DE4336595C2 - Mehrschichtiger, voluminöser Filterstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen, voluminösen Filterstoff.

Als textile Filter für die Gas- und Flüssigkeitsfiltration finden dünne oder dicke, dreidimensionale Stoffe Anwendung. Sie haben die Aufgabe, Medien verschiedener Art und Korngröße aus gasförmigen oder flüssigen Trägermedien auszusondern und festzuhalten. Die Filterwirkung ist dabei von verschiedenen Bedingungen abhängig. So spielt beispielsweise die Art, Dicke, Dichte und die Porengröße des Filters eine wesentliche Rolle.

Dünne Filterstoffe sind meist Fadenkonstruktionen, wie Gewebe, Gestrick oder Gewirke mit durch die Bindung bzw. Legung bestimmter Porengröße (DE 40 39 609 A1). Dabei sind diese Poren in einer Ebene angeordnet, haben weitgehend einheitliche Form und Größe auf beiden Seiten und weisen damit eine weitgehend einheitliche Porenstruktur auf. Nachteilig bei derartigen Filtern können sogenannte Trichtereffekte werden, die leicht zu Staubdurchtritten, Verlegeerscheinungen und zum Anstieg des Filterwiderstandes führen.

Als besonders wirkungsvoll gelten Filter, bei denen aus Stoffen verschiedener Art ein Filter­ paket erzeugt wird, in dem die Schichten hintereinander angeordnet sind (DE 39 40 264 A1). In solchen Fällen kann die Filterwirkung von der Anström- zur Ausströmseite beeinflußt werden, indem die Porengröße, Dichte usw. über den Querschnitt des Filters verändert werden. Der Aufbau derartiger Filter ist jedoch sehr aufwendig und teuer. Außerdem sind die einzelnen Schichten des Filters meist nur durch Klemm- oder Klebestellen an den Randstellen miteinander verbunden, so daß sich in der Mitte des Filters Hohl- oder Leerräume befinden, die die Filterwirkung negativ beeinflussen können.

Aus der DE 41 25 351 A1 ist vergleichsweise ein textiles Material zur Herstellung von Isolierstoffen, Dämmstoffen und Trägermaterial für Kunststoffverstärkungen bekannt, das in teilweiser Übereinstimmung mit dem Gegenstand nach Anspruch 1 einen mehrschichtigen, voluminösen Stoff umfaßt, enthaltend mindestens einen Polfalten-Vliesstoff mit einer Schicht aus Maschenstäbchen und einer Schicht aus senkrecht oder nahezu senkrecht zu den Maschenstäbchen angeordneten Polfalten. Diese Schichten können aus gleichen oder hinsichtlich Art, Farbe, Feinheit oder Mischung unterschiedlichen Fasern bestehen. Nachteil dieses Erzeugnisses für den Einsatz als Filterstoff ist ein zu geringes Querschnittsvolumen mit einem relativ gleichmäßigen Schichtenaufbau und der sich daraus ergebenden gleichmäßigen Porengröße über die gesamte Querschnittsstruktur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Aufwand einen mehrschichtigen voluminösen Filterstoff für die Filtration von Gasen oder Flüssigkeiten zu schaffen, bei dem für den Filtereffekt definierte Porenöffnungsweiten mit unterschiedlichen Größen auf der An- und Ausströmseite des Filterstoffes gewährleistet sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird erreicht, daß durch die Anordnung mehrerer Polfalten-Vliesstoffe mit zusätzlich eingebundenen Flächengebilden ein hohes Filtratspeichervolumen vorhanden ist und mit dem Einsatz unterschiedlicher Polfalten- Vliesstoffe bezüglich Materialart und Querschnittsstruktur unterschiedliche Schichtbereiche im Filterstoff erzeugt werden, die genau auf die Funktionseigenschaften des Filterstoffes abgestimmt werden können. Des weiteren ist die Verbindung der einzelnen Polfalten- Vliesstoffe durch Maschen, die aus den Fasern der Polfalten gebildet werden, vorteilhaft. Zusätzliche Verbindungsmittel sind somit nicht erforderlich.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles nachfolgend näher beschrieben. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 den schematischen Querschnitt eines mehrschichtigen Filterstoffes aus zwei einseitig vermaschten Polfalten-Vliesstoffen mit zusätzlich eingebundenen Flächengebilden,

Fig. 2 den mehrschichtigen Filterstoff nach Fig. 1 mit einem zwischen den Polfalten- Vliesstoffen angeordneten zusätzlichen Flächengebilde,

Fig. 3 den schematischen Querschnitt eines mehrschichtigen Filterstoffes mit eingelagerten Füllmaterialien,

Fig. 4 den schematischen Querschnitt eines mehrschichtigen Filterstoffes mit eingearbeite­ ten Taschen,

Fig. 5 eine Draufsicht der Fig. 4.

