DE19647768B4

DE19647768B4 - Verfahren zur Herstellung eines Faltenfilters

Info

Publication number: DE19647768B4
Application number: DE1996147768
Authority: DE
Inventors: Dr. De Ruiter Ernest; Jonas Törnblom; Dr. Kames Jost Heiner
Original assignee: Bluecher GmbH
Current assignee: Bluecher GmbH
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2016-11-20
Also published as: DE19647768A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines hochluftdurchlässigen faltbaren Materials mit adsorptiven Eigenschaften, wobei ein hochluftdurchlässiges textiles Trägermaterial in Form eines Vlieses mit einem Flächengewicht von 20 bis 50 g/m2 unter Zuhilfenahme eines punktförmig aufgetragenen Klebers derartig mit Aktivkohlekörnern oder -kügelchen mit einer Teilchengröße von 0,2 bis 2,0 mm beschichtet wird, daß quer zur Längsrichtung der Warenbahn schmale streifenförmige Aussparungen entstehen, die ein leichtes Falten ermöglichen, wobei das Trägermaterial mit einer Rotationsdruckschablone mit Kleber bedruckt wird, deren Löcher parallel zur Achse in regelmäßigen Abständen in einer Breite von 1 bis 2 mm streifenförmig abgedeckt oder verschlossen sind.

