DK171224B1 - Filterlag og fremgangsmåde til fremstilling af samme - Google Patents

Description

i DK 171224 B1

Opfindelsen angår et filterlag, der er egnet til adskillelse af faste og flydende bestanddele i medier, der indeholder bestanddele, som opløser og/eller reagerer 5 kemisk med cellulose, og med et af polyolefin-fibridpar-tikler dannet fiberstofskelet, hvori filteraktive partikler er indlejret som filterhjælpemiddel, og dette lag er ejendommeligt ved, at filterlaget er opbygget fuldstændigt i form af en selvbærende, voluminøs pap med en struk-10 tur i form af et skind eller en dug, hvorhos polyolefin-fibridpartiklerne, der danner fiberstofskelettet, er indbyrdes sammenfiltrede og forankret i hverandre og foreligger i en blanding af fiberpartikler af forskellig fibrilleringsgrad, nemlig fra delvis fibrillerede eller 15 optrævlede fiberpartikler til fuldstændigt opspaltede fibriller. Hensigtsmæssige udførelsesformer for filterlaget er angivet i krav 2-6.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af det her omhandlede filterlag, hvilken fremgangsmåde er ejen-20 dommelig ved, at den af en blanding af fiberpartikler med forskellig fibrilleringsgrad bestående polyolefin-fi-bridmasse blandes med procesvand i kraftig turbulent bevægelse, og at der til denne blanding i kraftig turbulent bevægelse sættes filteraktive partikler som filter-25 hjælpemidler i en mængde svarende til det endelige mængdeforhold med hensyn til polyolefin-fibridmassen, at den således dannede suspension udhældes i et lag på et sigtebånd og ved fjernelse af procesvandet omdannes til en dug eller et skind, og dugen eller skindet tørres i en 30 gennemløbstørrer ved en temperatur, der ligger mindst 10°C under de pågældende polyolefinfibriders smeltetemperatur, og ved formatering overføres til brugsklare filterlag. Hensigtsmæssige udførelsesformer for fremgangsmåden er angivet i krav 8-12.

35 Filterlag, der anvendes til adskillelse af mediers faste og flydende bestanddele, består i almindelighed af en DK 171224 B1 2 matrix af cellulosefibre, der ligger i formålstjenlig uorden, og som både i tør og gennemfugtet tilstand giver filterpappen en god styrke. Til udførelse af krævende 5 filtreringsopgaver indbygges eller indlejres filterhjælpemidler i denne cellulosefibermatrix. Det drejer sig sædvanligvis om kiselgur, perlit, aktivt kul eller PVPP.

Fra DE-OS 3.329.385 er det også kendt at anvende lange polyolefinfibre til opbygning af sådanne filterlag.

10 Endvidere er det fra DE-GM 8.713.306.7 kendt i et filtermiddel, til dannelse af et aflejret filterlag, udover fibrillerede polyolefinfibre at iblande korte fiberpartikler dannet af formalet cellulose såvel som kiselgur-partikler som filteraktive bestanddele.

15 Disse kendte filterlag og filtermidler er imidlertid ikke anvendelige til filtrering af medier, navnlig væske, der indeholder bestanddele, som opløser eller reagerer kemisk med cellulose, f.eks. cellulaseenzym.

I DE offentliggørelsesskrift nr. 2.318.831 er der beskre-20 vet en fremgangsmåde til fremstilling af et af mikrofi-briller bestående produkt. Mikrofibrillerne fremstilles ved, at man blander to forskellige syntetiske polymerer A og B, der ved grundig blanding er indbyrdes uforligelige, og denne blanding ekstruderes i smeltet tilstand til tråd-25 strenge eller folier, idet den ene polymer B opløsningsfjernes ved hjælp af et egnet opløsningsmiddel, således at den polymere A bliver tilbage i form af meget fine tråde, der betegnes som mikrofibriller. Der er herved tale om mere eller mindre glatte tråde, hvortil der tillejres 30 adsorberende stoffer og således pulverformigt aktivt kul og nitrohuminsyre. Af produktet presses derpå en plade, som imidlertid ikke er selvbærende og navnlig ikke kan optage det tryk, som udøves derpå ved filtrering. Det pladeformige adsorptionsmiddel må derfor forstærkes, 35 f.eks. på et glasfilter.

