WO2005053818A1 - Filterelement mit wärmebeständigkeit und/oder chemischer beständigkeit - Google Patents

Filterelement mit wärmebeständigkeit und/oder chemischer beständigkeit Download PDF

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WO2005053818A1
WO2005053818A1 PCT/EP2004/013905 EP2004013905W WO2005053818A1 WO 2005053818 A1 WO2005053818 A1 WO 2005053818A1 EP 2004013905 W EP2004013905 W EP 2004013905W WO 2005053818 A1 WO2005053818 A1 WO 2005053818A1
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filter element
particles
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adhesive
plastic
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PCT/EP2004/013905
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Inventor
Walter Herding
Jürgen BETHKE
Stefan Hajek
Wolfgang Raabe
Original Assignee
Herding Gmbh Filtertechnik
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2003—Glass or glassy material
    • B01D39/2006—Glass or glassy material the material being particulate
    • B01D39/2013—Glass or glassy material the material being particulate otherwise bonded, e.g. by resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
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    • B01D39/1638—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being particulate
    • B01D39/1653—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being particulate of synthetic origin
    • B01D39/1661—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being particulate of synthetic origin sintered or bonded
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    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • B01D39/2072—Other inorganic materials, e.g. ceramics the material being particulate or granular
    • B01D39/2079—Other inorganic materials, e.g. ceramics the material being particulate or granular otherwise bonded, e.g. by resins

Definitions

  • the invention relates to a flow-porous, inherently stable filter element
  • a flow-porous, inherently stable filter element which consists of sintered polyethylene particles. Polyethylene particles become sticky on their surface at temperatures of 160 to 180 ° C, so that the continuous operating temperature of the known filter element is low; A temperature range begins below 80 ° C, in which continuous use is no longer appropriate due to permanent plastic deformation.
  • the known filter element is not very acid-resistant, especially when it comes to aggressive acids and / or acids with an elevated temperature.
  • the filter element according to the invention can be produced efficiently and inexpensively and is produced from materials which lead to the specified temperature resistance and / or acid resistance.
  • the first material particles and the granular plastic starting material can be brought conveniently by mixing into the state in which the bonding - typically in a form with first material particles and granular plastic starting material introduced therein - can be carried out by heating to the bonding temperature.
  • the granular plastic starting material changes to a flowing state and forms bonding nodes at the contact points of the first material particles, whereas the other spaces between the first material particles - with the exception of a thin adhesive film on the surfaces, if necessary of the first material particles - are essentially free of glue.
  • the adhesive can either be of the thermosetting type or of the thermoplastic type.
  • the adhesive cured as a thermoset the granular plastic starting material was two-component or multi-component. In most cases, curing takes place primarily through a chemical reaction, which reaction may be catalytically favored. If the thermosetting adhesive works with an activator, this is contained in the solid state in the plastic starting material for the adhesive.
  • the thermoplastic type is a solidification when cooling in the production process of the filter element.
  • each temperature-resistant embodiment of the filter element according to the invention should have a (maximum) continuous operating temperature which is in the range from 50 to 200 ° C. at any specific temperature.
  • a maximum continuous operating temperature 150 ° C in a specific application environment
  • this customer will normally be served with a type of filter element that is less sophisticated than a filter element for another customer, who has, for example, an operating environment for a maximum continuous operating temperature of 190 ° C.
  • a filter element for the latter application environment is normally more expensive to manufacture than a filter element for the former application environment. titi.
  • efforts will be made not to offer too many types of filter elements that differ in terms of the maximum continuous operating temperature.
  • the invention also creates a filter element with good acid resistance.
  • the first material particles and granular plastic raw material that lead to good acid resistance do not necessarily have to lead to temperature resistance and vice versa.
  • a combination of temperature resistance and acid resistance is particularly preferred.
  • the heating to the bonding temperature is usually carried out in an oven, although other heating methods are also possible, in particular heating by means of microwaves or infrared radiation.
  • the basic component of the filter element does not necessarily have to consist exclusively of particles of a single material.
  • the "first material” can in itself be a mixture of several materials.
  • plastic particles are available which can be glued together and lead to a filter element with the temperature resistance according to the invention.
  • plastics for the plastic particles of the first material: Polyamides, in particular aramids, polysulfones, polysulfides, in particular polyphenylene sulfides, 105 polyimides, polymethacrylates, in particular polymethyl methacrylates.
  • the bonding temperature does not necessarily have to be below the continuous operating temperature of the specific filter element. So you can e.g. With a bonding temperature of 170 ° C, produce a filter element that has a continuous operating temperature of 140 ° C (because, for example, the first plastic material particles can withstand the 170 ° C for a short time).
  • thermoplastic adhesive that the bonding temperature is sufficiently far above the specific continuous operating temperature is the rule.
  • thermosetting adhesive however, the situation is often the reverse: the bonding temperature is lower than the specific continuous operating temperature; one strives for production-technical reasons
  • the bonding temperature must be below the temperature at which the basic component is heat-resistant at least for the time required for the bonding.
  • the particles of the first material are inorganic particles.
  • inorganic particles are glass particles (in particular non-hollow glass spheres and / or hollow glass spheres) and ceramic particles (in particular non-hollow ceramic spheres and / or hollow ceramic spheres)
  • Particularly preferred adhesives are: epoxy resins, phenolic resins, 135 polyester resins, - melamine resins, - silicone resins, - urethane resins.
  • thermosetting plastics although some thermoplastics are also suitable.
  • epoxy resins offer the best temperature resistance and are - with the appropriate applications - the most preferred.
  • the class of the so-called epoxy molding compositions is particularly favorable.
  • the filter element even apart from the possible coating on its inflow surface, which will be described later - does not necessarily consist only of the first material and the adhesive
  • filler particles can be present between the first material particles or the "particles of a first material" particle, in each of which the actual first material (preferably plastic or inorganic particles) and filler are present in a mixture.
  • the fillers can be present.
  • the fillers can be granular fillers, in particular mineral fillers, and / or fibrous fillers.
  • An example of additives is carbon black as an additive against static electricity.
  • the particles of the first material are larger than the granules of the plastic raw material for the adhesive.
  • a preferred range of the average size of the particles of the first material is 50 to 500 ⁇ m, particularly preferably 100 to 350 ⁇ m.
  • a preferred range for the average size of the grains of the plastic starting material is 5 to 50 ⁇ m, particularly preferably 10 to 30 ⁇ m.
  • the first material if it is composed of or consists of plastic particles, and the plastic starting material for the adhesive are preferably present in a weight ratio of 2.3: 1 to 9.0: 1, particularly preferably 4 : 1 to 5.6: 1. If the first material
  • the weight ratio is preferably 25: 1 to 34: 1 (non-hollow particles) or significantly lower, in particular 3: 1 to 10: 1 (hollow particles).
  • the plastic raw material is usually comparatively expensive, so that the aim is to keep the amount small.