Description

Um den Druckabfall bei einem Filter zu erniedrigen, erhöht man normalerweise die zu durchströmende Oberfläche. Ist der zur Verfügung stehende Platz beschränkt, wird das Filtermedium gerne gefaltet. Ein typischer Fall sind Partikelfilter für die Frischluftzufuhr eines PKW's. Während aber bei Partikelfiltern die Herstellung einer engen Faltung relativ problemlos ist, treten bei Adsorptionsfiltern, die Gerüche und Schadstoffe vom Innenraum des PKW fernhalten sollen, Probleme auf. Der Grund hierfür ist, daß eine größere Menge eines Adsorbens – meist Aktivkohle – untergebracht werden muss. Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei einem PKW-Adsorptionsfilter etwa 300–500 g Aktivkohle erforderlich sind. Es wurde versucht, diese hohe Menge in einer Platte aus zusammengesinterten Aktivkohlekörnern unterzubringen. Es wurde ebenfalls versucht, Platten aus großporigem retikulierten PUR-Schaum mit körniger bzw. kugelförmiger Aktivkohle zu beladen. In beiden Fällen wurde die Platte nach dem Partikelfilter angeordnet, was aber relativ viel zusätzlichen Platz erfordert.
Eine interessante Möglichkeit wäre, ein gefaltetes Partikelfilter und gefaltetes Adsorptionsfilter ineinander zu schieben. Man bräuchte für diese Lösung ein flächiges Material, welches sich leicht plissieren läßt, Ein solches Material ist aus der DE 33 04 349 C3 bekannt: Ein luftdurchlässiger textiler Träger wird punktförmig mit einem Kleber bedruckt und anschließend mit körnigen oder kugelförmigen Adsorbentien bestreut.
Die DE 30 29 758 A1 betrifft ein Gasadsorptionsfilter, insbesondere für die Luftreinigung, mit wenigstens einem Filtereinsatz, dessen Filtermedium aus einem granulierten Sorbens und einem Trägermaterial besteht, wobei das granulierte Sorbens in Form einer Schicht auf einer gasdurchlässigen Trägerbahn befestigt ist. Hierzu wird entweder das Trägermaterial flächig und durchgehend mit Klebstoff bzw. Binder besprüht oder aber das Sorbens erst vollständig von dem Klebstoff bzw. Binder benetzt. Auf diese Weise ist entweder die Oberfläche des Trägermaterials – bis auf die Knickstellen – oder die Oberfläche des Sorbens vollständig mit Klebstoff bzw. Binder beschichtet, wodurch entweder die Luftdurchlässigkeit des Filtermaterials oder die Adsorptionsfähigkeit des Sorbens deutlich herabgesetzt wird. Die auf diese Weise erhältliche Trägerbahn kann hierbei abschnittsweise mit dem Sorbens beschichtet und zickzackförmig zu einem Filtereinsatz gefaltet sein, wobei das Granulat mittels eines luftdurchlässigen, nicht aushärtenden Binders am Vlies befestigt wird.
Weiterhin betrifft die DE 32 11 322 A1 ein Flächenfilter aus einer luftdurchlässigen flexiblen, insbesondere textilen Trägerschicht, auf der ein ein pulverförmiges Adsorbens und ein polymeres Bindemittel enthaltendes Gemisch in einem bestimmten Muster aufgedruckt ist, welches bis zu 90% der Oberfläche der Trägerschicht bedeckt. Die Trägerschicht des Flächenfilters wird mit einer Paste bzw. einem Gemisch aus einem pulverförmigen Adsorbens, insbesondere Aktivkohlepulver, und einem polymeren Bindemittel bedruckt. Durch die Verfahrensführung wird das pulverförmige Adsorbens vollständig in das polymere Bindemittel eingebettet, so daß keine freie Oberfläche der Adsorbentien mehr zur Verfügung steht, sondern die zur adsorbierenden Schad- und Geruchsstoffe zunächst durch das polymere Bindemittel hindurchdiffundieren müssen, bevor sie auf das Adsorbens treffen.
Darüber hinaus betrifft die DE 33 04 349 C3 ein Flächenfilter aus einem luftdurchlässigen, flexiblen textilen Trägermaterial und darauf mit einem Kleber in gleichmäßiger punktförmiger Verteilung fixierten Adsorberteilchen. Der Klebstoffauftrag erfolgt mittels einer Schablone als punktförmiges Muster auf textile Trägermaterialien mit einem Flächengewicht von etwa 90 g/m².
Zudem betrifft die DE 40 34 798 C2 ein Verfahren zur Herstellung eines Adsorptionsflächenfilters aus einem luftdurchlässigen bahnförmigen Träger, auf dem gleichmäßig verteilt, die Trägeroberfläche jedoch nur teilweise bedeckend, ein reaktiver vernetzungsfähiger Kleber aufgebracht wird und anschließend am Kleber Adsorberpartikel fixiert werden. Der Klebstoff wird hierbei unter Verwendung von Schlitzdüsen entweder auf den Träger aufgesprüht oder in Form eines punkt- bzw. linienförmigen Musters auf den Träger aufgebracht.
Des Weiteren betrifft die DE 39 04 623 A1 ein Filter, insbesondere für die Reinigung der einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs zugeführten Luft, wobei das Filter eine Partikelfilterlage und eine Adsorberfilterlage aufweist, die in Luftströmungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Die Partikelfilterlage ist flächig unmittelbar neben der Adsorberfilterlage angeordnet und mit dieser gemeinsam zickzackförmig zusammengefaltet, so daß die Faltabschnitte der Adsorberfilterlage und die Faltabschnitte der Partikelfilterlage in Luftströmungsrichtung liegen und ineinandergreifen. Hierbei erfolgt die Faltung bzw. Plissierung der Partikelfilterlage und der Adsorberfilterlage mittels an sich bekannter Standardverfahren durch Druck- und Temperaturanwendung.
Schließlich betrifft die DE 40 27 779 A1 eine Dichtung zum Abdichten zwischen zwei emaillierten Flanschen.
