DK172378B1

DK172378B1 - Cylindrisk filter

Info

Publication number: DK172378B1
Application number: DK272088A
Authority: DK
Inventors: Morio Abe
Original assignee: Chisso Corp
Priority date: 1987-05-19
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1998-05-04
Also published as: DK272088A; KR960016857B1; DE3878034T2; EP0292294A3; KR880013601A; JPH0775648B2; JPS63287517A; US4861633A; EP0292294B1; AU601279B2; DK272088D0; EP0292294A2; AU1643988A; DE3878034D1

Description

i DK 172378 B1

Man kender for tiden forskellige arter kommercielt tilgængelige cylindriske filtre, såsom dem, der fremkommer ved at oprulle et klæde eller et ikke vævet stof i form af ruller, hvorefter man bringer de resulterende ruller 5 til adhæsion ved at oprulle et fiberbundt af bomuldsgarner, multifilamenter, osv. hvilke i det følgende ofte vil blive betegnet filtre af den oprullede type, og blandt disse har man i mange tilfælde anvendt dem, der gør brug af multifilamenterne af hensyn til den lette udførelse af 10 produktionsprocessen.

For at meddele filterne en krævet mekanisk styrke bør fiberbundtet i tilfælde af, det drejer sig om filtre af den oprullede type, oprulles under en vis spænding, således 15 at det er vanskeligt at fremstille dem, der udviser et stort hulrum mellem fibrene. Da de pågældende enkelte filamenter, hvoraf multifilamenterne består, er fremstillet parallelle, især i det tilfælde, hvor fiberbundtet består af multifilamenter, foreligger der en tendens til, at ik-20 ke blot hulrummet mellem enkelte filamenter, men også hulrummet mellem fiberbundterne bliver snævre. Når man således anvender filtre, der er fremstillet ud fra et sådant fiberbundt, foreligger der den ulempe, at fast materiale har tendens til kun at blive opfanget tæt ved over-25 fladen, således at modstanden mod vand stiger i løbet af et relativt kort tidsrum, dvs. at den såkaldte filtreringsperiode er kort. For at undgå en sådan ulempe kan det være muligt at gøre det ydre lag af filtre grovere og at gøre det indre lag deraf tættere, f.eks. ved gradvis 30 oprulning af fiberbundtet eller ved trinvis reduktion af spænding fra begyndelsen af opspolingen mod slutningen deraf, eller ved at anvende grove fibre på det ydre lag af filtre, men dette er behæftet med den ulempe, at denne metode er kompliceret.

35 DK 172378 B1 2

Opfinderne har udført et ekstensivt forskningsarbejde for at overvinde de før angivne ulemper i forbindelse med filtre af den oprullede type og at opnå et filter, der har en lang filtreringsperiode, og resultatet er den 5 foreliggende opfindelse.

Det cylindriske filter ifølge opfindelsen er sammensat af sammenflettede filamenter, der omfatter 20 vægt-% eller derover af sammensatte varmtsmeltende klæbende filamenter 10 bestående af to komponenter, der har en indbyrdes smeltepunktsforskel på 20 *C eller derover, og som har to eller flere sammenflettede dele pr. m af de sammenflettede filamenter, på hvilke dele den sammenflettede styrke er 135(mg)xT eller mere, oprullet på et kernemateriale i cy-15 lindrisk form under en spænding af 135(mg)xT eller derunder, hvorved kontaktpunkterne for de sammenflettede filamenter er bundet ved smelteadhæsion af komponenten med lavt smeltepunkt i de sammensatte filamenter med henblik på en integration af de sammenflettede filamenter.

20

Fig. 1 er en principskitse af et apparat til en filtreringsprøve,

Fig. 2 viser en partikelstørrelse af carborudum nr. 600, 25 og

Fig. 3 til 5 viser forholdet mellem den opsamlede filterkage og trykfaldet.

