WO2004069378A2 - Filterelement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Filterelement und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

Info

Publication number
WO2004069378A2
WO2004069378A2 PCT/DE2004/000163 DE2004000163W WO2004069378A2 WO 2004069378 A2 WO2004069378 A2 WO 2004069378A2 DE 2004000163 W DE2004000163 W DE 2004000163W WO 2004069378 A2 WO2004069378 A2 WO 2004069378A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solution
filter element
nano
microfibers
carrier material
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/000163
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2004069378A3 (de
Inventor
Wolfgang Czado
Original Assignee
Helsa-Werke Helmut Sandler Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10310435A external-priority patent/DE10310435B3/de
Application filed by Helsa-Werke Helmut Sandler Gmbh & Co. Kg filed Critical Helsa-Werke Helmut Sandler Gmbh & Co. Kg
Priority to EP04707482A priority Critical patent/EP1590066A2/de
Publication of WO2004069378A2 publication Critical patent/WO2004069378A2/de
Publication of WO2004069378A3 publication Critical patent/WO2004069378A3/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0028—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions provided with antibacterial or antifungal means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0001—Making filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0032—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions using electrostatic forces to remove particles, e.g. electret filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2275/00—Filter media structures for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2275/10—Multiple layers

Definitions

  • the invention relates to a filter element such as is used, for example, as an air filter to improve comfort and safety, in which air contaminants such as soot, dust, pollen, insects, etc. are retained, and a method for its production.
  • HEPA filters Highly efficient filters are able to remove the finest dust, i.e. H. to separate almost completely the finest particles, which can lead to serious damage to health due to their ability to enter the lungs.
  • JP-A 56024013 describes such a high-performance HEPA filter.
  • a HEPA filter made of polypropylene melt fibers is described in US 4,824,451.
  • the melt fibers have a diameter of approximately 5 ⁇ m.
  • the pores of the filter medium are smaller than 30 ⁇ m.
  • the fibers form a fabric that is cold calendered at a defined pressure in order to improve the filter efficiency.
  • the resulting calendered fabric has pores of ⁇ 20 ⁇ m.
  • US Pat. No. 6,123,752 discloses a highly effective filter medium made of electrostatically charged fibers made of a non-conductive thermoplastic material.
  • the thermoplastic material has a specific resistance> 10 14 Ohm.cm, it is preferably made of polypropylene.
  • the fibers have a diameter of ⁇ 5 ⁇ m and the basis weight of the filter medium is ⁇ 60 g / m 2 .
  • This known filter medium is suitable for HEPA filters with a relatively small pressure drop.
  • a vacuum cleaner filter bag is known from US Pat. No. 6,156,086, wherein at least one side wall of the filter bag has a laminate of a carrier layer and a filter layer.
  • the filter layer is preferably a highly effective microfiber filter medium with HEPA properties.
  • a composite particle filter describes US 6,372,004. There, mono- or bicomponent polymer fibers or the like are used. This known composite particle filter is provided, for example, for use in vacuum cleaner filter bags, but it can also be used in vehicle fresh air filters or in clean room filters or the like.
  • a pleated filter made of a multi-layer filter medium is known for example from DE 100 13 315 A1, the filter medium consisting of at least one filter paper layer with a basis weight between (30 and 100) g / rm 2 , a microfiber non-woven layer with a basis weight of (5 to 120) g / m 2 and a nonwoven support layer made of synthetic polymer fibers with a basis weight of (10 to 120) g / m 2 , and the layers contain fused polymer areas, through which the layers are additionally consolidated in themselves and connected to the filter paper layer.
  • HEPA filters generally consist of micro-glass fiber media that are suspected of causing health damage due to the release of glass fibers and binders.
  • Typical glass fiber HEPA filters consist of approximately (0.5 to 1) ⁇ m thick micro-glass fiber media, which are usually pleated into pleated packs with a pleat spacing of approximately (3 to 6) mm and a pleat height of (20 to 80) mm.
  • the folds of the fold pack are usually fixed in such a way that, for example, metal grids protrude into the folds or that the folds are separated from one another by means of spacer elements such as plastic or the like.
  • the filters have only very limited spaces available, which is why very high demands are placed on the filters, namely a high separation rate with low air resistance, coupled with inexpensive filter production and a long service life.
  • Particulate filter media have the shortcoming that air resistance increases sharply as the separation performance improves. For this reason, a compromise between separation performance and still acceptable air resistance is required.
  • the invention has for its object to provide a filter element, that is, a highly efficient particle filter with improved separation performance while reducing air resistance. This object is achieved by the features of claim 1. Preferred embodiments of the filter element according to the invention are characterized in claims 2 to 11.
  • the invention is also based on the object of providing a method for producing such a highly efficient filter element with improved separation performance and reduced air resistance, which is simple and inexpensive to implement.
  • the invention has the advantage that the separation performance of the filter element according to the invention for particles is significantly increased without thereby simultaneously increasing the air resistance to the same extent as is the case with conventional dust filter materials, or the air flow resistance is even reduced.
  • Spunbond or meltblown nonwovens made of polypropylene (PP) or polyester (PES) are preferably used for the air-permeable carrier material of the filter element according to the invention. It is also possible to use spunbond or meltblown nonwovens made of polyamide and / or polyacrylic.
  • the air-permeable carrier material is coated with the nano and / or microfibers, for example using a method as described in US Pat
  • a web-shaped carrier material is passed between at least two spray devices designed as electrodes for an electrostatic field, and each side of the carrier material is coated with the nano- and / or microfibers of opposite polarity produced by the spray devices.
  • the web-shaped carrier material can be a scrim, knitted fabric, knitted fabric or a nonwoven.
  • the older patent application DE 101 36 256 describes a device for producing fibers in an electrostatic spinning process, with a storage vessel for a polymer solution or melt, with a conveying device arranged in the storage vessel, with at least one spray electrode or with at least one spray plate, and with a counter electrode , The at least one spray electrode or the at least one spray plate is arranged in the conveying device in such a way that the polymer solution or melt conveyed by the conveying device from the storage vessel runs onto the at least one spray electrode or onto the at least one spray plate.
  • spunbond or meltblown nonwovens as air-permeable carrier materials
  • other carrier materials such as mechanically by needles or
  • Water-jet-bonded nonwovens chemically-bonded nonwovens, scrims, knitted fabrics and knitted fabrics are used.
  • the method according to the invention for producing a filter element according to the invention is improved by additives which influence the surface tension, the viscosity, the conductivity and / or the polarity or charge of the solution in a defined manner, and can be controlled in a simple manner in a defined manner by these additives.
  • the nano and / or microfibers form from the solution in question, in that an electrostatic force acts on the solution in the electrostatic high-voltage field, by means of which the fibers are pulled out of the solution.
  • the surface tension and the viscosity of the solution counteract the electrostatic force and must be overcome in order to form the nano and / or microfibers.
  • additives which reduce the surface tension of the solution.
  • the additives for reducing the surface tension of the solution can be surfactants, preferably perfluorinated surfactants.
  • additives to charge stability stabilize the electrical charges introduced into the nano and / or microfibers in an improved manner, which, in addition to the desired mechanical particle separation, also results in particle separation based on electrostatic forces, so that the efficiency of the particle filter medium is considerable is improved.
  • the air-permeable carrier material is not only electrostatically coated with nano and / or microfibers on one side or in successive process steps on both sides, but if the two sides of the air-permeable carrier material are coated simultaneously Nano and / or microfibers of opposite electrical polarity are coated. It is advantageous to adapt the solution to the electrical polarity, since a polymer solution usually sprays differently under the influence of a positive high voltage than under the influence of a negative high voltage. As a result, it is advantageously also possible to use two different polymers in different concentrations and with different additives and in this way to produce a composite filter element which is precisely adapted to the respective application.
