CH635519A5 - Filtermaterial sowie verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung. - Google Patents

Filtermaterial sowie verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung. Download PDF

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Filtermaterial aus einem offenporigen, flexiblen Schaumstoffträger und von des-30 sen Porenwänden getragenen Adsorberpartikeln sowie auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Filtermaterials.
Bei der Konstruktion und Herstellung von Schutzausrüstungen, insbesondere bei Schutzanzügen im Humanbereich, 35 aber auch im medizinischen Apparatebau, Klimaanlagen-, Wasseraufbereitungs- und Flugzeugbau besteht die Notwendigkeit, flexible Filter vorzusehen, die imstande sind, den Durchlass giftiger oder schädlicher Dämpfe und Gase zu verhindern.
40 Dies bewirkt beispielsweise ein bekanntes Filtermaterial der eingangs genannten Art (deutsche Offenlegungsschrift 2 400 827), wobei der besondere Vorteil des bekannten Filtermaterials darin liegt, dass es für durchströmende Gase einen nur verhältnismässig geringen Widerstand bietet. 45 Wo jedoch neben gas- oder dampfförmigen Schadstoffen auch solche in flüssiger Phase auftreten, war bisher zur Absorption von Flüssigstoffen ein schwerer Vorschaltfilter notwendig, so dass die eklatanten Vorteile des flexiblen Flächenfilters, wie etwa geringes Gewicht, Biegsamkeit, geringe so Wärmedämmung und hohe Ventilation, verlorengehen.
Insbesondere bei Schutzgarnituren, die bei erschwerten Umständen zum Einsatz kommen, wie etwa bei Bränden und Unglücksfallen in chemischen Industriewerken, war es bisher erforderlich, je nach den vorwiegend anfallenden 55 Schadstoffen speziell hierfür geeignete Garnituren zu verwenden, wobei etwa ein leichter Schutzanzug, mit dem der Aufenthalt in dichtem Schadstoffnebel möglich sein soll, das eingangs genannte, an sich ausserordentlich vorteilhafte Filtermaterial nur begrenzt verwenden konnte, da dieses Filter-6o material flüssigen Schadstoffen gegenüber einen nur geringen Widerstand entgegensetzt.
. Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der Erfindung, das eingangs genannte Filtermaterial dahingehend weiterzubilden, dass es gegenüberflüssigen Schad-65 Stoffen eine höhere Abscheideleistung erhält, ohne dass aber die Abscheideleistung gegenüber Dämpfen und Gasen trotz Durchnässen des Filtermaterials verringert oder der Luftdurchlasswiderstand wesentlich erhöht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in Grossporen des Schaumstoffträgers zusätzlich poröse Adsorberkörner eingelagert sind. Diese eingelagerten Adsorberkörner behindern den Gasstrom durch die Poren nicht in nennenswerter Weise, sind aber aufgrund ihrer Porosität imstande, Flüssigkeit aufzusaugen und Schadstoffe zu adsorbieren, wobei selbst dann, wenn praktisch alle Adsorberkör-, ner mit Flüssigkeit vollgesogen sind, die Gasdurchlässigkeit des erfindungsgemässen Filtermaterials nicht nennenswert beeinträchtigt wird.
Somit ist es nicht nur möglich, flexible Luft- oder Gasfilter zu bauen, die eine beträchtliche Aufnahmefähigkeit für Flüssigkeiten aufweisen, sondern es ist zusätzlich möglich, das Filtermaterial auch als Flüssigkeitsfilter zu verwenden, da durch die Wirkung der porösen Adsorberkörner grundsätzlich die Verweilzeit von Flüssigkeitselementen erhöht wird. Zusätzlich ist das erfindungsgemässe Filtermaterial in der Lage, beträchtliche Mengen flüssigen Schadstoffes aufzunehmen und zurückzuhalten, ohne dass der flüssige Schadstoff das Filter durchdringt.
Soweit flüssiger Schadstoff in den Adsorberkörnern verdampft, werden diese Dämpfe von den von den Porenwänden getragenen Adsorberpartikeln adsorbiert.
