DE10120300A1

DE10120300A1 - Filterpatrone und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE10120300A1
Application number: DE2001120300
Authority: DE
Inventors: Hideo Nobuhara; Osamu Yamaguchi
Original assignee: Chisso Polypro Fiber Co Ltd; Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp; JNC Fibers Corp
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2001-12-06
Also published as: TW585947B; US20020042236A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Filterpatrone mit hoher Filtriergenauigkeit, langer Filterstandzeit und guten Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaften bereit, worin ein Durchmesser eines anfänglich eingefangenen Teilchens sich wenig ändert, der Druckverlust gering ist und weder Blasenbildung, noch Abfallen des Filtermaterials, beobachtet wird. Eine solcher Filterpatrone wird durch ein Herstellungsverahren erhalten, welches das Aufwicklen eines eine thermoplastische Faser umfassenden Vliesstreifens um einen perforierten Zylinder herum in Körperform umfasst, wobei der Vliesstreifen der nachstehenden Gleichung (A) genügt: DOLLAR A log¶10¶ Y < 3,75-0,6 (log¶10¶X) DOLLAR A worin X (cm·3·/cm·2·/s) ein Airflow-Wert des Vliesstreifens ist und Y (g/m·2·) ein Flächengewicht davon ist; oder ein Herstellungsverfahren, welches das Aufwickeln in Körperform umfaßt, wobei die Zahl (W) der Wicklung eines Vliesstreifens um einen perforierten Zylinder herum von einem Ende zu dem anderen Ende eine bis 10 pro einer Länge von 250 mm in dem perforierten Zylinder beträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filterpatrone und ein Verfahren zur Herstel lung derselben, insbesondere eine zylindrische Filterpatrone, die durch Aufwickeln eines thermoplastische Fasern umfassenden Vliesstreifens auf einen perforierten Zylinder in Köperform hergestellt wird und die ausgezeichnete Flüssigkeitsdurch trittseigenschaften, Filterstandzeit und Stabilität der Filtriergenauigkeit aufweist und ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Zum Klären eines Fluids wurden bislang verschiedene Filter entwickelt und herge stellt. Unter ihnen sind Filter vom Patronentyp (nachstehend Filterpatronen genannt) auf dem industriellen Gebiet im breiten Einsatz, beispielsweise zur Entfernung von suspendierten Teilchen in industriellen flüssigen Stoffen, zur Entfernung von Ku chenablauf von einer Kuchenfilteranlage und zum Klären von Industriewasser.

Bislang wurden verschiedene Aufbauarten für eine Filterpatrone vorgeschlagen. Die typischste ist eine Filterpatrone vom Spulen-Wickel-Typ, nämlich eine zylindrische Filterpatrone, die durch Aufwickeln eines Spinnfasergarns als Filtermaterial auf einen perforierten zylindrischen Kern in Köperform und dann Fluffen des Spinnfasergarns hergestellt wird. Diese Art wurde lange aufgrund Kostengünstigkeit und einfacher Herstellung verwendet. Ein anderer Aufbau umfasst eine Filterpatrone vom Vlies- Laminat-Typ. Dies ist eine zylindrische Filterpatrone, hergestellt durch Aufwickeln verschiedener Arten von Vliesen, wie kardiertes Vlies, stufenweise und konzentrisch auf einen perforierten zylindrischen Kern. Ein verbessertes Verfahren bei der Vlies herstellung hat jüngst in einigen Fällen die praktische Umsetzung ermöglicht.

Die vorstehend genannten Filterpatronen haben jedoch verschiedene Mängel. Bei spielsweise ist es bei der Filterpatrone vom Spulen-Wickel-Typ zum Einfangen von Fremdstoffen mit Hilfe von Fluffs (Flausch) von geflufften Spinnfasergarnen und auch in den Zwischenräumen der Spinnfasergarne schwierig, die Größe und die Form der Fluffs und die Abstände zu regeln. Dies begrenzt Größe und Menge der Fremdstoffe, die eingeschlossen werden können. Außerdem fallen aufbauende Fa sern eines Spinnfasergarns, das aus Kurzfasern hergestellt wurde, ab, wenn Fluid auf die Filterpatrone strömt.

Bei der Herstellung eines Spinnfasergarns wird häufig eine Spurenmenge eines Tensids auf die Oberfläche von Kurzfasermaterial aufgetragen, um zu verhindern, dass die Kurzfasern durch elektrostatische Aufladung oder dergleichen an der Spinnmaschine anhaften. Das Filtern einer Flüssigkeit mit einer Filterpatrone, die Tensid-beschichtete Spinnvliesgarne verwendet, kann negative Wirkungen hinsicht lich der Reinheit der Flüssigkeit erbringen, wie Schäumen der Flüssigkeit und Erhö hen des TOC (total organic carbon), COD (chemical oxygen demand) und der elek trischen Leitfähigkeit. Außerdem wird, wie bereits erwähnt, ein Spinnfasergarn durch Spinnen von Kurzfasern hergestellt, wofür mindestens zwei Schritte der Bildung und des Verspinnens von kurzen Fasern erforderlich sind. Somit erhöht die Verwendung von Spinnfasergarn oftmals den Preis des Produkts.

Die Eigenschaften einer Filterpatrone vom Faservlies-Laminattyp hängen von dem verwendeten Vlies ab. Ein Vlies wird meist durch ein Verfahren, bei dem kurze Fa sern mit Hilfe einer Kardiervorrichtung oder einer Blasvliesvorrichtung verwirrt und anschließend dieselben, falls erforderlich, einer Hitzebehandlung mit einem Heißluft erhitzer oder einer Heizwalze unterzogen werden, oder ein Verfahren, bei dem ein Vlies direkt, beispielsweise durch ein Schmelzblasverfahren und ein Spinnvliesver fahren, hergestellt wird. Vorrichtungen zur Herstellung von Vlies, wie eine Kardiervor richtung, eine Blasvliesvorrichtung, ein Heißluftheizer, eine Heizwalze, eine Schmelzblasvorrichtung und eine Spinnvliesvorrichtung, können allerdings bei spielsweise ungleichmäßige Flächengewichte des Vlieses in Seitenrichtung der Vor richtung hervorrufen. Folglich wird eine Filterpatrone mit mangelhafter Qualität er zeugt. Die Verwendung einer fortgeschritteneren Herstellungstechnik, um solche Unebenheiten zu vermeiden, erhöht manchmal auch die Herstellungskosten. Außer dem erfordert die Herstellung einer Art der Filterpatrone vom Vlies-Laminat-Typ zwei bis sechs Arten von Vliesen, und unterschiedliche Vliese sind in Abhängigkeit von der Art einer Filterpatrone erforderlich. Somit steigen in manchen Fällen die Herstel lungskosten.

Verschiedene Verfahren wurden vorgeschlagen, um derartige Probleme von übli chen Filterpatronen zu lösen. Beispielsweise schlägt das Japanische Gebrauchsmu ster, Veröffentlichung Nr. 6-7767, eine Filterpatrone vor, bei der ein Filtermaterial durch Zerdrücken eines Porosität aufweisenden bandförmigen Papiers unter Verdre hen erhalten wird, wodurch es, zur Steuerung eines Durchmessers von bis etwa 3 mm in einer engen Verköperung, um einen porösen Innenzylinder herumgewunden wird. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, indem die Wickelsteigung vom porösen Innen zylinder zur Außenseite allmählich erhöht werden kann. Das Filtermaterial muss al lerdings gedrückt und gequetscht werden, so dass Fremdstoffe hauptsächlich zwi schen den Wicklungsanstiegen des Filtermaterials eingeschlossen werden. Folglich wird weniger der Einschluss von Fremdstoffen durch das Filtermaterial selbst erwar tet, wie im Fall eines üblichen Filters vom Spulen-Wickel-Typ, bei dem Spinnfaser garne verwendet werden, die Fremdstoffe durch die Fluffs einfangen. Dies blockiert die Oberfläche des Filters, unter Verkürzen der Filterstandzeit, oder ruft in bestimm ten Fällen mangelhafte Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaften hervor.

JP-A-1-115423 schlägt einen Filter vor, bei dem Schnüre durch Schlitzen eines Cel lulosespinnvlieses in Streifen und anschließend Durchleiten derselben durch enge Löcher, um sie zu verdrehen, erhalten wurden und um eine Spule mit einer Vielzahl von gebohrten Poren gewickelt wurden. Es wird festgestellt, dass dieses Verfahren die Herstellung eines Filters mit höherer mechanischer Festigkeit ermöglicht und frei von Auflösung von Bindemittel in Wasser und Auslaugen desselben ist, verglichen mit einem üblichen Filter aus aufgerolltem Tissue-Papier, der durch Aufwickeln von Tissue-Papier aus durch Vermahlen eines Nadelholzzellstoffs hergestellter α- Cellulose in Rollenform hergestellt ist.

Das für diesen Filter verwendete Cellulosespinnvlies weist allerdings eine papierarti ge Form auf und somit eine zu hohe Steifigkeit, so dass es sicherlich in geringerem Maße Fremdstoffe durch das Filtermaterial selbst einfängt, wie im Fall eines üblichen Filters vom Spulen-Wickel-Typ unter Verwendung von Spinnfasergarnen, der Fremdstoffe durch die Fluffs einfängt. Außerdem neigt das Cellulosespinnvlies in einer Flüssigkeit, aufgrund seiner papierartigen Form, zum Quellen. Quellen kann verschiedene Probleme hervorrufen, wie Verminderung der Filterfestigkeit, Änderung in der Filtriergenauigkeit, Verschlechterung in der Flüssigkeitsdurchgangseigen schaft, Verminderung in der Filterstandzeit und dergleichen. Die Adhäsion an Faser schnittpunkten des Cellulosespinnvlieses wird meist durch eine bestimmte chemi sche Behandlung ausgeführt. Eine solche Adhäsion ist häufig unbefriedigend, wobei eine Änderung in der Filtriergenauigkeit oder Abfallen von Faserstückchen hervorge rufen wird, so dass eine stabile Filterleistung schwierig zu erreichen ist.

JP-A-4-45810 schlägt außerdem einen Filter vor, der durch Aufwickeln eines Ver bundfasern umfassenden, geschlitzten Vlieses hergestellt wird, wobei 10 Gewichts prozent oder mehr der Strukturfasern verteilte Fasern von 0,5 Denier oder weniger sind, auf einen porösen Kernzylinder, unter Bereitstellung einer Faserdichte von 0,18 bis 0,30. Dieses Verfahren wird vorteilhaft zum Einfangen von feinen, in einer Flüs sigkeit enthaltenen Teilchen unter Einsatz von Fasern mit hoher Feinheit verwendet. Um jedoch die Verbundfasern zu verteilen, muss, beispielsweise unter Verwendung von unter hohem Druck stehendem Wasser, eine mechanische Kraft angewendet werden, und es ist schwierig, alle Fasern gleichmäßig durch Hochdruckwasserverar beitung über das Vlies zu verteilen. Falls nicht gleichmäßig verteilt, gibt es einen Unterschied im Durchmesser der eingefangenen Teilchen zwischen einem gut ver teilten Bereich und einem unzureichend verteilten Bereich des Vlieses, und dies kann die Filtriergenauigkeit vermindern. Die zum Verteilen angewendete mechani sche Kraft senkt manchmal auch die Festigkeit des Vlieses, und dies kann eine Verminderung der sich ergebenden Filterfestigkeit und häufig eine Verformung des Filters während der Verwendung hervorrufen; oder eine mögliche Änderung des Hohlraumverhältnisses des Filters kann die Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaften vermindern.

Die verminderte Festigkeit des Vlieses macht es außerdem schwierig, die Zugspan nung beim Wickeln um einen porösen Kernzylinder zu steuern; folglich können Schwierigkeiten bei der exakten Steuerung der Hohlraumrate entstehen. Ein Spinn verfahren, das zur Herstellung von leicht verteilbaren Fasern erforderlich ist und zu erhöhten Betriebskosten bei der Herstellung davon führt, führt zu erhöhten Produkti onskosten des Filters. Ein solcher Filter würde auf bestimmten Gebieten, wie in der Pharmaindustrie und in der elektronischen Industrie, die eine hohe Filterleistung er fordern, brauchbar sein, wenn die vorstehend genannten Probleme der Filterleistung gelöst sind. Ein solcher Filter wird jedoch in Fällen, bei denen kostengünstige Filter erforderlich sind, wie beim Filtern des Wassers von Schwimmbecken und einer Gal vanisierflüssigkeit in der galvanischen Industrie, als schwierig einsetzbar angesehen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer zylindrischen Filterpatrone mit ausgezeichneten Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaften, ausgezeich neter Filterstandzeit und Stabilität in der Filtriergenauigkeit.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Lösung der vorstehend beschriebe nen Probleme. Es wurde im Ergebnis von Untersuchungen gefunden, dass eine zy lindrische Filterpatrone mit ausgezeichneten Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaften, ausgezeichneter Filterstandzeit und Stabilität der Filtriergenauigkeit durch Aufwickeln eines langfaserigen Vlieses, das thermoplastische Fasern umfasst, auf einen perfo rierten Zylinder in Köperform erhalten werden kann.

Die Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen unternommen und im Ergebnis gefunden, dass die vorstehend beschriebenen Probleme durch eine zylindrische Filterpatrone, die durch Aufwickeln eines Vliesstreifens auf einen perforierten Zylin der in Köperform hergestellt wird, wobei der Streifen thermoplastische Fasern um fassendes, langfaseriges Vlies und/oder schmelzgeblasenes Vlies ist, und ein Air flow-Wert (Luftpermeabilität) in einer bestimmten Beziehung zum Flächengewicht steht, oder durch Angabe einer Zahl der Wicklungen bei der Herstellung der Filter patrone gelöst werden können. Diese Erkenntnisse führten zu der vorliegenden Er findung.