  • the air-permeable carrier material does not lie on any electrode according to the invention, it cannot be discharged by an electrode itself and consequently retains a higher electrostatic charge, which - as has already been explained above - has a positive effect on the particle filtration properties.
  • germicidal substances are, for example, bacteriocides and / or Fungicides.
  • Organic or inorganic heavy metal salts such as copper or silver salts can also be used.
  • the application amount of the electrostatically produced nano and / or microfibers on the air-permeable carrier material has a basis weight between (0.05 and 20) g / m 2 , preferably between (0.1 and 10) g / m 2 preferably between (0.1 and 5) g / m 2 , quality control with conventional online measuring methods, such as measuring the thickness or measuring the weight per unit area, is not very meaningful during the manufacturing process. It is therefore advantageous to add an optically active substance to the solution to be spun into the nano and / or microfibers and to record this online during the manufacturing process.
  • the optically active substance can be a dye, a fluorescent dye or an optical brightener.
  • the proportion of the optically active substance in the solution is - similar to the proportion of any bacteriocides and / or fungicides added to the solution (0.01 to 5)%.
  • the nano and / or provided with an optically active substance are incorporated into the optically active substance.
  • Microfibers on the air-permeable carrier material, that is, the carrier coated in this way is excited, for example, with UV light and the reflected light or fluorescence can be measured online to determine the coating quality.
  • nano and / or microfibers are mechanically sensitive and can be damaged by further processing such as, for example, pleating the surface material made of air-permeable carrier material and nano and / or microfibers on the carrier material, it is advantageous to apply the nano and / or microfibers to cover the carrier material with an air-permeable protective layer.
  • This protective layer can be a protective fleece.
  • the usual methods such as laminating, gluing or welding, for example by means of embossing / thermal calendering or ultrasonic welding, are suitable.
  • the carrier materials are preferably coated bipolarly with nano and / or microfibers of opposite electrical polarity; such a technique is not known from the cited DE 100 13 315 A1.
  • At least two air-permeable carrier materials coated with nano and / or microfibers are preferably bonded to one another with protective layers or nonwovens, which results in significantly higher particle separation rates.
  • antibacterial additives and additives which enable online quality measurement result in significant advantages in terms of product uniformity and consequently in terms of the duration of use of filter elements according to the invention.
  • the filter has a size of 280 mm x 200 mm x 50 mm (L, W, H) and consequently an inflow area of 0.056 m 2 .
  • the filter media area is 0.72 m 2 and consists of 40 pleats with a pleat height of 45 mm and a pleat spacing of 7 mm.
  • the filter medium consists of a polypropylene cover fleece with a basis weight of 15 g / m 2 , two spunbonded nonwoven carrier fabrics made of polypropylene with a basis weight of 60 g / m 2 and one each bipolarly coated with approx. 1 g / m 2 nano and microfibers another polypropylene cover fleece with a basis weight of 15 g / m 2 .
  • the deposition rate that can be achieved with this filter is 97% for the (0.3 to 0.5) ⁇ m fraction of NaCI as a measuring aerosol - measured at a volume flow of 150 m 3 / h and an associated pressure loss of 42 Pa at 23 ° C.
  • the flow velocity at the filter is 0.74 m / sec, the flow velocity through the filter medium is 5.75 cm / sec.
  • the comparison filter is specified as H10 filter in accordance with D1N EN 1822-1.
  • the comparison filter has a size of 180 mm x 200 mm x 50 mm and consequently an inflow area of 0.036 m 2 .
  • the filter media area is 0.72 m 2 and consists of 40 pleats with a pleat height of 45 mm and a pleat spacing of 4.5 mm.
  • the filter medium is a glass fiber paper with a thickness of 0.5 mm.
  • the deposition rate that can be achieved with this comparative filter is approx. 95% for the (0.3 to 0.5) ⁇ m fraction of NaCI as a measuring aerosol - measured at a volume flow of 150 m 3 / h and an associated pressure loss of 195 Pa 23 ° C.
  • the flow velocity at the filter is 1.15 m / sec and the flow velocity through the filter medium is 5.77 cm / sec. More detailed information on the separation performance, ie on the fraction separation efficiency of the comparison filter, can be found in Table I below.
  • the filter medium consists of a polypropylene cover fleece with a basis weight of 15 g / m 2 , two spunbonded nonwoven carrier fabrics made of polypropylene with a basis weight of 60 g / m 2 , each coated bipolar with approx. 0.5 g / m 2 nano and microfibers and another polypropylene cover fleece with a basis weight of 15 g / m 2 .
  • These four layers are connected by means of approx. 0.5 g / m 2 of sprayed hot-melt adhesive fibers between each layer and then lightly pressed together.
  • the achievable deposition rate is approx.
  • the filter medium consists of a polypropylene cover fleece with a weight per unit area of 15 g / m 2 , two nonwovens each coated bipolar with approx. 0.5 g / m 2 of nano and microfibers, one of which is a meltblown fleece made of polypropylene with a weight per unit area of 25 g / m 2 and the other is a spunbonded nonwoven on polypropylene with a basis weight of 60 g / m 2 , and another
  • the four layers are connected by means of approx. 0.5 g / m 2 of sprayed hot melt adhesive fibers between each layer and then lightly pressed together.
  • the deposition rate that can be achieved with this is approx. 98% for the (0.3-0.5) ⁇ m fraction of NaCI as a measurement aerosol.
  • the 'flow speed through the medium is 9.6 cm / sec.
  • Table II Detailed information on the separation performance, ie the degree of fraction separation, can be found in Table II below.
  • the filter medium consists of a polypropylene cover fleece with a basis weight of 15 g / m 2 , two meltblown non-woven carrier fabrics made of polypropylene with a basis weight of 25 g / m 2 each bipolarly coated with approx. 0.5 g / m 2 nano and microfibers , and another polypropylene cover fleece with a basis weight of 15 g / m 2 .
  • the four layers of the filter medium are connected by means of approx. 0.5 g / m 2 sprayed hot-melt adhesive fibers between each layer and then lightly pressed together.
  • the separation rate that can be achieved with this filter medium is approx. 99.5% for the (0.3 - 0.5) ⁇ m fraction of NaCI as measurement aerosol.
  • the comparison flatware is specified as an H11 filter in accordance with DIN EN 1822-1.
  • the filter medium is a glass fiber paper with a thickness of 0.6 mm.
  • the separation rate that can be achieved with this filter medium is approx. 98% for the (0.3 - 0.5) ⁇ m fraction of NaCI as a measurement aerosol - measured on a diecut with a diameter of 10 cm, i.e. with a flow area of 78 cm 2 , with a volume flow of 45 l / min and an associated pressure loss of 300 Pa at 23 ° C.
  • the flow rate through the filter medium is 9.6 cm / sec.
  • Table II Detailed information on the separation performance, i.e. the degree of fraction separation, can be found in Table II below.
  • water-soluble polymers polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidine, polyethylene oxide and its copolymers, cellulose derivatives, starch and mixtures of the listed polymers.
  • Polystyrenes such as PS, SAN, SBS, ABS, etc., polycarbonate, polyvinyl chloride, polyacrylate, polymethacrylate, polyvinyl acetate, polyvinyl acetate, polyvinyl ether, polyurethane, polyamide, polysulfone, polyether sulfone, polyacrylonitrile, poly-cycloolefins, cellulose derivatives as well as mixtures and copolymers of the listed polymers -
  • Thermoplastics used in accordance with the invention are: polyolefins, polyesters, polyoxymethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyphenylene sulfide, polyaryl ether ketone, polyvinylidene fluoride and mixtures of the listed polymers.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

Es wird ein hocheffizientes Filterelement mit verbesserter Abscheidungsleistung bei relativ geringem Luftwiderstand und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Filterelementes beschrieben, das mindestens zwei Lagen aus einem luftdurchlässigen Trägmaterial aufweist, die an beiden sich gegenüberliegenden Seiten mit einer Faserschicht aus Nano- und/oder Mikrofasern einer bestimmten elektrischen Polarität beschichtet sind. Das Filterelement wird durch ein Verfah ren hergestellt, bei dem die Nano- und / oder Mikrofasern aus einer Lösung gebildet werden, indem in einem Hochspannungsfeld auf die Lösung eine elektrostatische Kraft wirkt, die Lösung zu den Nano- und/ oder Mikrofasern auseinanderzieht, wobei die Oberflächenspannung, die Viskosität, die Leitfähigkeit und/ oder die Ladung der Lösung durch Zusätze eingestellt wird.

