DE29907699U1 - Dust filter bag containing nanofiber fleece - Google Patents
Dust filter bag containing nanofiber fleeceInfo
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Description
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Staubfilterbeutel, enthaltend NanofaservliesDust filter bag containing nanofiber fleece BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft einen Staubfilterbeutel, der mindestens eine Faservlieslage und mindestens eine Trägermateriallage umfaßt.The invention relates to a dust filter bag comprising at least one nonwoven fabric layer and at least one carrier material layer.
Die Anforderungen an die Filterleistungen der in den modernen Staubsaugern eingesetzten Filterbeutel wurden in den letzten Jahren deutlich gesteigert. Hier wird vor allem dem Bereich der Feinpartikelabscheidung immer größere Bedeutung beigemessen, da dies nicht nur dem gestiegenen Hygienebewußtsein entspricht, sondern, - vor dem Hintergrund der ständig zunehmenden Zahl von Allergikern und hier insbesondere der Hausstauballergiker - die Staubsaugerausblasluft möglichst allergenträgerarm sein soll. Um das Ziel der Verbesserung der Feinpartikelabscheidung zu erreichen, wurden in den letzten Jahren vielfältige Anstrengungen unternommen, die auf die Entwicklung neuer Materialien, Beutelkonstruktionen und Filtersysteme gerichtet waren. Beispielsweise wurden dreilagige Filterbeutel hergestellt oder aber es wurden nachgeschaltete Feinpartikel-Filterelemente als Ausblasfilter verwendet. Die Nachteile dieser Versionen sind entweder in der ungenügenden Verbesserung der Feinpartikelabscheidung oder in einer starken Erhöhung des Filterwiderstandes, der zu einer reduzierten Saugleistung der Geräte führt, zu sehen.The requirements for the filter performance of the filter bags used in modern vacuum cleaners have increased significantly in recent years. In particular, the area of fine particle separation is becoming increasingly important, as this not only corresponds to the increased awareness of hygiene, but - against the background of the constantly increasing number of allergy sufferers, and in particular those allergic to house dust - the vacuum cleaner exhaust air should contain as few allergens as possible. In order to achieve the goal of improving fine particle separation, a wide range of efforts have been made in recent years aimed at developing new materials, bag designs and filter systems. For example, three-layer filter bags have been produced or downstream fine particle filter elements have been used as exhaust filters. The disadvantages of these versions can be seen either in the insufficient improvement in fine particle separation or in a strong increase in filter resistance, which leads to a reduced suction power of the devices.
Ein großer Fortschritt bei der Verbesserung der Feinpartikelabscheidung war vor einigen Jahren die Entwicklung der Meltblown-Feinfaservliese und deren Verwendung in speziellen Staubsaugerbeuteln. Diese Feinfaserkomponenten ermöglichen eine deutliche EntlastungA major step forward in improving fine particle separation was the development of meltblown fine fiber fleeces and their use in special vacuum cleaner bags a few years ago. These fine fiber components enable a significant reduction in
der Hausstauballergiker durch eine reinere Ausblasluft des Staubsaugers. So werden heute in den Vereinigten Staaten bereits etwa 25 % der Staubfilterbeutel mit einer Meltblownfaserlage hergestellt, mit zunehmender Tendenz. Der grundsätzliche Aufbau derartiger Beutel ist in den Patenten DE 38 12 849, US 5,080,702 und US 4,589,894 enthalten. Wie in DE 3 8 12 849 offenbart, haben solche Meltblownfaserlagen typischerweise einen Faserdurchmesser von 0,5 bis 18 &mgr;&tgr;&eegr;, ein Flächengewicht von 10 bis 50 g/m2 und eine Luftdurchlässigkeit von 200 bis 1500 l/m2xs. Aus heutiger Sicht haben diese Staubfilterbeutel jedoch einen Nachteil: Obwohl eine hohe Filterabscheideleistung erreicht wird, sind dieser Technologie insofern Grenzen gesetzt, als weiter verbesserte Feinstpartikelabscheidung zwangsläufig eine Erhöhung des Flächengewichts der Feinpartikelfilterschicht erforderlich macht, was gleichzeitig den Filterwiderstand und damit die Saugleistung der Geräte stark negativ beeinflußt. Diese negativen Effekte nehmen in gleichem Maße zu wie die Feinstpartikelabscheidung verbessert wird. Außerdem wird durch die Erhöhung des Flächengewichts der Meltblownlage zur Verbesserung der Feinstpartikelabscheidung die Verarbeitung dieser Filterkombinationen erschwert, da die Meltblownlage bedingt durch ihren Aufbau starke Rückstellkräfte besitzt, die das Falzen des Filterlaminats zu einem flach liegenden Staubfilterbeutel, besonders im Bereich des den Beutel verschließenden Wickelbodens erschwert.People who are allergic to house dust benefit from cleaner air being blown out of the vacuum cleaner. In the United States, around 25% of dust filter bags are now made with a meltblown fiber layer, and this number is increasing. The basic structure of such bags is contained in the patents DE 38 12 849, US 5,080,702 and US 4,589,894. As disclosed in DE 3 8 12 849, such meltblown fiber layers typically have a fiber diameter of 0.5 to 18 μιη, a basis weight of 10 to 50 g/m 2 and an air permeability of 200 to 1500 l/m 2 xs. From today's perspective, however, these dust filter bags have one disadvantage: Although a high filter separation performance is achieved, this technology has its limits in that further improved fine particle separation inevitably requires an increase in the basis weight of the fine particle filter layer, which at the same time has a strongly negative impact on the filter resistance and thus the suction power of the devices. These negative effects increase to the same extent as the fine particle separation is improved. In addition, increasing the basis weight of the meltblown layer to improve the fine particle separation makes the processing of these filter combinations more difficult, since the meltblown layer, due to its structure, has strong restoring forces that make it difficult to fold the filter laminate into a flat dust filter bag, especially in the area of the winding base that closes the bag.
Eine andere Technologie, die vor allem in Europa aufgrund der andersgearteten Konstruktionsmerkmale der europäischen Staubsauger zum Einsatz kommt, beinhaltet das Konzept der Mikroabluftfilter, die dem Staubfilterbeutel abluftseitig nachgeschaltet sind. Hochwertige Abluftfilter bestehen mittlerweile aus Kassettenkonstruktionen mit plissierten Filterelementen. Der technische Nachteil dieser kostenaufwendigen Versionen liegt ebenfalls in einem im Vergleich zu Systemen ohne Mikroabluftfilter erhöhten Filterwiderstand für das gesamte Filtersystem ausAnother technology, which is used primarily in Europe due to the different design features of European vacuum cleaners, involves the concept of micro exhaust air filters, which are installed downstream of the dust filter bag on the exhaust air side. High-quality exhaust air filters now consist of cassette designs with pleated filter elements. The technical disadvantage of these expensive versions is also the increased filter resistance for the entire filter system compared to systems without micro exhaust air filters.