Die vorliegende Erfindung umfasst:

1. Eine Filterpatrone, die durch Aufwickeln eines thermoplastische Faser umfas senden Vliesstreifens um einen perforierten Zylinder herum in Köperform hergestellt ist, wobei der Vliesstreifen der nachstehenden Gleichung (A) genügt:
log₁₀ Y < 3,75 - 0,6 (log₁₀ X) (A),
worin X (cm³/cm²/s) ein Airflow-Wert des Vliesstreifens, gemessen gemäß JIS L 1096-A (1990), ist und Y (g/m²) ein Flächengewicht davon ist.
2. Eine Filterpatrone, die durch Aufwickeln eines thermoplastische Faser umfas senden, langfaserigen Vliesstreifens um einen perforierten Zylinder herum in Köper form hergestellt ist, wobei der Vliesstreifen der nachstehenden Gleichung (B) genügt:
log₁₀ Y < 3,75 - 0,75 (log₁₀ X) (B),
worin X (cm³/cm²/s) ein Airflow-Wert des Vliesstreifens, gemessen gemäß JIS L 1096-A (1990), ist und Y (g/m²) ein Flächengewicht davon ist.
3. Eine Filterpatrone, die durch Aufwickeln eines thermoplastische Faser umfas senden Vliesstreifens um einen perforierten Zylinder herum in Köperform hergestellt ist, wobei beim Aufwickeln in Köperform die Zahl (W) der Wicklung des Vliesstreifens von einem Ende zum anderen Ende in Längsrichtung des perforierten Zylinders eine bis 10 pro Länge von 250 mm in dem perforierten Zylinder ist.
4. Eine Filterpatrone nach Punkt 3, wobei, wenn ein 2facher Wert (2W) der Wickelzahl (W) durch einen Bruch mit einem Nenner von zwei Stellen oder weniger wiedergegeben wird, der einen nicht-kürzbaren Näherungswert darstellt, der Nenner 4 bis 40 ist.
5. Eine Filterpatrone nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei mindestens ein Teil der Faserschnittpunkte des Vliesstreifens thermisch gebunden ist.
6. Eine Filterpatrone nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei der Vliesstreifen eine Breite von 0,5 bis 40 cm aufweist.
7. Eine Filterpatrone nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei das Produkt aus Breite (cm) und Flächengewicht (g/m²) des Vliesstreifens 10 bis 200 ist.
8. Eine Filterpatrone nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei der Vliesstreifen eine Dicke von 0,02 bis 1,20 mm aufweist.
9. Eine Filterpatrone nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei der Vliesstreifen mit einer Heißprägewalze mit einer Prägeflächenrate von 5 bis 25% thermisch unter Druck gebunden ist.
10. Eine Filterpatrone nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei das Filtermaterial der Filterpatrone eine Hohlraumrate von 65 bis 85% aufweist.
11. Eine Filterpatrone nach einem der Punkte 1 und 3, wobei der Vliesstreifen aus einem langfaserigen Vlies besteht.
12. Eine Filterpatrone nach Punkt 11, wobei das langfaserige Vlies durch ein Spinn-Vlies-Verfahren hergestellt ist.
13. Eine Filterpatrone nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei der Vliesstreifen ein Schmelzblasvlies ist.
14. Eine Filterpatrone nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei die thermoplastische Faser eine Verbundfaser ist, die ein niedrig schmelzendes Harz und ein hoch schmelzendes Harz umfasst, wobei der Unterschied der Schmelzpunkte zwischen diesen Harzen 10°C oder mehr beträgt.
15. Eine Filterpatrone nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei die thermoplastische Faser eine Faser ist, die aus mindestens einem thermoplastischen Harz, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyesterharz, einem Polyamidharz, einem Polyethylenharz und einem Polypropylenharz, gebildet ist.
16. Ein Verfahren zur Herstellung einer Filterpatrone, das Aufwickeln eines eine thermoplastische Faser umfassenden Vliesstreifens um einen perforierten Zylinder herum in Köperform umfasst, wobei der Vliesstreifen der nachstehenden Gleichung (A) genügt:
log₁₀ Y < 3,75 - 0,6 (log₁₀ X) (A),
worin X (cm³/cm²/s) ein Airflow-Wert des Vliesstreifens, gemessen gemäß JIS L 1096-A (1990), ist und Y (g/m²) ein Flächengewicht davon ist.
17. Ein Verfahren zur Herstellung einer Filterpatrone, welches das Aufwickeln ei nes eine thermoplastische Faser umfassenden Vliesstreifens um einen perforierten Zylinder herum in Köperform umfasst, wobei beim Wickeln in Köperform die Zahl (W) der Wicklung des Vliesstreifens von einem Ende zum anderen Ende in Längs richtung des perforierten Zylinders eine bis 10 pro Länge von 250 mm in dem perfo rierten Zylinder ist.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Spinnvlieses,

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Kurzfaservlieses,

Fig. 3 gibt Gleichung (A) wieder, die eine Beziehung des Flächengewichts zum Air flow-Wert des Vlieses zeigt,

Fig. 4 erläutert das Aufwickeln eines Vliesstreifens wie er ist, ohne Verarbeitung,

Fig. 5 erläutert das Aufwickeln eines Vliesstreifens unter Verdrehen,

Fig. 6 erläutert das Aufwickeln eines Vliesstreifens unter Changierung,

Fig. 7 erläutert das Einfangen von Fremdstoffen mit Hilfe eines Prägemusters eines Vlieses,

Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Filterpatrone.

Erläuterung zur Legende

1

Lange Faser, die das Spinnvlies ausmacht

2

Fremdstoffe

3

Spule

4

Perforierter Zylinder

5

Changierführung

6

Vliesstreifen oder zusammenlaufender Stoff davon

7

Filterpatrone

8

Teil, bei dem Binden durch starken thermischen Druck mit einem Prägemu ster angewendet worden ist

9

Teil, bei dem Binden nur durch schwachen thermischen Druck durch Abwei chen von einem Prägemuster angewendet worden ist

Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend genauer be schrieben.

Die erfindungsgemäße Filterpatrone wird durch Aufwickeln eines eine thermoplasti sche Faser umfassenden Vliesstreifens auf einen perforierten Zylinder in Köperform hergestellt.

In der vorliegenden Erfindung bedeutet Vliesstreifen ein Vlies mit schmaler Breite, das durch Schlitzen (Schneiden) eines breiten Vlieses oder direkt in schmaler Breite hergestellt worden ist. Es ist bevorzugt, dass ein breites Vlies geschlitzt wird, um bei geringen Kosten eine stabile Qualität zu erhalten. Eine optimale Breite und ein Flä chengewicht eines einzusetzenden Vlieses sollen nachstehend beschrieben werden.

In der vorliegenden Erfindung bedeutet thermoplastische Faser eine aus thermopla stischem Harz hergestellte Faser. Alle thermoplastischen Harze, die schmelzge sponnen werden können, können für das in der vorliegenden Erfindung verwendete thermoplastische Harz eingesetzt werden. Beispiele schließen Polyethylenharze, wie Polyethylen mit niedriger Dichte, Polyethylen mit hoher Dichte und lineares Polye thylen mit niedriger Dichte, Polypropylenharze, wie Polypropylen und copolymeri siertes Polypropylen (beispielsweise binäre oder Mehrkomponenten-Copolymere, umfassend Propylen als primäre Komponente mit Ethylen, Buten-1,4-Methylpenten-1 und dergleichen); andere Polyolefinharze als die vorstehend genannten Polyethy len- und Polypropylenharze; Polyesterharze, wie Polyethylenterephthalat, Polybuty lenterephthalat und niedrig schmelzende Polyester, copolymerisiert mit einem Zusatz von Isophthalsäure neben Terephthalsäure als saure Komponente, Polyamidharze, wie Nylon-6 und Nylon-66, und thermoplastische Harze, wie Polystyrol, Polyurethan elastomere, Polyesterelastomere und Polytetrafluorethylen, ein.

Funktionelle Harze können ebenfalls verwendet werden, um eine Filterpatrone mit Bioabbaubarkeit, abgeleitet von bioabbaubaren Harzen, wie Milchsäuregrundpoly ester, bereitzustellen. Außerdem werden vorzugsweise Polyolefinharze und Polysty rolharze, die unter Verwendung von Metallocenkatalysatoren polymerisiert werden können, für eine Filterpatrone verwendet, unter Nutzung der vorteilhaften Eigen schaften von Metallocenharzen, wie Verbesserung der Festigkeit eines Vlieses und der chemischen Beständigkeit und Verminderung der Herstellungsenergie. Alle diese Harze können zur Verwendung vermischt werden, um die Heißklebeigenschaft und die Steifigkeit eines Vlieses zu regeln. Wenn eine Filterpatrone zum Filtern einer wässerigen Lösung bei Raumtemperatur verwendet wird, werden vorzugsweise Po lyolefinharze, wie Polypropylen und Polyethylen, aus dem Blickwinkel chemischer Beständigkeit und der Kosten eingesetzt. Bei der Verwendung für eine Lösung mit einer relativ hohen Temperatur sind Polyesterharze und Polyamidharze bevorzugt.

Diese thermoplastischen Harze können, falls erforderlich, mit üblich bekannten Addi tiven vermischt werden.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Vliesstreifen ist vorzugsweise ein langfaseriges Vlies oder ein schmelzgeblasenes Vlies, und die erhaltene Filterpatro ne vermindert die Gefahr des Abfallens von Fasern und des Vermischens im Filtrat beim Filtervorgang.

Langfaseriges Vlies oder schmelzgeblasenes Vlies, die vorstehend beschrieben wurden, können gesondert als Vliesstreifen oder in Form eines laminierten Vlieses der beiden verwendet werden.

In der Filterpatrone der vorliegenden Erfindung weist das schmelzgeblasene Vlies als Vliesstreifen eine höhere Feinheit auf als jene des langfaserigen Vlieses und die Textur davon kann leicht homogenisiert werden. Folglich kann die erhaltene Filter patrone in der Filtriergenauigkeit verbessert werden.

Ein mittlerer Faserdurchmesser des vorstehend genannten schmelzgeblasenen Vlie ses variiert in Abhängigkeit von der Verwendung der Filterpatrone und der Art des Harzes und beträgt 0,5 bis 1000 µm, vorzugsweise 1 bis 50 µm. Wenn der mittlere Faserdurchmesser geringer als 0,5 µm ist, ist es schwierig, das Vlies herzustellen, was zu einer kostspieligen Filterpatrone führen kann. Der 1000 µm übersteigende mittlere Faserdurchmesser dehnt andererseits eine Verteilung des Faserdurchmes sers aus und verschlechtert die Textur des erhaltenen Vlieses. Außerdem kann der 50 µm übersteigende mittlere Faserdurchmesser gestatten, dass die benachbarten Fasern durch Restwärme aneinanderbinden, jedoch macht dies so lange keinen Unterschied, als die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht verhindert werden.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Vliesstreifen ist vorzugsweise ein langfaseriges Vlies, ein schmelzgeblasenes Vlies oder ein laminiertes Vlies davon, wobei mindestens ein Teil der Faserschnittpunkte davon thermisch aneinander ge bunden sind. Darunter ist das langfaserige Vlies, bei dem mindestens ein Teil der Faserschnittpunkte thermisch gebunden ist, bevorzugt.

Insbesondere ist ein durch ein Spinnvliesverfahren erhaltenes Vlies als das vorste hend beschriebene, langfaserige Vlies bevorzugt. Das Spinnvliesverfahren ist ein Vliesherstellungsverfahren, bei dem eine thermoplastische Faser aus einer Düse ausgegeben, durch ein Luftgebläse gesaugt und gezogen wird, auf einem Trans portmittel verteilt und dann thermisch gebunden wird. Das thermoplastische Fasern umfassende, langfaserige Vlies, das durch ein Spinnvliesverfahren hergestellt wird, weist eine in Maschinenrichtung ausgerichtete Faserrichtung, wie in Fig. 1 darge stellt, auf, so dass ein durch Fasern 1 entstandenes Loch länglich und eng wird und die maximale Größe des durchtretenden Teilchens 2 relativ gering ist. Im Gegensatz dazu weist ein kurze Fasern umfassendes Vlies, das durch ein Kardierverfahren und dergleichen erhalten wird, eine nicht festgelegte Faserrichtung auf, wie in Fig. 2 dargestellt, so dass ein durch Fasern 1 entstandenes Loch eine Form aufweist, die nahezu kreisförmig oder quadratisch ist, und eine maximale Größe der durchtreten den Teilchen 2, die größer ist als jene von langfaserigem Vlies, das durch das Spinnvliesverfahren hergestellt wurde, auch wenn die Zwei denselben Faserdurch messer und dieselbe Hohlraumrate aufweisen.

In der vorliegenden Erfindung können andere Fasern als die thermoplastischen Fa sern verwendet werden, beispielsweise Baumwolle, Glasfasern und Metallfasern, in Kombination als Strukturfasern des Vliesstreifens, so lange sie die Filterstandzeit, die Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaften und die Funktionen, wie Verhinderung des Abfallens von Stoffen der Filterpatrone, welche für die erfindungsgemäße Filterpa trone charakteristisch sind, nicht beeinträchtigen.

