WO2007057108A1 - Staubfilterbeutel - Google Patents

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WO2007057108A1
WO2007057108A1 PCT/EP2006/010613 EP2006010613W WO2007057108A1 WO 2007057108 A1 WO2007057108 A1 WO 2007057108A1 EP 2006010613 W EP2006010613 W EP 2006010613W WO 2007057108 A1 WO2007057108 A1 WO 2007057108A1
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WO
WIPO (PCT)
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layer
dust filter
filter bag
bag according
inflow
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/010613
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Emig
Albrecht Klimmek
Ernst Raabe
Original Assignee
Neenah Gessner Gmbh
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
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Priority claimed from DE200510054903 external-priority patent/DE102005054903B3/de
Application filed by Neenah Gessner Gmbh filed Critical Neenah Gessner Gmbh
Priority to EP06818381A priority Critical patent/EP1866052A1/de
Publication of WO2007057108A1 publication Critical patent/WO2007057108A1/de

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    • 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
    • B01D46/02—Particle separators, e.g. dust precipitators, having hollow filters made of flexible material
    • 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
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • 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 dust filter bag with excellent filtration properties, which in particular allow excellent deposition of fine and coarse dust and have an excellent service life.
  • EP-A-1 254 693 uses a prefilter layer which has a NaCl separation efficiency of at least 60% in order to increase its service life.
  • EP-A-0 960 645 provides a coarse filter layer which intercepts most of the impinging dust. This property is quantified in EP-A-960 645 on the basis of a degree of dust removal according to DIN 44956-2 of at least about 66 to 67% (for wet-laid so-called high-capacity paper).
  • Dust storage capacity is used.
  • a large thickness and a voluminous structure brings problems in bag production with it. For example, welding thick materials is often difficult.
  • due to the voluminous structure disadvantages in transport, storage and packaging of the dust filter bag. These factors increase costs.
  • WO 2005/060807 pursues a different approach to increase the service life of conventional dust filter bags with SMS structure.
  • fluidizable material is placed in the dust filter bag.
  • fibers and flakes such as chemical and natural fibers.
  • the additional filling of the dust filter bag with fluidizable material requires a further process step with additional costs and also contributes to the large volume of the dust filter bag, as the previously discussed coarse filter layer. This leads to the disadvantages already mentioned.
  • the problem to be solved according to the invention is to provide dust filter bags with excellent separation efficiency, both for fine and coarse dust, as well as excellent service life, which moreover are more cost-effective to manufacture, package, store and transport.
  • a dust filter bag which comprises at least one inflow layer and a filtration layer, which is arranged on the downstream side of the inflow layer and consists of an at least three-layer composite, and which is characterized in that the at least one inflow layer in the dust filter bag over a maximum of 7 % of its surface is connected to the filtration layer, and has a weight per unit area (ISO 536) of ⁇ 30 g / m 2 and a total NaCl separation of ⁇ 50%.
  • ISO 536 weight per unit area
  • a prefilter layer for example a dry-laid and electrostatically active nonwoven fabric is used.
  • the prefilter layer has a NaCl separation of at least 60% and is referred to as a relatively bulky electrostatically charged filter layer.
  • the prefilter layer preferably consists of staple fiber nonwoven fabric.
  • the dust filter bags according to the invention offer the mentioned advantages in terms of packaging, storage and transport.
  • the figure shows a graph in which the suction power is shown as a function of the applied amount of dust of a composite according to the invention over those of the prior art.
  • Basis weight ISO 536
  • Air permeability EN ISO 9237
  • Thickness ISO 534 (20 kPa).
  • the inflow layer (s) is (are) the decisive layer (s) for improving the service life over conventional filter arrangements.
  • the dust-laden air strikes first on the inflow layer or inflow layers and then on the filtration layer.
  • inflow layer is to be understood as meaning the layer or layers which are preceded by the filtration layer. Further layers on the outflow side of the filtration layer are possible, as long as the object according to the invention of an excellent separation efficiency for fine and coarse dust and an outstanding service life is not impaired.
  • the weight per unit area of the individual inflow layers is in each case ⁇ 30 g / m.sup.-1 and the NaCl removal rate in total, i. the sum of the degree of separation of all inflow layers ⁇ 50%.
  • the dust filter bag has only one inflow layer.
  • the feature that the at least one inflow layer in the dust filter bag is connected to the filtration layer over a maximum of 7% of its area includes the case where the inflow layer is not in any connection with the filtration layer, except at the side seam and / or at the dust inlet opening, for example the retaining plate has. In this case, the inflow layer is loose in the dust filter bag.
  • This embodiment of the invention is prefers. In the manufacture of the dust filter bag by laying the respective layers together and joining the layers along the circumference, the inventive inflow layer (s) and the filtration layer in the edge region of the bag can furthermore be connected to one another.
  • dust filter bags included in the scope of the invention, in which, apart from the side seam, there is also a connection over the actual filtration surface, provided that the maximum bonding area of 7% is not exceeded.
  • said bonding surface of the inflow layer (s) and the filtration layer is at most 5%, more preferably at most 3%, even more preferably at most 2%, and most preferably at most 1%. If there are several inflow layers in the dust filter bag, they can be connected to one another as desired, that is to say also over the entire surface, as long as the connection with the filtration layer is specified as in claim 1.
  • the inflow layer preferably covers at least 40%, more preferably at least 70%, and most preferably 100% of the downstream filtration layer.
  • the production of dust filter bags from the layers is well known to those skilled in the art.
