DE4407149B4

DE4407149B4 - Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Adsorptionsfilterschicht

Info

Publication number: DE4407149B4
Application number: DE4407149A
Authority: DE
Inventors: Hasso von Blücher; Ernest De Dr. Ruiter
Original assignee: MHB Filtration GmbH and Co KG
Current assignee: Bluecher GmbH
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2014-03-05
Also published as: DE4407149A1; DE4413606A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Adsorptionsfilterschicht mit Naßvliesverfahren, bei dem in ein und demselben Arbeitsgang vorerst eine reine Faservliesschicht hergestellt wird, auf diese anschließend eine Schicht aus Fasern und Adsorbern aufgebracht und diese mit einer reinen Faservliesschicht abgedeckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser- und Faser-/Adsorberdispersion ein einer Form abgesaugt wird, deren Seitenwände zur Ermöglichung einer seitlichen Abdeckung der Adsorptionsfilterschicht durch ein reines Faservlies als Sieb gestaltet sind.

Description

Adsorptionsfilter enthalten immer ein Adsorbens, meistens Aktivkohle. Das Adsorbens kann als Schüttung vorliegen oder auf einem Träger fixiert sein, in vielen Fällen unter Zuhilfenahme eines Klebers. Die Schüttung hat den Nachteil der Gassenbildung, verlangt einen Kompromiß hinsichtlich der Teilchengröße (für eine gute Adsorptionskinetik bräuchte man kleine Teilchen, für einen geringen Druckabfall hingegen große) und produziert Abrieb. Deshalb ist eine Schüttung nur in stationären, vibrationsarmen Anlagen möglich oder in Maskenfiltern, wo die Schüttung durch Federdruck immobilisiert ist.
Es wurde deshalb versucht, Adsorberteilchen, insbesondere körnige oder kugelförmige Aktivkohle auf luftdurchlässigen Trägern mittels einer Haftmasse zu fixieren. Als Träger werden meist textile Flächengebilde bzw. retikulierte, großporige PU-Schäume verwendet. Schwachpunkte sind die relativ hohen Herstellungskosten und die oft ungenügende thermische Stabilität des Klebers oder des Trägers (PU-Schaum).
Für sehr geringe Mengen an Luftschadstoffen wurde auch vermahlene Aktivkohle in watteartige Vliese eingeblasen. Wegen der geringen einarbeitbaren Kohlemenge ist aber die Kapazität gering.
Eine bekannte Herstellungsmethode für Vliese besteht darin, daß eine wäßrige Fasersuspension über ein Sieb abgesaugt wird. Derartige Naßvliese können anschließend chemisch oder thermisch verfestigt werden.
Eine weitere Verbesserung ist das AVITEX-Verfahren, bei dem die Fasersuspension direkt in ein Sieb, das die Form des gewünschten Endproduktes hat, abgesaugt wird. Dadurch werden Schnittverluste vermieden. Man könnte auch direkt in einen Rahmen absaugen und das erhaltene Vlies mit diesem verschweißen.

