DE2826953A1

DE2826953A1 - Druckluftfilter-nadelfilz

Info

Publication number: DE2826953A1
Application number: DE19782826953
Authority: DE
Inventors: Harold Dr Ebneth
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1978-06-20
Filing date: 1978-06-20
Publication date: 1980-01-10

Description

Druckluftfilter-Nadelfilz
In Kohlemahlanlagen wird ein Filtermaterial verlangt, das eine verringerte elektrostatische Aufladung besitzt.
Für die derzeit verwendeten Druckluftfilter-Nadelfilze setzt man eine Mischung aus ca. 98 % Polyacrylnitril-Stapelfasern und ca. 2 % Metallfasern #i#2A-Stahlfasern) oder elektrisch leitfähigen Fasern ein.
Diese elektrisch leitfähigen Fasern sind z.B. Polyamid-Kern-Mantelfasern, die im Mantel etwa 25 Gew.-% oder mehr Leitfähigkeitsruß enthalten. Während die Metallfasern den Nachteil haben, sich aus einem Druckluftfilter-Nadelfilz herauszuarbeiten, besteht bei den elektrisch leitfähigen Polyamid-Fasern die Gefahr, daß sie bei bestimmten Beanspruchungen hydrolysieren. Beide Arten der leitfähigen Fasern sind daher technisch noch nicht zufriedenstellend.
Es wurde nun gefunden, daß man voll befriedigende Nadelfilz-Druckluftfilter erhalten kann, wenn man als leitfähige Fasern solche verwendet, die mit einem Metallüberzug versehen sind.
Die Erfindung betrifft daher antistatische Nadelfilz-Druckluftfilter, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie als elektrisch leitfähige Fasern mit einem Metallüberzug versehene Fasern enthalten sowie die Verwendung von mit einem Metallüberzug versehenen Fasern als leitfähige Fasern in an sich bekannten antistatischen Nadelfilz-Druckluftfiltern.
Vorzugsweise werden Fasern aus Acrylnitrilpolymeren besonders bevorzugt solchen mit mindestens 85 Gew.-% Acrylnitril, insbesondere Polyacrylnitrilfasern, mit einen Metallüberzug versehen und in die Filter eingearbeitet.
Es können aber selbstverständlich auch Fasern aus anderen synthetischen Polymeren, z. B. aliphatischen oder aromatischen Polyamiden, Polyester, Polycarbonaten, Polymodacrylen, Polyolefinen, Polyvinyl- oder Vinylidenhalogeniden oder Naturfasern,wie z.B. Baumwolle,eingesetzt werden.
Die Metallisierung wird dabei nach dem in der deutschen Patentanmeldung P 27 43 768.9 beschriebenen neuen Verfahren vorgenommen. Danach gestaltet sich die Metallisierung im einzelnen wie folgt: Gemäß der DT-AS 11 97 720 wird mit Zinn-II-Salzen eine Aktivierungslösung von kolloidalem Palladium hergestellt. Der pH-Wert der Lösung soll immer <= 1 sein, und es soll ein Überschuß an Zinn-II-Ionen vorliegen.
Das zu aktivierende Gut wird dann vorzugsweise bei Raumtemperatur bei Verweilzeiten von einigen Sekunden bis wenigen Minuten, beispielsweise 10 Sekunden bis 2 Minuten, in diesem Aktivierungsbad behandelt. Jedoch kann die Behandlung auch mehrere Minuten betragen, ohne daß sich negative Einflüsse feststellen lassen.
Das so aktivierte Gut wird anschließend dem Aktivierungsbad entnommen und mit Wasser gespült, vorzugsweise bei Raumtemperatur.
Gegebenenfalls wird der Spülvorgang in mehreren Stufen durchgeführt.
Anschließend wird das so behandelte Gut für etwa 30 Sekunden bis etwa 2 Minuten in einem sauren oder alkalischen Medium behandelt. Im Falle der Behandlung in einem sauren Medium hat sich die Behandlung in einer 5 %igen Schwefelsäure oder ca. 20 %igen Salzsäure als ausreichend gezeigt. Vorzugsweise wird das Gut jedoch in einem alkalischen Medium behandelt. Hierbei zeigten etwa 5 %ige Natronlauge oder etwa 10 Gew.-%ige Sodalösung bei vorzugsweise Raumtemperatur die besten Ergebnisse.