Description

Filterelement und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Filterelement, wie es beispielsweise als Luftfilter zur Anwendung gelangt, um eine Verbesserung des Komforts und der Sicherheit zu bewirken, in dem Luftverunreinigungen wie Ruß, Staub, Pollen, Insekten usw. zurückgehalten werden, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Hocheffiziente Filter (HEPA-Filter) sind in der Lage, feinsten Staub, d. h. feinste Partikel, die aufgrund ihrer Lungengängigkeit zu schweren Gesundheitsschädigungen führen können, nahezu vollständig abzuscheiden.
Beispielsweise beschreibt die JP-A 56024013 einen solchen HEPA-Filter hoher Leistungsfähigkeit.
Ein HEPA-Filter aus Polypropylen-Schmelzfasern ist in der US 4,824,451 beschrieben. Bei diesem bekannten HEPA-Filter weisen die Schmelzfasern einen Durchmesser von ca. 5 μm auf. Die Poren des Filtermediums sind kleiner als 30 μm. Die Fasern bilden ein Gewebe, das mit einem definierten Druck kalt kalandriert wird, um die Filterwirksamkeit zu verbessern. Das resultierende kalandrierte Gewebe weist Poren von < 20 μm auf.
Ein hochwirksames Filtermedium aus elektrostatisch geladenen Fasern aus einem nichtleitenden thermoplastischen Material offenbart die US 6,123,752. Das thermoplastische Material weist eiήen spezifischen Widerstand > 1014 Ohm.cm auf, es besteht vorzugsweise aus Polypropylen. Die Fasern besitzen einen Durchmesser von < 5 μm und das Flächengewicht des Filtermediums beträgt < 60 g/m2. Dieses bekannte Filtermedium ist für HEPA-Filter mit relativ kleinem Druckabfall geeignet. Aus der US 6,156,086 ist eine Staubsauger-Filtertüte bekannt, wobei mindestens eine Seitenwand der Filtertüte ein Laminat aus einer Trägerschicht und einer Filterschicht aufweist. Bei der Filterschicht handelt es sich vorzugsweise um ein hochwirksames Mikrofaser-Filtermedium mit HEPA-Eigenschaften.
Ein Composit-Partikelfilter beschreibt die US 6,372,004. Dort kommen Mono- oder Bikomponenten-Polymerfasem oder dergleichen zur Anwendung. Dieser bekannte Composit-Partikelfilter ist beispielsweise zum Einsatz bei Staubsauger-Filterbeuteln vorgesehen, er kann jedoch auch bei Fahrzeug-Frischluftfiltern oder bei Reinraumfiltern oder dergleichen zur Anwendung gelangen.
Bei bekannten hocheffizienten Filterelementen besteht jedoch der Mangel, daß die gewünschten hohen Abscheidungsraten entsprechend hohe Luftwiderstände des Filterelementes bedingen. Aus solchen hohen Luftwiderständen resultieren wiederum hohe Energiekosten zum Transport des zu filternden Mediums durch das
Filterelement hindurch. Diese Energiekosten können die Anschaffungs kosten des Filterelementes während seiner Einsatzzeit um ein Vielfaches übersteigen. Aus diesem Grunde werden HEPA-Filter üblicherweise in plissierter Form eingesetzt, um eine möglichst große Filterfläche in dem zur Verfügung stehenden Filtervolumen unterzubringen und den Luftwiderstand zu senken. Ein plissierter Filter aus einem mehrlagigen Filtermedium ist beispielsweise aus der DE 100 13 315 A1 bekannt, wobei das Filtermedium mindestens aus einer Filterpapierschicht mit einem Flächengewicht zwischen (30 und 100) g/rm2, einer Mikrofaser-Vliesschicht mit einem Flächengewicht von (5 bis 120) g/m2 und einer Stützvliesschicht aus synthetischen polymeren Fasern mit einem Flächengewicht von (10 bis120) g/m2 besteht, und die Schichten verschmolzene Polymerbereiche enthalten, durch die die Schichten zusätzlich in sich selbst verfestigt und mit der Filterpapierschicht verbunden sind.
Ein Mangel der bekannten plissierten Filterelemente besteht darin, daß relativ viel Filtermaterial eingesetzt werden muß, um akzeptable Luftwiderstandswerte zu erzielen. Außerdem neigen diese bekannten Filterelemente zu Verstopfungen, woraus ein schwankender Luftdurchsatz resultiert, wie in der zuletzt genannten DE 100 13 315 A 1 ausgeführt wird. HEPA-Filter bestehen im allgemeinen aus Mikro-Glasfasermedien, die in Verdacht stehen, durch die Freisetzung von Glasfasern und Bindemittel Gesundheitsschäden zu verursachen. Typische Glasfaser- HEPA-Filter bestehen aus zirka (0,5 bis 1 ) μm starken Mikro-Glasfasermedien, die üblicherweise zu Faltenpacks mit einem Faltenabstand von zirka (3 bis 6) mm bei einer Faltenhöhe von (20 bis 80) mm plissiert werden. Dabei werden die Falten des Faltenpacks üblicherweise in der Art fixiert, daß beispielsweise Metallgitter in die Falten hineinragen oder daß die Falten mittels Distanzelementen wie Kunststoff raupen oder dergleichen voneinander separiert werden. Bei vielen Filteranwendungen stehen den Filtern nur sehr begrenzte Räume zur Verfügung, weshalb an die Filter sehr hohe Anforderungen gestellt werden, nämlich eine hohe Abscheidungsrate bei niedrigem Luftwiderstand, gepaart mit einer preisgünstigen Filterherstellung und einer langen Lebensdauer. Partikelfiltermedien weisen jedoch den Mangel auf, daß mit einer Verbesserung der Abscheidungsleistung der Luftwiderstand stark anwächst. Aus diesem Grunde ist ein Kompromiß zwischen Abscheidungsleistung und noch akzeptablem Luftwiderstand erforderlich. Noch schwieriger gestaltet sich dieser Kompromiß, wenn neben partikulären Verunreinigungen auch Schadgase - in einer nachgeschalteten Filterstufe, bei der es sich um einen Absorberfilter, wie beispielsweise einen Aktivkohlefilter handelt - aus dem zu filternden Medium, insbesondere aus der Luft entfernt werden sollen. Dieser zusätzliche Absorberfilter führt zu einer weiteren Erhöhung des Luftwiderstandes, weshalb unter Umständen der Zwang besteht, bei der Abscheidungsleistung für Partikel Abstriche zu machen. In diesem Zusammenhang wird noch einmal beispielhaft auf die obengenannte DE 100 13 315 A1 verwiesen, wo ausgeführt ist, daß durch ein plissiertes Filtermedium, das aus einem mit Mikrofasern beschichteten Papierfiltermedium und einem damit fest verbundenen Stützvlies besteht, bezüglich Luftwiderstand und Abscheidungsleistung Verbesserungen erreichbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement, d. h. einen hocheffizienten Partikelfilter mit verbesserter Abscheidungsleistung bei gleichzeitig verringertem Luftwiderstand zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Filterelementes sind in den Ansprüchen 2 bis 11 gekennzeichnet.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen hocheffizienten Filterelementes verbesserter Abscheidungsleistung und reduziertem Luftwiderstand zu schaffen, das einfach und preisgünstig realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 12 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 13 bis 29 gekennzeichnet.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß die Abscheidungsleistung des erfindungsgemäßen Fiiterelementes für Partikel wesentlich erhöht ist, ohne daß hierdurch gleichzeitig der Luftwiderstand in demselben Maße erhöht wird, wie das bei herkömmlichen Staubfiltermaterialien der Fall ist, bzw. der Luft- Durchströmwiderstand wird sogar gesenkt.
