DE69927888T2

DE69927888T2 - Filtermedium mit veränderter Filtrations- und Festigkeitscharakteristik

Info

Publication number: DE69927888T2
Application number: DE69927888T
Authority: DE
Inventors: Fritz York Koger
Original assignee: Johns Manville International Inc
Current assignee: Johns Manville
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: EP0980700A3; DE69927888D1; EP0980700A2; EP0980700B1; DE69927888T3; EP0980700B2

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Vorliegende Erfindung betrifft die Filtrationstechnik, insbesondere ein Filtermedium mit einer Vielzahl von Schichten, verbesserten Filtrationseigenschaften und verbesserte Festigkeitseigenschaften derart, dass das Medium ohne seine Steifheit zu verlieren oder beschädigt zu werden, gefaltet werden kann.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Vorliegende Erfindung richtet sich auf Filter, die Konstruktion von Filtern, die bei der Filterkonstruktion verwendeten Materialien sowie die Verwendung derartiger Filter. Die Erfindung richtet sich ferner auf das Filtrieren von Teilchen aus Fluidströmen, beispielsweise Luft-, Gas- oder Flüssigkeits-Strömen.
Fluidströme, wie z. B. Luft-, Gas- oder Flüssigkeits-Ströme tragen häufig feinteilige Substanzen. Übliche Beispiele sind die Staubteilchen, die man oftmals in der Luft sieht, wenn der Winkel des einfallenden Lichts in der richtigen Richtung verläuft. In vielen Fällen ist es erwünscht oder sogar notwendig, derartige Teilchen zu entfernen. Beispielsweise verlangt die Herstellung von Halbeleitermaterialien und Mikrochips die Verwendung sauberer Räume, in denen das Niveau der Umgebungsteilchen auf ein extrem geringes Niveau verringert werden muss. Ferner erfordern bundesstaatliche, länderstaatliche und örtliche Vorschriften, dass aus industriellen Verfahren ausströmende Fluidströme feinteilige Stoffe enthalten, welche ein ausgewiesenes Niveau nicht überschreiten. Andere Beispiele umfassen die Verringerung feinteiliger Stoffe in der Luft in den Luftansaugströmen von Innenverbrennungsmotoren, Flugzeugpassagierkabinen und Gasturbinen oder eine Verringerung der feinteiligen Stoffe in den Abgasströmen von Zementherstellungsanlagen, Faserherstellungsarbeitsgängen, Spanabhebungsbetrieben, Mahlverfahren wie bei der Mehlherstellung und ähnliche industrielle Verfahren, die sich fast über jede Industrie erstrecken.
Die Prinzipien und Probleme, die bei der Entfernung von feinteiligen Stoffen aus Fluidströmen angetroffen werden, wurden in zahlreichen Patenten und Veröffentlichungen beschrieben, wie z. B. in den U.S.-Patenten Nrn. 5.672.399, 5.364.456, 5.238.474 und 5.082.476. In der Regel ist das Problem, dem man bei dem Entwurf eines Filtermediums begegnet, dasjenige eines Kompromisses zwischen der Filterwirksamkeit, der Durchlässigkeit des Filters für das Fluid und eine „Filter-Lebenszeit" oder die Kapazität. Die Wirksamkeit kann definiert werden als die Fähigkeit eines Filters, feinteilige Stoffe, anstelle sie durchgehen zu lassen, abzufangen. Typischerweise ist, um so wirksamer ein gegebenes Filtermedium feinteilige Stoffe aus einem Fluidstrom, wie z. B. Luft, entfernt, desto geringer ist seine Luftdurchlässigkeit und um so kürzer ist seine Lebensdauer.
Die Lebensdauer eines Filters kann hinsichtlich eines ausgewählten Grenzdruckabfalls durch den Filter definiert werden. Wenn dieser Druckabfall erreicht ist, sagt man, auch nach dem Reinigen, wenn ein Reinigen angewandt wird, dass der Filter seine Lebensdauer erreicht hat, weil der Druckaufbau auf der Innenseite des Filters, d.h., der Rückdruck, nunmehr ein nicht annehmbares Niveau erreicht hat. Die Zeit, die es für ein Filtermedium braucht, die Grenze seiner Lebensdauer zu erreichen, bezieht sich direkt auf die auf den Filter aufgebrachte Last und die Unfähigkeit des Filtermediums, die Last freizugeben, wenn das Filtermedium bereinigt wird. Je schwerer die auf ein gegebenes Filtermedium aufgebrachte Last ist, und je weniger dieses Medium reinigbar ist, desto kürzer ist seine Lebensdauer. Für verschiedene Filtermedien gleicher Wirksamkeit ist eine längere Lebenszeit in der Regel mit der Fähigkeit des Filters verbunden, eine höhere Teilchenbelastung zu erreichen, bevor der ausgewählte Druckabfall erreicht wird.
Eine Filterbauart ist auf zwei Arten von Filtermedien abgestellt: Oberflächenbeladende Medien und tiefenbeladende Medien. Oberflächenbeladende Medien sammeln, wie ihr Name sagt, in erster Linie Teilchen auf ihrer Oberfläche. Oftmals umfassen oberflächenbeladende Medien eine dichte Schicht aus einem Material, beispielsweise die Cellulosefasern in einem Papierfiltermedium. Derartige Filter haben eine Porosität, um ein Fluid durch das Medium strömen zu lassen. Da das Fluid durch das Filtermaterial strömt, werden die feinteiligen Stoffe im Fluid auf der stromaufwärts gelegenen Seite (Einlassseite) des Filters abgefangen. Als Ergebnis eines solchen Abfangens erwirbt der Filter eine Anfangsschicht aus feinteiligem Stoff und zeigt eine Erhöhung seiner Wirksamkeit. In der Regel wird dieses Phänomen als „Altern" eines Filters bezeichnet. Im Verlauf der Zeit wird die Kapazität des Filters erreicht, der Druckabfall erreicht seine Grenze, und das Medium ist zu ersetzen oder von angesammelten Teilchen zu säubern.
Wie es dem Fachmann auf dem Gebiet gut bekannt ist, steht die Gesamtkapazität einer Filtereinheit, die ein gegebenes Filtermedium benutzt, in direkter Beziehung zur Oberfläche des Filtermediums, das in der Einheit enthalten ist. Bei einer gegebenen Eingaberate von Teilchen ist, je höher die Oberfläche ist, desto länger die Zeit zwischen einem erforderlichen Ersatz und/oder einer erforderlichen Reinigung. Typischerweise kann in einer gegebenen Filtereinheit die Oberfläche der Filtereinheit erhöht werden, indem man ein gefalztes Filtermedium anstelle eines „flachen" (d.h., ungefalteten (Mediums) erhöht werden. Jedoch sollte darauf hingewiesen werden, dass, während ein Falzen die Kapazität einer Filtereinheit im absoluten Sinn erhöhen kann, die Kapazität des Filtermediums pro Oberflächeneinheit unverändert bleiben kann. Sie kann also infolge verhältnismäßig geringerer Mediumflächengeschwindigkeiten ansteigen, was zu größeren Wirksamkeiten und geringeren Druckabfällen führen kann.
