DE2758504C2

DE2758504C2 - Verfahren zur Herstellung von Filtermaterial

Info

Publication number: DE2758504C2
Application number: DE19772758504
Authority: DE
Inventors: Valerij Konstantinovi&ccaron; Leningrad Afanasjev; Idel Nuchimovi&ccaron; Chalandovskij; Anatolij Ignatjevi&ccaron; Orlovskaja oblast' Chorun&scaron;ij; Moisej Rachmeljevi&ccaron; Kagan; Lev Nikolaevi&ccaron; Leningrad Leptev; Oleg Aleksandrovi&ccaron; Malev; Evgenij Jakovlevi&ccaron; Pe&ccaron;ko; Semen Semenovi&ccaron; Chersonskaja oblast' Vaichanskij
Original assignee: VSESOJUZNOE NAUCNO-PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE CELLJULOZNO-BUMAZNOJ PROMYSLENNOSTI LENINGRAD SU
Current assignee: VSESOJUZNOE NAUCNO-PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE CELLJULOZNO-BUMAZNOJ PROMYSLENNOSTI LENINGRAD SU
Priority date: 1977-12-28
Filing date: 1977-12-28
Publication date: 1985-09-26
Also published as: DE2758504A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Filtermaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Materialien können besonders als Filterelemente in Verbrennungsmotoren, Belüftungs- und Klimaanlagen, Staubfängern und Gasabscheidern, Systemen zur Reinigung von Erdölprodukten verschiedener Viskosität und Verunreinigung eingesetzt werden, außerdem zur Filtration von genießbaren Flüssigkeiten und Produkten der chemischen Industrie, in sanitär-hygienischen Haushaltserzeugnissen, das heißt als Filterelemente, an die besonders hohe Anforderungen nach den Kennwerten gestellt werden, die die besten Betriebseigenschaften sowohl hinsichtlich des Zurückhaltevermögens als auch der Durchlaßfähigkeit gewährleisten.

Die gegenwärtig hergestellten Filtermaterialien zur Filtration von Gas mit verschiedener Konzentration suspendierter Stoffe und für Flüssigkeiten verschiedener Viskosität weisen Poren von 0,1 bis 120 mm Durchmesser auf. Dabei ist die Struktur der hergestellten Filtermaterialien derart, daß sich die einzelnen Poren im Durchmesser wesentlich voneinander unterscheiden. Dies führt zur Inhomogenität des Filtermaterials und zur Senkung seiner Betriebskennwerte sowohl hinsichtlich des Zurückhaltevermögens als auch der Durchlaßfähigkeit.

Es sind Verfahren zur Herstellung von Filtermaterialien bekannt, welche auf der Veränderung der Länge und der Struktur der zellulosehaltigen Fasern, der Herstellung einer Mischung durch Zugabe sowohl von Natur- als auch Chemiefasern sowie von hydrophobierenden Stoffen beruhen.

Eines dieser Verfahren ist ein Verfahren, in dem die Veränderung des mengenmäßigen Verhältnisses der langen und kurzen Fasern durch parallele getrennte Durchführung des Mahlprozesses in wässerigem Medium von zwei Teilen des zellulosehaltigen Rohstoffes und anschließende Mischung durchgeführt wird. Ein Teil wird bei niedriger Konzentration der Masse (0,5 bis 10%, umgerechnet auf absolute Trockensubstanz) und der andere bei hoher Konzentration (15 bis 40%, umgerechnet auf absolute Trockensubstanz) gemahlen. Da aber die Zerfaserung und Verkürzung beim Mahlen im wässerigen Medium stets gleichzeitig und unabhängig von der Konzentration der zu mahlenden Masse verläuft, so fehlt bei der Anwendung des bekannten Verfahrens die Möglichkeit, die physikalisch-mechanischen, kapillar-porösen und Struktur-Sorptions-Eigenschaften des Filtermaterials in einem breiten Bereich zu regeln.

Dies ist damit verbunden, daß das Mahlen im wässerigen Medium unvermeidlich durch bedeutende Quellung, Zerfaserung und Verkürzung der Fasern begleitet wird, was bei der anschließenden Herstellung des Filtermaterials zu einem Wachstum der Bindungskräfte zwischen den Fasern und als Folge davon zu einer starken Verminderung der Filter- und folglich der Betriebskennwerte desselben führt, die von den kapillar-porösen und Struktur-Sorptions-Eigenschaften des Filtermaterials abhängen.

Es sind ferner Verfahren bekannt, welche in gewissem Umfang die Regelung der physikalisch-mechanischen, der kapillar-porösen und Struktur-Sorptions-Eigenschaften der Filtermaterialien durch Veränderung des spezifischen Druckes in der Mahlzone, der Konzentration der zu mahlenden Masse, der spezifischen Belastung auf die Messerschneide, des pH-Wertes des Mediums, der Verwendung verschiedener Mahlgarnitur usw. ermöglichen.
Diese Verfahren bestehen darin, daß man das Mahlen des zellulosehaltigen Rohstoffes in wässerigem Medium in Stoffmühlen und anderen Mahlapparaten periodischen oder kontinuierlichen Betriebs bei einer Konzentration der Masse von 1,5 bis 4,0% auf eine mittlere Faserlänge von 1,5 bis 2,0 mm durchführt, wonach man eine Mischung durch Zugabe zum Rohstoff von Natur- und bzw. oder Chemiefasern sowie von Hydrophobierungsstoffei; iis zur Erzielung einer homogenen faserigen Suspension bereitet. Dann gießt man, formt, preßt und trocknet die Bahn bis zum Erhalt des fertigen Materials. Dabei muß man zum Erhalt der notwendigen Eigenschäften der Mischung unbedingt bedeutende Mengen an Natur- und bzw. oder Kunstfasern (bis zu 70%, bezogen auf die Gesamtmasse des Filtermaterials) zugeben.