Bei dem luftdurchlässigen Trägermaterial des erfindungsgemäßen Filterelementes werden bevorzugt Spunbond- oder Meltblown-Vliese aus Polypropylen (PP) oder Polyester (PES) angewandt. Desgleichen ist es möglich, Spunbond- oder Meltblown- Vliese aus Polyamid und/oder Polyacryl zu verwenden. Das luftdurchlässige Trägermaterial wird mit den Nano- und/oder Mikrofasern beschichtet, wobei beispielsweise ein Verfahren zur Anwendung gelangt, wie es in der
DE 100 63 518 A1 beschrieben ist. Dort wird ein Verfahren zum elektrostatischen Spinnen von Polymeren zur Herstellung von Nano- und/oder Mikrofasern beschrieben, wobei wenigstens eine leicht in die Gasphase überführbare Substanz mit einer Elektronegativität > 2 oder erhöhter molarer Masse einer Polymerlösung oder -schmelze zugesetzt und in einen Raum zwischen den Elektroden einer Spinnvorrichtung eingebracht wird. Die Nano- und/oder Mikrofasern können beispielsweise auch durch ein elektrostatisches Spinnverfahren aus einer Polymerschmelze oder -lösung erzeugt und zu einem Vlies abgelegt werden, wie in der DE 101 09 474 C1 offenbart ist. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein bahnförmiges Trägermaterial zwischen wenigstens zwei als Elektroden für ein elektrostatisches Feld ausgebildeten Absprüheinrichtungen hindurchgeführt und jede Seite des Trägermaterials mit den mittels der Absprüheinrichtungen erzeugten Nano- und/oder Mikrofasern mit entgegengesetzter Polarität beschichtet. Bei dem bahnförmigen Trägermaterial kann es sich um ein Gelege, Gewirke, Gestricke oder ein Vlies handeln.
Die ältere Patentanmeldung DE 101 36 256 beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen von Fasern in einem elektrostatischen Spinnverfahren, mit einem Vorratsgefäß für eine Polymerlösung oder -schmelze, mit einer im Vorratsgefäß angeordneten Fördereinrichtung, mit wenigstens einer Absprühelektrode oder mit wenigstens einem Absprühblech, und mit einer Gegenelektrode. Die wenigstens eine Absprühelektrode oder das wenigstens eine Absprühblech ist in der Fördereinrichtung derartig angeordnet, daß die von der Fördereinrichtung aus dem Vorratsgefäß geförderte Polymerlösung oder -schmelze auf die wenigstens eine Absprühelektrode oder auf das wenigstens eine Absprühblech abläuft.
Außer Spunbond- oder Meltblown-Vliesen als luftdurchlässige Trägermaterialien können auch andere Trägermaterialien wie mechanisch durch Nadeln oder
Wasserstrahlen verfestigte Vliese, chemisch verfestigte Vliese, Gittergelege, Gewirke und Gestricke zur Anwendung gelangen.
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Mikrofaser-Vliesstoffen durch elektrostatisches Verspinnen von geschmolzenen oder in Lösung befindlichen Polymeren wird die Polymerlösung oder -schmelze also auf eine Elektrode aufgebracht und durch eine hohe elektrische Spannung aufgeladen. Wird in der Nachbarschaft eine Gegenelektrode vorgesehen, so wirken die elektrostatischen Kräfte auf die Polymerlösung oder -schmelze und ziehen feinste Fasern aus dieser heraus. Eine Verbesserung dieser bekannten Verfahrensweise zur Herstellung von Luftfiltermaterialien sind in der oben erwähnten DE 101 09 474 C1 , in der ebenfalls oben erwähnten älteren Patentanmeldung DE 101 36 256 sowie in der älteren Patentanmeldung DE 101 36 255 beschrieben. Hier ist die Absprühelektrodenanordnung von einer Anzahl Absprühdrähte gebildet, die auf einer Transporteinrichtung zum Transport durch ein Vorratsgefäß für eine Polymerlösung oder -schmelze voneinander beabstandet zueinander parallel angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Filterelementes wird durch Zusätze, welche die Oberflächenspannung, die Viskosität, die Leitfähigkeit und/oder die Polarität bzw. Ladung der Lösung definiert beeinflussen, verbessert und kann durch diese Zusätze in einfacher Weise definiert gesteuert werden.
Die Nano- und/oder Mikrofasern bilden sich aus der besagten Lösung, indem im elektrostatischen Hochspannungsfeld auf die Lösung eine elektrostatische Kraft wirkt, mittels welcher die Fasern aus der Lösung herausgezogen werden.. Dabei wirkt die Oberflächenspannung und die Viskosität der Lösung der elektrostatischen Kraft entgegen und muß überwunden werden, um die Nano- und/oder Mikrofasern bilden zu können. Das wird erfindungsgemäß durch Zusätze erreicht, die die Oberflächenspannung der Lösung vermindern. Bei den Zusätzen zur Reduktion der Oberflächenspannung der Lösung kann es sich um Tenside, vorzugsweise um perfluorierte Tenside, handeln.
Damit auf die Lösung zur Herstellung der Nano- und/oder Mikrofasern im elektrostatischen Hochspannungsfeld überhaupt eine elektrostatische Kraft wirken kann, müssen in der Lösung elektrische Ladungen vorhanden sein. Diese Ladungen können durch Zugabe von Leitfähigkeits-Zusätzen vermehrt bzw. stabilisiert werden. Bei diesen Leitfähigkeitszusätzen handelt es sich im allgemeinen um organische Salze. Es hat sich erstaunlicherweise gezeigt, daß die Wirksamkeit dieser Zusätze stark von der Polarität der Lösung abhängig ist. Es ist deshalb vorteilhaft, stark polare Lösungsmittel zu verwenden, die jedoch nicht für alle gewünschten Polymere geeignet sind. In Fällen der zuletzt genannten Art hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Polarität der Lösung durch Zugabe von hochpolaren Substanzen zu steuern. Bei diesen hochpolaren Substanzen handelt es sich zum Beispiel um Acetamid. Des weiteren hat es sich gezeigt, daß Zusätze zur Ladungsstabilität die in die Nano- und/oder Mikrofasern eingebrachten elektrischen Ladungen verbessert stabilisieren, woraus neben der erwünschten mechanischen Partikelabscheidung auch eine auf elektrostatischen Kräften beruhende Partikelabscheidung erfolgt, so daß die Effizienz des Partikel-Fiitermediums erheblich verbessert ist.
