DE19532659C2

DE19532659C2 - Adsorption filter material

Info

Publication number: DE19532659C2
Application number: DE1995132659
Authority: DE
Inventors: Klaus Ammann; Heidi Bufe; Georg Gawron; Walter Goerner
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1995-09-05
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2015-09-06
Also published as: NL1002865C2; DE19532659A1; NL1002865A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Adsorptionsfiltermaterial nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an adsorption filter material according to the preamble of Claim 1.

Ein gattungsbildendes Filtermaterial ist in der EP 0340542 B1 beschrieben worden und besteht aus einem dreidimensionalen Trägergerüst aus Drähten, Monofilamenten oder Stegen, die mit einer Schicht von Adsorberteilchen umhüllt sind, wobei als Haftmasse bevorzugt vernetzbare Polymere eingesetzt werden. Derartige Adsorptionsfiltermaterialien werden eingesetzt, um unerwünschte Stoffe aus Gasen oder aus mit Geruchs- oder Schadstoffen belasteter Luft zu entfernen. Beispiele für Einsatzmöglichkeiten von Luftfiltern sind die Bereiche Kraftfahrzeug-, Staubsauger-, Raumluft- und Geruchsfilter.A generic filter material is described in EP 0340542 B1 and consists of a three-dimensional framework made of wires, Monofilaments or webs covered with a layer of adsorber particles crosslinkable polymers are preferably used as the adhesive. Such adsorption filter materials are used to remove unwanted substances to be removed from gases or from air contaminated with odors or pollutants. The areas are examples of possible uses of air filters Motor vehicle, vacuum cleaner, room air and odor filters.

Entscheidendes Leistungsmerkmal eines derartigen Filtermaterials ist es, bei einem gegebenen Luftvolumendurchsatz pro Zeiteinheit einen möglichst geringen Druckabfall bei einer möglichst hohen Adsorptionsleistung zu erzeugen.The key performance feature of such a filter material is at a given air volume throughput per unit of time as low as possible To generate pressure drop with the highest possible adsorption capacity.

Ein aus der DE 41 34 222 A1 bekanntes Filtermaterial besteht aus einer Trägerschicht, die mit Mikrofasern und Adsorberpartikeln versehen ist. Das bekannte Filtermaterial besitzt zwar einen geringen Durchströmungswiderstand, jedoch ist die Adsorptionsleistung unbekannt.A filter material known from DE 41 34 222 A1 consists of a Carrier layer, which is provided with microfibers and adsorber particles. The known filter material has a low flow resistance, however, the adsorption performance is unknown.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Adsorptionsfilter material mit möglichst geringem Strömungswiderstand bei hoher Adsorptionsleistung zu schaffen, das sich einfach herstellen läßt und Mittel bietet, um den Strömungswiderstand einfach einzustellen. Die Lösung der Aufgabe er folgt mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Filtermaterials nach Anspruch 1 sowie bevorzugte Verwendungsmöglichkeiten. The object of the present invention is an adsorption filter material with the lowest possible flow resistance at high To provide adsorption performance that is easy to manufacture and that provides means to easily adjust the flow resistance. The solution of the task he follows with the characterizing features of claim 1. The dependent Claims relate to advantageous refinements of the filter material according to Claim 1 and preferred uses.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, daß das Trägergerüst des erfindungsgemäßen Filtermaterials aus einem plissierten, thermoplastischen Siebgewebe besteht, das durch Einwirkung von Druck und Wärme leicht in eine Faltenform gebracht werden kann. Nach Abkühlung wird das plissierte Siebgewebe mit einem Haftmittel für die Adsorberteilchen beaufschlagt, vorzugsweise mit einem lösungsmittelfreien/wasserlöslichen Kleber, z. B. auf Basis von Polyvinylacetat, so daß nur die Fäden des Gewebes mit Kleber bedeckt sind und die Sieböffnungen frei bleiben. Das klebrige Gewebe wird dann mit Adsorberteilchen definierter Aktivität und Größe belegt, so daß die Sieböffnungen zur Sicherstellung eines möglichst niedrigen Druckabfalles erhalten bleiben. Das mit Adsorberteilchen, beispielsweise Aktivkohle oder auch anderen bekannten Adsorbentien, belegte Filtermaterial wird dann als Faltenpaket geformt und die Struktur mit einem oder mehreren Streifen Heißschmelzkleber fixiert, um sie so beispielsweise als Luftfiltereinsatz definierter Abmessungen in einer geeigneten Filterhalterung zu verwenden. Zur Bildung eines Filters oder Filtereinsatzes kann es vorteilhaft sein, das Faltenpaket definierter Abmessungen mit einem luftdurchlässigen Gewebe oder Vlies zu umhüllen, um so die mechanische Stabilität zu verbessern und die Beladung mit Adsorberteilchen zu fixieren oder auch, um eine Partikelabscheideleistung zu erhalten. Der Vorteil der mechanischen Stabilität des Filtermaterials durch die Plissierung hat zur Folge, daß daraus hergestellte Filter auch für nicht ebene Einbaubedingungen verwendet werden können, wenn beispielsweise eine Wölbung in Richtung der Faltung aufgrund der geometrischen Einbaubedingungen erforderlich ist. Der Fadendurchmesser des Siebgewebes ist möglichst gering und beträgt in der Praxis weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0,5 mm.It has been found to be particularly advantageous that the support structure of the filter material according to the invention made of a pleated, thermoplastic Screen fabric is made that easily into a by the action of pressure and heat Wrinkle shape can be brought. After cooling, the pleated is Screen cloth with an adhesive for the adsorber particles, preferably with a solvent-free / water-soluble adhesive, e.g. B. on Base of polyvinyl acetate so that only the threads of the fabric are covered with glue and the sieve openings remain free. The sticky tissue is then with Adsorber particles of defined activity and size occupied, so that the sieve openings to ensure the lowest possible pressure drop. That with adsorber particles, for example activated carbon or others known adsorbents, filter material is then formed as a fold package and fixed the structure with one or more strips of hot melt adhesive for example as an air filter insert of defined dimensions in one suitable filter holder. To form a filter or Filter insert, it can be advantageous to the fold package of defined dimensions to be covered with an air-permeable fabric or fleece so that the improve mechanical stability and the loading of adsorber particles fix or also to obtain a particle separation performance. The advantage of the mechanical stability of the filter material through the pleating has the consequence that filters made from it also for non-flat Installation conditions can be used if, for example Curvature in the direction of folding due to the geometric Installation conditions is required. The thread diameter of the mesh is as small as possible and in practice is less than 1 mm, preferably less than 0.5 mm.