  • a safe one is usually comparatively expensive, so that the aim is to keep the amount small.
  • Fibers and / or granular fillers are preferably considered as fillers.
  • Glass fibers in the sense of a filler of the basic constituent are mentioned as a particularly preferred example. These fillers are used for tion of the thermal resistance of the basic component.
  • mineral fillers may be mentioned as particularly preferred, e.g. B. silicon oxides, 205 calcium compounds, aluminum oxides.
  • the filter element according to the invention preferably has a coating with a smaller pore size than the (other) carrying component of the filter element on its inflow surface.
  • Surface coating is to be achieved with this coating, so that the solid particles to be filtered out by means of the filter element do not reach the interior of the filter element.
  • a filter element coated in this way can be cleaned much more easily by countercurrent pressure surge cleaning than an uncoated filter element.
  • the coating is preferably composed of fibers and / or particles.
  • a suction fan is located on the clean gas side downstream of the filter elements.
  • the filter element according to the invention is suitable for practically all filter tasks in which any specific continuous operating temperature in the stated temperature range from 50 to 200 ° C. is required and / or good acid resistance is required.
  • 225, 80 to 200 ° C, 100 to 200 ° C and 120 to 200 ° C can be mentioned as narrower ranges of the continuous operating temperature.
  • the narrower area of good acid resistance is good resistance to the acids which are usually found in combustion exhaust gases. The following may be mentioned as particularly preferred fields of use and thus uses of the filter element according to the invention:
  • Exhaust gas cleaning preferably 245 - for metal baths, - for metal melting furnaces, - for baths with liquid glass, - for clinker coolers, - for furnaces in the fiber optic cable manufacture,
  • FIG. 1 shows a section of a filled mold, in section, for producing a filter element, specifically in the state before the bonding process
  • FIG. 3 shows a section of a filter element, in section after a surface coating has been applied
  • Fig. 4 shows a section of another filter element, in section.
  • FIG. 1 shows a section of a mold 2, which encloses a mold cavity 4.
  • First plastic particles 6 (as first material particles) and second plastic particles 8, which have a much smaller average size than the first plastic particles 6,295, have been filled into the mold cavity 4.
  • the second plastic particles 8 represent the starting material for an adhesive.
  • fibers 20 can be seen in the spaces between the first plastic particles 6 (typically glass fibers with a length of less than 200 ⁇ m).
  • FIG. 2 shows the state after the mold 2 has been heated to a bonding temperature for a suitable period of time and after a raw filter element 10 has been removed from the opened mold 2. At the bonding temperature, the second plastic particles 8 had become fluid and the plastic raw material had
  • the second plastic starting material is a thermoplastic, the plastic starting material has melted and then solidified (when the mold content has cooled) to form the adhesive at points 12. If that's art -
  • thermosetting adhesive is cured at points 12.
  • the coating 14 consists partly of fibers 16 (typically glass fibers with a length of less than 250 ⁇ m) and partly of fine-grained plastic particles 18 (typically polytetrafluoroethylene)
  • the fibers 16 and the particles 18 can in particular be applied by first spraying an adhesive onto the relevant surface of the raw filter element 10 and then inflating the fibers 16 and the particles 18. Alternatively, the fibers 16 and the particles 18 can be inflated first
  • the coating can also be applied as a liquid, e.g. consisting of an aqueous emulsion of particles and adhesive.
  • the adhesive can be a thermoset, which then hardens at room temperature or at elevated temperature.
  • the filler particles are typically a little smaller on average than the plastic particles 6 and a little less numerous than the plastic particles 6.
  • FIG. 4 is a representation analogous to FIG. 2, that is to say the state of a filter element after the bonding process, but before any surface coating has been applied.
  • the filter element 10 shown in detail in FIG. 4 has a basic constituent made of glass beads 6 (instead of first plastic particles 6 in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3).
  • Fig. 4 is unchanged. Figure 4 also remains unchanged whether hollow beads or non-hollow beads are used.
  • FIGS. 1 to 4 are deceptive with regard to the 355 mutual contact or bonding points 12 of the first plastic particles 6 or the glass beads 6.
  • the first plastic particles 6 and the glass spheres 6 are almost in the state of "densest spherical packing".
  • FIGS. 1 to 4 are, as it were, a section through the pile of the first plastic particles 6 or the glass beads 6, many of the bond points 12 are 360 above or below the plane of the drawing.
  • Plastic particles filled with 40% glass fibers made of polyphenylene sulfide (PPS) 370 (manufacturer's name RYTON GF40) with an average size of 300 ⁇ m are mixed with a fine-grained plastic starting material for an epoxy resin (main component with the manufacturer's name ARDALIT).
  • the epoxy resin raw material has an average particle size of 15 ⁇ m.
  • the mixture consists of 80% filled PPS and 20% epoxy resin 375, all in% by weight.
  • the mixture is poured into a mold.
  • the mold is gradually heated to a temperature of 100 ° C for 30 minutes to run the adhesive in an oven.
  • the plastic raw material for an epoxy resin melts 380 approx. 100 ° C. In this way, a contact network is created. Subsequent heating to 160 ° C for at least 30 minutes results in the crosslinking of the adhesive.
  • the raw filter element has reached its final mechanical and thermal stability. Then the raw filter element is removed from the opened mold. When you pick up the raw filter element,
  • the PPS has a maximum continuous operating temperature of 180 ° C
  • the epoxy resin has a maximum continuous operating temperature of 180 ° C.
  • the filter element is 390 resistant to SO 2 , H 2 O, H 2 S and of some resistance to HCI. It is also resistant to hydrolysis.
  • the example can be carried out with plastic particles made of polyphenylene sulfide (PPS) (manufacturer name 400 RYTON MV30) filled with 30% mineral filler.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the PPS was delivered as granules (the granulate particles containing the filler fibers or the granular filler particles) and were milled to the stated average particle size in the manufacturing plant of the filter element 405 using an impact mill is.
  • the particles were rod-shaped.
  • the plastic starting material for the adhesive which is homogenized with the material of the basic component by a suitable comminution and mixing process (see FIG. 1).
  • the filter element can have the shape of a flat box, for example, which has an internal cavity and is open at one of the four smaller boundary surfaces. The two large sides of the box can be wavy or zigzag zigzag.
  • the box-shaped filter element is typically designed for 415 flow from the outside in, so that any coating is applied to the outside of the box.
  • a filter device typically a plurality of box-like filter elements are mounted next to one another on a partition which separates the clean room of the filter device from the inflow room of the filter device.
  • tubular 420 filter elements are possible, the cross section being hollow-cylindrical or with a corrugated or serrated cylinder wall. Another alternative is tapered shapes, be it with box-shaped filter elements or with tubular filter elements.
  • Plastic particles made of polysulfone (PSU) (manufacturer's name RADEL) with an average size of 250 ⁇ m are mixed with a fine-grained plastic 430 raw material (main component with the manufacturer's name ARDALIT) for an epoxy resin.