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Filterbeutel und Abluftfilter, wodurch auch hier die Saugleistung der Geräte stark beeinträchtigt wird. Dazu kommt, daß aufgrund des Staubdurchlaßgrads der Filterbeutel der Verstofpfungsgrad des nachgeschalteten Abluftfilters mit zunehmender Betriebsdauer steigt, wodurch eine zusätzliche Beeinträchtigung der Gerätesaugleistung entsteht. Um diese Nachteile auszuschließen, wurden bisher mannigfaltige Versuche unternommen, die Abscheideleistung des Filtersystems vor allem für Feinpartikel auf dem erreichten hohen Niveau einzustellen und gleichzeitig die Beeinträchtigung der Saugleistung deutlich zu reduzieren, jedoch bislang ohne den gewünschten Erfolg.Filter bags and exhaust air filters, which also severely impair the suction power of the devices. In addition, due to the degree of dust permeability of the filter bags, the degree of clogging of the downstream exhaust air filter increases with increasing operating time, which further impairs the suction power of the device. In order to eliminate these disadvantages, various attempts have been made to set the separation performance of the filter system, especially for fine particles, at the high level achieved and at the same time to significantly reduce the impairment of the suction power, but so far without the desired success.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Staubfilterbeutel mit besonders gutem Staubabscheidegrad für Feinstpartikel unter 0,5 &mgr;&idiagr;&eegr; Größe herzustellen, der gleichzeitig einen geringen Anfangsfilterwiderstand und eine geringe Verstopfungsneigung besitzt, wodurch eine hohe Saugleistung des Staubsaugers, auch bei zunehmender Befüllung des Staubfilterbeutels während der Anwendung erhalten bleibt.The invention is based on the object of producing a dust filter bag with a particularly good dust separation efficiency for fine particles under 0.5 μηη in size, which at the same time has a low initial filter resistance and a low tendency to become clogged, whereby a high suction power of the vacuum cleaner is maintained, even as the dust filter bag becomes increasingly full during use.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Staubfilterbeutel gelöst, der mindestens eine Trägermateriallage und mindestens eine Faservlieslage umfaßt, wobei die mindestens eine Faservlieslage eine· Nanofaservlieslage mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 10 bis 1000 nm, vorzugsweise von 50 bis 500 nm, einem Flächengewicht (ISO 536) von 0,05 bis 2 g/m2, vorzugsweise von 0,1 bis 0,5 g/m2, und einer Luftdurchlässigkeit (ISO 9237) von 1500 bis 20000 l/m2xs, vorzugsweise von 2000 bis 10000 l/m2xs, ist, und die mindestens eine Trägermateriallage eine Luftdurchlässigkeit (ISO 9237) von mehr als 70 l/m2xs, vorzugsweise von 200 bis 900 l/m2xs, einen Bruchwiderstand (ISO 1924-2) in Längsrichtung von mehr als 20 N/15 mm Streifenbreite, vorzugsweise von mehr als 35 N/15 mm Streifenbreite, und inThe object is achieved according to the invention by a dust filter bag which comprises at least one carrier material layer and at least one nonwoven fiber layer, wherein the at least one nonwoven fiber layer is a nanofiber nonwoven layer with an average fiber diameter of 10 to 1000 nm, preferably 50 to 500 nm, a basis weight (ISO 536) of 0.05 to 2 g/m 2 , preferably 0.1 to 0.5 g/m 2 , and an air permeability (ISO 9237) of 1500 to 20000 l/m 2 xs, preferably 2000 to 10000 l/m 2 xs, and the at least one carrier material layer has an air permeability (ISO 9237) of more than 70 l/m 2 xs, preferably 200 to 900 l/m 2 xs, a breaking strength (ISO 1924-2) in Longitudinal direction of more than 20 N/15 mm strip width, preferably more than 35 N/15 mm strip width, and in
Querrichtung von mehr 10 N/15 mm Streifenbreite, vorzugsweise von mehr als 18 N/15 mm Streifenbreite, aufweist.transverse direction of more than 10 N/15 mm strip width, preferably more than 18 N/15 mm strip width.
Der verwendete Begriff "Nanofasern" macht deutlich, daß die Fasern einen Durchmesser im Nanometerbereich, speziell von bis 1000 nm, vorzugsweise von 50 bis 500 nm haben.The term "nanofibers" used makes it clear that the fibers have a diameter in the nanometer range, specifically from up to 1000 nm, preferably from 50 to 500 nm.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Nanofaservliese bestehen herstellungsbedingt üblicherweise aus in Wasser löslichen, in einem organischen Lösungsmittel löslichen oder thermoplastischen Polymeren.The nanofiber nonwovens used according to the invention usually consist, due to the manufacturing process, of water-soluble, organic solvent-soluble or thermoplastic polymers.
Besonders bevorzugte in Wasser lösliche Polymere sind Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenoxid oder Copolymere davon, Cellulose, Methylcellulose, Propylcellulose, Stärke oder Mischungen hiervon.Particularly preferred water-soluble polymers are polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide or copolymers thereof, cellulose, methylcellulose, propylcellulose, starch or mixtures thereof.
Besonders bevorzugte in einem organischen Lösungsmittel lösliche Polymere sind Polystyrol, Polycarbonat, Polyamid, Polyurethan, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polyvinylacetat, Polyvinylacetat Polyvinylether, Celluloseacetat oder Copolymere oder Mischungen davon.Particularly preferred polymers soluble in an organic solvent are polystyrene, polycarbonate, polyamide, polyurethane, polyacrylate, polymethacrylate, polyvinyl acetate, polyvinyl acetate, polyvinyl ether, cellulose acetate or copolymers or mixtures thereof.
Besonders bevorzugte thermoplastische Polymere sind Polyethylen, Polypropylen, Polybuten-l, Polymethylpenten, Polychlortrifluorethylen, Polyamid, Polyester, Polycarbonat, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyphenylensulfid, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyaryletherketon, Polyvinylidenfluorid, Polyoxymethylen, Polyurethan oder Copolymere oder Mischungen davon.Particularly preferred thermoplastic polymers are polyethylene, polypropylene, polybutene-1, polymethylpentene, polychlorotrifluoroethylene, polyamide, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polystyrene, polyaryletherketone, polyvinylidene fluoride, polyoxymethylene, polyurethane or copolymers or mixtures thereof.
Das Nanofaservlies, das die entscheidende Komponente für einen hohen Abscheidegrad von Feinstäuben darstellt, wird vorzugsweise erzeugt, indem ein thermoplastisches Polymer in geschmolzenem Zustand oder ein in einem geeigneten Lösungsmittel gelöstes Polymer aus Düsen in einem starken elektrischen Feld zu feinsten Fasern versponnen wird und aufThe nanofiber fleece, which is the decisive component for a high degree of separation of fine dust, is preferably produced by spinning a thermoplastic polymer in a molten state or a polymer dissolved in a suitable solvent from nozzles in a strong electric field into the finest fibers and then
einer Unterlage, die über eine Gegenelektrode geführt wird, in Form eines Flächengebildes abgeschieden wird. Dieses Verfahren ist als Elektrospinning-Verfahren bekannt. Der Faserdurchmesser kann durch die Prozeßparameter, nämlich die Viskosität der Schmelze bei Thermoplasten bzw. Konzentration und Viskosität der Polymerlösung gesteuert werden. Die Flächengewichte des Nanofaservlieses werden zum einen durch den Massenfluß durch die Düsen und zum anderen durch die Geschwindigkeit, mit der die Unterlage unter den Düsen bewegt wird, bestimmt. Die Luftdurchlässigkeit des Nanofaservlieses wird durch die Dicke der Fasern und deren Packungsdichte beeinflußt.a substrate that is guided over a counter electrode, in the form of a sheet. This process is known as the electrospinning process. The fiber diameter can be controlled by the process parameters, namely the viscosity of the melt in the case of thermoplastics or the concentration and viscosity of the polymer solution. The surface weights of the nanofiber fleece are determined on the one hand by the mass flow through the nozzles and on the other hand by the speed at which the substrate is moved under the nozzles. The air permeability of the nanofiber fleece is influenced by the thickness of the fibers and their packing density.
Die Erzeugung von Nanofasern aus verschiedenen Polymeren wird von Darell H. Reneker and Iksoo Chun in der Veröffentlichung "Nanometre diameter fibres of polymer, produced by electrospinning", Nanotechnology 7, 1996, S. 216 - 223, beschrieben.The production of nanofibers from various polymers is described by Darell H. Reneker and Iksoo Chun in the publication "Nanometre diameter fibers of polymer, produced by electrospinning", Nanotechnology 7, 1996, pp. 216 - 223.
