WO2004067094A1 - Atemschutzfilter und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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Andreas Haeuser
Keith KRÜGEL
Wilfried Hoffmann
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Msa Auer Gmbh
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
    • A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators

Definitions

  • the invention relates to a respiratory protection filter consisting of a solid filter body formed under the action of pressure and heat from a sorptive and a fusible material, which is fixed in an edge-tight manner in a filter housing, and a method for producing the same.
  • DE 197 14 350 A1 discloses a method for producing a respiratory protection filter in which a fine-grained, sorptive or catalytically active material is mixed with a meltable polyethylene which is intensively wetted with an oligo-condensate, and the mixture is mixed at certain temperatures and pressing to a shaped body, cooled in the mold and then removed from the mold. Apart from the elaborate cooling and
  • De-molding process poses difficulties for the further use of the filter molded body produced in this way, in particular in that a secure seal between the inner wall of a filter housing in which the filter body is inserted and the filter body is not guaranteed, or the gas-tight integration of the filter body into the filter housing by means of a non-positive adhesive Connection requires a considerable technical effort and, as soon as the filter performance is exhausted, the filter body including the filter housing and connections must be disposed of.
  • the limited mechanical stability in the edge region of the shaped filter body also prevents simple further processing of the shaped filter body and the edge-tight integration into the filter housing.
  • DE 100 21 582 A1 proposes to press the mixture of the sorptive and the fusible material directly in an annular connecting part at the temperatures and pressures required for the production of the filter molded body. This creates an edge-tight connection between the inner surface of the connection part and the circumferential surface of the shaped filter body.
  • the connecting part is connected in a gastight manner to an adapter and can then be connected to a respirator mask or to a blower filter device or - provided with a mouthpiece - can be used directly as a respirator filter for a user.
  • connection part which, when the filter is used up, is also disposed of. Since the adapter provided for connection to the respiratory filter device or the blower filter device or provided with a mouthpiece has to be connected to the connecting part in a force-fitting manner because of the required tightness and is therefore also not recyclable, the effort for the production and disposal of the respiratory protection filter is high considerable.
  • the invention is therefore based on the object of developing a breathing protection filter of the type mentioned at the outset, which is inexpensive in terms of production, use and disposal or recycling.
  • Filter body is a conically shaped, separate filter molded body produced in a molding tool, which is interchangeably housed in a filter housing with the same taper as that of the filter molded body and is held in the housing in an edge-tight manner with a press-in device connected to the filter housing.
  • This means that the molded filter body can be easily removed from the mold and gently - without edge damage - placed in a reusable filter housing and temporarily, ie detachably, fixed in it and thus easily replaced after the filter capacity has been exhausted. This significantly reduces costs.
  • Another important feature of the invention is, moreover, that the production of the shaped filter body takes place in a pocket corresponding to the finished shape of an air-permeable thin-layer material, in particular a fleece.
  • the still free surface can be covered with an air-permeable material, so that the filter molded body is completely surrounded by an air-permeable covering that is firmly connected to the filter material. This further facilitates demolding and the surface of the molded part
  • the lateral area of the air-permeable coating material is coated with an air-impermeable material. This allows the gas tightness at the peripheral edge of the Filter housing inserted filter body can be guaranteed even at low injection pressure.
  • the press-in device is a screw ring which can be screwed onto the gas inlet side of the filter housing and which has a press ring which is directed into the interior of the filter housing and is supported on the shaped filter body.
  • the screw ring By turning the screw ring, the conical circumferential surface of the shaped filter body can be placed gently against the conical inner circumferential surface of the filter housing until the edge tightness is achieved. After removing the screw ring, a used shaped filter body can easily be removed from the filter housing.
  • a mixture of a fine-grained sorptive material and a finely divided, meltable polyethylene is first produced with the addition of an adhesion promoter based on oligocondensate.
