DE9218021U1 - Multi-layer filter material - Google Patents

Multi-layer filter material

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Description

31.155/70-Rl31.155/70-Rl

Christian Heinrich Sandler GmbH & Co. KG. Lamitzmühle, 8676 Schwarzenbach/SaaleChristian Heinrich Sandler GmbH & Co. KG. Lamitzmühle, 8676 Schwarzenbach/Saale

Mehrschichtiges FiltermaterialMultilayer filter material

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Filtermaterial mit
einem Grobfilter, einem Feinfilter und einem Träger, die in
Durchströmungsrichtung des Filtermaterials in dieser
Reihenfolge vorgesehen sind.
The invention relates to a multilayer filter material with
a coarse filter, a fine filter and a carrier, which are
Flow direction of the filter material in this
order are provided.

Ein derartiges mehrschichtiges Filtermaterial ist aus der DE 25 03 615 C2 bekannt. Als Träger kommt dort eine vorgefertigte
selbsttragende poröse Bahn zur Anwendung. Auf dem Träger ist
eine das Feinfilter bildende Zwischenschicht aus polymeren
Mikrofasern vorgesehen. Die Zwischenschicht wird auf dem Träger mittels eines Lösungsmittel-Spinnverfahrens erzeugt. Bei diesem Spinnverfahren werden Fasern mit einem mittleren Durchmesser
von höchstens 0,25&mgr;&idiagr;&eegr;, vorzugsweise höchstens 0,3&mgr;&idiagr;&eegr; erzeugt. Das bedeutet jedoch einen beträchtlichen Fertigungsaufwand, da sich bekanntermaßen die Faserfeinheit zu den Produktionskosten
Such a multi-layer filter material is known from DE 25 03 615 C2. The carrier is a prefabricated
self-supporting porous sheet is used. On the carrier is
an intermediate layer of polymeric material forming the fine filter
Microfibers are provided. The intermediate layer is created on the carrier by means of a solvent spinning process. In this spinning process, fibers with an average diameter
of at most 0.25μηη, preferably at most 0.3μηη. However, this means a considerable manufacturing effort, since it is known that the fiber fineness contributes to the production costs

umgekehrt proportional verhält. Derartige feine Fasern mögen sich für sog. "HEPA/ULPA"-Filter lohnen. Für die Filterklassen EU 5 bis EU 9 ist der Fertigungsaufwand jedoch zu groß.inversely proportional. Such fine fibers may be worthwhile for so-called "HEPA/ULPA" filters. However, for filter classes EU 5 to EU 9, the manufacturing effort is too great.

Die EP 0 106 908 Dl offenbart ein mehrschichtiges Filtermaterial, Verfahren zu dessen Herstellung und eine Verwendung desselben, wobei das Filtermaterial aus mindestens einer Grobfilterschicht sowie aus mindestens einer Feinfilterschicht besteht. Zwischen der Grobfilterschicht und der Feinfilterschicht ist eine Mischzone vorgesehen, welche ein Gemisch der Faseranteile von Grob- und Feinfilterschicht umfaßt. Die Filterschichten enthalten einen Anteil natürlicher Fasern, wobei dieses bekannte Filtermaterial auf einer Papiermaschine hergestellt wird. Aufgrund des Herstellungsverfahrens sowie der Tatsache, daß bei diesem bekannten Verfahren der Zusatz natürlicher Fasern eine Verminderung der Bauschkraft des Vlieses bewirkt, kann davon ausgegangen werden, daß die Druckdifferenz eines mit diesem bekannten Material konfektionierten Filters relativ hoch ist. Anwendung findet dieses bekannte Filtermaterial insbes. zur Filtration von Verunreinigungen aus der Luft, Gasen, Dämpfen oder Flüssigkeiten. Es kann bei Luftfiltern, Filter für Gasturbinen sowie als Staubfilter von Industriestäuben, in Dunstabzughauben, als Filter für Klimaanlagen, als Ölfilter, Treibstoffilter und Hydraulik-Öl-Filter Verwendung finden. Besonders geeignet ist dieses bekannte Filtermaterial zur Verwendung als Luftfilter in Kraftfahrzeugen. Es besitzt vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,5 und 0,8 mm bzw. zwischen 0,6 und 0,7 mm. Eine Tiefenfiltration ist mit einem derartig dünnen Filtermaterial nicht möglich. Da hier keine Mikrofasern verwendet werden, sind die Flächengewichte relativ hoch.EP 0 106 908 D1 discloses a multilayer filter material, a method for its production and a use of the same, whereby the filter material consists of at least one coarse filter layer and at least one fine filter layer. Between the coarse filter layer and the fine filter layer there is a mixing zone which comprises a mixture of the fiber components of the coarse and fine filter layers. The filter layers contain a proportion of natural fibers, whereby this known filter material is produced on a paper machine. Due to the production process and the fact that in this known process the addition of natural fibers causes a reduction in the bulking power of the fleece, it can be assumed that the pressure difference of a filter made with this known material is relatively high. This known filter material is used in particular for filtering contaminants from the air, gases, vapors or liquids. It can be used in air filters, filters for gas turbines, as dust filters for industrial dust, in extractor hoods, as filters for air conditioning systems, as oil filters, fuel filters and hydraulic oil filters. This well-known filter material is particularly suitable for use as air filters in motor vehicles. It preferably has a thickness of between 0.5 and 0.8 mm or between 0.6 and 0.7 mm. Deep filtration is not possible with such a thin filter material. Since no microfibers are used here, the surface weights are relatively high.