Es gelingt somit dem erfindungsgemässen Filtermaterial, einerseits hohe Ventilation zuzulassen, anderseits aber Haut-und Atemgifte sowie metallangreifende Gase und Flüssigkeiten durch Siebwirkung und Oberflächenkräfte zurückzuhalten und/oder chemisch unschädlich zu machen.
Die an den Adsorberkörnern vorbeifliessende Luft und/ oder Flüssigkeit wird durch die schaumspezifische Anordnung der Porensysteme des Schaumstoffträgers von einer Porenschicht in die nächste tieferliegende gewälzt, wobei sie an einer Vielzahl von Adsorberpartikeln und Adsorberkörnern vorbeigeschleust werden, die als Sedimentationssiebe wirken und Schadstoffe aus der Luft und/oder Flüssigkeit aussondern.
Es ist grundsätzlich möglich, die Adsorberkörner derart zu bemessen, dass in besetzten Poren jeweils mehrere Körner angeordnet sind; um aber zu verhindern, dass trotz der Verbindungskanäle zwischen einzelnen Grossporen des Schaumstoffträgers Adsorberkörner ohne weiteres aus einer Pore in die nächste gelangen können, wird gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Adsorberkörner derart bemessen sind, dass sie Grossporen des Schaumstoffträgers weitgehend ausfüllen. Wo mit einem besonders hohen Anfall flüssiger Schadstoffe zu rechnen ist, wc eine konstruktive Notwendigkeit besteht, den Schaumstoffträger nur verhältnismässig dünn auszubilden, oder wo der Luftwiderstand des Filtermaterials eine nur verhältnismässig geringe Rolle spielt, ist es grundsätzlich möglich, praktisch alle Poren des Schaumstoffträgers mit Adsorberkörnern zu besetzen; es ist ggf. auch von Vorteil, ein Schaumstoffträgermaterial zu verwenden, das über reichlich vorhandene Mi-kroporen für eine gute Ventilationswirkung sorgt, so dass alle Grossporen mit Adsorberkörnern besetzt werden können, ohne die Ventilationswirkung wesentlich zu beeinträchtigen. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es aber von Vorteil, dass lediglich 20 bis 50% der Grossporen des Schaumstoffträgers von den Adsorberkörnern besetzt sind, so dass etwa jede zweite bis jede fünfte Pore ein derartiges Adsorberkorn aufnimmt, wobei durch eine Vielzahl von untereinander befindlichen Porenschichten, deren Hohlräume unregelmässig mit derartigen Adsorbern gefüllt sind, dennoch ein hoher Aussiebungsgrad bei geringem Luftwiderstand erreicht wird.
Es ist grundsätzlich möglich, die Adsorberkörner kantig auszubilden, wie etwa als Oktaeder, Tetraeder, Kuben oder Würfel, wobei sich die Adsorberkörner mit ihren Kanten an den Porenwänden abstützen können und somit zwischen ihren ebenen Wänden und der gewölbten Porenoberfläche ständig für Ventilationskanäle sorgen; es ist gemäss weiterer Weiterbildungen der Erfindung aber von Vorteil, Kornformen ohne Kanten oder mit wenig Kanten zu verwenden, wie etwa Ellipsoide oder Zylinder, da derartige Körner grundsätzlich leichter in die Poren des Schaumstoffträgers eingebracht werden können. Hierbei ist es gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung besonders von Vorteil, dass die Adsorberkörner etwa die gleiche geometrische Form wie die Poren aufweisen, aber lediglich kleiner bemessen sind, so dass in jeder Pore ständig ein Ventilationskanal zwischen der Oberfläche des Adsorberkornes und der Wandfläche der Pore gebildet ist, wobei entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kugeligen bzw. sphärischen Adsorberkörnern der Vorzug gegeben wird, die nicht nur die oben genannten Vorzüge kantenfreier Körner aufweisen, sondern zudem mit hoher Genauigkeit und in genau definierter Korngrösse verhältnismässig einfach und kostengünstig herstellbar sind, so dass die praktische Verwendung des erfindungsgemässen Filtermaterials nicht nur aus technischen Gründen, sondern auch aus finanziellen Gründen von Vorteil ist.