Anschließend wird das Gut in Wasser bei vorzugsweise Raumtemperatur kurzzeitig gespült, beispielsweise bis zu 30 Sekunden, um überschüssiges Behandlungsmedium zu entfernen.
Nach diesem Spülen gibt man das Gut bei etwa 18 bis etwa 300C in ein alkalisches Metallsalzbad, in dem der Niederschlag des Metalles auf dem Gut stattfindet.
Solche Metallsalzbäder sind vorzugsweise von Nickelsalzen, Cobaltsalzen oder deren Gemischen, Kupfersalzen, Goldsalzen oder anderen Salzen, die sich aus alkalischen Bädern niederschlagen lassen.
Ganz besonders bevorzugt werden erfindungsgemäß ammoniakalische Nickelbäder oder natronalkalische Kupferbäder verwendet. Selbstverständlich können auch Mischungen aus Ammoniak und Natronlauge zur Aufrechterhaltung des alkalischen Milieus verwendet werden.
Solche Metallisierungsbäder sind in der Technik der stromlosen Metallabscheidung bekannt.
Als besonders vorteilhaft haben sich Bäder folgender Zusammensetzung erwiesen: Ein Nickelbad aus 0,2 Mol/l Nickel-II-Chlorid, 0,9 Mol/l Ammoniumhydroxid (25 Gew.-%ige Lösung), 0,2 Mol/l Natriumhypophosphit und soviel freiem Ammoniak, daß der pH-Wert bei 300C 8,9 beträgt oder ein Kupferbad aus 30 g/l Kupfer-II-Sulfat, 100 g/l Seignette-Salz und 50 m g 37 Gew.-%ige Formaldehydlösung. Dieses Kupferbad wird mit Natriumhydroxid auf einen pH-Wert von 11 bis 12 eingestellt.
Die Verweilzeit des zu metallisierenden Gutes im beschriebenen Metallisierungsbad hängt von der gewünschten Metallschichtdecke auf der Oberfläche des Gutes ab.
Vorzugsweise wird die Verweilzeit zwischen 1 und 5 Minuten gewählt. Bei einer Verweilzeit von ca. 5 Minuten ließen sich Schichtdicken des niedergeschlagenen Metalles von ca. 0,2/um feststellen.
Überraschenderweise können mit der erfindungsgemäßen Metallisierung, d.h. bei Verwendung kolloidaler Palladium-Aktivierungslösungen bei Raumtemperatur, ohne vorheriges Entfetten, Ätzen, Aufrauhen oder andere Vorbehandlungen, und unter Verwendung alkalischer Metallisierungsbäder bei Raumtemperatur am metallisierten Fasergut Oberflächenwiderstände erhalten werden, die um Zehnerpotenzen niedriger liegen als die bei der Verwendung von ionogenen Aktivierungsbädern und sauren Metallisierungsbädern erzielbaren.
Nach diesem Verfahren können daher metallisierte Fasern hergestellt werden, deren Oberflächenwiderstand, gemessen nach DIN 54 345, bei 50 % r.F. und 230C max.
1 x 10³ beträgt, während metallisierte Fasern, die aus ionogenen Aktivierungsbädern und sauren Metallisierungsbädern metallisiert wurden, Oberflächenwiderstände von ca. 106 und darüber aufweisen.
Die Verarbeitung dieser metallisierten Fasern zu Nadelfilz-Druckluftfiltern ist an sich bekannt und braucht hier nicht näher beschrieben zu werden.
Die Filter bestehen vorzugsweise zum überwiegenden Teil aus Fasern aus dem gleichen Material, aus dem die metallisierten Fasern bestehen. Natürlich kann aber auch einem Filter aus z.B. Acrylfasern metallisiertes Polyamidmaterial zugesetzt werden. Die metallisierten Fasern werden in der Regel in Mengen bis zu ca. 5 Gew.-% in das Filter eingearbeitet.