3 DK 171224 B1 I filterlaget ifølge den foreliggende opfindelse er ikke--modstandsdygtige naturlige cellulosefibre erstattet af modstandsdygtige fibre, og de kendte filterlags mekaniske 5 og fysiske egenskaber bibeholdes i fuld udstrækning. Filterlaget har således en tilstrækkelig egenstabilitet og tillige styrke til optagelse af filteraktive partikler.

Det har således overraskende vist sig, at fiberstofskelettet af indbyrdes sammenfiltrede og forankrede polyole- 10 finfibridpartikler udviser en tilstrækkelig egenstabilitet til dannelse af en voluminøs pap og samtidigt en tilstrækkelig styrke til at optage filteraktive partikler.

De egentlige filterhjælpestoffer, der er indbygget eller indlejret i fiberstofskelettet af polyolefin, såsom 15 kiselgur og perlit, udviser deres fulde filtreringseffekt, således at produkter, der opløser eller angriber cellulose, f.eks. cellulaseprodukter, ved hjælp af filterlag ifølge opfindelsen ikke alene kan klarfiltreres, men også sterilfiltreres.

20 En foretrukken udførelsesform for filterlaget ifølge opfindelsen udmærker sig ved, at fiberstofskelettet er dannet af fibridpartikler af polyethylen eller polypropylen eller af en blanding af fibridpartikler af polyethylen og polypropylen.

25 Med hensyn til deres sammensætning, blandingsforhold og størrelsesfordeling kan de i fiberstofskelettet indbyggede eller indlejrede, filteraktive partikler udvælges og anvendes på samme måde som ved filterlag, der indeholder cellulosefibre.

30 Sammensætningen af filterlaget kan være en sådan, at polyolefinfibridpartiklernes andel af filterlagets samlede vægt andrager mellem 40 og 60%. Polyolefinfibridpartik-lerne kan have en fiberlængde fra 0,8 til 1,2 mm. Herved er fiberlængden og de fuldstændigt fibrillerede dele, dvs.

4 DK 171224 B1 fibrillerne, i almindelighed kun en brøkdel af fiberlængden for de delvis fibrillerede eller optrævlede fiberpartikler.

5 I den udstrækning den filtreringsopgave, der skal udføres tillader det, kan fibestofskelettet indeholde indtil 20%, beregnet på dets vægt, langfibrede polyolefinfibre eller delvis fibrillerede eller optrævlede polyolefinfibre, der har en fiberlængde på op til 5 mm.

10 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen udmærker sig ved, at allerede ved processens begyndelse sættes polyolefinfi-bridpartiklerne i turbulens med procesvandet og derved forgrenes i fuld udstrækning. Til de således med procesvandet forbehandlede polyolefinfibridpartikler til-15 sættes filterhjælpemidlet, mens de endnu holdes i den turbulente tilstand. Herved fremkommer en suspension, hvori polyolefinfibridpartiklerne i stor udstrækning er aktiveret til den senere indbyrdes forankring. Denne aktivering udnyttes ved dannelsen af en fiberdug på et 20 sigtebånd og ved tørring af fiberdugen ved, at fibrid-partiklerne aflejres sammen og forankres til hinanden, hvorved enhver sammensmeltning af fibridpartiklerne skal' undgås.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan aktivering af 25 fibridpartiklerne såvel som disses effektive indbyrdes aflejring og forankring forbedres yderligere ved en udførelsesform, der er ejendommelig ved, at procesvandets begyndelsesmængde vælges således i forhold til mængderne af polyolefinfibridmasse og filterhjælpemiddel, at der ved 30 den turbulente blanding fremkommer en suspension på 4% atro (= 40 g/1), som inden udhældningen fortyndes til 2% atro (= 20 g/1).

En yderligere forbedring af fibridpartiklernes aflejring og indbyrdes forankring kan opnås ved, at fjernelsen af 5 DK 171224 B1 proces vandet på sigtebåndet til at begynde med sker ved afløb nedad under faldtryk, derefter under vakuum. Endelig anbefales det med henblik på opnåelse af den effektive 5 forankring af fibridpartiklerne og en høj porøsitet i filterlaget, at fiberdugen eller -skindet tørres ved hjælp af varmluft.