  • the bag may be created by tubing from a web of the filter medium and closing the longitudinal seam. After cutting the hose to length, the hose ends are closed. This can be done either by two so-called winding floors or by a so-called block bottom and a changing bottom. For thermoplastic materials, the hose ends can also be closed by welding.
  • the dust inlet opening of the bag is generated before the hose formation, on which then the holding plate is applied.
  • two tracks of the filter medium or layer combinations are merged superimposed and then the bag produced by a circumferential seam.
  • the inlet opening is in this case produced in a web before the merging of the two webs and often immediately after the holding plate is applied, d. H. before the actual bag production.
  • the bonding of the webs can take place both by adhesive techniques and in thermoplastic filter media by welding - thermally or by means of ultrasound.
  • the at least one inflow layer has a total NaCl separation efficiency (i.e., a separation efficiency of all inflow layers) of preferably ⁇ 40%, more preferably ⁇ 30% and most preferably ⁇ 20%.
  • a total NaCl separation efficiency i.e., a separation efficiency of all inflow layers
  • Staubabscheidegrad is preferably ⁇ 30% and most preferably ⁇ 20%.
  • the at least one inflow layer has a NaCl separation efficiency and a degree of dust separation of ⁇ 20% (in total).
  • the degree of separation depends on the fiber thickness. The thinner a fiber is, the higher the degree of separation of the corresponding layer. Another influencing factor is the electrostatic charge. The higher the charge of the filter medium, the higher its degree of separation, especially for fine particles. Furthermore, the degree of separation can be achieved by the use of triboelectric Fibers, as described in EP-AI 254 693, further increase.
  • the thickness of the medium also influences the separation efficiency. So the higher the degree of separation, the thicker the material is.
  • the porosity of the medium also influences the separation efficiency. The lower the porosity of a medium, ie the denser it is, the higher its degree of separation.
  • the pore size or the free pore volume also influence the degree of separation: the smaller the pores are, the higher the separation efficiency of the medium.
  • Spun nonwovens and thermoplates are preferably used as materials of the at least one inflow layer. Furthermore, materials produced by the spunmelt process can be used. In addition, dry laid staple fiber webs, as well as wet-laid media, in particular nonwovens in question, which contain a proportion of synthetic fibers of at least 20% or consist entirely of synthetic fibers. The methods of preparation of such sheets are described in the literature, e.g. in "Nonwovens", edited by W. Albrecht, H. Fuchs and W. Kittelman, Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2000.
  • the air permeability of the at least one inflow layer is preferably 1,500 to 10,000, more preferably 3,000 to 8,000, and still more preferably 4,000 to 6,000 l / m 2 s.
  • Their porosity is preferably> 95%, particularly preferably> 98%.
  • Their thickness is preferably 0.05 to 0.25 mm, more preferably 0.1 to 0.2 mm.
  • the basis weight is preferably in each case 10 to 25 g / m 2 , more preferably 10 to 20 g / m 2 and very particularly preferably 12 to 16 g / m 2 .
  • the filtration layer qualifies as such due to its Staubabscheidegrades (according to DIN 44956-2) of at least 80%, preferably at least 85%, more preferably at least 90%, more preferably at least 95% and in particular 99% and more.
  • the three-layer composite of the filtration layer is not particularly limited with respect to the materials of the individual layers, as long as it has such a degree of dust removal according to DIN 44956-2.
  • the layers in the o.g. Combinations of the filtration layer connected as follows (the partial connection of the individual layers over the entire surface by gluing / welding is each marked with a "-", a lack of connection over the surface, ie at most a connection on the side seam and / or the dust inlet opening "/”):
  • SMS spunbond Meltblown fleece spunbond
  • the Spinnvliesläge the SMS composite which faces the Anström für is at least partially connected over the entire surface with the subsequent Meltblownlage.
  • all individual layers of the SMS composite over their entire surface, at least partially connected to each other.
  • the partial connection of the layers with one another is to be understood as meaning a compound in which 0.1 to 30%, preferably 0.2 to 10%, particularly preferably 0.3 to 2%, of the relevant layer surfaces are connected to one another.
  • the meltblown web which according to the invention preferably represents at least one layer of the composite of the filtration layer, advantageously has a basis weight of 10 to 120 g / m 2 , more preferably in the range of 25 to 50 g / m 2 , in particular in the range of 30 to 45 g / m 2 .
  • the MeItblown layer has a thickness of 0.10 to 4 mm, preferably 0.18 to 3 mm.
  • the MeItblown layer preferably has an air permeability of 100 to 2,000 l / m 2 s, more preferably 200 to 1,500 l / m 2 s, particularly preferably from 250 to 600 l / m 2 s ,
  • the pore diameter of the meltblown layer is preferably 15 to 60 .mu.m, particularly preferably 25 to 40 .mu.m, and the average fiber diameter is preferably between 0.5 and 18 .mu.m, more preferably between 1 and 3 .mu.m.
  • the breaking resistance of the Meltblown layer preferably in the longitudinal direction 2 to 12 N / 15 mm strip width and in the transverse direction 1 to 10 N / 15 mm strip width.
  • the Staubabscheidegrad (according to DIN 44956-2) of the meltblown layer is preferably in the range of 80% to nearly 100%.
  • the meltblown layer is provided with a permanent electrostatic charge in order to achieve even better dust separation of fine particles.
  • additional electrical filtration due to an electrostatic attraction of filter material and oppositely charged dust particles.