Grundsätzlich ist es möglich, Schaumstoffträger mit jeder beliebigen Porengrösse zu verwenden und die Adsorberkörner passend dazu zu bemessen; gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung wird aber Adsorberkörnern mit einem Durchmesser von etwa 0,01 bis 0,001 mm und sich hieraus ergebenden Porengrössen der Vorzug gegeben, da bei einer derartigen Bemessung eine besonders gute Ventilations- und Filterwirkung erzielt wurde.
Als Material kann für die Adsorberkerne beispielsweise Kieselgur herangezogen werden, das bereits u.U. die erforderliche Kernform aufweisen kann; um aber eine besonders gute Filterwirkung zu erreichen, ist es besonders von Vorteil, dass die Adsorberkörner aus Aktivkohle gebildet sind, wie es auch von Vorteil ist, dass die an den Porenwänden vorhandenen Adsorberpartikel aus Aktivkohle gebildet sind.
Bei geringen Luftgeschwindigkeiten und stationärer Anbringung des Filtermaterials ist grundsätzlich damit zu rechnen, dass die einmal in die Poren eingelagerten Adsorberkörner auch in den Poren verbleiben; um aber die Verwendung des erfindungsgemässen Filtermaterials auch an bewegten und Erschütterungen ausgesetzten Anbringungsstellen sowie bei hohen Ventilationsgeschwindigkeiten zu ermöglichen, wird gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Adsorberkörner an den Wänden der sie aufnehmenden Poren angeheftet sind, so dass die einmal bei der Herstellung eingestellte Verteilung der Adsorberkörner auf die vorhandenen Poren des Schaumstoffträgers auch in hartem Einsatz weitgehend unverändert bleibt.
Obwohl jeder mechanisch hinlänglich geeignete und chemisch hinlänglich beständige Schaumstoff als Schaumstoffträger für das erfindungsgemässe Filtermaterial grundsätzlich geeignet ist, besteht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung darin, dass der Schaumstoffträger aus Polyurethanschaumstoff gebildet ist, da dieser Schaumstoff nicht nur sämtliche erforderlichen mechanischen und chemischen Eigenschaften mit sich bringt, sondern auch in Porengrössen und Porenverteilungen herstellbar ist, die sich zur Verwendung bei dem erfindungsgemässen Filtermaterial als besonders vorteilhaft erwiesen haben; ferner ist der bekannte Schaumstoff insbesondere zum Anheften der Adsorberkörner mittels einer Wärmebehandlung geeignet.
Um zu vermeiden, dass das erfindungsgemässe Filtermaterial im Einsatz etwa übermässig gedehnt wird und hierbei zumindest zeitweise seine Porenform und -grosse verändert, so dass selbst angeheftete Adsorberkörner zum Abplat-
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zen und zum Verlassen der ihnen zugeordneten Poren gebracht werden, wird gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass der Schaumstoffträger mindestens eine Faserschicht aufweist, die etwa aus beim Aufschäumen eingelagerten Fasern bestehen kann, so dass der Schaumstoffträger nicht mehr in dem Masse gedehnt werden kann, dass hierbei eine Änderung seiner Filtereigenschaften auftreten könnte.
Eine derartige Faserschicht ist bevorzugt als ein sich quer zur Hauptströmungsrichtung eines zu filternden Mediums erstreckendes, flexibles Gitter ausgebildet, das geeignet ist, wegen der sich kreuzenden Einzelfasern nennenswerte Dehnungen praktisch in allen Richtungen der Gitterebene zu verhindern, wobei es besonders von Vorteil ist, das Gitter derart auszubilden, dass seine wirksame Maschengrösse den Durchtritt der Adsorberkörner im wesentlichen verhindert; somit ist es möglich, die Adsorberkörner selbst bei stark belastetem Filtermaterial durch Einlagern von Gitterschichten in bestimmten Zonen des Schaumstoffträgers zusätzlich zu fixieren, wobei es besonders von Vorteil ist, dass die Faserschicht auf mindestens eine der Oberflächen des Schaumstoffträgers aufgebracht ist, um sicherzustellen, dass bei hochbelasteten Filtern nicht etwa Adsorberkörner in nennenswertem Masse aus dem Schaumstoffträger herausfallen können und somit etwa eine Änderung der Filtercharakteristik verursachen können.