Når det er hensigten at forstærke fiberstofskelettet med op til 20% af dets vægt med lange polyolefinfibre og/el-10 ler delvis fibrillerede polyolefinfibre med en fiberlængde på op til 5 mm, anbefales det at gennemføre fremgangsmåden ifølge opfindelsen på en sådan måde, at disse langfibrede polyolefinfibre henholdsvis delvis fibrillerede polyolefinfibre først sættes til den turbulente 15 blanding af procesvand og polyolefinfibridmasse, hvorpå filterhjælpemidlerne sættes til den vedblivende turbulente blanding.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til det på tegningen viste udførelseseksempel, 20 idet fig. 1 er et snit gennem et filterlag ifølge opfindelsen, fig. 2 viser det med henvisningstallet 2 afmærkede udsnit i fig. 1 i en forstørrelse på ca. 1000 gange, og fig. 3 viser polyolefinfibridpartikler af forskellige 25 fibrillerings- eller optrævlingsgrader i en forstørrelse på ca. 250 gange.

Fig. 1 viser et filterlag 11 bestående af en voluminøs specialpap på ca. 1200-1500 g/m^ med en tykkelse på 2,8-4,5 mm og en rumvægt på op til 0,50 g/m^.

30 Som vist i fig. 2 omfatter filterlaget 11 til optagelse af filterhjælpemidlerne, navnlig kiselgur og/eller perlit, 6 DK 171224 B1 en fibermatrix eller et fiberstofskelet. I modsætning til sædvanlige filterlag består dette fiberstofskelet af fibridpartikler 12 af polyethylen og/eller polypropylen.

5 Sådanne fibridpartikler dannes ved optrævlende formaling af polyethylen- og/eller polypropylenfibre med en begyndelseslængde på 0,8-1,2 mm. Som det fremgår af fig. 3 foreligger disse fibridpartikler 12 i en blanding af fiberpartikler med varierende fibrillerings- eller optræv-10 lingsgrad. Således udgøres en fibridpartikel af en mere eller mindre optrævlet eller fibrilleret fiberpartikel 12a, som i sit midterområde endnu udviser et fiberstykke 12d og i sine endeområder 12e er spaltet på pensellignende måde. En noget kraftigere optrævlet fibridpartikel 12b har 15 endnu stort set sammenhængende fibrider, idet der navnlig i endeområderne allerede er sket en kraftig opspaltning i fibriller 12f, mens der navnlig i midterområderne endnu findes sammenholdende og mere eller mindre massive dele 12g. I en endnu kraftigere opløst fibridpartikel 12c 20 foreligger praktisk talt kun fibriller 12f, som imidlertid holdes mere eller mindre sammen. Endelig kan der opnås en fibrilleringsgrad, hvorved der kun foreligger fibriller 12f. I fiberstofskelettet tilhørende filterlaget 11 ifølge det viste eksempelvis anvendes en blanding af sådanne 25 fibrilpartikler 12a, 12b og 12c og fuldt afspaltede fibriller 12f, idet mængdeandelene af fibridpartikler med forskellig fibrillerings- eller optrævlingsgrad skal vælges i det enkelte tilfælde svarende til den filtreringsopgave, der skal udføres ved hjælp af filterlaget 11. 1 2 3 4 5 6

Imidlertid skal blandingen af fibridpartikler 12a, 12b og 2 12c og fibriller 12f i alle tilfælde vælges på en sådan 3 måde, at den fornødne ydre stivhed af fiberstofskelettet 4 er sikret, og at de filteraktive kiselgurpartikler 13 og 5 perlit-partikler 14 er tilstrækkeligt fast indlejret og 6 tilbageholdes sikkert under filtreringen, for at de ikke skal skylles ud i filtratet. Disse filteraktive kiselgurpartikler 13 og perlit-partikler 14 har kornstørrelser 7 DK 171224 B1 mellem ca. 5 og 100 jxm, idet den gennemsnitlige partikelstørrelse kan indstilles efter den filtreringsopgave, der skal udføres i hvert tilfælde, ved valg af et 5 dertil svarende blandingsforhold mellem finere og grovere partikler (fin kiselgur med gennemsnitlig partikelstørrelse 20-50 μτα og grov kiselgur med gennemsnitlig partikelstørrelse 50-70 /m). Kornstørrelsesintervallet og -fordelingen kan for perlit-partiklernes vedkommende 10 vælges og indstilles på samme måde som ved kiselgurpartik-lerne.