  • the fibers of the nonwoven preferably carry spatially separated bipolar charges.
  • the electrostatic charge can be achieved by exposing the filter materials to an electric field during nonwoven production. The methods used are described in the literature, see e.g. Martin Davis, Electrostatic Medium Spinning Process Delivers Unique Properties, Non-Woven World, September 1987, pp. 51-54, or Troulihet, Y .; Moosmayer, P .; New Method of Manufacturing Non-Wovens by Electrostatic Laying, presented at Index 81 Congress.
  • the meltblown layer can be produced by a meltblown process (eg Exxon process).
  • a meltblown process eg Exxon process
  • the fiber material is melted, extruded, stretched at the exit of the filaments from the spinneret with hot air, vortexed, placed on a sieve (sieve or cylinder design) and finally removed from this as a sheet.
  • the meltblown layer typically consists of long, fine fibers with average fiber diameters of 0.5 to 18 ⁇ m, which are common for meltblowns. Further details on usable meltblown layers can be found in EP-AO 338 479.
  • the porosity was calculated according to the following formula
  • volume fleece (area X thickness);
  • volume of fibers weight of nonwoven of equal area / density
  • the suction power of a Siemens vacuum cleaner (DINO XS 1800W) was determined at different bag filling levels. When Dust was used DMT 8 test dust.
  • the suction power (in l / s) was determined on the suction tube by means of a rotameter.
  • Fig. 1 shows the results. In the designation of the layer orders in FIG. 1, a hyphen between adjacent layers symbolizes a bond by means of punctiform ultrasonic welding, wherein the pressing surface was about 1% of the total filtration area. A slash between two adjacent layers indicates that the layers are not connected to one another via the filtration surface but only at the side seam and in the region of the dust inlet opening.
  • the calculated percentage area of contact and filtration layer of the tested dust filter bags at the side seam and at the dust inlet was in the range of 2.5 to 2.7%. All spunbonded nonwovens used having a basis weight below 30 g / m.sup.-1 have a degree of separation (both for NaCl as well as for dust) of well below 50%.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Staubfilterbeutel, der mindestens eine Anströmschicht und eine auf der Abströmseite der Anströmschicht angeordnete Filtrationsschicht umfasst. Die Filtrationsschicht besteht aus einem mindestens dreilagigen Verbund. Die mindestens eine Anströmschicht ist im Staubfilterbeutel über maximal 7 % ihrer Fläche mit der Filtrationsschicht verbunden. Die Anströmschicht bzw. jede der Anströmschichten besitzt ein Flächengewicht (ISO 536) von < 30 G/M<SUP>2</SUP> Der NaCl-Abscheidegrad der mindestens einen Anströmschicht ist in Summe < 50 %. Der Staubfilterbeutel besitzt einen hervorragenden Abscheidegrad, sowohl für Fein- als auch für Grobstäube, und insbesondere eine exzellente, gegenüber herkömmlichen Staubfilterbeuteln verbesserte Standzeit und Gebrauchsdauer beim Einsatz in Staubsaugern.

Description

Staubfilterbeutel
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Staubfilterbeutel mit ausgezeichneten Filtrationseigenschaften, die insbesondere eine hervorragende Abscheidung von Fein- und Grobstäuben ermöglichen und eine exzellente Standzeit aufweisen.
Stand der Technik
Die Anforderungen, die an die Filtrationseigenschaften von Staubfilterbeuteln gestellt werden, sind vielfältig und zum Teil auch gegenläufig. Von großer Bedeutung ist ein hoher Abscheidegrad für Stäube mit unterschiedlichsten Partikelgrößen. Gerade die Abscheidung von Fein- und Feinststäuben ist im Hinblick auf die zunehmende Zahl von Allergikern anzustreben. Für den Bedienungskomfort von großer Wichtigkeit ist darüber hinaus die Standzeit der Staubfilterbeutel. Dies bedeutet, dass eine hohe Saugleistung mit möglichst geringer Verstopfungsneigung des Filters über einen großen Zeitraum aufrechterhalten wird. Die Beutelfüllung ist somit erhöht und der Beutel muss selten gewechselt werden. Dies erhöht die Akzeptanz des Produkts, denn der Wechsel des Staubfilterbeutels wird vom Benutzer üblicherweise als unhygienisch empfunden.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Typen von Staubfilterbeuteln bekannt. Neben klassischen Filterbeuteln aus Papier oder Papier-Tissue sind auch solche aus Kombinationen von Papier und Vliesstoffen oder vollsynthetische Staubfilterbeutel bekannt. Ein dreilagiger Spinnvlies-Meltblown-Spinnvlies-Verbund (SMS) ist beispielsweise in der EP-A-O 161 790 beschrieben. Ein Staubfilterbeutel mit SMS-Aufbau wird im Folgenden auch gelegentlich als herkömmlicher Staubfilterbeutel bezeichnet. Mit solchen Filtermaterialien lassen sich zufriedenstellende Abscheidegrade für Fein- und Grobstäube erzielen. Allerdings haben Beutel dieser Ausführung in der Regel eine unbefriedigende Standzeit und Gebrauchsdauer.