  • pockets made of an air-permeable nonwoven material are also provided in a deep-drawing process. After the fleece pocket has been placed in a mold of the same shape, the mixture described above is poured into the fleece pocket and, after a fleece cover has been placed on the remaining free surface, pressed under certain temperature and pressure conditions in the fleece pocket delimited by the mold.
  • the filter body can be easily removed from the mold and transported without damaging its surface and installed in a filter housing. De-molding is further facilitated in that the molding tool and the filter molding are conical.
  • the shaped filter body is now placed in a likewise conical filter housing with the same taper as that of the shaped filter body and gradually pressed in until the non-woven material in the contact area with the inner wall of the filter housing is gas-tightly integrated by pressing in and possibly compressing the nonwoven-coated conical shaped filter body in the conical filter housing is guaranteed.
  • the shaped filter body is releasably fixed in order to be easily removed and disposed of when the filter capacity is exhausted.
  • An important effect of the nonwoven covering is to improve the lubricity of the shaped filter body in the filter housing both during assembly and during disassembly.
  • the drawing shows a sectional view of the respiratory protection filter 1 produced and designed according to the method according to the invention, which comprises a reusable, conically tapering filter housing 2 and a shaped filter body 3 which has the shape of a circular truncated cone.
  • the filter housing 2 has a connection piece 4 on the air outlet side (suction side), via which the respiratory protection filter 1 is connected directly to a mouthpiece or to a respiratory mask or a blower filter device (not shown in each case).
  • the shaped filter body 3 is completely surrounded by a covering 5 made of a nonwoven.
  • an external thread 6 is formed, into which the thread of a Screw ring 7 engages.
  • the screw ring 7 has a press ring 8 pointing towards the inside of the filter housing 2, which is supported on the filter shaped body 3 and, when the screw ring 7 is turned, gas-tight (edge-tight) into the filter housing 2 or with its outer surface on the inner peripheral surface of the filter housing 2 presses.
  • the sealing effect of the covering 5, which acts as a lubricant and sealant on the lateral circumferential surface of the shaped filter body 3, can be improved by an airtight impregnation (coating) applied in this area of the covering 5.
  • Respiratory protection filter Filter housing Filter molded body Connection piece Air-permeable covering External thread of 2 7 screw ring Press ring

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Abstract

Ein Atemschutzfilter umfasst ein sich von der Gaseintrittsseite zur Gasaustrittsseite sich konisch verjüngendes Filtergehäuse (2), in das ein separat hergestellter fester Filterformkörper (3) gleicher Konizität mit Hilfe eines an der Gaseintrittsseite auf das Filtergehäuse aufgeschraubten Schraubringes (7) mit in das Innere des Filtergehäuses weisendem, sich auf dem Formfilterkörper abstützendem Pressring (8) lösbar, aber randdicht eingepresst ist. Der Formfilterkörper ist von einer luftdurchlässigen dünnen Umhüllung (5) umgeben. Aufgrund der lösbaren randdichten Fixierung ist der Formkörper auswechselbar und das Filtergehäuse wiederverwendbar.