In dem zur Herstellung der Filterpatrone, die die erste Ausführungsform der vorlie genden Erfindung darstellt, verwendeten Vliesstreifen erfüllen der Airflow-Wert X (cm³/cm²/s) und das Flächengewicht Y (g/m²), gemessen durch das JIS L 1096-A- Verfahren, die nachstehende Gleichung (A) durch Verbinden der Faserschnittpunkte davon.

log₁₀ Y < 3,75 - 0,6 (log₁₀ X) (A).

Die erfindungsgemäße Filterpatrone, die durch Aufwickeln des Vliesstreifens um ei nen perforierten Zylinder in Köperform hergestellt wurde, zeigt eine ausgezeichnete Filtriergenauigkeit.

Die Beziehung der Gleichung (A) ist in Fig. 3 dargestellt. Die Gleichung (A) gibt in Fig. 3 eine schattierte Fläche wieder und zeigt einen Flächengewichtsbereich ent sprechend der jeweiligen Airflow-Werte des Vliesstreifens. Wenn der Airflow-Wert und das Flächengewicht nicht die durch den schattierten Bereich wiedergegebene Beziehung aufweisen, bedeutet dies, dass das Flächengewicht zu groß ist und die Steifigkeit des Vliesstreifens zu hoch wird, so dass es schwierig ist, den Vliesstreifen genau um den perforierten Zylinder zu wickeln und die erhaltene Filterpatrone kann verminderte Filtriergenauigkeit aufweisen.

Wenn das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ein Spinnvliesverfahren ist, bei dem ein Vlies direkt aus einer geformten Faser hergestellt wird, vermindert die er haltene Filterpatrone die Gefahr, dass die Fasern abfallen und beim Filtrieren mit dem Filtrat vermischt werden. Außerdem ist es relativ kostengünstig und damit be vorzugt.

In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Vliesstreifen ein langfaseriger Vliesstreifen und der Airflow-Wert X (cm³/cm²/s) und das Flächenge wicht Y (g/m²) genügen der nachstehenden Gleichung (B). In einem solchen Fall ist die Filterpatrone in der Vliesfestigkeit und der Eigenschaft der Verhinderung des Abfallens von Fasern von der Filterpatrone ausgezeichnet und daher weist sie eine besonders ausgezeichnete Filtriergenauigkeit auf.

log₁₀ Y < 3,75 - 0,75 (log₁₀ X) (B).

Nun wird ein Verfahren zum Umwickeln eines perforierten Zylinders mit Vliesstreifen erläutert. Ein Beispiel der Verfahren wird in Fig. 4 gezeigt. Ein Wickler, der übli cherweise für eine Filterpatrone vom Spulen-Wickel-Typ verwendet wird, kann für die Wickelvorrichtung verwendet werden. Ein perforierter Zylinder 4 mit einem Durch messer von etwa 10 bis 40 mm und einer Länge von 100 bis 1000 mm wird an Spule 3 dieses Wicklers angebracht. Ein Vliesstreifen 6 wird durch eine Garnpassage und ein Loch einer Changierführung 5 des Wicklers geführt, um es zusammenlaufen zu lassen und ein- bis zweimal um den perforierten Zylinder zu wickeln. Der perforierte Zylinder kann thermisch an ein Endteil des Vliesstreifens gebunden werden, um den Streifen akkurat zu wickeln. Der Garndurchgang des Wicklers wird wellenförmig in jeder Längsrichtung in Köperform mit der parallel zur Spule angeordneten Chan gierführung 5 bewegt, so dass der Vliesstreifen um den perforierten Zylinder durch Drehung der Spule in Köperform gewickelt wird, wodurch eine Filterpatrone 7 herge stellt wird. Der Durchmesser des in der Changierführung 5 angeordneten Lochs va riiert in Abhängigkeit vom Flächengewicht und der Breite des verwendeten Vlies streifens und fällt vorzugsweise in den Bereich von 3 bis 10 mm. Wenn dieser Durchmesser geringer als 3 mm ist, wird die Reibung zwischen dem Vliesstreifen und dem Loch so erhöht, so dass die Wickelspannung zu hoch wird. Andererseits kann der Wert größer als 10 mm die zusammenlaufende Form des Vlieses nicht sta bilisieren. Verschiedene Changierführungen mit einem engen Loch können für die Changierführung 5 verwendet werden. Beispielsweise können jene mit einer fast Kreisform, einer fast elliptischen Form und fast ebenen Form verwendet werden. Außerdem können auch jene mit einem Schlitzteil an einem Ende eines engen Lochs verwendet werden.

Der perforierte Zylinder dient als Kern einer Filterpatrone, und das Material und die Form davon sollen nicht speziell eingeschränkt sein, so lange sie eine Festigkeit aufweisen, die beim Filtern angewendeten äußeren Druck aushält und so lange der Druckverlust nicht sehr hoch ist. Sie kann beispielsweise ein Spritz-Gieß-geformter Gegenstand, erhalten durch Verarbeiten von Polyethylen oder Polypropylen zu ei nem Zylinder vom Netztyp, wie im Fall mit einem Kern, der für eine übliche Filterpa trone verwendet wird, oder eine, erhalten durch Verarbeiten von Keramik und Edel stahl in der gleichen Weise, sein. Alternativ können andere Filterpatronen, wie eine Filterpatrone, die Faltvorgängen unterzogen wurde, und eine Filterpatrone vom Vlies- Wickel-Typ als perforierter Zylinder verwendet werden.

Die Wickelbedingungen können in diesem Fall gemäß jenen bei der Herstellung ei ner üblichen Filterpatrone vom Spulen-Wickel-Typ eingestellt werden. Die anfängli che Geschwindigkeit der Spule kann beispielsweise auf 1000 bis 2000 U/min einge stellt werden, und die Zufuhrgeschwindigkeit kann geregelt werden, um eine Zug spannung beim Wickeln des Vlieses anzuwenden. Die Hohlraumrate der Filterpatro ne kann in diesem Fall durch die Zugspannung geändert werden.

Dieser Vliesstreifen kann andererseits gedreht und dann aufgewickelt werden. Eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird in Fig. 5 gezeigt. In diesem Fall wird ein für eine Filterpatrone vom Spulen-Wickel-Typ üblich verwendeter Wickler für die Wickelvorrichtung verwendet. Das Vlies wird durch das Verdrehen scheinbar dick und daher weist die Changierführung 5 vorzugsweise einen größeren Lochdurch messer als jener im Fall von Fig. 4 auf. Durch Verdrehen eines Vlieses kann die scheinbare Hohlraumrate des Vlieses, in Abhängigkeit von der Verdrehungszahl pro Einheitslänge oder der Verdrehungsfestigkeit, geändert werden, so dass die Filtrier genauigkeit geregelt werden kann. Die Zahl der Verdrehungen fällt in diesem Fall vorzugsweise in den Bereich des 50- bis 1000fachen pro Meter des Vliesstreifens. Wenn dieser Wert geringer als das 50fache ist, kann ein Verdrehungseffekt kaum erhalten werden. Andererseits versieht ein Wert von mehr als das 1000fache die hergestellte Filterpatrone mit mangelhaften Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaften. Folglich sind beide nicht bevorzugt.

Es ist bevorzugter, den Vliesstreifen durch ein beliebiges Verfahren zusammenzu führen und ihn dann um einen perforierten Zylinder zu wickeln. Ein solches Verfah ren schließt eines ein, bei dem der Vliesstreifen nur durch ein kleines Loch zum Zu sammenführen geführt wird, oder wobei die Querschnittsform des Vliesstreifens durch eine Faltvorrichtung und dann durch ein kleines Loch, um zu einem gefalteten Gegenstand verarbeitet zu werden, vorgeformt werden kann. Die Verwendung des letzteren Verfahrens ermöglicht die Regelung eines Verhältnisses der Changierge schwindigkeit der Changierführung zu der Drehgeschwindigkeit der Spule, um das Wickelmuster zu ändern, so dass Filterpatronen mit verschiedenen Eigenschaften aus derselben Art des Vliesstreifens hergestellt werden können.

Eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens, in dem Vlies nur durch ein klei nes Loch zum Zusammenführen des Streifens geführt wird, ist in Fig. 6 dargestellt. Auch in diesem Fall kann ein Wickler, der üblicherweise für eine Filterpatrone vom Spulen-Wickel-Typ eingesetzt wird, für die Wickelvorrichtung verwendet werden. In Fig. 6 ändert sich das Loch einer Changierführung 5 zu einem kleinen Loch, wo durch der Vliesstreifen zusammengeführt wird, aber eine Führung eines kleinen Lochs kann bei einer Fasergarndurchführung vor der Changierführung 5 bereitge stellt werden. Der Durchmesser des kleinen Lochs variiert in Abhängigkeit vom Flä chengewicht und der Breite des verwendeten Vlieses und fällt vorzugsweise in den Bereich von 3 bis 10 mm. Wenn dieser Durchmesser geringer als 3 mm ist, erhöht sich die Reibung zwischen dem Vlies und dem kleinen Loch, so dass die Wickel spannung zu hoch wird. Andererseits kann ein Wert von mehr als 10 mm die zu sammenlaufende Form des Vlieses nicht stabilisieren.

Bei der Herstellung der vorstehend genannten zusammenlaufenden Vliesstreifen kann außerdem körnige Aktivkohle oder Ionenaustauscherharz vorliegen, so lange sie nicht die Wirkungen der vorliegenden Erfindung stören. In diesem Fall können sie, um die Aktivkohle oder die Ionenaustauscherharze zu fixieren, mit Hilfe eines geeigneten Bindemittels, entweder vor oder nach dem Zusammenlaufenlassen des Vliesstreifens, gebunden werden oder in gefalteter Weise verarbeitet werden, oder sie können zuerst zugegeben werden und dann durch Erhitzen an Stützfasern des Vlieses thermisch gebunden werden.

Die Fasergarndurchführung des Wicklers wird mit Hilfe eines Changiernockens, der parallel zur Spule angeordnet ist, wellenförmig in Köperform bewegt, so dass der Vliesstreifen um den perforierten Zylinder gewickelt wird, während er sich zickzack förmig in Köperform bewegt. Die Wickelbedingungen können in diesem Fall gemäß jenen bei der Herstellung einer üblichen Filterpatrone vom Spulen-Wickel-Typ einge stellt werden. Die Anfangsgeschwindigkeit der Spule kann so eingestellt werden, beispielsweise 1000 bis 2000 U/min. und die Zufuhrgeschwindigkeit kann so geregelt werden, dass ein Zug beim Wickeln des Vlieses angewendet wird. Die Hohlraumrate der Filterpatrone kann in diesem Fall durch die Zugspannung geändert werden.

Außerdem wird der Zug beim Wickeln so geregelt, dass eine Hohlraumrate in der Innenschicht gering ist und die Hohlraumrate in der mittleren Schicht zur äußeren Schicht allmählich größer wird, wenn das Vlies herumgewickelt wird. Insbesondere, wenn der Vliesstreifen erst zu dem gefalteten Gegenstand geformt wird und dann um den perforierten Zylinder herumgewickelt wird, kann aufgrund des Unterschieds in den groben und dichten Strukturen, die in der Außenschicht, der mittleren Schicht und der Innenschicht gebildet sind, in Kombination mit einer Tiefenschicht- Filtrierstruktur, gebildet durch die Falten des Faltgegenstands, eine Filterpatrone mit idealem Filtrieraufbau bereitgestellt werden.

Die Filtriergenauigkeit kann durch Regeln eines Verhältnisses der Changierge schwindigkeit des Changiernockens zur Rotationsgeschwindigkeit der Spule geregelt werden, wodurch eine Zahl (nachstehend als Wickelzahl, wiedergegeben durch W, bezeichnet) des Wickelns des Vliesstreifens um den perforierten Zylinder herum von einem Ende zum anderen Ende in Längsrichtung geändert wird, wenn der Vlies streifen in Köperform aufgewickelt wird. Das heißt, die Wickelzahl bedeutet eine Rotationszahl der Spule 3, während die Changierführung 5 von einem Ende zum anderen Ende des perforierten Zylinders 4 in Längsrichtung bewegt wird. Folglich ist ein Wert W nicht notwendigerweise eine natürliche Zahl. Die Wickelzahl sollte sehr genau sein, und daher muss ein Bewegungsabstand der Changierführung mit der Drehzahl der Spule so abgestimmt sein, damit dieser Wert nicht aus dem Rahmen läuft.

Bei einer erfindungsgemäßen Filterpatrone ist die Wickelzahl W 1 bis 10, vorzugs weise 2 bis 8 und bevorzugter 3 bis 5 pro 250 mm des für die Filterpatrone verwen deten perforierten Zylinders. Wenn dieser Wert geringer als 1 ist, wird der Winkel der Changierung zu groß und daher kann der Vliesstreifen über den perforierten Zy linder hinauslaufen. Wenn dieser Wert andererseits 10 übersteigt, wird der Winkel der Changierung zu gering und der Vliesstreifen kann auch in diesem Fall über den perforierten Zylinder hinauslaufen. Wenn der Wert außerdem vom Bereich von 1 bis 10 abweicht, wird der Durchmesser eines anfänglich eingefangenen Teilchens sehr groß, was zu einer unzureichenden Filterpatrone führt.