  • the epoxy resin raw material has an average particle size of 15 ⁇ m.
  • the mixture consists of 80% PSU and 20% epoxy resin, all in% by weight.
  • Example 435 In contrast to Example 1, the PSU is unfilled, i.e. without glass fibers as a filler.
  • the bonding process takes place as in Example 1.
  • the filter element has a maximum continuous operating temperature of 180 ° C and is resistant to H 2 S and 4 0 H 2 O, slightly limited resistant to SO 2 and limited resistant to HCI. It is also resistant to hydrolysis.
  • plastic particles made of polyamide (PA) (manufacturer's name VESTOSINT) with a size in the range of 150 to 300 ⁇ m are mixed with a fine-grained plastic starting material (main component with the manufacturer's name ARDALIT) for an epoxy resin.
  • the epoxy resin raw material has an average particle size of 15 ⁇ m.
  • 455 consist of 79% PA and 21% epoxy resin, all in% by weight.
  • the PA is unfilled, i.e. without glass fibers as a filler.
  • a tubular filter element with an outside diameter of 50 460 mm and an inside diameter of 32 mm is produced.
  • the bonding process takes place as in Example 1.
  • the filter element has a maximum continuous operating temperature of 130 ° C and is resistant to H 2 S, H 2 O, SO 2 , HCl and hydrolysis at this temperature.
  • Non-hollow glass beads with an average size of ⁇ 300 ⁇ m are mixed with a fine-grained plastic starting material for an epoxy resin (main component with the manufacturer's name ARDALIT).
  • the epoxy resin raw material has an average particle size of 15 ⁇ m.
  • the mixture consists of 97% glass beads and 3% epoxy resin, all in% by weight.
  • the bonding process is carried out as in Example 1.
  • the filter element has a maximum continuous operating temperature of 180 C C.
  • the filter element is resistant to S0 2 , H 2 0, H 2 S, HCI, and also to hydrolysis.
  • Example 4 can also be carried out with hollow glass beads or with non-hollow ceramic beads or with hollow ceramic beads.
  • the resulting density of the filter element 495 is naturally significantly less than 1630 kg / m 3 ; the mechanical strength is also a bit lower. Otherwise the properties are practically unchanged.

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Abstract

Durchströmungsporöses, eigenstabiles Filterelement, (a) das für eine Dauereinsatztemperatur, die eine Temperatur im Bereich von 50 bis 200°C ist, geeignet ist, (b) und/oder das gute Säurebeständigkeit besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Grundbestandteil hat, der Teilchen eines ersten Materials auf­weist; und dass die Teilchen des ersten Materials durch einen Klebstoff zusammen­gehalten sind, der - vor der Verarbeitung mit dem Grundbestandteil, die ein Erwärmen auf eine Verklebungstemperatur aufweist, ein körniges Kunststoff-Ausgangsmate­- rial für den Klebstoff war, - und bei der Verklebungstemperatur in einen fliessenden Zustand kommt, - - und entweder als Duroplast aushärtet oder als Thermoplast fest wird.

Description

Filterelement mit Wärmebeständigkeit und/oder chemischer Beständigkeit
Gegenstand der Erfindung ist ein durchströmungsporöses, eigenstabiles Filterelement,
(a) das für eine Dauereinsatztemperatur, die eine Temperatur im Bereich von 50 bis 200°C ist, geeignet ist,
(b) und/oder das gute Säurebeständigkeit besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Grundbestandteil hat, der Teilchen eines ersten Materials aufweist; und dass die Teilchen des ersten Materials durch einen Klebstoff zu- sammengehalten sind, der
- vor der Verarbeitung mit dem Grundbestandteil, die ein Erwärmen auf eine Verklebungstemperatur aufweist, ein körniges, zweites Kunststoff— Ausgangsmaterial für den Klebstoff war,
- und bei der Verarbeitungstemperatur in einen fließenden Zustand kommt, - und entweder als Duroplast aushärtet oder als Thermoplast fest wird.
Es ist ein durchströmungsporöses, eigenstabiles Filterelement bekannt, welches aus zusammengesinterten Polyethylen-Teilchen besteht. Polyethylen- Teilchen werden bei Temperaturen von 160 bis 180°C an ihrer Oberfläche kleb- rig, so dass die Dauereinsatztemperatur des bekannten Filterelements niedrig ist; schon unter 80°C beginnt ein Temperaturbereich, in dem ein Dauereinsatz wegen bleibender plastischer Verformungen nicht mehr opportun ist. Das bekannte Filterelement ist nicht gut säurebeständig, insbesondere wenn es um aggressive Säuren und/oder Säuren mit erhöhter Temperatur geht.
Das erfindungsgemäße Filterelement lässt sich rationell und kostengünstig produzieren und wird aus Materialien hergestellt, welche zu der angegebenen Temperaturbeständigkeit und/oder Säurebeständigkeit führen. Die ersten Materialteilchen und das körnige Kunststoff-Ausgangsmaterial können bequem durch Vermischen in denjenigen Zustand gebracht werden, in dem die Verklebung - typischerweise in einer Form mit darin eingebrachten ersten Materialteilchen und körnigem Kunststoff-Ausgangsmaterial - durch Erwärmen auf die Verklebungstemperatur durchgeführt werden kann. Späte- stens bei Erreichen einer Temperatur nahe der Verklebungstemperatur geht das körnige Kunststoff-Ausgangsmaterial in einen fließenden Zustand über und bildet an den Berührungsstellen der ersten Materialteilchen Verklebungsknoten, wohingegen die sonstigen Räume zwischen den ersten Materialteilchen - ggf. mit Ausnahme eines dünnen Klebstofffilms auf den Oberflächen der ersten Materialteilchen - im Wesentlichen frei von Klebstoff sind. Der Klebstoff kann entweder vom duroplastischen Typ sein oder vom thermoplastischen Typ sein. Wenn der Klebstoff als Duroplast aushärtet, war das körnige Kunststoff-Ausgangsmaterial zweikomponentig oder mehrkomponentig. Das Aushärten erfolgt in den meisten Fällen primär durch chemische Reaktion, wobei diese Reaktion katalytisch begünstigt sein kann. Wenn der duroplastische Klebstoff mit einem Aktivator arbeitet, ist dieser im festen Zustand im Kunststoff-Ausgangsmaterial für den Klebstoff enthalten. Beim thermoplastischen Typ handelt es sich um ein Festwerden bei Abkühlung im Produktionsprozess des Filterelements.
