DE7802827U1

DE7802827U1 - Flaechenfilterkoerper

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Publication number: DE7802827U1
Application number: DE7802827U
Authority: DE
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Priority date: 1978-01-31
Filing date: 1978-01-31
Publication date: 1978-06-29

Description

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3. April 1978

Flächenfilterkörper ^

Die Erfindung bezieht Sich auf einen Flächenfilterkörper aus einem offenporigen, flexiblen Schaumstoffträger und von dessen Porenwänden getragenen Adsorberpartikeln.

Bei der Konstruktion und Herstellung von Schutzausrüstungen/ insbesondere bei Schutzanzügen im Humanbereich, aber auch im medizinischen Apparatebau, Klimaanlagen-, Wasseraufbereitunge- und Flugzeugbau besteht die Notwendigkeit, flexible Flächenfilterkörper vorzusehen, die imstande sind, den Durchlas giftiger oder schädlicher Dämpfe und Gase zu verhindern.

Dies bewirkt beispielsweise ein bekannter Flächenfilterkörper der eingangs genannten Art (deutsche Offenlegungsschrift 24 OO 827), wobei der besondere Vorteil des bekannten Filtermaterials darin liegt, daß es für durchströmende Gase einen nur verhältnismäßig geringen Widerstand bietet.

Wo jedoch neben gas- oder dampfförmigen Schadstoffen auch solche in flüssiger Phase auftreten, war bisher zur Absorption von Flüssigstoffen ein schwerer Vorschaltfilter notwendig, so daß die eklatanten Vorteile des flexiblen Flächenfilters, wie etwa geringeres Gewicht, Biegsamkeit, geringe Wärmedämmung und hohe Ventilation verlorengehen.

Insbesondere bei Schutzgarnituren, die bei erschwerten Umständen zum Eineatz kommen, wie etwa bei Bränden und

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Unglücksfällen in chemischen Industriewerken, war es bisher erforderlich, je nach den vorwiegend anfallenden Schadstoffen speziell hierfür geeignete Garnituren zu verwenden, wobei etwa ein leichter Schutzanug, mit dem der Aufenthalt in dichtem Schadstoffnebel möglich sein soll, das eingangs genannte, an sich außerordentlich vorteilhafte Filtermaterial nur begrenzt verwenden konnte, da dieses Filtermaterial flüssigen Schadstoffen gegenüber einen nur geringen Widerstand entgegensetzt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, den eingangs genannten Flächenf ilterkörper dahingehend weiterzubilden, daß gegenüber flüssigen Schadstoffen eine höhere Abscheideleistung erhält, ohne daß aber die Abscheideleistung gegenüber Dämpfen und Gasen trotz Durchnässen des Filtermaterials verringert oder der Luftdurchlaßwiderstand wesentlich erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Poren des Schaumstoffträgers zusätzlich poröse Adsorberkörner eingelagert sind. Diese eingelagerten Adsorberkörner behindern den Gasstrom durch die Poren nicht in nennenswerter Weise, sind aber aufgrund ihrer Porosität imstande, Flüssigkeit aufzusaugen und Schadstoffe zu adsorbieren, wobei selbst dann, wenn praktisch alle Adsorberkörner mit Flüssigkeit vollgesogen sind, die Gasdurchlässigkeit des erfindungs™· gemäßen Filtermaterials nicht nennenswert beeinträchtigt wird.

Somit ist es nicht nur möglich, flexible Luft- oder Gasfilter zu bauen, die eine beträchtliche Aufnahmefähigkeit für Flüssigkeiten aufweisen, sondern es ist zusätzlich möglich, den Flächenfilterkörper auch als Flüssigkeitsfilter zu verwenden, da durch die Wirkung der porösen Adsorberkörner grundsätzlich die Verweilzeit von Flüssigkeitselementen erhöht wird. Zusätzlich ist der erfindungsgemäße Flächenfilter-

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körper in der Lage, beträchtliche Mengen flüssigen Schadstoffes aufzunehmen und zurückzuhalten, ohne daß der flüssige Schadstoff das Filter durchdringt.