Wo ein Reinigen eines Filtermediums entweder unmöglich oder unpraktisch ist, werden anstelle von oberflächenbeladenden Medien tiefenbeladende Medien häufig verwendet. In der Regel umfassen tiefenbeladende Medien ein verhältnismäßig dickes Wirrknäuel (tangle) aus Fasermaterial im Gegensatz zur verhältnismäßig dünnen Art eines oberflächenbeladenden Mediums. Tiefenbeladende Me dien werden üblicherweise hinsichtlich ihres Feststoffsgehalts, ihrer Dichte oder Porosität definiert. Beispielsweise ein Tiefenfiltermedium, definiert als 3–4% Feststoffe, umfasst ein Fasermedium, bei dem annähernd 3–4% des Gesamtvolumens des Mediums das Fasermaterial (Feststoffe) umfasst, während der Rest von 96–97% seines Volumens Fluidraum (z. B. Luft-, Gas- oder Flüssigkeitsraum) ist.
Zusätzlich zu seiner Definition aufgrund seines Feststoffgehalts kann ein tiefenbeladendes Medium auch hinsichtlich des Durchmessers der Filamente oder Fasern, welche das Medium bilden, definiert werden. Für ein Filtermedium mit einem gegebenen Feststoffgehalt gilt: je geringer der Durchmesser der zur Herstellung des Mediums benutzten Filamente oder Fasern ist, desto geringer sind die Porengröße oder die dazwischen liegenden Räume des erhaltenen Mediums und um so größer ist die Wirksamkeit des Mediums. Das heißt, wenn man den Durchmesser der Filamente oder Fasern, welche das Filtermedium ausmachen, verringert, desto wirksamer fängt das Medium kleinere Teilchen ab.
In der Regel sind tiefenbeladende Medien dick und besitzen eine verhältnismäßig konstante oder gleichmäßige Dichte. Während gewisse Dichteschwankungen auftreten können, sind diese von einer verhältnismäßig geringfügigen Art und wirken nicht wesentlich auf die Leistung des Filtermediums ein. Ferner ist es bekannt, getrennte Filtermedien verschiedener Dichte zu kombinieren, um ein Verbundfilter-Gesamtmedium zu schaffen, welches seine Tiefe hindurch beladen werden kann. Beispielsweise kann man in der Richtung Einlass zu Auslass ein erstes Filtermedium zur Entfernung von verhältnismäßig „großen" Teilchen (z. B. unterhalb von 100 Mikron) mit einem zweiten Filtermedium zur Entfernung von Teilchen einer „Zwischengröße" (z. B. von 100–20 Mikron) und ein drittes Filtermedium kombinieren, zur Entfernung von verhältnismäßig „feinen" Teilchen (wie z. B. von 20–5 Mikron). Bei dieser hypothetischen Anordnung können Teilchen, die kleiner als etwa 5 Mikron sind, durch die Filter hindurchgehen. Wie der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, kann die Veränderung der Art der einzelnen Filtermedien dazu führen, dass kleinere oder größere Teilchen durch das Filtrationsgesamtsystem hindurchgelassen werden.
Beispiele für verschiedene Filtermedien können in zahlreichen U.S.-Patenten und anderen Veröffentlichungen gefunden werden. Beispielsweise beschreibt das U.S.-Patent Nr. 5.672.399 von Kahlbaugh u.a. eine gefalzte Luftfilterkonstruktion mit einem feinen Filtermedium, das an einem groben Filtermedium angebracht ist. Das U.S.-Patent Nr. 4.714.647 von Shipp u.a. beschreibt ein Verfahren zur Bildung eines Filtermediums durch aufeinanderfolgendes Ablagern von Schichten aus schmelzgeblasenen thermoplastischen Fasern mit der gleichen Zusammensetzung, jedoch unterschiedlicher Größe, auf einem Kollektor unter Bildung einer Endlosbahn mit einem Gradienten durch seine Tiefe hindurch, so dass große Teilchen durch die Tiefe des Filtermediums abgefangen werden können, ohne frühzeitig die feinfaserigen, hoch wirksamen Schichten zu verstopfen. Das U.S.-Patent Nr. 5.665.235 von Gildersleeve u.a. beschreibt eine gestützte Faserendlosbahn-Anordnung, hergestellt durch Verbinden eines ersten getrennten Stützmaterials auf eine Fläche-zu-Fläche-Art mit einer zweiten getrennten Faservlies-Endlosbahn aus Mehrkomponenten-Fasern, umfassend ein erstes und ein zweites Polymer, derart, dass das zweite Polymer auf mindestens einem Teil der Oberfläche der Mehrkomponenten-Fasern vorliegt und eine Erweichungstemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des ersten Polymeren aufweist. Das U.S.-Patent Nr. 5.397.632 von Murphy u.a. beschreibt einen laminierten Faservliesverbund, im wesentlichen bestehend aus: (a) einer äußeren, im wesentlichen völlig gebundenen luftdurchlässigen kontinuierlichen Polyesterbahn, (b) einer äußeren, im wesentlichen völlig gebundenen luftdurchlässigen hohen Boden-Faservlies [der Träger] und (e) eine ungebundene, luftdurchlässige kontinuierliche Polyesterzwischenbahn, wobei (a), (b) und (c) mechanisch durch Vernadeln aneinander befestigt sind.
Weitere U.S.-Patente, welche Materialien beschreiben, die als Filtrationsmedien benutzt werden können, umfassen das Patent Nr. 4.952.560 von Sorrick (ein Filtermedium, umfassend eine Ober-, Mittel- und Bodenschicht, wobei die Mittelschicht eine Trägerbahn aus Baumwollfasern und ein von der Bahn getragenes Netz) umfasst; 5.597.645 von Pike u.a. (ein Filtermedium mit einem Gehalt an einer elektrisch geladenen Faservliesbahn aus gekräuselten Fasern); 5.496.627 von Ba grodia u.a. (eine Faserverbundstruktur mit mindestens zwei Schichten, wobei die erste Schicht eine Wirrfaserstruktur, hergestellt aus geriffelten Fasern ist, während die zweite Schicht ein Fasermaterial ist, das eine hohe Filterwirksamkeit gewährt); und 4.732.675 von Badolato u.a. (ein Filtermedium mit Dichtegradienten für Blut, hergestellt durch Verbinden von drei getrennten Schichten aus synthetischem Gewebe, auf Flächen-zu-Flächen-Art zusammengelegt, bei dem die getrennten Faserschichten in Form eines kalandrierten Nadelfilz-Faservlieses bereitgestellt sind, wie durch die Abbildungen hierin veranschaulicht).