Als überraschend hat sich erwiesen, daß erheblich verbesserte Filtereigenschaften erzielt werden, wenn das luftdurchlässige Trägermaterial nicht nur auf einer Seite oder in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten auf beiden Seiten elektrostatisch mit Nano- und/oder Mikrofasern beschichtet wird, sondern wenn die beiden Seiten des luftdurchlässigen Trägermaterials gleichzeitig mit Nano- und/oder Mikrofasern entgegengesetzter elektrischer Polarität beschichtet werden. Dabei ist es vorteilhaft, die Lösung an die elektrische Polarität anzupassen, da eine Polymerlösung unter dem Einfluß einer positiven Hochspannung üblicherweise anders absprüht als unter dem Einfluß einer negativen Hochspannung. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise auch möglich, zwei unterschiedliche Polymere in unterschiedlichen Konzentrationen und mit voneinander verschiedenen Zusätzen anzuwenden und auf diese Weise ein an den jeweiligen Anwendungsfall genau richtig angepaßtes Komposit-Filterelement herzustellen.
Da das luftdurchlässige Trägermaterial erfindungsgemäß auf keiner Elektrode aufliegt, kann es auch nicht durch eine Elektrode selbst entladen werden und behält folglich eine höhere elektrostatische Aufladung, was sich - wie bereits weiter oben ausgeführt worden ist - auf die Partikel-Fiitrationseigenschaften positiv auswirkt.
Ein Problem, das sich aus dem üblicherweise zeitlich langen Einsatz von Filterelementen ergeben kann, ist der Befall der Filterelemente mit Keimen, die unter Umständen durch das Filterelement hindurch wachsen können und folglich auf der Reinluftseite zu einer Kontamination führen können. Um einem solchen Befall mit Keimen vorzubeugen, ist es vorteilhaft, wenn der zu Nano- und/oder Mikrofasern zu verspinnenden Lösung keimtötende Substanzen zugegeben werden. Bei diesen keimtötenden Substanzen handelt es sich beispielsweise um Bakteriozide und/oder Fungizide. Auch organische oder anorganische Schwermetallsalze wie beispielsweise Kupfer- oder Silbersalze können zur Anwendung gelangen.
Nachdem bei dem erfindungsgemäßen Filterelement die Auftragsmenge der elektrostatisch hergestellten Nano- und/oder Mikrofasern auf dem luftdurchlässigen Trägermaterial ein Flächengewicht zwischen (0,05 und 20) g/m2, vorzugsweise zwischen (0,1 und 10) g/m2, weiter bevorzugt zwischen (0,1 und 5) g/m2 besitzt, ist während des Herstellungsprozesses eine Qualitätskontrolle mit herkömmlichen Online-Meßverfahren, wie die Messung der Dicke oder die Messung des Flächengewichtes, wenig aussagefähig. Deshalb ist es vorteilhaft, der zu den Nano- und/oder Mikrofasern zu verspinnenden Lösung eine optische wirksame Substanz zuzugeben und diese während des Herstellungsverfahrens online zu erfassen. Bei der optisch wirksamen Substanz kann es sich um einen Farbstoff, einen Fluoreszenz-Farbstoff oder einen optischen Aufheller handeln. Der Anteil der optisch wirksamen Substanz in der Lösung beträgt - ähnlich wie der Anteil der gegebenenfalls der Lösung zugesetzten Bakteriozide und/oder Fungizide (0,01 bis 5) %. Die mit einer optisch wirksamen Substanz versehenen Nano- und/oder. Mikrofasern auf dem luftdurchlässigen Trägermaterial, das heißt der solchermaßen beschichteten Träger wird beispielsweise mit UV-Licht angeregt und das reflektierte Licht bzw. die Fluoreszenz kann zur Bestimmung der Beschichtungsqualität online gemessen werden.
Da Nano- und/oder Mikrofasern mechanisch empfindlich sind und durch die weitere Verarbeitung wie beispielsweise ein Plissieren des Flächenmaterials aus luftdurchlässigem Trägermaterial und Nano- und/oder Mikrofasern auf dem Trägermaterial geschädigt werde können, ist es vorteilhaft, die Nano- und/oder Mikrofasern auf dem Trägermaterial mit einer luftdurchlässigen Schutzlage zu bedecken. Bei dieser Schutzlage kann es sich um ein Schutzvlies handeln. Um das Schutzvlies mit dem faserbeschichteten Trägermaterial bzw. -vlies zu verbinden, sind die üblichen Verfahren wie Laminieren, Kleben oder Verschweißen beispielsweise mittels Präge/Thermokalandern oder Ultraschallschweißen geeignet. Gegenüber dem aus der oben abgehandelten DE 100 13 315 A1 bekannten plissierten Filter ergeben sich durch den Einsatz von Nano- und/oder Mikrofasern deutliche Verbesserungen bezüglich Materialeinsparung und vergleichsweise niedrigen Druckabfällen bei sonst gleichen Abscheidungsleistungen. Vorzugsweise werden erfindungsgemäß die Trägermaterialien bipolar mit Nano- und/oder Mikrofasern entgegengesetzter elektrischer Polarität beschichtet; eine derartige Technik kennt die zitierte DE 100 13 315 A1 nicht.
Im Vergleich zur ebenfalls oben abgehandelten DE 101 09 474 C1 werden erfindungsgemäß vorzugsweise mindestens zwei mit Nano- und/oder Mikrofasern beschichtete luftdurchlässige Trägermaterialien mit Schutzlagen bzw. -vliesen miteinander verbunden, woraus deutlich höhere Partikel-Abscheidungsraten resultieren. Darüber hinaus ergeben sich durch antibakterielle Zusätze und durch Zusätze, die eine Online-Qualitätsmessung ermöglichen, wesentliche Vorteile bezüglich der Produktgleichmäßigkeit und folglich bezüglich der Einsatzdauer erfindungsgemäßer Filterelemente.
Zur weiteren Verdeutlichung der obigen Ausführungen wird auf die nachfolgenden Ausführungsbeispiele und die zugehörigen Tabellen hingewiesen:
Beispiel Filter 1 :
Der Filter besitzt eine Größe von 280 mm x 200 mm x 50 mm (L, B, H) und folglich eine Anströmfläche von 0,056 m2. Die Filtermedienfläche beträgt 0,72 m2 und setzt sich aus 40 Falten mit einer Faltenhöhe von 45 mm und einem Faltenabstand von 7 mm zusammen. Das Filtermedium besteht aus einem Polypropylen-Abdeckvlies mit einem Flächengewicht von 15 g/m2, zwei jeweils bipolar mit ca. 1 g/m2 Nano- und Mikrofasern beschichteten Spinnvlies-Trägergeweben aus Polypropylen mit einem Flächengewicht von 60 g/m2 und einem weiteren Abdeckvlies aus Polypropylen mit einem Flächengewicht von 15 g/m2. Diese vier Lagen sind mittels Prägekalandern miteinander verbunden. Die mit diesem Filter erreichbare Abscheidungsrate liegt bei 97 % für die (0,3 bis 0,5) μm-Fraktion von NaCI als Meßaerosol - gemessen bei einem Volumenstrom von 150 m3/h und einem damit einhergehenden Druckverlust von 42 Pa bei 23° C. Die Anströmgeschwindigkeit am Filter beträgt 0,74 m/sec, die Durchströmgeschwindigkeit durch das Filtermedium beträgt 5,75 cm/sec.
