einer Filterröhre aus Glasfasern dadurch zu verbessern, daß man die Wände der Filterröhre mit einem Maschenmaterial verbindet, das helixartig um die Filterröhre herumgelegt ist. Es ist jedoch wünschenswert, noch bessere Filterröhren mit noch höherer Bruchfestigkeit als die bekannten Filterröhren zur Verfügung zu stellen, die z.B. getrennt angeordnete äußere Tragraster oder innen angeordnete Trägerseelen für die Verbesserung der Kollabierfestigkeit und für hohe Fließdrücke aufweisen, und die den direkten Einsatz der Filterröhren in Preßluftleitun-

gen mit einem Druck von 7 bis 8,79 kg/cm oder höher ermöglichen.

8O98BO/0921

Es wurde von der Anmelderin gefunden, daß die gewünschten Verbesserungen dadurch erreicht werden können, daß man geschmolzene, thermoplastische Fluorkohlenstoffpolymerverbindungen als Bindemittel für die Fasern verwendet.

Gegenstand der Anmeldung ist daher eine poröse,selbsttragende Filterröhre, die zusammenhängende,zufällig angeordnete anorganische Fasern enthält, wobei zwischen den Fasern für die Porosität der Filterröhre Zwischenräume angeordnet sind. Die Fasern haben einen mittleren Durchmesser von ca. 0,01 bis 10 μ und die Verbindungspunkte der Fasern in der Filterröhre sind mit einem Bindemittel miteinander verbunden, das aus einer geschmolzenen, thermoplastischen Fluorkohlenstoffpolymerverbindung besteht. Das Bindemittel liegt in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Filterröhre, vor.

Die Gewichtsmenge des Bindemittels beträgt vorzugsweise 3 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Filterröhre.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Verbindung enthält Borsilicatglasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 0,03 bis 8 u, insbesondere 0,1 bis 5,0 u, vorzugsweise 0,5 bis 5 p. Als Fluorkohlenstoffpolymerverbindungen sind z.B. Fluorid-Polymere, wie Homopolymere des Vinylidenfluorids und Copolymere der Vinyüdenhalogenide mit Ethylenhalogenid, z.B. die Copolymeren des Vinylidenf luorids und Tetrafluorethylen,geeignet. Die bevorzugten Fluorkohlenstoffpolymerverbindungen sind die, die eine kristalline Schmelztemperatur von mehr als 149 C aufweisen.

809850/Θ921

Die erfindungsgemäße Filterröhre kann verstärkt und unverstärkt sein. Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterröhre ist mit einem externen,offenmaschigen, groben Gewebe mit einem Außendurchmesser,der dem der Filterröhre entspricht, verstärkt, wobei dieses Element auf der Innenseite mit der äußeren Wand der Filterröhre verbunden ist.

In einer anderen Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Filterröhre mit einem helixartig gewundenen, offenmaschigen. groben Gewebe verstärkt, wobei dieses Element etwa der Länge der Filterröhre entspricht und innerhalb der Wand der Filterröhre angeordnet ist. Dieses Verstärkungselement ist vollständig und zusammenhängend mit den Fasern der Filterröhre verbunden. Das Verstärkungselement besteht vorzugsweise aus einem im allgemeinen gleichförmigen Maschenelement aus Glasfasern, das die untere Fläche der Wand der Filterröhre bildet.

Gegenstand der Anmeldung ist weiterhin eine verbesserte Filterröhre hoher Bruchfestigkeit, die zusammenhängende zufällig angeordnete, anorganische Glasfasern enthält, wobei zwischen den Glasfasern Zwischenräume angeordnet sind, die die Porosität der Filterröhre garantieren. Die Glasfasern haben einen mittleren Durchmesser von 0,01 bis 10 ρ und die Fasern sind an den Stellen, an denen sich die Fasern überschneiden, mittels eines Bindemittels miteinander verbunden. Das Bindemittel besteht aus einem geschmolzenen thermoplastischen Vinylidenfluoridpolymer.