30 De varmtsmeltende klæbende, sammensatte filamenter, der anvendes ved opfindelsen, defineres som sammensatte filamenter, der indeholder et større antal komponenter, der har en indbyrdes smeltepunkts forskel på 20 *C eller derover, hvilke komponenter har en anordning af side-ved-35 side typen, eller ø-i-hav typen, således at komponenten med det lave smeltepunkt i de sammensatte filamenter kan DK 172378 B1 3 findes på overfladen deraf. I tilfælde af, at smeltepunktforskellen er under 20 *C, er det tilladelige temperaturområde for varmebehandlingen af filtret snævert. Hvad angår råmaterialerne for sådanne sammensatte fila-5 menter kan det anføres, at eksempler på den højtsmeltende komponent deraf er polyestere, polyamider, polypropylen, polyvinyl = chlorid, osv., og at eksempler på den lavt-smeltende komponent er lavt lavtsmeltende polyestere, lavtsmeltende polyamider, lavtsmeltende polypropylen, 10 forskellige polyethylener, ethylen-vinylacetat-copolymer.

De råmaterialer, der anvendes til de sammensatte filamenter, kombinationerne deraf, tex-værdierne deraf og andre betingelser kan passende vælges i afhængighed af filterets anvendelse (permeabilitet, varmeresistens, trykresi-15 stens, osv.). Som enkeltfilament i de sammensatte filamenter anvender man fortrinsvis et, af ca. 0,111 til 11,1 T (tex).

De varmtsmeltende, klæbende, sammensatte filamenter, kan 20 anvendes per se som multifilamenter uden andre filamenter, men de kan også anvendes i form af en blanding deraf med andre filamenter, hvori de her omhandlede sammensatte filamenter findes i en mængde af 20 vægt-% eller derover. Sådanne andre arter af filamenter kan være af f.eks. po-25 lyestere, polyamider og polyolefiner, der har et smeltepunkt, der er højere end smeltepunktet af den komponent i det sammensatte filament, der har det lave smeltepunkt. I tilfælde af, at multifilamenterne har krympninger, har det resulterende filter store hulrum mellem filamenterne, 30 og man foretrækker derfor sådanne filamenter. Krympningen kan enten være spontane krympninger eller to - eller tredimensionale krympninger, der er blevet frembragt i en pakkedåse eller lignende.

35 I tilfælde af, at de sammenflettede filamenter udgør under 20 vægt-% af de varmtsmeltende, klæbende, sammensatte DK 172378 B1 4 filamenter, er antallet af bindingspunkter på filamenterne reduceret, hvorved der opstår en risiko for styrketab i det fremkomne filter. Et foretrukket indhold af de varmtsmeltende, klæbende, sammensatte filamenter er 30 5 vægt-% eller derover.

Ved opfindelsen anvendes de før anførte multifilamenter i form af sammenflettede dele pr. m af de sammenflettede filamenter og med en sammenfletningsstyrke af 135(mg)xT 10 eller mere, fortrinsvis 180(mg)xT eller mere. I denne sammenhæng fremkommer antallet af de før angivne sammenflettede dele ved at gøre brug af en initial belastning af 135(mg)xT på en 1 m lang prøve, ved at man derefter efter 1 minut fastgør to markeringer derpå med en afstand 15 af 50 cm, ved at man måler antallet af sammenflettede dele, som stadig forefindes efter fjernelsen, og ved, at man gentager den før angivne procedure med fem prøver og beregner gennemsnitsværdien for prøverne. Det ovenfor angivne symbol T refererer til den totale tex-værdi af mul-20 tifilamenterne, og sædvanligvis foretrækkes en værdi på 5,6 til 1110 tex.

Hvis styrken af den sammenflettede del er under 135(mg)xT, når de sammenflettede filamenter er oprullet 25 til en cylindrisk form, bliver de sammenflettede dele deraf afflettet, så de ligger parallelt med hinanden, hvilket frembringer den ulempe, at hulrummet i filterlaget er reduceret.

30 Midlerne til at meddele multifilamenterne sammenflettede dele er ikke begrænset på nogen særlig måde, og man kan anvende et konventionelt sammenfletningsapparat, der gør brug af en højtryksgas ved stuetemperatur eller ved høje temperaturer. De sammenflettede filamenter kan opspoles 35 under en spænding af 135(mg)xT eller derunder med henblik på tilvejebringelsen af en ønsket tykkelse. Hvis opspo- DK 172378 B1 5 lingsspændingen overskrider 135(mg)xT, åbnes de sammenflettede dele; en sådan overskridelse er derfor uønsket.

Når den kerne, der anvendes til opspolingen, er en stav eller et ikke porøst rør, trækkes den ud efter dannelsen 5 af filteret, men når den er et porøst rør, kan det efterlades i filteret.

