DE2834914C2 - - Google Patents
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- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
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- B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
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- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
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Description
Die Erfindung betrifft eine Filterscheibe
aus Faservliesmaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Viele Flüssigkeiten, insbesondere trinkbare Flüssigkeiten
wie Milch, Bier, Wein u. dgl., werden während ihrer
Behandlung einem Filtervorgang unterworfen, um unbrauchbare
und unerwünschte Abscheidungen zu entfernen. Im Falle
von Milch war es z. B. eine zeitlang üblich, die rohe Milch
durch eine Schicht aus Flanell oder durch mehrere Schichten
aus Gaze hindurchzugießen. Die beachtlichen Kosten
von Vliesstoffen gaben Anlaß dazu, das Filter nach jedem
Gebrauch zu regenerieren, d. h. den Flanell oder die Gaze
zu waschen und zu reinigen, so daß keine Spuren von gesäuerter
Milch zurückblieben, um die nächste Milch zu
verunreinigen. Dieses Regenerieren war zeitraubend und
beschwerlich und wurde häufig oberflächlich oder sogar
gar nicht durchgeführt. Molkereihygienefachleute, die
für die Milchqualität verantwortlich sind, empfehlen daher
seit vielen Jahren die Verwendung von Wegwerf- oder
Einweg-Filterscheiben oder -quadraten, und deren Gebrauch
ist nun praktisch allgemein üblich.
Bei der Erzeugung von Milch in einer Milchwirtschaft ist
es üblich, die flüssige Milch durch ein Metallsieb hindurchzugießen,
in dessen unterem Teil ein Filterkissen befestigt
ist. Um eine leichte Reinigung zu ermöglichen, sind diese
Siebe im allgemeinen rund und weisen keine Rillen oder
Ecken auf, und die Filterkissen haben eine kreisförmige
Gestalt und werden als Scheiben bezeichnet. Im folgenden
werden jedoch die Filterkissen Filterscheiben genannt
ohne Rücksicht auf die genaue Gestalt des Filterkissens.
Die ältesten bekannten Filterkissen aus einem Faservlies
sind aus einer kardierten oder einer auf einem Garnettöffner
behandelten Lage aus gebleichten Baumwollfasern ausgestanzt
worden, und gelegentlich werden derartige Filterscheiben
noch verwendet. Es wurde jedoch früh erkannt, daß derartige
Filterscheiben gewisse Nachteile aufweisen. In Stapeln
sind sie schwer voneinander zu trennen, und beim Gebrauch
neigen sie dazu, sich zu verziehen und sich aufzulösen,
wodurch dünne Bereiche in der Scheibe entstehen, durch welche
die Abscheidungen hindurchgehen können. Diese Neigung der
älteren bekannten Filterscheiben war im besonderen festzustellen,
wenn der Melker versuchte, den Filtervorgang zu
beschleunigen, indem er das Metallsieb gegenüber dem Rand
der größeren Milchkanne anhob und senkte, in welche die
Milch gegebenenfalls gegossen wurde.
Versuche, die vorgenannte Situation zu verbessern, führten
zunächst zur Verwendung von Filterscheiben aus Faservlies,
die an ihrer Oberfläche durch Stärke, Dextrin oder anderen
genießbaren Klebstoffen gebunden waren. Später ist eine
erhöhte Naß- und Bruchfestigkeit beim Gebrauch dadurch erzielt
worden, daß eine Lage aus Baumwoll- und aus thermoplastischen
Fasern heiß kalandriert worden ist (US-PS
24 33 531) oder indem neuerdings polymere Bindemittel verwendet
worden sind (US-PS 33 07 706).
Maßnahmen der vorgenannten Art haben den Filterscheiben
eine größere Naßfestigkeit verschafft, sie haben jedoch
einen wesentlichen wirtschaftlichen Nachteil, wie
der US-PS 33 07 706 entnehmbar ist, wird das Faservlies
nach seiner Herstellung häufig in mehreren
Schichten auf einem Aufsteckgatter aufgewickelt, von dem
das Material abgezogen und flach auf einem Schneidetisch
ausgelegt wird. Hier wird es mit Hilfe kreisförmiger
Stempel in runden Scheiben ausgestanzt, die aufeinandergestapelt
werden. Das Ausschneiden kreisförmiger Scheiben
aus Stoffen bringt bekanntlich einen Abfall von 35 bis 40%
oder mehr mit sich, was im einzelnen von der Art des Stanzverfahrens
abhängt. Da der Abfall auf irgendeine Weise gebunden
ist, erfordert es ein teures Verfahren, die wertvollen
Fasern von dem Abfall zu trennen, indem mit reinigenden
Chemikalien das Bindemittel entfernt wird, wonach
die wiedergewonnenen Fasern gespült und getrocknet werden
müssen. Darüber hinaus widersetzen sich gewisse Bindemittel,
die bei der Herstellung von Filterfaservliesmaterialien
verwendet werden, einem solchen kurzen chemischen Reinigungsprozeß,
der außerdem die Fasern spröde macht.