809850/0921 - 7 -

- JL -

Das Bindemittel ist im allgemeinen gleichförmig verteilt und liegt in einer Menge von 3 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Filterröhre, vor. Die Glasfasern sind so miteinander verbunden, daß sie eine poröse, selbsttragende Filterröhre bilden. Die Filterröhre enthält ein helixartig gewundenes, offenmaschiges Verstärkungselement, das der Länge der Filterröhre entspricht und innerhalb der Filterrohrenwand angeordnet ist. Das helixartig gewundene Verstärkungselement ist mit den Glasfasern der Filterröhre integrierend und zusammenhängend verbunden.

Das Verfahren zur Herstellung von Filterröhren aus Glasfasern ist im allgemeinen bekannt und besteht im allgemeinen darin daß man die Fasern in einer wässrigen Lösung dispergiert und so einen wässrigen Faserslurry bildet. Dieser Slurry wird dann zu einer Filterröhre geformt, z.B. durch Umformen der nassen Fasernmasse um die äußere Oberfläche eines zylindrischen Vakuumdorns, Entfernung des überschüssigen Wassers nach der Bildung der Röhre und Trocknung der Fasern auf dem Filterröhrendorn. Die trockene Filterröhre wird dann mit einer Lösung des ausgewählten Bindemittels imprägniert und danach erwärmt um das Lösungsmittel zu verdampfen und die Masse zu trocknen oder, im Fall eines wärmehärtbaren Harzes, das Bindemittel zu vernetzen.

Es ist möglich, die obige Methode für die Herstellung der erfindungsgemäßen Filterröhren zu verwenden. Es wird jedoch be-

809850/0921

vorzugt, die Imprägnierungsdispersion vor dem Schmelzen des Polymers abzukühlen bzw. zu gefrieren, da beim Gefrieren die Dispersion gebrochen wird und die Polymerteilchen immobilisiert werden. Auf diese Weise erhält man ein Produkt, in dem das polymere Bindemittel im allgemeinen gleichförmig in der Filterröhre verteilt ist. Wenn die Gefriertechnik nicht angewendet wird, oder wenn die Fluorkohlenstoffpolymerverbindungen in einem Lösungsmittel gelöst verwendet werden, führt die Verdampfung der kontinuierlichen Phase oder des Lösungsmittels auf der äußeren Oberfläche der Filterröhre zu einer Polymerverschiebung auf den Oberflächen und zu einer ungleichförmigen Verteilung des polymeren Bindemittels innerhalb der Filterröhre. Es wird eine gleichmäßige Verteilung bevorzugt, da dadurch ein Produkt mit erhöhter Bruchfestigkeit erhalten wird.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Filterröhre, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Filterröhre imprägniert, die zusammenhängende, zufällig angeordnete,anorganische Fasern aufweist, wobei zwischen den Fasern zur Aufrechterhaltung der Porosität der Filterröhre Zwischenräume angeordnet sind. Die Fasern haben einen mittleren Durchmesser von 0,01 bis 10 μ. Die Filterröhre wird mit einer wässrigen Dispersion einer thermoplastischen Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung getränkt und die imprägnierte Dispersion abgekühlt. Danach wird die imprägnierte Filterröhre auf eine Temperatur erwärmt, die ausreicht um

809850/0921

Afc

das Polymer an den Punkten, an denen sich die Fasern in der Filterröhre überkreuzen, zu schmelzen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Filterröhre, enthaltend eine Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung als Bindemittel, dadurch hergestellt, daß man die Röhre durch Eintauchen in eine wässrige Dispersion der thermoplastischen schmelzbaren Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung imprägniert, die Filterröhre dann gefriert und dann bis zur Schmelztemperatur erwärmt, z.B. auf eine Temperatur oberhalb von etwa 149 C, bei der die inerte Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung an bzw. um die Punkte herum, an denen sich die Fasern in der Röhre überkreuzen, schmilzt. Gewünschtenfalls kann die Filterröhre nach dem Abkühlen getrocknet und dann dem Schmelzvorgang ausgesetzt werden. Der Trocknungsund SchmelzVorgang kann jedoch auch im wesentlichen in einer Stufe vorgenommen werden.

