DE4410110C2 - Verfahren zur Herstellung eines Filtermaterials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filtermaterials für abreinigbare Abscheider zur Abscheidung fester, flüssiger oder gasförmiger Gefahrstoffe, bei dem ein Öffnungen aufweisendes Stützmaterial vorder- und/oder rückseitig mit einer aus Fasern hergestellten Vliesschicht verbunden wird.

Auf dem Gebiet der Luftreinhaltung besitzen filternde Abscheider durch ihre gute Anpaßfä­ higkeit einen hohen Stellenwert. Ursache dafür sind entscheidend verbesserte Filtermedien und effektivere Abreinigungsverfahren. Die Auswahl der geeigneten Filtermedien ist an­ wendungsspezifisch. Die ursprünglich stärkeren und masseintensiven Materialarten werden mehr und mehr durch hochverdichtete dünne oder solche mit zusätzlichen Oberflächenbe­ schichtungen verdrängt. Ziel dabei ist, auftretende Staubeinlagerungen zu reduzieren und Verstopfungen der Filterporen zu vermeiden. Für die abreinigbaren filternden Abscheider werden verstärkt oberflächenwirkende Filtermedien gefordert. Ihre meist glatteren Oberflä­ chen minimieren des weiteren die auftretenden Haftkräfte zwischen Filtermaterial und ab­ geschiedenem Staub, so daß auch die erforderliche Abreinigungsenergie reduziert werden kann.

Für Temperaturen oberhalb 300°C werden gegenwärtig vor allem metallische oder Mineral­ faser-Filtermedien eingesetzt. Metallische Filtermedien für hohe Abscheideleistungen sind durch ihre Herstellungsverfahren, ggf. auch durch den Materialaufwand, teuer. Sie eignen sich jedoch durch geringe Materialstärken gut für die angestrebte Oberflächenfiltration. Fil­ termedien auf Mineralfaserbasis erreichen bei geringen Materialstärken nicht die notwendi­ gen Festigkeits- und Formstabilitätseigenschaften. Oft werden diese Nachteile durch größe­ re Materialstärken kompensiert. Allerdings wird die Verstopfungsgefahr durch eingelagerten Staub größer.

Beide Materialien sind aber für Temperaturbereiche oberhalb 300°C geeignet. Vor allem sind sie auch gegen auftretenden Funkenflug unempfindlich. Glühende Partikel können dagegen auf textilen Filtermedien zu Brandnestern oder zu einem Abscheiderbrand führen.

In der FR 2 584 942 wird ein Filterfilz vorgeschlagen, der aus einem Gewebe und zwei Fa­ servliesen besteht, wobei das Gewebe zwischen den Vliesen angeordnet ist. Die Verbin­ dung der drei übereinander angeordneten Schichten soll mittels Fasern aus den Faservlie­ sen erfolgen, die mit Filznadeln in und durch das Gewebe gestoßen werden. Als nachteilig muß bei dieser Ausführung vermerkt werden, daß durch das Zusammennadeln von Vlies und Stützmaterial, insbesondere beim Einsatz von steifen, engmaschigen Stützmaterial, das von den Nadeln durchstoßen werden muß, Nadelbrüche auftreten können. Außerdem ist damit zu rechnen, daß durch die Vernadelung eine Vielzahl sogenannter Faserpfropfen entstehen, die die Festigkeit und die Filterwirkung des Filterfilzes negativ beeinflussen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Filtermaterials zu schaf­ fen, das eine einfache Verbindung von Faservliesen mit einem feinmaschigen Stützgewe­ be, das insbesondere aus Metall besteht, ermöglicht. Außerdem soll eine effektive Abschei­ dung und Abreinigung auch für die kritischen Einsatzfälle oberhalb 300°C ermöglicht und die Gefahr von Bränden oder Brandnestern unterbunden werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des 1. Patentanspruchs gelöst. Die Unteransprüche beinhalten besonders günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Es wurde gefunden, daß durch das Wasserstrahlverfestigungsverfahren lockere Faservlie­ se so mit einem offenporigen kostengünstigen Metallgewebe verbunden werden können, daß ein homogener fester Metallgewebe-Faserverbundstoff entsteht.