^:l Soweit flüssiger Schadstoff in den Adsorberkörnern ver-I dampft, werden diese Dämpfe von den von den Porenwänden X getragenen Adsorberpartikeln adsorbiert.

jj Es gelingt somit dem erfindungsgemäßen Flächenfilterkörper,

I einerseits hohe Ventilation zuzulassen, andererseits aber

I Haut- und Atemgifte sowie metallangreifende Gase und

I Flüssigkeiten durch Siebwirkung und Oberflächenkräfte zu-

f rückzuhalten und/oder chemisch unschädlich zu machen.

\ Die an den Adsorberkörnern vorbeifließende Luft und/oder

\ Flüssigkeit wird durch die schaumspezifische Anordnung der

I Porensysteme des Schaumstoffträgers von einer Porenschicht

h in die nächste tieferliegende gewälzt, wobei sie an einer

I Vielzahl von Adsorberpartikeln und Adsorberkörnern vorbei-

f: geschleust werden, die als Sedimentationssiebe wirken und

|. Schadstoffe aus der Luft und/oder Flüssigkeit aussondern.

|}. Es ist grundsätzlich möglich, die Adsorberkörner derart I zu bemessen, daß in besetzten Poren jeweils mehrere Körner

's angeordnet sind; um aber zu verhindern, daß trotz der Ver-

I bindungskanäle zwischen einzelnen Poren des Schaumstoff-I trägers Adsorberkörner ohne weiteres aus einer Pore in die

I nächste gelangen können, wird gemäß einer Ausgestaltung

j der Erfindung vorgeschlagen, daß die Adsorberkörner derart

bemessen sind, daß sie Großporen des Schaumstoffträgers weitgehend ausfüllen. Wo mit einem besonders hohen Anfall flüssiger Schadstoffe zu rechnen ist, wo eine konstruktive Notwendigkeit besteht, den Schaumstoffträger nur verhältnismäßig dünn auszubilden oder wo der Luftwiderstand des Filtermaterials eine nur verhältnismäßig geringe Rolle spielt,

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ist es grundsätzlich möglich, praktisch alle Poren des
Schaumstoffträgers mit Adsorberkörnern zu besetzen; es ist
ggf. auch von Vorteil, ein Schaumstoffträgermaterial zu
verwenden, das über reichlich vorhandene Mikroporen für
eine gute Ventilationswirkung sorgt, so daß alle Großporen
mit Adsorberkörnern besetzt werden können, ohne die Ventilationswirkung wesentlich zu beeinträchtigen. Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es aber von Vorteil,
daß lediglich 20 % bis 50 % der Großporen des Schaumstoffträgers von den Adsorberkörnern besetzt sind, se daß etwa
jede zweite bis jede fünfte Pore ein derartiges Adsorberkorn aufnimmt, wobei durch eine Vielzahl von untereinander
befindlichen Porenschichten, deren Hohlräume unregelmäßig
mit derartigen Adsorbern gefüllt sind, dennoch ein hoher
Aussiebungsgrad bei geringem Luftwiderstand erreicht wird.

Es ist grundsätzlich möglich, die Adsorberkörner kantig aus- |

zubilden, wie etwa als Oktaeder, Tetraeder, Kuben oder Würfel, | wobei sich die Adsorberkörner mit ihren Kanten an den Poren- - |

wänden abstützen können und somit zwischen ihren ebenen |

Wänden und der gewölbten Porenoberfläche ständig für Venti- 1

latJonskanäle sorgen; es ist gemäß weiterer Weiterbildungen I

der Erfindung aber von Vorteil, Kornformen ohne Kanten oder j

mit wenig Kanten zu verwenden, wie etwa Ellipsoide oder |

Zylinder, da derartige Körner grundsätzlich leichter in die |

Poren des Schaumstoffträgers eingebracht werden können. |

Hierbei ist es gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung be- |

sonders von Vorteil, daß die Adsorberkörner etwa die f

gleiche geometrische Form wie die Poren aufweisen, aber le- I

diglich kleiner bemessen siiiv», so daß in jeder Pore ständig | ein Ventilationskanal zwischen der Oberfläche des Adsorber- - |