Die Ursache dafür sind zwei gleichzeitig und voneinander unabhängig beim Mahlen im wässerigen Medium ablaufende Prozesse, und zwar die Zerfaserung und die Verkürzung der individuellen Fasern. Die Entwicklung

jedes dieser Prozesse zieht irreversible Veränderungen der Eigenschaften der faserigen Masse und des fertigen Filtermaterials nach sich.

Die Zerfaserung begünstigt eine intensive Bindungsbildung und Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Filtermaterials, bewirkt aber gleichzeitig eine Zunahme der Geschlossenheit seiner Oberfläche, eine Senkung seiner Porosität, der Permeabilität, des Sorptionsvermögens, der Voluminosität und der Saugfähigkeit

Die Verkürzung verbessert die Kapillarsaugfähigkeit des Filtermaterials, begünstigt die Luftdurchlässigkeit, bewirkt eine Vergrößerung der Porosität und des Sorptionsvermögens desselben, ist aber die Ursache für die niedrige mechanische Festigkeit des Filtermaterials, die Senkung der elastischen Eigenschaften und Erhöhung der plastischen Eigenschaf ten.

Somit besteht der Hauptnachteil dieser bekannten Verfahren, die auf dem Mahlen des zellulosehaltigen Rohstoffes im wässerigen Medium beruhen, darin, daß es unmöglich ist, die Zerfaserung und die Verkürzung der Fasern streng abzugrenzen, wodurch es unmöglich wird, solche physikalisch-mechanischen Kennwerte des Filtermaterials wie Porosität, Luftdurchlässigkeit, Saugfähigkeit, Voluminosität, mechanische Festigkeit, Elastizität und Plastizität selektiv zu regeln.

Außerdem erfordern die bekannten Verfahren die Verwendung bedeutender Mengen von teuren Chemiefasern.

Die DE-OS 2449478 betrifft Filtermaterial für blattförmige Massen- oder Tiefenfilter sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Filters.

Diese Filtermaterialien verwendet man zur Entfernung von Partikeln aus Flüssigkeiten für Ernährungszwecke und bei der Herstellung von pharmazeutischen Flüssigkeiten. Das blattförmige Tiefenfilter hat eine Dicke von mindestens 1,0 mm. Das im Adsorptionsmedium enthaltene poröse Material weist wenigstens zwei Faserbestandieiie auf, wobei eine der obligaten Komponenten Kaliumtitanat ist.

Der durchschnittliche Porendurchmesser hängt von der Kaliumtitanatmenge ab. Er beträgt laut Anspruch 5 10 bis 40 μπι, während laut Anspruch 7 der durchschnittliche Porendurchmesser über die gesamte Dicke des Filtermaterials konstant ist

In den Beispielen, welche die Eigenschaften der Filtermaterialien beschreiben, weisen die Durchmesser der konkreten Materialien eine Streuung von über 5 μπι auf. Ausgehend von der Beschreibung ist die Homogenität der Porenstruktur des Filtermaterials nicht offensichtlich.

Ein Filtermaterial ohne Kaliumtitanatfasem verliert im übrigen seine Adsorptionseigenschaften. Der Ausdruck »Porendurchmesser«, wie er erfindungsgemäß und in der DE-OS 24 49 478 verwendet wird, ist was seine physikalische Bedeutung betrifft, infolge der unterschiedlichen Methoden zur Beurteilung der Porenstruktur sehr verschieden.

Der Ausdruck »Porengröße« gemäß der DE-OS 24 49 478 betrifft in Kombination mit der maximalen und durchschnittlichen Porengröße nicht die tatsächliche physikalische Messung der Porengröße, sondern bedeutet den beim Test nach der britischen Norm erhaltenen Wert.

Erfindungsgemäß wird zur Beurteilung der Porenstruktur auch der Begriff »Porenvolumen« verwendet der für eine vollständigere Kennzeichnung der Porenstruktur erforderlich ist und nur durch die erfindungsgemäß verwendete Methode ermittelt wei den kann, während die in der DE-OS 24 49 478 verwendete Methode eine Beurteilung des Porenvolumens nicht ermöglicht.