Eine Beziehung der Wickelzahl zur Filtriergenauigkeit ist im Fall eines gewickelten Filters, bei dem ein Spinnfasergarn als Filtermaterial verwendet wird, gut bekannt. Bei einem üblichen gewickelten Filter, bei dem ein Spinnfasergarn verwendet wird, weist ein Wickelgarn (das heißt, ein Spinnfasergarn) im Wesentlichen einen kreis förmigen Querschnitt auf und der Garndurchmesser davon ist höchstens etwa 3 mm.

Somit können die Wickelzahl und die Steigung des Garns beim Wickeln zur Köper form durch die nachstehenden Gleichungen (1) und (2) wiedergegeben werden:

2 × W = 2 × W₀ ± 1/N (1),

N = T/W₀/P (2).

wobei W die Wickelzahl ist; W₀ eine natürliche Zahl, die der Wickelzahl W genähert ist, bedeutet; N eine geordnete Zahl ist; T die Changierbreite ist und P die Steigung des Garns ist. Unter den vorstehend genannten Variablen sind W₀ und N natürliche Zahlen, und W, P und T sind beliebige positive Zahlen. Im Allgemeinen gilt, wenn die Steigung des Garns geringer wird, wird ein Wickelfilter mit feinerer Genauigkeit her gestellt. Diese Gleichung kann auch auf anderes Garn als das Spinnfasergarn, bei spielsweise aufgespleißtes Garn, angewendet werden.

In der erfindungsgemäßen Filterpatrone wird andererseits der Vliesstreifen als Fil termaterial anstelle eines Spinnvliesgarns verwendet und daher können die Glei chungen (1) und (2) nicht wie sie sind verwendet werden. Das Faservlies wird beim Wickeln, wie vorstehend beschrieben, zusammenlaufen lassen, so dass die Dicke des Garns viel größer wird, verglichen mit jener von üblichem Spinnfasergarn. Folg lich sind, auch wenn die Bedingungen der Gleichungen (1) und (2) erfüllt sind, die Garne selbst überlagert und eine Filterpatrone mit der vorgesehenen Genauigkeit wird nicht erhalten.

Als dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fanden wir, dass eine Filter patrone, die durch Aufwickeln eines Faservliesstreifens um einen perforierten Zylin der in Köperform hergestellt wird, eine ausgezeichnete Filtereigenschaft zeigt, wenn ein Denominator, M_n, ein spezieller Wert ist, wobei die Wickelzahl durch die nach stehende Gleichung (3) angenähert wird:

2 × W ≒ X/M_n (3),

wobei X/M_n einen nicht-kürzbaren Bruch darstellt, X und M_n jeweils unabhängig von einander natürliche Zahlen darstellen und n eine maximale Anzahl an Stellen der Zahl darstellt; beispielsweise ist M₂ eine ganze Zahl von 1 bis 99.

Wenn in der vorliegenden Erfindung ein 2facher Wert (2W) der Wickelzahl (W) durch einen angenäherten Bruch mit einem nicht-kürzbaren Nenner von zwei Ziffern oder weniger wiedergegeben wird, ist M₂ in der Gleichung (3), das heißt, der Wert des Nenners, 4 bis 40, vorzugsweise 5 bis 20. Wenn der Wert von M₂ größer wird, wird eine Filterpatrone mit feinerer Textur hergestellt. Wenn dieser Wert geringer als 4 wird, wird die Textur der erhaltenen Filterpatrone zu grob und es ist wahrscheinlich, dass eine Stirnfläche der Filterpatrone nicht glatt ist. Wenn andererseits der Wert von M₂ 40 übersteigt, wird die Textur der Filterpatrone zu fein und es ist wahrschein lich, dass die Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaften vermindert sind und sich die Fil terlebensdauer verkürzt.

In diesem Fall ist es wichtig, dass der Wert von 2W zu einem Bruch angenähert ist, mit einem Nenner von einer natürlichen Zahl von zwei Stellen oder weniger. Wenn die Wickelzahl beispielsweise 1,893 ist, ist 2 × W 3,786. Wenn diese 3,786 zu einem Bruch mit einem Nenner von einer Stelle angenähert wird, ist 3 plus 4/5 (dies be deutet einen gemischten Bruch, der aus 3 plus vier Fünftel besteht und das gleiche soll forthin gelten, sofern nicht anders ausgewiesen). Wenn folglich die Wickelzahl 1,893 ist, ist M₁ 5, nämlich der Nenner von 3 plus 4/5. Wenn in ähnlicher Weise 2W zu einem Bruch mit einem Nenner von zwei Stellen oder weniger angenähert wird, ist der Wert davon 3 plus 11/14, und daher ist M₂ 14, nämlich ein Nenner von 3 plus 11/14. Wenn 2W an einen Bruch mit einem Nenner von drei Stellen oder weniger angenähert wird, ist er 3 plus 393/500 und daher ist M₃ 500. In diesem Fall ist ein Wert M₂ in der Gleichung (3) folglich 14, nämlich der Nenner, wenn an einen Bruch mit einem Nenner von zwei Stellen angenähert wurde. Wenn 2W an einen Bruch mit einem Nenner von zwei Stellen oder weniger angenähert wird, sind also 3 plus 22/28 und 3 plus 33/42 die am besten angenäherten Werte, wobei allerdings diese Zahlen zu 3 plus 11/14 gekürzt werden, so dass ein Wert von M₂ in diesem Fall 14 ist.

Der vorstehend beschriebene Wert M₂ wird im Bereich von 4 bis 40 geändert, wo durch Filterpatronen mit verschiedenen Genauigkeiten hergestellt werden können, selbst wenn derselbe Vliesstreifen verwendet wird. Außerdem können sie auch mit einem Verfahren zur Variation der Breite, des Flächengewichts oder des Faser durchmessers des Vliesstreifens kombiniert werden.

Eine Tiefenschicht-Filtrierstruktur einer Filterpatrone kann außerdem durch Wickeln des Vlieses mit M₂, eingestellt auf einen speziellen Wert, bis der Hauptdurchmesser ein bestimmtes Ausmaß annimmt und durch weiteres Wickeln des Vlieses mit dem geänderten Wert von M₂ optimiert werden.

In der erfindungsgemäßen Filterpatrone wird der Vliesstreifen um den perforierten Zylinder 2 zur Bildung einer Filterpatrone mit einem Hauptdurchmesser des 1,5- bis 3fachen der Größe von jener des perforierten Zylinders gewickelt. Selbst wenn in derselben Wickelzahl gewickelt, wird ein Abstand zwischen den Vliesstreifen, in Ab hängigkeit vom Hauptdurchmesser des perforierten Zylinders 4, variiert. Ein Haupt durchmesser des perforierten Zylinders 4 wird gewöhnlich gemäß der Verwen dungsbedingungen festgelegt und die Filtriereigenschaft wird durch einen Haupt durchmesser des perforierten Zylinders 4 nicht gesteuert. Wenn die Wickelzahl die gleiche ist, wird, wenn der Hauptdurchmesser der Filterpatrone größer wird, der Teil chendurchmesser der auf der Filterpatrone eingefangenen, anfänglichen Teilchen geringer.

Ein Faserdurchmesser der langen Faser, die für das langfaserige Vlies, wie vorste hend beschrieben, verwendet wird, variiert in Abhängigkeit von den Verwendungen der Filterpatrone und der Harzart und liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 680 µm. Wenn der Faserdurchmesser 680 µm übersteigt, macht es keinen Unterschied zwischen kontinuierlichen Garnen, die nur gebündelt sind und dem langfaserigen Vlies. Selbst wenn der Faserdurchmesser geringer als 5 µm ist, kann andererseits das erhaltene langfaserige Vlies für eine Filterpatrone verwendet werden. Wenn das langfaserige Vlies jedoch ein durch ein wie vorstehend beschriebenes Spinnvlies verfahren hergestelltes Vlies ist (nachstehend Spinnvlies genannt), vermindert Spin nen der Fasern mit einem Faserdurchmesser von weniger als 5 µm durch das Spinnvliesverfahren die Herstellungseffizienz und ist nicht praktisch. Der Faser durchmesser ist bevorzugter 9 bis 150 µm.

In der erfindungsgemäßen Filterpatrone kann ein durch Laminieren eines langfaseri gen Vlieses und eines schmelzgeblasenen Vlieses hergestelltes Vlies für den Vlies streifen verwendet werden. In diesem Fall können Vorteile, sowohl des langfaserigen Vlieses als auch des schmelzgeblasenen Vlieses, genutzt werden. Eine Teilchen einfangeigenschaft der Filterpatrone wird zum großen Teil durch den Faserdurch messer des schmelzgeblasenen Vlieses beeinflusst und dies ist bei der Herstellung einer Filterpatrone mit hoher Genauigkeit besonders bevorzugt.

Das Laminierungsverfahren ist nicht besonders eingeschränkt. Ein Faseraggregat aus schmelzgeblasenem Faservlies bzw. jenem von langfaserigem Vlies (Langfaservlies) kann in unterschiedlichen Schritten hergestellt werden und dann übereinandergelegt werden, oder alternativ können Fasern direkt auf das langfaseri ge Vlies oder das Langfaservlies schmelzgeblasen und laminiert werden. Beispiele von Kombinationen der Fasern für das laminierte Vlies schließen zwei Schichten von schmelzgeblasenen Fasern/Langfasern, drei Schichten von Langfasern/schmelz geblasenen Fasern/Langfasern und drei Schichten von schmelzgeblasenen Fasern/schmelz geblasenen Fasern/Langfasern, die zwei schmelzgeblasene Fasern un terschiedlicher Faserdurchmesser umfassen, ein.

In der vorliegenden Erfindung können Garne mit unterschiedlichen Querschnitten verwendet werden. Sie können eine Filterpatrone mit denselben Flüssigkeitsdurch trittseigenschaften und höherer Genauigkeit, verglichen mit den Fasern, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, bereitstellen, weil eine Menge an eingeschlos senen feinen Teilchen sich erhöht, wenn die Oberfläche des Filters größer wird.

In der vorliegenden Erfindung kann das zur Herstellung der thermoplastischen Faser verwendete thermoplastische Harz mit einem hydrophilen Harz, wie Polyvinylalkohol, vermischt werden, oder eine Oberfläche des Vliesstreifens kann Plasmabehandlung unterzogen werden, um die Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaften zu verbessern, wenn die Filterpatrone zum Filtrieren einer Flüssigkeit auf Wasserbasis verwendet wird.

In der vorliegenden Erfindung ist das Wärmeverbindungsverfahren (heat bonding) als Verfahren zum Binden von Faserschnittpunkten zur Herstellung des Vlieses aus thermoplastischen Fasern bevorzugt. Das Verfahren schließt eine thermische Druck anwendung zum Binden mit Hilfe einer Vorrichtung, wie einer Heißprägewalze und einer heißen, ebenen Kalanderwalze, und ein Verfahren unter Verwendung einer Heißbehandlungsvorrichtung vom Heißgebläse-Umlufttyp, Heißluftdurchtrittstyp, In frarot-Heiztyp oder Vertikal-Heißgebläsetyp, ein. Unter ihnen ist ein Verfahren unter Verwendung einer Heißprägewalze bevorzugt, da es die Herstellungsgeschwindig keit eines Vlieses anheben kann, gute Produktivität bereitstellt und die Kosten ver mindern kann.

Wie in Fig. 7 dargestellt, weist ein durch das Verfahren unter Verwendung einer Heißprägewalze hergestelltes Vlies Teil 8 auf, wo eine Verbindung durch starken thermischen Druck durch ein Prägemuster angewendet wird und Teil 9, wo nur schwache thermische Druckbindung durch Abweichen von einem Prägemuster an gewendet wird. Dies ermöglicht es, eine große Menge an Fremdstoffen 2 in dem Teil 8 und ein Teil der Fremdstoffe in Teil 9 einzufangen, während die übrigen Fremd stoffe durch das langfaserige Vlies treten können, um sich zur folgenden Schicht zu bewegen. Bevorzugt ist diese Tiefschicht-Filterstruktur, bei der auch die Innenseite des Filters genutzt wird. In diesem Fall ist eine Muster-geprägte Fläche vorzugsweise von 5 bis 25%. Wird die untere Grenze dieser Fläche auf 5% eingestellt, kann die Filterwirkung, ausgeübt durch Teil 8 und 9, erhöht werden und wird die obere Grenze auf 25% eingestellt, kann die Steifigkeit des Vlieses so geregelt werden, dass sie nicht zu hoch wird. Außerdem kann ein Teil der Fremdstoffe durch den Vliesstreifen durchtreten.

Eine Verbundfaser, die ein niedrig schmelzendes Harz und ein hochschmelzendes Harz umfasst, wobei der Schmelzpunktunterschied 10°C oder mehr, vorzugsweise 15°C oder mehr, beträgt, ist als Faser, die den Vliesstreifen aufbaut, bevorzugt. Die Schmelzpunktdifferenz von 10°C oder mehr stabilisiert die Heißklebeeigenschaft an den Faserschnittpunkten des Vlieses. Im Fall eines Harzes ohne Schmelzpunkt wird die Temperatur, bei der das Fließen beginnt, als Schmelzpunkt definiert. Stabilisierte Heißklebung an den Faserschnittpunkten der Vliesstreifen ermöglicht, dass weniger Teilchen, die in der Nähe der Faserschnittpunkte eingeschlossen sind, aus der Fil terpatrone ausströmen, wenn der Filterdruck und die Strömungsmenge einer Lösung erhöht wird und führt zu einer geringeren Verformung der Filterpatrone. Selbst wenn ein Stoff, der in dem Filtrat enthalten ist, die Fasern beeinträchtigt, kann die stabili sierte Heißklebung außerdem die Wahrscheinlichkeit des Abfallens von Fasern ver mindern und ist somit erwünscht.