Varmebehandlingen til binding af kontaktpunkterne for filamenterne udføres ved at opvarme de sammenflettede fila-10 menter til en temperatur mellem smeltepunkterne for komponenterne i de sammensatte filamenter. Denne varmebehandling kan gennemføres samtidigt med opspolingstrinnet eller efter dette trin. I tilfælde af, at varmebehandlingen gennemføres samtidigt med opspolingstrinnet, vælger 15 man en fremgangsmåde til filamenter, der har passeret gennem et varmekammer, en fremgangsmåde til opvarmning af overfladen af det cylindriske materiale under opspoling, osv. Som varmekilden til dette formål kan man anvende infrarøde stråler, gasser med høj temperatur osv. Når man 20 udfører opvarmningen efter opspolingstrinnet, kan man anvende en fremgangsmåde, der omfatter, at man fører gasser med høj temperatur gennem det cylindriske materiale fra ydersiden deraf i retning af indersiden deraf.

25 De sammenflettede filamenter er indsnævrede og fortyndede i de sammenflettede dele. Ved opfindelsen er de sammenflettede filamenter opspolet i en tilstand, hvor de sammenflettede dele ikke er åbnet til dannelse af et filter, og hulrum svarende til de sammenflettede dele efterlades 30 over alle filterlagene; det resulterende filter har således ikke blot et lille tryktab, men som det senere vil blive beskrevet vil filterkagen blive opfanget endog ved de indre dele af filterlagene, således at trykforøgelsen hidrørende fra opfangning af filterkage er lille og fil-35 tringsperioden bliver lang. Da filteret ifølge opfindelsen yderligere udviser adhæsion mellem komponenten i de DK 172378 B1 6 varmtsmeltelige sammensatte filamenter med lavt smeltepunkt, er kontaktpunkterne små og homogent dispergeret over hele filteret, og som følge deraf er både hulrumsandelen i og styrken af det resulterende filter høj.

5

Opfindelsen skal beskrives mere detaljeret i de følgende eksempler og sammenligningseksempler. Desuden målte man mængden af opfanget filterkage, tryktabet og den filtreringsnøj agt ighed, som man gjorde brug af i disse eksem-10 pier, ved hjælp af følgende metoder.

Mængde af opfanget filterkage og tryktab.

Som vist på fig. 1 lægger man to filtre 2 oven på hinan-15 den og fixerer dem med et låg 5 i et hus 1, hvorefter man måler trykforskellen (tryktabet) mellem filtrenes indgangs- og udgangsside, mens man cirkulerer vand (35 1/minut) ved hjælp af en pumpe 3, hvorefter man tilfører en opløsning med en filterkage (20 ml, mængde af filter-20 kage 2 g) i en vandbeholder 4, måler tryktabet, når vandet i varmebeholderen er blevet klaret, og gentager tilsætningen af opløsningen med filterkagen og målingen af tryktabet, mens man fortsætter filtreringen under cirkulationen for at bestemme mængden af filterkage (den 25 tilsatte mængde af opfanget filterkage) og værdien af tryktabet. Den anvendte opløsning med filterkage er en suspension, der indeholder 10 vægt-% af et blandet pulver, der består af 25 vægt-% af et aktivt carbon (Shirasagi C (varemærke), indhold af partikler med parti-30 kelstørrelser på 43 pm eller derunder: 80 vægt-%), 50 vægt-% af slibende pulver (FO nr. 1200 (varemærke), indhold af partikler med partikelstørrelser 5 til 15 pm : 90 vægt-%) og 25 vægt-% carborundum (nr. 200, indhold af partikler med partikelstørrelse 35 til 110 pm : 90 vægt-35 %).

DK 172378 B1 7

Filtreringsnøjagtighed.