I alle tilfælde er det nødvendigt, at fibermatrixen på tilsvarende måde udviser fine forgreninger, for på den ene side ved fremstillingen af filterarket eller -banen at 15 opnå en god sammenfiltring mellem de enkelte fibre, der sikrer filterlagets nødvendige styrke både i tør og gennemvåd tilstand, og på den anden side at opnå en sikker indlejring af de fine filteraktive bestanddele i de sammenfiltrede, forgrenede fiberdele.

20 Filterlag 11, der skal anvendes til finfiltrering, har et fiberstofskelet bestående udelukkende af fibridpartikler 12. Filterlag 11, der er bestemt til udførelse af grovere filtreringsopgaver, kan med henblik på forstærkning af ark- eller banedannelsen, dvs. en forøgelse af den porøse 25 paps styrke, i sit fiberstofskelet indeholde en andel på op til 20 vægt-% af fiberstofskelettet af langfibrede polyolefinfibre eller -filamenter 15 og/eller optrævlede eller fibrillerede polyolefinfibre, idet disse langfibrede polyolefinfibre eller fibrillerede polyolefinfibre kan 30 have en fiberlængde op til 5 mm.

Følgende er et eksempel på fremstillingen af filterlag 11: I en pulper indføres vand. Mens en rotor sætter procesvandet i hæftig turbulens, indføres først udvalgt eller forblandet polyolefinfibridmateriale og i tilslutning 8 DK 171224 B1 hertil fiberhjælpemidler, såsom kiselgur og/eller perlite og eventuelt også specielle filterhjælpemidler, såsom aktivt kul eller PVPP, i en sådan mængde, at der dannes en 5 vandig suspension på 4% atro (= 4 g/1). Mængdeforholdet mellem polyolefinfibridmaterialet og filterhjælpemidlerne kan andrage mellem 40:60 og 60:40, alt efter den ønskede filtreringseffekt henholdsvis den filtreringsopgave, der skal udføres ved hjælp af det heraf senere dannede filter-10 lag. Suspensionen - hvori vandet blot udgør suspensionsbæreren for polyolefinfibridpartiklerne og filterhjælpe-midlet - pumpes nu efter fortynding med yderligere vand til ca. 2,0% atro (= 20 g/1) ud på et endeløst, omløbende sigtebånd med henblik på fremstilling af et fiberskind 15 eller -lag til senere dannelse af filterlaget. Mens procesvandet nu løber af ned gennem sigtebåndet, til at begynde under sin egen vægt, derpå under påvirkning af vakuum, bliver polyolefinfibridpartiklerne og fiberhjælpe-midlet tilbage på sigtebåndet i en formålstjenlig uorden.

20 De danner den egentlige fiberdug med de ønskede fysiske egenskaber, såsom fladevægt, tykkelse og rumvægt. Derpå føres fiberdugen i form af en endeløs bane kontinuerligt gennem en gennemløbstørrer. Her sker tørringen ved temperaturer, der ligger mindst 10°C under den aktuelle smelte-25 temperatur for polyolefinfibridpartiklerne, hvorved det sikres, at der ikke kan ske nogen smeltning, og at f ibridpartiklernes morfologiske struktur opretholdes. Efter tørreprocessen og den påfølgende formatering er filterlagene klar til brug.