Da das erfindungsgemäß verwendete Nanofaservlies aufgrund seines sehr geringen Flächengewichts eine geringe Festigkeit besitzt und eine Weiterverarbeitung als selbsttragendes Flächengebilde schwierig sein kann, wird es bevorzugt direkt bei seiner Erzeugung auf der Trägermateriallage und/oder einem zusätzlichen Stützelement des Staubfilterbeutels unter Bildung eines zweilagigen Verbundes abgeschieden.Since the nanofiber fleece used according to the invention has a low strength due to its very low basis weight and further processing as a self-supporting sheet can be difficult, it is preferably deposited directly during its production on the carrier material layer and/or an additional support element of the dust filter bag to form a two-layer composite.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Staubfilterbeutel besteht die Trägermateriallage aus einem Spinnvlies. Vorzugsweise hat das Spinnvlies ein Flächengewicht (ISO 53 6) von 15 bis 100 g/m2, besonders bevorzugt 20 bis 40 g/m2. Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn das Spinnvlies eine Luftdurchlassigkeit (ISO 9237) von 100 bis 8000 l/m2xs, besonders bevorzugt 1000 bis 3000 l/m2xs aufweist. Vorzugsweise bestehen die verwendeten Spinnvliese aus Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyamid oder Copolymeren davon.In a preferred embodiment of the dust filter bags according to the invention, the carrier material layer consists of a spunbonded fabric. The spunbonded fabric preferably has a basis weight (ISO 53 6) of 15 to 100 g/m 2 , particularly preferably 20 to 40 g/m 2 . Furthermore, it is also advantageous if the spunbonded fabric has an air permeability (ISO 9237) of 100 to 8000 l/m 2 xs, particularly preferably 1000 to 3000 l/m 2 xs. The spunbonded fabrics used preferably consist of polyethylene, polypropylene, polyester, polyamide or copolymers thereof.
Die obigen physikalischen Eigenschaften des Spinnvlieses lassen sich während des Herstellungsverfahrens des Spinnvlieses einstellen, bei dem ein thermoplastisches Polymer in einem Extruder aufgeschmolzen wird und durch eine. Spinndüse gedrückt wird, und die in den Kapillaren der Spinndüse gebildeten Endlosfilamente verstreckt und auf einem Sieb zu einem. Flächengebilde abgelegt werden. Das Flächengewicht des Spinnvlieses kann über den Polymerausstoß der Spinndüse und die Geschwindigkeit des Ablagesiebes eingestellt werden. Die Luftdurchlässigkeit des Spinnvlieses ist abhängig von der Packungsdichte, die im wesentlichen über die Filamentdicke gesteuert wird. Die Einstellung der Filamentdurchmesser erfolgt über die Verstreckung der Schmelzefäden, die über die Temperaturführung und Abzugsgeschwindigkeit beim Spinnen gesteuert wird. Der Bruchwiderstand des Spinnvlieses wird durch die gewählten Materialien für die Herstellung des Spinnvlieses bestimmt. Gegebenenfalls kann der Bruchwiderstand durch eine partielle Kalandrierung oder Ultraschallverschweißung unter Bildung von Punkt- bzw. Gittermustern erhöht werden. Hierbei werden die Filamente an den Kreuzungspunkten miteinander verschmolzen. Auch über eine vollflächige Verdichtung mittels eines Kalanders können die Spinnvliese weiter verfestigt werden.The above physical properties of the spunbonded fabric can be adjusted during the manufacturing process of the spunbonded fabric, in which a thermoplastic polymer is melted in an extruder and pressed through a spinneret, and the continuous filaments formed in the capillaries of the spinneret are stretched and laid down on a screen to form a fabric. The basis weight of the spunbonded fabric can be adjusted via the polymer output of the spinneret and the speed of the laying screen. The air permeability of the spunbonded fabric depends on the packing density, which is essentially controlled by the filament thickness. The filament diameter is adjusted by stretching the melt threads, which is controlled by the temperature control and take-off speed during spinning. The breaking strength of the spunbonded fabric is determined by the materials selected for the production of the spunbonded fabric. If necessary, the breaking resistance can be increased by partial calendering or ultrasonic welding to form dot or grid patterns. In this process, the filaments are fused together at the crossing points. The spunbonded nonwovens can also be further strengthened by full-surface compaction using a calender.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Trägermateriallage in den erfindungsgemäßen Staubfilterbeuteln Filterpapier eingesetzt. Bevorzugt ist dabei Filterpapier mit einem Flächengewicht (ISO 53 6) von 40 bis 90 g/m2, besonders bevorzugt von 42 bis 60 g/m2. Vorteilhaft sind auch Filterpapiere mit einer Luftdurchlässigkeit (ISO 9237) zwischen 70 und 900 l/m2xs, besonders bevorzugt zwischen 120 und 400 l/m2xs. Desweiteren ist ebenfalls ein Filterpapier mit einem Bruchwiderstand (ISO 1924-2) in Längsrichtung von 25 bis 70 N/15 mm Streifenbreite und in Querrichtung von 15 bis 45 N/15 mm StreifenbreiteIn a further preferred embodiment, filter paper is used as the carrier material layer in the dust filter bags according to the invention. Filter paper with a basis weight (ISO 53 6) of 40 to 90 g/m 2 is preferred, particularly preferably 42 to 60 g/m 2 . Filter papers with an air permeability (ISO 9237) of between 70 and 900 l/m 2 xs, particularly preferably between 120 and 400 l/m 2 xs are also advantageous. Furthermore, a filter paper with a breaking strength (ISO 1924-2) in the longitudinal direction of 25 to 70 N/15 mm strip width and in the transverse direction of 15 to 45 N/15 mm strip width is also advantageous.
vorteilhaft. Für die Verwendung als Trägermateriallage besonders geeignete Filterpapiere bestehen aus:advantageous. Filter papers that are particularly suitable for use as a carrier material layer consist of:
• lang- und kurzfaserigen Zellstoffen oder• long and short fibre pulp or
• Mischungen lang- und kurzfaseriger Zellstoffe mit Synthesefasern oder• Mixtures of long and short fibre pulp with synthetic fibres or
• Mischungen lang- und kurzfaseriger Zellstoffe mit Glasfasern oder• Mixtures of long and short fibre pulp with glass fibres or
• Mischungen der lang- und kurzfaserigen Zellstoffe mit Synthesefasern und Glasfasern.• Mixtures of long and short fibre pulp with synthetic fibres and glass fibres.
Die obigen physikalischen Parameter des Filterpapiers können während der Papierherstellung eingestellt werden. Bei der Papierherstellung werden üblicherweise die eingesetzten Fasern in Wasser dispergiert, dann mittels eines Siebes vom Wasser separiert, und dabei wird gleichzeitig ein Flächengebilde erzeugt. Die gebildete nasse Papierbahn wird anschließend getrocknet. Das Flächengewicht des Filterpapiers läßt sich über die Dosiermenge der Fasern und die Papiermaschinengeschwindigkeit einstellen. Die Luftdurchlässigkeit des Filterpapiers wird durch die Packungsdichte bestimmt, die über die unterschiedlichen Faserdurchmesser der verwendeten Zellstoffe, Synthesefasern bzw. Glasfasern sowie über das Mischungsverhältnis der verschiedenen Fasertypen gesteuert werden kann. Einfluß auf die Luftdurchlässigkeit hat auch das Flächengewicht, d.h. ein steigendes Flächengewicht reduziert die Luftdurchlässigkeit. Der Bruchwiderstand des Filterpapiers kann durch Fibrillieren, sogenanntes Mahlen, der Zellstoffe und durch das Einbringen von Bindemitteln gesteuert werden. Hierbei kann das Bindemittel auf die Papierbahn imprägniert oder aufgesprüht werden. Anschließend wird das Löse- oder Verdünnungsmittel des Binders, in den meisten Fällen Wasser, verdampft und die Papierbahn wieder getrocknet. Die Bindemittel können auch in die Papiermasse eingesetzt werden, d.h., die Verfestigungsmittel werden den dispergierten Fasern zugesetzt und an der Faseroberfläche fixiert, bevor die Blattbildung auf dem Papiermaschinensieb erfolgt und die BahnThe above physical parameters of the filter paper can be adjusted during paper production. During paper production, the fibers used are usually dispersed in water, then separated from the water using a sieve, and at the same time a sheet is created. The wet paper web that is formed is then dried. The basis weight of the filter paper can be adjusted by the amount of fibers added and the paper machine speed. The air permeability of the filter paper is determined by the packing density, which can be controlled by the different fiber diameters of the pulp, synthetic fibers or glass fibers used, as well as by the mixing ratio of the different fiber types. The basis weight also influences the air permeability, i.e. an increasing basis weight reduces the air permeability. The breaking resistance of the filter paper can be controlled by fibrillating, so-called grinding, the pulp and by adding binding agents. The binding agent can be impregnated or sprayed onto the paper web. The solvent or thinner of the binder, in most cases water, is then evaporated and the paper web is dried again. The binders can also be used in the paper pulp, i.e. the strengthening agents are added to the dispersed fibers and fixed to the fiber surface before the sheet is formed on the paper machine screen and the web is
anschließend wie üblich getrocknet wird. Eine weitere Möglichkeit ist das Aufsprühen des Bindemittels in gelöster oder dispergierter Form auf die nasse Papierbahn, bevor die Bahn getrocknet wird.then dried as usual. Another possibility is to spray the binder in dissolved or dispersed form onto the wet paper web before the web is dried.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Staubfilterbeutel ist das Stützelement ein Vlies.In a preferred embodiment of the dust filter bags according to the invention, the support element is a fleece.