Die vorstehend beschriebenen Verbundfasern können in beliebigen Formen, wie als Paralleltyp oder als Hülle-Kern-Typ, verwendet werden, wobei ein niedrig schmel zendes Harz an mindestens einem Teil der Faseroberfläche vorliegt.

Eine Kombination von niedrig schmelzendem Harz und hochschmelzendem Harz in den Verbundfasern soll nicht besonders eingeschränkt sein, so lange der Schmelz punktunterschied 10°C oder mehr, vorzugsweise 15°C oder mehr, beträgt, was linear niederdichtes Polyethylen/Polypropylen, hochdichtes Polyethylen/Polypropylen, nie derdichtes Polyethylen/Polypropylen, Copolymer von Propylen mit anderem α- Olefin/Polypropylen, linear niederdichtes Polyethylen/hochdichtes Polyethylen, nie derdichtes Polyethylen/hochdichtes Polyethylen, verschiedene Polyethyle ne/thermoplastischer Polyester, Polypropylen/thermoplastischer Polyester, copoly merisierter niedrig schmelzender thermoplastischer Polyester/thermoplastischer Po lyester, verschiedene Polyethylene/Nylon-6, Polypropylen/Nylon-6, Nylon-6/Nylon-66 und Nylon-6/thermoplastischer Polyester einschließt. Unter ihnen wird vorzugsweise eine Kombination von linear niederdichtem Polyethylen/Polypropylen verwendet, da Steifigkeit und Hohlraumrate des Vliesstreifens während des Schritts des Bindens (Adhäsion) der Faserschnittpunkte bei der Herstellung des Vlieses leicht geregelt werden können. Wenn die Filterpatrone zum Filtern einer Lösung relativ hoher Tem peratur verwendet wird, kann eine Kombination von niedrig schmelzendem Poly ester/Polyethylenterephthalat geeigneterweise verwendet werden, wobei Polyester durch Copolymerisieren mit Isophthalsäure hergestellt wird.

In der vorliegenden Erfindung können andere Fasern als thermoplastische Fasern in dem Faservliesstreifen enthalten sein, so lange sie die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigen. Beispiele dieser Fasern, die anders als thermopla stische Fasern sind, schließen Reyon-, Cupra-, Baumwolle-, Hanf-, Zellstoff- und Kohlefasern ein. Der Gehalt an thermoplastischen Fasern kann vorzugsweise min destens 30 Gewichtsprozent sein und kann 100 Gewichtsprozent betragen. Wenn er weniger als 30 Gewichtsprozent beträgt, wird die Festigkeit des Vlieses vermindert, wenn thermisch mit einem Warmdruckbindungsverfahren und einem Heißluftdurch trittsbehandlungsverfahren gebunden wird, so dass Fasern abfallen und beim Filtrie ren in das Filtrat vermischt werden können.

Zur Herstellung des für die erfindungsgemäße Filterpatrone verwendeten Vliesstrei fens kann eine Einstellung zur Faservlies-Herstellung, beispielsweise eine Spinn breite zur direkten Herstellung eines Vliesstreifens, geregelt werden; allerdings wird vorzugsweise ein breites Vlies in Streifen geschlitzt.

Eine Breite des Vliesstreifens, der für die erfindungsgemäße Filterpatrone verwendet wird, ist vorzugsweise 0,5 bis 40 cm. Wenn diese Breite geringer als 0,5 cm ist, kann das breite Vlies brechen, wenn das Vlies in Streifen geschnitten wird und es ist schwierig, beim Wickeln um den perforierten Zylinder zu einer Köperform die Zug spannung zu regeln. Die Wickelzeit wird außerdem beim Herstellen einer Filterpatro ne mit derselben Hohlraumrate ausgedehnt und die Produktivität wird vermindert. Wenn andererseits die Breite 40 cm übersteigt, kann die Reibung bei einer Garn durchführung eines Wicklers, der eine Changierführung einschließt, größer werden oder das zusammenlaufende Vlies kann in der Form unregelmäßig sein.

Das Flächengewicht des Vliesstreifens, das heißt das Gewicht pro Einheitsfläche des Vlieses, ist vorzugsweise 5 bis 200 g/m². Wenn dieser Wert geringer als 5 g/m² ist, wird die Fasermenge vermindert, was zu einer höheren Unebenheit in dem Vlies oder zu einer verminderten Festigkeit der Vliesfasern oder gelegentlich zu Schwie rigkeiten beim thermischen Binden der Faserschnittpunkte führt. Andererseits wird ein Wert von mehr als 200 g/m² die Steifigkeit des Vlieses zu sehr erhöhen, so dass das Vlies in der späteren Stufe mit Schwierigkeiten um den perforierten Zylinder in Köperform gewickelt wird.

Eine obere Grenze einer Breite des Vliesstreifens variiert in Abhängigkeit vom Flä chengewicht und ein Produkt aus der Breite (cm) und einem Flächengewicht (g/m²) des Vliesstreifens beträgt vorzugsweise 10 bis 200 cm.g/m². Der Wert von mehr als 200 erhöht die Steifigkeit des Vlieses zu stark, so dass Aufwickeln des Vlieses auf einen perforierten Zylinder in Köperform bei der letzteren Stufe schwierig wird. Au ßerdem wird das Vlies beim Zusammenlaufen lassen zu dick, so dass es schwierig wird, es dicht aufzuwickeln. Wenn andererseits das Produkt weniger als 10 beträgt, kann das Vlies geschnitten werden.

In der vorliegenden Erfindung schwankt ein Airflow-Wert (cm³/cm²/s) des Vliesstrei fens, gemessen durch JIS L-1096-A (1990), in Abhängigkeit von der Verwendung der Filterpatrone und ist vorzugsweise 1 bis 6000 cm³/cm²/s.

In der vorliegenden Erfindung ist die Dicke des Vliesstreifens 0,02 bis 1,20 mm, vor zugsweise 0,05 bis 0,90 mm. Wenn die Dicke des Vliesstreifens weniger als 0,02 mm ist, wird die Festigkeit des Vlieses vermindert und das Vlies kann geschnitten werden, wenn es um einen perforierten Zylinder bei der Herstellung der Filterpatrone herumgewickelt wird. Wenn die Dicke des Vliesstreifens andererseits 1,20 mm über steigt, kann die Steifigkeit zu hoch werden, so dass das Vlies schwierig um den per forierten Zylinder dicht und in Köperform gewickelt werden kann.

Der Vliesstreifen wird gewickelt und in Form einer Filterpatrone durch das vorste hend beschriebene Verfahren verarbeitet. Dies kann für eine Filterpatrone wie sie ist verwendet werden oder eine Dichtung aus geschäumtem Polyethylen mit einer Dicke von etwa 3 mm kann an eine Stirnfläche der Filterpatrone gebunden werden, um die Hafteigenschaften für das Gehäuse zu verbessern.

In der erfindungsgemäßen Filterpatrone können auch verteilte Fasern für die Fasern des Vliesstreifens verwendet werden. Da es allerdings wirklich schwierig ist, Fasern zu verteilten Fasern gleichmäßig aufzuteilen, wird bevorzugter ein schmelzgeblase nes Vlies mit einem ähnlichen mittleren Faserdurchmesser, wie vorstehend be schrieben, verwendet.

Wenn das Faservlies durch Einsatz eines hydrophilen Harzes, wie Polyvinylalkohol in einem Ausgangsmaterialharz für das Vlies oder Unterziehen von dessen Oberflä che einer Plasmabehandlung hydrophil gestaltet wird, können die Flüssigkeitsdurch trittseigenschaften der erhaltenen Filterpatrone im Fall des Filtrierens einer wässeri gen Lösung erhöht werden. Folglich ist eine Filterpatrone, die ein solches Harz ver wendet, zum Filtern einer wässerigen Lösung bevorzugt.

In der vorliegenden Erfindung weist die so hergestellte Filterpatrone vorzugsweise eine Hohlraumrate im Bereich von 65 bis 85% auf. Ein Wert, der geringer als 65% ist, gestaltet die Faserdichte zu hoch, so dass die Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaf ten vermindert werden. Andererseits gestaltet ein Wert von mehr als 85% die Festig keit der Filterpatrone geringer und ruft häufig Verformung der Filterpatrone in ungün stiger Weise hervor, wenn Filtern unter hohem Druck ausgeführt wird.

Die Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaften können durch Bereitstellen eines Vliesstrei fens mit einer Kerbe oder mit Perforierung darin verbessert werden. In diesem Fall liegt die Zahl der Kerbung vorzugsweise bei 5 bis 100 pro 10 cm des Vlieses und die Perforierungsfläche ist vorzugsweise 10 bis 80%. Die Filterleistung kann durch Wic keln einer Vielzahl von Vliesstreifen oder durch Zusammenwickeln mit anderen Gar nen, wie Spinnfasergarn, geregelt werden. Ein breites Vlies kann zu einer Schicht form gewickelt werden, während der Vliesstreifen in Querrichtung gewickelt wird, wodurch ein maximaler Ausflussdurchmesser der Teilchen gesteuert werden kann, wenn eine Filterpatrone mit einer hohen Genauigkeit hergestellt wird.

Die Filterstandzeit kann durch Wickeln eines Vlieses mit hoher Feinheit in einer In nenschicht der Filterpatrone und dann Wickeln eines Vlieses mit geringer Feinheit in einer äußeren Schicht davon verbessert werden. In diesem Fall wird eine Feinheit der äußeren Schicht geeigneterweise das 2- bis 8fache geringer sein als jene der inneren Schicht. Außerdem kann die Filterstandzeit auch durch Aufwickeln eines Vlieses mit einer breiten Schlitzweite für die Innenschicht und Wickeln eines Vlieses mit einer engen Schlitzweite für die äußere Schicht verbessert werden. In diesem Fall wird die Vliesstreifenbreite der Innenschicht geeignet 1,5- bis 10mal so groß sein wie jene der äußeren Schicht. Weitere Verfahren zur Verbesserung der Filter standzeit schließen ein Verfahren zum Aufwickeln eines Vlieses mit einem hohen Flächengewicht für die Innenschicht und dann Wickeln eines Vlieses mit einem klei nen Flächengewicht für die äußere Schicht und ein Verfahren zum Wickeln eines schwach verdrehten Vlieses für die innere Schicht und dann Wickeln eines stark verdrehten Vlieses für die äußere Schicht ein. Es ist geeignet, das Flächengewicht für das Vlies in der inneren Schicht auf das 2- bis 10fache von jenem der äußeren Schicht einzustellen und die Verdrehung des Vlieses der äußeren Schicht auf das 2- bis 10fache der Innenschicht einzustellen. Eine dichte und grobe Struktur der Filter patrone kann durch diese Verfahren gebildet werden und eine Filterstandzeit der Filterpatrone wird verbessert.

In der vorliegenden Erfindung kann eine Stirnfläche der Filterpatrone vorzugsweise durch Heißkleben geglättet werden, was glatte endversiegelte Teile an beiden Enden der Filterpatrone bildet und die Versiegelungseigenschaften erhöht. Der Vliesstrei fen, der beide Stirnflächen der Filterpatrone ausmacht, wird durch Wärme, ein Lö sungsmittel, Ultraschallwellen, usw. geschmolzen und dann während des Formens der glatten Stirnflächen verfestigt. Da der thermoplastische Fasern umfassende Vliesstreifen in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein heißes Verfahren bevorzugt.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Beispiele und Ver gleichsbeispiele genauer beschrieben. Die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht durch diese Beispiele eingeschränkt sein. In den jeweiligen Beispielen wurden die physikalischen Eigenschaften und die Filtereigenschaften der Filter durch die nach stehend beschriebenen Verfahren bewertet.

Wickler und Wickelzahl

Ein Wickler hat eine Querbreite (Changierbreite) von 250 mm, wobei das Loch der Changierführung 5, dargestellt in Fig. 6, einen Durchmesser von 5 mm aufweist.

Die anfängliche Geschwindigkeit der Spule wurde auf 1500 U/min eingestellt. Die Wickelzahl (W), das heißt, eine Zahl der Wicklung des Vliesstreifens um einen perfo rierten Zylinder von einem Ende zum anderen Ende, wurde durch Eingreifen einer Hin- und-Her-Bewegung der Changierführung bei einer Drehbewegung des perfo rierten Zylinders mit Hilfe von verschiedenen Zahnrädern mit einer geeigneten An zahl an Zahnradzähnen gesteuert.

Flächengewicht und Dicke des Vlieses

Das Vlies mit der Fläche von 625 cm² (Beispiele 1 bis 15 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5) oder 500 cm² (Beispiele 16 bis 25 und Vergleichsbeispiele 6 bis 9) wurde ab geschnitten und gewogen. Das Gewicht wurde zu einem Gewicht pro Quadratmeter zur Festlegung des Flächengewichts umgerechnet. Die Dicke des geschnittenen Vlieses wurde außerdem gegebenenfalls an 10 Punkten gemessen (Beispiele 1 bis 15 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5) oder an 12 Punkten (Beispiele 16 bis 25 und Vergleichsbeispiele 6 bis 9) und die Werte von 8 Punkten (Beispiele 1 bis 15 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5) oder 10 Punkten (Beispiele 16 bis 25 und Vergleichsbei spiele 6 bis 9), ausgenommen der maximale Wert und der minimale Wert, wurde gemittelt zur Festlegung der Dicke des Vlieses. Die Dicke an den jeweiligen Punkten wurde im Zustand einer Belastung von 196 Pa und mit einer Messgeschwindigkeit von 2 mm/s mit einem "Digithickness Tester (Handelsname)", hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd., gemessen.