U.S.-Patent Nr. 5.283.106 offenbart ein mehrschichtiges Filtermaterial, umfassend ein Faservlies, hergestellt aus Fasern oder Filamenten identischer oder unterschiedlicher Polymeren, eine erste Schicht, umfassend thermoplastische Fasern mit 3,6–18 Denier und eine zweite Schicht, umfassend Fasern mit 0,9–5,4 Denier. Die Polymerfasern können z. B. thermoplastische Fasern, Polyolefine, Polyamid und Polyester sein. Das Filtermaterial setzt sich aus einem tiefen Filter und aus einem feinen Filter zusammen, welche beide senkrecht zu ihrer Oberfläche eine homogene Dichte aufweisen und auf solch eine Weise miteinander verbunden sind, dass die durch die Bindungspunkte bedeckte Fläche nicht 75% überschreitet. Der Tiefenfilter ist 2 bis 20 mal dicker als der Feinfilter, und sie besitzen verschiedene Dichten. Auch ist ein Verfahren zur Herstellung des Filtermaterials offenbart.
Während der Stand der Technik eine Vielzahl von Filtrationsmedien offenbarte, welche auf verschiedene Probleme treffen und diese lösen, ist noch ein Bedürfnis für ein verbessertes Filtrationsmedium vorhanden. Insbesondere existiert ein Bedürfnis für ein Filtrationsmedium mit einer verbesserten Gesamtkombination einer guten Steifheit, hohen Kapazität und Wirksamkeit, der Fähigkeit, gefalzt werden zu können und einer guten Beständigkeit gegenüber einer „Schichten-Trennung".
Demgemäß ist der Zweck vorliegender Erfindung die Bereitstellung eines Filtermediums mit einer Vielzahl von Schichten mit verbesserter Kombination einer guten Filtrations- und Steifheitseigenschaft, einer guten Beständigkeit gegenüber einer Schichtenablösung oder -trennung, und das, wenn ein Falzen erwünscht ist, falzbar ist.
Ein weiterer Zweck vorliegender Erfindung ist die Bereitstellung eines Filtermediums mit einer Vielzahl von Schichten, wobei das Medium synthetische Filamente (oder Fasern oder Garne) aus mindestens zwei unterschiedlichen Denier-pro-Filament (dpf) umfasst, und wobei das Filtermedium sich aus der Verwendung von solchen Filamenten, welche eine verbesserte Filtration, Steifheit und gute Delaminationsbeständigkeitseigenschaften aufweist, so dass das Medium zur Verwendung in einer Filtrationsvorrichtung gefalzt werden kann, ohne Verlust einer derartigen Steifheits- und Filtrationseigenschaft.
Die Erfindung umfasst auch einen Spinnfaservliesstoff als Filtermedium mit einer Vielzahl von Schichten aus synthetischen Filamenten, wobei die Filamente einer ausgewählten Schicht (1) von heterofiler Art sind (vgl. 4). Die Filamente sind aus einem thermoplastischen Material hergestellt, vorzugsweise einem Polyestermaterial. Beispiele für heterofile Fasern oder Filamente werden in der „Encyclopedia of Polymer Science and Engineering", (John Wiley & Sons, New York 1985, Bd. 6, S. 830–831, und 7) gefunden. Beispiele für heterofile Filamente oder Fasern umfassen Seiten-Seiten-, Kern-und-Hülle-, Mehrfachsegment-Insel-im-Meer- und Matrix-fibrile Faserstrukturen, wie auf Seite 830, 7, gezeigt. Wie im Vorliegenden angewandt, kann der Begriff „Kern-und-Hülle" sowohl individuell als auch kollektiv als alle diese Beispiele für heterofile Filamente bezeichnend angewandt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt ein Vliesstofffiltermedium mit einer Vielzahl von Schichten gemäß Patentanspruch 1 zur Verfügung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein heterofiles Filament vom Typ Kern-und-Hülle in Kombination mit einem Grundpolymerfilament verwendet, welches kein Filament vom Typ Kern-und-Hülle ist, wobei die Hüllenkomponente des Kern-und-Hüllen-Filaments einen niedereren Erweichungs-/Schmelzpunkt als die Kernkomponente oder das Grundpolymer besitzt. Es ist auch möglich, diese Ausführungsform umzukehren, indem das Grundpolymer einen niedereren Schmelz-/Erweichungspunkt als eine oder beide Komponenten des Kern-und-Hüllen-Filaments aufweist.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird ein Grundfilament in Kombination mit einem nicht-heterofilen Filament verwendet, das einen niedrigeren Erweichungs-/Schmelzpunkt aufweist, beispielsweise ein erstes Polyester- oder Nylongrundpolymer mit höherem Erweichungs-/Schmelzpunkt, zusammen mit einem zweiten, bei niedrigerer Temperatur weich werdenden/oder schmelzenden Polymeren. Ein Beispiel ist in 4B veranschaulicht.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind alle Filamente Kern-und Hüllenfilamente, wobei verschiedene Schichten des Mediums unterschiedlich große Filamente aufweisen. Wenn bei der Durchführung der Erfindung ein Kern-und-Hüllen-Filament verwendet wird, besitzt das Hüllenmaterial einen niedrigeren Schmelz- oder Erweichungspunkt als das Kernmaterial, und ein Schmelz- oder Erweichungspunkt entweder niederer als oder im wesentlichen dem gleichen wie irgendein anderes zur Herstellung des Filtermediums benutztes Filament.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die zur Herstellung des Filtermediums verwendeten Filamente synthetische thermoplastische Filamente, wobei die besonders bevorzugten synthetischen Filamente Polyesterfilamente sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen etwa 25 Gew.% des Filtermediums Filamente mit einem dpf-Wert von etwa 0,5 bis et wa 2,5, und etwa 75 Gew.% des Filtermediums weist Filamente mit einem dpf-Wert von etwa 2,5 bis etwa 100 auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht das Spinnvliesverfahren zur Herstellung des Filtermediums gemäß der Erfindung.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtermediums, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, bei dem eine feine Filterschicht von gröbereren Träger-/Filterschichten gefolgt ist.
3 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung, wie sie im Beispiel 2 beschrieben ist, bei der eine feine Filterschicht zwischen zwei gröbereren Träger-/Filterschichten liegt.
4A und 4B veranschaulichen die Verbindung von Filamenten in einer Filamentumgebung (Kern-und-Hülle) bzw. das Verbinden der Filamente in einer Zweifilament- oder Bikomponentenumgebung.