Man hat auch versucht, die Festigkeit von Faserlagen, die
frei von Bindemitteln sind, dadurch zu verbessern, daß man
sie insbesondere zwischen heißen Kalanderwalzen, die volle Walzen
oder Prägewalzen waren, zusammengepreßt hat (DE-GM 69 37 125). Wenn
ein derartiges Verfahren bei Lagen von Baumwollfasern oder
Gemischen von Baumwoll- und Viskosefasern angewendet wird,
ist eine Verbesserung der Festigkeit festzustellen. Wenn
jedoch der Prozentsatz der Viskosefasern in einer Baumwoll-
Viskose-Mischung vergrößert wird, verringert sich die
Festigkeit des gepreßten Erzeugnisses in drastischer Weise
derart, daß eine 75% Viskose-25% Baumwolle-Mischung wesentlich
weniger Festigkeit aufweist als eine 75% Baumwolle-25%
Viskose-Mischung. Filterscheiben, die einen Überschuß
an Viskosefasern aufweisen und nur durch Zusammenpressen
gebunden sind, sind wegen ihrer Schwäche und ihrer Neigung,
sich beim Gebrauch zu verziehen oder zu brechen, nicht
verwendbar. Vermutlich hängt dies mit der besonderen Eigenart
der Baumwollfasern im Vergleich zu den Viskosefasern
zusammen. Da die ersteren von Natur gekräuselt, miteinander
verdreht und gebunden sind, während die Viskosefasern weniger
fähig sind, sich miteinander zu verflechten, selbst wenn
sie durch äußere Einwirkung gekräuselt werden. Aus wirtschaftlichen
Gründen wäre es wünschenswert, die Baumwollfasern
in einer Filterscheibe durch Viskosefasern zu ersetzen,
da Baumwolle verhältnismäßig teuer geworden ist
und auch ein kostspieliges Naßreinigen, Bleichen und
Trocknen erfordert, bevor sie zur Verwendung beim Filtern
trinkbarer Flüssigkeiten geeignet ist. Es ist darüber hinaus
so gut wie möglich, rohe Baumwollfasern mit dauerhafter
Wirkung zusammenzupressen.
Um das Öffnen, Wickeln und Kardieren von Zellulosefasern
zu erleichtern, wird bei der Erzeugung und Behandlung
der Fasern nach allgemeiner Übung den Fasern
ein Zurichtmittel hinzugefügt, das im allgemeinen
eine "Seifenfettsäure" (Natriumoleat-Ölsäure)
darstellt und den Fasern in einer Menge von 0,2 bis 0,4%
bezogen auf das Fasergewicht beigefügt wird. Derartige
seifenfettsaure Zurichtmittel erleichtern die Behandlung
der Fasern, wirken jedoch nicht als Bindemittel. Wie oben
erwähnt, nimmt daher die Festigkeit zusammengepreßter
Faserlagen ab, wenn der Prozentsatz des Viskose-Reyons in
einer Baumwoll-Viskose-Mischung vergrößert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Faservliesmaterial
für Filter
anzugeben, bei dem unter Wahrung einer ausreichenden
Festigkeit die Fasern aus Abfällen des
weiterverarbeiteten Faservliesmaterials in einfacher
Weise rückgewinnbar sind.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt für die gattungsgemäße
Filterscheibe mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruchs 1.
Überraschenderweise kann das Zurichtmittel für die Zellulosefasern
derart abgewandelt werden, daß es eine erhebliche
Wirkung auf die Festigkeit von Faservliesmaterial
hat, das derartige Fasern enthält.