Faserdurchmesser der das Vlies ausmachenden Fasern

Vliesproben wurden an 5 Stellen zufällig genommen und wurden mit einem Raste relektronenmikroskop photographiert. 20 Fasern pro Fleck wurden willkürlich ausge wählt und die Durchmesser der Fasern gemessen und ein Mittelwert davon wurde als der Faserdurchmesser (µm) des Vlieses festgelegt.

Airflow-Wert

Gemessen wurde nach dem JIS-L-1096-A-(1990)-Verfahren. Wenn der Airflow-Wert 790 cm³/cm²/s überstieg, war die Messfläche der Testprobe vermindert.

Hohlraumrate des Filtermaterials für die Filterpatrone

Der Hauptdurchmesser, der kleinere Durchmesser, die Länge und das Gewicht der Filterpatrone wurden zur Ermittlung der Hohlraumrate unter Verwendung der nach stehenden Gleichung gemessen. Um die Hohlraumrate des Filtermaterials selbst, ausgenommen den perforierten Zylinder, zu bestimmen, wurde der Hauptdurchmes ser des perforierten Zylinders für den Wert des kleineren Durchmessers genommen und ein Wert, erhalten durch Abzug des Gewichtes des perforierten Zylinders vom Gewicht der Filterpatrone, wurde für den Wert des Gewichtes verwendet:

(Scheinbares Volumen des Filtermaterials) = {(Hauptdurchmesser des Filtermateri als)² - (kleinerer Durchmesser des Filtermaterials)²}/4 × π × (Länge des Filtermate rials);

(Realvolumen des Filtermaterials) = (Gewicht des Filtermaterials)/(Dichte des Rohstoffes des Filtermaterials);

(Hohlraumrate des Filtermaterials) = {1 - (Realvolumen des Filtermaterials)/(Scheinbares Volumen des Filtermaterials)} × 100 (%).

Durchmesser der anfänglich eingefangenen Teilchen, anfänglicher Druckverlust und Filterstandzeit

Eine Filterpatrone wurde in einem Gehäuse einer Prüfvorrichtung für Filterleistung vom Zirkulationstyp befestigt und Wasser wurde im Kreislauf durchgeleitet, wobei die Strömungsgeschwindigkeit mit einer Pumpe auf 30 dm³/Minute geregelt wurde. Der Unterschied im Druck am Einlass und am Auslass der Filterpatrone wurde als an fänglicher Druckverlust festgelegt. Anschließend wurde ein Kuchen, hergestellt durch Vermischen von 8 Arten unterschiedlicher Testpulver I, vorgeschrieben in JIS Z 8901 (1995) (abgekürzt als JIS-8-Arten; Zwischendurchmesser: 6,6 bis 8,6 µm), mit 7 Ar ten desselben Pulvers (abgekürzt als JIS-7-Arten; Zwischendurchmesser: 27 bis 31 µm) in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 kontinuierlich bei 0,4 g/Minute zugegeben (Beispiele 1 bis 15 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5) oder die JIS-7-Arten wurden kon tinuierlich bei 0,2 g/Minute (Beispiele 16 bis 25 und Vergleichsbeispiele 6 bis 9) zu gegeben und die ursprüngliche Lösung und das Filtrat wurden 5 Minuten nach Be ginn der Zugabe als Proben genommen. Sie wurden zu geeigneten Konzentrationen verdünnt und dann die Zahl der in den jeweiligen Lösungen enthaltenen Teilchen durch einen Teilchendetektor vom Lichtschirmtyp zur Berechnung der anfänglichen Einfang-Effizienz gemessen. Außerdem wurde der Wert davon interpoliert, um den Teilchendurchmesser zu bestimmen, der eine Einfang-Effizienz von 80% aufweist. Die Zugabe des Kuchens wurde noch fortgesetzt, bis der Druckverlust der Filterpa trone 0,2 MPa erreichte und von der ursprünglichen Lösung und dem Filtrat wurden wiederum zur Ermittlung des Durchmessers der eingefangenen Teilchen Proben ge nommen. Die Zeit, die vom Beginn der Zugabe des Kuchens bis zum Erreichen von 0,2 MPa verstrich, wurde als Filterstandzeit festgelegt. Wenn die Druckdifferenz kei ne 0,2 MPa erreichte, auch wenn die Filterstandzeit 1000 Minuten erreichte, wurde die Messung zu diesem Zeitpunkt abgebrochen.

Blasenbildung und Faserabfallen im anfänglichen Filtrat

Eine Filterpatrone wurde in einem Gehäuse einer Prüfvorrichtung für Filterleistung vom Zirkulationstyp eingebaut und Ionen-ausgetauschtes Wasser wurde durchge leitet, unter Regelung der Strömungsgeschwindigkeit auf 10000 cm³/Minute mit Hilfe einer Pumpe. Von 1000 cm³ eines anfänglichen Filtrats wurden Proben genommen und 25 cm³ davon wurden in eine Colorimeter-Flasche gegeben und stark gerührt zur Beobachtung von Blasenbildung 10 Sekunden nach dem Stoppen des Rührens. Wenn ein Blasenvolumen (Volumen einer Flüssigkeitsfläche bis zum Oberen der Blase) 10 cm³ oder mehr beträgt, wurde es als mangelhaft beurteilt und mit dem Symbol "C" versehen; wenn ein Volumen an Blasen weniger als 10 cm³ betrug, wur de es als mäßig beurteilt und erhielt das Symbol "B"; und wenn weniger als 5 Blasen mit einem Durchmesser von 1 mm oder mehr beobachtet wurden, wurde es als gut bezeichnet und erhielt das Symbol "A". Außerdem wurden 500 cm³ des anfänglichen Filtrats durch ein Nitrocellulosefilter mit einem Porendurchmesser von 0,8 µm zur Beurteilung des Faserabfallens durchgeleitet. Wenn die Zahl der Fasern mit einer Länge von 1 mm oder mehr pro cm² des Filterpapiers 4 oder mehr war, wurde sie als mangelhaft beurteilt und erhielt "C"; die Zahl von 1 bis 3 wurde als mäßig beurteilt und erhielt "B" und die Zahl 0 wurde als gut bezeichnet und erhielt "A".

Verformung der Filterpatrone

Eine Filterpatrone wurde in ein Gehäuse (durchsichtig) einer Prüfvorrichtung für Fil terleistung vom Zirkulationstyp eingebaut und Wasser wurde im Kreislauf hindurch geleitet, unter Regelung der Strömungsgeschwindigkeit auf 30 dm³/Minute mit Hilfe einer Pumpe. Das Aussehen der Filterpatrone wurde photographiert. Die JIS-7-Arten wurden zugegeben, bis der Druckverlust vor und nach dem Gehäuse 0,5 MPa er reichte. Dann wurde das Aussehen der Filterpatrone unter den gleichen Bedingun gen (Objektivabstand, Vergrößerung, usw.) photographiert, wenn der Druckverlust vor und nach dem Gehäuse 0,5 MPa erreichte. Der Hauptdurchmesser der Filterpa tronen, dargestellt in den zwei Photographien, wurde durch Imageanalyse zur Er mittlung der prozentualen Schrumpfung gemessen. Eine Schrumpfung von weniger als 10% wurde als gut angesehen und mit "A" bezeichnet; eine Schrumpfung von 10% oder mehr und weniger als 20% wurde als mäßig beurteilt und erhielt "B" und eine Schrumpfung von 20% oder mehr wurde als mangelhaft beurteilt und erhielt "C".

Beispiel 1

Als Vlies wurde ein schmelzgeblasenes Polypropylenylies mit einem Flächengewicht von 50 g/m², einer Dicke von 0,8 mm und einem Faserdurchmesser von 82 µm ver wendet, wobei die Faserschnittpunkte durch die Restwärme des Spinnens thermisch gebunden wurden und der Airflow-Wert 1400 cm³/ cm²/s betrug. Als perforierter Zy linder wurde ein spritzgießgeformter Polypropylengegenstand mit einem kleinen Durchmesser von 30 mm, einem großen Durchmesser von 34 mm und einer Länge von 250 mm und auch mit 180 Löchern von 6 mm² verwendet. Das vorstehend ge nannte schmelzgeblasene Vlies wurde zu einer Breite von 2,5 cm geschlitzt, unter Gewinnung eines Vliesstreifens. Der Streifen wurde durch ein Changierloch des Wicklers zum Zusammenlaufen geführt und wurde um den perforierten Zylinder mit einer Wickelzahl von 4,429 gewickelt, bis der Hauptdurchmesser 62 mm errichte, zur Gewinnung einer zylindrischen Filterpatrone 7, wie in Fig. 8 dargestellt.

Beispiel 2

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erhal ten, mit der Abweichung, dass das verwendete Vlies ein schmelzgeblasenes Poly propylenylies mit einem Flächengewicht von 20 g/m², einer Dicke von 0,2 mm und einem Faserdurchmesser von 3 µm war, wobei die Faserschnittpunkte thermisch durch die Restwärme des Spinnens gebunden wurden und ein Airflow-Wert 38 cm³/cm²/s betrug. Diese Filterpatrone hatte eine höhere Filtriergenauigkeit als jene der Filterpatrone, die in Beispiel 1 beschrieben wurde.

Beispiel 3

Als Vlies wurde dasselbe schmelzgeblasene Polypropylenylies wie in Beispiel 2 und ein Polypropylen-Langfaserspinnvlies mit einem Flächengewicht von 20 g/m², einer Dicke von 0,2 mm, einem Faserdurchmesser von 18 µm und einem Airflow-Wert von 560 cm³/cm²/s verwendet. Ein schmelzgeblasenes Vlies und ein Langfaser spinnvlies, wie vorstehend beschrieben, wurden übereinandergelegt und die Faser schnittpunkte wurden unter Druck thermisch mit einer Heißprägewalze bei einer Heißbindungsflächenrate von 13% zur Herstellung eines laminierten Vlieses gebun den. Eine zylindrische Filterpatrone wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 er halten, mit der Abweichung, dass dieses Vlies zur Herstellung eines Vliesstreifens mit einer Breite von 5 cm verwendet wurde. Die Filterpatrone hatte fast die gleiche Filtriergenauigkeit und eine ausgezeichnete Filterstandzeit, verglichen mit der Filter patrone, die in Beispiel 2 beschrieben wurde.

Beispiel 4

Ein Langfaser-Polypropylen-Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 20 g/m², einer Dicke von 0,19 mm und einem Faserdurchmesser von 18 µm, wobei die Faser schnittpunkte unter Druck thermisch mit einer Heißprägewalze bei einer Heißbin dungsflächenrate von 13% gebunden wurden und einem Airflow-Wert von 490 cm³/cm²/s wurde als Vlies verwendet. Derselbe perforierte Zylinder wie in Beispiel 1 wurde verwendet. Das Langfaserspinnvlies wurde zu einer Breite von 5 cm ge schlitzt, unter Bereitstellung eines Vliesstreifens. Der Streifen wurde nicht zusam menlaufen lassen und wurde um den perforierten Zylinder mit einem Wickler bei ei ner Wickelzahl, eingestellt auf 4,429, bis der Hauptdurchmesser 62 mm erreichte, unter Gewinnung einer zylindrischen Filterpatrone, gewickelt.

Beispiel 5

Derselbe Vliesstreifen und perforierte Zylinder wie in Beispiel 1 wurden verwendet. Der Vliesstreifen wurde durch ein Changierloch eines Wicklers geführt und zusam menlaufen lassen. Er wurde um den perforierten Zylinder unter denselben Bedin gungen wie in Beispiel 4 gewickelt, unter Bereitstellung einer Filterpatrone. Die Fil terpatrone hatte eine geringere Filtriergenauigkeit, eine bessere Flüssigkeitsdurch trittseigenschaft und eine längere Filterstandzeit als jene der in Beispiel 4 beschrie benen Filterpatrone.

Beispiel 6

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in derselben Weise wie in Beispiel 5 erhalten, mit der Abweichung der Änderung des Rohstoffharzes und des Spinnvlieses zu Po lyethylenterephthalat. Diese Filterpatrone zeigte fast die gleichen Filtereigenschaften wie jene der in Beispiel 5 beschriebenen Filterpatrone.

Beispiel 7

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 erhal ten, mit der Abweichung der Änderung des Rohstoffharzes des Langfaserspinnvlie ses zu Nylon-66. Diese Filterpatrone zeigte fast die gleichen Filtereigenschaften wie jene der in Beispiel 5 beschriebenen Filterpatrone.

Beispiel 8

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 erhal ten, mit der Abweichung, dass Verbundfasern vom Hülle-Kern-Typ, umfassend hochdichtes Polyethylen als nieder schmelzende Komponente und Polypropylen als hoch schmelzende Komponente, in einem Gewichtsverhältnis von 5 : 5 als aufbauen de Fasern des Langfaserspinnvlieses verwendet wurden. Die Filterpatrone hatte eine viel bessere Genauigkeit als jene der in Beispiel 5 beschriebenen Filterpatrone und zeigte eine solche ausgezeichnete Stabilität in der Filtriergenauigkeit, dass sich der Durchmesser der eingeschlossenen Teilchen bei 0,2 MPa kaum von dem Durch messer der anfänglich eingeschlossenen Teilchen unterschied.