5 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung, wie sie im Beispiel 3 beschrieben ist, bei der ein Medium BAAB gebildet wird, indem „zwei" feinere A-Schichten zwischen zwei B-Schichten liegen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie im vorliegenden benutzt, bezieht sich der Begriff „Bikomponente" auf die Verwendung von zwei, aus verschiedenen Polymeren hergestellten Filamenten, welche zur Herstellung einer einzigen Faservliesmatrix oder eines Materials verwendet werden, wie z. B. das Filtermedium gemäß vorliegender Erfindung. Eine Dreikomponente, Vierkomponente usw. haben eine ähnliche Bedeutung. Bei spielsweise bildet eine Matrix mit einem Gehalt an Polyethylenterephthalat und Polyethylen ein Bikomponenten-Filamentmaterial oder eine derartige Matrix. Ein anderes Beispiel für eine Bikomponentenmatrix ist eine solche, welche zwei Polyestermaterialien unterschiedlicher Eigenschaften benutzt, beispielsweise mit unterschiedlichen Schmelzpunkten. 4B veranschaulicht ein beispielhaftes Zweikomponentensystem.
Der Begriff „heterofil", wie er im vorliegenden angewandt wird, bezieht sich auf eine Faser, ein Filament oder Garn mit zwei unterschiedlichen, verschiedenartigen Polymeren innerhalb der Faser, des Filaments oder Garns, wobei das zweite Polymermaterial einen niedrigeren Schmelz- oder Erweichungspunkt als das erste Polymermaterial besitzt. Das bei niedererer Temperatur erweichende/schmelzende Material oder die entsprechende Komponente des heterofilen Filaments kann zum Verbinden verschiedener Filamente miteinander benutzt werden. Unterschiedliche heterofile Filamente mit verschiedenen, bei niedrigeren Temperaturen erweichenden/schmelzenden Komponenten können zusammen verwendet werden oder in Verbindung mit nicht-heterofilen Filamenten. Sämtliche oder zumindest einige der Filamente in einem Vliesstoff-Filtermaterial können durch die niedriger erweichende/schmelzende Komponente des heterofilen Filaments miteinander verbunden werden. Heterofile Fasern umfassen Seite-bei-Seite-, Kern-und-Hülle-, Mehrfachsegment-, Insel-im-Meer- und Matrix-fibrile Filamente, welche alle eine bei niederer Temperatur schmelzende/erweichende Komponente und eine bei höherer Temperatur schmelzende/erweichende Komponente besitzen. Ein Zweikomponenten-Filtermedium oder eine Zweikomponentenschicht innerhalb eines Mehrschichtfiltermediums kann so ein heterofiles Filament und ein nicht-heterofiles Filament, zwei unterschiedliche heterofile Filamente oder zwei nicht-heterofile Filamente umfassen. Homofile Filamente sind diejenigen, die sich aus einem einzigen Polymermaterial, beispielsweise einem Polyester, Polyamid usw., zusammensetzen.
Alle im vorliegenden verwendeten Prozentsätze beziehen sich, wenn nicht anders ausgewiesen, auf das Gewicht. Bestimmte Aspekte vorliegender Erfindung beziehen sich auf die Herstellung von Fasern, Filamenten und Garnen; der Unterschied ist üblicherweise, dass Filamente als kontinuierlich angenommen werden, während Fasern eine verschiedene Länge besitzen, und Garne eine Kombination von Filamenten und/oder Fasern sind. Jedoch können die Begriffe im vorliegenden untereinander ausgetauscht benutzt werden.
Die bei der Durchführung der Erfindung verwendeten Filamente können beliebige synthetische thermoplastische Filamente wie Polyamide, Polyimide, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyolefine, Polyester u.ä. Polymere, die dem Fachmann bekannt sind, sein. Ferner kann das Filament die im vorliegend beschriebene Varietät vom Typ Kern-und-Hülle sein. Bevorzugt werden Polyesterfilamente. Wenn ein Kern-und-Hülle-Filament benutzt wird, wird bevorzugt, dass das Hüllenmaterial ein Polyester ist, wenn das Kernmaterial ein unterschiedlicher Polyester oder ein anderes, für die Durchführung der Erfindung geeignetes thermoplastisches Material ist.
Vliesstoffmaterialien oder -textilien, wie das erfindungsgemäße Filtermedium, werden auch gebundene Fasern, gebildete Textilien oder konstruierte Textilien genannt und nach den Verfahren hergestellt, die sich vom Wirken oder Weben unterscheiden. Das erfindungsgemäße Filtermedium kann nach einem beliebigen, dem Fachmann auf dem Gebiet bekannten Verfahren hergestellt werden, das zur Herstellung eines Vliesstoffmaterials geeignet ist. Beispiele für die Technologien, welche zur Herstellung von Faservliesen angewandt werden können, umfassen: (1) das Trockenformen, Kardieren und Binden, (2) das thermische Binden (3) das Binden in Luft, (4) das Bilden einer Materialbahn, (5) das Spinnvliesverfahren, (6) das Schmelzblasverfahren, (7) das Spinnfädeln (spunlaced), (8) das Vernadeln, (9) das Laminieren, (10) das Absteppen, (11) das Feuchtablegen und ähnliche Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind. Das Spinnvliesverfahren wird zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filtermediums bevorzugt. Eine hervorragende Zusammen fassung von Vliesstoffen und die zu ihrer Herstellung angewandten Verfahren kann in der Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Bd. 10 (John Wiley & Sons, Inc., New York 1987), S. 204–253 und den hierin genannten Referenzen) gefunden werden.
Das erfindungsgemäße Vliesstoff-Filtermedium kann unter Verwendung einer beliebigen Anzahl unterschiedlicher „Schichten" hergestellt werden, welche beispielsweise A, B, C, D, E, G, H. usw. bezeichnet werden können. Der Begriff „Schicht", wie er in vorliegendem angewandt wird, bezieht sich somit auf eine Gruppierung von Filamenten, welche identisch oder verschieden sein können. Somit kann jede Schicht ein Filament, F1, oder eine Vielzahl von Filamenten F1, F2, F3, F4 usw. enthalten. (Anmerkung: „F" ist für Filamente, nicht für Schichten reserviert.). Beispielsweise wird bei Anwendung des Spinnvliesverfahrens jede „Schicht" aus einer oder einer Vielzahl von Spinndüsenreihen oder quer zu einer Oberfläche ausgefluchteten Düsen extrudiert, wobei jede Spinndüse oder Düse mit einer Vielzahl von Öffnungen oder Löchern für die Emersion oder das Spinnen des Filaments aufweist, und wobei diese Öffnungen oder Löcher etwa 10 bis etwa 1.000 pro Spinndüse betragen. Bei einem kontinuierlichen Spinnvliesverfahren kann die Oberfläche ein sich bewegendes Band sein, oder die Düsen können sich bewegen, und die Mehrzahl der Düsen sind vorzugsweise quer zur Breite des Bandes oder der Oberfläche sowie längs des Bandes oder der Oberfläche ausgefluchtet.. Ferner können die verschiedenen Materialien in irgendeiner Reihenfolge abgelegt werden. Beispielsweise kann in einem Dreischichtensystem A, B und C die Reihenfolge der Schicht ABC, ACB, BCA, BAC, CAB oder CBA sein. Sämtliche derartige Kombinationen und Vertauschungen liegen innerhalb des Erfindungsumfangs. (Anmerkung: im vorliegenden wird die Reihenfolge, in der die Schichten aus den Düsen auf die bei der Herstellung des Vliesstofffiltermediums der Erfindung benutzten Oberfläche extrudiert werden, immer von links nach rechts gelesen. Somit ist in einem System ABC die Reihenfolge zuerst A, 2. B und zuletzt C. Jedoch können die Schichten, wenn sie als ein Filtermedium in Gebrauch sind, in jeder Reihenfolge, Strömungseinlass zum Strömungsauslass, vorliegen, je nachdem, wie sie in der Filtereinheit platziert sind. Somit kann man die Fälle Strömung → ABC oder Strömung → CBA haben. In der Regel liegen die Trägerschichten auf der Strömungsauslassseite).