Soweit nur eine einzige Faserschicht verwendet wird, ist es besonders von Vorteil, dass diese auf die Austrittsoberfläche für gefiltertes Medium aufgebracht wird, um zu verhindern, dass etwa Adsorberkörner durch den gefilterten Materialstrom aus dem Stützkörper herausgerissen werden. Dies ist insbesondere bei Atemmasken wesentlich, da im Gegensatz zu an sich unschädlichem Aktivkohlestaub die Adsorberkörner eine wesentliche Belästigung darstellen können, wenn sie in Augen oder Atemwege gelangen.
Es ist besonders von Vorteil, die Faserschicht aus einem Gewirk aus Polyamidfasern zu bilden, wie dies auch bei dem eingangs genannten Filtermaterial der Fall ist, da derartige Fasern nicht nur die erforderliche chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit aufweisen, sondern zudem besonders gut geeignet sind, die Adsorberkörner im Schaumstoffträger zurückzuhalten.
Das lockere Gewirk aus Polyamidfasern ist vorzugsweise mit der Oberfläche des Schaumstoffträgers bondiert bzw. verschweisst oder verklebt.
Das erfindungsgemässe Filtermaterial weist somit gegenüber dem bekannten Material nicht nur eine verbesserte Filter* und Aufnahmefähigkeit von Flüssigkeiten auf, sondern in völlig überraschender Weise auch wegen der zusätzlichen aktiven Oberflächen, die die Adsorberkörner bilden, eine wesentlich verbesserte Wirkung beim Filtern von Dämpfen und Gasen.
Zur Herstellung des erfindungsgemässen Filtermaterials wäre es beispielsweise möglich, die Adsorberkörner den Komponenten des Schaumstoffträgers vor dessen Aufschäumen zuzumischen, wobei allerdings eine innige Benetzung der Adsorberkörner verhindert werden muss.
Es wäre auch möglich, eine Schicht von Adsorberkörnern auf den trockenen Schaumstoffträger aufzustreuen und diesen dann beispielsweise mittels einer Beschällungsanlage in heftige Vibration zu versetzen, so dass die Adsorberkörner in den Schaumstoffträger eindringen können.
Um allerdings eine möglichst gleichmässige Verteilung der Adsorberkörner im Schaumstoffträger zu erhalten und um eine örtliche Überbelegung zu verhindern, wird erfin-dungsgemäss vorgeschlagen, dass die Adsorberkörner in den wässrig-nassen Schaumstoffträger mit einem gezielten Luftstrom eingeschossen werden. Wegen der hohen Luftdurchlässigkeit des Schaumstoffträgers durchdringt der Luftstrom grösstenteils den Schaumstoffträger und fördert hierbei die Adsorberkörner durch das Innere des Schaumstoffträgers, so dass durch Austritt von Adsorberkörnern aus der dem 5 Luftstrom abgewandten Oberfläche des Schaumstoffträgers festgestellt werden kann, ob und inwieweit der Schaumstoffträger mit Adsorberkörnern besetzt ist. Um eine nachträgliche Beeinflussung der Aktivkohlekörner etwa durch nachträgliches Besetzen der Porenwände durch Adsorberpartikel io zu verhindern, wird erfindungsgemäss ein Schaumstoffträger verwendet, dessen Porenwände bereits mit Adsorberpartikeln besetzt sind, und zwar wird insbesondere bevorzugt ein Polyurethanschaumstoffträger verwendet, an dessen Porenwänden Aktivkohlepartikel aufgeschweisst sind; der Pois lyurethanschaum kann in seiner Härte und Nachgiebigkeit derart eingestellt werden, dass er beim nachträglichen Be-schuss mit Adsorberkörnern diese gerade in dem gewünschten Mass eindringen lässt. Die den Schaumstoffträger benetzende Feuchtigkeit wirkt hierbei als Schmiermittel. 20 Wie oben erwähnt, lässt der Austritt von Adsorberkörnern aus dem hiermit beschossenen Schaumstoffträger einen Rückschluss darauf zu, inwieweit dessen Poren mit Adsorberkörnern besetzt sind. Hat man jedoch erst einmal experimentell aufgrund des Austrittes der Körner eine zu einer be-25 stimmten Schaumstoffträgerdicke und Luftstromgeschwindigkeit gehörige Beschusszeit ermittelt, dann ist es nicht mehr notwendig, auch weiterhin noch während der serien-mässigen Herstellung des erfindungsgemässen Filtermaterials den Austritt der Adsorberkörner aus dem Schaumstoff-30 träger als verfahrenslenkende Kenngrösse heranzuziehen; somit ist es besonders von Vorteil, um eine Schädigung des fertigen Filtermaterials durch eine nachträgliche Beschich-tung mit Fasergewebe zu verhindern, einen Schaumstoffträger zu verwenden, der an seiner dem beschiessenden Luft-35 ström abgewandten Seite bereits mit Fasergewebe beschichtet ist, und zwar vorzugsweise mit Polyamidfasergewirk, das, wie oben erwähnt, aufgrund seiner Festigkeitseigenschaften nicht nur für das Filtermaterial besonders gut geeignet ist, sondern auch während des Beschüsses ein zu starkes Auf-40 weiten des Schaumstoffträgers verhindert und somit dessen gleichmässige Durchdringung mit Adsorberkörnern fördert.