Der erfindungsgemäße mehrschichtige voluminöse Filterstoff gemäß Fig. 1 besteht aus mindestens zwei gegenüberliegenden Polfalten-Vliesstoffen A und B, die je eine Seite mit Maschenstäbchen 1; 2 und senkrecht bzw. nahezu senkrecht angeordnete Polfalten 3, 4 aufweisen, wobei bei jedem Polfalten-Vliesstoff A; B die Maschenstäbchen 1, 2 und die senkrecht angeordneten Polfalten 3; 4 aus ein und denselben Fasern bestehen. Je nach ihrer Länge sind die Fasern sowohl in den Elementen 1 und 3 im Polfalten-Vliesstoff A bzw. den Elementen 2 und 4 im Polfalten-Vliesstoff B enthalten. Jedes dieser Elemente 1, 2, 3 und 4 besteht aus einer Vielzahl einzelner Fasern, so daß zwischen den Maschenstäbchen 1 und 2 eine dichte Schicht aufrecht stehender, nicht vermaschter Faserteile in den Polfalten 3, 4 vorhanden ist. Da die Fasern der Polfaltenen 3, 4 nicht miteinander verdreht sind, bilden sie eine außerordentlich große Oberfläche aus, die die Filterwirkung im Sinne einer hohen Filtrierwirkung und damit Filterfiltratspeicherung bestimmt.

An den Berührungsstellen der Polfalten 3, 4 sind die Polfalten-Vliesstoffe A, B mittels Maschen 5 miteinander verbunden, wobei die Maschen 5 aus den Fasern beider Polfalten 3 und 4 gebildet sind. Möglich ist jedoch auch, die Maschen 5 nur aus Fasern der Polfalten 3 oder 4 der Polfalten-Vliesstoffe A oder B zu bilden.

Die Polfalten-Vliesstoffe A, B können aus gleichen oder unterschiedlichen Faserstoffen, Faserfeinheiten, Massen, Dicken, Höhen usw. bestehen. Auch die Maschenstäbchen 1, 2 und Maschen 5 können unterschiedliche Dichten und Höhen aufweisen, um unterschiedliche Porenöffnungsweiten an der Ober- und Unterseite des Filterstoffes zu erzielen.

Beide Polfalten-Vliesstoffe A, B weisen auf der Maschenseite zusätzliche vorgefertigte textile und/oder nichttextile Flächengebilde 6, 7 auf, in die Fasern in Form von Maschen 1, 2 und Polfalten 3, 4 eingezogen sind. Die Flächengebilde 6, 7 können dabei aus einem Gewebe, Gewirke, Vliesstoff, Faser-, Faden-, Folielagen oder dgl. bestehen. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann zwischen den Polfalten 3, 4 der Polfalten-Vliesstoffe A, B ein weiteres zusätzliches Flächengebilde 8, beispielsweise ein Spinnvlies, ein Melt-Blown-Vlies, ein Faservlies oder dgl., eingesetzt werden. Dieses Flächengebilde 8 ist durch Maschen 5, die beispielsweise aus den Fasern der Polfalten 3 des Polfalten-Vliesstoffes B bestehen, fest in den Filterstoff integriert (Fig. 2). Die Maschen 5 können auch nur aus den Fasern der Polfalten 4 des Polfalten-Vliesstoffes A gebildet sein. Die Dicke des Flächengebildes 8 ist variabel und kann zweckentsprechend geschichtet sein. Anstelle des Flächengebildes 8 können auch einzelne Fasern oder Fadenlagen eingesetzt werden.

Die Fig. 3 zeigt, daß in einem oder beiden Polfalten-Vliesstoffen A, B auch rieselfähige, nichttextile Materialien 9, wie beispielsweise Granulate, Adsorbentien, Duftstoffe und dgl. in den Polfalten 3, 4 eingelagert sein können. Dadurch wird erreicht, Aktivkohlegranulate für das gleiche Filtrat oder zusätzlich für das Ausfiltern anderer Filtratkomponenten mittig oder abmittig einzulagern.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filterstoffes liegt darin, daß der Filterstoff wegen der Maschenverbindung leicht stanzfähig und damit keine zusätzliche Konfektionierung erforderlich ist.