Ferner kann erfindungsgemäß jede Schicht des Filtermediums unabhängig ein oder eine Vielzahl von Filamenten F1, F2, F3, F4 usw. umfassen. Derartige Filamente können heterofile oder homofile Filamente sein. Jedes Filament kann aus einer oder einer Mehrzahl von Spinndüsen extrudiert werden. So kann in einem Schichtsystem ABC, worin A nur = F1, B nur = F2 und C nur = F3 sind, die Filamentreihenfolge F1F2F3, F1F3F2, F2F3F1, F2F1F3, F3F1F2 oder F3F2F1 sein.
Wie man leicht ermitteln kann, werden die möglichen Kombinationen und Vertauschungen sehr schnell groß, wenn die Anzahl von „Schichten", Arten der Filamente und die Anzahl von Spinndüsenreihen ansteigt. Diese Möglichkeiten veranschaulicht ein Beispiel am besten.
6 veranschaulicht ein Filtermedium aus vier „Schichten" ABCD, in dem:

(1) die Schicht A zwei homofile Filamente 640 (F1) und 650 (F2) in einem abwechselnden Muster F1, F2, F1, F2, F1 enthält;
(2) die Schicht (B) zwei heterofile Filamente 660 (F3) und 670 (F4) in einem abwechselnden Muster F3, F4, F3, F4, F3 enthält;
(3) die Schicht C ein homofiles Filament 640 (F1) und ein heterofiles Filament 660 (F3) in einem abwechselnden Muster F1, F3, F3, F1 enthält; und
(4) die Schicht D ein homofiles Filament 680 (F5 von größerer Abmessung als das F1-Filament 640) und ein heterofiles Filament 670 (F4) in einem abwechselnden Muster F5, F4, F5, F4, F5 enthält.

Variationen sind möglich. Beispielsweise führt ein Eliminieren der Mittelreihen von Spinndüsen in jeder Schicht der 6 zu einer Schicht A von F1, F2, F2, F1, einer Schicht B von F3, F4, F4, F3, einer Schicht C von F1, F3, F3, F1 und einer Schicht D von F5, F4, F4, F5.
Alternativ kann man 6 so betrachten, dass sie ein einschichtiges Filtermedium darstellt, gebildet unter Verwendung von 20 Reihen von 5 Spinndüsenarten, welche die Filamente F1, F2, F3, F4 und F5 in der Reihenfolge F1, F2, F1, F2, F1, F3, F4, F3, F4, F3, F1, F3, F1, F3, F1, F5, F4, F5, F4, F5 ablegen.
Die gezeigten und im vorliegenden diskutierten Veranschaulichungen liegen, ebenso wie ihre Variationen insofern innerhalb des Erfindungsumfangs, als sie die Anzahl von „Schichten", die Anzahl von Spinndüsenreihen pro Schicht und die physikalische und chemische Zusammensetzung, einschließlich der Denier-Werte des aus jeer Spinndüsenreihe extrudierten Filaments betreffen. Um ein Verständnis der Erfindung und deren Prinzipien zu erleichtern, werden die im vorliegenden angeführten Beispiele und 2-5 vereinfacht, und sie können sich wiederholende Schichten enthalten.
Das erfindungsgemäße Vliesstofffiltermedium umfasst eine Vielzahl von Filamenten. Diese Vielzahl von Filamenten wird in zwei Gruppen mit verschiedenen dpf-Werten (Denier pro Filament) unterteilt; die erste Gruppe ist diejenige mit etwa 0,50 bis etwa 40 dpf, vorzugsweise etwa 0,5 bis etwa 2,5 dpf, am meisten bevorzugt etwa 1,5 bis etwa 2,0 dpf, und die zweite Gruppe ist diejenige mit etwa 2,5 bis etwa 100 dpf, vorzugsweise etwa 4,0 bis etwa 50,0 dpf, und am meisten bevorzugt etwa 4,0 bis etwa 5,0 dpf. Wenn jedoch zwei, identische Polymere umfassende Schichten, welche durch andere Mittel unterschieden werden können, wie z. B. die Größe oder Form der Faser/des Filaments, die bei der Durchführung der Erfindung benutzt werden, sind zur Bezeichnung dieser Polymeren unterschiedliche Buchstabencodes erforderlich. Beispielsweise ist für ein hypothetisches Filtermedium ABBB, bei dem zwar alle Schichten „B" aus Polyethylen bestehen, mit zwei Spinndüsen pro Schicht, jedoch zwei benachbarte Filamentschichten „B" einen dpf-Wert von 3,7 aufweisen, und eine Schicht „B" einen dpf-Wert von 4,4 aufweist, eine richtige Bezeichnung ABBC infolge des Unterschieds in den Deniers des Filaments „B".
Wenn eine Vielzahl von Filamentschichten bei der Durchführung der Erfindung verwendet wird, kann der Prozentsatz jeder Schicht in dem Vliesstofffiltermedium als Produkt im Bereich von 5–95% schwanken. Deshalb kann im einfachsten System, AB, eine Filamentart pro Schicht der Prozentsatz der Filamente A im Bereich von 5–95% und der Prozentsatz von Filamenten B m Bereich von 95–5% liegen.