kornes und der Wandfläche der Pore gebildet ist, wobei ent- fj

sprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kugeligen J

bzw. sphärischen Adsorberkörnern der Vorzug gegeben wird, |

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die nicht nur die obengenannten Vorzüge kantenfreier Körner aufweisen, sondern zudem mit hoher Genauigkeit und in genau definierter Korngröße verhältnismäßig einfach und kostengünstig herstellbar sind, so daß die praktische Verwendung des erfindungsgemäßen Flächenfilterkörpers nihht nur aus technischen Gründen, sondern auch aus finanziellen Gründen von Vorteil ist.

Grundsätzlich ist es möglich, Schaumstoffträger mit jeder beliebigen Porengröße zu verwenden und die Adsorberkörner passend dazu zu bemessen; gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird aber Adsorberkörnern mit einem Durchmesser von etwa 0,01 bis 0,001 mm und sich hieraus ergebenden Porengrößen der Vorzug gegeben, da bei einer derartigen Bemessung eine besonders gute Ventilations- und Filterwirkung erzielt wurde.

Als Material kann für die Adsorberkerne beispielsweise Kieselgur herangezogen werden, die bereits u.U. die erforderliche Kernform aufweisen kann; um aber eine besonders gute Filterwirkung zu erreichen, ist es besonders von Vorteil, daß die Adsorberkörner aus Aktivkohle gebildet sind, wie es auch von Vorteil ist, daß die an den Porenwänden vorhandenen Adsorberpartikel aus Aktivkohle gebildet sind.

Bei geringen Luftgeschwindigkeiten und stationärer Anbringung des Filtermaterials ist grundsätzlich damit zu rechnen, daß die einmal in die Poren eingelagerten Adsorberkörner auch in den Poren verbleiben; um aber die Verwendung des erfindungsgemäßen Flächenfilterkörpers auch an bewegten und Erschütterungen ausgesetzten Anbringungsstellen sowie bei hohen Ventilationsgeschwindigkeiten zu ermöglichen, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Adsorberkörner an den Wänden der sie aufnehmenden Poren angeheftet sind, so daß die einmal bei der Herstellung eingestellte Verteilung der Adsorberkörner auf die vorhandenen Poren des

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Schaumstoffträgers auch in hartem Einsatz weitgehend unverändert bleibt.

Obwohl jeder mechanisch hinlänglich geeignete und chemisch hinlänglich beständige Schaumstoff als Schaumstoffträger für den erfindungsgemäßen Flächenfilterkörper grundsätzlich geeignet ist, besteht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung darin, daß der Schaumstoffträger aus Polyurethanschaumstoff gebildet ist, da dieser Schaumstoff nicht nur sämtliche erforderlichen mechanischen und chemischen Eigenschaften mit sich bringt, sondern auch in Porengrößen und Porenverteilungen herstellbar ist, die sich zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Flächenfilterkörper als besonders vorteilhaft erwiesen haben; ferner ist der bekannte Schaumstoff insbesondere zum Anheften der Adsorberkörner mittels einer Wärmebehandlung geeignet.

Um zu vermeiden, daß der erfindungsgemäße Flächenf ilterkörper im Einsatz etwa übermäßig gedehnt wird und hierbei zumindest zeitweise seine Porenform und -größe verändert, so daß selbst angeheftete Adsorberkörner zum Abplatzen und zum Verlassen der ihnen zugeordneten Poren gebracht werden, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Schaumstoffträger mindestens eine Faserschicht aufweist, die etwa aus beim Aufschäumen eingelagerten Fasern bestehen kann, so daß der Schaumstoffträger nicht mehr in dem Maße gedehnt werken kann,daß hierbei eine Änderung seiner Filtereigenschaften auftreten könnte.