Als Stützelement geeignete Vliese können z.B. trockengelegte Vliese, naßgelegte Vliese oder Spinnvliese sein, die aus Zellstoff, Synthesefasern und/oder -filamenten oder Mischungen davon aufgebaut sein können.Nonwovens suitable as supporting elements can be, for example, dry-laid nonwovens, wet-laid nonwovens or spunbonded nonwovens, which can be made of cellulose, synthetic fibres and/or filaments or mixtures thereof.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Staubfilterbeutel beinhaltet Meltblownvliese als Stützelement, die aus einem thermoplastischen Material, vorzugsweise aus Polyolefin, Polyamid, Polyester, Polycarbonat oder Copolymeren oder Mischungen davon, aufgebaut sein können.A further preferred embodiment of the dust filter bags includes meltblown fleeces as a support element, which can be made of a thermoplastic material, preferably polyolefin, polyamide, polyester, polycarbonate or copolymers or mixtures thereof.
Die Meltblownvliese bestehen im allgemeinen aus langen, feinen Fasern uneinheitlichen Durchmessers und können in einem Schmelzblasverfahren (z. B. Exxon-Verfahren) hergestellt werden. Dabei wird das thermoplastische Material in einem Extruder aufgeschmolzen, mit einer Spinnpumpe durch die Kapillaren der Meltblownspinndüse gefördert und beim Austritt mit heißer Luft verstreckt und auf einem Kollektorsieb bahnförmig abgelegt.Meltblown nonwovens generally consist of long, fine fibers of non-uniform diameter and can be manufactured using a meltblowing process (e.g. Exxon process). The thermoplastic material is melted in an extruder, conveyed through the capillaries of the meltblown spinneret using a spinning pump, stretched with hot air at the exit and laid down in web form on a collector screen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stützelement ein trockengelegtes Vlies mit einem Flächengewicht (ISO 536) von 10 bis 50 g/m2, vorzugsweise 20 bis 30 g/m2, einer Dicke (ISO 534) von 0,10 bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,20 bis 1,0 mm, einer Luftdurchlässigkeit (ISO 9237) von 700 bis 12000 l/m2xs, vorzugsweise 1200 bis 5000 l/m2xs, und einem Bruchwiderstand (ISO 1924-2) in Längsrichtung von mehr als 5 N/15 mm Streifenbreite und in Querrichtung von mehr als 1 N/15 mm Streifenbreite.In a preferred embodiment, the support element is a dry-laid nonwoven with a basis weight (ISO 536) of 10 to 50 g/m 2 , preferably 20 to 30 g/m 2 , a thickness (ISO 534) of 0.10 to 2.0 mm, preferably 0.20 to 1.0 mm, an air permeability (ISO 9237) of 700 to 12000 l/m 2 xs, preferably 1200 to 5000 l/m 2 xs, and a breaking strength (ISO 1924-2) in the longitudinal direction of more than 5 N/15 mm strip width and in the transverse direction of more than 1 N/15 mm strip width.
Die oben genannten physikalischen Eigenschaften lassen sich bei der Herstellung der trockengelegten Vliese einstellen. Das Flächengewicht kann über die Anzahl bzw. Menge der Fasern und die Geschwindigkeit des Ablageaggregats gesteuert werden. Die Luftdurchlässigkeit kann über den Durchmesser der Fasern, die Art der Fasern, glatt oder gekräuselt, durch das Mischen von verschiedenen Fasertypen und über die Packungsdichte eingestellt werden. Die Packungsdichte wird hierbei über den Ablegeprozeß und über die weitere Behandlung der Bahn, z.B. durch Verdichten durch Nadelung, mechanisches Pressen zwischen Walzen, eingestellt. Für die Einstellung des Bruchwiderstandes eignet sich ein Besprühen oder Imprägnieren der Fasern mit Bindemitteln. Auch ein Thermobonding über bei der Erzeugung eingebrachte thermoplastische Fasern mit anschließender Wärmebehandlung der Bahn ist für die Einstellung des Bruchwiderstandes geeignet.The above-mentioned physical properties can be adjusted during the production of the dry-laid nonwovens. The basis weight can be controlled by the number or amount of fibers and the speed of the laying unit. The air permeability can be adjusted by the diameter of the fibers, the type of fibers, smooth or curled, by mixing different fiber types and by the packing density. The packing density is adjusted by the laying process and by further treatment of the web, e.g. by compacting through needling, mechanical pressing between rollers. Spraying or impregnating the fibers with binding agents is suitable for adjusting the breaking resistance. Thermobonding using thermoplastic fibers introduced during production with subsequent heat treatment of the web is also suitable for adjusting the breaking resistance.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist das Stützelement ein naßgelegtes Vlies mit einem Flächengewicht (ISO 536) von 6 bis 40 g/m2, vorzugsweise 10 bis 20 g/m2, einer Dicke (ISO 534) von 0,05 bis 0,35 mm, vorzugsweise 0,08 bis 0,25 mm, einer Luftdurchlässigkeit (ISO 9237) von 500 bis 4000 l/m2xs, vorzugsweise 700 bis 2000 l/m2xs, und einem Bruchwiderstand (ISO 1924-2) in Längsrichtung von mehr als 5 N/15 mm Streifenbreite und in Querrichtung von mehr als 2 N/15 mm Streifenbreite.According to another advantageous embodiment, the support element is a wet-laid nonwoven with a basis weight (ISO 536) of 6 to 40 g/m 2 , preferably 10 to 20 g/m 2 , a thickness (ISO 534) of 0.05 to 0.35 mm, preferably 0.08 to 0.25 mm, an air permeability (ISO 9237) of 500 to 4000 l/m 2 xs, preferably 700 to 2000 l/m 2 xs, and a breaking strength (ISO 1924-2) in the longitudinal direction of more than 5 N/15 mm strip width and in the transverse direction of more than 2 N/15 mm strip width.
Naßgelegte Vliese werden in der gleichen Art wie die oben beschriebenen Filterpapiere erzeugt. In gleicher Weise wie bei den Filterpapieren lassen sich auch die physikalischen Parameter naßgelegter Vliese einstellen.Wet-laid fleeces are produced in the same way as the filter papers described above. The physical parameters of wet-laid fleeces can be adjusted in the same way as for filter papers.
Auch ein Spinnvlies als Stützelement mit einem Flächengewicht (ISO 536) von 8 bis 40 g/m2, vorzugsweise 13 bis 25 g/m2, einer Dicke (ISO 534) von 0,05 bis 0,30 mm, vorzugsweise 0,07 bis 0,20 mm, einer Luftdurchlässigkeit (ISO 9237) von 700 bisA spunbonded nonwoven fabric as a supporting element with a basis weight (ISO 536) of 8 to 40 g/m 2 , preferably 13 to 25 g/m 2 , a thickness (ISO 534) of 0.05 to 0.30 mm, preferably 0.07 to 0.20 mm, an air permeability (ISO 9237) of 700 to
12000 l/m2xs, vorzugsweise 1200 bis 5000 l/m2xs, und einem Bruchwiderstand (ISO 1924-2) in Längsrichtung von mehr als 7 N/15 mm Streifenbreite und in Querrichtung von mehr als 3 N/15 mm Streifenbreite kann als besonders geeignet angesehen werden.12000 l/m 2 xs, preferably 1200 to 5000 l/m 2 xs, and a breaking strength (ISO 1924-2) in the longitudinal direction of more than 7 N/15 mm strip width and in the transverse direction of more than 3 N/15 mm strip width can be considered particularly suitable.