Wie es für den Fachmann auf dem Gebiet auf der Hand liegt, gibt es eine fast grenzenlose Anzahl möglicher Kombinationen und Vertauschungen, die sich aus der Anzahl abgelegter Filamente zur Bildung des Vliesstoffs, der Filamentart (d.h., Polyester, Polyamid, Polyolefin u.ä. thermoplastischen Fasern) und der Häufigkeit, mit der jede Art in einer gegebenen Filamentgruppe entsteht, den möglichen dpf-Werten eines jeden Filaments in der Kombination, der möglichen Verwendung heterofiler sowie homogener Filamente oder Fasern u. ähnlichen Variablen ergeben, welche bei der Herstellung des Filtermediums gemäß der Erfindung in Betracht gezogen werden können. Die im vorliegenden vermittelten Richtlinien sind für die Erfindung erläuternd und werden zur Verfügung gestellt, damit der Fachmann die Erfindung ohne übermäßige Versuche umsetzen kann. Anpassungen gemäß der im vorliegenden bereit gestellten Richtlinien versetzen den Fachmann in die Lage, ein „Filtermedium" bereitzustellen, welches tatsächlich andere Anwendungen findet. Beispielsweise kann durch Verringern der Fluiddurchlässigkeit unterhalb derjenigen, welche in der Regel bei Filtermedien, welche zur Entfernung von feinen Teilchen aus der Luft bestimmt sind, jedoch unter Beibehaltung einer gewissen Durchlässigkeit, gefunden wird, das erhaltene Material bei Fallschirmen (geringere Luftdurchlässigkeit) oder als bedruckbares Medium (geringere dpf-Werte führen zu einer „glatteren Oberfläche", welche leichter zu bedrucken ist) oder bei formbaren Anwendungen (geringere dpf-Werte führen zu einem falzbareren Textil).
Zur Verwendung als Fluidfiltermedium hat das erfindungsgemäß hergestellte Material vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,1 bis etwa 1,5 mm. Jedoch liegt es für den Fachmann auf der Hand, dass diese Dicke verändert werden kann, um den speziellen Bedürfnissen zu entsprechen, welche sich ergeben können, ohne die Idee und den Umfang der Erfindung zu verändern.
Das Gewicht des erfindungsgemäßen Filtermediums kann irgendein Gewicht im Bereich von etwa 50 bis etwa 2.000 g/m² oder mehr sein, je nach der Materialauswahl und der Anzahl von Schichten im Filtermedium. In der Tat gibt es nur eine praktische Grenze des Gewichts, aber keine theoretische Grenze. Bei den im vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen beträgt das Gewicht etwa 80 bis etwa 1.000 g/m².
Das gemäß der Erfindung hergestellte Material oder Filtermedium kann Luft gebunden sein, insbesondere in solchen Fällen, wenn bei der Herstellung des Materials oder Mediums eine Kern-und-Hüllen-Faser benutzt wird. Die Luftbindungstemperatur ist ausreichend hoch, um das Hüllenpolymer zu schmelzen oder zu erweichen, so dass es durch benachbarte Filamente strömt, wo immer die Kern-und-Hüllen-Faser andere Fasern oder Filamente berührt. Jedoch ist diese Temperatur derart, dass das Kernpolymerfilament nicht schmilzt. Für die bevorzugten Polyester beträgt die Luftbindungstemperatur etwa 150° bis etwa 260°C.
4A veranschaulicht, vor und nach der Wärmeanwendung, eine Vielzahl von heterofilen Kern-und-Hüllen-Filamenten 410 mit einer höher erweichenden/schmelzenden Kernkomponente 420 und einer niedereren Temperatur erweichenden/schmelzenden Hüllenkomponente 430 (der weite dunkle Ring in der Abbildung). Wie in 4A(1) veranschaulicht, können, wie bei 440 gezeigt, können vor der Anwendung die getrennten Filamente 410 benachbart sein. Die Anwendung von Wärme bewirkt, dass die Hülle 430 erweicht oder schmilzt, und, wie in 4A(2) gezeigt, bei 450 schmilzt.
4B veranschaulicht vor und nach der Wärmeanwendung eine Zweikomponenten-Filamentgeometrie, umfassend ein Bindemittelpolymer 460 und ein Grundpolymer 470, wobei das Bindemittelpolymer 460 einen niedereren Erweichungs-/Schmelzpunkt als das Grundpolymer 470 aufweist. Wie in 4B(1) gezeigt, können die getrennten Filamente 460 und 470 vor der Anwendung von Wärme benachbart sein, wie bei 480 veranschaulicht. Die Anwendung von Wärme bewirkt, dass das Filament 460 erweicht oder schmilzt und an das Filament, wie in 4B(2) bei 490 gezeigt, anschmilzt oder sich an dieses bindet. Während 4B das „kleinere" der beiden Filamente als das bei einer niederen Temperatur erweichende/schmelzende Polymer veranschaulicht, kann gewünschtenfalls die Situation umgekehrt werden. Ferner kann ein heterofiles Filament, das eine oder andere der in 4B veranschaulichten Filamente ersetzen, und die Bindesubstanz kann entweder das nicht-heterofile Filament oder die bei niederer Temperatur schmelzende Komponente des heterofilen Filaments sein. In der Regel können die bindenden Filamente innerhalb einer oder beider Kategorien 0,5 bis 2,5 dpf und 2,5 bis 100 dpf fallen, ungeachtet dessen, ob sie heterofile oder nicht-heterofile Filamente sind.
Das erfindungsgemäße Material oder Filtermedium kann auch kalandriert werden, indem man das Material zwischen zwei Walzen unter Anwendung von Druck und/oder Wärme hindurchfährt. Das Material kann auch nach diesem Verfahren kalibriert (gauged) werden. Das Kalibrieren kann die Porengröße des hervorgehenden Materials verringern und somit die Filterwirksamkeit erhöhen. Ein Kalandrieren kann entweder ein glattes oder ein geprägtes Produkt herstellen. Ein glattes Produkt wird bevorzugt. Die Kalandrierungstemperatur für die bevorzugten Polyesterfilamente ist etwa 150° bis etwa 260°C, während der Druck 5 bis etwa 250 bar beträgt.
Das Material kann vor oder nach dem Kalandrieren heiß fixiert werden. Die Heißfixiertemperaturen für die bevorzugten Polyestermaterialien betragen etwa 150° bis etwa 260°C.
Für thermoplastische Materialien, die sich von Polyestern unterscheiden, wie z. B. Polyamide oder Polymethacrylate und ähnliche Materialien, können unterschiedliche Luftbindungs-Kalandrierungs- und Heißfixierungstemperaturen und -drucke angewandt werden. Der Temperaturbereich und die Drucke sind dem Fachmann bekannt; sie können auch in verschiedenen Bänden der Encyclopedia of Polymer Science and Technology, welche schon weiter oben zitiert wurde, und in ähnlichen Büchern mit Quellenangaben gefunden werden.