30 De således fremstillede filterlag skal fortrinsvis anvendes som si- eller sigtefiltre.

9 DK 171224 B1

GENSTANDSFORTEGNELSE

11 filterlag 12 (polyolefin-)fibridpartikel 5 12a fiberpartikel 12b fibridpartikel (kraftigt optrævlet) 12c fibridpartikel (endnu kraftigere optrævlet) 10 12d fiberstykke 12e endeområde 12f fibril I2g massive dele 13 kiselgurpartikler 15 14 perlite-partikler 15 polyolefinfiber eller -filament

Claims (12)

1. Filterlag, der er egnet til adskillelse af faste og flydende bestanddele i medier, der indeholder bestand- 5 dele, som opløser og/eller reagerer kemisk med cellulose, og med et af polyolefin-fibridpartikler dannet fiberstofskelet, hvori filteraktive partikler er indlejret som filterhjælpemiddel, kendetegnet ved, at filterlaget (11) er opbygget fuldstændigt i form af en selvbærende, 10 voluminøs pap med en struktur i form af et skind eller en dug, hvorhos polyolefin-fibridpartiklerne (12), der danner fiberstofskelettet, er indbyrdes sammenfiltrede og forankret i hverandre og foreligger i en blanding af fiberpartikler af forskellig fibrilleringsgrad, nemlig fra 15 delvis fibrillerede eller optrævlede fiberpartikler (12a) til fuldstændigt opspaltede fibriller (12f).

2. Filterlag ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fiberstofskelettet er dannet af fibridpartikler (12) af polyethylen eller polypropylen eller af en blanding af 20 fibridpartikler (12) af polyethylen og polypropylen.

3. Filterlag ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at polyolefin-fibridpartiklernes vægtandel af filterlagets samlede vægt andrager mellem 40 og 60%.

4. Filterlag ifølge et eller flere af kravene 1-3, 25 kendetegnet ved, at polyolefin-fibridpartiklerne har en fiberlængde fra 0,8 til 1,2 mm.

5. Filterlag ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet ved, at fiberstofskelettet indeholder op til 20 vægt-% langfibrede polyolefinfibre (15) og/eller delvis 30 fibrillerede eller optrævlede polyolefinfibre, der udviser en fiberlængde på op til 5 mm. 11 DK 171224 B1

6. Filterlag ifølge et af kravene 1-5, kendetegnet ved, at de i fiberstofskelettet af polyolefin-fibrid-partikler (12) indlejrede filterhjælpemidler er kiselgur- 5 partikler (13) og/eller perlitpartikler (14).

7. Fremgangsmåde til fremstilling af filterlag ifølge et eller flere af kravene 1-6, kendetegnet ved, at den af en blanding af fiberpartikler med forskellig fibrillleringsgrad bestående polyolefin-fibridmasse 10 blandes med procesvand i kraftig turbulent bevægelse, og at der til denne blanding i kraftig turbulent bevægelse sættes filteraktive partikler som filterhjælpemidler i en mængde svarende til det endelige mængdeforhold med hensyn til polyolefin-fibridmassen, at den således dannede 15 suspension udhældes i et lag på et sigtebånd og ved fjernelse af procesvandet omdannes til en dug eller et skind, og dugen eller skindet tørres i en gennemløbstørrer ved en temperatur, der ligger mindst 10eC under de pågældende polyolefinfibriders smeltetemperatur, og ved 20 formatering overføres til brugsklare filterlag.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at procesvandets begyndelsesmængde vælges således i forhold til mængderne af polyolefin-fibridmasse og filterhjælpemiddel, at der ved den turbulente bevægelse fremkommer en 25 suspension på 4% atro (= 40 g/1), som inden udhældningen fortyndes til 2% atro (= 20 g/1).

9. Fremgangsmåde ifølge krav 7 eller 8, kendetegnet ved, at der som filterhjælpemiddel tilsættes kiselgur og/eller perlit i en mængde svarende til den ønskede 30 filtreringseffekt af de filterlag, der skal fremstilles, o idet forholdet mellem den nævnte mængde og polyolefin-fibridmassens tørvægt er mellem 60:40 og 40:60. 12 DK 171224 B1

10. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 7-9, kendetegnet ved, at fjernelsen af procesvandet på sigtebåndet til at begynde med sker ved afløb nedad under 5 faldtryk, derefter under vakuum.

10 DK 171224 B1

11. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 7-10, kendetegnet ved, at dugen eller skindet tørres ved hjælp af varmluft.

12. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 10 7-11, kendetegnet ved, at langfibrede polyolefinfibre og/eller delvis fibrillerede polyolefinfibre med en fiberlængde op til 5 mm under opretholdelse af den turbulente tilstand sættes til blandingen af procesvand og polyolefin-fibridmasse, inden fiberhjælpemidlet tilsæt-15 tes.