DE3515025A1 - Process for producing a filter having pores of a predetermined and roughly equal micro size and a filter produced by this process - Google Patents
Process for producing a filter having pores of a predetermined and roughly equal micro size and a filter produced by this processInfo
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Abstract
Description
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filters mit Poren von vorbestimmter und etwa gleicher Mikrogröße. The invention relates to a method for producing a filter with pores of predetermined and approximately the same micro size.
Solche Filter finden insbesondere Verwendung für Meßverfahren von organischen Stoffen, z.B. Fett in Fleisch- oder Wurstwaren unter Anwendung von Kontakt, Druck und Temperatur. Die Filter, auch Mikrofilter genannt, können zum Trennen von Molekülen und Partikeln unterschiedlicher Gestalt und Abmessung unter Siebwirkung im Größenbereich von ca. 0,01 bis 10,00 um verwendet werden. Sie werden vorwiegend aus Cellulose-Acetat, Cellulose-Estern, Polycarbonat, Polytetrafluor-Ethylen, gesintertem Glas, Keramik oder Pulvermetall hergestellt. Diese Materialien sind mechanisch oder thermisch wenig belastbar und chemisch vielfach unbeständig. Ihr Anwendungsbereich und ihre Lebensdauer werden hierdurch beeinträchtigt. Die Herstellung isotroper Filter (Poren von nahezu identischer Grösse) mit vorbestimmter mikrofeiner Porengröße ist nicht in allen Fällen möglich. Such filters are used in particular for measuring methods of organic substances, e.g. fat in meat or sausage products using contact, Pressure and temperature. The filters, also called microfilters, can be used to separate Molecules and particles of different shapes and dimensions under sieve effect in the size range of about 0.01 to 10.00 µm can be used. You will be predominant made of cellulose acetate, cellulose esters, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, sintered Made of glass, ceramic or powder metal. These materials are mechanical or thermally little resilient and chemically often unstable. Your scope and their service life will be impaired as a result. The manufacture isotropic Filters (pores of almost identical size) with a predetermined microfine pore size is not possible in all cases.
Es sind ferner Filter aus gewebten Metallfäden mit einem Fadendurchmesser von 10 um bekannt. Durch Wahl geeigneten Metalls läßt sich die gewünschte Belastbarkeit des Filters erzielen. Durch geeignete Webarten wird die Festigkeit nochmals erhöht und die Dichte (Porengröße) verfeinert. Köpertressen-Gewebe gehören z. B. zu den besonders dichten und festen Webirten. There are also filters made of woven metal threads with a thread diameter of 10 um known. The desired load capacity can be achieved by choosing a suitable metal of the filter. The strength is further increased by suitable weaves and the density (pore size) is refined. Tissue fabrics include z. B. to the especially dense and firm weaves.
Durch präzises Weben wird auch eine gleichmäßige, definierbare Porengröße erzielt. Nachteilig ist, daß die Porengrößen nicht gezielt und beliebig verringert werden können. Sie sind durch Drahtstärken und den Webvorgang eng begrenzt. Eine Porengröße von 1 um konnte bisher nicht unterschritten werden.Precise weaving also results in a uniform, definable pore size achieved. It is disadvantageous that the pore sizes are not reduced in a targeted and arbitrary manner can be. They are tightly limited by the size of the wire and the weaving process. One So far it has not been possible to fall below the pore size of 1 μm.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines isoporösen Mikrofilters zu schaffen, das die Porengröße der Filter verringert und die Festigkeit der Filter beibehält oder erhöht. The invention is based on the object of a method for production to create an isoporous microfilter that reduces the pore size of the filters and maintain or increase the strength of the filters.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruches 1. The invention solves this problem with the features of the marking part of claim 1.
Ein hiernach hergestellter Filter besitzt den Vorteil, daß die Porengröße weiter verringert werden kann, wobei die Porengröße in etwa gleich ist und vorbestimmt werden kann. Zusätzlich kann durch den Materialauftrag die Festigkeit des Filters erhöht und die Widerstandsfähigkeit den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden. A filter produced in accordance with this has the advantage that the pore size can be further reduced, the pore size being approximately the same and predetermined can be. In addition, the strength of the filter can be reduced by the material application increased and the resistance adapted to the respective conditions.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further refinements of the invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung.wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Filterabschnitt aus Gewebe; Fig. 2 eine Stirnansicht; Fig. 3 eine Draufsicht des Filterabschnittes nach Fig, 1 nach dem Materialauftrag; Fig.4 eine Stirnansicht des Filterabschnittes von Fig. 3; Fig. 5 eine Draufsicht eines Filterabschnittes mit einem die Poren verschließenden Materialauftrag; Fig. 6 eine Stirnansicht des Filterabschnittes von Fig. 5; Fig. 7 eine Draufsicht eines Filterabschnittes nach Fig. 5 mit geöffneten Poren und Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Filterstükkes mit angelagerter semipermeabler Membran. The invention is illustrated below with reference to in the drawing Embodiments explained in more detail. The drawings show: FIG. 1 a plan view on a filter section made of fabric; Fig. 2 is an end view; Fig. 3 is a plan view the filter section of Figure 1 after the material application; Fig. 4 is an end view the filter section of Fig. 3; Fig. 5 is a plan view of a filter section with a material application that closes the pores; Fig. 6 is an end view of the Filter section of Fig. 5; 7 is a plan view of a filter section according to FIG FIG. 5 with open pores and FIG. 8 a perspective view of a filter piece with attached semi-permeable membrane.
Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen wird von einem Filter 1 ausgegangen, das gewebt ist. Es besteht aus den Kettfäden 2 und den Schußfäden 3. In the embodiments described below, a Filter 1 assumed that is woven. It consists of the warp threads 2 and the weft threads 3.
Schuß und Kettfäden schließen Poren 4 ein. Die Poren besitzen eine etwa gleiche vorbestimmte Größe. Weft and warp threads include pores 4. The pores have a roughly the same predetermined size.
Solche Filter können Partikel unterschiedlicher Gestalt und Abmessungen im Größenbereich ab 1,0 um trennen. Such filters can contain particles of different shapes and dimensions cut in the size range from 1.0 µm.
Vorzugsweise bestehen die Fäden 2, 3 des Filters 1 aus Metall oder Kunststoff. The threads 2, 3 of the filter 1 are preferably made of metal or Plastic.
Zur Verringerung der Größe der Poren 4 wird auf das Filter 1 ein Materialauftrag 5 aufgebracht. Dieser um hüllt die zugänglichen Oberflächen der Fäden 2,3. To reduce the size of the pores 4, the filter 1 is a Material application 5 applied. This envelops the accessible surfaces of the Threads 2,3.
Die Stärke des Materialauftrages 5 ist vorbestimmt. The strength of the material order 5 is predetermined.
Somit wird die Größe der Poren 4 um einen vorbestimmten Wert verringert.Thus, the size of the pores 4 is reduced by a predetermined amount.
Das Aufbringen des Materialauftrages kann auf elektrolytischem Wege, galvanischem Wege, durch Aufdampfen oder durch Aufsprühen erfolgen. The application of the material can be done electrolytically, galvanically, by vapor deposition or by spraying.
Als Materialauftrag kann Metall oder Kunststoff verwendet werden. Metal or plastic can be used as material application.
Bei entsprechender Materialfestigkeit bleibt die Stabilität des Gewebes des Filters 1 erhalten bzw. wird erhöht. If the material is strong enough, the fabric remains stable of the filter 1 is obtained or increased.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 erfolgt der Materialauftrag 5 bis zum völligen Verschluß der Poren 4 des Gewebes des Filters 1. Der Materialauftrag kann wiederum wie bei den Fig. 3 und 4 erfolgen. In the embodiment according to FIGS. 5 and 6, the material is applied 5 to the complete closure of the pores 4 of the fabric of the filter 1. The material application can again take place as in FIGS. 3 and 4.
Anschließend erfolgt eine Wiederöffnung der Poren m#it geringerer Größe. Das Wiederöffnen kann durch Ätzen unter Verwendung von Säure oder Laugen oder durch elektrolytischen Abtrag an den Stellen des dünnsten Materialauftrages erfolgen. The pores are then reopened with smaller ones Size. The reopening can be done by etching using acid or alkali or by electrolytic removal at the points of the thinnest material application take place.
Der Materialauftrag 5 kann wiederum aus Metall oder Kunststoff bestehen. The material application 5 can in turn consist of metal or plastic.
Nach einer geänderten Ausführungsform nach Fig. 8 kann an den Filter 1 eine semipermeable Membran 6 angelagert oder eingebaut werden. According to a modified embodiment according to FIG. 8, the filter 1 a semipermeable membrane 6 can be attached or installed.
Zwischen Membran 6 und dem Filtergewebe wird eine feste Verbindung hergestellt. A fixed connection is established between the membrane 6 and the filter fabric manufactured.
Als Ausgangsmaterial für die semipermeable Membran 6 werden zum Beispiel Polymere in bekannter Weise verarbeitet. Während dieses Verarbeitungsprozesses wird die Membran an dem Filtergewebe angebracht oder an dieses angelagert. As a starting material for the semipermeable membrane 6, for example Polymers processed in a known manner. During this manufacturing process will the membrane is attached to or attached to the filter fabric.