Schließlich besteht eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Stützelements in einem Meltblownvlies mit einem Flächengewicht (ISO 536) von 6 bis 60 g/m2, vorzugsweise 10 bis 25 g/m2, einer Dicke (ISO 534) von 0,06 bis 0,50 mm, vorzugsweise 0,23 bis 0,35 mm, einer Luftdurchlässigkeit (ISO 9237) von 300 bis 2000 l/m2xs, vorzugsweise 500 bis 1200 l/m2xs, und einem Bruchwiderstand (ISO 1924-2) in Längsrichtung von mehr als 2 N/15 mm Streifenbreite und in Querrichtung von mehr als 1 N/15 mm Streifenbreite.Finally, a further preferred embodiment of the support element consists of a meltblown nonwoven with a basis weight (ISO 536) of 6 to 60 g/m 2 , preferably 10 to 25 g/m 2 , a thickness (ISO 534) of 0.06 to 0.50 mm, preferably 0.23 to 0.35 mm, an air permeability (ISO 9237) of 300 to 2000 l/m 2 xs, preferably 500 to 1200 l/m 2 xs, and a breaking strength (ISO 1924-2) in the longitudinal direction of more than 2 N/15 mm strip width and in the transverse direction of more than 1 N/15 mm strip width.
Die obigen Produktmerkmale der Meltblownvliese lassen sich während deren Herstellung wie folgt einstellen. Das Flächengewicht wird über den Polymerausstoß und die Geschwindigkeit des Ablegesiebes gesteuert. Die Luftdurchlässigkeit ergibt sich aus der Packungsdichte der Fasern, die wiederum über den Faserdurchmesser und die Aufprallenergie der Fasern auf dem Ablagesieb gesteuert wird. Die Dicke des Meltblownvlieses wird über den Faserdurchmesser eingestellt, der über das Verhältnis Polymergeschwindigkeit beim Austritt aus den Kapillaren und der Luftgeschwindigkeit der Blasluft und dem daraus resultierenden Verstreckungsgrad der Filamente gesteuert wird. Auch über die Temperaturen der Polymerschmelze und der Blasluft kann der Verstreckungsgrad der Filamente und damit der Faserdurchmesser, die Packungsdichte und die Luftdurchlässigkeit des Vlieses beeinflußt werden. Die Aufprallenergie der Fasern auf das Ablagesieb ist über die Blasluftgeschwindigkeit und den Abstand zwischen Meltblowndüse und Ablagesieb steuerbar. Zur Beeinflussung des Bruchwiderstandes können die Fasern partiell, z.B. in Form eines Punkt- oder Gittermusters, verschweißt werden. Weiterhin ist es auch möglich,The above product features of the meltblown nonwovens can be adjusted during production as follows. The basis weight is controlled by the polymer output and the speed of the lay-down screen. The air permeability results from the packing density of the fibers, which in turn is controlled by the fiber diameter and the impact energy of the fibers on the lay-down screen. The thickness of the meltblown nonwoven is adjusted by the fiber diameter, which is controlled by the ratio of the polymer speed when exiting the capillaries and the air speed of the blowing air and the resulting degree of stretching of the filaments. The degree of stretching of the filaments and thus the fiber diameter, the packing density and the air permeability of the nonwoven can also be influenced by the temperatures of the polymer melt and the blowing air. The impact energy of the fibers on the lay-down screen can be controlled by the blowing air speed and the distance between the meltblown nozzle and the lay-down screen. To influence the breaking strength, the fibers can be partially welded, e.g. in the form of a dot or grid pattern. It is also possible to
Bindemittel durch Imprägnieren oder Besprühen zur Festigkeitssteigerung einzuführen.To introduce binding agents by impregnation or spraying to increase strength.
In einer bestimmten Ausführungsform werden ausschließlich solche Lagen für den Aufbau des erfindungsgemäßen Staubfilterbeutels verwendet, die aus wasserunlöslichen Materialien bestehen. Materialien, die unter Wassereinwirkung quellen, können hierbei auch eingesetzt werden, sofern beim Quellen ihre Träger-, Stütz- und/oder Filterfunktion nicht verlorengeht. Staubfilterbeutel, die ausschließlich aus wasserunlöslichen Materialien bestehen, sind für die Naß- und Trockenanwendung gleichermaßen geeignet.In a specific embodiment, only those layers are used to construct the dust filter bag according to the invention that consist of water-insoluble materials. Materials that swell when exposed to water can also be used here, provided that their carrier, support and/or filter function is not lost during swelling. Dust filter bags that consist exclusively of water-insoluble materials are equally suitable for wet and dry use.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Staubfilterbeutel ist die Trägermateriallage die Außenseite und das Stützelement die innenliegende Anströmseite des Staubfilterbeutels, wobei die auf dem Stützelement unter Bildung eines zweilagigen Verbundes abgeschiedene Nanofaservlieslage der Trägermateriallage zugewandt ist.In a preferred embodiment of the dust filter bag, the carrier material layer is the outside and the support element is the inside inflow side of the dust filter bag, wherein the nanofiber fleece layer deposited on the support element to form a two-layer composite faces the carrier material layer.
In einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Staubfilterbeutel ist die Trägermateriallage die Außenseite und das Stützelement die innenliegende Anströmseite des Staubfilterbeutels, wobei die auf dem Stützelement unter Bildung eines zweilagigen Verbundes abgeschiedene Nanofaservlieslage der Trägermateriallage abgewandt ist.In another embodiment of the dust filter bag according to the invention, the carrier material layer is the outside and the support element is the inside inflow side of the dust filter bag, wherein the nanofiber fleece layer deposited on the support element to form a two-layer composite faces away from the carrier material layer.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführüngsform der Staubfilterbeutel ist die Trägermateriallage die Außenseite und das Stützelement die innenliegende Anströmseite des Staubfilterbeutels, wobei sowohl auf der Trägermateriallage als auch auf dem Stützelement jeweils eine Lage Nanofaservlies unter Bildung eines zweilagigen Verbundes abgeschieden ist.According to a further embodiment of the dust filter bag according to the invention, the carrier material layer is the outside and the support element is the inside inflow side of the dust filter bag, with a layer of nanofiber fleece being deposited on both the carrier material layer and the support element to form a two-layer composite.
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Hierbei kann der Staubfilterbeutel so ausgestaltet sein, daß die auf dem Stützelement abgeschiedene Nanofaservlieslage der Trägermateriallage abgewandt ist und die auf der Trägermateriallage abgeschiedene Nanofaservlieslage dem Stützelement zugewandt ist.In this case, the dust filter bag can be designed such that the nanofiber fleece layer deposited on the support element faces away from the carrier material layer and the nanofiber fleece layer deposited on the carrier material layer faces the support element.
Weiterhin kann der Staubfilterbeutel hierbei auch so konstruiert sein, daß die auf dem Stützelement abgeschiedene Nanofaservlieslage der Trägermateriallage abgewandt ist und die auf der Trägermateriallage abgeschiedene Nanofaservlieslage dem Stützelement abgewandt ist.Furthermore, the dust filter bag can also be designed in such a way that the nanofiber fleece layer deposited on the support element faces away from the carrier material layer and the nanofiber fleece layer deposited on the carrier material layer faces away from the support element.
Bevorzugt sind hierbei auch solche Staubfilterbeutel, in denen die auf dem Stützelement abgeschiedene Nanofaservlieslage der Trägermateriallage zugewandt ist und die auf der Trägermateriallage abgeschiedene Nanofaservlieslage dem Stützelement zugewandt ist.Also preferred are dust filter bags in which the nanofiber fleece layer deposited on the support element faces the carrier material layer and the nanofiber fleece layer deposited on the carrier material layer faces the support element.