Die EP 0 375 234 Al beschreibt ein mehrschichtiges Filtermaterial geringer Gesamtdicke, das insbes. fürEP 0 375 234 Al describes a multilayer filter material with a low total thickness, which is particularly suitable for

Staubsaugerbeutel vorgesehen ist und Elektretfasern enthält. Die Dicke dieses Filtermaterials liegt zwischen 0,3 und 0,6 mm, so daß eine Tiefenfiltration mit geringem Anstieg der Druckdifferenzwerte mit diesem bekannten Filtermaterial nicht möglich ist.Vacuum cleaner bags and contains electret fibers. The thickness of this filter material is between 0.3 and 0.6 mm, so that deep filtration with a small increase in the pressure difference values is not possible with this known filter material.

Aus der EP 0 432 586 A2 ist ein mehrschichtiges Filtermaterial mit Langzeitfiltereigenschaften bekannt, das aus Vliesstoffen besteht, die aus Fasern oder Filamenten gleicher oder verschiedenartiger Polymere gefertigt sind.Die verschiedenen Spinnvliesschichten weisen unterschiedliche Feinheiten, Flächengewichte bzw. Dicken auf. So liegt das Flächengewicht des Grob- bzw. Tiefenfilters vorzugsweise zwischen 150 und g/m , während das Flächengewicht des Feinfilters zwischen 30 und 100 g/vcr liegt. Die Dicke des Feinfilters beträgt vorzugsweise 0,2 bis 0,6 mm und die Dicke des Tiefenfilters liegt vorzugsweise zwischen dem 2- und 20-fachen der Dicke der Feinfilterschicht. Die genannten Flächengewichte der verschiedenen Filterschichten in Verbindung mit der hohen Packungsdichte des Tiefenfilters von 0,08 bis 0,15 g/cm3 bzw. einer Packungsdichte des Feinfilters von 0,1 bis 0,2 g/cm3 lassen bei diesem bekannten mehrschichtigen Filtermaterial relativ hohe Druckdifferenzen erwarten.EP 0 432 586 A2 discloses a multilayer filter material with long-term filter properties, which consists of nonwovens made from fibers or filaments of the same or different polymers. The various spunbond layers have different finenesses, basis weights and thicknesses. The basis weight of the coarse or deep filter is preferably between 150 and g/m, while the basis weight of the fine filter is between 30 and 100 g/vcr . The thickness of the fine filter is preferably 0.2 to 0.6 mm and the thickness of the deep filter is preferably between 2 and 20 times the thickness of the fine filter layer. The mentioned surface weights of the various filter layers in conjunction with the high packing density of the depth filter of 0.08 to 0.15 g/cm 3 or a packing density of the fine filter of 0.1 to 0.2 g/cm 3 allow relatively high pressure differences to be expected with this well-known multi-layer filter material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrschichtiges Filtermaterial der eingangs genannten Art zu schaffen, das insbes. für die Abscheideklassen EU 5 bis EU 9 optimale anwendungstechnische Eigenschaften wie niedrige Druckdifferenzen und hohen Abscheide- und Wirkungsgrad aufweist.The invention is based on the object of creating a multi-layer filter material of the type mentioned above, which has optimal application properties such as low pressure differences and high separation and efficiency, in particular for the separation classes EU 5 to EU 9.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger ein Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 10 bis 100g/vcr, einer Dicke zwischen 0,5 und 1 mm und einerThis object is achieved according to the invention in that the carrier is a spunbonded nonwoven with a basis weight of 10 to 100 g /vcr, a thickness of between 0.5 and 1 mm and a