Das bekannte Verfahren zur Herstellung eines Filtermaterials zur Verwendung in einem Massen- oder Tiefenfilter ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Eintrag hergestellt wird, der als Suspension in einem Fließmittel einen ersten Faserbestandteil und einen zweiten Faserbestaiidteil enthält, wobei der zweite Faserbestandteil aus wasserunlöslichen Kaliumtitanatfasem besteht und zwischen 5 und 75 Gew.-% der Faserbestandteile ausmacht und daß dann der Eintrag auf ein Langsieb einer Papierherstellungsmaschine aufgebracht wird, wodurch ein Filtermaterial in Blatt- oder Bahnforro mit einer Dicke von nicht weniger als 1,0 mm, einer mittleren Porengröße von nicht weniger als 3 Mikron und einer Dichte im Bereich von 0,2 bis 0,6 g/cm³ erzeugt wird. Das bekannte Verfahren beruht somit auf der obligatorischen Verwendung von Wasser in allen Stufen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Filtermaterial, das eine Verbesserung der Kapillar-Poreu- und Struktur-Sorptionseigenschaften des Filtermaterials sowie eine Steuerung dieser Eigenschaften innerhalb eines breiten Bereichs ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch das Mahlen des zellulosehaltigen Rohstoffes im Luftmedium entfällt die Zerfaserung, wodurch im nachfolgenden die Quellung und die Fähigkeit der Fasern zur Bildung von Zwischenfaserbindungen gesenkt und es möglich wird, ein hochporöses Filtermaterial bei minimaler Verwendung von Chemiefasern zu erhalten.

Eine gegenüber dem Mahlen in wässerigem Medium gleichmäßigere Verkürzung der Fasern gewährleistet eine homogene Struktur des Filtermaterials.

In dem erfindunsgemäßen Verfahren durchtränkt man vorzugsweise die aus einem Gemisch der in Luftmedium gemahlenen Zellulosefasern und der Zusätze bereitete Mischung nach dem Gießen, Pressen und Trocknen mit einer Harzlösung bis zur Erzielung eines Polykondensationsgrades von 15 bis 90%. Die Durchtränkung des Filtermaterials mit Harzlösungen bewirkt eine Steigerung seiner Hydrophobie, Thermostabilität und mechanisehen Festigkeit. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unterwirft man auch zweckmäßig dem Mahlen im Luftmedium einen Teil des vorher zerkleinerten zellulosehaltigen Rohstoffes und mahlt den restlichen Teil dieses Rohstoffes im wässerigen Medium bei einer Konzentration von 1,5 is 40,0%, umgerechnet auf die absolute Trockensubstanz, auf einen Mahlgrad von 15 bis 60° SR, wonach diese Teile zu vermischen sind. Dadurch wird es möglich, das Verhältnis des zerfaserten und nichtzerfaserten zellulosehaltigen Rohstoffes in der Mischung des Filtermaterials zu regeln und so seine kapillar-porösen und Struktur-Sorptions-Eigenschaften in einem breiten Bereich zu verändern.
Man durchtränkt vorzugsweise in dem erfindungsgemäßen Verfahren die aus einem Gemisch von im Luft-

und wässerigen Medium gemahlenen Fasern und Zusätzen bereitete Mischung nach dem Gießen, Pressen und Trocknen mit einer Harzlösung bis zur Erzielung eines Polykondensationsgrades von 15 bis 90%. Dies bewirkt eine bedeutende Steigerung seiner Hydrophobie, Thermostabilität und mechanischen Festigkeit.

Das vorher zerkleinerte zellulosehaltige Ausgangsmaterial wird im Luftmedium bei einer Konzentration von mindestens 80%, umgerechnet auf absolute Trockensubstanz, in einem Apparat kontinuierlichen Betriebs auf H ' eine mittlere Faserlänge von 03 bis Z5 mm gemahlen. Dann dispergiert man die trockenen, auf die genannte

¥ Länge zerkleinerten Fasern im wässerigen Medium bis zur Erzielung einer homogenen faserigen Suspension mit

ψ einer Konzentration von 1,5 bis 6% und gibt dieser die notwendigen Faser- und Hydrophobierzusätze zu. Die

:f erhaltene Suspension verdünnt man erforderlichenfalls auf eine Konzentration von 0,1 bis 2£% und leitet in das

·£ io Maschinenbassin.

ff Das Gießen, Formen, Pressen und Trocknen des Filtermaterials erfolgt auf bekannten Kartonherstellmaschi-

*' nen (Papierherstellmascbinen) nach bekannten Verfahren. Die Erfindung sieht auch die Möglichkeit vor, die

kapillar-porösen und Struktur-Sorpticns-Eigenschaften des Filtermaterials durch Mahlen nur eines Teils des vorher zerkleinerten zellulosehaltigen Materials im Luftmedium unter anschließender Dispergierung im wässe-

Ψ[ is rigen Medium bis zur Erzielung einer homogenen faserigen Suspension mit einer Konzentration von 1,5 bis 6% '^l in einem breiten Bereich zu regem. Den restlichen Teil mahlt man bei einer Konzentration von 1,5 bis 40,0%,

H umgerechnet auf die absolute Trockensubstanz, auf einen Mahlgrad von 15 bis 60° SR. Dann vermischt man die

' · beiden Teile des gemahlenen zellulosehaltigen Rohstoffes und gibt erforderlichenfalls dem Gemisch Faser- und

<. Hydrophobierzusätze zu.

'_ 20 Die Regelung der notwendigen kapular-porösen und Struktur-Sorptions-Eigenschaften erreicht man durch die Veränderung des Behandlungsgrades der Teile des zellulosehaltigen Rohstoffes und ihres mengenmäßigen Verhältnisses bei der Bereitung der Mischung.