Beispiel 1 Stapelfasern aus einem Polyacrylnitrilpolymerisat dtex 7,8/80 mm (100 %iges Polyacrylnitril) wurden bei Raumtemperatur in ein salzsaures Bad (pH = 1) einer kolloidalen Palladiumlösung gemäß DT-AS 11 97 720 eingetaucht.
Nach Verweilen unter leichter Warenbewegung zwischen 30 s und 2 min wurde das Gut entnommen und mit Wasser gründlich gespült. Danach gab man es in eine ca. 5 %ige Natronlauge bei Raumtemperatur. Unter leichter Warenbewegung wurde das Gut zwischen ca. 30 s und 2 min. behandelt, anschließend entnommen und dann mit Wasser gespült. Anschließend trug man das Gut in eine Lösung aus 0,2 molil Nickel-II-Chlorid, 0,9 mol/l Ammoniumhydroxid, 0,2 mol/l Natriumhypophosphit ein, in die man so viel Ammoniak einleitete, daß der pH-Wert bei 300C 8,9 bis 9,6 betrug.
Nach ca. 15 s begann sich die Oberfläche der Fasern dunkel zu verfärben. Bereits nach 30 s waren sie mit einer feinen Nickelmetallschicht bedeckt und dunkel verfärbt. Nach ca. 5 min. hatte die Nickelschicht eine Dicke von 0,2/um. Die Fasern wurden dann dem Bad entnommen und zur Neutralreaktion gründlich mit Wasser von Raumtemperatur gespült.
Der Oberflächenwiderstand gemäß DIN 54 345 bei 50 % r.F.
und 23°C, gemessen in Ohm, betrug 3 . 101.
Der Durchgangswiderstand, gemessen nach DIN 54 345 bei 230C und 50 % r.F., betrug 3 . 102 Ohm . cm2.
Beispiel 2 Stapelfasern aus einem Acrylnitrilpolymerisat dtex 6,7/100 mm (94 Gew.-% Acrylnitril, 5,5 Gew.-% Acrylsäuremethylester, 0,5 Gew.-% Natriummethallylsulfonat) wurden bei Raumtemperatur in ein salzsaures Bad (pHs1) einer kolloidalen Palladiumlösung gemäß DT-AS 11 97 720 eingetaucht. Nach Verweilen unter leichter Warenbewegung zwischen 3 s und 2 min. wurden sie entnommen und mit Wasser gründlich gespült. Danach gab man sie in eine ca. 5 teige Natronlauge bei Raumtemperatur. Unter leichter Warenbewegung wurden sie zwischen ca. 30 s und 2 min behandelt, anschließend entnommen und dann mit Wasser gespült. Anschließend trägt man die Fasern in eine Lösung aus 0,2 mol/l Nickel-II-Chlorid, 0,9 mol/l Ammoniumhydroxid, 0,2 mol/l Natriumhypophosphit ein, in die man so viel Ammoniak einleitete, daß der pH-Wert bei 30°C 8,9 betrug. Nach ca. 15 s begann sich die Oberfläche der Fasern dunkel zu verfärben. Bereits nach 30 s waren sie mit einer feinen Nickelmetallschicht bedeckt und dunkel verfärbt. Nach ca. 5 min. hatte die Nickelschicht eine Dicke von 0,2/Um. Das Gut wurde dann dem Bad entnommen und zur Neutralreaktion gründlich mit Wasser von Raumtemperatur gespült.
Der Oberflächenwiderstand gemäß DIN 54 345 bei 50 % r.F.
und 230C, gemessen in Ohm, betrug 2 . 101.
Der Durchgangswiderstand, gemessen nach DIN 54 345 bei 23°C und 50 % r.F., betrug 4 . 10² Ohm . cm² Beispiel 3 Baumwolle wurde kurz mit einem handelsüblichen Waschmittel gewaschen und nach dem Spülen in ein salzsaures Bad einer kolloidalen Palladiumlösung bei pH 41 und Raumtemperatur gemäß Beispiel 1 eingetaucht.