Das Trocknen der Filterröhre wird bei einer Temperatur und für eine Zeit vorgenommen, die ausreicht um das Wasser der wässrigen Dispersion im wesentlichen abzuziehen. Dies kann z.B. in einem Dampfofen bei einer Temperatur von 93,3 bis 115°C oder mehr für eine Zeit von 30 Minuten bis 6 Stunden vorgenommen werden. Danach wird die Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung, die in der Filterröhre gleichmäßig verteilt ist, durch Erwärmen der Filterröhre auf eine Temperatur oberhalb der kristallinen Verschmelz- oder Schmelztemperatur

809850/Θ921

- ίο -

- TOr -

angeschmolzen bzw. geschmolzen. Die Temperatur beträgt etwa 171 C. Der SchmelzVorgang wird insbesondere in einem Ofen mit einer Ofentemperatur von etwa 204 C für eine Zeit vorgenommen, die ausreicht das thermoplastische Harz anzuschmelzen bzw. zu schmelzen. Danach wird die Filterröhre abgekühlt und die Filterröhre mit dem geschmolzenen Bindemitteleingesetzt .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Filterröhre einer Temperatur von wenigstens 149°C und oberhalb des kristallinen Schmelzpunktes der Polymerverbindung ausgesetzt und zwar für wenigstens 15 Minuten, um die Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung zu schmelzen. Die so hergestellten Filterröhren v/eisen eine Bruchfestigkeit von

2 2

mehr als 1,75 kg/cm , insbesondere von 3,15 bis 5,6 kg/cm

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können Filterröhren mit signifikant hoher Bruchfestigkeit hergestellt werden, wobei die Filterröhre ein integriertes, zusammenhängendes offenmaschiges Verstärkungsschichtmaterial enthält, das insbesondere helixartig gewunden innerhalb der Wand der Filterröhre angeordnet ist. Es wurde festgestellt, daß bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Filterröhre mit einem offenen Verstärkungsmaterial, insbesondere einem maschenartigen Glasfasermaterial, als helixartig gewundenes Material in der Filterröhre und mit einer geschmolzenen

8098B0 /Θ92 1

- Ii -

Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung als Bindemittel/ Filterröhren erhalten werden mit einer Bruchfestigkeit von mehr

als 7 kg/cm , ohne daß ein äußerer gesonderter Träger für die Erhöhung der Bruchfestigkeit der Röhre benötigt wird. Es wurde festgestellt, daß die zusammenwirkende Bindung des Bindemittels auf die Glasfasern mit einem helixartig gewundenen Verstärkungsmaterial (scrim material), (sh. US-PS 679 569) die Herstellung von Filterröhren mit unerwarteter und außerordentlich hoher Bruchfestigkeit ermöglicht. Solche Filterröhren können direkt in üblichen Luftdruckleitungen

mit einem Druck von 8,79 kg/cm eingesetzt werden, ohne daß die Filterröhren zerbrechen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Anwendung einer wässrigen Dispersion des Bindemittels im Gegensatz zu einer organischen Dispersion oder einer anderen Lösung des Bindemittels bevorzugt, da so das Absetzen der organischen Lösungsmittel verhindert wird. Die Verwendung von Lösungsmitteln ist darüber hinaus mit den Nachteilen behaftet, die sich durch die Lagerung und die Handhabung der Lösungsmittel und der Feuergefährlichkeit der Lösungsmittel ergeben. Ein weiterer Vorteil der Verwendung der wässrigen Dispersionen der polymeren Bindemittel beim erfindungsgemäßen Verfahren liegt darin, daß auf diese Weise der Einsatz teurer organischer Lösungsmittel für das Harz vermieden werden kann. Außerdem sind Fluorkohlenstoff-Polymerverbindungen kaum in üblichen organischen Lösungsmitteln erhältlich. Diese Lösungsmittel sind oft teuer, bilden

809850/8921

- 12 -

282A110

azeotrope Geraische, sind toxisch und schwierig zu handhaben.