Zur Herstellung der Adsorberkörner wäre es möglich, ein körniges Material mit geeigneter Kornform und -grosse wie etwa Diatomeen aus Kieselgur heranzuziehen und die 45 porösen Hohlräume dieser Körner ggf. mit Aktivkohlepartikeln zu besetzen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es aber besonders von Vorteil, die Adsorberkörner synthetisch aus Aktivkohle dadurch herzustellen, dass Viskosetröpfchen so in eine Lewis-Säure eingebracht werden und dann unter ständiger Trommelung einen Verkohlungsprozess unterzogen werden. Durch Einbringen der Tröpfchen in die Säure durchdringt diese das Viskosematerial; die noch nassen Viskosekörper, die anschliessend in eine Zentrifuge eingebracht 55 werden, werden in dieser unter ständiger Trommelung einem Verkohlungsprozess unterzogen, so dass letztlich sphärische Adsorberkörner mit spezifisch optimaler Oberflächengrösse entstehen, die durch die Trommelungswirkung eine hart-po-röse Oberfläche erhalten, im Inneren jedoch eine porös-60 schwammartige Struktur aufweisen. Durch die harte Oberfläche wird eine hohe Festigkeit der Adsorberkörner gewährleistet, die letztlich das Einschiessen dieser Körner in den Schaumstoffträger gestattet, ohne dass die Körner hierbei durch gegenseitige Reibung aneinander, durch Aufprall auf-65 einander oder beim Durchtritt durch Porenöffnungen zerbrochen werden.
Es wäre grundsätzlich möglich, den beschossenen Schaumstoffträger anschliessend mit einem schwachen Lö
sungsmittel zu durchtränken, das eine Erweichung der Oberfläche der Porenwände zur Folge hat, um die an die Porenwände angelagerten Adsorberkörner mit den Porenwänden zu verkleben. Um jedoch durch das Tränken mit Lösungsmittel und das anschliessend notwendige mehrfache Ausspülen des Schaumstoffträgers ein Auswaschen der Adsor- . berkörner zu vermeiden, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der beschossene Schaumstoffträger einer Temperatur von 160 bis 190 °C ausgesetzt wird, um hierdurch die Adsorberkörner an den Lamellen der Schaumporen thermofixieren zu können, wobei die vorzugsweise kugeligen Adsorberkörner an den Berührungsstellen mit dem Schaumstoffträger hinlänglich fest verbunden werden, jedoch im übrigen eine nicht weiter beeinflusste freie Oberfläche aufweisen, so dass ihre Wirkung trotz ihrer Verklebung mit den Porenwänden praktisch unbeeinträchtigt bleibt.
Da der Schaumstoffträger beim Beschuss mit Adsorberkörnern eine bestimmte Nachgiebigkeit der Porenöffnungen benötigt, um den Durchtritt von Adsorberkörnern zu gestatten, ist es gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, dass das Material des Schaumstoffträgers nach der oben genannten Temperaturbehandlung etwa 6 Stunden lang bei 120 °C vernetzt wird, um somit einerseits die für das fertige Filtermaterial gewünschte Charakteristik zu erreichen, um anderseits aber durch geringere Nachgiebigkeit der Porenöffnungen zusätzlich zur festen Verankerung der Adsorberkörner in ihren zugehörigen Poren zu sorgen.