Nach Verweilen unter leichter Warenbewegung zwischen 2 und 3 min. wurde die Baumwollfaser aus dem Bad entnommen, mit Wasser gespült und anschließend in eine 5 %ige Natronlauge bei Raumtemperatur eingebracht. Nach ca. 2 min.
wurde sie dem Bad entnommen, mit Wasser gespült und in eine Nickelsalzlösung - wie in Beispiel 1 beschrieben -bei Raumtemperatur eingebracht. Nach ca. 10 bis 12 s begann sich die Oberfläche der Baumwolle dunkel zu verfärben. Nach ca. 30 s war die Faser praktisch vollständig mit einer dünnen, fast schwarzen Nickelschicht bedeckt. Nach ca. 2 1/2 min. wurde die vernickelte Baumwolle aus dem Nickelbad entfernt und gründlich gespült.
Der Oberflächenwiderstand betrug 5 . 101 Ohm bei einer Nickelschicht von ca. 0,12/um (Messung an einer Probe, die bereits nach 2 min. im Metallisierungsbad entnommen worden war) und 4 . 101 Ohm bei einer Nickelschicht von ca. 0,15,um (2 1/2 min. Behandlungsdauer).
Beispiel 4 Stapelfasern aus Poly-m-Phenylenisophthalamid wurden bei Raumtemperatur in ein salzsaures Bad (pH < 1) einer kolloidalen Palladiumlösung gemäß DT-AS 1 197 720 eingetaucht. Nach Verweilen unter leichter Warenbewegung bei etwa 2 min. wurde das Gut entnommen und mit Wasser bei Raumtemperatur gespült.
Danach gab man es in eine ca. 5 %ige Natronlauge bei Raumtemperatur. Unter leichter Warenbewegung wurde das Gut zwischen ca. 30 s und 2 min behandelt, anschließend entnommen und dann mit Wasser ca. 30 s bei Raumtemperatur gespült. Anschließend trug man das Gut z.B. in ein alkalisches Nickelbad aus 0,2 Mol/l Nickel-II-Chlorid, 0,9 Mol/l Ammoniumhydroxid, 0,2 Mol/l Natriumhypophosphit, in das man so viel Ammoniak einleitete, daß der pH-Wert bei 200C 8,9 betrug, ein.
Nach ca. 5 s begann sich die Oberfläche des Gutes dunkel unter Metallabscheidung zu verfärben. Nach ca. 20 s begann die Probe an der Oberfläche des Bades zu schwimmen unter Gasentwicklung (Wasserstoff). Nach ca. 45 s war das Gut mit einer feinen Nickelmetallschicht bedeckt und der bekannte gelbliche Nickelmetallglanz trat auf. Nach ca. 5 min. hatte die Nickelschicht eine Dicke von 0,19/um erreicht. Das Gut wurde dem Bad entnommen und bis zur Neutralreaktion gründlich mit Wasser von Raumtemperatur gespült.
Der Oberflächenwiderstand gemäß DIN 54 345 bei 50 % r.F. und 230C, gemessen in Ohm, betrug 4 . 102 bei einer Nickelschichtdicke von ca. 0,19/um.
Beispiel 5 Stapelfasern aus Poly-p-Phenylenterephthalamid wurden bei Raumtemperatur in ein salzsaures Bad (pH=1) einer kolloidalen Palladiumlösung gemäß DT-AS 1 197 720 eingetaucht. Nach Verweilen unter leichter Warenbewegung zwischen 2,5 und 3 min. wurde das Gut entnommen und mit Wasser bei Raumtemperatur gespült. Danach gab man es in eine ca. 5 %ige Natronlauge bei Raumtemperatur. Unter leichter Warenbewegung wurde das Gut zwischen 60 s und 2 min. behandelt, anschließend entnommen und mit Wasser ca. 30 s bei Raumtemperatur gespült. Anschließend trug man das Gut z.B. in ein alkalisches Nickelbad aus 0,2 Mol/l Nickel-II-Chlorid, 0,9 Mol/l Ammoniumhydroxid, 0,2 Mol/l Natriumhypophosphit, in das man so viel Ammoniak einleitete, daß der pH-Wert bei 200C 8,9 betrug, ein.