Beispiel 9

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 8 erhal ten, mit der Abweichung, dass linear niederdichtes Polyethylen als niedrig schmel zende Komponente für die Hülle-Kern-Verbundfaser verwendet wurde. Diese Filter patrone hatte fast die gleichen Filtereigenschaften wie jene der Filterpatrone, die in Beispiel 8 erhalten wurde und hatte eine ausgezeichnetere Flüssigkeitsdurchtrittsei genschaft, als jene der Filterpatrone, die in Beispiel 8 beschrieben wurde.

Beispiel 10

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 9 erhal ten, mit der Abweichung, dass das thermische Bindungsverfahren für die Faser schnittpunkte vom thermischen Bindungsverfahren unter Druck mit einer Heißpräge walze zu einem thermischen Behandlungsverfahren mit einer Heizvorrichtung vom Heißumlufttyp geändert wurde. Diese Filterpatrone hatte eine etwas geringere Fil triergenauigkeit als jene der Filterpatrone, die in Beispiel 9 beschrieben wurde.

Beispiel 11

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 erhal ten, mit der Abweichung, dass das Langfaservlies zu einer Breite von 1 cm geschlitzt wurde und dass die Wickelzahl auf 3,476 geändert wurde. Diese Filterpatrone zeigte fast die gleiche Eigenschaft wie jene der in Beispiel 5 beschriebenen Filterpatrone. Die zum Wickeln erforderliche Zeit war jedoch etwas länger als in Beispiel 2.

Beispiel 12

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 11 erhal ten, mit der Abweichung, dass das Langfaservlies zu einer Breite von 9 cm geschlitzt wurde und dass die Wickelzahl auf 3,714 geändert wurde. Diese Filterpatrone hatte eine geringere Filtriergenauigkeit als jene der Filterpatrone, die in Beispiel 11 be schrieben wurde und dies kann darauf zurückzuführen sein, dass der zusammenge laufene Teil des Vliesstreifens sehr dick wurde.

Beispiel 13

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 erhal ten, mit der Abweichung, dass ein Faserdurchmesser der den Vliesstreifen ausma chenden Faser auf 40 µm geändert wurde. Diese Filterpatrone hatte eine geringere Filtriergenauigkeit als jene der Filterpatrone, die in Beispiel 5 beschrieben wurde.

Beispiel 14

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 erhal ten, mit der Abweichung, dass das Flächengewicht des Vliesstreifens auf 44 g/m² geändert wurde. Diese Filterpatrone hatte eine geringere Filtriergenauigkeit als jene der Filterpatrone, die in Beispiel 5 beschrieben wurde.

Beispiel 15

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 erhal ten, mit der Abweichung, dass der Vliesstreifen 100mal pro einem Meter anstelle von Zusammenlaufen verdreht wurde. Diese Filterpatrone zeigte fast die gleichen Filtereigenschaften wie jene der Filterpatrone, die in Beispiel 12 beschrieben wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 erhal ten, mit der Abweichung, dass Polypropylen-Spinnfasergarne mit einem Durchmes ser von 2 mm, hergestellt durch Verspinnen von Fasern mit einem Faserdurchmes ser von 22 µm, anstelle der Vliesstreifen verwendet wurden. Diese Filterpatrone hatte einen Durchmesser der anfänglich eingefangenen Teilchen, der größer war als jener der in Beispiel 5 beschriebenen Filterpatrone und fast derselbe wie von der in Beispiel 12 beschriebenen Filterpatrone. Sie hatte jedoch eine mangelhafte Flüssig keitsdurchtrittseigenschaft und eine kürzere Filterstandzeit als jene der Filterpatrone, die in Beispiel 12 beschrieben wurde. Außerdem wurde beim anfänglichen Filtrat Blasenbildung beobachtet und Abfallen von Filtermaterial wurde ebenfalls beobach tet.

Vergleichsbeispiel 2

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 erhal ten, mit der Abweichung, dass ein Filterpapier Nr. 1, vorgeschrieben in JIS P 3801 (1995), das zu einer Breite von 5 cm geschnitten wurde, anstelle des Vliesstreifens verwendet wurden. Diese Filterpatrone hatte einen Durchmesser der anfänglich ein gefangenen Teilchen, der kleiner war als jener der in Beispiel 5 beschriebenen Fil terpatrone, aber der Durchmesser der eingefangenen Teilchen änderte sich bei er höhtem Druck vom anfänglichen zum einem größeren Ausmaß. Außerdem war die Filterstandzeit sehr kurz und Abfallen von Filtermaterial wurde beim anfänglichen Filtrat beobachtet.

Vergleichsbeispiel 3

Kurze Fasern, umfassend Polypropylen und hochdichtes Polyethylen, die zu acht Teilen verteilbar waren und einen Faserdurchmesser von 25 µm aufwiesen, wurden mit einer Kardiermaschine zu Vlies verarbeitet und der Vliesstoff wurde Faservertei lung und Faserverwirrung durch unter hohem Druck stehendem Wasser unterzogen, zu einem verteilten Kurzfaservlies mit einem Flächengewicht von 22 g/m². Dieses Vlies wurde unter einem Elektronenmikroskop zur Ausführung einer Imageanalyse beobachtet und zeigte, dass 50 Gewichtsprozent der gesamten Fasern zu einem Faserdurchmesser von 9 µm verteilt waren. Eine zylindrische Filterpatrone wurde in derselben Weise wie in Beispiel 5 erhalten, mit der Abweichung, dass dieses Vlies zu einer Breite von 5 cm geschnitten wurde und anstelle des Vliesstreifens einge setzt wurde. Der Durchmesser der anfänglich eingefangenen Teilchen in dieser Fil terpatrone war geringer als jener in der Filterpatrone, die in Beispiel 5 beschrieben wurde, jedoch war der Durchmesser der eingeschlossenen Teilchen bei 0,2 MPa größer. Außerdem wurde geringe Blasenbildung im anfänglichen Filtrat sowie Abfal len von Fasern beobachtet.

Vergleichsbeispiel 4

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 11 erhal ten, mit der Abweichung der Verwendung eines Vlieses, das ein schmelzgeblasenes Polypropylenylies mit einem Flächengewicht von 100 g/m², einer Dicke von 1,5 mm und einem Faserdurchmesser von 140 µm war, wobei die Faserschnittpunkte ther misch durch die Restwärme des Spinnens gebunden wurden und der Airflow-Wert 1400 cm³/cm²/s betrug. Es war schwierig, das Vlies dicht um den perforierten Zylin der zu wickeln, so dass die Filtriergenauigkeit nicht gemessen werden konnte.

Vergleichsbeispiel 5

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 11 erhal ten, mit der Abweichung, dass als Vlies ein schmelzgeblasenes Polypropylenylies mit einem Flächengewicht von 140 g/m², einer Dicke von 0,5 mm und einem Faser durchmesser von 90 µm verwendet wurde, wobei die Faserschnittpunkte thermisch durch die Restwärme vom Spinnen gebunden wurden und der Airflow-Wert 600 cm³/cm²/s betrug. Es war schwierig, das Vlies dicht um den perforierten Zylinder, wie im Fall des Vergleichsbeispiels 4, zu wickeln, so dass die Filtriergenauigkeit nicht gemessen werden konnte.

Vergleichsbeispiel 6

Als Vlies wurde ein Langfaser-Polypropylenspinnvlies mit einem Flächengewicht von 90 g/m², einer Dicke von 0,80 mm und einem Faserdurchmesser von 80 µm verwen det, wobei die Faserschnittpunkte thermisch durch eine Heißprägewalze bei einer heiß gebundenen Flächenrate von 13% gebunden wurden und der Airflow-Wert 1000 cm³/cm²/s betrug. Dieses Langfaserspinnvlies wurde in Vliesstreifen mit einer Breite von 5 cm geschlitzt. Derselbe perforierte Zylinder wie in Beispiel 1 wurde ver wendet. Der Streifen wurde durch ein Changierloch eines Wicklers geführt, um zu sammengeführt und bei einer auf 4,429 eingestellten Wickelzahl um einen perfo rierten Zylinder gewickelt zu werden, bis der Hauptdurchmesser 62 mm erreichte, um eine wie in Fig. 8 dargestellte zylindrische Filterpatrone zu erhalten. In diesem Fall wurde weder Gleichung (A), noch Gleichung (B) genügt. Verglichen mit der Filterpa trone von Beispiel 4, die eine solche hohe Filtriergenauigkeit hatte, dass der Durch messer der anfänglich eingefangenen Teilchen 7 µm war, hatte diese Filterpatrone einen Durchmesser der anfänglich eingefangenen Teilchen von 103 µm, was be wies, dass sie keine feinen Teilchen einfangen konnte.

Vergleichsbeispiel 7

Als Vlies wurde ein Langfaser-Polypropylenspinnvlies mit einem Flächengewicht von 50 g/m², einer Dicke von 0,86 mm und einem Faserdurchmesser von 500 µm ver wendet, wobei die Faserschnittpunkte thermisch durch eine Heißprägewalze bei ei ner heiß gebundenen Flächenrate von 13% gebunden wurden und der Airflow-Wert 3000 cm³/cm²/s betrug. Dieses Langfaserspinnvlies wurde zu einem Vliesstreifen mit einer Breite von 5 cm geschlitzt. Derselbe perforierte Zylinder wie in Beispiel 1 wurde verwendet. Der Streifen wurde durch ein Changierloch eines Wicklers geleitet, um zusammengeführt und bei einer auf 4,429 eingestellten Wickelzahl um einen perfo rierten Zylinder gewickelt zu werden, bis der Hauptdurchmesser 62 mm erreichte, um eine wie in Fig. 8 dargestellte zylindrische Filterpatrone zu erhalten. In diesem Fall wurde weder Gleichung (A), noch Gleichung (B), genügt. Verglichen mit der Filterpa trone von Beispiel 4, die eine so hohe Filtriergenauigkeit hatte, dass der Durchmes ser der anfänglich eingefangenen Teilchen 7 µm betrug, hatte diese Filterpatrone einen Durchmesser der anfänglich eingefangenen Teilchen von 349 µm, was be wies, dass sie keine feinen Teilchen einfangen konnte.

Tabelle 1

Tabelle 2

Beispiel 16

Als Vlies wurde ein durch das Spinnvliesverfahren erhaltenes Langfaser-Polypro pylenylies verwendet. Die Faserschnittpunkte wurden thermisch durch das thermi sche Druckbindungsverfahren mit Hilfe einer Heißprägewalze gebunden. Das Vlies hatte ein Flächengewicht von 22 g/m², eine Dicke von 200 µm und einen mittleren Faserdurchmesser von 17 µm. Das Langfaservlies wurde zur Herstellung eines Vliesstreifens zu einer Breite von 50 mm geschlitzt. Außerdem wurde für einen perfo rierten Zylinder ein spritzgegossener Polypropylengegenstand mit einem kleinen Durchmesser von 30 mm, einem großen Durchmesser von 34 mm und einer Länge von 250 mm und ebenfalls mit 180 Löchern von 6 mm² verwendet. Eine Wickelzahl (W) des Wicklers wurde auf 3,1875 eingestellt (M₂ in der Gleichung (3) ist in diesem Fall 8). Der Vliesstreifen wurde durch ein Loch einer Changierführung in dem Wickler geführt und zusammenlaufen lassen und wurde um den perforierten Zylinder gewic kelt, bis ein Hauptdurchmesser von 60 mm erreicht wurde zur Gewinnung einer zy lindrischen Filterpatrone. Beide Stirnflächen davon wurden durch Erhitzen für 5 Se kunden zusammengeschweißt mit Hilfe einer Heizplatte, die eine Oberflächentempe ratur von 175°C aufwies, unter Bereitstellung einer zylindrischen Filterpatrone, wie in Fig. 8 dargestellt. Weder Blasenbildung, noch Abfallen von Filtermaterial wurde beobachtet und der Druckverlust war gering, und somit erwies sich die Filterpatrone als ausgezeichnet.

Beispiele 17 bis 21

Zylindrische Filterpatronen wurden in der gleichen Weise, unter Verwendung dessel ben Vliesstreifens und perforierten Zylinders wie in Beispiel 16, erhalten, mit der Ab weichung, dass die Wickelzahl (W) auf 3,2778 (Beispiel 17), 3,2917 (Beispiel 18), 3,3847 (Beispiel 19), 3,4118 (Beispiel 20) bzw. 3,1885 (Beispiel 21) eingestellt wur den. Die 2fachen Werte (2W) von diesen Wickelzahlen (W) wurden dem Bruch mit Nennern (M₂) von zwei Ziffern oder weniger angenähert; das heißt, die Nenner sind 9, 12, 13, 17 bzw. 61. Da diese Filterpatronen einen größeren M₂ aufwiesen, wurden die Durchmesser der anfänglich eingeschlossenen Teilchen geringer. Folglich korre liert der Wert von M₂ mit dem Durchmesser der anfänglich eingefangenen Teilchen. Wenn 2W den Brüchen mit Nennern (M₃) von drei Ziffern oder weniger angenähert wurde, sank der Durchmesser der anfänglich eingefangenen Teilchen nicht propor tional dem Nenner (M₃). Beispielsweise, M₃ ist größer in Beispiel 20 als in Beispiel 21, aber der Durchmesser der anfänglich eingefangenen Teilchen ist kleiner in Bei spiel 21. Somit zeigt es sich, dass M₃ in der Gleichung (3) nicht mit der Filtrierge nauigkeit korreliert. Die Wickelzahl W ist in Beispiel 20 geringer als in Beispiel 21, aber der Durchmesser der anfänglich eingefangenen Teilchen ist kleiner in Beispiel 21. Somit erweist es sich, dass der Durchmesser der anfänglich eingefangenen Teil chen sich nicht proportional zu der Wickelzahl W erhöht. Der in Beispiel 21 be schriebene Filter hatte einen relativ hohen Druckverlust und etwas mangelhafte Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaft, verglichen mit anderen Filtern.