Under anvendelse af det samme apparat som det, der er 5 vist på fig. 1, fixerer man et filter 2 med et låg 5 i huset, hvorefter man cirkulerer vand med en strømningshastighed af 50 1/minut, tilsætter 20 g af en kage (carborundum nr. 600) til vandbeholderen, udtager en prøve af det filtrerede vand (100 ml) 2 minutter efter til-10 sætning af filterkagen, filtrerer prøver ved hjælp af et membranfilter, der er i stand til at opfange partikler, der har partikelstørrelse på 1 pm eller derover, måler partikelstørrelsen af den filterkage, der er opfanget på-membranfilteret, ved hjælp af et apparat til måling af 15 partikelstørrelsesfordelingen af partiklerne i filterkagen, og beregner opfangningseffektiviteten af hver partikelstørrelse, baseret på partikelstørrelsesfordelingen af råmaterialet. Den minimale partikelstørrelse, i forbindelse med hvilken opfangningseffektiviteten er 75 % eller 20 derover, defineres som filtreringsnøjagtigheden.

Partikelstørrelsesfordelingen af carborudum (nr. 600) er vist på fig. 2.

25 Eksempel 1 til 3 og sammenligningseksempel 1.

Man udsatte en polyester som kernekomponent og et poly-ethylen med høj massefylde som skedekomponent for sammensat smeltespinding i et sammensætningsforhold 50/50, 30 hvorefter man frembringer tredimensionale krympninger i de resulterende varmtsmeltende, klæbende, sammensatte filamenter til opnåelse af multifilamenter (tex-værdien af et enkelt filament: 0,31 tex, antallet af filamenter: 700, og den totale tex-værdi: 217,6 tex) bestående af de 35 sammensatte filamenter, og hvorefter man udsætter multi-filamenterne for en sammenfletningsbehandling ved hjælp DK 172378 B1 8 af et sammenfletningsapparat af den type, der gør brug af indsprøjtning af højtryksluft, til opnåelse af forskellige, sammenflettede filamenter.

5 De sammenflettede filamenter, der blev aftrukket fra en spoleramme, blev ført gennem et 130 *C varmt varmekammer med cirkulerende varm luft og derpå gennem et varmekammer med extrem infrarød stråling, med henblik på varmebehandlinger, hvorefter de successivt blev opspolet på et rør 10 af rustfrit stål med en diameter af 30 mm over en længde af 300 mm, idet de blev opspolet oven på hinanden op til en ydre diameter af 70 mm under spændingen (217,6 x 124 mg =) 27 g, hvilket muliggør, at det resulterende materiale kan køle af efter afslutning af opspolingen, hvorpå 15 man trækker røret af rustfrit stål ud og afskærer begge endedelene af materialet, således at man opnår et cylindrisk filter med en længde af 250 mm, en ydre diameter af 70 mm, en indre diameter af 30 mm og en pakningstæthed af 0,28 til 0,29 g/cm3.

20

Filtrerbarhedsevnerne af disse filtre blev bedømt, jævnfør tabel 1 og fig. 3.

DK 172378 B1 9

Sammen- Filtrerings- Initialt flettede Pakketethed nøjagtighed tryktab Syn4)ol dele/m (g/crn2) (Jim) <kg/cm2) på fig.

S ammenlignings- eksempel 0 0,293 5 0,13 a

Sammenlignings- eksempel 2 0,288 5 0,11 b

Sammenlignings- eksempel 18 0,282 5 0,10 o 2 S ammenlignings- I eksempel 47 0,283 5 0,10 d 3

Eksempel 4 til 6 og sammenligningseksempel 2 5 Man fremstillede forskellige filtre på samme måde som i eksempel 1 til 3, med undtagelse af, at man udsatte et polypropylen og et polyethylen med høj massefylde for sammensat smeltespinding med et sammensætningsforhold af 50/50 og af side-til-side-typen, hvorefter man frembrin-10 ger tredimensionale krympninger i de resulterende sammensatte filamenter, og de resulterende multifilamenter bestående af filamenterne (tex-værdien af et enkelt filament: 1,99 tex, antallet af filamenter: 120, og den totale tex-værdi af multifilamentet: 238,7 tex) blev opspolet 15 under en spænding af (238,7 x 130,5 mg =) 31 g, hvorved filtreringsevnerne af disse filtre blev evalueret, jævnfør tabel 2 og fig. 4.

20 DK 172378 B1 10

Sanmen- Filtrerings- Initialt flettede Pa3cketa!the<i nøjagtighed. tryktab symbol dele/m (g/cm2) (μη) (kg/cm2) på fig.