In einem Ausführungsbeispiel wurde ein Filter aus dem erfindungsgemäßen Filtermaterial mit den folgenden Daten hergestellt.
Länge des Filters senkrecht zum Verlauf der Faltung: 10,95 cm
Höhe des Filters gleich Faltenhöhe: 1,9 cm
Breite des Filters parallel zum Verlauf der Faltung: 10,95 cm.
Durchmesser der Adsorberteilchen (hier: Aktivkohle): höchstens 1 mm
Fadendurchmesser des Siebgewebes (hier: Polypropylen): 0,4 mm
Adsorberteilchenmenge (hier: Aktivkohle) bezogen auf die Fläche des (nicht gefalteten) Siebgewebes: 0,055 g/cm² In one exemplary embodiment, a filter was produced from the filter material according to the invention with the following data.
Length of the filter perpendicular to the course of the fold: 10.95 cm
Height of the filter equals pleat height: 1.9 cm
Width of the filter parallel to the course of the folding: 10.95 cm.
Diameter of the adsorber particles (here: activated carbon): at most 1 mm
Thread diameter of the screen fabric (here: polypropylene): 0.4 mm
Quantity of adsorber particles (here: activated carbon) based on the area of the (not folded) sieve fabric: 0.055 g / cm ²

Die Faltenzahl pro Länge des Filters senkrecht zum Verlauf der Faltung wurde zwischen 0 und 23 variiert und der zugehörige Druckabfall bei Durchströmung des Filters mit 20 L/s Luft gemessen.The number of folds per length of the filter was perpendicular to the course of the fold varies between 0 and 23 and the associated pressure drop when flowing through of the filter measured with 20 L / s air.

Überraschenderweise wurde in diesem Beispiel gefunden, daß der Druckabfall bzw. Strömungswiderstand ein Minimum im Bereich von 0,3 bis 2 Falten pro Zentimeter Länge des Filters senkrecht zum Verlauf der Faltung hatte, während gleichzeitig eine hohe Adsorptionsleistung des Filters erzielt wurde. Dieses Minimum lag im Ausführungsbeispiel bei rund 0,2 mbar Druckabfall.Surprisingly, it was found in this example that the pressure drop or flow resistance a minimum in the range of 0.3 to 2 folds per Centimeter length of the filter perpendicular to the course of the fold, while at the same time a high adsorption performance of the filter was achieved. This The minimum in the exemplary embodiment was around 0.2 mbar pressure drop.