Um hohe Standzeiten zu erreichen, schlägt die WO 95/17946 eine Grobfilterschicht vor, die einen sehr hohen Abscheidegrad und eine hohe Porosität besitzt. Nach den Angaben dieser Patentanmeldung ergibt sich hierdurch eine Verbesserung der Tiefenfiltration. Die EP-A-I 254 693 verwendet zur Erhöhung der Standzeit eine Vorfilterschicht, die einen NaCl-Abscheidegrad von mindestens 60% aufweist. Die EP-A-O 960 645 sieht eine Grobfilterschicht vor, welche den Großteil des auftreffenden Staubes abfängt. Diese Eigenschaft wird in der EP-A-960 645 anhand eines Staubabscheidegrades gemäß DIN 44956-2 von mindestens etwa 66 bis 67% (für nassgelegtes sogenanntes Hochkapazitätspapier) quantifiziert.
Den beschriebenen Maßnahmen des Standes der Technik zur Erhöhung der Standzeit ist gemeinsam, dass eine voluminöse Vorfilterschicht mit tendenziell großer Dicke und Tiefenfiltrationswirkung und damit hoher
Staubspeicherkapazität zum Einsatz kommt. Eine große Dicke und ein voluminöser Aufbau bringt Probleme bei der Beutelfertigung mit sich. Beispielsweise gestaltet sich das Verschweißen dicker Materialien häufig schwierig. Darüber hinaus ergeben sich aufgrund des voluminösen Aufbaus Nachteile bei Transport, Lagerung und Verpackung der Staubfilterbeutel. Diese Faktoren erhöhen die Kosten.
Die WO 2005/060807 verfolgt einen anderen Ansatz zur Erhöhung der Standzeit von herkömmlichen Staubfilterbeuteln mit SMS- Aufbau. Hier wird aufwirbelbares Material in den Staubfilterbeutel gegeben. In Frage kommen nach den Angaben dieser Patentanmeldung Fasern und Flocken, z.B. Chemie- und Naturfasern. Die zusätzliche Füllung des Staubfilterbeutels mit aufwirbelbaretn Material erfordert einen weiteren Prozessschritt mit zusätzlichen Kosten und trägt ebenso zum großen Volumen des Staubfilterbeutels bei, wie die zuvor diskutierte Grobfilterschicht. Dies führt zu den bereits erwähnten Nachteilen.
Vor diesem Hintergrund besteht die erfindungsgemäß zu lösende Aufgabe darin, Staubfilterbeutel mit ausgezeichnetem Abscheidegrad, sowohl für Fein- als auch Grobstäube, als auch exzellenter Standzeit, die darüber hinaus kostengünstiger herzustellen sowie zu verpacken, zu lagern und zu transportieren sind, bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Staubfilterbeutel, der mindestens eine Anströmschicht und eine Filtrationsschicht, die auf der Abströmseite der Anströmschicht angeordnet ist und aus einem mindestens dreilagigen Verbund besteht, umfasst und der dadurch gekennzeichnet ist, dass die mindestens eine Anströmschicht im Staubfilterbeutel über maximal 7 % ihrer Fläche mit der Filtrationsschicht verbunden ist, sowie ein Flächengewicht (ISO 536) von jeweils < 30 g/m2 und einen NaCl -Abscheidegrad von in Summe < 50 % aufweist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Staubfilterbeutels sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wie bereits diskutiert, kommt gemäß der Lehre der EP-A-I 254 693 eine Vorfilterschicht, beispielsweise ein trockengelegter und elektrostatisch wirksamer Vliesstoff zum Einsatz. Die Vorfilterschicht weist einen NaCl -Abscheidegrad von mindestens 60% auf und wird als relativ voluminöse elektrostatisch geladene Filterschicht bezeichnet. Die Vorfilterschicht besteht vorzugsweise aus Stapelfaservliesstoff . Überraschenderweise wurde nunmehr entgegen der Lehre der EP- A-I 254 693 gefunden, dass sich auch mit einem niedrigen Abscheidegrad der anströmseitigen, über maximal 7 % ihrer Fläche mit der Filtrationsschicht verbunden angeordneten Schicht gegenüber herkömmlichen Filtermaterialien ohne diese Schicht bei Aufrechterhaltung eines ausgezeichneten Abscheidegrades für Fein- und Grobstäube eine deutliche Verbesserung der Standzeit erzielen lässt. Es war für den Fachmann völlig unerwartet, dass sich mit einer Anströmschicht wie sie in Patentanspruch 1 spezifiziert ist, die aufgrund des niedrigen Flächengewichts und des geringen Abscheidegrades keine nennenswerte Filtrationswirkung bzw. Staubspeichervermögen aufweist, diese technischen Effekte erzielen lassen. Darüber hinaus bieten die erfindungsgemäßen Staubfilterbeutel aufgrund ihrer relativ geringen Materialdicke die erwähnten Vorteile im Hinblick auf die Verpackung, Lagerung und den Transport.
Es ist zu beachten, dass durch die erfindungsgemäßen Staubfilterbeutel gegenüber den herkömmlichen Filterbeuteln, beispielsweise auf Basis von SMS-Verbundmaterialien, eine signifikante Verbesserung der Standzeit unter Beibehaltung des hervorragenden Staubabscheidegrades erreicht wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Figur zeigt einen Graphen, in dem die Saugleistung in Abhängigkeit der beaufschlagten Staubmenge eines erfindungsgemäßen Verbundes gegenüber solchen des Standes der Technik gezeigt ist.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Wenn nicht anders angegeben, wurden zur Bestimmung der relevanten Parameter in der vorliegenden Anmeldung die folgenden Verfahren angewandt: • Flächengewicht: ISO 536,
• Staubabscheidegrad: DIN 44956-2,
• NaCl -Abscheidegrad: DIN EN 1822,
• Luftdurchlässigkeit: EN ISO 9237, und
• Dicke: ISO 534 (20 kPa) .