Nach ca. 20 s begann sich die Oberfläche des Gutes dunkel unter Metallabscheidung zu verfärben. Nach ca.
30 s begann die Probe an der Oberfläche des Bades zu schwimmen unter Gasentwicklung (Wasserstoff).
Nach ca. 100 s war das Gut mit einer feinen Nickelmetallschicht bedeckt und der bekannte gelbliche Nickelmetallglanz trat auf. Nach ca. 5 min. hatte die Nickelschicht eine Dicke von 0,19 um erreicht. Das Gut wurde dem Bad entnommen und bis zur Neutralreaktion gründlich mit Wasser von Raumtemperatur gespült.
Der Oberflächenwiderstand gemäß DIN 54 345 bei 50 % r.F.
und 230C, gemessen in Ohm, betrug 2 . 101 bei einer Nickelschichtdicke von 0,19/um. Der Durchgangswiderstand, gemessen nach DIN 54 345 bei 50 % r.F. und 230C 2 betrug 3 . 102 Ohm . cm Beispiel 6 Die so metallisierten Stapelfasern wurden mit nicht metallisierten Stapelfasern des gleichen Polymerisats gemischt und auf herkömmliche Art und Weise zu einem Nadelfilz verarbeitet. Es wurden jeweils Filterfilze mit und ohne Polyester-Stütz-Gewebe hergestellt.
A) Ein Filterfilzbestehend aus 98 bzw. 96 % Polyacrylnitril-Stapelfaser dtex 2,8/60 mm und 2 % bzw. 4 % vernickelter Polyacrylnitril-Stapelfaser dtex 7,8/100 mm und einer Nickelschicht von 0,2/um zeigte folgende Werte des Oberflächenwiderstandes nach DIN 54 345 bei 230C und 50 % r.F.
-Filterfilz, bestehend aus 98 % Polyacrylnitrilstapelfaser und 2 % vernickelter Polyacrylnitrilstapelfaser mit 0,2/um Nickelschicht 1 a) ohne Polyestergewebe: 7 . 104 Ohm bis 2 . 108 Ohm 1 b) mit Polyestergewebe: 1 . 105 Ohm bis 2 . 108 Ohm Filterfilz, bestehend aus 96 % Polyacrylnitrilstapelfaser und 4 % vernickelter Polyacrylnitrilstapelfaser mit 0,2/um Nickelschicht 2 a) ohne Polyestergewebe: 5 . 104 Ohm bis 2 . 108 Ohm 2 b) mit Polyestergewebe: 2 . 105 Ohm bis 2 . 108 Ohm B) Werte des Oberflächenwiderstandes nach DIN 54 345 bei 200C und 30 % r.F.
wie oben 1 a) 2 . 106 bis 8 . 108 Ohm 1 b) 5 . 105 bis 9 . 108 Ohm wie oben 2 a) 6 . 105 bis 8 .108 Ohm 2 b) 6 . 105 bis 9 . 108 Ohm Ähnliche Werte wurden erhalten beim Einmischen von vernickelten Aramid-Fasern mit gleichartigen Aramid-Fasern in den gleichen Prozentsätzen und Verarbeitung zu Nadelfilz auf herkömmlicher Art und Weise.

Claims

Patentansprüche 1. tistatische Nadelfilz-Druckluftfilter, dadurch gekennzeichnet, daß sie als elektrisch leitfähige Fasern mit einem Metallüberzug versehene Fasern enthalten.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Fasern aus Acrylnitrilpolymerisaten bestehen.
3. Verwendung von mit einem Metallüberzug versehenen Fasern als leitfähige Fasern in an sich bekannten antistatischen Nadelfilz-Druckluftfiltern.
4. Verwendung von mit einem Metallüberzug versehenen Fasern aus Acrylnitrilpolymerisaten als leitfähige Fasern in an sich bekannten antistatischen Nadelfilz-Druckluftfiltern.