Wenn es notwenig ist, die Hydrophobie, Thermostabilität und die mechanische Festigkeit zu erhöhen, wird das Filtermaterial mit Harzlösungen bis zur Erzielung eines Polykondensationsgrades von 15 bis 90% durchtränkt.
Erfindungsgemäß wurde zur Porenvolumenbestimmung die Methode der Hg-Porometrie herangezogen, die von H. L Ritter, L C Drake entwickelt und von T. G. Plauenov verbessert wurde.

Die Methode der Hg-Porometrie besteht in der Bestimmung des Hg-Volumens, das die Poren ausfüllt, in Abhängigkeit von seinem hydraulischen Druck. Jedem Druckwert entsprechen dabei ganz bestimmte Porendurchmesser. Das Gesamtvolumen an eingedrücktem Quecksilber entspricht dann dem wahren Gesamtporenvolumen des zu untersuchenden porösen Materials. Die Hg-Porometrie ermöglicht somit die Beurteilung des gesamten Porenspektrums des jeweiligen Materials durch Kennzeichnung der Verteilung der Porenvolumina je nach dem Porendurchmesser. Außerdem kann dadurch der Prozentgehalt an Poren, bezogen auf das Gesamtvolumen, quantitativ festgestellt werden, deren Volumen den Hauptanteil am Gesamtporenvolumen des Materials ausmacht

Erfindungsgemäß versteht man somit unter der »Porengröße« die physikalisch reale Größe des Porendurchmessers. Als Hauptparameter der Porenstruktur wird die Verwendung des Prozentgehalts an Poren, bezogen auf das Volumen, mit den bevorzugten Porengrößen vorgeschlagen, d. h. des Prozentgehalts an solchen Poren, deren Durchmesser hinsichtlich ihrer Werte einander nahestehen und sich voneinander höchstens um 5 μιη unterscheiden. Erfindungsgemäß beträgt die Zahl dieser Poren, bezogen auf das Volumen, 60 bis 85% des Gesamtvolumens sämtlicher Poren, deren Durchmesser erfindungsgemäß 0,1 bis 120 μιη betragen. Gerade dieser Parameter kennzeichnet die Homogenität der Porenstruktur des Filtermaterials.

In der DE-OS 24 49 478 (Seite 6, Abs. 3) wird die Porenstruktur nach einem völlig anderen Verfahren ermittelt, und zwar durch die Blasenmethode (bulloskopische Methode).

Das Wesen dieses Verfahrens besteht darin, daß durch die eingeklemmte Filtermaterialprobe und die Flüssigkeitsschicht darüber Luftblasen bei konstant ansteigendem Druck gedrückt werden. Dabei wird der Druck registriert, bei dem das erste Luftbläschen übertritt bzw. der Druck, bei dem ein ganzer Luftbläschenstrom beobachtet wird, der in der Anmeldung als »Siedepunkt« gekennzeichnet wird. Der Druck, bei dem das erste Bläschen übertritt, ermöglicht aufgrund einer empirischen Gleichung die Ermittlung des Durchmessers der maximalen Probenporen und der Druck, bei dem ein ganzer Luftblasenstrom beobachtet wird, die Ermittlung

so der Größen, die in der DE-OS 24 49 478 als »mittlerer Durchmesser« bezeichnet werden, die für die meisten Poren charakteristisch sind. Der Begriff der »meisten Poren« wird dabei nicht präzisiert, da aufgrund der Bläschenmethode der quantitative Porengehalt nicht festgestellt werden kann. In der DE-OS wird somit als Hauptparameter für die Porenstruktur des Materials die Größe der »mittleren Durchmesser« gewählt. Diese Größe »bezieht sich nicht auf eine tatsächliche physikalische Messung der Porengröße, sondern stellt einen Wert dar, der durch ein Testverfahren ermittelt wird« (Seite 6, Abs. 3 der DE-OS 24 49 478).

Es werden somit in beiden Fällen völlig verschiedene Methoden zur Beurteilung der Porenstruktur verwendet. Erfindungsgemäß sind dies das Volumen der Poren bevorzugter Größe und ihr Prozentanteil am Gesamtporenvolumen des Filtermaterials, der durch Beurteilung des gesamten Porenspektrums nach der Hg-Porometrie ermittelt wird. In der DE-OS 24 49 478 ist dies die willkürlich gewählte Größe der maximalen Einzelperson bzw. durchschnittlichen Porendurchmesser, was durch die Bläschenmethode ermittelt wird. Wir haben es hier somit mit in physikalischer Hinsicht grundsätzlich verschiedenen, nicht vergleichbaren Größen zu tun.

Beispiel 1

Filterkarton für Filterelemente der Luftfilter und Belüftung des Vergasermotorgehäuses der Kraftfahrzeuge stellt man erfindungsgemäß aus einer Mischung folgender Zusammensetzung her: Baumwoilzellulose 83%, Kunstfasern 15%, synthetische Bindefasern 2%.
Die Ausgangs-Baumwollzellulose mit einem Trockenheitsgrad von 88% zerkleinert man zu einzelnen

20x20 mm großen Blättchen und führt sie mittels eines Speisers zum Mahlen einem Apparat kontinuierlichen Betriebs zu. Das Mahlen wird bei dem genannten Trockenheitsgrad und bei Erzeugung einer bestimmten Konzentration der Luftsuspension der Fasern in der Mahlzone durchgeführt. Das Mahlen führt man bis zur Erzielung einer mittleren Länge der Fasern von 0,3 bis 0,4 mm durch. Dann führt man die gemahlene Baumwollzellulose einem Bassin zu, wo sie im wässerigen Medium bis zur Erzielung einer Konzentration der faserigen Suspension von 2,5 bis 2,8% dispergiert wird.