Luftdurchlässigkeit von 500 bis 5000 l/m .sec bei einer Druckdifferenz von 10 mm Wassersäule ist und eine Spinnunterlage für das Feinfilter bildet, daß das Feinfilter ein schmelzgeblasenes Mikrofaservlies aus quasi endlosen Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser von 0,5 bis 15 &mgr;&idiagr;&eegr; ist und ein Flächengewicht von 0,5 bis 10 g/mz aufweist, und daß das auf dem Feinfilter vorgesehene Grobfilter ein Vlies aus Synthese- und/oder Naturfasern mit einem Flächengewicht von 50 bis 300 g/m und einer Dicke zwischen 1 und 20 mm ist. Der mehrschichtige Aufbau des erfindungsgemäßen Filtermaterials aus textilem Trägervlies, Fein, und Grobfilterschicht bewirkt eine Optimierung der Tiefenfiltration in der Weise, daß grobe Partikel in der Grobfilterschicht zurückgehalten werden. Die die Grobfilterschicht passierenden Feinstpartikel werden dann im Feinfilter zurückgehalten. Auf diese Weise ist es möglich, die Druckdifferenz am Filtermaterial über lange Zeit niedrig zu halten, woraus eine hohe Standzeit des Filtermaterials resultiert. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Filtermaterials besteht in dem sehr niedrigen Auflagegewicht der Feinfilterschicht, weil sich dadurch die Wirtschaftlichkeit des Fertigungsverfahrens des erfindungsgemäßen Filtermaterials erhöht.Air permeability of 500 to 5000 l/m .sec at a pressure difference of 10 mm water column and forms a spun base for the fine filter, that the fine filter is a melt-blown microfiber fleece made of quasi-endless fibers with an average fiber diameter of 0.5 to 15 μηη and a basis weight of 0.5 to 10 g/m z , and that the coarse filter provided on the fine filter is a fleece made of synthetic and/or natural fibers with a basis weight of 50 to 300 g/m and a thickness of between 1 and 20 mm. The multi-layer structure of the filter material according to the invention made of textile carrier fleece, fine, and coarse filter layer optimizes the depth filtration in such a way that coarse particles are retained in the coarse filter layer. The very fine particles passing through the coarse filter layer are then retained in the fine filter. In this way, it is possible to keep the pressure difference on the filter material low over a long period of time, which results in a long service life of the filter material. A further advantage of the filter material according to the invention is the very low coating weight of the fine filter layer, because this increases the economic efficiency of the manufacturing process of the filter material according to the invention.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Träger ein Polyolefin-Spinnvlies, vorzugsweise ein Polypropylen-Spinnvlies, mit einem Flächengewicht von ca. 30 g/m und einer Luftdurchlässigkeit von ca. 2000 l/m . see bei einer Druckdifferenz von 10 mm Wassersäule ist, auf den als Feinfilter ein Mikrofaservlies aus Polyolefinfasern appliziert ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Feinfilter-Mikrofaservlies ein Flächengewicht zwischen 0,5 und 20g/m , vorzugsweise zwischen 1 und 6 g/m und einem mittleren Faserdurchmesser zwischen 0,5 und 5 um aufweist. Das Feinfilter-Mikrofaservlies kann z.B. ein PolypropylenspinnvliesIt has proven to be advantageous if the carrier is a polyolefin spunbond, preferably a polypropylene spunbond, with a surface weight of approx. 30 g/m and an air permeability of approx. 2000 l/m . see at a pressure difference of 10 mm water column, to which a microfiber fleece made of polyolefin fibers is applied as a fine filter. It is particularly advantageous if the fine filter microfiber fleece has a surface weight between 0.5 and 20 g/m , preferably between 1 and 6 g/m and an average fiber diameter between 0.5 and 5 μm. The fine filter microfiber fleece can be, for example, a polypropylene spunbond

mit einem Flächengewicht von ca. 2 g/m und einem mittleren Faserdurchmesser von ca. 2 &mgr;&idiagr;&eegr; sein. Das Grobfiltervlies weist vorzugsweise ein Flächengewicht von 100 bis 150 g/m und eine Dicke von 8 bis 10 mm auf. Für das Grobfiltervlies hat sich eine Fasermischung auswith a surface weight of approx. 2 g/m and an average fiber diameter of approx. 2 μm. The coarse filter fleece preferably has a surface weight of 100 to 150 g/m and a thickness of 8 to 10 mm. A fiber mixture of

25 % einer Polyester/Polyester-Biko-Bindefaser 2,2 dtex 40 % einer 1,7 dtex Polyesterfaser25% of a polyester/polyester bico binder fiber 2.2 dtex 40% of a 1.7 dtex polyester fiber

35 % einer 2,2 dtex Polyäthylen/Polyester-Biko-Faser35% of a 2.2 dtex polyethylene/polyester bico fibre

als besonders vorteilhaft erwiesen.proved to be particularly beneficial.