Erfindungsgemäß ist (sind) die Anströmschicht (en) die für die Verbesserung der Standzeit gegenüber herkömmlichen Filteranordnungen entscheidende (n) Schicht (en) . Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Staubfilterbeutels trifft die staubbeladene Luft zuerst auf die Anströmschicht bzw. Anströmschichten und dann auf die Filtrationsschicht auf . Erfindungsgemäß sind unter Anströmschicht die Schicht oder Schichten zu verstehen, die der Filtrationsschicht vorgelagert sind. Weitere Schichten auf der Abströmseite der Filtrat-ionsschicht sind möglich, solange das erfindungsgemäße Ziel eines hervorragenden Abscheidegrades für Fein- und Grobstaub und einer hervorragenden Standzeit nicht beeinträchtigt wird.
Erfindungsgemäß ist das Flächengewicht der einzelnen Anströmschichten jeweils < 30 g/m^ und der NaCl-Abscheidegrad in Summe, d.h. die Summe des Abscheidegrads sämtlicher Anströmschichten < 50 %.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Staubfilterbeutel nur eine Anströmschicht.
Das Merkmal, dass die mindestens eine Anströmschicht im Staubfilterbeutel über maximal 7 % ihrer Fläche mit der Filtrationsschicht verbunden ist, schließt den Fall ein, dass die Anströmschicht keinerlei Verbindung mit der Filtrationsschicht, mit Ausnahme an der Seitennaht und/oder an der Staubeinlassöffnung, beispielsweise an der Halteplatte hat. In diesem Fall ist die Anströmschicht lose im Staubfilterbeutel. Diese Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt. Bei der Herstellung des Staubfilterbeutels durch Aufeinanderlegen der entsprechenden Schichten und Verbindung der Schichten entlang des Umfangs können ferner die erfindungsgemäße (n) Anströmschicht (en) und die Filtrationsschicht im Randbereich des Beutels miteinander verbunden werden. Es sind auch solche Ausführungsformen von Staubfilterbeuteln in den Bereich der Erfindung eingeschlossen, in denen abgesehen von der Seitennaht auch eine Verbindung über die eigentliche Filtrationsfläche besteht, sofern die maximale Verbindungsfläche von 7 % nicht überschritten wird. Vorzugsweise ist die genannte Verbindungsfläche der Anströmschicht (en) und der Filtrationsschicht maximal 5 %, mehr bevorzugt maximal 3 %, noch mehr bevorzugt maximal 2 % und ganz besonders maximal 1 %. Liegen mehrere Anströmschichten im Staubfilterbeutel vor, können diese untereinander beliebig, also auch vollflächig miteinander verbunden sein, solange die Verbindung mit der Filtrationsschicht wie im Anspruch 1 spezifiziert ist.
Im erfindungsgemäßen Staubfilterbeutel deckt die Anströmschicht vorzugsweise mindestens 40 %, mehr bevorzugt mindestens 70 % und ganz besonders bevorzugt 100 % der abströmseitig folgenden Filtrationsschicht ab.
Die Herstellung von Staubfilterbeuteln aus den Schichten ist dem Fachmann gut bekannt. Je nach Beutelkonstruktion kommen verschiedene Techniken zum Einsatz. Beispielsweise kann der Beutel durch Schlauchbildung aus einer Bahn des Filtermediums und Verschließen der Längsnaht erzeugt werden. Nach dem Ablängen des Schlauches werden die Schlauchenden verschlossen. Dies kann entweder durch zwei so genannte Wickelböden geschehen oder durch einen so genannten Blockboden und einen Wickelboden. Bei thermoplastischen Materialien können die Schlauchenden auch durch Verschweißen verschlossen werden. Bekanntermaßen wird die Staubeinlassöffnung des Beutels vor der Schlauchbildung erzeugt, auf die dann die Halteplatte aufgebracht wird.
Bei einem anderen Verfahren - bevorzugt bei vollsynthetischen Filtermedien, die geschweißt werden können, werden zwei Bahnen des Filtermediums bzw. Lagenkombinationen übereinander liegend zusammengeführt und der Beutel anschließend durch eine umlaufende Naht erzeugt. Die Einlassöffnung wird hierbei in einer Bahn vor der Zusammenführung der beiden Bahnen erzeugt und häufig unmittelbar danach die Halteplatte aufgebracht, d. h. vor der eigentlichen Beutelerzeugung. Der Verbund der Bahnen kann sowohl durch Klebetechniken als auch bei thermoplastischen Filtermedien durch Verschweißen - thermisch bzw. mittels Ultraschall - erfolgen.
Die mindestens eine Anströmschicht besitzt einen NaCl- Abscheidegrad insgesamt (d.h. einen Abscheidegrad aller Anströmschichten) von vorzugsweise < 40%, mehr bevorzugt < 30% und ganz besonders bevorzugt < 20%. Der
Staubabscheidegrad ist vorzugsweise < 30% und ganz besonders bevorzugt < 20%. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat die mindestens eine Anströmschicht einen NaCl -Abscheidegrad und einen Staubabscheidegrad von jeweils < 20% (in Summe) .