Wenn man ein temperaturbeständiges Filterelement betrachtet, muss nicht jede Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements für den gesamten Temperaturbereich von 50 bis 200°C geeignet sein. Jede temperaturbeständige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements soll jedoch eine (maximale) Dauereinsatztemperatur haben, die bei irgendeiner konkreten Tempe- ratur im Bereich von 50 bis 200°C liegt. Wenn z.B. ein Kunde Filterelemente bestellen möchte, die für eine maximale Dauereinsatztemperatur von 150°C bei einer bestimmten Einsatzumgebung geeignet sein sollen, wird man diesen Kunden normalerweise mit einem Typ von Filterelement bedienen, das weniger anspruchsvoll aufgebaut ist als ein Filterelement für einen anderen Kunden, der z.B. eine Einsatzumgebung für maximale Dauereinsatztemperatur von 190°C hat. Ein Filterelement für die letztgenannte Einsatzumgebung ist normalerweise in der Herstellung teurer als ein Filterelement für die erstgenannte Einsatzum- gebung. Auf der anderen Seite wird man bestrebt sein, nicht zu zahlreiche Typen von Filterelementen, die sich hinsichtlich der maximalen Dauereinsatztem- peratur unterscheiden, anzubieten.
Durch die Erfindung wird mit entsprechender Materialwahl auch ein Filterelement mit guter Säurebeständigkeit geschaffen. Erste Materialteilchen und körniges Kunststoff-Ausgangsmaterial, die zu guter Säurebeständigkeit führen, müssen nicht zwingend auch zu Temperaturbeständigkeit führen und umgekehrt. Besonders bevorzugt ist Kombination von Temperaturbeständigkeit und Säurebeständigkeit.
Das Arbeiten mit einem körnigen Kunststoff-Ausgangsmaterial für den Kleb- stoff macht den Produktionsprozess für das erfindungsgemäße Filterelement sehr unkompliziert. Das Erwärmen auf die Verklebungstemperatur erfolgt in der Regel in einem Ofen, wobei jedoch auch andere Aufheizmethoden möglich sind, insbesondere Erwärmung durch Mikrowellen oder Infrarotstrahlung.
Es wird betont, dass der Grundbestandteil des Filterelements nicht zwingend ausschließlich aus Teilchen eines einzigen Materials bestehen muss. Das "erste Material" kann für sich schon eine Mischung mehrerer Materialien sein. Außerdem wird bereits hier auf die weiter unten noch genauer anzusprechenden Füllstoffe und Zusatzstoffe hingewiesen. Es versteht sich, dass der Klebstoff mit seiner Verklebungswirkung dafür sorgt, dass alle Komponenten des Grundbestandteils zusammengehalten sind.
Es ist in Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, als Teilchen des ersten Materials Kunststoffteilchen einzusetzen. Die Erfinder haben überraschend heraus- gefunden, dass Kunststoffteilchen verfügbar sind, die miteinander verklebbar sind und zu einem Filterelement mit der erfindungsgemäßen Temperaturbeständigkeit führen.
Im Rahmen der Erfindung ist besonders bevorzugt, für die Kunststoffteilchen des ersten Materials mindestens einen der folgenden Kunststoffe vorzusehen: - Polyamide, insbesondere Aramide, - Polysulfone, - Polysulfide, insbesondere Polyphenylensulfide, 105 — Polyimide, - Polymethacrylate, insbesondere Polymethylmethacrylate.
Man sieht, dass diese Kunststoffe teils Thermoplaste und teils Duroplaste sind.
110 Es wird darauf hingewiesen, dass die Verklebungstemperatur nicht zwangsläufig unterhalb der Dauereinsatztemperatur des konkreten Filterelements sein muss. So kann man durchaus z.B. mit 170°C Verklebungstemperatur ein Filterelement herstellen, das eine Dauereinsatztemperatur von 140°C hat (weil z.B. die ersten Materialteilchen aus Kunststoff die 170°C kurzzeitig verkraften). Die
115 Situation, dass die Verklebungstemperatur hinreichend weit über der konkreten Dauereinsatztemperatur liegt, ist bei thermoplastischem Klebstoff die Regel. Bei duroplastischem Klebstoff hat man jedoch häufig die umgekehrte Situation, dass die Verklebungstemperatur niedriger als die konkrete Dauereinsatztemperatur ist; man strebt ja aus produktionstechnischen Gründen durchaus mög-
120 liehst niedrige Verklebungstemperaturen an. Selbstverständlich muss die Verklebungstemperatur unterhalb derjenigen Temperatur sein, bei welcher der Grundbestandteil mindestens für die für die Verklebung benötigte Zeit wärmebeständig ist.
125 Alternativ zu Kunststoffteilchen ist es in Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, dass die Teilchen des ersten Materials anorganische Teilchen sind. Innerhalb der Gruppe der anorganischen Teilchen sind Glasteilchen (insbesondere nichthohle Glaskügelchen und/oder hohle Glaskügelchen) und Keramikteilchen (insbesondere nicht-hohle Keramikkügelchen und/oder hohle Keramikkügelchen)
130 besonders bevorzugt.
Besonders bevorzugte Klebstoffe sind: - Epoxidharze, - Phenolharze, 135 - Polyesterharze, - Melaminharze, - Siliconharze, - Urethanharze.
140 Hier stehen duroplastische Kunststoffe im Vordergrund, wiewohl auch einige Thermoplaste geeignet sind.
Unter den genannten, besonders bevorzugten Klebstoffen bieten Epoxidharze die beste Temperaturbeständigkeit und sind - bei entsprechenden Anwen- 145 düngen - am stärksten bevorzugt. Besonders günstig ist die Klasse der sogenannten Epoxid- Formmassen.
Beim Auffinden besonders bevorzugter Kunststoffe für die ersten Materialteilchen und besonders bevorzugter Klebstoffe waren zum einen die bereits ange-
150 sprochenen Temperatursituationen bei Dauereinsatztemperatur und bei Verklebungstemperatur von Bedeutung. Zum anderen war auf Verfügbarkeit im körnigen Ausgangszustand, Übergang in den fließenden Zustand bei Verklebungstemperatur und Zeitdauer bis zum Erreichen mindestens einer ausreichenden Anfangsfestigkeit der Verklebung zu achten. Schließlich war die gute
155 Säurebeständigkeit zu beachten.
Es wird betont, dass das Filterelement - selbst abgesehen von der möglichen, später noch zu beschreibenden Beschichtung auf seiner Zuströmoberfläche - nicht zwangsläufig nur aus dem ersten Material und dem Klebstoff bestehen
160 muss. Es können insbesondere Füllstoffe und andere Zusatzstoffe vorhanden sein. Zum Beispiel können Füllstoff-Teilchen zwischen den ersten Materialteilchen vorhanden sein oder die "Teilchen eine ersten Materials" Teilchen sein, in denen jeweils das eigentliche erste Material (vorzugsweise Kunststoff oder anorganische Teilchen) und Füllstoff in Mischung vorliegen. Die Füllstoffe können
165 übliche Füllstoffe sein. Die Füllstoffe können körnige Füllstoffe, insbesondere mineralische Füllstoffe, und/oder faserige Füllstoffe sein. Als Beispiel für Zusatzstoffe sei Ruß als Zusatzstoff gegen statische Aufladung genannt. In Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, den duroplastischen Kunststoff 170 nach der Verarbeitung nachzuaktivieren, um höhere Festigkeit zu erreichen. Dies geschieht insbesondere chemisch oder durch UV- Bestrahlung.