Das Material oder Filtermedium gemäß vorliegender Erfindung kann wahlweise nach dem Fachmann bekannten Verfahren genadelt werden. Ein derartiges Nadeln bewegt und verflechtet die Fasern zur Bereitstellung von Festigkeit zusätzlich zu denjenigen, welche beim Wärmebindungsverfahren erhalten werden. Ein beliebiges Ausmaß des Nadelns kann angewandt werden. Beispielsweise werden bei den vorliegenden Beispielen mindestens zwei Vernadelungseinheiten benutzt, eine, die 5–20 Stiche/cm², vorzugsweise 10–15 Stiche/cm², bei einer Eindringung von etwa 11 mm, und die andere 30–50 Stiche/cm², vorzugsweise 35–45 Stiche/cm², bei einer Eindringung von etwa 6 mm ausführt. Variationen des Ausmaßes des Vernadelns und der Anzahl von benutzten Nadeln liegen innerhalb des Erfindungsumfangs. Alternativ kann aber auch kein Vernadeln angewandt werden.
Nachfolgende Beispiele werden gegeben, um die Erfindung zu veranschaulichen und sollen den Umfang und die Idee der Erfindung nicht begrenzen. Es ist auch vorgesehen, dass bei manchen Anwendungen erfindungsgemäße Medien in Kombination mit anderen Medienarten, beispielsweise herkömmlichen Medien, zur Verbesserung der Gesamtfilterleistung verwendet werden können. Beispielsweise können erfindungsgemäße Medien auf herkömmliche Medien laminiert werden, in Stapelanordnungen benutzt oder als integrales Merkmal in Medienstrukturen eingearbeitet werden, welche einen oder mehrere Bereiche herkömmlicher Medien umfassen. Sie können stromaufwärts von derartigen Medien als Vorfilter oder für eine günstige Belastung und/oder stromabwärts von herkömmlichen Medien als hoch wirksamer Aufbereitungsfilter (polishing filter) benutzt werden. Die vielen möglichen Variationen werden für den Fachmann auf dem Gebiet aus den vorliegenden Beispielen und Beschreibungen offensichtlich.
BEISPIEL 1
Unter Verwendung von vier Filamentströmen in einer Anordnung BBBA, wobei B = F2 ist, zwei Spinndüsenreihen pro Schicht, und A = F1, zwei Spinnreihen pro Schicht, sind, wurde ein Vliesstofffiltermedium hergestellt. Alle Filamente waren vom gleichen Kern-und-Hüllen-Typ, wobei die Filamente A 1,5–1,7 dpf, und die Filamente B etwa 4,5 dpf aufwiesen. Der Vliesstoff wurde unter Verwendung einer in 1 bei 10 veranschaulichten Standardanlage hergestellt. Vor ihrem Transport zum Schnitzeltrichter 14 und Schnitzeltrockner 16 wurden die Kernpolymerschnitzel im Silo 12 gelagert. Getrocknete Schnitzel wurden vom Trockner 16 in den Extruder 20 zusammen mit einem (wahlweisen) Färbemittel aus der Farbbeschickungsvorrichtung 18 eingespeist. Das Kernpolymer aus dem Extruder 20 wurde über die Leitung 22 in Spinnpumpen 40, 42, 44 und 46 zusammen mit dem Hüllenpolymeren eingespeist, welches in die Spinnpumpen über die Leitung 24 eingespeist wurde, wo es das Kernpolymer überzieht. Die erhaltenden aus den Spinndüsen (nicht gezeigt) austretenden Filamente werden gereckt, sodann auf dem Band 30, welches sich entlang den Walzen in den Walzenanordnungen 31 bewegt, abgelegt. Das gesponnene Material oder Textil 32 verlässt das Band 30 und tritt durch die Nadelungsvorrichtungen 50 (10–15 Stiche/cm² bei einer Eindringung von 11 mm) sowie 52 (35–40 Stiche/cm² bei einer Eindringung von 6 mm) hindurch, bevor es eine Gewichtsmessvorrichtung 54 durchläuft und in eine Luft-Bindevorrichtung 56 und eine Kalandrierungsvorrichtung 58 eintritt. Nach dem Kalandrieren kann der Vliesstoff 32 entweder auf einer Hilfsaufspulvorrichtung 60 aufgewickelt werden, oder er kann zur weiteren Wärmebehandlung zur Härtung des Kunstharzes und/oder zur Heißfixierung des Vliesstoffs 32 zum Bindungsraum 62 und/oder Harzhärtungs-/Heißfixierungsofen 64 transportiert werden, um das Harz zu härten. Der Vliesstoff 32 kann sodann über Sammler 66 laufen, bevor er auf der Aufwickelvorrichtung 68 aufgewickelt wird.
Die Kern-und-Hüllen-Filamente A und B umfassten 70% Polyester, und zwar Polyethylenterephthalat als Kernpolymer, sowie 30% Polyester, und zwar adipat modifiziertes Polyethylenterephthalat als Hüllenpolymer. Die zum Ablegen der Schicht A auf der Oberfläche 30 verwendeten Spinndüsen waren solche mit 304 Löchern, und diejenigen, welche zum Ablegen der Schichten B verwendet wurden, waren Spinndüsen mit Löchern im Bereich von 10–1.000, beispielsweise Spinndüsen mit 60 Löchern. Das Gewicht des Vliesstoffs lag im Bereich von 200–370 g/m². Das Produkt war bei 56 Luft gebunden, und zwar bei einer Temperatur im Bereich von 230–235°C, bei 850 bei einer Temperatur von etwa 200°C mit einer S-Windungsanordnung, wie veranschaulicht, und bei 64 bei einer Temperatur von etwa 200°C kalandriert.
Der resultierende Vliesstoff hatte eine Dicke im Bereich von 0,4–0,55 mm und riss beim Biegen über einen Dorn mit einem Durchmesser von 5 cm (2 Inch) bei Umgebungstemperatur (15°–30°C) nicht und faltete sich auch nicht. Es wurde gefunden, dass die nach dem Frazier-Test gemessene Luftdurchlässigkeit im Bereich von 10,6–15 m³/m² × Min (35–50 cfm/sq.ft.) liegt, mit einem Druckabfall von 12,5 N-m² (0,5 Inch) Wassersäule.