Description

Beschreibung
Atemschutzfilter und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Atemschutzfilter, bestehend aus einem unter Druck- und Wärmeeinwirkung aus einem sorptiven und einem schmelzbaren Material gebildeten festen Filterkörper, der randdicht in einem Filtergehäuse fixiert ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Aus der DE 197 14 350 AI ist ein Verfahren zur Herstellung eines Atemschutzfilters bekannt, bei dem ein fein- körniges, sorptiv oder katalytisch wirkendes Material mit einem schmelzbaren Polyethylen, das mit einem Oligokon- densat intensiv benetzt ist, gemischt und die Mischung bei bestimmten Temperaturen und Drücken zu einem Formkörper verpresst, in der Form gekühlt und anschließend ent- formt wird. Abgesehen von dem aufwendigen Abkühl- und
EntformungsVorgang bereitet die weitere Verwendung des so hergestellten Filterformkörpers insbesondere insofern Schwierigkeiten, als eine sichere Abdichtung zwischen der Innenwand eines Filtergehäuses, in das der Filterkörper eingelegt wird, und dem Filterkörper nicht gewährleistet ist bzw. die gasdichte Einbindung des Filterkörpers in das Filtergehäuse durch eine kraftschlüssige adhäsive Verbindung einen erheblichen technischen Aufwand erfordert und, sobald die Filterleistung erschöpft ist, der Filterkörper einschließlich des Filtergehäuse nebst Anschlüssen entsorgt werden uss. Die eingeschränkte mechanische Stabilität im Randbereich des Filterformkörpers steht einer einfachen Weiterverarbeitung des Filterformkörpers und der randdichten Einbindung in das Filterge- häuse zusätzlich im Wege. Zur Lösung dieser Probleme wird in der DE 100 21 582 AI vorgeschlagen, die Mischung aus dem sorptiven und dem schmelzbaren aterial bei den für die Herstellung des Filterformkörpers erforderlichen Temperaturen und Drücken unmittelbar in einem ringförmigen Anschlussteil zu ver- pressen. Dabei entsteht eine randdichte Verbindung zwischen der Innenfläche des Anschlussteils und der Umfangs- flache des Filterformkörpers. Das Anschlussteil wird gasdicht mit einem Adapter verbunden und kann dann an eine Atemschutzmaske oder an ein Gebläsefiltergerät angeschlossen werden oder - mit einem Mundstück versehen - unmittelbar als Atemschutzfilter für einen Benutzer verwendet werden.
Der Nachteil dieses Verfahrens bzw. des danach hergestellten Atemschutzfilters besteht in dem Aufwand für die Bereitstellung des Anschlussteils, das, wenn der Filter verbraucht ist, mit entsorgt werden uss. Da der zum An- schluss an das Atemfiltergerät oder das Gebläsefilterge- rät vorgesehene bzw. mit einem Mündstück versehene Adapter wegen der erforderlichen Dichtheit kraftschlüssig mit dem Anschlussteil verbunden werden muss und daher ebenfalls nicht wiederverwertbar ist, ist der Aufwand für die Herstellung und Entsorgung des Atemschutzfilters be- trächtlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein A- temschutzfilter der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, das bezüglich der Herstellung, Anwendung und Entsorgung bzw. Wiederverwertung kostengünstig ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst .
Aus den Unteransprüche ergeben sich weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Atemschutzfilters ist im Anspruch 7 wiedergegeben.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass der
Filterkörper ein in einem Formwerkzeug hergestellter, konisch geformter, separater Filterformkörper ist, der auswechselbar in einem Filtergehäuse mit gleicher Konizität wie die des Filterformkörpers untergebracht ist und mit einer mit dem Filtergehäuse verbundenen Einpressvorrich- tung randdicht in dem Gehäuse gehalten wird. Das heißt, der Filterformkörper kann auf einfache Weise entformt und schonend - ohne Randbeschädigung - in ein wiederverwendbares Filtergehäuse eingebracht und in diesem vorüberge- end, das heißt lösbar, fixiert werden und somit nach Erschöpfung der Filterleistung leicht ausgetauscht werden. Der Kostenaufwand wird dadurch erheblich reduziert.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht dar- über hinaus darin, dass die Herstellung des Filterformkörpers in einer dessen fertiger Form entsprechenden Tasche aus einem luftdurchlässigen dünnschichtigen Material, insbesondere einem Vlies, erfolgt. Vor dem Verpressen der in die Tasche eingebrachten Mischung aus sorptivem und schmelzbarem Material kann die noch freie Fläche mit einem luftdurchlässigen Material abgedeckt werden, so dass der Filterformkörper vollständig von einer luftdurchlässigen und mit dem Filtermaterial fest verbundenen Umhüllung umgeben ist. Dadurch wird die Entformung weiter erleichtert und die Oberfläche des Formteilkörpers beim
Einbringen in das Filtergehäuse zusätzlich geschont.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der seitliche Bereich des luftdurchlässigen Beschichtungsma- terials mit einem luftundurchlässigen Stoff beschichtet. Dadurch kann die Gasdichtheit am Umfangsrand des in das Filtergehäuse eingebrachten Filterformkörpers schon bei geringem Einpressdruck gewährleistet werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Ein- pressvorrichtung ein an der Gaseintrittsseite des Filtergehäuses verschraubbarer Schraubring, der einen in das Innere der Filtergehäuses gerichteten, sich auf dem Filterformkörper abstützenden Pressring aufweist. Dadurch Drehen des Schraubringes kann die konische Umfangsflache des Formfilterkorper schonend bis zur Erzielung der Randdichtheit an die konische Innenumfangsfläche des Filtergehäuses angelegt werden. Nach dem Entfernen des Schraubringes kann ein verbrauchter Formfilterkorper leicht aus dem Filtergehäuse entfernt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, in deren einziger Figur eine Schnittansicht eines in einem wiederverwendbaren Filtergehäuse vorübergehend gasdicht fixierten Filterformkörpers wiedergegeben ist, näher erläutert.