Nach Untersuchung weiterer erfindungsgemäßer Filter anderer Abmessungen wurde gemessen, daß im Bereich der Faltenzahl 0,1 bis 5 pro Zentimeter Länge des Filters senkrecht zum Verlauf der Faltung bei gleichzeitiger Beladung des Filtermaterialvolumens mit 10 bis 60 Volumen-% Adsorberteilchen eine hohe Adsorptionsleistung des Filtermaterials bei gleichzeitig hoher Luftdurchlässigkeit bzw. niedrigem Druckabfall/Strömungswiderstand zu verzeichnen ist.After examining further filters of other dimensions according to the invention was measured to range from 0.1 to 5 folds per centimeter in length of the filter perpendicular to the course of the folding with simultaneous loading of the Filter material volume with 10 to 60 volume% adsorber particles a high Adsorption performance of the filter material with high air permeability or low pressure drop / flow resistance.

Mit der Plissierung und der Faltenzahl als charakteristischem Parameter bietet die Erfindung Mittel, um den Strömungswiderstand/Druckabfall des Filtermaterials auf ein Minimum einzustellen bei gleichzeitig guter Adsorptionsleistung durch die Beladung des Siebgewebes mit Adsorberteilchen.With the pleating and the number of folds as a characteristic parameter, the Invention means to reduce the flow resistance / pressure drop of the filter material set to a minimum with good adsorption performance by the Loading the screen fabric with adsorber particles.

Mit bei Null beginnender, zunehmender Faltenzahl erreicht der Strömungswiderstand ein Minimum durch die Vergrößerung der durchströmten Oberflächen. Weiter zunehmende Faltenzahlen führen jedoch wieder zu einem Anstieg des Strömungswiderstandes, da im Vergleich zur erwarteten, weiter zunehmenden Vergrößerung der durchströmten Oberfläche vermutlich die räumliche Siebgewebestruktur mit ihrem Einfluß auf den Druckabfall dominierend wird, so daß als resultierender Gesamteffekt der Druckabfall mit weiterer Erhöhung der Faltenzahl ansteigt.With increasing number of folds starting from zero, the Flow resistance a minimum by increasing the flow Surfaces. However, increasing numbers of folds lead to one again Rise in flow resistance, as compared to the expected, further increasing enlargement of the flowed surface probably the spatial sieve fabric structure with its influence on the pressure drop becomes dominant, so that the resulting overall effect is the pressure drop further increase in the number of folds increases.

Bevorzugte Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Adsorptionsfiltermaterials ergeben sich als Filter oder Filtereinsätze für Luftfilter im technischen und Haushaltsbereich, insbesondere für Kraftfahrzeuge, Raum- und Geruchsfilter, Klimaanlagen, Staubsauger, aber auch eine Verwendung im Atemschutz ist möglich.Preferred uses of the invention Adsorption filter material results as filters or filter inserts for air filters in the technical and household sector, especially for motor vehicles, space and odor filters, air conditioners, vacuum cleaners, but also a use in Respiratory protection is possible.

Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Adsorptionsfiltermaterials als Luftfiltereinsatz in einer Filterhalterung gemäß Anspruch 7 hat der Luftfilter einsatz vorzugsweise eine der Faltenhöhe entsprechende Höhe von 1,8 bis 2,2 cm und eine Länge und Breite von 8 bis 13 cm.When using the adsorption filter material according to the invention as Air filter insert in a filter holder according to claim 7, the air filter use preferably a height corresponding to the fold height of 1.8 to 2.2 cm and a length and width of 8 to 13 cm.

Das luftdurchlässige Gewebe gemäß Anspruch 7 besteht vorzugsweise aus einem Polyamid.The air-permeable fabric according to claim 7 preferably consists of a polyamide.

Claims

1. Adsorption filter material from a support frame with adsorber particles fixed to it by an adhesive, characterized in that the support frame consists of a folded, thermoplastic sieve fabric, the number of folds, based on the length of the filter material perpendicular to the course of the folding, 0.1 to 5 per centimeter is and the adsorber particle volume per filter material volume is 10 to 60 volume%.

2. Adsorption filter material according to claim 1, characterized in that the thermoplastic sieve fabric forming the support frame in the unfolded Condition a square or rectangular mesh size of 2 to 4 mm and a thickness of the fabric threads of less than 1 mm, preferably less than 0.5 mm.

3. Adsorption filter material according to claim 1 or 2, characterized in that the thermoplastic screen fabric forming the support frame Polypropylene exists and the adhesive dries when heated solvent-free dispersion adhesive based on polyvinyl acetate.

4. Adsorption filter material according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the adsorber particles have a particle size of at most 30% of the mesh size of the screen mesh.

5. Adsorption filter material according to claim 4, characterized in that the Adsorber particles have a particle size of 0.5 to 1.2 mm.

6. Use of the adsorption filter material according to one of claims 1 to 5 in air filters, preferably in those that retain odors.

7. Use of the adsorption filter material according to one of claims 1 to 5 as an air filter insert in a filter holder, the Adsorption filter material from an air-permeable fleece or fabric is enveloped.