Der Fachmann ist im Rahmen seines Fachwissens in der Lage, Anströmschichten mit geeignetem Abscheidegrad (sowohl für NaCl als auch Staub) auszuwählen. Dabei bedient er sich der folgenden grundsätzlichen Zusammenhänge, die ihm aus seinem Fachwissen bekannt sind. Der Abscheidegrad hängt von der Faserstärke ab. Je dünner eine Faser ist, desto höher ist der Abscheidegrad der entsprechenden Schicht. Eine weitere Einflussgröße ist die elektrostatische Ladung. Je höher die Ladung des Filtermediums ist, umso höher ist dessen Abscheidegrad, besonders für Feinpartikel. Ferner lässt sich der Abscheidegrad durch die Verwendung triboelektrischer Fasern, wie in der EP-A-I 254 693 beschrieben, weiter steigern. Auch die Dicke des Mediums beeinflusst den Abscheidegrad. So ist der Abscheidegrad umso höher, je dicker das Material ist. Auch die Porosität des Mediums beeinflusst den Abscheidegrad. Je niedriger die Porosität eines Mediums ist, d.h. umso dichter es ist, umso höher ist dessen Abscheidegrad. Auch die Porengröße bzw. das freie Porenvolumen beeinflussen den Abscheidegrad: Je kleiner die Poren sind, desto höher ist der Abscheidegrad des Mediums.
Als Materialien der mindestens einen Anströmschicht kommen Spinnvliese und Thermovliese bevorzugt zum Einsatz. Ferner können mit dem Spunmeltverfahren hergestellte Materialien zum Einsatz kommen. Darüber hinaus kommen trockengelegte Stapelfaservliese, sowie nassgelegte Medien, insbesondere Vliese in Frage, die einen Anteil an Synthesefasern von mindestens 20 % enthalten oder vollständig aus synthetischen Fasern bestehen. Die Herstellungsverfahren solcher Flächengebilde sind in der Literatur beschrieben, z.B. in "Vliesstoffe", herausgegeben von W. Albrecht, H. Fuchs und W. Kittelman, Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2000.
Die Luftdurchlässigkeit der mindestens einen Anströmschicht ist jeweils vorzugsweise 1.500 bis 10.000, mehr bevorzugt 3.000 bis 8.000 und noch mehr bevorzugt 4.000 bis 6.000 l/m2 s. Ihre Porosität ist vorzugsweise jeweils > 95%, besonders bevorzugt > 98%. Ihre Dicke ist vorzugsweise jeweils 0,05 bis 0,25 mm, mehr bevorzugt 0,1 bis 0,2 mm. Das Flächengewicht ist vorzugsweise jeweils 10 bis 25 g/m2 , mehr bevorzugt 10 bis 20 g/m2 und ganz besonders bevorzugt 12 bis 16 g/m2.
Die Filtrationsschicht qualifiziert sich als eine solche aufgrund ihres Staubabscheidegrades (nach DIN 44956-2) von mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 85%, mehr bevorzugt mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 95% und insbesondere 99% und darüber. Der dreilagige Verbund der Filtrationsschicht ist hinsichtlich der Materialien der Einzellagen nicht besonders beschränkt, solange sie einen solchen Staubabscheidegrad gemäß DIN 44956-2 aufweist.
Als Beispiele von Kombinationen der Filtrationsschicht sind zu nennen (Reihenfolge immer von Anströmseite gesehen) :
Spinnvlies —> Meltblown —> Spinnvlies Thermovlies —> Meltblown —» Spinnvlies Naßgelegtes Vlies —> Meltblown —> Spinnvlies Spinnvlies —» Spinnvlies —> Meltblown —> Spinnvlies Spinnvlies —> Thermovlies —> Meltblown —> Spinnvlies Spinnvlies —» naßgelegtes Vlies → Meltblown —> Spinnvlies. Spinnvlies → Meltblown —> Papier Spinnvlies —> Meltblown —> naßgelegtes Vlies Thermovlies —> Meltblown —> Thermovlies
Dies sind nur Beispiele und eine Vielzahl weiterer Kombinationen ist möglich und dem Fachmann bekannt.
Besonders bevorzugt sind die Lagen in den o.g. Kombinationen der Filtrationsschicht wie folgt verbunden (die partielle Verbindung der einzelnen Lagen über die gesamte Fläche durch Kleben/Verschweißen ist jeweils mit einen "-" gekennzeichnet, eine fehlende Verbindung über die Fläche, d.h. höchstens eine Verbindung über die Seitennaht und/oder die Staubeinlassöffnung durch "/"):
Spinnvlies-Meltblown-Spinnvlies Spinnvlies-Meltblown/Spinnvlies Thermovlies -Meltblown-Spinnvlies Thermovlies-MeItblown/Spinnvlies Naßgelegtes Vlies-Meltblown-Spinnvlies Spinnvlies-Spinnvlies-Meltblown-Spinnvlies Spinnvlies-Thermovlies-Meltblown/Spinnvlies Spinnvlies-naßgelegtes Vlies -MeItblown-Spinnvlies Spinnvlies-MeItblown-Papier Spinnvlies-MeItblown/Papier Thermovlies-Meltblown/naßgelegtes Vlies Thermovlies-MeItblown-Thermovlies
Besonders bevorzugt ist der dreilagige Verbund der Filtrationsschicht, ein Spinnvlies-Meltblownvlies-Spinnvlies (SMS) -Verbund. Dabei ist bevorzugt, dass die Spinnvliesläge des SMS-Verbunds, die der Anströmschicht zugewandt ist, zumindest partiell über die ganze Fläche mit der nachfolgenden Meltblownlage verbunden ist. Ganz besonders bevorzugt sind sämtliche Einzellagen des SMS-Verbundes über ihre gesamte Fläche, zumindest partiell miteinander verbunden. Dabei ist unter der partiellen Verbindung der Lagen miteinander eine Verbindung zu verstehen, bei der 0,1 bis 30 %, vorzugsweise 0,2 bis 10 %, besonders bevorzugt 0,3 bis 2 % der betreffenden Lagenflächen miteinander verbunden sind.