Weiterhin geeignet sind hierbei auch solche Staubfilterbeutel, in denen die auf dem Stützelement abgeschiedene Nanofaservlieslage der Trägermateriallage zugewandt ist und die auf der Trägermateriallage abgeschiedene Nanofaservlieslage dem Stützelement abgewandt ist.Also suitable are dust filter bags in which the nanofiber fleece layer deposited on the support element faces the carrier material layer and the nanofiber fleece layer deposited on the carrier material layer faces away from the support element.
Schließlich ist eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Staubfilterbeutels dadurch gegeben, daß die Trägermateriallage die Außenseite und das Stützelement die innenliegende Anströmseite des Staubfilterbeutels bilden, wobei sowohl auf beiden Seiten der Trägermateriallage als auch auf beiden Seiten des Stützelements jeweils eine Lage Nanofaservlies unter jeweiliger Bildung eines dreilagigen Verbundes abgeschieden ist.Finally, a further preferred embodiment of the dust filter bag according to the invention is provided in that the supporting material layer forms the outside and the supporting element forms the inner inflow side of the dust filter bag, wherein a layer of nanofiber fleece is deposited on both sides of the supporting material layer as well as on both sides of the supporting element, forming a three-layer composite.
Nachfolgend sind die bevorzugten Lagenanordnungen im einzelnen nochmals aufgeführt.The preferred layer arrangements are listed in detail below.
Anströmseite (innen) -> -> Abluft Seite (außen) Inflow side (inside) ->-> Exhaust side (outside)
• Stützelement/Nanofaservlies —> Träger• Support element/nanofiber fleece —> Carrier
• Nanofaservlies/Stützelement —» Träger• Nanofiber fleece/support element —» carrier
• Nanofaservlies/Stützelement -> Nanofaservlies/Träger• Nanofiber fleece/support element -> Nanofiber fleece/carrier
• Nanofaservlies/Stützelement —» Träger/Nanofaservlies• Nanofiber fleece/support element —» Carrier/nanofiber fleece
• Stützelement/Nanofaservlies -» Nanofaservlies/Träger• Support element/nanofibre fleece -» Nanofibre fleece/carrier
• Stützelement/Nanofaservlies —» Träger/Nanofaservlies• Support element/nanofiber fleece —» Carrier/nanofiber fleece
• Nanofaservlies/Stützelement/Nanofaservlies ->• Nanofiber fleece/support element/nanofiber fleece ->
Nanofaservlies/Träger/NanofaservliesNanofiber fleece/Carrier/Nanofiber fleece
In obiger Liste sind die einzelnen Lagen in der Reihenfolge von der Anströmseite aufgeführt. Die Pfeile symbolisieren folglich die Strömungsrichtung der Luft.In the list above, the individual layers are listed in order from the upstream side. The arrows therefore symbolize the direction of air flow.
Zur Herstellung von Roh- und Fertigbeuteln aus den erfindungsgemäßen Filterzusammensetzungen können an sich bekannte Verfahren verwendet werden.Known processes can be used to produce raw and finished bags from the filter compositions according to the invention.
Diese Herstellungsverfahren umfassen meist zwei Arbeitsgänge, die auf separaten Maschinenaggregaten erfolgen:These manufacturing processes usually involve two operations that are carried out on separate machine units:
a) Fertigung des Rohbeutelsa) Production of the raw bag
b) Konfektionierung zum Fertigbeutel.b) Assembly into finished bags.
Für die Rohbeutelfertigung wird die Lage oder der zweilagige Verbund, welche im Staubfilterbeutel die Außenlage bilden sollen, in Rollenform der Beutelmaschine vorgelegt. Von einer Abwickelstation wird diese Bahn unter Anlegung einer gleichbleibenden Zugspannung in die Maschine eingezogen und zu einem Schlauch gebildet, der mit einer Längsnaht verschlossen wird. Anschließend wird der Schlauch auf die entsprechende Länge geschnitten und eines der Schlauchenden zu einem Boden verschlossen. Dies geschieht auf der Bodenfalztrommel durch Ausbildung einer Lasche, die umgeschlagen und aufeinandergeklebt wird. DieFor the production of the raw bag, the layer or the two-layer composite that is to form the outer layer in the dust filter bag is fed to the bag machine in roll form. This web is drawn into the machine from an unwinding station under constant tension and is formed into a tube that is closed with a longitudinal seam. The tube is then cut to the appropriate length and one of the tube ends is closed to form a base. This is done on the bottom folding drum by forming a tab that is folded over and glued together. The
Rohbeutelmaschine ist mit einer Fütterungseinrichtung für die Lagen versehen, die im Staubfilterbeutel innen zu liegen kommen sollen. Die Bahnen dieser Lagen werden der ablaufenden Bahn der Außenlage vor der Schlauchbildung zugeführt. Man erhält somit Beutel im Beutel. Der so erhaltene Rohbeutel wird auf einer separaten Konfektioniermaschine mit einer für das vorgesehene Staubsaugermodell entsprechenden Halteplatte versehen und zwar meist auf dem vorher ausgebildeten Laschenboden (Fachausdruck = Blockboden). Das noch offene zweite Schlauchende wird in Form eines Wickelbodens durch Umschlagen und Verkleben des Schlauches verschlossen.The raw bag machine is equipped with a feeding device for the layers that are to be placed inside the dust filter bag. The webs of these layers are fed to the outgoing web of the outer layer before the tube is formed. This creates a bag in a bag. The raw bag thus obtained is fitted with a holding plate appropriate to the intended vacuum cleaner model on a separate assembly machine, usually on the previously formed tab base (technical term = block base). The second hose end, which is still open, is closed in the form of a winding base by folding over and gluing the hose.
Erfindungsgemäße Staubfilterbeutel können zur effektiven Abscheidung von Feinststäuben in den verschiedensten Staubsaugern eingesetzt werden, wobei die Saugleistung gegenüber herkömmlichen Geräten nicht reduziert ist. Hinsichtlich Größe und Form der Filterbeutel gibt es keine Einschränkungen. Sie eignen sich daher für Industrie-, Boden- und Handstaubsauger. Ein Schwerpunkt dürfte die effektive Entfernung von allergenem Hausstaub sein.Dust filter bags according to the invention can be used for the effective separation of fine dust in a wide variety of vacuum cleaners, whereby the suction power is not reduced compared to conventional devices. There are no restrictions regarding the size and shape of the filter bags. They are therefore suitable for industrial, floor and handheld vacuum cleaners. One focus should be the effective removal of allergenic house dust.
Nachfolgend sind die Charakterisierungsmethoden der Filtermaterialien und -komponenten aufgeführt:The characterization methods of the filter materials and components are listed below:
Flächengewicht: EN ISO 536 (g/m2)Grammage: EN ISO 536 (g/m 2 )
Dicke: EN ISO 534, Tastendruck: 2 0 kPa (mm)Thickness: EN ISO 534, Key pressure: 2 0 kPa (mm)
Luftdurchlässigkeit: EN ISO 9237 (l/m2xs)Air permeability: EN ISO 9237 (l/m 2 xs)
Die Luftdurchlässigkeit der Nanofaservliese wurde nach der folgenden Formel berechnet, da diese Vliese als Einzellage für die Meßmethode keine ausreichende mechanische Festigkeit aufwiesen.The air permeability of the nanofiber fleeces was calculated using the following formula, since these fleeces did not have sufficient mechanical strength as a single layer for the measurement method.
1/LDNFV=1/LDV -1/LD1.1/LD NFV =1/LD V -1/LD 1 .
In dieser Formel steht LD für die Luftdurchlässigkeit, NFV für das Nanofaservlies, V für den zweilagigen Verbund aus Nanofaservlies und Stützelement oder Nanofaservlies und Trägermateriallage und T für den Träger in diesem zweilagigen Verbund, als entweder das Stützelement oder die Trägermateriallage.In this formula, LD stands for the air permeability, NFV for the nanofiber fleece, V for the two-layer composite of nanofiber fleece and support element or nanofiber fleece and carrier material layer and T for the carrier in this two-layer composite, as either the support element or the carrier material layer.