Normalerweise sind die Teilchen des ersten Materials größer als die Körner des Kunststoff-Ausgangsmaterials für den Klebstoff. Bei der Teilchengröße des
175 ersten Materials sucht man einen günstigen Kompromiss zwischen geringem Durchströmungswiderstand des Filterelements einerseits und ausreichender Festigkeit des Filterelements andererseits. Ein bevorzugter Bereich der durchschnittlichen Größe der Teilchen des ersten Materials liegt bei 50 bis 500 μm, besonders bevorzugt 100 bis 350 μm. Bei den Körnern des Kunststoff— Aus -
180 gangsmaterials für den Klebstoff ist kleine durchschnittliche Größe wegen feiner Verteilung zwischen den Teilchen des ersten Mateπals von Vorteil; andererseits sind übermäßig kleine Körner schwerer zu erzeugen und zu handhaben. Ein bevorzugter Bereich für die durchschnittliche Größe der Körner des Kunststoff-Ausgangsmaterials ist 5 bis 50 μm, besonders bevorzugt 10 bis 30 μm.
185 Vorzugsweise liegen bei der Verarbeitung das erste Material, wenn es mit Kunststoffteilchen aufgebaut ist oder aus diesen besteht, und das Kunststoff- Ausgangsmaterial für den Klebstoff in einem Gewichtsverhältnis von 2,3 : 1 bis 9,0 : 1 vor, besonders bevorzugt von 4 : 1 bis 5,6 : 1. Wenn das erste Material
190 primär mit anorganischen Teilchen aufgebaut ist oder aus diesen besteht, liegt das Gewichtsverhältnis vorzugsweise bei 25 : 1 bis 34 : 1 (nicht-hohle Teilchen) oder deutlich niedriger, insbesondere 3 : 1 bis 10 : 1 (hohle Teilchen). Das Kunststoff-Ausgangsmaterial ist in der Regel vergleichsweise teuer, so dass man ein Kleinhalten der Menge anstrebt. Andererseits muss eine sichere
195 Verklebung der ersten Materialteilchen erreicht werden. Wenn bei den ersten Materialteilchen Füllstoff vorhanden ist, wird dieser bei den genannten Gewichtsverhältnis-Bereichen bei den eigentlichen ersten Materialteilchen mitgezählt.
200 Als Füllstoff kommen vorzugsweise Fasern und/oder körniger Füllstoff in Betracht. Als besonders bevorzugtes Beispiel werden Glasfasern im Sinne eines Füllstoffs des Grundbestandteils genannt. Diese Füllstoffe dienen zur Steige- rung der thermischen Beständigkeit des Grundbestandteils. Alternativ seien mineralische Füllstoffe als besonders bevorzugt genannt, z. B. Siliziumoxide, 205 Calziumverbindungen, Aluminiumoxide.
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Filterelement auf seiner Zuströmoberfläche eine Beschichtung mit kleinerer Porengröße als der (sonstige) Tragebestandteil des Filterelements auf. Mit dieser Beschichtung soll Oberflächenfil- 210 tration erreicht werden, so dass die mittels des Filterelements auszufilternden Feststoff-Teilchen nicht in das Innere des Filterelements gelangen. Ein derart beschichtetes Filterelement lässt sich durch Gegenstrom— Druckstoßabreini- gung sehr viel leichter abreinigen als ein unbeschichtetes Filterelement. Vorzugsweise ist die Beschichtung aus Fasern und/oder Partikeln aufgebaut.
215 Normalerweise sind mehrere erfindungsgemäße Filterelemente in einer Filteranlage eingebaut, normalerweise sitzt auf der Reingasseite stromabwärts von den Filterelementen ein Sauggebläse. Normalerweise ist eine Einrichtung für die Gegenstrom— Druckstoßabreinigung der Filterelemente vorhanden.
220 Das erfindungsgemäße Filterelement ist für praktisch alle Filteraufgaben, bei denen irgendeine konkrete Dauereinsatztemperatur in dem genannten Temperaturbereich von 50 bis 200°C gefordert ist, und/oder gute Säurebeständigkeit erfordert ist, geeignet. Als engere Bereiche der Dauereinsatztemperatur seien 225 80 bis 200°C, 100 bis 200°C und 120 bis 200°C genannt. Als engeres Gebiet der guten Säurebeständigkeit sei die gute Beständigkeit gegen die in Verbrennungsabgasen üblicherweise vorkommenden Säuren genannt. Als besonders bevorzugte Einsatzfelder und damit Verwendungen des erfindungsgemäßen Filterelements seien genannt:
230 1. Filtern von Verbrennungsabgasen,
2. Abscheidung von hergestellten Produktteilchen, vorzugsweise bei - Sprühtrocknern in der Waschmittelindustrie, 235 - Wirbelbetttrocknern, - Trocknern, insbesondere Mischer-Trocknern in der Lebensmittelindustrie, - Kalzinieröfen, - pyrogener Partikelproduktion;
240 3. Wertstoffrückgewinnung, vorzugsweise zur Rückgewinnung von Katalysator bei katalytischen Wirbelbettreaktoren;
4. Abgasreinigung, vorzugsweise 245 - bei Metallbädern, - bei Metallschmelzöfen, - bei Bädern mit flüssigem Glas, - bei Klinkerkühlern, - bei Öfen in der Lichtwellenleiter— Herstellung,
250 — bei Röstanlagen in der Lebensmittelindustrie, insbesondere Kaffeeröstanlagen; 5. Filtern von Flüssigkeitsströmen.
Man sieht, dass bei derartigen Anwendungen Dauereinsatztemperaturen 255 und/oder Säurebelastungen herrschen, die deutlich oberhalb der Dauereinsatztemperatur und/oder deutlich oberhalb der Säurebelastung bei bisherigen Filterelementen aus zusammengesinterten Polyethylen-Teilchen liegen. Insofern erschließt die Erfindung ein ganz neues Einsatzspektrum für Filterelemente, die zwar unter Einsatz von Kunststoff-Teilchen oder anorganischen Teilchen, 260 aber ansonsten mit einem höheren Grad an Raffinesse hergestellt worden sind.
Bei der optimalen Auswahl der ersten Material-Teilchen und des Kunststoff- Ausgangsmaterials für den Klebstoff kann man die chemischen Belastungen berücksichtigen, die in vielen Einsatzgebieten auf das Filterelement zukommen. 265 Ganz besonders wird im Zusammenhang mit der Erfindung auf Beständigkeit gegen HCI, SO2, HF, H2S geachtet; derartige Verbindungen treten insbesondere dort auf, wo Verbrennungsprozesse stattgefunden haben, aber auch bei anderen industriellen Umgebungen. Außerdem wird darauf geachtet, dass - häufig nicht besonders reines - bei der Dauereinsatztemperatur eventuell dampfför- 270 miges Wasser dem Filterelement auf Dauer nicht negativ zusetzt; außerdem soll Hydrolysebeständigkeit gegeben sein.