Durch spezielle Maschineneinstellung lassen sich auch Hohlräumen 10 in den Filterstoff einarbeiten, indem zwischen den einzelnen Komponenten die Bildung der Verbindungsmaschen gezielt ausgesetzt wird. Die Fig. 4 zeigt einen derartigen Taschenfilter, der aus den zwei Schichten 11, 12 besteht, die durch Maschen oder vermaschte Teile an den Verbindungsstellen 13 zu einer Schicht verbunden sind. Dadurch ist es möglich, die so entstandenen Hohlräume 10 mit speziellen Filtermitteln 9 zu füllen. Bei entsprechender Steuerung der Maschenbildungselemente sind diese Hohlräume 10 in Abständen am Anfang 14 und Ende 15 durch Maschen verschließbar. Die Füllung der Hohlräume 10 kann entweder bei der Herstellung oder nach Fertigstellung des Filterstoffes erfolgen, wobei dann die Hohlräume 10 entlang der Linien M oder L getrennt werden (Fig. 5). Die Form der Hohlräume 10 ist variierbar, so daß unterschiedliche Filtrate verwendet und die Filtratfläche vergrößert werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in einer Schicht oder der Mittelschicht des mehrschichtigen Filterstoffes direkt bei der Vliesstoffherstellung eingebrachte, nichttextile Adsorbentien sowohl bei der Konfektionierung als auch beim Gebrauch seitlich oder oberflächlich nicht herausfallen oder in vertikaler Funktionsanordnung ihre Lage verändern können. Gleiches gilt bei der Funktion des erfindungsgemäßen Filterstoffes für in der Mittelschicht gespeicherte Filtrate.

Anwendungsbeispiel

Der voluminöse mehrschichtige Filter mit einer Dicke von 16 mm besteht von der Anströmseite aus betrachtet aus folgenden Schichten:

• - Vliesgewirke mit durch die Maschinenfeinheit vorbestimmter Maschendichte und einen mittleren Porendurchmesser von 0,1 mm als Außenseite und einer Dicke von 3 mm,
• - einem leicht vernadeltem Vlies der Dicke 3,5 mm mit einem durch den eingesetzten Faserstoff bestimmten mittleren Porendurchmesser von 0,11 mm als Tiefenfilter,
• - einer 1,2 mm dicken Schicht eines Adsorbent-Granulates der mittleren Körnung von 2 mm, gehalten durch vertikale Faserstränge, die beim Zusammenwirken der einzelnen Schichten aus einer Vlieswirkmaschine gebildet wird,
• - einem Vliesgewirke mit durch die Maschinenfeinheit vorgegebenen Maschendichte mit Maschen des mittleren Porendurchmessers von 0,1 mm als Außenseite und einer Dicke von 3 mm.

Claims (8)

1. Mehrschichtiger, voluminöser Filterstoff, enthaltend mindestens einen Polfalten-Vliesstoff (A, B) mit einer Schicht aus Maschenstäbchen (1, 2) und einer Schicht aus senkrecht oder nahezu senkrecht zu den Maschenstäbchen (1, 2) angeordneten Polfalten (3, 4), wobei mindestens zwei Polfalten-Vliesstoffe (A, B) an den Berührungsstellen der Polfalten (3, 4) mittels Maschen (5), die aus Fasern der Polfalten (3, 4) bestehen, miteinander verbunden sind, und wobei jeder Polfalten-Vliesstoff (A, B) ein vorgefertigtes Flächengebilde (6, 7) enthält, in das Fasern in Form der Maschenstäbchen (1, 2) und der Polfalten (3, 4) eingezogen sind.

2. Filterstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Polfalten- Vliesstoffen (A, B) mindestens ein zusätzliches Flächengebilde (8) angeordnet ist.

3. Filterstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zusätzlichen Flächengebilde (8) als Spinnvlies, als Melt-Blown-Vlies oder als Faservlies ausgebildet ist.

4. Filterstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Polfalten (3, 4) der Polfalten-Vliesstoffe (A; B) verschließbare Hohlräume (10) vorgesehen sind, die gleiche oder unterschiedliche Formen und Größen aufweisen und mit speziellen Filtermitteln (9), wie beispielsweise Granulaten, stabförmigen Filtermitteln oder dgl. gefüllt sind.

5. Filterstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polfalten- Vliesstoffe (A, B) aus gleichen oder unterschiedlichen Faserstoffen, Faserfeinheiten, Massen, Höhen, Dicken usw. bestehen.

6. Filterstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenstäbchen (1, 2) und die Maschen (5) gleiche oder unterschiedliche Dichten und Höhen aufweisen.

7. Filterstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächengebilde (6, 7) als Gewebe, Gewirke, Vliesstoff, Faser-, Faden- Folielagen oder dgl. ausgebildet sind.

8. Filterstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polfalten (3, 4) aus gleichem oder unterschiedlichem Material bestehen und gleiche oder unterschiedliche Masse, Dicke und Höhe aufweisen.