Um die Viskosetröpfchen der Adsorberkörner zu erzeugen, wäre es beispielsweise möglich, zähflüssige Viskose auf eine rotierende Scheibe aufzubringen, von der aus Tropfen unterschiedlicher Grösse abgeschleudert werden, und nach der endgültigen Trommelung der Aktivkohlekörner diese beispielsweise in einem Windsichter nach Grösse zu klassieren. Um den bei einer derartigen Methode unweigerlich erfolgenden hohen Ausschuss zu vermeiden, wird gemäss einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Erzeugung gleichmässiger Viskosetröpfchen vorgeschlagen, dass Viskose in einem Extruder durch aufeinanderfolgende Druckstösse insbesondere durch Beaufschlagung mit hochgespannter Druckluft extrudiert wird und dass die Düsen des Extruders zum Abnabeln der Tröpfchen in Schwingung versetzt werden. Bestens geeignet ist ein Extruder, wie er beispielsweise zur Herstellung von Kunstseide verwendet wird und an dessen unterem Ende eine Vielzahl (500 und mehr) kleiner Düsen angebracht sind; durch Erhitzung verflüssigte Viskose wird durch aufeinanderfolgende Luftdruckstösse hochkomprimierter Pressluft in den Schmelzbereich des Extruders und durch die Düsen in jeweils kleinen Portionen durchgedrückt, wobei durch elektromagnetisch erregte Vibration der Düsenbatterien diese kleinen Portionen als Tropfen von der Düsenspitze abgenabelt werden und dann einfach in ein unterhalb des Extruders angeordnetes Säurebad fallen können. Hierbei werden Tropfen gleichmässiger Grösse erzeugt, die letztlich zu einer Korngrösse von 0,25 bis 0,025 mm führen.
Um aus den tropfenförmigen Viskosekörpern nach der Trommelung annähernd perfekte Kugelkörper synthetischer Aktivkohle zu erhalten, die eine spezifische Oberfläche von etwa 1200 m2/g (N:BET) aufweisen, ist es gemäss einer weiteren Ausgestaltung von Vorteil, die Tröpfchen etwa 10 Minuten lang in der Lewis-Säure zu belassen, bis sie bis zu 10% der Säure aufgenommen haben.
Als Lewis-Säure hat sich gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Aluminiumchlorid oder Bariumchlorid als besonders zweckmässig erwiesen.
Es ist grundsätzlich möglich, die der Lewis-Säure entnommenen Viskosekörper zunächst zu trocknen und dann
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zu trommeln, wobei Unebenheiten, unrunde Stellen usw. abgetragen werden. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es aber von Vorteil, dass die der Lewis-Säure entnommenen Viskosekörper noch nass getrommelt werden, während sie in gewissem Umfang plastisch verformbar sind, da sich in diesem Falle nicht nur die gewünschte sphärische Kornform einstellt, ohne dass deshalb Abrieb in hohem Umfang anfällt, sondern zusätzlich hierdurch noch eine Verdichtung der Kornoberfläche erreicht wird, die es mit sich bringt, dass letztlich die äussere Oberfläche der einzelnen Absorberkörner aussergewöhnlich hart und abriebfest ist, während die inneren Wände und der Kern der sphärischen Körner porös und weich bleibt und somit sehr günstige Absorptionseigenschaften aufweist.
Während des Trommeins werden die Viskosekörper gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung unter Luftabschluss zum Verkohlen auf 600 bis 900 °C erhitzt und für 15 bis 60 Minuten mit Wasserdampf beaufschlagt; diese verhältnismässig kurze Aktivierungszeit ist wegen der heftigen Bewegung und ständigen Durchmischung der Viskosekörper ausreichend, um eine vollständige, gleichmässige Verkohlung und Aktivierung der Körner zu erhalten.
Anstelle von Wasserdampf kann gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch C02A1C13 oder BF3 verwendet werden, wobei ebenfalls nur eine Beaufschlagungszeit je nach Auslegung der Anlage von 15 bs 60 Minuten notwendig ist.