Das Mahlgrad der Zellulose im Bassin beträgt 9,5 bis 10° SR.

Aus dem Bassin pumpt man die Zellulose in eine Stoffmühle, einen Hydrozerkleinerungsapparat oder einen anderen Behälter mit einer Vorrichtung zum Rühren zum zusätzlichen Dispergieren. Die Dispergierung dauert 5 bis 7 Minuten. Danach dosiert man der Stoffmühle oder dem jeweiligen Behälter hintereinander das Bindemittel und die Kunstfasern zu. Der Endmahlgrad der Mischung beträgt 11 bis 12° SR.

Dann führt man die Masse durch Systeme von Bassins der zusätzlichen Raffinierung und Reinigung einer Kartonflachnetzmaschine zu, wo die Bahn der Filterkartongrundlage gegossen, geformt und getrocknet wird.

Die Filterkartongrundlage durchtränkt man mit einer Aldehydharzlösung bis zur Erzielung eines Polykondensationsgrades von 15% zur Herbeiführung einer hohen mechanischen Festigkeit, Hydrophobie und hoher Elastizitäts-Relaxations-Kennwerte des fertigen Kartons, welche es möglich machen, den Karton zu prägen und zu Filterelementen zu verarbeiten.

Die Vegleichskennwerte des nach dem bekannten und dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Filterkartons sind in der Tabelle 1 angeführt, wobei die Mischung nach dem bekannten Verfahren zu 50% aus Baumwollzellulose, zu 48% aus Kunstfasern und zu 2% aus synthetischen Bindefasern besteht.

Tabelle 1

Lfd. Kennwerte
Nr.

1. Masse, m², g

2. Volumenmasse, g/cm³

3. Widerstand dem ständigen Luftstrom, mm Wassersäule

4. Gesamtintervall der Porengröße, μπι

5. Summarisches Porenvolumen, cm-Vkg

6. Volumen der 35 bis 40 μίτι großen Poren, cm³/g

7. Volumen der 35 bis 40 μΐη großen Poren, % vom summarischen Volumen

8. Volumen der Poren anderer Abmessungen, %

9. Filterfähigkeit nach grobem Staub nach SAE, %

10. Zurückhaltevermögen nach grobem Staub nach SAE, g

11. Filtrationsfeinheit, μπι

Wie aus den Angaben der Tabelle 1 zu ersehen ist, gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren eine relativ monodisperse poröse Struktur des Kartons mit vorwiegender Porengröße von 35 bis 40 μΐη (60% von dem summarischen Porenvolumen). Somit gewährleistet der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Karton eine gegenüber dem bekannten Verfahren bessere Filterfähigkeit und ein besseres Zurückhaltevermögen, einen geringen aerodynamischen Widerstand und eine geringere Größe der durchgelassenen Teilchen.

Die genannten Vorteile sind bei einem bedeutend geringeren Gehalt der Mischung an teueren Kunstfasern erreicht

Beispie! 2

Man stellt Filterkarton für Luftreiniger der Dieselmotoren erfindungsgemäß aus einer Mischung der folgenden Zusammensetzung her: Baumwollzellulose 40%, Sulfatzellulose aus Nadelhölzern 60%.

Das Mahlen der Baumwollzellulose wird erfindungsgemäß in wässerigem Medium bei einer Konzentration von 3,0 bis 3,5% bis zur Erzielung eines Mahlgrades von 15 bis 16° SR durchgeführt Die Nadelholz-Sulfatzellulose zermaWt man bei einem Trockenheitsgrad von 94% nach der in Beispiel 1 beschriebenen Technologie auf eine mittlere Faserlänge von 2,0 bis 2£ mm.

Die Mischung wird in einem Kompositionsbassin bereitet, wo eine Konzentration von 24 bis 3,0% aufrechterhalten wird. In das Kompositionsbassin werden auch Kolophoniumleim, Alaune und eine Lösung von Melaminformaldehydharz gegeben. Das Gießen, Formen, Pressen und Trocknen wird nach bekanntem Verfahren durchgeführt

Die Kennwerte des Rlterkartons, erhalten nach dem bekannten und dem erfindungsgemäßen Verfahren, sind in der Tabelle 2 zugeführt, wobei die Mischung nach dem bekannten Verfahren zu 100% aus in wässerigem Medium gemahlener Baumwollzellulose besteht

Filterkarton	nach dem
nach dem	erfindunsgemäßen
bekannten	Verfahren
Verfahren	4
3	146
145	0,20
0,28	0,18
0,25	3,01 bis 120,0
0,51 bis 120,0	3,25
2,25	1,95
0,5	60,0
22,0	40,0
78,0	99,6
98,2	62,5
43,0	4,0
5,5

Tabelle

ίο

IS

20

30

35

40

45

50

55

65

Lfd. Kennwerte Nr.