Die Verarbeitung kann durch folgende Prozesse erfolgen: a) Trockenverfahren, bei dem das Polymer in Aceton gelöst wird und der Lösung porenbildende Reagenzien, zu. B. Glycerin, Äthanol, Butanol, beigefügt werden. Das Filtergewebe wird mit der Lösung getränkt und dann getrocknet. Mit zunehmender Polymerkonzentration verringert sich die Verdunstungsgeschwindigkeit des Lösungsmittels. Es bildet sich eine selektive Schicht auf der Oberfläche der Membran und damit auch auf dem Filtergewebe. Processing can be carried out using the following processes: a) dry process, in which the polymer is dissolved in acetone and the solution contains pore-forming reagents, to. B. glycerine, ethanol, butanol, are added. The filter fabric is with the Solution soaked and then dried. Decreased with increasing polymer concentration the rate of evaporation of the solvent. A selective one forms Layer on the surface of the membrane and thus also on the filter fabric.
b) Koagulationsverfahren, bei dem Celluloseacetat mit Aceton oder einem anderen leicht flüchtigem Lösungsmittel und einem Porenbilder zu einer Lösung vermischt wird. Die Lösung wird auf eine ebene Fläche gegossen und mit dem Filtergewebe bedeckt. Nach der Trocknung wird das Filtergewebe mit Membran und löchiger Unterlage in Wasser getaucht, bis sich das Filtergewebe mit der daran haftenden Membran von der Unterlage löst. Im Koagulationsverfahren bildet sich die gewünschte dünne Membranschicht aus einer stärkeren mikroporösen und grobporösen Schicht, die gemeinsam durch das eingebettete Filtergewebe verstärkt werden. b) Coagulation process in which cellulose acetate with acetone or another highly volatile solvent and a pore former to form a solution is mixed. The solution is poured onto a flat surface and covered with the filter cloth covered. After drying, the filter fabric is covered with a membrane and a perforated pad immersed in water until the filter fabric with the adhering membrane of the pad dissolves. The desired thin membrane layer is formed in the coagulation process made of a stronger microporous and coarse-pored layer that is shared by the embedded filter fabrics are reinforced.
c) Wasserbettverfahren, bei dem ultradünne Membran im Bereich von 0,02 bis 0,04 ,um hergestellt werden, indem z. B. Celluloseacetat in Cyclohexanon gelöst wird, auf eine Wasserfläche gegossen und anschließend mit dem Filtergewebe abgedeckt wird. Auch hier bildet sich eine semipermeable Membran, die sich mit dem Filtergewebe verbindet und durch diese an Stabilität gewinnt. c) water bed process, in which ultra-thin membrane in the range of 0.02 to 0.04 µm, e.g. B. cellulose acetate in cyclohexanone is dissolved, poured onto a water surface and then with the filter fabric is covered. Here, too, a semipermeable membrane is formed, which is attached to the Filter fabric connects and thereby gains stability.
Schließlich kann, nach einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform, das Filtergewebe mit feinsten. organischen oder anorganischen Partikeln versehen werden, die ihrerseits mit ihren kirstallinen oder gitterförmigen Strukturen und ihren Zwischenräumen erhöhte und für den speziellen Anwendungsfall geeignete Filterwirkungen ausüben. Finally, according to a further, not shown embodiment, the filter fabric with the finest. organic or inorganic particles which in turn with their kirstalline or lattice-shaped structures and their interstices increased and suitable for the special application filter effects exercise.
Hierzu zählen Graphit-, Graphitoxid-, Metall-, Metalloxid-, Keramik- und andere Partikel, die allein oder gemeinsam mit einem Trägermaterial (Suspension, z. B. These include graphite, graphite oxide, metal, metal oxide, ceramic and other particles, which alone or together with a carrier material (suspension, z. B.
aus Wasser, Fett oder Öl) in das Filtergewebe eingebracht werden und anschließend unter hohem Druck und unter hoher Temperatur (bis zum Erweichen des Metall- oder Kunststoffgewebes) durch Pressen, Walzen, Drücken oder Schmieden fest mit dem Filtergewebe verbunden werden. Überschußpartikel werden durch Ultraschallreinigung entfernt. Zur besseren Verteilung und Haftung geeigneter Metallpartikel kann das metallische Filtergewebe aufmagnetisiert werden. Die Filterwirkung der Partikel entsteht durch deren Porösität.from water, fat or oil) are introduced into the filter fabric and then under high pressure and under high temperature (until the Metal or plastic fabric) by pressing, rolling, pressing or forging be connected to the filter fabric. Excess particles are removed by ultrasonic cleaning removed. For better distribution and adhesion of suitable metal particles, the metallic filter fabrics are magnetized. The filter effect of the particles is created by their porosity.
Die Stabilität des Filters wird durch Einbringung und feste Verbindung der Partikel in das Filtergewebe erhöht.The stability of the filter is ensured by incorporation and firm connection the particle increases in the filter fabric.
Schließlich ist es auch noch möglich, anstatt eines Filtergewebes eine poröse Filterbahn, Scheibe oder dergleichen aus Metall oder Kunststoff zu verwenden. wobei die Bahn die Poren aufgrund des Materials bildet oder durch Bohren oder Lochen erzeugt wurden. Auch eine solche Filterbahn könnte man statt eines Gewebes auf die vorbeschriebene Weise behandeln und dabei erreichen, daß die vorhandenen, ggf. gebohrten Poren, durch den Materialauftrag noch weiter verringert werden. Finally, it is also possible instead of a filter cloth to use a porous filter web, disc or the like made of metal or plastic. wherein the web forms the pores due to the material or by drilling or piercing were generated. Such a filter web could also be used instead of a fabric Treat the above-described way and achieve that the existing, possibly drilled Pores, through which the material is applied, can be further reduced.
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