Das Meltblownvlies , das erfindungsgemäß vorzugsweise mindestens eine Lage des Verbundes der Filtrationsschicht darstellt, besitzt vorteilhaft ein Flächengewicht von 10 bis 120 g/m2 , besonders bevorzugt im Bereich von 25 bis 50 g/m2, insbesondere im Bereich von 30 bis 45 g/m2. Um eine gute Staubabscheidung, insbesondere für Feinstaub zu erzielen, ist es günstig, wenn die MeItblown-Lage eine Dicke von 0,10 bis 4 mm, vorzugsweise 0,18 bis 3 mm, aufweist. Um eine hohe Saugleistung des Staubsauges gewährleisten zu können, besitzt die MeItblown-Lage vorzugsweise eine Luftdurchlässigkeit von 100 bis 2.000 l/m2 s, mehr bevorzugt 200 bis 1.500 l/m2 s, besonders bevorzugt von 250 bis 600 l/m2 s. Der Porendurchmesser der Meltblown-Lage beträgt vorzugsweise 15 bis 60 μm, besonders bevorzugt 25 bis 40 μm und der durchschnittliche Faserdurchmesser liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 18 μm, besonders bevorzugt zwischen 1 und 3 μm. Aus Stabilitätsgründen ist der Bruchwiderstand der Meltblown-Lage vorzugsweise in der Längsrichtung 2 bis 12 N/15 mm Streifenbreite und in der Querrichtung 1 bis 10 N/15 mm Streifenbreite.
Der Staubabscheidegrad (nach DIN 44956-2) der Meltblown-Lage liegt vorzugsweise im Bereich von 80 % bis nahezu 100 %.
Die Meltblown-Lage ist in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer permanenten elektrostatischen Ladung versehen, um eine noch bessere Staubabscheidung von Feinpartikeln zu erreichen. Neben der rein mechanischen Filtration wirkt hier zusätzliche eine elektrische Filtration, bedingt durch eine elektrostatische Anziehung von Filtermaterial und entgegengesetzt geladenen Staubteilchen. Dabei tragen die Fasern des Vlieses vorzugsweise räumlich getrennte bipolare Ladungen. Die elektrostatische Aufladung lässt sich erreichen, indem man die Filtermaterialien bei der Vliesherstellung einem elektrischen Feld aussetzt. Die dabei eingesetzten Verfahren sind in der Literatur beschrieben, siehe z.B. Martin Davis, Electrostatic MeIt Spinning Process Delivers Unique Properties, Non-Wovens World, September 1987, Seiten 51-54, oder Troulihet, Y.; Moosmayer, P.; New Method of Manufacturing Non-Wovens by Electrostatic Laying, vorgetragen auf Index 81 Kongress.
Die Meltblown-Lage kann mit einem Schmelzblasverfahren (z.B. Exxon-Verfahren) hergestellt werden. Dabei wird das Fasermaterial geschmolzen, extrudiert, beim Austritt der Filamente aus der Spinndüse mit heißer Luft verstreckt, verwirbelt, auf einem Sieb (Sieb- oder Zylinderausführung) abgelegt und von diesem schließlich als Flächengebilde abgenommen. Als Folge des Herstellungsverfahrens besteht die, Meltblown-Lage typischerweise aus langen, feinen Fasern mit für Meltblowns üblichen mittleren Faserdurchmesser von 0,5 bis 18 μm. Weitere Details zu verwendbaren Meltblown-Lagen sind der EP-A-O 338 479 zu entnehmen.
Im folgenden werden Beispiele gegeben, welche die Erfindung erläutern, jedoch nicht beschränken sollen.
Beispiele
Getestet wurden Filtermaterialien, die aus bestimmten Spinnvliesen (nachfolgend als SB bezeichnet) und Meltblownvliesen (nachfolgend mit MB bezeichnet) aufgebaut sind. Die Kennzahlen der entsprechenden Lagen sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Figure imgf000013_0001
Die Porosität wurde nach der folgenden Formel berechnet
100 - (Volumen Fasern X 100 / Volumen Vlies) = %
Dabei gilt:
Volumen Vlies = (Fläche X Dicke) ;
Volumen Fasern = Gewicht Vlies gleicher Fläche / Dichte
Polymer
Es wurde die Saugleistung eines Siemens-Staubsaugers (DINO XS 1800W) bei unterschiedlichen Beutelfüllgraden bestimmt. Als Staub wurde DMT 8 Teststaub verwendet. Die Saugleistung (in l/s) wurde an dem Einsaugschlauch mit Hilfe eines Rotameters bestimmt. Fig. 1 zeigt die Resultate. In der Bezeichnung der Lagenordnungen in Fig. 1 symbolisiert ein Bindestrich zwischen benachbarten Lagen eine Bindung mittels punktförmiger Ultraschallverschweißung, wobei die Pressfläche ca. 1 % der Gesamtfiltrationsflache betrug. Ein Schrägstrich zwischen zwei benachbarten Lagen gibt an, dass die Lagen nicht über die Filtrationsfläche sondern nur an der Seitennaht und im Bereich der Staubeinlassöffnung miteinander verbunden sind. Die berechnete prozentuale Verbindungsfläche von Anström- und Filtrationsschicht der getesteten Staubfilterbeutel an der Seitennaht und an der Staubeinlassöffnung war im Bereich von 2,5 bis 2,7 % Alle verwendeten Spinnvliese mit einem Flächengewicht unter 30 g/m^ weisen einen Abscheidegrad (sowohl für NaCl als auch für Staub) von deutlich unter 50 % auf.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ergibt sich gegenüber der Version SB30/ [SB14-MB30-SB25] , die in der EP-A-I 254 693 als Vergleichsbeispiel verwendet wird (hier wird als Anströmschicht ein Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 30g/m2 verwendet) eine deutliche Verbesserung der Standzeit, wie anhand der signifikant größeren Saugleistung in Abhängigkeit von der Teststaubfüllung des Staubfilterbeutels zu sehen ist. Darüber hinaus bleibt die Abscheideleistung des Staubfilterbeutels bei Erniedrigung des Flächengewichts der Anströmschicht auf vergleichbar hervorragendem Niveau. Dies wurde mit einem Gerät zur Bestimmung des Fraktionsabscheidegrades der Fa. Palas festgestellt.