Ein auf diese Art hergestelltes flächiges Material sollte sich problemlos falten lassen, aber auch eine ausreichende Steifigkeit haben. Diesen Widerspruch zu überwinden, war Ziel der vorliegenden Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in einer modifizierten Ausführung der in der DE 33 04 349 C3 beschriebenen Arbeitsweise. Die Haftmasse wird mit einer Rotationsdruckschablone aufgetragen, bei welcher in schmalen streifenförmigen Zonen parallel zur Achse der Schablone, also senkrecht zur Warenbahn, die Löcher der Schablone in regelmäßigen Abständen in einer Breite von 1 bis 2 mm verschlossen sind. Es entstehen somit beim Drucken quer zur Warenbahn schmale, etwa 1–2 mm breite Streifen ohne Kleber und als Folge ohne Adsorbentien in Form von Aktivkohlekörnern oder -kügelchen mit einer Teilchengröße von 0,2 bis 2,0 mm. Es wurde festgestellt, daß das so hergestellte Material an den beschichteten Stollen eine gute Steifigkeit hat, sich aber an den ausgesparten Stellen quasi von selbst falten läßt. Die Faltenhöhe ist dabei Funktion des Abstands zwischen den Aussparungen.
Ein geeignetes Trägermaterial ist beispielsweise ein grobes, 25 g/m² schweres, hoch luftdurchlässiges Polyester-Vlies (Reemay, Du Pont). Erfindungsgemäß werden hoch luftdurchlässige textile Flächengebilde mit einem Flächengewicht von 20 bis 50 g/m², die bevorzugterweise eine gewisse Anfangssteifigkeit aufweisen, eingesetzt. Um eine enge Faltung zu erzielen, sollte das Material relativ dünn sein.
Als Haftmasse sollte man Systeme nehmen, die nicht zum Durchschlagen neigen. So sind beispielsweise die in der DE 33 04 349 C3 genannten High Solids weniger gut geeignet, da sie aufgrund ihres Viskositätsminimums leicht durchschlagen. Besser geeignet sind Kunststoff-Dispersionen (Latices) mit hohem Feststoffgehalt, die zusätzlich eingedickt sind (z. B. mit Aerosol). Aber auch selbstvernetzende bzw. feuchtvernetzende Reaktivsysteme und Schmelzkleber können eingesetzt werden, falls solches aufgrund bestehender Anlagen gewünscht ist.
Das bei sehr dünnen und offenen Trägermaterialien fast unvermeidbare Durchschlagen bzw. Durchdrucken der Haftmasse ist problemlos, wenn ein Mitläufer (z. B. BW-Nessel) verwendet wird. Dieser sollte vor dem Eintritt in den Trockenkanal abgezogen werden, damit die durchgeschlagene Haftmasse von Zeit zu Zeit ausgewaschen werden kann, sofern dies überhaupt nötig ist.
Um das Abdecken der Aktivkohleschicht zu vermeiden, wird man diese zum Partikelfilter gerichtet anbringen; sie kann mit diesem verklebt werden, muß es aber nicht.
Eine weitere Möglichkeit, die Aktivkohleschicht abzudecken, besteht darin, die Kohleschichten von 2 Bahnen mit einem leichten Schmelzklebervlies zusammenzukaschieren. Dadurch wird die Verdoppelung der Kohlemenge erreicht. Allerdings ist es schwierig, die bereits mehrmals erwähnten Aussparungen genau übereinander zu bringen, was nur bei formstabilen Trägermaterialien und hohem technischen Aufwand gelingt.
Der Kleberauftrag wird mit einer Rotationsdruckschablone mit einer Öffnung (Loch) pro 1–2 mm und einem Durchlaß von 30–65% durchgeführt; damit lassen sich Trockenauflagen von 40–60 g/m² erreichen. Es kann mit einer Gegenwalze oder mit Gummituch gearbeitet werden, wobei letzteres besonders dann vorteilhaft ist, wenn mit Wasser abwaschbaren Klebern gearbeitet wird, da das umlaufende Gummituch ständig abgewaschen wird und eventuell durchgeschlagener Kleber sich nicht anhäufen kann.
Beispiel
Eine Rotationsdruckschablone der Firma Stork mit 20 cm Durchmesser, 25 Öffnungen pro Inch (2,54 cm) und einem Durchlaß von 50% wurde im Abstand von 2 cm in einer Breite von 1,5 mm parallel zur Achse streifenförmig abgeklebt. Mit dieser Schablone wurde eine 160 cm breite Warenbahn eines 25 g/m² schweren, hoch luftdurchlässigen Polyestervlieses mit mit 3% Bayderm Additiv VL eingedicktem Impranil DLH auf Gummituch bedruckt und mit einer Kugelkohle (mittlerer Durchmesser 0,5 mm) bestreut. Nach Absaugen des Überschusses wurde der Kleber ausgehärtet. Es resultierte eine Warenbahn mit ca. 2 cm breiten, mit Kohle belegten Streifen quer zur Längsrichtung, die durch Aussparungen von ca. 1 mm voneinander getrennt waren. Die Kohlemenge betrug ca. 200 g/m². Die Warenbahn wurde in Längsrichtung in 2 m lange Streifen von 25 cm Breite geschnitten, die sich zwanglos Ziehharmonika-artig zusammenschieben ließen. Die so entstandenen 48 Faltungen (24 auf jeder Seite), mit einer Höhe von ca. 2 cm, konnten bis auf ca. 10 cm zusammengedrückt werden. Im leicht geöffneten Zustand (Faltenabstand 8 mm) war eine Breite von 20 cm erforderlich. Dieses Filter enthielt Ca. 100 g Aktivkohle. Eine Verdoppelung der Faltenhöhe hätte zu 200 g Kohle geführt, eine Menge, die durch Zusammendrücken der Falten noch weiter erhöht werden könnte.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines hochluftdurchlässigen faltbaren Materials mit adsorptiven Eigenschaften, wobei ein hochluftdurchlässiges textiles Trägermaterial in Form eines Vlieses mit einem Flächengewicht von 20 bis 50 g/m² unter Zuhilfenahme eines punktförmig aufgetragenen Klebers derartig mit Aktivkohlekörnern oder -kügelchen mit einer Teilchengröße von 0,2 bis 2,0 mm beschichtet wird, daß quer zur Längsrichtung der Warenbahn schmale streifenförmige Aussparungen entstehen, die ein leichtes Falten ermöglichen, wobei das Trägermaterial mit einer Rotationsdruckschablone mit Kleber bedruckt wird, deren Löcher parallel zur Achse in regelmäßigen Abständen in einer Breite von 1 bis 2 mm streifenförmig abgedeckt oder verschlossen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber eine bevorzugterweise eingedickte Kunststoffdispersion (Latex) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber ein Reaktivsystem, insbesondere ein Zweikomponenten-Reaktivsystem, ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber ein Schmelzkleber ist, der feuchtevernetztend sein kann.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein Polyolefin-, ein Polyamid- oder ein Polyestervlies ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens eine körnige oder kugelförmige Aktivkohle mit einer Teilchengröße von 0,3 bis 1,0 mm ist.