Für die erfindungsgemäßen Filterröhren sind alle Fluorkohlenstoff-Polymerverbindungen geeignet, vorausgesetzt ihre Partikelgröße ist klein genug, so daß die Bindemittelpartikel die Porenstruktur der Filterröhre durchdringen. Die Partikelgröße beträgt üblicherweise weniger als 1 μ, insbesondere 0,4 ρ und vorzugsweise 0,3 bis 0,4 μ.

Die wässrige Dispersion enthält vorzugsweise 5 bis 35, insbesondere 15 bis 25 Gew.-% der Po lymer verbindung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird <Jie erfindungsgemäße Filterröhre dadurch hergestellt, daß man eine trockene Filterröhre aus Glasfasern, die mit einer helixartig gewundenen Spirale oder einem offenmaschigen Glasfaser-Verstärkungsmaterial ausgerüstet ist, wobei sich das offenmaschige Material über die Glasfasern erstreckt, nach dem Entfernen von dem Vakuumdorn in eine wässrige Dispersion der Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung eintaucht, wobei die Filterröhre mit der Dispersion imprägniert wird. Die imprägnierte Dispersion wird dann gefroren bzw. abgekühlt. Daran schließt sich der Verfahrensschritt des Schmelzens der Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung an. Nach dem Schmelzen und Abkühlen des Fluorkohlenstoff-Polymer-Bindemittels wird eine selbsttragende, halbfeste Filterröhre erhalten, die durch Zusammenpressen an den Enden zu einem selbstdichtenden Korb verschlossen werden

809850/0921

- 13 -

kann. Die eingesetzten Mengen an Bindemittel variieren und liegen in einem Bereich von 2 bis 40, insbesondere 3 bis 18 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Filterröhre.

Die so hergestellte Filterröhre hat eine sehr hohe Bruchfestigkeit und ist chemisch inert. Die Filterröhren enthalten eine Vielzahl von nicht-gewebten Glasfasern und enthalten ein geschmolzenes Fluorkohlenstoff-Polymer-Bindungsmittel, das im allgemeinen gleichförmig in der Filterröhre verteilt ist. Die Innenwand der Filterröhre ist mit einem helixartig gewundenen Verstarkungsmaterial ausgerüstet, wobei die Fasern der porösen Filterröhre und des Verstärkungsmaterials innig miteinander verbunden sind. Das Verstärkungsmaterial kann aber auch aus konzentrisch angeordneten integralen Schleifen bestehen, die auf der äußeren oder inneren Oberfläche der Filterröhre angeordnet sind. Das Trägermaterial besteht aus einem Material, das von den hohen Schmelztemperaturen des geschmolzenen Fluorkohlenstoff-Polymers nicht angegriffen wird. Das bevorzugte Material ist ein offenmaschiges Glasfasermaterial .

Bei der Herstellung einer äußerlich unterstützten Filterröhre gemäß der Erfindung wird ein schleifenartiges äußeres Verstärkungs- oder Trägerelement, das einen inneren Durchmesser aufweist, der etwas größer ist als der äußere Durchmesser der Filterröhre, konzentrisch auf der Filterröhre angeordnet. Das Trägermaterial wird insbesondere auf der Filter-

8098S0/0921

- 14 -

AS

röhre nach dem Entfernen des Slurrys, und während sich die Filterröhre auf dem Vakuumdorn befindet, angeordnet und dann wird die Filterröhre getrocknet, wobei die nassen Glasfasern sich etwas ausdehnen und so in innigen Kontakt mit dem umgebenden Trägerschirm gelangen bzw. sich mit dem Schirm verbinden. Wenn die Filterröhre mit dem Bindemittel imprägniert ist und auf die Schmelztemperatur erwärmt wird, wird das Fasergerüst um und auf der Oberfläche der Glasfasern geschmolzen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung einer selbsttragenden, halbfesten Filterröhre aus Borsilicatglasfasern, die mit einer geschmolzenen Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung verbunden sind.