Detailliertere Angaben zur Abscheidungsleistung, d. h. zum Fraktionsabscheidegrad sind der Tabelle I weiter unten zu entnehmen.
Vergleichsbeispiel Filter 2:
Der Vergleichsfilter ist gemäß D1N EN 1822-1 als H10 Filter spezifiziert. Der Vergleichsfilter hat eine Größe von 180 mm x 200 mm x 50 mm und folglich eine Anströmfläche von 0,036 m2. Die Filtermedienfläche beträgt 0,72 m2 und setzt sich aus 40 Falten mit einer Faltenhöhe von 45 mm und einem Faltenabstand von 4,5 mm zusammen. Das Filtermedium ist ein Glasfaserpapier mit einer Dicke von 0,5 mm.
Die mit diesem Vergleichsfilter erreichbare Abscheidungsrate liegt bei ca. 95 % für die (0,3 bis 0,5) μm-Fraktion von NaCI als Meßaerosol - gemessen bei einem Volumenstrόm von 150 m3/h und einem damit einhergehenden Druckverlust von 195 Pa bei 23° C. Die Anströmgeschwindigkeit am Filter beträgt 1 ,15 m/sec und die Durchströmungsgeschwindigkeit durch das Filtermedium beträgt 5,77 cm/sec. Detailliertere Angaben zur Abscheidungsleistung, d. h. zum Fraktionsabscheidegrad des Vergleichsfilters sind der nachfolgenden Tabelle I zu entnehmen.
Tabelle I: Fraktionsabscheidegrad (Partikelgröße in μm) von NaCI als Meßaerosol
Figure imgf000011_0001
Beispiel Flächenware 3:
Das Filtermedium besteht aus einem Polypropylen-Abdeckvlies mit einem Flächengewicht von 15 g/m2, zwei jeweils bipolar mit ca. 0,5 g/m2 Nano- und Mikrofasern beschichteten Spinnvlies-Trägergewebe aus Polypropylen mit einem Flächengewicht von 60 g/m2 und einem weiteren Abdeckvlies aus Polypropylen mit einem Flächengewicht von 15 g/m2. Diese vier Lagen sind mittels ca. 0,5 g/m2 gesprühter Schmelzklebefasern zwischen jeder Schicht und durch anschließend leichtes Andrücken miteinander verbunden. Die damit erreichbare Abscheidungsrate liegt bei ca. 97 % für die (0,3 - 0,5) μm Fraktion von NaCI als Meßaerosol - gemessen an einem Stanzling mit einem Durchmesser von 10 cm, d. h. einer Anströmfläche von 78 cm2 bei einem Volumenstrom von 45 l/min und einem damit einhergehenden Druckverlust von 95 Pa bei 23° C. Die Durchströmungsgeschwindigkeit durch das Filtermedium beträgt 9,6 cm/sec. Detaillierte Angaben zur Abscheidungsleistung, d. h. zum Fraktionsabscheidegrad sind der Tabelle II weiter unten zu entnehmen.
Beispiel Flächenware 4:
Das Filtermedium besteht aus einem Polypropylen-Abdeckvlies mit einem Flächengewicht von 15 g/m2, zwei jeweils bipolar mit ca. 0,5 g/m2 Nano- und Mikrofasern beschichteten Vliesen, von denen das eine ein Meltblownvlies aus Polypropylen mit einem Flächengewicht von 25 g/m2 und das andere ein Spinnvlies auf Polypropylen mit einem Flächengewicht von 60 g/m2 ist, und einem weiteren
Abdeckvlies aus Polypropylen mit einem Flächengewicht von 15 g/m2. Die vier Lagen sind mittels ca. 0,5 g/m2 gesprühter Schmelzklebefasern zwischen jeder Schicht und durch anschließend leichtes Andrücken miteinander verbunden.
Die damit erreichbare Abscheidungsrate liegt bei ca. 98 % für die (0,3 - 0,5) μm Fraktion von NaCI als Meßaerosol. - Gemessen an einem Stanzling mit einem Durchmesser von 10 cm, das heißt einer Anströmfläche vom 78 cm2 bei einem Volumenstrom von 45 l/min und einem damit einhergehenden Druckverlust von 120 Pa bei 23°C. Die' Durchströmungsgeschwindigkeit durch das Medium beträgt 9,6 cm/sec. Detaillierte Angaben zur Abscheidungsleistung, d.h. zum Fraktionsabscheidegrad sind der Tabelle II weiter unten zu entnehmen.
Flächenware 5:
Das Filtermedium besteht aus einem Polypropylen-Abdeckvlies mit einem Flächengewicht von 15 g/m2, zwei jeweils bipolar mit ca. 0,5 g/m2 Nano- und Mikrofasern beschichteten Meltblownvlies-Trägergeweben aus Polypropylen mit einem Flächengewicht von 25 g/m2, und einem weiteren Abdeckvlies aus Polypropylen mit einem Flächengewicht von 15 g/m2. Die vier Lagen des Filtermediums werden mittels ca. 0,5 g/m2 gesprühten Schmelzklebefasern zwischen jeder Schicht und durch anschließend leichtes Andrücken miteinander verbunden. Die mit diesem Filtermedium erreichbare Abscheidungsrate liegt bei ca. 99,5 % für die (0,3 - 0,5) μm Fraktion von NaCI als Meßaerosol. - Gemessen an einem Stanzling mit einem Durchmesser 10 cm, das heißt mit einer Anströmfläche von 78 cm2, bei einem Volumenstrom von 45 l/min und einem damit einhergehenden Druckverlust von 160 Pa bei 23° C. Die Durchströmungsgeschwindigkeit durch das Filtermedium beträgt 9,6 cm/sec. Detaillierte Angaben zur Abscheidungsleistung, das heißt zum Fraktionsabscheidegrad sind der Tabelle II unten zu entnehmen.
Flächenware Vergleichsbeispiel 6:
Die Vergleichs-Flächenware ist gemäß DIN EN 1822-1 als H11 -Filter spezifiziert. Das Filtermedium ist ein Glasfaserpapier mit einer Dicke von 0,6 mm. Die mit diesem Filtermedium erreichbare Abscheidungsrate liegt bei ca. 98 % für die (0,3 - 0,5) μm Fraktion von NaCI als Meßaerosol - gemessen an einem Stanzling mit einem Durchmesser von 10 cm, das heißt mit einer Anströmfläche von 78 cm2, bei einem Volumenstrom von 45 l/min und einem damit einhergehenden Druckverlust von 300 Pa bei 23° C. Die Durchströmungsgeschwindigkeit durch das Filtermedium beträgt 9,6 cm/sec. Detaillierte Angaben zur Abscheidungsleistung, das heißt zum Fraktionsabscheidegrad sind der nachfolgenden Tabelle II zu entnehmen.
Tabelle II: Fraktionsabscheidegrad (Partikelgröße in μm) von NaCI als Meßaerosol
Figure imgf000014_0001
Erfindungsgemäß sind als wasserlösliche Polymere geeignet: Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidin, Polyethylenoxid und dessen Copolymere, Cellulosederivate, Stärke sowie Mischungen der aufgeführten Polymere.
In organischen Lösungsmitteln lösbare Polymere sind:
Polystyrole wie PS, SAN, SBS, ABS, etc., Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polyvinylacetat, Polyvinylacetat, Polyvinylether, Polurethan, Polyamid, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyacrylnitril, Poly-Cycloolefine, Cellulosederivate sowie Mischungen und Copolymere der aufgeführten Polymere-
Erfindungsgemäß zur Anwendung gelangende Thermoplaste sind: Polyolefine, Polyester, Polyoxymethylen, Polychlortrifluorethylen, Polyphenylensulfid, Polyaryletherketon, Polyvinylidenfluorid sowie Mischungen der aufgeführten Polymere.