Eine derartige Faserschicht ist bevorzugt als ein sich quer zur Hauptströmungsrichtung eines zu filternden Mediums erstreckendes, flexibles Gitter ausgebildet, das geeignet ist, wegen der sich kreuzenden Einzelfasern nennenswerte Dehnungen praktisch in allen Richtungen der Gitterebene

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zu verhindern/ wobei es besonders von Vorteil ist, das Gitter derart auszubilden, daß seine wirksame Maschengröße den Durchtritt der Adsorberkörner im wesentlichen verhindert; somit ist es möglich, die Adsorberkörner selbst bei stark belastetem Filtermaterial durch Einlagern von Gitterschichten in bestimmten Zonen des Schaumstoffträgers zusätzlich zu fixieren, wobei es besonders von Vorteil ist, daß die Faserschicht auf mindestens eine der Oberflächen des Schaumstoff trägers aufgebracht ist, um sicherzustellen, daß bei hochbelasteten Filtern nicht etwa Adsorberkörner in nennenswertem Maße aus dem Schaumstoffträger herausfallen können und somit etwa eine Änderung der Filtercharakteristik verursachen können.

Soweit nur eine einzige Faserschicht verwendet wird, ist es besonders von Vorteil, daß diese auf die Austrittsoberfläche für gefiltertes Medium aufgebracht wird, um zu verhindern, daß etwa Adsorberkörner durch den gefilterten Materialstrom aus dem Stützkörper herausgerissen werden. Dies ist insbesondere bei Atemmasken wesentlich, da im Gegensatz zu an sich unschädlichem Aktivkohlestaub die Adsorberkörner eine wesentliche Belästigung darstellen können, wenn sie in Augen oder Atemwege gelangen.

Es ist besonders von Vorteil, die Faserschicht aus einem Gewirk aus Polyamidfasern zu bilden, wie dies auch bei dem eingangs genannten Filtermaterial der Fall ist, da derartige Fasern nicht nur die erforderliche chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit aufweisen, sondern zudem besonders gut geeignet sind, die Adsorberkörner im Schaumstoffträger zurückzuhalten.

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Das lockere Gewirk aus Polyamidfasern ist vorzugsweise mit der Oberfläche des Schaumstoffträgers bondiert bzw. verschweißt oder verklebt.

Der erfindungsgemäße Flachenfilterkörper weist somit gegenüber dem bekannten Material nicht nur eine verbesserte Filter- und Aufnahmefähigkeit von Flüssigkeiten auf, sondern in völlig überraschender Weise auch wegen der zusätzlichen aktiven Oberflächen, die die Adsorberkörner bilden, eine wesentlich verbesserte Wirkung beim Filtern von Dämpfen und Gasen.

Auf Materialproben des erfindungsgemäßen Flächenfilterkörpers sowie auf Materialproben eines herkömmlichen Flächenfilters von jeweils 4 cm Oberfläche wurde Dichlordiäthylsulfid aufgetropft.

Nach 6 Stunden wurde die Menge dieser Chemikalie bestimmt, die das Filtermaterial oro cm² durchbrochen hatte.

Ergebnis

Erfindungsgemäßer Flachenfilterkörper Doppelbelegung

a) 0,35 /ug 0,37 μq Durchbruch pro 1 cm2

b) 0,25 /ig 0,27 yüg Durchbruch pro 1 cm²

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Erf indungsgemä ß er Flächenfilterkörper dreifache Belegung

a) 0,60 μ9 0,62 ^g Durchbruch pro 1 cm²

b) 0,57 ug 0,45 ng Durchbruch pro 1 cm²

Herkömmliches Flächenfiltermaterial

a) 2,52 pg 2,42 \xq Durchbruch pro 1 cm²

b) 2,05 μg 2,00 \ig Durchbruch pro 1 cm²

Die zulässige Toleranzgrenze für Filtermaterialien liegt bei 4 μg/cm². Der herkömmliche Flächenfilter beansprucht somit die Hälfte der zulässigen Durchbruchsgrenze, während das erfindungsgemäße, mit sphärischen Adsorbern aus synthetischer Aktivkohle ausgerüstete Material nur ein Zehntel hiervon beansprucht.