BEISPIEL I

Es wurde ein wässriger Slurry hergestellt, der 0,5 Gew.-% Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 0,2 bis 3,8 μ, vorzugsweise 2,6 bis 2,8 u enthielt. Der Glasfaserslurry wurde dann auf einem zylindrischen Vakuumdorn mit einer Sieboberfläche zu einer Filterröhre geformt. Das überschüssige Wasser wurde durch Absaugen entfernt und die Röhre wurde dann gerecktund in einem Dampfofen getrocknet. Gewünschtenfalls kann eine poröse_/äußere, offenmaschige Trägerhülse über den äußeren Durchmesser des Vakuumdorns vor dem Trockenvorgang gezogen werden, so daß beim Trocknen der Glasfasern und bei

809860/0921

- 15 -

der Ausdehnung der Glasfasern diese in engen Kontakt mit de» die Fasern umgebenden äußeren Trägersieb gelangen. Es kann z.B. ein offenmaschiges 3,17 bis 12,7 mm Glasfasersieb verwendet werden.

Nach dem Formungsvorgang wurde eine Röhre mit einem Innendurchmesser von 25,4 mm und einer Wandstärke von etwa 3,17 mm von dem Dorn abgezogen und diese dann in eine wässrige Dispersion einer Polyvinylidenfluorid-Poljmerverbindung getaucht. Die Dispersion enthielt etwa 10 Gew.-% der Polymerverbindung und die Polymerteilchen wiesen eine Polymergröße von 0,3 bis 0,4 μ auf. Nach dem Eintauchen und Imprägnieren wurde die imprägnierte Filterröhre aus dem Bad herausgenommen und direkt in eine Gefriervorrichtung gegeben, um die Dispersion zu gefrieren und eine Koagulation der Polymerteilchen in der Filterröhre zu bewirken. Nach dem Gefrieren der Dispersion wurde die Filterröhre auf Schmelztemperatur erwärmt, indem sie für 15 bis 60 Minuten in einen Ofen gegeben wurde, der auf eine Temperatur von 204 C erwärmt war. Nach dem SchmelzVorgang wurde die Röhre gekühlt und dann in die für die Verwendung gewünschten Längen zerschnitten. Eine so hergestellte Filterröhre ist für die Filtration von flüssigem Chlor geeignet.

Es wurde eine ähnliche Filterröhre, jedoch ohne Koagulation der Polymerteilchen durch Gefrieren hergestellt. Die Bruchfestigkeiten dieser beiden Röhren wurde miteinander verglichen.

809850/0921 " ¹⁶ "

282A110

Es wurde festgestellt, daß die Bruchfestigkeit in der nicht koagulierten Röhre besser war als die der bekannten Röhren.

Die Bruchfestigkeit der nicht koagulierten Röhren lag bei

2,8 bis 3,1 kg/cm und die Bruchfestigkeit der koagulierten Filterröhre sowohl mit als auch ohne Trägergewebe (scrim =

grob-gewebter, leichter Stoff ) war wesentlich

höher, nämlich 3,5 und insbesondere 4,9 bis 5,6 kg/cm .

BEISPIEL 2

Das Beispiel 1 zur Herstellung einer Filterröhre wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß die nasse Masse der dispergierten Glasfasern in der zentralen Position mit einem offenmaschigen Glasfasermaterial ausgerüstet wurde. Das Maschenmaterial bestand aus Glasfasern mit Maschenöffnungen von 3,17 bis 6,35 mm, wobei die Glasfasern von einer wasserlöslichen Stärke-Appretur in ihrer Lage gehalten wurden. Die Filterröhre wurde hergestellt, indem man den Wickeldorn über die Matte wickelt, um die Matte auf dem Dorn aufzuwickeln, wobei das Verstärkungsgewebe fest in der Wand der zu bildenden Filterröhre in Form einer helixartig gewundenen Spirale eingelagert ist. Auf der äußeren oder inneren Oberfläche der Röhre ist kein Verstärkungsmaterial sichtbar. Das Gewebe nimmt die Länge der gebildeten Röhre ein. Beim Entfernen des Wassers werden die Glasfasern durch die offenmaschigen Zwischenräume gezogen und so eng mit den Glasfasern des Gewebes verbunden. Die Stärke-Appretur wird während der Bildung der Filterröhre

809850/8921

- 17 -

j NAOHQEREtOHTJ

gelöst. Die so hergestellte Röhre mit dem Stützgewebe wurde dann in die Dispersion getaucht. Die Dispersion wurde koaguliert, das Polymer wurde angeschmolzen bzw. geschmolzen und die Röhre dann,wie in Beispiel 1 beschrieben,gekühlt.