Es ist noch daraufhinzuweisen, dass das Fertigprodukt umso reiner und freier von Abbrandstoffen ist, je mehr Gas bzw. Dampf während der Verkohlung durch die Verkoh-lungszone geblasen wird.
Um eine besonders gleichmässige, sphärische Kornform zu erreichen, wird erfindungsgemäss eine Trommelvorrichtung zur Herstellung der Adsorberkörner vorgeschlagen, die einen konkav geformten, drehbaren, verschliessbaren Zentrifugenzylinder, eine diesen nach unten begrenzende, gegenläufig drehbare Bodenplatte, einen in der Nähe der Innenwand des Zentrifugenzylinders angeordneten Umlenklöffel vorzugsweise aus Rasierklingenstahl sowie Zu- und Ableitungsanschlüsse für Verkohlungs- und Aktivierungsgas bzw. -dampf aufweist. In die Trommelvorrichtung eingebrachte Viskosekörper werden von dem Zentrifugenzylinder in Drehung versetzt und gegen den Umlenklöffel geführt, der sie dazu zwingt, sich von der rotierenden Zylinderwand zu lösen, und sie auf die entgegengesetzt rotierende Bodenplatte wirft. Von hier aus werden sie wiederholt gegen die Zylinderwand geschleudert und wiederholt auf die Bodenplatte zurückgeworfen.
Um eine Wiederholung dieses Prozesses etwa 1500mal pro Minute zu erreichen, wird eine Ausgestaltung der Trommelvorrichtung derart vorgeschlagen, dass Bodenplatte und Zentrifugenzylinder zur gegenläufigen Drehung mit etwa jeweils 1500 min-1 eingerichtet sind.
Auf Materialproben des erfindungsgemässen Filtermaterials sowie auf Materialproben eines herkömmlichen Flächenfilters von jeweils 4 cm2 Oberfläche wurde Dichlordi-äthylsulfid aufgetropft.
Nach 6 Stunden wurde die Menge dieser Chemikalie bestimmt, die das Filtermaterial pro cm2 durchbrochen hatte.
Ergebnis
Erfindungsgemässes Filtermaterial Doppelbelegung a) 0,35 (ig 0,37 [ig Durchbruch pro 1 cm2
b) 0,25 (ig 0,27 |ig Durchbruch pro 1 cm2
Erfindungsgemässes Filtermaterial dreifache Belegung a) 0,60 (ig 0,62 jxg Durchbruch pro 1 cm2
b) 0,57 Hg 0,45 Hg Durchbruch pro 1 Cm2
5
5
10
15
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40
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65
635 519
6
Herkömmliches Flächenfiltermaterial a) 2,52 p.g 2,42 )ig Durchbruch pro 1 cm2
b) 2,05 (ig 2,00 Hg Durchbruch pro 1 cm2
Die zulässige Toleranzgrenze für Filtermaterialien liegt bei 4 Hg/cm2. Der herkömmliche Flächenfilter beansprucht somit die Hälfte der zulässigen Durchbruchsgrenze, während das erfindungsgemässe, mit sphärischen Adsorbern aus synthetischer Aktivkohle ausgerüstete Material nur ein Zehntel hiervon beansprucht.
Der Gegenstand der Erfindung ist anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen beispielsweise noch näher erläutert, in der der Schnitt durch ein Filtermaterial gezeigt ist.
Die in der Figur entnehmbaren Abmessungen sind nicht massstabgerecht.
Ein Trägermaterial 1 aus Polyurethanschaumstoff ist an seiner einen Oberfläche mit einem Gewirk 5 aus Polyamidfäden bondiert, so dass ein Filtermaterial von etwa 2 mm Dicke entsteht.
Unmittelbar an den Porenwandungen des Schaumstoffträgers 1 sind Aktivkohlepartikel 2 angeheftet, die in Pfeil-s richtung durch das Filtermaterial strömende Luft reinigen und entgiften.
Ein Teil der Grossporen 3 des Schaumstoffträgers 1 ist mit jeweils einem Adsorberkorn 4 besetzt, das jeweils die zugeordnete Grosspore 3 weitgehend ausfüllt und das an der io Porenwand angeheftet ist.