Claims

A n s p r ü c h e:
1. Filterelement, das mindestens eine Lage aus einem luftdurchlässigen Trägermaterial aufweist, das an mindestens einer seiner beiden sich gegenüberliegenden Seiten mit einer Faserschicht aus Nano- und/oder Mikrofasern einer bestimmten elektrischen Polarität beschichtet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägermaterial der mindestens einen Lage an seinen beiden sich gegenüberliegenden Seiten jeweils mit einer Faserschicht aus Nano- und/oder
Mikrofasern entgegengesetzter elektrischer Polarität beschichtet ist, wobei mindestens zwei Lagen aus mit Nano- und/oder Mikrofasern beschichtetem Trägermaterial vorgesehen sind.
2. Filterelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsmenge der Faserschichten der Lagen, zur Ausbildung eines progressiven Filterelementes, von der Anströmseite zur Abströmseite hin zunimmt.
Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen aus unterschiedlichen Trägermaterialien und/oder aus unterschiedlichen Nano- und/oder Mikrofasermaterialien bestehen.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nano- und/oder Mikrofasern des beschichteten Trägermaterials der mindestens einen Lage mit einer luftdurchlässigen Schutzlage bedeckt sind.
5. Filterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzlage mit den Nano- und/oder Mikrofasern des beschichteten Trägermaterials der mindestens einen Lage zusammenlaminiert, zusammengeklebt, verschweißt, vernadelt oder vernäht ist.
6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Faserschicht aus Nano- und/oder Mikrofasern ein Flächengewicht zwischen (0,05 und 20) g/m2, vorzugsweise zwischen (0,1 und 10) g/m2, weiter bevorzugt zwischen (0,1 und 5) g/m2, aufweist.
7. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nano- und/oder Mikrofasern der mindestens einen Faserschicht einen Durchmesser zwischen (50 und 10.000) nm, vorzugsweise zwischen (100 und 3000) nm, weiter bevorzugt zwischen (150 und 1500) nm, aufweisen.
8. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das luftdurchlässige Trägermaterial ein Flächengewicht zwischen (10 und 500) g/m2, vorzugsweise zwischen (15 und 150) g/m2 aufweist.
9. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeich net, daß das luftdurchlässige Trägermaterial ein Spunbond- oder Meltblown-Vlies aus Polypropylen, Polyester, Polyamid und/oder Polyacryl ist.
10. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß das luftdurchlässige Trägermaterial ein naß- oder trockengelegter Vliesstoff ist, der durch thermische und/oder chemische Bindung verfestigt ist.
11. Fiiterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das luftdurchlässige Trägermaterial aus einem Schaumstoff, einem Nadelvlies, oder aus Glas- oder Steinwolle besteht.
12. Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Nano- und/oder Mikrofasern aus einer Lösung gebildet werden, indem in einem Hochspannungsfeld auf die Lösung eine elektrostatische Kraft wirkt, die die Lösung zu den Nano- und/oder Mikrofasern auseinanderzieht, wobei die Oberflächenspannung, die Viskosität, die Leitfähigkeit und/oder die
Ladung der Lösung durch Zusätze eingestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet-, ' daß der Lösung als die Oberflächenspannung vermindernde Zusätze Tenside, vorzugsweise perfluorierte Tenside, zugegeben werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung der Lösung durch Zugabe von Leitfähigkeitszusätzen eingestellt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Leitfähigkeitszusätze organische Salze verwendet werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Nano- und/oder Mikrofasern in einem elektrostatischen Spinnverfahren aus der Lösung hergestellt werden, die einen Zusatz mindestens einer Substanz enthält, die wenigstens ein Oxydationspotential oder mehrere Oxydationspotentiale aufweist, die durch cyklovoltametrische Messungen ermittelbar sind.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeich net, daß der Lösung keimtötende Substanzen zugegeben werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als keimtötende Substanzen Bakteriozide und/oder Fungizide zugegeben werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Bakteriozide und/oder Fungizide in der Lösung (0,01 bis 5) % beträgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung eine optisch wirksame Substanz zugegeben wird.
21. Verfahren nach -Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als optisch wirksame Substanz ein Farbstoff, ein Fluoreszenz-Farbstoff oder ein optischer Aufheller zugegeben wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der optisch wirksamen Substanz in der Lösung auf (0,01 bis 5) % beträgt.
23. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung des elektrostatischen Spinnverfahrens der Lösung ein Zusatz mindestens einer Substanz oder mehrerer Substanzen zugegeben wird, die in ihrer Strukturformel über ein mindestens 2 Atome umfassendes ττ~ Elektronensystem verfügen, das mit wenigstens einer funktionellen Gruppe der Substanz in Resonanz treten kann.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein π-Elektronensystem verwendet wird, das aus mehreren miteinander verbundenen Benzolkernen oder höheren Aromaten besteht.
25. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungs-Zusatz ein unsubstituiertes Amin aufweist.
26. Verfahren nach Anspruch 12, dad urch gekennzeichnet, daß der Lösungs-Zusatz ein mit mindestens einem aliphatischen oder aromatischen Rest substituiertes Amin aufweist.
27. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungs-Zusatz ein polares Lösungsmittel mit einer Dieelektrizitätskonstanten > 10 aufweist.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungs-Zusatz eine Amino-, Amido-, Immino-, Azzo-, Nitro-, Carboxy-, Hydroxy-, Thio-, Sulfo- und/oder Halogeno-Gruppe oder Metall aufweist.
29. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungs-Zusatz mindestens eine Substanz aus der Gruppe der Charge-Transfer Komplexe aufweist.
PCT/DE2004/000163 2003-02-05 2004-02-03 Filterelement und verfahren zu seiner herstellung WO2004069378A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04707482A EP1590066A2 (de) 2003-02-05 2004-02-03 Filterelement und verfahren zu seiner herstellung

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10305284.4 2003-02-05
DE10305284 2003-02-05
DE10310435.6 2003-03-11
DE10310435A DE10310435B3 (de) 2003-02-05 2003-03-11 Filterelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2004069378A2 true WO2004069378A2 (de) 2004-08-19
WO2004069378A3 WO2004069378A3 (de) 2004-11-04

Family

ID=32851845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2004/000163 WO2004069378A2 (de) 2003-02-05 2004-02-03 Filterelement und verfahren zu seiner herstellung

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1590066A2 (de)
WO (1) WO2004069378A2 (de)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2462192A (en) * 2008-08-01 2010-02-03 Bha Group Inc Method of manufacturing a composite filter media
WO2010014980A2 (en) * 2008-08-01 2010-02-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Composite filter media
US8308834B2 (en) 2007-03-05 2012-11-13 Bha Group, Inc. Composite filter media
US8679218B2 (en) 2010-04-27 2014-03-25 Hollingsworth & Vose Company Filter media with a multi-layer structure
US8950587B2 (en) 2009-04-03 2015-02-10 Hollingsworth & Vose Company Filter media suitable for hydraulic applications
US8986432B2 (en) 2007-11-09 2015-03-24 Hollingsworth & Vose Company Meltblown filter medium, related applications and uses
US9474994B2 (en) 2013-06-17 2016-10-25 Donaldson Company, Inc. Filter media and elements
US9624605B2 (en) 2013-08-29 2017-04-18 Mahle International Gmbh Filter material, filter element, and method and device for producing a filter material
US9694306B2 (en) 2013-05-24 2017-07-04 Hollingsworth & Vose Company Filter media including polymer compositions and blends
US10155186B2 (en) 2010-12-17 2018-12-18 Hollingsworth & Vose Company Fine fiber filter media and processes
US10343095B2 (en) 2014-12-19 2019-07-09 Hollingsworth & Vose Company Filter media comprising a pre-filter layer
US10357730B2 (en) 2013-03-15 2019-07-23 Donaldson Company, Inc. Filter media and elements
WO2019158775A1 (de) 2018-02-19 2019-08-22 Twe Gmbh & Co. Kg Filtermedium
US10639572B2 (en) 2016-01-07 2020-05-05 Donaldson Company, Inc. Styrene-acrylonitrile fine fibers, filter media, recirculation filters, and methods
US10653986B2 (en) 2010-12-17 2020-05-19 Hollingsworth & Vose Company Fine fiber filter media and processes

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6743273B2 (en) 2000-09-05 2004-06-01 Donaldson Company, Inc. Polymer, polymer microfiber, polymer nanofiber and applications including filter structures