Die Filterröhre wurde dann auf die Bruchfestigkeit untersucht.

Es wurde festgestellt, daß die Röhre einem Druck von 8,78 kg/cm (Luftdruck in der verwendeten Druckleitung) standhält, ohne zu zerbrechen.

BEISPIEL 3

Der Bindemittelgehalt der Filterröhren, bestehend aus drei konzentrischen spiralartigen Bahnen der Glasfaserschicht, wurde gravimetrisch gemessen. Es wurde der Gesamtgehalt an Harz jeder Schicht, bezogen auf das Gewicht der Faser, bestimmt. Die Messungen wurden an Röhren vorgenommen, die mit einer 10 %igen wässrigen Dispersion von Polyvinylidenfluorid Teilchen imprägniert worden waren und zwar mit und ohne Anwendung des Gefrierverfahrens. Zum Vergleich wurde eine mit einem Epoxidharz gebundene Röhre untersucht. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

PROBE A - 10 % PVF2 Binder - mit Gefrierstufe

Außenschicht Mittelschicht Innenschicht gesamt (1) gesant (2)

Al 51,2 % 43,7 % 54,9 % 51,4 % 33,9 %

A2 48,2 % 45,3 % 43,7 % 46,3 % 31,6 %

809850/8921

- 18 -

PROBE B - IO % PVF2 Binder - ohne Gefrierstufe

Außenschicht Mittelschicht Innenschicht gesamt (1) gesamt (2) Bl 71,2 % 4,2 % 7,9 % 52,1 % 34,3 % B2 7O,7 % 4,O % 10,0 % 52,1 % 34,3 %

PROBE C - 5 %ige Epoxidharzlösung

Außenschicht Mittelschicht Innenschicht gesamt (1) gesamt (2)

Cl 35,5 % 4,4 % 8,0 % 27,8 % 21,8 %

C2 30,9 % 5,1 % 9,0 % 20,0 % 16,7 %

Die Proben Al, A2, Bl und B2 sind erfindungsgemäße Filterröhren mit sehr guten Eigenschaften. Die Proben Al und A2 sind die Proben mit einer sehr gleichförmigen Verteilung des Bindematerials. Diese Proben weisen die besten Eigenschaften auf. Bei den Filterröhren mit der gleichförmigen Verteilung der Bindematerialien betragen die Unterschiede im Harzgehalt in den drei Schichten (Außenschicht, Mittelschicht oder Innenschicht) vom durchschnittlichen Harzgehalt der drei Schichten etwa - 25 %.

Unter dem Begriff gesamt (1) ist der Gesamtharzgehalt, bezogen auf das Gewicht der Faser allein und unter dem Begriff gesamt (2) ist der Gesamtharzgehalt, bezogen auf das Gewicht der Filterröhre, zu verstehen.

Der Grund dafür, daß der gesamte Harzgehalt nicht in jedem Fall ein Mittelwert der drei Harzgehalte der Schichten ist, liegt darin, daß die Gewichte der Schichten in den einzelnen

809850/Θ921

- 19 -

282A110

Röhren differieren.

Die Versuche zeigen, daß das Aufbrechen der Emulsion durch die Gefrierbehandlung die gleichförmige Verteilung des Harzes erheblich verbessert. Es wurden darüber hinaus auch die folgenden verbesserten Knickfestigkeiten ermittelt:

Probe Al = 1,7 bar
Probe Bl = 1,2 bar
Probe Cl = 1,2 bar

Gewünschtenfalls kann die wässrige Dispersion des Fluorkohlenstoff-Polymerbindemittels auch zu einer Dispersion der Fasern in der Walzenmühle gegeben werden, das heißt, bevor die Röhre hergestellt wird und ohne die Vornahme einer getrennten Imprägnierungsstufe .