Das als Spinnunterlage für die Feinfilterschicht dienende Trägervlies trägt in vorteilhafter Weise zur Stabilisierung des Mehrschichtenverbundes bei. Außerdem wird durch das genannte Trägervlies die Berstfestigkeit des Filtermaterials erhöht, was insbes. bei seiner Verwendung für Filtertaschen von Bedeutung ist. Außerdem gewährleistet das besagte Trägervlies die erforderliche Stichausreißkraft bei konfektionierten Filtertaschen und trägt zu deren Eigensteifigkeit bei.The carrier fleece, which serves as a spun base for the fine filter layer, contributes advantageously to the stabilization of the multi-layer composite. In addition, the carrier fleece increases the bursting strength of the filter material, which is particularly important when used for filter bags. In addition, the carrier fleece ensures the required stitch tear-out force for ready-made filter bags and contributes to their inherent rigidity.

Die Feinfilterschicht aus quasi endlosen Fasern wird entsprechend dem gewünschten Abscheidegrad und dem gewünschten Wirkungsgrad in ihrem Flächengewicht passend gewählt. Sie besteht vorzugsweise aus Polyolefinfasern, wobei selbstverständlich auch andere Polymere anwendbar sind. Die quasi endlosen Filamente bzw. Fasern bewirken, daß mit äußerst geringen Auflagemengen die entsprechend der jeweiligen Norm geforderten Abscheidewerte erreichbar sind.The fine filter layer made of virtually endless fibers is selected in terms of its surface weight according to the desired degree of separation and the desired level of efficiency. It is preferably made of polyolefin fibers, although other polymers can of course also be used. The virtually endless filaments or fibers mean that the separation values required by the respective standard can be achieved with extremely small application quantities.

Wie bereits erwähnt worden ist, besteht die Grobfilterschicht aus einem Vlies aus Synthese- und/oder Naturfasern, vorzugsweise aus Polyesterfasern, die mit Polyester- und Polyolefin-Biko-Fasern im Feintiterbereich, genadelt oderAs already mentioned, the coarse filter layer consists of a fleece made of synthetic and/or natural fibres, preferably polyester fibres, which are mixed with polyester and polyolefin bico fibres in the fine titre range, needled or

ungenadelt, thermisch und/oder bindemittelverfestigt, gemischt sein können. Die Grob- bzw. Vorfilterschicht hat die Aufgabe, zu verhindern, daß grobe Partikel bis zur Feinfilterschicht gelangen und diese belegen bzw. verstopfen. Das heißt, daß ein vorzeitiger Anstieg der Druckdifferenz verhindert wird.unneedled, thermally and/or binder-strengthened, mixed. The coarse or pre-filter layer has the task of preventing coarse particles from reaching the fine filter layer and covering or clogging it. This means that a premature increase in the pressure difference is prevented.

Das erfindungsgemäße Filtermaterial eignet sich insbes. zur Verwendung für Filtertaschen und hat z.B. im NaCl-Abscheidetest einen Abscheidegrad von > 30 % und einen Anfangsdruckdifferenzwert von < 30 Pa. Wird das erfindungsgemäße Filtermaterial zur Herstellung von Filtertaschen verwendet, so wird im Ashrae-Test die Leistungsklasse EU 7 erreicht.The filter material according to the invention is particularly suitable for use in filter bags and has, for example, a separation efficiency of > 30% and an initial pressure difference value of < 30 Pa in the NaCl separation test. If the filter material according to the invention is used to produce filter bags, the performance class EU 7 is achieved in the Ashrae test.