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4069026A (en) * 1970-06-29 1978-01-17 Bayer Aktiengesellschaft Filter made of electrostatically spun fibres
EP0829293A1 (de) * 1996-09-04 1998-03-18 Esfil Limited Filtermaterial und dessen Herstellungsverfahren
EP1059106A2 (de) * 1999-06-07 2000-12-13 Nicast Ltd. Filtermaterial und Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung
WO2002020668A2 (en) * 2000-09-05 2002-03-14 Donaldson Company, Inc. Polymer compositions, polymer microfibers, polymer nanofibers and applications including filter structure
DE10109474C1 (de) * 2001-02-28 2002-06-20 Sandler Helmut Helsa Werke Filtermaterialien mit bipolarer Beschichtung
EP1283283A1 (de) * 2001-07-30 2003-02-12 HELSA-WERKE HELMUT SANDLER GmbH & CO. KG Verfahren zur Herstellung eines Faserprodukts
WO2003014430A1 (de) * 2001-07-30 2003-02-20 Helsa-Werke Helmut Sandler Gmbh & Co. Kg Verfahren zur herstellung von fasern oder eines faserprodukts in einem elektrostatischen spinnverfahren

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4069026A (en) * 1970-06-29 1978-01-17 Bayer Aktiengesellschaft Filter made of electrostatically spun fibres
EP0829293A1 (de) * 1996-09-04 1998-03-18 Esfil Limited Filtermaterial und dessen Herstellungsverfahren
EP1059106A2 (de) * 1999-06-07 2000-12-13 Nicast Ltd. Filtermaterial und Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung
WO2002020668A2 (en) * 2000-09-05 2002-03-14 Donaldson Company, Inc. Polymer compositions, polymer microfibers, polymer nanofibers and applications including filter structure
DE10109474C1 (de) * 2001-02-28 2002-06-20 Sandler Helmut Helsa Werke Filtermaterialien mit bipolarer Beschichtung
EP1283283A1 (de) * 2001-07-30 2003-02-12 HELSA-WERKE HELMUT SANDLER GmbH & CO. KG Verfahren zur Herstellung eines Faserprodukts
WO2003014430A1 (de) * 2001-07-30 2003-02-20 Helsa-Werke Helmut Sandler Gmbh & Co. Kg Verfahren zur herstellung von fasern oder eines faserprodukts in einem elektrostatischen spinnverfahren

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7927540B2 (en) 2007-03-05 2011-04-19 Bha Group, Inc. Method of manufacturing a composite filter media
US8308834B2 (en) 2007-03-05 2012-11-13 Bha Group, Inc. Composite filter media
US8986432B2 (en) 2007-11-09 2015-03-24 Hollingsworth & Vose Company Meltblown filter medium, related applications and uses
WO2010014980A2 (en) * 2008-08-01 2010-02-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Composite filter media
WO2010014980A3 (en) * 2008-08-01 2010-06-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Composite filter media
GB2462192B (en) * 2008-08-01 2012-10-31 Bha Group Inc Method of manufacturing a composite filter media
US8512432B2 (en) 2008-08-01 2013-08-20 David Charles Jones Composite filter media
GB2462192A (en) * 2008-08-01 2010-02-03 Bha Group Inc Method of manufacturing a composite filter media
US9950284B2 (en) 2009-04-03 2018-04-24 Hollingsworth & Vose Company Filter media suitable for hydraulic applications
US8950587B2 (en) 2009-04-03 2015-02-10 Hollingsworth & Vose Company Filter media suitable for hydraulic applications
US10682595B2 (en) 2009-04-03 2020-06-16 Hollingsworth & Vose Company Filter media suitable for hydraulic applications
US8679218B2 (en) 2010-04-27 2014-03-25 Hollingsworth & Vose Company Filter media with a multi-layer structure
US10155187B2 (en) 2010-04-27 2018-12-18 Hollingsworth & Vose Company Filter media with a multi-layer structure
US9283501B2 (en) 2010-04-27 2016-03-15 Hollingsworth & Vose Company Filter media with a multi-layer structure
US10874962B2 (en) 2010-12-17 2020-12-29 Hollingsworth & Vose Company Fine fiber filter media and processes
US10653986B2 (en) 2010-12-17 2020-05-19 Hollingsworth & Vose Company Fine fiber filter media and processes
US11458427B2 (en) 2010-12-17 2022-10-04 Hollingsworth & Vose Company Fine fiber filter media and processes
US10155186B2 (en) 2010-12-17 2018-12-18 Hollingsworth & Vose Company Fine fiber filter media and processes
US12023613B2 (en) 2013-03-15 2024-07-02 Donaldson Company, Inc. Filter media and elements
US10357730B2 (en) 2013-03-15 2019-07-23 Donaldson Company, Inc. Filter media and elements
US11253802B2 (en) 2013-03-15 2022-02-22 Donaldson Company, Inc. Filter media and elements
US9694306B2 (en) 2013-05-24 2017-07-04 Hollingsworth & Vose Company Filter media including polymer compositions and blends
US9474994B2 (en) 2013-06-17 2016-10-25 Donaldson Company, Inc. Filter media and elements
US9624605B2 (en) 2013-08-29 2017-04-18 Mahle International Gmbh Filter material, filter element, and method and device for producing a filter material
US11167232B2 (en) 2014-12-19 2021-11-09 Hollingsworth & Vose Company Filter media comprising a pre-filter layer
US10343095B2 (en) 2014-12-19 2019-07-09 Hollingsworth & Vose Company Filter media comprising a pre-filter layer
US11684885B2 (en) 2014-12-19 2023-06-27 Hollingsworth & Vose Company Filter media comprising a pre-filter layer
US12011686B2 (en) 2014-12-19 2024-06-18 Hollingsworth & Vose Company Filter media comprising a pre-filter layer
US10639572B2 (en) 2016-01-07 2020-05-05 Donaldson Company, Inc. Styrene-acrylonitrile fine fibers, filter media, recirculation filters, and methods
DE102018103682A1 (de) 2018-02-19 2019-08-22 Twe Gmbh & Co. Kg Filtermedium
WO2019158775A1 (de) 2018-02-19 2019-08-22 Twe Gmbh & Co. Kg Filtermedium

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004069378A3 (de) 2004-11-04
EP1590066A2 (de) 2005-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0338479B1 (de) Staubfilterbeutel, dessen Herstellung und Verwendung
DE60003431T2 (de) Mehrschichtiger filter und verfahren zu dessen herstellung
DE10137161C5 (de) Filterelement
DE19919809C2 (de) Staubfilterbeutel, enthaltend Nanofaservlies
WO2004069378A2 (de) Filterelement und verfahren zu seiner herstellung
EP0687195B1 (de) Mehrschichtiges filtermaterial
DE60100985T2 (de) Mehrlagiger Filter und Verfahren zum Herstellen desselben
DE10221694A1 (de) Mehrlagiger Filteraufbau und Verwendung eines mehrlagigen Filteraufbaus
EP1790406B1 (de) Filterelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102009026276A1 (de) Verbundfiltermedium
EP2131941A1 (de) Lage zur verwendung in einem hepa-filterelement
DE20221987U1 (de) Luftfilter mit elektrostatisch wirksamen Vliesstoffinlinern
WO2009007055A1 (de) Staubsaugerfilterbeutel
WO2009007059A2 (de) Staubsaugerfilterbeutel
DE102009051105A1 (de) Vliesmedium, Verfahren zu dessen Herstellung und aus diesem hergestelltes Filterelement
WO2005107557A1 (de) Staubfilterbeutel, enthaltend schaumstofflage
EP0137094B1 (de) Chirurgische Gesichtsmaske
DE102008035934B4 (de) Filtermedium
DE10310435B3 (de) Filterelement und Verfahren zu seiner Herstellung
WO1998002228A1 (de) Partikelfilter in form eines plissierten schichtförmigen vliesmaterials
EP3721965A1 (de) Filtermedium mit vliesstoff als einlagiger faserverbund und verfahren zur herstellung eines solchen filtermediums
DE102008050264A1 (de) Filterelement mit abscheidungsstabilisierender Beschichtung
DE102020127821A1 (de) Luftfilter
JP2024006977A (ja) エアフィルタ及びフィルタエレメント
DE20122003U1 (de) Mehrlagiger Filter

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004707482

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2004707482

Country of ref document: EP