Selbstverständlich wird bei der Auswahl von Füllstoffen und Zusatzstoffen auch auf Temperaturbeständigkeit und/oder Beständigkeit gegen chemischen Angriff 275 geachtet.
Die Erfindung und besondere Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigt:
280 Fig. 1 einen Ausschnitt einer gefüllten Form, im Schnitt, zur Herstellung eines Filterelements, und zwar im Zustand vor dem Verklebungsvorgang;
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Filterelements, im Schnitt;
285 Fig. 3 einen Ausschnitt eines Filterelements, im Schnitt, nachdem eine Oberflä- chenbeschichtung aufgebracht worden ist;
Fig. 4 einen Ausschnitt eines anderen Filterelements, im Schnitt.
290 Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Form 2, die einen Formhohlraum 4 umschließt. In den Formhohlraum 4 eingefüllt worden sind erste Kunststoff-Teilchen 6 (als erste Materialteilchen) und zweite Kunststoff-Teilchen 8, die eine sehr viel kleinere durchschnittliche Größe als die ersten Kunststoff-Teilchen 6 295 haben. Die zweiten Kunststoff-Teilchen 8 stellen das Ausgangsmaterial für einen Klebstoff dar. Außerdem erkennt man Fasern 20 in den Räumen zwischen den ersten Kunststoff- Teilchen 6 (typischerweise Glasfasern mit einer Länge unter 200 μm).
300 Fig. 2 zeigt den Zustand, nachdem die Form 2 für eine geeignete Zeitdauer auf eine Verklebungstemperatur erwärmt worden ist und nachdem danach ein rohes Filterelement 10 aus der geöffneten Form 2 entnommen worden ist. Bei der Verklebungstemperatur waren die zweiten Kunststoff— Teilchen 8 in einen fließenden Zustand übergegangen, und das Kunststoff-Ausgangsmaterial hatte
305 sich an denjenigen Stellen 12 angesammelt, wo sich die ersten Kunststoff- Teilchen 6 berührten oder nahezu berührten. Wenn das zweite Kunststoff- Ausgangsmaterial ein Thermoplast ist, hat ein Schmelzen des Kunststoff- Aus - gangsmaterials und ein anschließenden Festwerden (bei Abkühlen des Forminhalts) zu dem Klebstoff an den Stellen 12 stattgefunden. Wenn das Kunst -
310 stoff- Ausgangsmaterial ein Ausgangsmaterial für einen Duroplast war, hat im Bereich nahe der Verklebungstemperatur außerdem eine chemische Reaktion und eine Vernetzung stattgefunden. Der duroplastische Klebstoff ist an den Stellen 12 ausgehärtet.
315 In Fig. 3 wird der Zustand gezeigt, dass anschließend an die in Fig. 3 rechte Seite des Filterelements 10, das ist beim Betrieb die Zuströmseite, eine Beschichtung 14 aufgebracht worden ist. Die Beschichtung 14 besteht teils aus Fasern 16 (typischerweise Glasfasern mit einer Länge unter 250 μm) und teils aus feinkörnigen Kunststoff-Teilchen 18 (typischerweise Polytetrafluorethy-
320 len-Teilchen mit einer durchschnittlichen Größe 0,3 bis 30 μm (Agglomerate)). Die Fasern 16 und die Teilchen 18 können insbesondere dadurch aufgebracht werden, dass man zunächst auf die betreffende Oberfläche des rohen Filterelements 10 einen Klebstoff aufsprüht und dann die Fasern 16 und die Teilchen 18 aufbläst. Alternativ kann man erst die Fasern 16 und die Teilchen 18 aufblasen
325 und dann einen flüssigen Klebstoff aufsprühen. Die Beschichtung kann auch als Flüssigkeit aufgetragen werden, z.B. bestehend aus einer wässrigen Emulsion von Partikeln und Klebstoff. Der Klebstoff kann ein Duroplast sein, der anschließend bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur aushärtet.
330 Wenn man mit einem Grundbestandteil ohne Fasern, also z. B. mit einem aus Kunststoff- Teilchen und körnigen, mineralischen Füllstoff- Teilchen bestehendem Grundbestandteil, arbeitet, sehen die Figuren 1 bis 3 etwas anders aus. Es sind keine Fasern 20 vorhanden. Zwischen den ersten Kunststoff-Teilchen 6 liegen die Füllstoff- Teilchen, wobei sowohl die ersten Kunststoff- Teilchen 6
335 als auch die Füllstoff— Teilchen mit den wesentlich kleineren Kunststoff-Teilchen 8 umgeben sind. Die Füllstoff-Teilchen sind typischerweise im Durchschnitt ein Stück kleiner als die Kunststoff-Teilchen 6 und ein Stück weniger zahlreich als die Kunststoff-Teilchen 6.
340 Fig. 4 ist eine Darstellung analog Fig. 2, also Zustand eines Filterelements nach dem Verklebungsvorgang, aber vor dem etwaigen Aufbringen einer Oberflä- chenbeschichtung. Das in Fig. 4 ausschnittsweise gezeigte Filterelement 10 hat einen Grundbestandteil aus Glaskügelchen 6 (statt aus ersten Kunststoff-Teilchen 6 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 bis 3). Die Glaskügel-
345 chen 6 sind der Geometrie einer Kugel näher als erste Kunststoff-Teilchen 6. Fasern 20 in den Räumen zwischen den Glaskügelchen sind nicht vorhanden. Ansonsten sind die Verhältnisse analog wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 bis 3; es sind die gleichen Bezugszeichen verwendet.
350 Wenn statt der Glaskügelchen 6 Keramikkügelchen verwendet werden, ist Fig. 4 unverändert. Fig. 4 bleibt auch unverändert, ob hohle Kügelchen oder nichthohle Kügelchen verwendet werden.
Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass die Figuren 1 bis 4 hinsichtlich der 355 gegenseitigen Berührung bzw. Verklebungsstellen 12 der ersten Kunststoff- Teilchen 6 bzw. der Glaskügelchen 6 täuschen. Die ersten Kunststoff-Teilchen 6 bzw. die Glaskügelchen 6 liegen nahezu im Zustand "dichtester Kugelpak- kung" vor. Da jedoch die Figuren 1 bis 4 gleichsam ein Schnitt durch das Haufwerk der ersten Kunststoff-Teilchen 6 bzw. der Glaskügelchen 6 sind, befinden 360 sich viele der Verklebungsstellen 12 oberhalb oder unterhalb der Zeichnungsebene.