Claims (6)

31.155/70-Rl Christian Heinrich Sandler GmbH Se Co. KG. Lamitzmühle, 8676 Schwärzenbach /Saale Ansprüche31.155/70-Rl Christian Heinrich Sandler GmbH Se Co. KG. Lamitzmühle, 8676 Schwärzenbach /Saale Claims 1. Mehrschichtiges Filtermaterial mit einem Grobfilter, einem Feinfilter und einem Träger, die in Durchströmungsrichtung des Filtermaterials in dieser Reihenfolge vorgesehen sind,1. Multi-layer filter material with a coarse filter, a fine filter and a carrier, which are provided in the flow direction of the filter material in this order, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 10 bis 100 g/m , einer Dicke zwischen 0,5 und 3 mm und einer Luftdurchlässigkeit von 500 bis 5000 1/xcr . see bei einer Druckdifferenz von 10 mm Wassersäule ist und eine Spinnunterlage für das Feinfilter bildet, daß das Feinfilter ein schmelzgeblasenes Mikrofaservlies aus quasi endlosen Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser von 0,5 bis 15 &mgr;&idiagr;&eegr; ist und ein Flächengewicht von 0,5 bis 20 g/m2 aufweist, und daß das auf dem Feinfilter vorgesehene Grobfilter ein Vlies aus Synthese-und/oder Naturfasern mit einem Flächengewicht von 50 bis 300 g/m und einer Dicke zwischen 1 und 20 mm ist.characterized in that the carrier is a spunbonded fabric with a basis weight of 10 to 100 g/m , a thickness of between 0.5 and 3 mm and an air permeability of 500 to 5000 1/xcr . see at a pressure difference of 10 mm water column and forms a spinning base for the fine filter, that the fine filter is a meltblown microfiber fleece made of quasi-endless fibers with an average fiber diameter of 0.5 to 15 μm and a basis weight of 0.5 to 20 g/m 2 , and that the coarse filter provided on the fine filter is a fleece made of synthetic and/or natural fibers with a basis weight of 50 to 300 g/m and a thickness of between 1 and 20 mm. 2. Filtermaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
2. Filter material according to claim 1,
characterized,
daß der Träger ein PA, PES oder Polyolefin-Spinnvlies, vorzugsweise ein Polypropylen-Spinnvlies, mit einemthat the carrier is a PA, PES or polyolefin spunbond, preferably a polypropylene spunbond, with a *\
Flächengewicht von ca. 30 g/mz und einer
*\
Basis weight of approx. 30 g/m z and a
*\
Luftdurchlässigkeit von 2000 l/m . see bei einer Druckdifferenz von 10 mm Wassersäule ist, auf den als Feinfilter ein Mikrofaservlies aus Polyolefinfasern appliziert ist.
*\
Air permeability of 2000 l/m . see at a pressure difference of 10 mm water column, to which a microfiber fleece made of polyolefin fibers is applied as a fine filter.
3. Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,3. Filter material according to claim 1 or 2, characterized in daß das Feinfilter-Mikrofaservlies ein Flächengewicht zwischen 0,5 und 20 g/m , vorzugsweise zwischen 1 und 6 g/m und einen mittleren Faserdurchmesser zwischen 0,5 und 15 &mgr;&pgr;&igr; aufweist.that the fine filter microfiber fleece has a basis weight between 0.5 and 20 g/m , preferably between 1 and 6 g/m and an average fiber diameter between 0.5 and 15 μιη. 4. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinfilter-Mikrofaservlies aus EVA, PES, PA, PE oder PP mit einem Flächengewicht von ca. 0,5 bis 20g/m und einem mittleren Faserduchmesser von ca. 0,5 bis 15 &mgr;&igr;&agr; besteht.4. Filter material according to one of the preceding claims, characterized in that the fine filter microfiber fleece consists of EVA, PES, PA, PE or PP with a basis weight of approximately 0.5 to 20 g/m and an average fiber diameter of approximately 0.5 to 15 μm . 5. Filtermaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
5. Filter material according to claim 1,
characterized,
daß das Grobfiltervlies ein Flächengewicht von 500 bis 300 g/m , vorzugsweise 100 bis 150 q/m* und eine Dicke von 1 bis 20 mm, vorzugsweise von 8 bis 10 mm aufweist.that the coarse filter fleece has a basis weight of 500 to 300 g/m, preferably 100 to 150 q/m* and a thickness of 1 to 20 mm, preferably 8 to 10 mm.
6. Filtermaterial nach Anspruch 5,6. Filter material according to claim 5, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß das Grobfiltervlies aus Synthese und/oder Naturfasern, vorzugsweise aus 100% PES-Fasern, bestehtthat the coarse filter fleece consists of synthetic and/or natural fibres, preferably 100% PES fibres
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