Filterkarton
nach dem
bekannten
Verfahren
3

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

8.

9. 10.

Masse, m², g Volumenmasse, g/cm³ Widerstand dem ständigen Luftstrom, mm Wassersäule Gesamtintervall der Porengröße, μπι Summarisches Porenvolumen, cm³/g Volumen der 25 bis 30 μπι großen Poren, cmVg Volumen der 25 bis 30 μιη großen Poren, % vom summarischen Volumen Filterfähigkeit nach dem Staub mit einer spezifischen Oberfläche von 5600 cmVg, % Zurückhaltevermögen nach dem gen annten Staub, g/m² Filtrationsfeinheit, μιη

115,0

0,5 bis 110

nach dem

erfindungsgemäßen

Verfahren

117,0

0,24

0,5

1,0 bis 85,0

2,62

1,9

72,0

99,9

440 2,0

Somit besitzt der erfindungsgemäße Karton eine homogenere Struktur, die einen bedeutend geringeren aerodynamischen Widerstand, eine hohe Fiilterfähigkeit und ein hohes Retentionsvermögen gewährleistet und es möglich macht, abreibende Teilchen geringerer Abmessungen zurückzuhalten. Dabei ist zu berücksichtigen, daß 25 der erfindungsgemäße Karton aus einem billigeren Rohstoff besteht.

Beispiel 3

Filterkarton zur Reinigung von Industrieabgasen, welche die Umwelt belasten, stellt man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus einer Mischung der folgenden Zusammensetzung her: nichtgebleichte Sulfatzellulose aus Nadelhölzern 80%, anorganische Fasern 15%, synthetische Bindefasern 5%.

Man zerkleinert erfindungsgemäß nichtgebleichte Sulfatzellulose mit einem Trockenheitsgrad von 80% und führt zum Mahlen dem Apparat kontinuierlichen Betriebs zu.

Die Fasern werden auf eine mittlere Faserlänge von 1,6 bis 1,8 mm gemahlen. Nach dem Dispergieren vermischt man die Holzzellulose mit dem bereiteten Gemisch der anorganischen Fasern und der synthetischen Bindefasern und unterwirft dann analog zu Beispiel 2 der Leimung.

Das Gießen, Pressen und Trocknen erfolgt nach dem bekannten Verfahren. Die Kennwerte des Filterkartons, erhalten nach dem erfindungsgemäßen uuid dem bekannten Verfahren, sind in der Tabelle 3 angeführt, wobei man nach dem bekannten statt der nichtgebleichten, hochveredelte Holzzellulose in gleicher Menge verwendet, deren Mahlen in wässerigem Medium durchgeführt wird.

Tabelle

Lfd.	Kennwerte	Filterkarton	nach dem
Nr.		nach dem	erfindungsgemäßen
		bekannten	Verfahren
		Verfahren

1. Masse, m²/g

2. Volumenmasse, g/cm³

3. Gesamtintervall der Porengröße, μιη

4. Summarisches Porenvolumen. cm³/g

5. Volumen der 5 bis 10 μπι großen Poren, cm³/g

6. Volumen der 5 bis 10 μιη großen Poren, % vom summarischen Volumen

7. Filterfähigkeit nach dem verunreinigten Gas, %

8. Filtrationsfeinheit, μιη

Wie aus der Tabelle 3 zu ersehen ist, besitzt der nach der Erfindung erhaltene Karton eine hochhomogene 60 Struktur mit vorwiegender Porengröße von 5 bis 10 μιη.

Die erhaltene Struktur bewirkt eine bedeutende Erhöhung der Filterfähigkeit sowie eine Senkung der absoluten Filtrationsfeinheit . . .

Es soll außerdem festgestellt werden, daß die genannten Kennwerte unter Verwendung eines billigeren Rohstoffes erreicht werden.

105	105
036	030
01 bis 60	0,1 bis 40
1,08	1,82
0,52	1,48
48,0	81,0
89,0	993
1,5	0.4

Beispiel 4
Filterkarton für Grobreinigung der Produkte der Destillation von Erdöl von den mechanischen Beimengun-

gen bereitet man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus einer zu 100% aus nichtgebleichter Nadelholzsulfaizelluiose bestehenden Mischung.

Man mahlt nichtgebleichte Sulfatzellulose in einer Menge von 90 Masseprozent absolut trockener Substanz in einem Apparat kontinuierlichen Betriebs bei einem Trockenheitsgrad von 94% auf eine mittlere Faserlänge von 2,1 bis 2,3 mm. Den restlichen Teil der Zellulose (10%) mahlt man in wässerigem Medium bei einer Konzentration von 15% in der ersten Stufe und von 3,5% in der zweiten und der dritten Stufe auf 40° SR. Das Leimen der Masse aus einem Gemisch der in dem wässerigen und dem Luftmedium gemahlenen Fasern wird analog zu Beispiel 2 durchgeführt. Das Gießen, Formen, Pressen und Trocknen erfolgt nach bekannter Methode.

Die Kennwerte des Filterkartons, erhalten nach dem bekannten und dem erfindungsgemäßen Verfahren, sind in der Tabelle 4 angeführt, wobei man nach dem bekannten Verfahren 100% veredelte Sulfatzellulose verwendet, die in wässerigem Medium gemahlen wird.