S ammenlignings- eksenpel 0 0,301 40 0,09 e 2 S ammenlignings- eksempel 3 0,294 40 0,08 f 4 ______

Sammenlignings- eksempel 19 0,296 40 0,07 g 5 S ammenlignings- eksempel 28 0,293 40 0,07 h

Eksempel 7 og 8 og sammenligningseksempel 3

Man fremstillede forskellige filtre på samme måde som i 5 eksempel 1 til 3 med undtagelse af, at man udsatte at polypropylen og et polyethylen med høj massefylde for sammensat smeltespinding i et sammensætningsforhold af 50/50 og af side-til-side-typen, hvorpå man udsatte de resulterende, varmtsmeltende, klæbende sammensatte filamenter 10 for tredimensionale krympninger med henblik påopnåelse af multifilamenter bestående af disse filamenter (tex-værdien af et enkelt filament: 0,278 tex, antallet af filamenter: 350 og den totale tex-værdi af multifilamentet: 97,1 tex), og hvorefter man blandede og parallelanordnede 15 de således fremkomne krympninger (tex-værdien af et enkelt filament: 0,386 tex, antallet af filamenter: 240 og den totale tex-værdi af multifilamenterne: 93,2 tex) i et blandeforhold af 50/50, hvorefter de resulterende blandede multifilamenter blev opspolet under en spænding af 20 (190,4 x 130,5 mg =) 25 g. Filtreringsevnerne af disse filtre blev evalueret, jævnfør tabel 3 og fig. 5.

DK 172378 B1 11

Sammen- Filtrerings- Initialt flettede Pakketethed nøjagtighed tryktab Sylnbol deie/m (g/cm2) (pm) (kg/cm2) på fig.

__ 3 S ammenlignings- eksempel 0 0,290 10 0,12 i 3 S ammenlignings- eksempel 14 0,284 10 0,09 j 7 S ammenlignings- eksempel 52 0,282 10 0,08 k 8

Som det fremgår af tabellerne 1 til 3 og fig. 3 til 5 er det cylindriske filter ifølge opfindelsen et overlegent filter, der har et langt filtreringsliv.

Claims

1. Cylindrisk filter fremstillet ved en filamentopspo-lingsproces ved opspoling af filamenter på en central 5 kerne i en cylindrisk form og sammenbinding af filamenterne ved smelteadhæsion af filamenterne eventuelt efterfulgt af en fjernelse af den centrale kerne, kendetegnet ved, at filtret er sammensat af sammenflettede filamenter omfattende 20 vægt-% eller mere af 10 varmtsmeltende, klæbende sammensatte filamenter, hvilke sammensatte filamenter er sammensat af to komponenter, som har en indbyrdes smeltepunktsforskel på 20 °C eller mere, og som har to eller flere sammenflettede dele per meter af de sammenflettede filamenter, hvor den sammen-15 flettede styrke af de sammenflettede dele er 135(mg)xT eller mere, opspolet på nævnte centrale kerne under en spænding på 135(mg)xT eller mindre, hvor de sammenflettede filamenters kontaktpunkter er sammenbundet ved smelteadhæsion af den lavtsmeltende komponent i de sammensatte 20 filamenter med henblik på en integration af de sammenflettede filamenter.

2. Cylindrisk filter ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de varmtsmeltende, klæbende sammensatte filamen- 25 ter er to- eller tre-dimensionalt krympede filamenter.

3. Cylindrisk filter ifølge krav 1 kendetegnet ved, at de sammenflettede filamenter omfatter 30 til 100 vægt-% af varmtsmeltende, klæbende sammensatte filamen- 30 ter.

4. Cylindrisk filter ifølge krav 1, kendetegnet ved, at styrken af de sammenflettede filamenter er 180(mg)xT eller mere. 35 DK 172378 B1

5. Cylindrisk filter ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de varmtsmeltende, klæbende sammensatte filamenter består af skede-og-kerne-, side-ved-side- eller ø-i-hav-komponenter. 5

6. Cylindrisk filter ifølge krav 5, kendetegnet ved, at komponenterne består af en komponent med højt smeltepunkt, der er valgt blandt polyestere, polyamider, polypropylener og polyvinylchlorider, og en komponent med 10 lavt smeltepunkt, der valgt blandt lavtsmeltende polyestere, lavtsmeltende polyamider, lavtsmeltende polypropylener, polyethylener og ethylen-vinylacetat-copolyme-rer.