Die Zellulosefasern können als Zurichtmittel einen aliphatischen
mehrwertigen Alkohol, z. B. Glyzerin, in einer Menge
von 0,05 bis 0,50 Gewichtsprozent enthalten, wobei ein Bereich
zwischen 0,1% bis 0,3% vorzuziehen ist. Derartige
Zellulosefasern können durch die übliche Einrichtung, die
bei der Erzeugung von Faservliesen verwendet wird, einfach
behandelt werden. Wenn sie jedoch zusätzlich mit anderen
Zellulosefasern gemischt und zusammengepreßt werden, verleihen
sie den aus ihnen erzeugten Faservliesmaterialien
eine unerwartete und bis jetzt unerklärliche Erhöhung der
Festigkeit.
Darüber hinaus kann der Abfall vom Ausstanzen der Filterscheiben,
35 bis 40% des Materials, wieder gewonnen und
wieder verwendet werden, indem es in normaler Weise behandelt
wird, wie das mit Bezug auf das Ausgangsmaterial üblich
ist, d. h. Öffnen der Fasern, Wickeln und Kardieren.
Obwohl durch das Verfahren gemäß der Erfindung eine Faser-
an-Faser-Bindung zustande kommt, hat diese Bindung eine
zerbrechliche Natur und ist ungleich den Bindungen, die durch
die Verwendung wärmegebundener thermomeßplastischer Fasern
oder polymerer Bindemittel zustande kommen. Zweckmäßig werden
die Variablen bei der Herstellung derart eingestellt, daß
die Festigkeit eines trockenen Materialstreifens von 5 cm
Breite in Richtung des Vorschubs 20 N nicht wesentlich
überschreitet, damit der Abfall wieder gewinnbar und wieder
verwendbar bleibt, ohne daß auf ein Spezialverfahren zurückgegriffen
werden muß.
Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen sind alle
Filterscheiben durch Heißkalandrieren einer Lage aus übereinandergelegten
kardierten Faservliesen hergestellt worden.
Vier im Handel erhältliche Filterscheiben verschiedener
Hersteller wurden bezüglich ihrer Leistungs- und physikalischen
Eigenschaften analysiert. Der Fasergehalt bestand
bei allen Scheiben nahezu aus 50% gebleichter Baumwolle
und 50% Viskose-Reyon mit einer regulären handelsüblichen
Zurichtung. Die physikalischen Eigenschaften der Scheiben
waren folgende:
Durchschnittsgewicht46 g/m²
durchschnittliche Zugfestigkeit im trockenen Zustand
in der Bearbeitungsrichtung230 g pro 5 cm breitem Streifen
durchschnittliche Durchflußzeit36 sek
durchschnittlicher Abscheidungsrückstand46% von 50 Mikronteilchen.
Hierbei ist die Durchflußzeit diejenige Zeit in Sekunden,
die ein gegebenes Flüssigkeitsvolumen braucht, um durch eine
Filterscheibe hindurchzufließen. Abscheidungsrückstand ist
der Prozentsatz einer Abscheidung von genormter Siebgröße,
der auf der Filterscheibe beim Gebrauch zurückbleibt. Beide
Variablen werden in einer standardisierten Versuchsreihe
im Laboratorium gemessen und ergeben ein Maß für die zu
erwartende Leistungsfähigkeit einer Filterscheibe. Sie bilden
kein absolutes Maß der Leistungsfähigkeit, z. B. in
einer Milchwirtschaft, da örtliche Variablen die Leistungsfähigkeit
beeinflussen werden, z. B. die Temperatur und die
Viskosität der Milch, die Anwesenheit oder Abwesenheit von
Absonderungen in der Milch infolge einer Matitis der
Kühe usw. und die Art der Abscheidungen, d. h., ob diese
aus groben sich absetzenden Teilchen und Haaren bestehen
oder aus feinem Schlamm. Nichtsdestoweniger schaffen
Laboratoriumsversuche, die unter wechselnden Bedingungen
mit Betriebsversuchen in Beziehung gesetzt sind, eine
Reihe von Laboratoriumsprüfnormen, durch welche die Brauchbarkeit
oder Unbrauchbarkeit einer Filterscheibe vorausgesagt
werden kann.
Die Mischung aus 50% gebleichter Baumwolle und 50% regulärem
Viskose-Reyon wurde durch eine Mischung aus 50% gebleichter
Baumwolle, 25% regulärem Viskose-Reyon mit 0,15% Glyzerin
Zurichtmittel ersetzt. Die physikalischen Konstanten waren
folgende:
Durchschnittsgewicht48 g/m²
Zugfestigkeit im trockenen Zustand
in der Bearbeitungsrichtung610 g pro 5 cm Streifenbreite
Durchflußzeit36 sek
Abscheidungsrückstand52% von 50 Mikronteilchen.