Bruchwiderstand: EN ISO 1924-2 (N/15 mmBreaking strength: EN ISO 1924-2 (N/15 mm
Streifenbreite) Faserdurchmesser: Licht- und rasterelektronischeStrip width) Fiber diameter: Light and scanning electronic
Mikroskopie; Vergleich derMicroscopy; Comparison of
Faserdurchmesser mit eingespiegelterFiber diameter with reflected
MeßskalaMeasuring scale
Staubdurchlaßgrad und Filterwiderstände: Palas, beschrieben in.·Dust permeability and filter resistance: Palas, described in.
a) W. Willemer, W. Mölter, Praxisnahe Überprüfung von Staubfiltern, Chemietechnik 15 (1986), Heft 12, Seiten 20-26a) W. Willemer, W. Mölter, Practical testing of dust filters, Chemietechnik 15 (1986), issue 12, pages 20-26
b) W. Mölter, C. Helsper, Fast and Automated Testing of Filter Media, Filtech Conference, 23. Bis 25.09.1987, Utrecht/Hollandb) W. Mölter, C. Helsper, Fast and Automated Testing of Filter Media, Filtech Conference, 23 to 25 September 1987, Utrecht/Holland
Anströmgeschwindigkeit: 25 cm/SekundeFlow velocity: 25 cm/second
Prüfluft: 200 mg Prüfstaub pro KubikmeterTest air: 200 mg test dust per cubic meter
Prüfstaub: SAE fine, Partikelgrößenverteilung:Test dust: SAE fine, particle size distribution:
0-80 &mgr;&idiagr;&eegr;0-80 μηι
Bestaubungszeit: 10 Minuten Partikelzählung: Palas PCS 2000; Meßbereich 0,25 bisDusting time: 10 minutes Particle counting: Palas PCS 2000; measuring range 0.25 to
10 &mgr;&tgr;&eegr;10 μιληδ
Zur Bestimmung des Staubdurchlaßgrades ausgewertete Partikelfraktion: 0,25 bis 0,3 0 &mgr;&tgr;&eegr;, Durchschnitt von 10 Minuten Bestaubung.Particle fraction evaluated to determine the dust permeability: 0.25 to 0.3 0 μ΄η, average of 10 minutes of dusting.
Filterwiderstand &Dgr;&rgr;&idiagr;: Filterwiderstand vor dem Bestauben Filterwiderstand &Dgr;&rgr;2: Filterwiderstand nach dem BestaubenFilter resistance &Dgr;&rgr;&idiagr;: Filter resistance before dusting Filter resistance &Dgr;&rgr;2: Filter resistance after dusting
Dieser Wert ist der Maßstab für die Verstopfungsneigung und Standzeit des Filters, da davon unmittelbar die Saugleistung des Staubsaugers abhängig ist.This value is the benchmark for the tendency for the filter to become clogged and its service life, as the suction power of the vacuum cleaner is directly dependent on it.
Die folgenden Beispiele 1-3 zeigen die hervorragenden filtertechnischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Filterkombinationen im Vergleich zu herkömmlichen Filtermaterialien in Staubfilterbeuteln.The following examples 1-3 show the excellent filtering properties of the filter combinations according to the invention in comparison to conventional filter materials in dust filter bags.
Eine 7 %ige Lösung von Polyvinylalkohol mit einem mittleren Molekulargewicht von 200 000 und einem Verseifungsgrad von 98 % wurde durch eine Kapillare von 0,8 mm in einem Gleichspannungsfeld mit 30 kV Spannung zwischen Kapillare und geerdeter Gegenelektrode zu Nanofasern versponnen. Der Abstand zwischen Kapillare und Gegenelektrode betrug 6 cm. Das Nanofaservlies wurde auf einem Polypropylen-Meltblownmaterial, das auf der Gegenelektrode auflag, abgeschieden. Der mittlere Faserdurchmesser des Nanofaservlieses betrug ca. 380 nm, die berechnete Luftdurchlässigkeit 4200 l/m2xs.A 7% solution of polyvinyl alcohol with an average molecular weight of 200,000 and a degree of saponification of 98% was spun into nanofibers through a 0.8 mm capillary in a direct current field with a voltage of 30 kV between the capillary and the grounded counter electrode. The distance between the capillary and the counter electrode was 6 cm. The nanofiber fleece was deposited on a polypropylene meltblown material that was placed on the counter electrode. The average fiber diameter of the nanofiber fleece was approximately 380 nm, and the calculated air permeability was 4200 l/m 2 xs.
Für die Testung des Staubabscheidevermögens mit Hilfe der oben beschriebenen Prüfmethoden wurde die Meltblownlage, auf der das Nanofaservlies unter Bildung eines zweilagigen Verbundes abgeschieden war, so auf einer außenliegendenTo test the dust separation capacity using the test methods described above, the meltblown layer on which the nanofiber fleece was deposited to form a two-layer composite was placed on an external
Trägermateriallage aus Filterpapier aufgebracht, daß die Nanofaserlage zwischen dem Träger und der Meltblownlage zu liegen kam.A carrier material layer made of filter paper was applied so that the nanofiber layer was located between the carrier and the meltblown layer.
Nachfolgende Tabelle faßt die Resultate der Testung zusammen,The following table summarizes the results of the testing,
papier
lagefilter
paper
location
-lageNanofiber
-location
-lageMeltblown
-location
nationCombi
nation
gewichtAreas
weight
stand längsBreaking resistance
stood lengthwise
stand querBreaking resistance
stood across
lässigkeitAirflow
casualness
laß (0,25-
0,30 &mgr;&khgr;&eegr;) Dust through
let (0.25-
0.30 μηι)
widerstand
&Dgr;&rgr;&idiagr;filter
resistance
&Dgr;&rgr;&idiag;
widerstand
&Dgr;&rgr;2filter
resistance
&Dgr;&rgr;2
Die Meltblownlage von Beispiel 1 wurde ohne darauf abgeschiedenes Nanofaservlies auf die Filterpapieraußenlage von Beispiel 1 aufgebracht und dieses Filtersystem mit den oben beschriebenen Prüfmethoden hinsichtlich seines Staubabscheidevermögens untersucht.The meltblown layer of Example 1 was applied to the filter paper outer layer of Example 1 without any nanofiber fleece deposited on it and this filter system was tested for its dust separation capacity using the test methods described above.
Nachfolgende Tabelle faßt die Resultate der Testung zusammen.The following table summarizes the results of the testing.
papierlagefilter
paper layer
lageMeltblown
location
gewichtAreas
weight
stand längsBreaking resistance
stood lengthwise
stand querBreaking resistance
stood across
lässigkeitAirflow
casualness
(0,25-0,30 &mgr;&pgr;&igr;)Dust passage
(0.25-0.30 μια)
widerstand &Dgr;&rgr;&idiagr;filter
resistance Δ�rgr;�idiag;
widerstand &Dgr;&rgr;2filter
resistance Δ�r2
Beim Vergleich mit dem Referenzmaterial wird deutlich, daß durch eine Nanofaservliesauflage mit einem Flächengewicht von 0,1 g/m2 der Staubdurchlaß für 0,25 bis 0,30 &mgr;&tgr;&eegr; große Partikel von 4,36 auf 1,94 % reduziert wird ohne daß sich die Filterwiderstände signifikant verändern. Dies entspricht einer Reduzierung dieser feinen Staubpartikel um ca. 55 % in der filtrierten Luft.When comparing with the reference material, it is clear that a nanofiber fleece layer with a surface weight of 0.1 g/m 2 reduces the dust permeability for 0.25 to 0.30 μιη sized particles from 4.36 to 1.94% without significantly changing the filter resistance. This corresponds to a reduction of these fine dust particles by approximately 55% in the filtered air.
Nach dem unter Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde ein Nanofaservlies aus Polyvinylalkohol auf einem Polypropylen-Meltblownvlies
abgeschieden. Der mittlere Faserdurchmesser
des Nanofaservlieses betrug etwa 400 nm, die berechnete
Luftdurchlässigkeit 7400 l/tn^xs.According to the process described in Example 1, a nanofiber fleece made of polyvinyl alcohol was deposited on a polypropylene meltblown fleece. The average fiber diameter
of the nanofiber fleece was about 400 nm, the calculated
Air permeability 7400 l/tn^xs.