Es war für den Fachmann völlig überraschend, dass sich bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Staubfilterbeutels, beispielsweise des in Fig. 1 mit SB14/ [SB14-MB30-SB25] bezeichneten Staubfilterbeutels eine deutliche Verbesserung der Standzeit ergibt, obwohl das als Anströmschicht fungierende Spinnvlies ein Flächengewicht von nur 14 g/m^ und eine Dicke von nur 0,13 mm hat. Aufgrund dieser Produkteigenschaften hat die Anströmschicht für sich ein sehr geringes Staubspeichervermögen, wodurch für den Fachmann zu erwarten war, dass die Standzeit des Gesamtverbundes nicht wesentlich verbessert wird.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Staubfilterbeutel, umfassend:
(i) mindestens eine Anströmschicht und (ii) eine Filtrationsschicht, die auf der
Abströmseite der Anströmschicht angeordnet ist und aus einem mindestens dreilagigen Verbund besteht , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anströmschicht im Staubfilterbeutel über maximal 7 % ihrer Fläche mit der Filtrationsschicht verbunden ist, sowie ein Flächengewicht (ISO 536) von jeweils < 30 g/m2 und einen NaCl-Abscheidegrad von in Summe < 50 % aufweist .
2. Staubfilterbeutel gemäß Anspruch 1, in dem das Flächengewicht der mindestens einen Anströmschicht jeweils 10 bis 25 g/m2 ist.
3. Staubfilterbeutel gemäß Anspruch 1 oder 2, in dem die mindestens eine Anströmschicht einen Staubabscheidegrad (DIN 44956-2) von in Summe < 50 % aufweist.
4. Staubfilterbeutel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, in dem die mindestens eine Anströmschicht mit der Filtrationsschicht nur an der Seitennaht und im Bereich der Staubeinlassδffnung des Beutels verbunden ist.
5. Staubfilterbeutel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem die mindestens eine Anströmschicht aus einem Spinnvlies, Thermovlies oder einem nassgelegten hochsynthesehaltigen oder nassgelegten vollsynthetischen Vlies oder Kombinationen davon besteht.
6. Staubfilterbeutel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, in dem mindestens eine Lage des Verbundes der Filtrationsschicht ein Meltblownvlies ist.
7. Staubfilterbeutel gemäß Anspruch 6, in dem das Meltblownvlies ein Flächengewicht von 10 bis 120 g/m^ besitzt .
8. Staubfilterbeutel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, in dem der dreilagige Verbund der Filtrationsschicht ein Spinnvlies-Meltblownvlies-Spinnvlies-Verbund ist.
9. Staubfilterbeutel gemäß Anspruch 8, in dem die Spinnvliese des Spinnvlies-Meltblownvlies-Spinnvlies-Verbunds jeweils unabhängig voneinander ein Flächengewicht von 20 bis 60 g/m2 besitzen.
10. Staubfilterbeutel gemäß mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, in dem im Verbund der Filtrationsschicht zumindest die dem Meltblownvlies vorgeschaltete Lage mit dem Meltblownvlies über seine gesamte Fläche zumindest partiell verbunden ist.
11. Staubfilterbeutel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, in dem mindestens eine Lage des Verbundes der Filtrationsschicht eine Membran für die Luftfiltration ist.
12. Staubfilterbeutel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, in dem die einzelnen Lagen des Verbundes der Filtrationsschicht durch Ultraschallverschweißen miteinander verbunden sind.
13. Staubfilterbeutel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, in dem einzelnen Lagen des Verbundes der Filtrationsschicht durch Verkleben miteinander verbunden sind.
14. Staubfilterbeutel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, in dem die Luftdurchlässigkeit (EN ISO 9237) der mindestens einen Anströmschicht jeweils 1500 bis 10.000 l/m2s ist.
15. Staubfilterbeutel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, in dem die Dicke (ISO 534) der mindestens einen Anströmschicht jeweils 0,05 bis 0,25 mm ist.
16. Staubfilterbeutel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die mindestens eine Anströmschicht ein Spinnvlies ist, die Filtrationsschicht ein Spinnvlies- Meltblownvlies-Spinnvlies-Verbund ist, und das Spinnvlies und der Spinnvlies-Meltblownvlies-Spinnvlies-Verbund im Staubfilterbeutel unmittelbar benachbart sind.
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