Zur Herstellung des Filterformkörpers wird zunächst ein Gemisch aus einem feinkörnigen sorptiven Material und einem feinteiligen schmelzbaren Polyethylen unter Zusatz eines Haftvermittlers auf Oligokondensatbasis hergestellt. Entsprechend der erfindungsgemäß konischen Gestalt des Filterformkörpers werden außerdem in einem Tief- ziehprozess gefertigte Taschen aus einem luftdurchlässigen Vliesmaterial bereitgestellt. Nachdem die Vliestasche in ein Formwerkzeug von gleicher Gestalt eingelegt wurde, wird die oben beschriebene Mischung in die Vliestasche eingefüllt und, nachdem eine Vliesabdeckung auf die verbleibende freie Oberfläche gelegt wurde, unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen in der von dem Formwerkzeug begrenzten Vliestasche verpresst. Aufgrund der Vliesumhüllung, die mit dem Material des Filterform- körpers eine innige Verbindung eingeht, kann der Filterformkörper leicht aus dem Werkzeug entformt und ohne Beschädigung seiner Oberfläche transportiert und in einem Filtergehäuse montiert werden. Die Entformung wird weiter dadurch erleichtert, dass das Formwerkzeug und der Filterformkörper konisch ausgebildet sind.
Der Filterformkörper wird nun in ein ebenfalls konisch ausgebildetes Filtergehäuse mit der gleichen Konizität wie die des Filterformkörpers eingelegt und allmählich soweit eingepresst, bis durch das Einpressen und gegebenenfalls das Verdichten des Vliesmaterials im Kontaktbereich mit der Innenwand des Filtergehäuses eine gasdichte Einbindung des vliesummantelten konischen Filterformkör- pers in das konische Filtergehäuse gewährleistet ist. In dieser Lage wird der Formfilterkorper lösbar fixiert, um bei erschöpftem Filtervermögen auf einfache Weise entfernt und entsorgt werden zu können. Eine wichtige Wirkung der Vliesumhüllung besteht in der Verbesserung der Gleitfähigkeit des Formfilterkörpers in dem Filtergehäuse sowohl bei der Montage als auch bei der Demontage.