Für die Testung des Staubabscheidevermögens mit Hilfe der
oben beschriebenen Prüfmethoden wurde die Meltblownlage, auf
der das Nanofaservlies unter Bildung eines zweilagigen
Verbundes abgeschieden war, so auf einer Spinnvlieslage auf Polypropylen aufgebracht, daß das Nanofaservlies die
Anströmlage des Filtersystems bildete.For testing the dust separation capacity using the
The meltblown layer on which the nanofiber fleece was laid to form a two-layer
composite was deposited on a spunbonded layer on polypropylene in such a way that the nanofiber fleece
Inflow position of the filter system.
Nachfolgende Tabelle faßt die Resultate der Testung zusammen.The following table summarizes the results of the testing.
vlieslageSpin
fleece layer
lageMeltblown
location
faserlageNano
fiber layer
nationCombi
nation
gewichtAreas
weight
stand längsBreaking resistance
stood lengthwise
stand querBreaking resistance
stood across
lässigkeitAirflow
casualness
laß (0,25-
0,3 0 &mgr;&tgr;&eegr;)Dust through
let (0.25-
0.3 0 μιη)
widerstand
&Dgr;&rgr;&idiagr;filter
resistance
&Dgr;&rgr;&idiag;
widerstand
Ap 2filter
resistance
Ap 2
Die Meltblownlage von Beispiel 2 wurde ohne darauf abgeschiedenes Nanofaservlies auf die Spinnvliesaußenlage von Beispiel .2 aufgebracht und dieses Filtersystem mit den oben beschriebenen Prüfmethoden hinsichtlich seines Staubabscheidevermögens untersucht.The meltblown layer of Example 2 was applied to the spunbonded outer layer of Example 2 without any nanofiber fleece deposited on it and this filter system was tested for its dust separation capacity using the test methods described above.
Nachfolgende Tabelle faßt die Resultate der Testung zusammen.The following table summarizes the results of the testing.
lageSpunbond
location
lageMeltblown
location
gewichtAreas
weight
stand längsBreaking resistance
stood lengthwise
stand querBreaking resistance
stood across
lässigkeitAirflow
casualness
(0,25-0,30 /im)Dust passage
(0.25-0.30 /in)
widerstand &Dgr;&rgr;&idiagr;filter
resistance Δ�rgr;�idiag;
widerstand &Dgr;&rgr;2filter
resistance Δ�r2
Durch das Nanofaservlies des erfindungsgemäSen Staubbeutels in Beispiel 2 wurde bei praktisch gleichbleibenden Filterwiderständen der Durchlaß von Partikeln der Größe 0,25-0,30 &mgr;&tgr;&eegr; von 2,66 auf 0,44 % reduziert. Dies entspricht einer Reduzierung der feinen Staubpartikel in der filtrierten Luft von ca. 83 %.The nanofiber fleece of the dust bag according to the invention in Example 2 reduced the passage of particles of size 0.25-0.30 μιη from 2.66 to 0.44% while the filter resistance remained practically the same. This corresponds to a reduction of the fine dust particles in the filtered air of approximately 83%.
23
Beispiel 3:23
Example 3:
Nach dem unter Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde ein Nanofaservlies aus Polyvinylalkohol auf einem nach dem Naßlegeverfahren hergestellten Stützelement aus Zellstoffen abgeschieden. Der mittlere Faserdurchmesser des Nanofaservlieses betrug ca. 420 nm, die berechnete Luftdurchlässigkeit 2800 l/m2xs.According to the process described in Example 1, a nanofiber fleece made of polyvinyl alcohol was deposited on a support element made of cellulose produced by the wet-laying process. The average fiber diameter of the nanofiber fleece was approximately 420 nm, and the calculated air permeability was 2800 l/m 2 xs.
Für die Testung des Staubabscheidevermögens mit Hilfe der oben beschriebenen Prüfmethoden wurde das Stützelement, auf der das Nanofaservlies unter Bildung eines zweilagigen Verbundes abgeschieden war, so auf einer Filterpapieraußenlage aufgebracht, daß das Nanofaservlies zwischen dem außenliegenden Träger und dem Stützelement zu liegen kam.To test the dust separation capacity using the test methods described above, the support element, on which the nanofiber fleece was deposited to form a two-layer composite, was applied to an outer layer of filter paper in such a way that the nanofiber fleece was located between the outer carrier and the support element.
Nachfolgende Tabelle faßt die Resultate der Testung zusammen.The following table summarizes the results of the testing.
trägerPaper
carrier
vliesNanofiber
fleece
elementSupport
element
nationCombi
nation
gewichtAreas
weight
stand längsBreaking resistance
stood lengthwise
stand querBreaking resistance
stood across
lässigkeitAirflow
casualness
laß (0,25-
0,3 0 &mgr;&idiagr;&eegr;)Dust through
let (0.25-
0.3 0 μηι)
widerstand
&Dgr;&rgr;&idiagr;filter
resistance
&Dgr;&rgr;&idiag;
widerstand
&Dgr;&rgr;2filter
resistance
&Dgr;&rgr;2
Die Stützelementlage von Beispiel 3 wurde ohne darauf abgeschiedenes Nanofaservlies auf die außenliegende Filterpapierlage von Beispiel 3 aufgebracht und dieses Filtersystem mit den oben beschriebenen Prüfmethoden hinsichtlich seines StaubabscheideVermögens untersucht.The support element layer of Example 3 was applied to the outer filter paper layer of Example 3 without any nanofiber fleece deposited on it and this filter system was tested for its dust separation capacity using the test methods described above.
Nachfolgende Tabelle faßt die Resultate der Testung zusammen.The following table summarizes the results of the testing.
gewichtAreas
weight
stand längsBreaking resistance
stood lengthwise
stand querBreaking resistance
stood across
lässigkeitAirflow
casualness
(0,25-0,30 pirn)Dust passage
(0.25-0.30 pyr)
widerstand &Dgr;&rgr;&idiagr;filter
resistance Δ�rgr;�idiag;
widerstand &Dgr;&rgr;2filter
resistance Δ�r2
Durch das auf den Papierträger aufgebrachte Nanofaservlies wurde der Staubdurchlaß für 0,25 bis 0,30 &mgr;&tgr;&eegr; große Partikel von 27,89 auf 8,95 % reduziert. Dies entspricht einer Reduzierung von etwa 68 %. Das aufgebrachte Nanofaservlies erhöhte den Filterwiderstand des unbestaubten Filters (&Dgr;&rgr;&idiagr;) nur geringfügig, während der Filterwiderstand des bestaubten Filters (&Dgr;&rgr;2) praktisch unverändert war.The nanofiber fleece applied to the paper carrier reduced the dust permeability for 0.25 to 0.30 μιη sized particles from 27.89 to 8.95%. This corresponds to a reduction of about 68%. The applied nanofiber fleece only slightly increased the filter resistance of the dust-free filter (Δηδ) while the filter resistance of the dust-covered filter (Δη2) remained practically unchanged.
Die vorangehenden Beispiele zeigen, daß die Verwendung von spezifischen Nanofaservliesen in Staubfilterbeuteln bewirkt, daß Feinstpartikel im Größenbereich von 0,25 bis 0,3 &mgr;&tgr;&agr; effizient zurückgehalten werden, ohne dabei den Filterwiderstand &Dgr;&rgr;2 zu erhöhen. Die Saugleistung des Staubsaugers bleibt trotz der deutlichen Abscheidegradverbesserung im Vergleich zu den Referenzbeispielen praktisch unverändert.The previous examples show that the use of specific nanofiber fleeces in dust filter bags results in fine particles in the size range of 0.25 to 0.3 μ΄α being efficiently retained without increasing the filter resistance Δρ2. The suction power of the vacuum cleaner remains practically unchanged in comparison to the reference examples despite the significant improvement in the separation efficiency.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29907699U DE29907699U1 (en) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Dust filter bag containing nanofiber fleece |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29907699U DE29907699U1 (en) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Dust filter bag containing nanofiber fleece |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29907699U1 true DE29907699U1 (en) | 1999-08-05 |
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ID=8072943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29907699U Expired - Lifetime DE29907699U1 (en) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Dust filter bag containing nanofiber fleece |
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