Tabelle 4

Lfd. Kennwerte
Nr.

1. Masse, m², g

2. Volumenmasse, g/cm³

3. Gesamtintervall der Porengröße, μΐη

4. Summarisches Porenvolumen, cm³/g

5. Volumen der 15 bis 20 μπι großen Poren, cm³/g

6. Volumen der 15 bis 20 μίτι großen Poren, % von summarischen Volumen

7. Filtrationsleistung, l/min · m²

Filterkarton	nach dem
nach dem	erfindungsgemäßen
bekannten	Verfahren
Verfahren	245
240	0,32
0,38	0,5 bis 65,0
0,1 bis 82,0	2,24
1,91	1,68
0,71	75,0
37,0

880,0

1100,0

Wie aus den Angaben der Tabelle 4 zu ersehen ist, enthält die Struktur des erfindungsgemäßen Kartons 75 Volumenprozent 15 bis 20 μπι große Poren, wodurch eine bedeutend bessere Homogenität und eine hohe Durchlaßfähigkeit des Kartons erreicht wird. Der erfindungsgemäß verwendete Rohstoff ist bedeutend billiger.

Beispiel 5

Sanitär-hygienisches Papier stellt man erfindungsgemäß aus einer zu 100% aus gebleichter Sulfatzellulose bestehenden Mischung her.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zerkleinert man gebleichte Sulfatzellulose in einer Menge von 75%, bezogen auf die Gesamtmasse nach den absolut trockenen Fasern unter anschließendem Mahlen bei einem Ausgangstrockenheitsgrad von 86% auf eine mittlere Faserlänge von 1,2 bis 1,5 mm. Den restlichen Teil der Zellulose (25%) mahlt man im wässerigen Medium bei einer Konzentration von 24 bis 3,0% auf 22 bis 25° SR. Die Bereitung der Mischung, das Gießen, Pressen und Trocknen wird analog den vorhergehenden Beispielen durchgeführt

Die Kennwerte des nach dem bekannten und dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Papiere sind in der Tabelle 5 angeführt, wobei in dem bekannten Verfahren gebleichte Sultitzellulose in gleicher Menge, gemahlen in wässerigem Medium, verwendet wird

Tabelle 5	Kennwerte	Papier	nach dem
Lfd.		nach dem	erfindungsgemäßen
Nr.		bekannten	Verfahren
		Verfahren	41,0
	Masse, m^J,g	42,0	0,22
1.	Volumenmasse, g/cm³	0,28	2 bis 50
2.	Gesamtintervall der Porengröße, μπι	0,5 bis 70	1,48
3.	Summarisches Porenvolumen, cm³/g	0,85	1,26
4.	Volumen der 30 bis 35 μπι großen Poren, cmVg	034	85,0
5.	Volumen der 30 bis 35 μηι großen Poren,	40,0
6.	% vom summarischen Volumen		147,0
	Saugfähigkeit nach Wasser, %	89,0	89,0
7.	Elastizitätsmodul, kp/mm²	230,0
8.

Wie aus der Tabelle 5 zu ersehen ist, weist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Papier eine vorwiegende Porengröße in einem Bereich von 30 bis 35 um auf. Diese Poren machen 85% des summarischen Volumens aus. Das Papier besitzt eine größere Saugfähigkeit, Weichheit und einen geringen Elastizitätsmodul ireeenüber dem nach dem bekannten Verfahren aus einem teueren Rohstoff erhaltenen Papier.

Lfd.	Kennwerte	Filterkarton	nach dem
Nr.		nach dem	erfindungsgemäßen
		bekannten	Verfahren
		Verfahren

Beispiel 6

Filterkarton für Filtration von genießbaren Flüssigkeiten wird erfindungsgemäß aus einer Mischung der folgenden Zusammensetzung hergestellt: gebleichte Zellulose aus Nadelhölzern 82%, Chrysotilasbest 8%, Diatomeenerde 10%.

Nach dein erfindungsgemäßen Verfahren wird die gebleichte Zellulose in einer Menge von 40% (von den 82% nach der Mischung) bei einem Trockenheitsgrad von 84% auf eine mittlere Faserlänge von 0,3 mm gemahlen. Der restliche Teil der Zellulose (42%) wird in wässerigem Medium bei einer Konzentration von 3,0 bis 3,5 auf einen Mahlgrad von 19 bis 2Γ SR gemahlen. Die Bereitung der Suspension des Asbestes und der Diatomeenerde wird parallel durchgeführt. Die Bereitung der Mischung erfolgt analog zu den vorhergehenden Beispielen. Das Leimen wird mit Stärkederivaten durchgeführt. Das Gießen, Formen, Pressen und Trocknen wird nach bekannter Methode durchgeführt.

Die Kennwerte des Filterkartons, erhalten nach dem bekannten und dem erfindungsgemäßen Verfahren, sind in der Tabelle 6 angeführt, wobei nach dem bekannten Verfahren im gleichen Verhältnis teure mercerisierte Zellulose verwendet wird, die in wässerigem Medium gemahlen wird.