Nachfolgend werden noch Beispiele der Materialspezifikation für erfindungsgemäße Filterelemente aufgeführt:
365
Beispiel 1
Mit 40% Glasfasern gefüllte Kunststoff-Teilchen aus Polyphenylensulfid (PPS) 370 (Herstellerbezeichnung RYTON GF40) mit einer mittleren Größe von 300 μm werden mit einem feinkörnigen Kunststoff-Ausgangsmaterial für ein Epoxidharz (Hauptkomponente mit der Herstellerbezeichnung ARDALIT) vermischt. Das Epoxidharz-Ausgangsmaterial hat eine durchschnittliche Teilchengröße von 15 μm. Das Gemisch setzt sich aus 80% gefülltes PPS und 20% Epoxidharz 375 zusammen, alles in Gew.- %.
Das Gemisch wird in eine Form eingefüllt. Die Form wird stufenweise auf eine Temperatur von 100°C für 30 min zum Verlaufen des Klebstoffs in einem Ofen aufgeheizt. Das Kunststoff-Ausgangsmaterial für ein Epoxidharz schmilzt bei 380 ca. 100°C. Auf diese Weise wird ein Kontaktverbund hergestellt. Eine anschließende Erwärmung auf 160°C für mindestens 30 min hat die Vernetzung des Klebstoffs zur Folge. Das rohe Filterelement hat seine endgültige mechanische und thermische Stabilität erreicht. Dann wird das rohe Filterelement der geöffneten Form entnommen. Wenn man das rohe Filterelement in die Hand nimmt,
385 stellt man fest, dass die PPS -Teilchen durch Epoxidharz an ihren Kontaktstellen verklebt sind.
Das PPS hat eine maximale Dauereinsatztemperatur von 180°C, das Epoxidharz hat eine maximale Dauereinsatztemperatur von 180°C. Das Filterelement ist 390 beständig gegen SO2, H2O, H2S und von gewisser Beständigkeit gegen HCI. Außerdem ist es gegen Hydrolyse beständig.
Messungen zeigen, dass das rohe Filterelement eine gute Durchströmungsporosität bzw. einen ausreichend geringen Durchströmungswiderstand hat und 395 eine hinreichende mechanische Festigkeit, gemessen im 4-Punkt-Biegever- such, hat. Die Dichte beträgt 935 kg/m3.
Alternativ kann das Beispiel mit mit 30% mineralischem Füllstoff gefüllten Kunststoff— Teilchen aus Polyphenylensulfid (PPS) (Herstellerbezeichnung 400 RYTON MV30) ausgeführt werden. Die Ergebnisse sind ganz ähnlich.
An dieser Stelle sei noch nachgetragen, dass das PPS als Granulat angeliefert worden ist (wobei die Granulatteilchen die Füllstoff-Fasern bzw. die körnigen Füllstoff— Teilchen in sich enthielten) und im Herstellerwerk des Filterelements 405 mit einer Prallmühle auf die genannte durchschnittliche Teilchengröße vermählen worden ist. Die Teilchen waren stabförmig. Das Gleiche gilt auch für das Kunststoff-Ausgangsmaterial für den Klebstoff, welches durch einen geeigneten Zerkleinerungs- und Mischprozess mit dem Material des Grundbestandteils homogenisiert wird (siehe Fig. 1).
410 Das Filterelement kann z.B. die Gestalt eines flachen Kastens haben, der einen inneren Hohlraum besitzt und an einer der vier kleineren Begrenzungsflächen offen ist. Die zwei großen Seiten des Kastens können wellenförmig oder zick- zack— förmig verlaufen. Das kastenförmige Filterelement ist typischerweise für 415 Durchströmung von außen nach innen ausgelegt, so dass eine etwaige Beschichtung auf der Außenseite des Kastens aufgebracht ist. In einer Filtervorrichtung sind typischerweise mehrere kastenartige Filterelemente nebeneinander an einer Trennwand angebracht, die den Reinraum der Filtervorrichtung von dem Zuströmraum der Filtereinrichtung trennt. Alternativ sind rohrförmige 420 Filterelemente möglich, wobei der Querschnitt hohlzylindrisch oder mit gewellt oder gezackt verlaufender Zylinderwand sein kann. Eine weitere Alternative sind konisch verlaufende Formen, sei es bei kastenförmigen Filterelementen oder bei rohrförmigen Filterelementen.
425 Beispiel 2
Kunststoff-Teilchen aus Polysulfon (PSU) (Herstellerbezeichnung RADEL) mit einer mittleren Größe von 250 μm werden mit einem feinkörnigen Kunststoff- 430 Ausgangsmaterial (Hauptkomponente mit der Herstellerbezeichnung ARDALIT) für ein Epoxidharz vermischt. Das Epoxidharz-Ausgangsmaterial hat eine durchschnittliche Teilchengröße von 15 μm. Das Gemisch setzt sich aus 80% PSU und 20% Epoxidharz zusammen, alles in Gew.-%.
435 Im Unterschied zu Beispiel 1 ist das PSU ungefüllt, also ohne Glasfasern als Füllstoff.
Der Verklebungsvorgang erfolgt wie in Beispiel 1. Das Filterelement hat eine maximale Dauereinsatztemperatur von 180°C und ist beständig gegen H2S und 4 0 H2O, leicht eingeschränkt beständig gegen SO2 und eingeschränkt beständig gegen HCI. Außerdem ist es gegen Hydrolyse beständig.
Messungen zeigen, dass das rohe Filterelement eine gute Durchströmungsporosität bzw. einen ausreichend geringen Durchströmungswiderstand hat und 445 eine hinreichende mechanische Festigkeit, gemessen im 4-Punkt-Biegever- such, hat. Die Dichte beträgt 640 kg/m3. Beispiel 3
450 Kunststoff-Teilchen aus Polyamid (PA) (Herstellerbezeichnung VESTOSINT) mit einer Größe im Bereich 150 bis 300 μm werden mit einem feinkörnigen Kunststoff-Ausgangsmaterial (Hauptkomponente mit der Herstellerbezeichnung ARDALIT) für ein Epoxidharz vermischt. Das Epoxidharz-Ausgangsmaterial hat eine durchschnittliche Teilchengröße von 15 μm. Das Gemisch setzt
455 sich aus 79% PA und 21 % Epoxidharz zusammen, alles in Gew.— %.
Das PA ist ungefüllt, also ohne Glasfasern als Füllstoff.
Es wird ein rohrförmiges Filterelement mit einem Außendurchmesser von 50 460 mm und einem Innendurchmesser von 32 mm hergestellt.
Der Verklebungsvorgang erfolgt wie in Beispiel 1. Das Filterelement hat eine maximale Dauereinsatztemperatur von 130°C und ist bei dieser Temperatur beständig gegen H2S, H2O, SO2, HCI und Hydrolyse.
465 Messungen zeigen, dass das rohe Filterelement eine gute Durchströmungsporosität bzw. einen ausreichend geringen Durchströmungswiderstand hat und eine hinreichende mechanische Festigkeit, gemessen im 4- Punkt- Biegeversuch, hat. Die Dichte beträgt 983 kg/m3.