Die bekannten harzgebundenden Glasfaserfilterröhren weisen

eine Bruchfestigkeit bis zu 1,75 kg/cm auf. Diese bekannten Röhren werden z.B. mit Siliconharzen gebunden und mittels eines Lösungsverfahrens unter Verwendung eines Lösungsmittels hergestellt. Diese bekannten Filterröhren können durch Verwendung eines spiralförmig gewundenen Stützmaterials

in ihrer Bruchfestigkeit bis zu 3,1 bis 3,85 kg/cm verbessert werden.

Die erfindungsgemäßen Filterröhren unter Verwendung von geschmolzenen Fluorkohlenstoff-Polymer-Bindemitteln weisen da-

809850/0921

- 20 -

282A110

gegen eine Bruchfestigkeit bis zu 5,6 kg/cm ohne Gewebever-

Stärkung und über 8,78 kg/cm bei Verwendung eines spiralförmig gewundenen Verstärkungsmaterials auf.

Obwohl die erfindungsgemäßen Filter insbesondere im Hinblick auf die Verwendung von Glasfasern beschrieben worden sind, ist es jedoch auch möglich, andere natürliche oder synthetische Fasern, z.B. Aluminiumfasern, Zirkonfasern oder Mischun gen davon für die Herstellung der erfindungsgemäßen Filterröhren zu verwenden.

809850/Θ921

Claims

DR. BERÜ DIPL.-IMG. STAPF DIPL.-ING. SCHWAEE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE

Postfach 860245, 8000 München 86

Anwaltsakte 29 179

Patentansprüche

Poröse,selbsttragende Filterröhre, enthaltend zusammenngende, zufällig angeordnete anorganische Fasern, zwischen denen Zwischenräume, die die Porosität der Filterröhre garantieren, angeordnet sind, die einen mittleren Faserdurchmesser von 0,o1 bis 10 μ aufweisen und die an den Stellen, an denen sich die Fasern überkreuzen mittels eines Bindemittels, das in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Filterröhre vorliegt, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel eine geschmolzene,thermoplastische Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung ist.
2. Filterröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel im allgemeinen gleichförmig in der Filterröhre verteilt ist.
3. Filterröhre nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerverbindung aus einem Homopolymer des Vinylidenfluorids oder einem Copolymer des Vinylidenfluorids und des Tetrafluorethylens besteht.
4. Verfahren zur Herstellung der porösen,selbsttragenden Filterröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Filterröhre, enthaltend zusammenhängende,zufällig ange-

r (089) 988272 Mauerkircherstr. 45 ■ 8000 München 80 Banken: ~ _

988273 Telegramme: Bayerische VereinsbanrMiinthen 453100

988274 BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3890002624 983310 TELEX: 0524560 BERGd Posischeck München 65343-808

803860/6921

ORIGINAL INSPECTED

.2A I 10

ordnete Fasern, zwischen denen Zwischenräume, die die Porosität der Filterröhre garantieren, andeordnet sind und die einen mittleren Faserdurchmesser von 0,01 bis 10 μ aufweisen, mit einer wässi gen Dispersion des Bindemittels imprägniert und die imprägnierte Filterröhre auf eine Temperatur erwärmt, die ausreicht um
das Bindemittel an den Punkten, an denen sich die Fasern in der Filterröhre überschneiden, anzuschmelzen bzw. zu schmelzen,
dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel eine geschmolzene, thermoplastische Fluorkohlenstoff-Polymerverbindung verwendet und man die imprägnierte Dispersion nach der Imprägnierungsstufe und vor der Schmelzstufe gefriert.
5. Verwendung der Filterröhren nach Ansprüchen 1 bis 3 zur
Filterung von Gasen oder Flüssigkeitsströmen.

809850/0921