Beispiele 22 und 23

Zylindrische Filterpatronen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 19 erhalten, mit der Abweichung, dass die Breite des Vliesstreifens auf 2 cm (Beispiel 22) oder auf 3 cm geändert wurde (Beispiel 23). Diese Filterpatronen hatten große Durch messer anfänglich eingefangener Teilchen, verglichen mit jenen der Filterpatrone, die in Beispiel 19 beschrieben wurde.

Beispiel 24

Eine zylindrische Filterpatrone wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 19 erhal ten, mit der Abweichung der Verwendung eines Vliesstreifens, der ein schmelzge blasenes Vlies mit einem mittleren Faserdurchmesser von 2 µm, einem Flächenge wicht von 22 g/m² und einer Breite von 5 cm war. Diese Filterpatrone hatte einen geringen Durchmesser anfänglich eingefangener Teilchen, verglichen mit jenem der in Beispiel 19 beschriebenen Filterpatrone.

Beispiel 25

Eine zylindrische Filterpatrone wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 19 erhalten, mit der Abweichung der Verwendung eines Vliesstreifens, der ein lami niertes Vlies, erhalten durch thermisches Druckbinden mit Hilfe einer Prägewalze, umfassend drei Arten von Vliesen: Langfaser-Polypropylenylies mit einem Flächen gewicht von 5 g/m und einer Feinheit von 2 dtex, erhalten durch das Spinnvliesver fahren, ein Schmelzblasvlies mit einem mittleren Faserdurchmesser von 2 µm, ei nem Flächengewicht von 22 g/m² und einer Breite von 5 cm, und ein Langfaser- Polypropylenylies mit einem Flächengewicht von 5 g/m² und einer Feinheit von 2 dtex, erhalten durch das Spinnvliesverfahren, war. Diese Filterpatrone hatte einen geringen Durchmesser anfänglich eingefangener Teilchen, verglichen mit der in Bei spiel 19 beschriebenen Filterpatrone.

Vergleichsbeispiel 8

Polypropylen-Kurzfaser mit einer Feinheit von 2 dtex, einer Schnittlänge von 51 mm und einer Krempelzahl von 14 wurde durch übliches Schmelzspinnen gebildet und wurde zu Spinnfasergarn versponnen. Das Spinnfasergarn wurde um denselben perforierten Zylinder wie in Beispiel 16 gewickelt, wobei die Wickelzahl (W) auf 3,2252 eingestellt wurde, unter Gewinnung einer Filterpatrone. Beide Stirnflächen davon wurden durch Erhitzen für 5 Sekunden mit Hilfe einer Heizplatte bei einer Oberflächentemperatur von 175°C verschmolzen, unter Bereitstellung einer Filterpa trone. Diese Filterpatrone war an der Stirnfläche uneben und hinsichtlich der Versie gelungseigenschaft an der Stirnfläche mangelhaft. Der Durchmesser anfänglich ein gefangener Teilchen davon lag zwischen den Durchmessern anfänglich eingefange ner Teilchen in Beispielen 19 und 20, sie hatte jedoch einen höheren Druckverlust als jene von Beispielen 19 und 20 und eine geringere Flüssigkeitsdurchtrittseigen schaft. Außerdem wurden Blasenbildung und Abfallen von Fasern des Filtermaterials im Filtrat beobachtet und daher ist es nicht bevorzugt, sie als Filterpatrone einzuset zen.

Vergleichsbeispiel 9

Eine Filterpatrone wurde in der gleichen Weise unter Verwendung derselben Mate rialien wie in Beispiel 16 erhalten, mit der Abweichung, dass die Wickelzahl (W) auf 0,6538 geändert wurde. Der aufgewickelte Vliesstreifen neigte zum Ablösen von die ser Filterpatrone und er war für eine Filterpatrone nicht geeignet.

Vergleichsbeispiel 10

Eine Filterpatrone wurde in der gleichen Weise unter Verwendung derselben Mate rialien wie in Beispiel 16 erhalten, mit der Abweichung, dass die Wickelzahl (W) auf 10,1923 geändert wurde. Der aufgewickelte Vliesstreifen neigte zum Ablösen von dieser Filterpatrone und war nicht für eine Filterpatrone geeignet.

Vergleichsbeispiel 11

Als Strukturfaser für einen Vliesstreifen wurden Kurzfasern, umfassend Polypropylen und hochdichtes Polyethylen, verwendet, die bei einem Faserquerschnitt und einer Feinheit von 2 dtex und einer Faserlänge von 64 mm in acht Teile verteilbar waren. Diese verteilbaren Kurzfasern wurden durch Verarbeitung mit einer Kardiervorrich tung zu einem Vlies verarbeitet und der Vliesstoff wurde mit einer Heißprägewalze zur Herstellung von Vliesmaterial verarbeitet. Das Vlies wurde zweimal mit einer Wasserstrahlvorrichtung behandelt, um die Fasern mit einem Flächengewicht von 22 g/m² und einer Dicke von 210 µm in dem Vlies zu verteilen. Das Vlies wurde zur Herstellung eines Vliesstreifens zu einer Breite von 50 mm geschlitzt. Außerdem wurde eine Wickelzahl (W) des Wicklers auf 3,1875 eingestellt, (M₂ in Gleichung (3) ist in diesem Fall 8). Der Vliesstreifen wurde durch ein Loch in einer Changierführung in dem Wickler geleitet und zusammengeführt und er wurde um einen perforierten Zylinder gewickelt, bis der Hauptdurchmesser 60 mm erreichte zur Bereitstellung einer zylindrischen Filterpatrone. Beide Stirnflächen davon wurden durch Erhitzen für 5 Sekunden mit einer Heizplatte mit einer Oberflächentemperatur von 175°C, unter Bereitstellung einer Filterpatrone, erhitzt. Die so erhaltene Filterpatrone hatte eine etwas verminderte Filtriergenauigkeit, verglichen mit Beispiel 16. Etwas Blasenbil dung und Abfallen des Filtermaterials wurden in dem Filtrat beobachtet und der Druckverlust war hoch. Außerdem neigte die Filterpatrone zur Verformung und es wurde beurteilt, dass ihre Verwendung ein hohes Maß an Aufmerksamkeit im Fall von hohem Druck erfordert.

Vergleichsbeispiel 12

Als Vlies wurde dasselbe Langfaser-Polypropylen-Spinnvlies wie in Beispiel 16 ver wendet. Dieses Vlies wurde zu einem Vliesstreifen mit einer Breite von 5 cm ge schlitzt. Derselbe perforierte Zylinder wie in Beispiel 16 wurde verwendet. Der Strei fen wurde durch ein Loch einer Changierführung in dem Wickler zum Zusammenfüh ren geleitet, und bei einer auf 0,8077 eingestellten Wickelzahl um den perforierten Zylinder gewickelt, bis ein Hauptdurchmesser 62 mm erreichte, um eine wie in Fig. 8 dargestellte zylindrische Filterpatrone zu erhalten. Verglichen mit der Filterpatrone von Beispiel 16, die einen Durchmesser anfänglich eingefangener Teilchen von 59 µm aufwies, hatte diese Filterpatrone einen Durchmesser anfänglich eingefangener Teilchen von 300 µm, was bewies, dass sie keine feinen Teilchen einfangen konnte.

Vergleichsbeispiel 13

Als Vlies wurde dasselbe Langfaser-Polypropylen-Spinnvlies wie in Beispiel 16 ver wendet. Dieses Vlies wurde zu einem Vliesstreifen mit einer Breite von 5 cm ge schlitzt. Derselbe perforierte Zylinder wie in Beispiel 16 wurde verwendet. Der Strei fen wurde durch ein Loch einer Changierführung in dem Wickler geführt, um zu sammengeführt und bei einer auf 10,0381 eingestellten Wickelzahl um einen perfo rierten Zylinder gewickelt zu werden, bis ein Hauptdurchmesser 62 mm erreichte, um eine wie in Fig. 8 dargestellte zylindrische Filterpatrone zu erhalten. Verglichen mit der Filterpatrone von Beispiel 16 mit einem Durchmesser anfänglich eingefangener Teilchen von 59 µm, hatte diese Filterpatrone einen Durchmesser von anfänglich eingefangenen Teilchen von 500 µm, was bewies, dass sie keine feinen Teilchen einfangen konnte.

Tabelle 3

Wirkungen der Erfindung

Die erfindungsgemäße Filterpatrone weist eine hohe Filtriergenauigkeit, eine lange Filterstandzeit und gute Flüssigkeitsdurchtrittseigenschaften auf, wobei der Durch messer anfänglich eingefangener Teilchen sich wenig ändert, der Druckverlust ge ring ist und weder Blasenbildung noch Abfallen von Filtermaterial, verglichen mit ei ner Filterpatrone vom üblichen Spulen-Wickel-Typ, beobachtet wird.

Claims

1. Filterpatrone, die durch Aufwickeln eines thermoplastische Faser umfassen den Vliesstreifens um einen perforierten Zylinder herum in Köperform herge stellt ist, wobei der Vliesstreifen der nachstehenden Gleichung (A) genügt:
log₁₀ Y < 3,75 - 0,6 (log₁₀ X) (A),
worin X (cm³/cm²/s) ein gemäß JIS L 1096-A (1990) gemessener Airflow-Wert des Vliesstreifens ist, und Y (g/m²) ein Flächengewicht davon ist.

2. Filterpatrone, die durch Aufwickeln eines thermoplastische Faser umfassen den, langfaserigen Vliesstreifens um einen perforierten Zylinder herum in Köperform hergestellt ist, wobei der Vliesstreifen der nachstehenden Glei chung (B) genügt:
log₁₀ Y < 3,75 - 0,75 (log₁₀ X) (B),
worin X (cm³/cm²/s) ein gemäß JIS L 1096-A (1990) gemessener Airflow-Wert des Vliesstreifens ist, und Y (g/m²) ein Flächengewicht davon ist.

3. Filterpatrone, die durch Aufwickeln eines thermoplastische Faser umfassen den Vliesstreifens um einen perforierten Zylinder herum in Köperform herge stellt ist, wobei beim Aufwickeln in Köperform die Zahl (W) der Wicklung des Vliesstreifens von einem Ende zum anderen Ende in Längsrichtung des perfo rierten Zylinders eine bis 10 pro Länge von 250 mm in dem perforierten Zylin der ist.

4. Filterpatrone nach Anspruch 3, wobei, wenn ein 2facher Wert (2W) der Wic kelzahl (W) durch einen Bruch mit einem Nenner von zwei Stellen oder weni ger wiedergegeben wird, der einen nicht-kürzbaren Näherungswert darstellt, der Nenner 4 bis 40 ist.

5. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens ein Teil der Faserschnittpunkte des Vliesstreifens thermisch gebunden ist.

6. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Vliesstreifen eine Breite von 0,5 bis 40 cm aufweist.

7. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Produkt aus Breite (cm) und Flächengewicht (g/m²) des Vliesstreifens 10 bis 200 ist.

8. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Vliesstreifen eine Dicke von 0,02 bis 1,20 mm aufweist.

9. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Vliesstreifen mit einer Heißprägewalze mit einer Prägeflächenrate von 5 bis 25% thermisch unter Druck gebunden ist.

10. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Filtermaterial der Filterpatrone eine Hohlraumrate von 65 bis 85% aufweist.

11. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 10, wobei der Vliesstrei fen aus einem langfaserigen Vlies besteht.

12. Filterpatrone nach Ansprüchen 2 oder 11, wobei das langfaserige Vlies durch ein Spinn-Vlies-Verfahren hergestellt ist.

13. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Vliesstreifen ein Schmelzblasvlies ist.

14. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die thermoplastische Faser eine Verbundfaser ist, die ein niedrig schmelzendes Harz und ein hoch schmelzendes Harz umfasst, wobei der Unterschied der Schmelzpunkte zwi schen diesen Harzen 10°C oder mehr beträgt.

15. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die thermoplastische Faser eine Faser ist, die aus mindestens einem thermoplastischen Harz, aus gewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyesterharz, einem Polya midharz, einem Polyethylenharz und einem Polypropylenharz, gebildet ist.

16. Verfahren zur Herstellung einer Filterpatrone, welches das Aufwickeln eines eine thermoplastische Faser umfassenden Vliesstreifens um einen perforier ten Zylinder herum in Köperform umfasst, wobei der Vliesstreifen der nach stehenden Gleichung (A) genügt:
log₁₀ Y < 3,75 - 0,6 (log₁₀ X) (A),
worin X (cm³/cm²/s) ein gemäß JIS L 1096-A (1990) gemessener Airflow-Wert des Vliesstreifens ist, und Y (g/m²) ein Flächengewicht davon ist.

17. Verfahren zur Herstellung einer Filterpatrone, welches das Aufwickeln eines eine thermoplastische Faser umfassenden Vliesstreifens um einen perforier ten Zylinder herum in Köperform umfasst, wobei beim Wickeln in Köperform die Zahl (W) der Wicklung des Vliesstreifens von einem Ende zum anderen Ende in Längsrichtung des perforierten Zylinders eine bis 10 pro Länge von 250 mm in dem perforierten Zylinder ist.