Die Maschenweite der Gewirkbeschichtung 5 ist hierbei derart bemessen, dass sie kleiner ist als der Durchmesser eines Adsorberkornes 4, so dass Adsorberkörner 4 daran gehindert werden, den Schaumstoffträger 1 in Pfeilrichtung zu i5 verlassen.
Ausser Viskose können auch Polyamid, Polyester oder Polyäthylen als Extrudat zur Erzeugung der Adsorberkörner in Frage kommen.
s
1 Blatt Zeichnungen

Claims (20)

635519
1. Filtermaterial aus einem offenporigen, flexiblen Schaumstoffträger (1) und von dessen Porenwänden getragenen Adsorberpartikeln (2), dadurch gekennzeichnet, dass in Grossporen (3) des Schaumstoffträgers (1) zusätzlich poröse Adsorberkörner (4) eingelagert sind.
2. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorberkörner (4) derart bemessen sind, dass sie die Grossporen (3) des Schaumstoffträgers (1) ausfüllen.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 20 bis 50% der Grossporen (3) des Schaumstoffträgers (1) von den Adsorberkörnern (4) besetzt sind.
4. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorberkörner (4) aus Aktivkohle gebildet sind.
5. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorberkörner (4) an den Porenwänden angeheftet sind.
6. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoffträger (1) aus Polyurethanschaumstoff gebildet ist.
7. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoffträger (1) mit mindestens einer Faserschicht (5) versehen ist.
8. Filtermaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht (5) ein flexibles Gitter ist, dessen wirksame Maschengrösse den Durchtritt der Adsorberkörner (4) im wesentlichen verhindert.
9. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht (5) auf mindestens einer der Oberflächen des Schaumstoffträgers (1) aufgebracht ist.
10. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht (5) aus einem Gewirk aus Polyamidfasern gebildet ist, das mit einer Oberfläche des Schaumstoffträgers (1) verschweisst oder verklebt ist.
11. Verfahren zur Herstellung von Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10 unter Verwendung eines an einer seiner Oberflächen mit einem Fasergewebe beschichteten Schaumstoffträgers (1), dessen Porenwände mit Adsorberpartikeln (2) besetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass Adsorberkörner (4) in den wässrig-nassen Schaumstoffträger (1) mit einem Luftstrom eingeschossen werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Adsorberkörner (4) Viskosetröpfchen in eine Lewis-Säure eingebracht und dann unter ständiger Trommelung einem Verkohlungsprozess unterzogen werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der beschossene Schaumstoffträger (1) einer Temperatur von 160 bis 190 °C ausgesetzt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoffträger (1) nach der Temperaturbehandlung etwa 6 Stunden lang bei 120 °C einer Vernetzungsreaktion unterworfen wird.
15 Bodenplatte, einen in der Nähe der Innenwand des Zentrifugenzylinders angeordneten Umlenklöffel sowie Zu- und Ableitungsanschlüsse für Verkohlungs- und Aktivierungsgas bzw. -dampf.
21. Trommelvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge-
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskose zur Herstellung der Viskosetröpfchen in einem Extruder durch aufeinanderfolgende Druckstösse extrudiert wird und dass die Düsen des Extruders zum Abnabeln der Tröpfchen in Schwingung versetzt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen etwa 10 Minuten lang in der Lewis-Säure belassen werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Lewis-Säure Aluminiumchlorid oder Bariumchlorid verwendet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die der Lewis-Säure entnom-
s menen Viskosekörper nassgetrommelt werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosekörper beim Trommeln zum Verkohlen und Aktivieren auf 600 bis 900 °C unter Luftabschluss erhitzt und für 15 bis 60 Minuten mit Was-
lo serdampf oder C02A1C13 oder BF3 beaufschlagt werden.
20. Trommelvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen konkav geformten, drehbaren, verschliessbaren Zentrifugenzylinder, eine diesen nach unten begrenzende, gegenläufig drehbare
20 kennzeichnet, dass Bodenplatte und Zentrifugenzylinder zur gegenläufigen Drehung mit etwa jeweils 1500 min-1 eingerichtet sind.
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