Der Gegenstand der Erfindung ist anhand der beigefügten schematischen Zeichnung beispielsweise noch näher erläutert, in der der Schnitt durch ein Filtermaterial gezeigt ist.

Die in der Figur entnehmbaren Abmessungen sind nicht maßstabsgerecht.

Ein Flächenfilterkörper 1 aus Polyurethanschaumstoff ist an seiner einen Oberfläche mit einem Gewirk 5 aus Polyamidfäden bondiert, so daß ein Filtermaterial von etwa 2 mm Dicke entsteht.

Unmittelbar an den Porenwandungen des Schaumstoffträgers 1 sind Aktivkohlepartikel 2 angeheftet, die in Pfeilrichtung durch das Filtermaterial strömende Luft reinigen und entgiften.

Ein Teil der Großporen 3 des Schaumstoffträgers 1 ist mit jeweils einem Adsorberkorn 4 besetzt, das jeweils die zugeordnete Großpore 3 weitgehend ausfüllt und das an der

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Die Maschenweite der Gewirkbeschichtung 5 ist hierbei derart bemessen, daß sie kleiner ist als der Durchmesser eines Adsorberkornes 4, so daß Adsorberkurner 4 daran gehindert werden, den Schaumstoffträger 1 in Pfeilrichtung zu verlassen.

Außer Viskose können auch Polyamid, Polyester oder Polyäthylen als Extrudat zur Erzeugung der Adsorberkörner in Frage kommen.

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Claims

Ansprüche

1. Flächenfilterkörper aus einem offenporigen, flexiblen Schaumstoffträger und von dessen Porenwänden getragenen Adsorberpartikeln, dadurch g e k e η η zeichnetf daß in Poren (3) des Schaumstoffträgers (1) zusätzlich poröse Adsorberkörner (4) eingelagert sind.

2. Flächenf ilterkörper nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Adsorberkörner (4) derart bemessen sind, daß sie die Großporen (3) des Schaumstoffträgers (1) weitgehend ausfüllen.

3. Flächenf ilterkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß 20 % bis 50 % der Großporen (3) des Schaumstoffträgers (1) von den Adsorberkörnern (4) besetzt sind.

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Flächenfilterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Adsorberkörner (4) ähnlich der Form der Poren (3) ausgebildet sind.

Ii 5. Flächenf ilterkörper nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η

zeichnet, daß die Adsorberkörner (4) kugelig

j ausgebildet sind.

6. Flächenf ilterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ι dadurch gekennzeichnet , daß die Adsor-

* berkörner (4) einen Durchmesser von 0,01 bis 0,001 mm

aufweisen.

)l 7. Flächenf ilterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet , daß die Adsorber-

· körner (4) aus Aktivkohle gebildet sind.

8. Flächenf ilterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Adsorberkörner (4) an den Porenwänden angeheftet sind.

9. Flächenf ilterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoffträger (1) aus Polyurethanschaumstoff gebildet ist.

10. Flächenf ilterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff träger (1) mit mindestens einer Faserschicht

(5) versehen ist.

11. Flächenf ilterkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschicht ein sich quer zur Hauptströmungsrichtung eines zu filternden Mediums erstreckendes, felxibles Gitter (5) ist, dessen wirk-

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same MaechengröBe den Durchtritt der Adeorberkörner Im wesentlichen verhindert.

12. Flächenfilterkörper nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschicht (5) auf mindestens einer der Oberflächen des Schaumstoffträgers (1) aufgebracht ist.

¹^* Flächenfilterkörper nach Anspruch 12, dadurch g e k β η η -zeichnet , daß die Faserschicht (5) auf die Auetritteoberfläche für gefiltertes Medium aufgebracht ist.

14. Flächenfilterkörper nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ie Faserschicht aus einem Gewirk (5) aus Polyamidfasern gebildet ist, das mit einer Oberfläche des Schaumstoffträgers (1) verschweißt oder verklebt ist.

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