Die Zugfestigkeit des untersuchten Erzeugnisses beträgt
demgemäß das 2,65fache der Zugfestigkeit eines vergleichbaren
im Handel erhältlichen Erzeugnisses, das aus einer
gleichen Baumwoll-Viskose-Mischung zusammengesetzt ist.
Wenn in der Fasermischung der Anteil der mit dem Glyzerin-
Zurichtmittel behandelten Viskose vergrößert wird, vergrößert
sich auch die Festigkeit des Gesamtfiltermaterials.
Eine Filterscheibe, die aus 100% Viskose-Reyon mit 0,15%
Glyzerin-Zurichtmittel bestand, hatte die folgenden Eigenschaften:
Durchschnittsgewicht48 g/m²
Zugfestigkeit:
trocken, in der Bearbeitungsrichtung2000 g pro 5 cm Streifenbreite trocken, in der Querrichtung500 g pro 5 cm Streifenbreite naß, in der Bearbeitungsrichtung225 g pro 5 cm Streifenbreite naß, in der Querrichtung70 g pro 5 cm Streifenbreite Durchflußzeit27 sek Abscheidungsrückstand62% von 50 Mikronteilchen.
trocken, in der Bearbeitungsrichtung2000 g pro 5 cm Streifenbreite trocken, in der Querrichtung500 g pro 5 cm Streifenbreite naß, in der Bearbeitungsrichtung225 g pro 5 cm Streifenbreite naß, in der Querrichtung70 g pro 5 cm Streifenbreite Durchflußzeit27 sek Abscheidungsrückstand62% von 50 Mikronteilchen.
Eine vergleichbare Filterscheibe von etwa gleichem Gewicht,
die jedoch aus 100% Viskosefasern mit einem handelsüblichen
Zurichtmittel aus seifiger Fettsäure bestand, war kommerziell
nicht verwertbar, weil sie eine zu geringe Trocken- und Naßzugfestigkeit
und beim Gebrauch eine Neigung zum Verziehen
und zur Bildung einer dünnen Platte aufwies, was einen geringen
Abscheidungsrückstand und Milch von unannehmbarer
Qualität zur Folge hatte.
Im allgemeinen kann bei Filterscheiben, die aus Baumwollfasern,
Viskosefasern oder Mischungen aus diesen zusammengesetzt
sind, eine Vergrößerung der Trocken- und Naßzugfestigkeit
auf 250 bis 700% erwartet werden, wenn das übliche
Zurichtmittel aus seifiger Fettsäure durch ein Zurichtmittel
aus Glyzerin ersetzt wird.
Schon wenn 25% der Viskosefasern mit einem Zurichtmittel
aus Glyzerin versehen werden, wird die Festigkeit doppelt
so groß wie diejenige eines Viskose-Baumwoll-Gemischs,
wie oben dargestellt worden ist. Wenn die Filtermedia einen
wesentlichen Anteil von Viskosefasern enthalten, ist es
üblich, die Durchflußzeit bzw. den Abscheidungsrückstand
dadurch einzustellen, daß grobe Viskosefasern (10 bis 20 den)
mit feineren Viskosefasern (1,5 bis 5 den) gemischt werden,
was von der Art der zu filternden Flüssigkeit und der
auszusondernden Abscheidung abhängt. Wie zu erwarten, hat
die Verwendung von groben Fasern im allgemeinen kürzere
Durchflußzeiten zur Folge, was jedoch auf Kosten des Abscheidungsrückstandes
geht. Offensichtlich kann ein erwünschter
Ausgleich zwischen der Durchflußzeit und dem Abscheidungsrückstand
erzielt werden, wenn man Fasern mit
verschiedenen Denierwerten miteinander mischt. In der Praxis
wurde gefunden, daß es z. B. zweckmäßig ist, feine Viskosefasern
von etwa 2,2 den mit einem erwünschten Anteil gröberer
Viskosefasern, z. B. 10 den, zu mischen und zur Erzielung
eines maximalen Bindeeffektes das Glyzerin-Zurichtmittel
den feinen Fasern beizugeben.