2 veranschaulicht ein Vliesstofffiltermedium gemäß der Erfindung, hergestellt, wie im vorliegenden beschrieben. Die Trägerstruktur 210 entspricht den 4,5 dpf B-Filamenten, während die feine Filtrationsstruktur 230 den 1,5–2,0 dpf A-Filamenten entspricht. Die Einlassfluidströmung erfolgt längs der Pfeilrichtung. Es wurde gefunden, dass die feine Filtrationsstruktur überlegene Filtrationseigenschaften und Strömungsverteilung, eine verbesserte Reinigungsfähigkeit und Verschleißbeständigkeit sowie hervorragende Oberflächenbeladungseigenschaften im Vergleich zu im Handel erhältlichen Filtermedien gewährleistete. Die Trägerstruktur BBB stellt physikalische Festigkeit und Steifheit bereit und ist hoch porös, um eine hohe Luftdurchlässigkeit, einen geringen Druckabfall und eine längere Filterbetriebszeit zur Verfügung zu stellen. Es wurde gefunden, dass das erfindungsgemäß hergestellte Filtermedium feinteilige Stoffe 240 wirksam entfernt, wobei es für feine Teilchen von etwa 25 Mikron bis herab zu einer Größe von etwa 0,1 Mikron besonders geeignet ist. (In den 2, 3 und 5, stellen feste Kreise feine Teilchen dar. Die Strömung ist durch den Pfeil STRÖMUNG angegeben).
BEISPIEL 2
Wie im Beispiel 1 wurde unter Verwendung von vier Filamentströmen in einer Anordnung BBAB mit zwei Spinndüsenreihen pro Schicht ein Vliesstofffiltermedium hergestellt. Wie in 3 gezeigt, umfassen die obere Filamentschicht 320, welche für die Entfernung von größeren Teilchen sorgt, und die Tiefenbeladung des Filtermediums erhöht, und die Trägerstruktur 310 die 4,5 dpf-B-Filamente. Die Filtrationsfeinstruktur 330 umfasst die 1,5–2,0 dpf-A-Filamente. Es wurde gefunden, dass das erfindungsgemäß hergestellte Filtermedium wirksam feinteilige Stoffe 340 entfernt, wobei es für Teilchen von etwa 25 Mikron abwärts bis zu einer Größe von 0,1 Mikron besonders geeignet ist. Diese sandwichartige Anordnung der feineren Filtrationsschicht, der Schicht A, hat den zusätzlichen Vorteil, dass sie einen größeren Schutz vor Beschädigung bereitstellt.
BEISPIEL 3
Wie im Beispiel 1 wurde unter Verwendung von vier Filamentströmen in einer Anordnung BAAB mit zwei Spinndüsenreihen pro Schicht ein Vliesstofffiltermedium hergestellt. Wie in 5 gezeigt, umfasst die obere Filamentschicht 520, welche die Entfernung größerer Teilchen und eine erhöhte Tiefenbeladung des Filtermediums bereitstellt, und die Trägerstruktur 510 4,5 dpf-B-Filamente. Die feine Filtrationsstruktur 530 umfasst die 1,5–2,0 dpf-A-Filamente. Es wurde gefunden, dass das erfindungsgemäß hergestellte Filtermedium wirksam Teilchen 540 entfernt, wobei es für Teilchen von etwa 25 Mikron abwärts bis zu einer Größe von 0,1 Mikron besonders geeignet ist. Diese sandwichartige Anordnung der feineren Filtrationsschicht, der Schicht A, hat den zusätzlichen Vorteil, dass sie einen größeren Schutz vor Beschädigung bietet.
Bei der Herstellung des Filtermediums gemäß der Erfindung nach einem Vliesstoffverfahren hat vorliegende Erfindung den zusätzlichen Vorteil, ein einstufiges Verfahren zu sein. Bei den bevorzugten Ausführungsformen wird das Filtermedium gemäß der Erfindung durch ein einstufiges Spinnvliesverfahren hergestellt, wie in 1 veranschaulicht.

Claims

Filtermedium, welches ein Filtermaterial aus Vliesstoff insbesondere aus Spinnvlies, umfasst, das mehrere Schichten aufweist, die in irgendeiner Reihenfolge abgelegt sind, wobei mindestens eine Schicht erste thermoplastische Filamente mit ungefähr 0,5 bis ungefähr 2,5 Denier-pro-Filament umfasst und wobei mindestens eine Schicht zweite thermoplastische Filamente mit ungefähr 2,5 bis ungefähr 100 Denier-pro-Filament umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Filamente beide Polyesterfilamente sind, wobei mindestens ein Polyesterfilament ein heterofiles Filament ist und wobei alle verbleibenden Schichten der mehreren Schichten thermoplastische Filamente umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus ungefähr 0,5 bis ungefähr 2,5 und ungefähr 2,5 bis ungefähr 100 Denier-pro-Filament Filamenten besteht.
Filtermedium gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten thermoplastischen Filamente ungefähr 1,5 bis ungefähr 2,0 Denier-pro-Filament sind und die zweiten thermoplastischen Filamente ungefähr 3,5 bis ungefähr 5,0 Denier-pro-Filament sind und die verbleibenden Schichten der mehreren Schichten, falls überhaupt, thermoplastische Filamente umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus ungefähr 1,5 bis ungefähr 2,0 und ungefähr 3,5 bis ungefähr 5,0 Denier-pro-Filament Filamenten besteht.
Filtermedium gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle verbleibenden thermoplastischen Filamente aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polyester-, Polyamid-, Polimid-, Acrylat-, Methacrylat- und Polyolefin-Filamenten besteht.
Filtermedium gemäß Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste thermoplastische Filament ein heterofiles Filament, insbesondere ein Polyester Kern-und-Hülle Filament (core-and-sheath filament), ist.
Filtermedium gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten thermoplastischen Filamente durch das Hüllenmaterial des Kern- und -Hülle Filaments miteinander verbunden sind.
Filtermedium gemäß Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten thermoplastischen Filamente heterofile Filamente, insbesondere Polyester Kern-und-Hülle Filamente, sind.
Filtermedium gemäß Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten thermoplastischen Filamente durch das Hüllenmaterial der ersten und zweiten Kern-und-Hülle Filamente miteinander verbunden sind.
Filtermedium gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial ein Filtermaterial aus Spinnvlies mit 4 Schichten ist, das aus einer oder zwei A-Schichten und drei oder zwei B-Schichten besteht, wobei die Schichten in irgendeiner Reihenfolge abgelegt sind, wobei die A-Schicht ein erstes Polyesterfilament mit ungefähr 1,5 bis 2,0 Denier-pro-Filament umfasst und wobei die B-Schichten ein zweites Filament mit ungefähr 3,5 bis ungefähr 5,0 Denier-pro-Filament umfasst, wobei mindestens eins der ersten und der zweiten Polyesterfilamente ein heterofiles Filament ist, wobei die Polyesterfilamente durch die niedriger erweichende/schmelzende Komponente von mindestens einem der heterofilen Filamente durch eine Wärmebehandlung miteinander verbunden sind, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kalenderverfahren, Luft-Verbinden, Ofen-Erwärmen und ähnlichen Wärmebehandlungen besteht, und wobei die Polyesterfilamente durch Nadelung verflochten sind.
Filtermedium gemäß Anspruch 8, welches zwei B-Schichten und zwei A-Schichten umfasst, wobei die Schichten in irgendeiner Reihenfolge abgelegt sind.