Die Zeichnung zeigt eine Schnittansicht des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten und ausgebildeten Atemschutzfilters 1, der ein wiederverwendbares, sich konisch verjüngendes Filtergehäuse 2 und einen Filterformkörper 3, der die Form eines Kreiskegelstumpfes hat, um- fasst. Das Filtergehäuse 2 weist an der Luftaustrittsseite (Saugseite) ein Anschlussstück 4 auf, über das das A- temschutzfilter 1 unmittelbar an ein Mundstück oder an eine Atemschutzmaske oder ein Gebläsefiltergerät (jeweils nicht dargestellt) angeschlossen wird. Der Filterformkörper 3 ist vollständig von einer aus einem Vlies bestehenden Umhüllung 5 umgeben. Am oberen Rand des Filtergehäu- ses 2, das heißt, an der Lufteintrittsseite, ist ein Außengewinde 6 eingeformt, in das das Gewinde eines Schraubrings 7 eingreift. Der Schraubring 7 weist im Abstand von dessen Umfangsrand einen zum Inneren des Filtergehäuses 2 weisenden Pressring 8 auf, der sich auf dem Filterformkörper 3 abstützt und diesen beim Drehen des Schraubringes 7 gasdicht (randdicht) in das Filtergehäuse 2 bzw. mit seiner Mantelfläche an die Innenumfangsfläche des Filtergehäuses 2 drückt. Die Dichtwirkung der an der seitlichen Umfangsflache des Filterformkörpers 3 als Gleit- und Dichtmittel wirkenden Umhüllung 5 kann durch eine in diesem Bereich der Umhüllung 5 aufgetragene luftundurchlässige Imprägnierung (Beschichtung) verbessert werden.
Wenn die Filterleistung nach der Benutzung des Atem- schutzfilters nicht mehr ausreichend ist, wird der
Schraubring 7 von dem Filtergehäuse 2 abgeschraubt und der Filterformkörper 3 entfernt sowie durch einen neuen ersetzt .
Bezugszeichenliste
Atemschutzfilter Filtergehäuse Filterformkörper Anschlussstück Luftdurchlässige Umhüllung Außengewinde von 2 7 Schraubring Pressring

Claims

Patentansprüche
1. Atemschutzfilter, bestehend aus einem unter Druck- und Wärmeeinwirkung aus einem sorptiven und einem schmelzbaren Material gebildeten festen Filterkörper, der randdicht in einem Filtergehäuse fixiert ist, das an der Gasaustrittsseite einen Anschluss für eine A- temschutzmaske oder ein Gebläsefiltergerät oder ein Mundstück für einen Benutzer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper ein in einem Formwerkzeug separat hergestellter, sich vom Gaseintritt zum Gasaustritt hin konisch verjüngender Filterformkörper (3) ist, der auswechselbar in dem Fil- tergehäuse (2) untergebracht ist, wobei das Filtergehäuse (2) eine mit dem Filterformkörper (3) übereinstimmende Konizität aufweist und an seiner Gaseintrittsseite eine Einpressvorrichtung (7, 8) zum randdichten und wieder lösbaren Fixieren des Filterform- körpers (3) an der Innenwand des Filtergehäuses (2) vorgesehen ist.
2. Atemschutzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterformkörper (3) eine dünn- schichtige luftdurchlässige Umhüllung (5) aufweist.
3. Atemschutzfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (5) im konischen Randbereich des Filterformkörpers (3) mit einem luftun- durchlässigen Stoff beschichtet ist.
4. Atemschutzfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (5) ein Vlies ist.
5. Atemschutzfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (5) mit dem Filterformkörper (3) adhäsiv verbunden ist.
6. Atemschutzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einpressvorrichtung ein Schraubring (7) ist, der an der Gaseintrittsseite mit dem Filtergehäuse (2) verschraubbar ist und der einen in das Innere des Filtergehäuses (2) gerichteten, sich auf dem Filterformkörper (3) abstützenden Pressring (8) aufweist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Atemschutzfilters gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Formwerkzeug eine entsprechend der Gestalt des Formwerkzeugs tiefgezogene Tasche aus einem luftdurchlässigen Umhüllungsmaterial eingelegt und mit einem Gemisch aus einem sorptiven und einem schmelzbaren Material gefüllt wird, das unter Wärme- einwirkung zu einem Filterformkörper (3) mit adhäsi- ver Bindung an das Umhüllungsmaterial verpresst wird, und der so hergestellte Filterformkörper als separates Bauteil lösbar und auswechselbar in ein wiederverwendbares Filtergehäuse (2) randdicht eingepresst wird.
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