Aus der DE 32 21 212 A1 ist eine mehrlagige Adsorptionsfilterschicht bekannt, diese besteht aus zwei Abdeckfließen und dazwischen eine oder mehrere Adsorber enthaltende Vliesschichten. Wobei die Filterschicht in einem einzigen Arbeitsgang im Naßvliesverfahren hergestellt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Adsorptionsfilterschicht zu schaffen, welches kostengünstig und mit einfachen Mitteln durchführbar ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß dieses Verfahren sich ausgezeichnet zur Herstellung vorgeformter Adsorptionsfilter eignet. So kann man beispielsweise zu Beginn nur Fasern einspeisen und eine dünne Grundschicht herstellen. Anschließend werden zusätzlich Adsorberteilchen eingespeist, die zusammen mit etwas Fasern die Hauptschicht bilden. Darauffolgt eine dünne Faserschicht als Deckschicht. Hier sei noch erwähnt, daß nicht nur der Boden der Form, in der das Filter hergestellt wird, sondern auch die Seitenwände als Sieb ausgebildet sein können. Damit wird erreicht, daß auch die Seiten des Filterpakets durch eine reine Vliesschicht abgedeckt sind.
Um die Adsorptionskinetik nicht zu stören, sind Binderdispersionen nicht empfehlenswert. Vielmehr sollten Bikomponenten-Fasern oder sonstige verschweißbare Fasern eingesetzt werden: Sind die thermischen Belastungen des Filters nicht zu hoch, eignen sich PE- und PP-Fasern sehr gut, wobei auch ihre außerordentliche chemische Resistenz zu schätzen ist. Selbstverständlich sind auch Mischungen von Fasern mit unterschiedlichen Schmelzpunkten möglich, so daß bei richtig gewählter Temperatur die Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt ihre bindende Funktion erfüllen, während die höher schmelzenden Fasern ein Skelett bilden. Da die Adsorberteilchen nur an wenigen Punkten die Fasern berühren, ist ihre Oberfläche zum größten Teil frei zugänglich, was der Adsorptionskinetik sehr zugute kommt.
Die Adsorberteilchen, die ja nur zu einem Teil an den Schmelzfasern kleben, sollen groß genug sein, um nicht aus dem Filter herausrieseln zu können bzw. bei Vibrationen im Filter nicht zu „wandern". Die Form spielt dabei keine Rolle. Als Adsorberteilchen kommt in erster Linie Aktivkohle infrage, und zwar in den verschiedensten Arten: Kugelkohle auf Pechbasis oder hergestellt aus Ionenaustauschern, Kornkohle hergestellte aus (Kokus)nußschalen, Holz, Torf, Steinkohle usw. Andere gute Adsorber sind feuchteunempfindliche Molekularsiebe und poröse Polymere, die alle dem Fachmann bekannt sind.
Die Dicke der einzelnen Schichten ist je nach Verwendung sehr unterschiedlich. Die beiden Abdeckschichten können von < 1 mm bis mehrere mm dick sein, was auch von der Faserstärke abhängt. Die Adsorptionsschicht kann wenige mm bis mehrere cm betragen. Insbesondere Pakete für die Segmente eines Rotationsadsorbers können ohne weiteres bis zu 20 cm dick sein.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß im gleichen Arbeitsgang Schichten mit unterschiedlichen Adsorbern hergestellt werden können. So kann man bei Filtern, die regelmäßig im Gegenstrom desorbiert werden, am Eingang des Filters großporige Adsorber, am Ausgang feinporige Adsorber anbringen, um eventuelle Hochsieder von den feinporigen Adsorbern abzuhalten, wo sie nicht mehr zu desorbieren wären.
Der Faseranteil in der Adsorptionsschicht soll hoch genug sein, um diese dauerhaft einzubinden. Er bewegt sich von 5–50%, bevorzugterweise von 10–20%. Dabei können je nach Bedarf feine Fasern bis einige Zehntel mm starke Monofilfasern gewählt werden. Die Faserlänge beträgt üblicherweise einige cm. Wenn man keine Bikomponentenfasern einsetzt, sondern Fasern mit unterschiedlichem Schmelzpunkt, empfiehlt sich ein Schmelzpunktunterschied von wenigstens 20°C, bevorzugterweise wenigstens 30°C. Obschon Kunstfasern bevorzugt werden, weil sie die Eigenschaft besitzen, in bestimmte Formen dauerhaft fixiert werden zu können, ist ein gewisser Anteil an Naturfasern durchaus möglich.
Schließlich ist auch die direkte Herstellung von Zickzack-Formen möglich, in dem der Boden der Form, in die abgesaugt wird, eine solche Zickzack-Form hat. Das ist vorteilhaft, wenn das Filter in seinen definitiven Dimensionen oder direkt in seinem Rahmen hergestellt wird und somit eine Nachprägung nicht durchführbar ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Adsorptionsfilterschicht mit Naßvliesverfahren, bei dem in ein und demselben Arbeitsgang vorerst eine reine Faservliesschicht hergestellt wird, auf diese anschließend eine Schicht aus Fasern und Adsorbern aufgebracht und diese mit einer reinen Faservliesschicht abgedeckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser- und Faser-/Adsorberdispersion ein einer Form abgesaugt wird, deren Seitenwände zur Ermöglichung einer seitlichen Abdeckung der Adsorptionsfilterschicht durch ein reines Faservlies als Sieb gestaltet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Vlies bildenden Fasern Bikomponentenfasern oder ein Gemisch aus Fasern mit unterschiedlichem Schmelzpunkt sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichten aus reinem Faservlies eine Dicke von weniger als 1 mm bis mehrere mm haben und die Schicht mit Adsorbern eine solche von wenigen mm bis 20 cm hat.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Adsorberanteil in der Adsorptionsschicht 50–95%, insbesondere 80–90%, beträgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorber natürliche bzw. synthetische Aktivkohle, feuchteunempfindliche Molekularsiebe oder poröse Polymere sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorberteilchen 0,05–5 mm, bevorzugterweise 0,4–2 mm, groß sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorptionsschicht aus mehreren Lagen mit unterschiedlichen Adsorbern besteht.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Adsorptionsporen in Strömungsrichtung abnehmen, und zwar im Falle von Aktivkohle von 20–30 Å am Eingang des Filters, bis 5–10 Å am Ausgang.