470
Beispiel 4
Nicht-hohle Glaskügelchen mit einer mittleren Größe < 300 μm (Herstellerbe- 475 Zeichnung SPHERIGLASS 2530) werden mit einem feinkörnigen Kunststoff- Ausgangsmaterial für ein Epoxidharz (Hauptkomponente mit der Herstellerbezeichnung ARDALIT) vermischt. Das Epoxidharz-Ausgangsmaterial hat eine durchschnittliche Teilchengröße von 15 μm. Das Gemisch setzt sich aus 97% Glaskügelchen und 3% Epoxidharz zusammen, alles in Gew.-%.
480 Der Verklebungsvorgang wird wie in Beispiel 1 durchgeführt. Das Filterelement hat eine maximale Dauereinsatztemperatur von 180CC. Das Filterelement ist beständig gegen S02, H20, H2S, HCI, und auch gegen Hydro- 485 lyse.
Messungen zeigen, dass das rohe Filterelement eine gute Durchströmungsporosität bzw. einen ausreichend geringen Strömungswiderstand hat. Die mechanische Festigkeit ist sehr gut, besser als bei Beispiel 1 und bei Beispiel 2. Die 490 Dichte beträgt 1630 kg/m3.
Beispiel 4 kann auch ausgeführt werden mit hohlen Glaskügelchen oder mit nicht-hohlen Keramikkügelchen oder mit hohlen Keramikkügelchen. Im Fall von hohlen Glaskügelchen oder hohlen Keramikkügelchen ist die sich erge- 495 bende Dichte des Filterelements naturgemäß deutlich kleiner als 1630 kg/m3; auch die mechanische Festigkeit ist ein Stück geringer. Ansonsten sind die Eigenschaften praktisch ungeändert.
500

Claims

PATENTANSPRÜCHE505
1. Durchströmungsporöses, eigenstabiles Filterelement,
(a) das für eine Dauereinsatztemperatur, die eine Temperatur im Bereich 510 von 50 bis 200°C ist, geeignet ist,
(b) und/oder das gute Säurebeständigkeit besitzt, dadurch gekennzeichnet,
515 dass es einen Grundbestandteil hat, der Teilchen eines ersten Materials aufweist; und dass die Teilchen des ersten Materials durch einen Klebstoff zusam- 520 mengehalten sind, der
- vor der Verarbeitung mit dem Grundbestandteil, die ein Erwärmen auf eine Verklebungstemperatur aufweist, ein körniges Kunststoff-Ausgangsmaterial für den Klebstoff war,
525 - und bei der Verklebungstemperatur in einen fließenden Zustand kommt, - und entweder als Duroplast aushärtet oder als Thermoplast fest wird.
2. Filterelement nach Anspruch 1,
530 dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen des ersten Materials Kunststoffteilchen sind.
535 3. Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kunststoffteilchen des ersten Materials mindestens einer der folgenden Kunststoffe vorgesehen ist:
- ein Polyamid, insbesondere ein Aramid, 540 - oder ein Polysulfon, - oder ein Polysulfid, insbesondere ein Polyphenylensulfid, - oder ein Polyimid, - oder ein Polymethacrylat, insbesondere ein Polymethylmethacrylat.
545 4. Filterelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen des ersten Materials anorganische Teilchen sind.
5. Filterelement nach Anspruch 4, 550 dadurch gekennzeichnet, dass für die anorganischen Teilchen Glasteilchen, vorzugsweise volle Glaskügelchen und/oder hohle Glaskügelchen, oder Keramikteilchen, vorzugsweise volle Keramikkügelchen und/oder hohle Keramikkügelchen, vorgesehen sind.
555 6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff
- ein Epoxidharz ist, - oder ein Phenolharz ist, 560 - oder ein Polyesterharz ist, - oder ein Melaminharz ist, - oder ein Siliconharz ist, - oder ein Urethanharz ist.
565 7. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der duroplastische Klebstoff nach der Verarbeitung nachaktiviert worden ist. 570 8. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen des ersten Materials zur Verarbeitung eine durchschnittliche Größe von 50 bis 500 μm, vorzugsweise 100 bis 350 μm, haben.
575 9. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Körner des Kunststoff-Ausgangsmaterials für den Klebstoff zur Verarbeitung eine durchschnittliche Größe von 5 bis 50 μm, vorzugsweise 10 bis 30 μm, haben.
580 10. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verarbeitung der Grundbestandteil, der Kunststoffteilchen aufweist, und das Kunststoff-Ausgangsmaterial für den Klebstoff in einem Gewichtsverhältnis von 2,3 : 1 bis 9,0 : 1, vorzugs- 585 weise von 4,0 : 1 bis 5,6 : 1, vorliegen.
1 1. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verarbeitung der Grundbestandteil, der nicht-hohle Glasteilchen und/oder nicht-hohle Keramikteilchen auf- 590 weist, und das Kunststoff-Ausgangsmaterial für den Klebstoff in einem Gewichtsverhältnis 25 : 1 bis 34 : 1 vorliegen.
12. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundbestandteil Füllstoff aufweist, vor- 595 zugsweise Fasern und/oder körnigen Füllstoff.
13. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es auf seiner Zuströmoberfläche eine Beschichtung mit kleinerer Porengröße als der Tragbestandteil des Filterele- 6oo ments aufweist.
14. Filterelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus Fasern und/oder Par- 605 tikeln aufgebaut ist.
15. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es für eine Dauereinsatztemperatur, die eine Temperatur im Bereich von 80 bis 200CC, vorzugsweise 100 bis 200°C, 610 höchst vorzugsweise 120 bis 200°C, ist, geeignet ist.
16. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es eine gute Beständigkeit gegen die in Verbrennungsabgasen üblicherweise vorkommenden Säuren hat.
615 17. Verwendung des Filterelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Filtern von Verbrennungsabgasen.
18. Verwendung des Filterelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, 620 zur Produktabscheidung aus einem Gasstrom, vorzugsweise bei
- Sprühtrocknern in der Waschmittelindustrie, - Wirbelbetttrocknern, - Trocknern in der Lebensmittelindustrie, 625 - Kalzinieröfen, - pyrogener Partikelproduktion.
19. Verwendung des Filterelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, zur Wertstoff rückgewinnung aus einem Gasstrom, vorzugsweise zur Rück- 630 gewinnung von Katalysator bei katalytischen Wirbelbettreaktoren.
20. Verwendung des Filterelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Abgasreinigung, vorzugsweise
635 - bei Metallbädern, - bei Metallschmelzöfen, - bei Bädern mit flüssigem Glas, - bei Klinkerkühlern,
640 - bei Öfen in der Lichtwellenleiter- Herstellung, - bei Röstanlagen in der Lebensmittelindustrie.
21. Verwendung des Filterelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Filtern eines Flüssigkeitsstroms.
645
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