Tabelle 6

1. Masse, m²,g

25 2. Volumenmasse, g/cm³

3. Gesamtintervall der Porengröße, μιτι

4. Summarisches Porenvolumen, cm-Vg

5. Volumen der 5 bis 10 μπι großen Poren, cm³/g

6. Volumen der 5 bis 10 μπι großen Poren, 30 % vom summarischen Volumen

7. Filtrationsleistung, l/min · m²

8. Sorptionskapazität, g/m²

Wie aus der Tabelle 6 zu ersehen ist, weist der erfindungsgemäße Karton eine höhere Homogenität und eine monodisperse poröse Struktur mit vorwiegender Porengröße (65 Volumenprozent) in einem Bereich von 5 bis 10 μπι auf. Die genannte poröse Struktur macht es möglich, bedeutende Betriebsvorteile zu erhalten wie höhere Filtrationsleistung und Sorptionskapazität, die fast l,5mal so hoch ist wie der entsprechende Kennwert des nach dem bekannten Verfahren aus einem teueren Rohstoff erhaltenen Kartons.

' Beispiel 7

Filterkartons für Filtration chemischer Lösungen und deren Reinigung von den chemischen und mechanischen Begleitbeimengungen stellt man erfindungsgemäß aus einer Mischung der folgenden Zusammensetzung her: Hydratzellulosefasern 95%, synthetische Bindefasern 5%.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird das Mahlen der Hydratzellulosefasern bei einem Trockenheitsgrad von 96% bei optimaler Konzentration der Fasern im Lufftmedium auf eine mittlere Faserlänge von 1,9 bis 2,0 mm durchgeführt. Die Bereitung der Mischung, das Gießen, Formen, Trocknen und Durchtränken wird nach bekannter Methode durchgeführt

Die Kennwerte des nach dem erfindungsgemäßen und dem bekannten Verfahren erhaltenen mit einem

so chemisch beständigen Mittel bis zu einem Polykondensationsgrad von 90% durchtränkten Filterkartons sind in der Tabelle 7 angeführt, wobei nach dem bekannten Verfahren das Mahlen und die Bereitung der Masse gleicher Zusammensetzung in wässerigem Medium durchgeführt wird.

1200	1200
0,55	0,44
0,1 bis 40	0,1 bis 28
2,07	2,75
0,7	1,79
35	65
655	900
380	550

Tabelle 7

Lfd.	Kennwerte	Filterkarton	nachdem
Nr.		nachdem	erfindungsgemäSen
		bekannten	Verfahren
		Verfahren

1. Masse, m²,g

2. Vohnnenmasscg/cm³

3. Gesamtintervall der PorengröBe, um

4. Summarisches Porenvolumen, cmVg

5. Volumen der 35 bis 40 μιη großen Poren, cm³/g

6. Volumen der 35 bis 40 um großen Poren, % vom summarischen Volumen

7. Filtrationsleistung, l/min · m² -

8. Filtrationsfeinheit, μιη

300	300
0,45	032
0,1 bis 90	1,0 bis 75
1,85	2J52
0,22	1,46
12	60
244,0	420,0
10,0	6,0

10

Wie aus der Tabelle 7 zu ersehen ist, weist der erfindungsgeniäße Karton eine kumulative Porenverteilung mit einer in einem Bereich von 35 bis 40 μιη liegenden Porengröße auf, die eine geringere Feinheit und eine hohe Leistung bei der Filtration gegenüber dem nach dem bekannten Verfahren erhaltenen Karton gewährleistet. 20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche: ■

1. Verfahren zur Herstellung von Filtermaterial aus zellulosehaltigem Rohstoff mit einem Porendurchmesser von 0,1 bis 120 μΐη, das 60 bis 85 VoL- % einer Fraktion enthält, deren Porendurchmesser sich voneinander um höchstens 5 um unterscheiden, wobei dieser im Bereich von 5 bis 40 um liegt, durch Zerkleinerung des zellulosehaltiger. Rohstoffes, dessen Mahlen, anschließende Zugabe zu diesem von Zusätzen aus natürlichen und/oder chemischen Fasern und Stoffen sowie von Hydrophobiermitteln unter Bereiten einer Mischung in wässerigem Medium bis zur Erzielung einer homogenen faserigen Suspension, Gießen und Formen einer Bahn aus dieser und deren Pressen und Trocknen zu fertigem Fasermaterial dadurch geke η η zeich net, daß man das Mahlen des zerkleinerten zellulosehaltigen Rohstoffes in Luftmedium bei einer Konzen tration an mindestens 80%, umgerechnet auf absolut trockene Substanz, auf eine mittlere Länge der Zellulo sefasern von 03 bis 2JS mm durchführt und diese Fasern in wässerigem Medium mit einer Konzentration von 1,5 bis 6% dispergiert

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Mahlen im Luftmedium bei einer genannten Konzentration und auf die erforderliche Faserlänge einen Teil des vorher zerkleinerten zellulosehaltigen Rohstoffes unterwirft und deri restlichen Teil dieses Rohstoffes in wässerigem Medium bei einer Konzentration von 1,5 bis 40,0%, umgerechnet auf absolut trockene Substanz, bis zur Erzielung eines Mahlgrades von 15 bis 60° SR mahlt, wonach diese Teile vermischt werden.