Durch die Wasserstrahlverfestigung wird das Vlies so durch die Gewebeöffnungen gedrückt und auf der Rückseite verwirbelt, daß ein durch Metallgewebe verstärkter Wirbelvliesstoff entsteht, der das stützende Metallgewebe ummantelt. Dadurch werden die großporigen Öffnungen des Metallgewebes geschlossen. Die Abscheideleistung wird verbessert. Mittels geeigneter Oberflächenbehandlungsverfahren wird der Wirbelvliesstoff geglättet, zusätzlich verdichtet und die Abreinigungseigenschaften verbessert.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können u. a. auch hitzebeständige Fasern zu dün­ nen, festen und formstabilen Filtermedien verarbeitet werden, die auch oberhalb von 300°C zum Einsatz kommen, sehr schwer entflammbar sind (Flammpunkte oberhalb 550°C) und zu beliebigen Filterelementeformen verarbeitet werden können. Die eingesetzten Materiali­ en und der geringe Arbeitsaufwand minimieren die Kosten gegenüber vergleichbaren Mate­ rialien erheblich.

Das Filtermaterial kann durch alle bekannten Abreinigungsverfahren regeneriert werden. Die glatten Oberflächen, die geringen Materialstärken und die hohe mechanische Stabilität favorisieren jedoch das abreinigungsintensive Druckluft-Impuls-Abreinigungs-Verfahren. Es ist naheliegend, daß durch die hohe Formstabilität das Filtermaterial sehr gut für die Ferti­ gung gefalteter Filterelementformen eingesetzt werden kann.

Mit Fig. 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Ausführungsbeispiels er­ läutert. Das Verbinden der Faserschichten 1, 2 mit dem Stützmaterial 3 erfolgt erfindungs­ gemäß mittels Wasserstrahlen 5 bei einem Wasserstrahldruck von vorzugsweise 30 bis 150 bar, mit denen einzelne Fasern aus den Faserschichten 1 und/oder 2 in bzw. durch das Stützmaterial 3 gedrückt und jeweils auf der Rückseite des Stützmaterials 3 miteinander oder den Fasern der anderen Faserschicht, die unter dem Stützmaterial 3 angeordnet ist, verwirbelt werden. Dabei umschlingen die Fasern die einzelnen Komponenten des Stützma­ terials, beispielsweise die Kett- und Schußfäden des Metallgewebes, fast vollständig, so daß die Porengröße der im Stützmaterial 3 vorhandenen Poren durch eingelagerte Fasern verringert wird. Durch das Verschlingen der Fasern mit dem Stützmaterial 3 wird ein homo­ gener relativ dünner Vlies-Metall-Verbund 4 erzielt, bei dem sich auf beiden Seiten A, B des Stützmaterials 3 Fasern mengenmäßig zu nahezu gleichen Teilen befinden.

Das Stützmaterial 3 sollte vorzugsweise Maschenweiten von 0,75 bis 2,5 mm und Draht­ stärken zwischen 0,15 bis 0,30 mm haben. Das Flächengewicht der lockeren Vliesschichten sollte dabei 30 bis 100 g/m² betragen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines Filtermaterials für abreinigbare Abscheider zur Abschei­ dung fester, flüssiger oder gasförmiger Gefahrstoffe, bei dem ein Öffnungen aufweisendes Stützmaterial vorder- und/oder rückseitig mit einer aus Fasern hergestellten Vliesschicht verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Fasern aus der vorder- und/oder rückseitig auf das Stützmaterial (3) aufgelegten Vliesschicht (1, 2) bei deren Verfestigung mittels Wasserstrahlen durch Öffnungen des Stützmaterials (3) gedrückt und anschließend auf der jeweiligen Rückseite des Stützmaterials (3) verwirbelt werden und dadurch das Stützmaterial (3) ummanteln, so daß sich das Stützmaterial (3) mit der vorder- und/oder rückseitig aufgelegten Vliesschicht (1, 2) fest verbindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmaterial (3) beidsei­ tig mit je einer Vliesschicht (1, 2) verbunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmaterial (3) einseitig mit einer Vliesschicht (1 oder 2) verbunden wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bei dem als Stützmaterial (3) metallisches Gewebe verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe Maschengrößen von 0,5 bis 5,0 mm und Drahtstärken von 0,1 bis 1,0 mm aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verfestigung durch Wasserstrahlen (5) bei einer Druckbeaufschlagung von 30 bis 150 bar Vliesschichen (1, 2) mit Flächengewichten von 30 bis 100 g/m² verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Vliesschichten (1, 2) eine Länge von mindestens 20 mm aufweisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter­ material verdichtet und geglättet wird.