Obwohl die obige Erörterung sich mit Zellulosefasern mit
einer Beigabe eines Glyzerin-Zurichtmittels befaßt hat,
können wohlgemerkt auch andere flüssige aliphatische mehrwertige
Alkohole, wie Propylenglykol u. dgl., zu dem gleichen
Zweck dienen, da die Bindewirkung vermutlich auf eine
Affinität zwischen den aliphatischen Polyhydroxy-Verbindungen
und den in den Zellulosefasern anwesenden Hydroxyl-
Gruppen zurückzuführen ist. Glyzerin bleibt das Glykol der
Wahl für das Filtrieren von trinkbaren Flüssigkeiten wegen
seiner anerkannten ungiftigen Natur und seinem weit verbreiteten
Gebrauch in Tinkturen, medizinischem Sirup,
Nahrungsmitteln und anderen zur Einnahme durch Menschen
bestimmten Erzeugnissen.
Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung sind zusätzlich
zu der größeren Festigkeit beim Gebrauch weitere Vorteile
festzustellen. Die Behandlung wird erleichtert, weil die
Temperaturen, die beim Heißkalandrieren zum Zusammenpressen
der kardierten Faserlage anzuwenden sind, von den üblichen
100°C bis 160°C auf 75°C oder weniger herabgesetzt werden
können, was eine Vergrößerung der Geschwindigkeit der
Erzeugung zur Folge hat. Angesichts des festeren Materials
ist auch das Brechen und das Zustandekommen von Abfall beim
Aufbringen auf das Aufsteckgatter und beim Ausstanzen verringert.
Claims (5)
1. Filterscheibe aus Faservliesmaterial, welches heißkalandriert und mittels
eines Bindemittels zusammengehalten
ist, bestehend aus Viskose-Reyon-Fasern oder
einer Mischung aus Viskose-Reyon-Fasern und Baumwollfasern,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens 25 Gewichts-% der Fasern
aus Viskose-Reyon-Fasern bestehen, die einen
flüssigen aliphatischen mehrwertigen Alkohol als
Zurichtmittel in einer Menge von 0,5-0,50 Gewichts-%
bezogen auf das Gewicht der Fasern, enthalten,
der frei oder im wesentlichen frei von
Fettsäuren ist und den Fasern vor dem Kalandrieren
zugegeben wird, und daß das Zurichtmittel das
einzige Bindemittel des Faservliesmaterials ist.
2. Filterscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fasern eine
Mischung aus groben Viskose-Reyon-Fasern von etwa
1,11 bis 2,22 tex und feineren Viskose-Reyon-Fasern
von etwa 0,17 bis 0,56 tex darstellen.
3. Filterscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der mehrwertige
Alkohol Glyzerin ist.
4. Filterscheibe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß nur die feineren
Viskose-Reyon-Fasern das Zurichtmittel aus
mehrwertigem Alkohol enthalten.
5. Filterscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zugfestigkeit des trockenen Faservliesmaterials
20 N pro 5 cm Streifenbreite nicht übersteigt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782834914 DE2834914A1 (de) | 1978-08-09 | 1978-08-09 | Faservliesmaterial fuer filter und verfahren zu seiner herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782834914 DE2834914A1 (de) | 1978-08-09 | 1978-08-09 | Faservliesmaterial fuer filter und verfahren zu seiner herstellung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2834914A1 DE2834914A1 (de) | 1980-02-21 |
DE2834914C2 true DE2834914C2 (de) | 1988-03-24 |
Family
ID=6046605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782834914 Granted DE2834914A1 (de) | 1978-08-09 | 1978-08-09 | Faservliesmaterial fuer filter und verfahren zu seiner herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2834914A1 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2220428B (en) * | 1988-07-08 | 1992-03-11 | Ac Spark Plug Overseas Corp | Paper filter element |
DE29618058U1 (de) | 1996-10-18 | 1997-01-23 | Kalle Nalo GmbH, 65203 Wiesbaden | Biocid ausgerüstetes Schwammtuch |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2433531A (en) * | 1940-07-30 | 1947-12-30 | Kendall & Co | Milk filter |
US3307706A (en) * | 1963-12-13 | 1967-03-07 | Kendall & Co | Milk filters |
DE6937125U (de) * | 1969-09-22 | 1970-02-19 | Koninklijke Pharma Fab Nv | Roehrenfoermiges filter zur verwendung in milchrohrleitungen |
-
1978
- 1978-08-09 DE DE19782834914 patent/DE2834914A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2834914A1 (de) | 1980-02-21 |
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