DE69407808T2 - Hochwirksame filtergewebe für die filtration von heissen gasen - Google Patents

Hochwirksame filtergewebe für die filtration von heissen gasen

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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die Verwendung von Gewebefiltern hat beträchtlich zugenommen, nachdem die Umweltstandards für teilchenförmige Emissionen strenger geworden sind. Gewebefilter werden verwendet, da sie hochwirksam sind, leicht betrieben werden können und in vielen Fällen das billigste Verfahren zur Kontrolle solcher Emissionen bedeuten. Das Filterbeutelgewebe ist von extremer Bedeutung, da ein Gewebe eine sehr viel bessere Funktion besitzen kann als ein anderes Gewebe in der gleichen Umgebung. Ein wünschenswertes Ziel ist in neuen Filtergewebekonstruktionen mit verbesserter Filtrierkapazität zu sehen. Die EP-A-0.055.112 beschreibt ein filzartiges Schichtfiltergewebe aus PTFE und Glaspapier mit einem Gittergewebe aus PTFE-Fasern und einer dünnen Nonwoven-Schicht aus Glasmikrofasern zwischen den beiden Vliesen aus PTFE-Filamenten. Diese vier Schichten werden durch Vernadeln gebunden. Die EP-A-0.358.222 beschreibt einen Filterfilz aus einem Gitterstoff und einem verwirrten Vlies. Die Gitterstoffkomponenten in Maschinenrichtung bestehen aus 40 - 75% Glasfaser und 25 - 60% Poly(tetrafluorethylen)-Fasern, während sie in Querrichtung aus Poly(tetrafluorethylen)-, Aramid-, Polyacrylat-, Polyphenylensulfidfasern oder Mischungen von diesen Fasern oder Bauschgarn aus 40 - 75% Glasfasern und 25 bis 60% Poly(tetrafluorethylen)fasern bestehen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Gewebe zum Filtrieren von Gasen bei einer Temperatur von 160 bis 260ºC zur Verfügung, wobei das Gewebe aus einem Nonwoven- Aramidstapelfaservlies besteht, das mit einem gewebten Aramidgitterstoff vernadelt ist, und wobei das Gewebe dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gitterstoff mit einer Matte aus wärmebeständigen Aramidmikrofasern überschichtet ist, so daß die Matte zwischen dem Gitterstoff und dem Vlies liegt, und wobei die Aramidmikrofasermatte ein Basisgewicht von 16,9 bis 67,8 g/m² (0,5 bis 2,0 oz/yd²) aufweist.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß der Einbau einer Aramidmikrofasermatte niedrigen Basisgewichts in die Konstruktion eines Gewebefilters, welcher ein mit einem Gitterstoff vernadeltes Aramidstapelfaservlies umfaßt, die Wirksamkeit des Filters für das Filtrieren von Gasen bei Temperaturen von 160ºC bis 260ºC wesentlich verbessert. Die Konstruktion des erfindungsgemäßen Filtergewebes ist leicht zu erreichen. Das Basissubstrat ist ein leichter Gitterstoff aus Stapelgarn aus einem Aramid, wie beispielsweise Poly(m-phenylenisophthalamid) MPD-I. Der Gitterstoff sollte ein Basisgewicht von etwa 67,8 bis 135,6 g/m² (2 bis 4 Unzen pro Quadratyard) aufweisen. Sein Zweck ist darauf gerichtet, dem Filtergewebe Festigkeit und Steifigkeit zu verleihen, ohne daß ein übermäßiger Beitrag zum Gewebegewicht geleistet wird.
  • Als nächstes wird eine Matte aus Aramidmikrofaser auf den Gitterstoff gelegt. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Mikrofaser hat einen Denier von bis zu 0,22 Decitex/Filament (0,2 Denier pro Filament (dpf)). Die Mikrofaserlänge kann variieren, da nicht erwartet wird, daß sie die Eigenschaft des Produkts beeinflußt. Solche Mikrofasern können nicht in geeigneter Weise kardiert werden und eignen sich daher nicht zur direkten Vernadlung mit dem Gitterstoff. Die Matte kann hergestellt werden, wie dies in der US-A-4,963,298 und in der WO-A-9201829 beschrieben ist, und sie kann eine Mikrofaser aus irgendeinem hochtemperaturbeständigen Polymeren, wie z.B. Poly(p-phenylenterephthalamid) PPD-T, MPD-I, oder irgendein anderes Polymeres, wie z.B. Polybenzimidazol, Polyetherketonketon oder Polyetheretherketon, welche für den Einsatz oberhalb 160ºC gedacht sind, umfassen. Brauchbare Matten haben ein Basisgewicht von 16,95 bis 67,8 g/m² (0,5 bis 2 Unzen pro Quadratyard). Die Matte wird mit Hilfe eines Vlieses aus einer wärmebeständigen Stapelfaser, wie z.B. MPD-I, an dem Gitterstoff befestigt, welches auf die Mikrofasermatte gelegt und dann mit dem Gitterstoff vernadelt wird. Das Stapelfaservlies hält die Matte aus Mikrofaser in dem Fibergewebe und hilft einen Verlust an Mikrofaser zu vermeiden. Geeignete Stapelfaservliese haben ein Basisgewicht von 101,7 bis 203,4 g/m² (3 bis 6 Unzen pro Quadratyard). Die Stapelfaser für das Vlies hat ein Decitex pro Filament von 0,89 bis 3,3 (dpf von 0,8 bis 3) und besitzt typischerweise eine Länge von etwa 3,81 cm (1,5 inch).
  • Das obige Verfahren beschreibt den Einsatz einer Mikrofasermatte auf einer Oberfläche des Gitterstoffes. Falls gewünscht, kann das Verfahren auch an der anderen Oberfläche wiederholt werden.
  • Das folgende Beispiel dient der Erläuterung der vorliegenden Erfindung und soll nicht als einschränkend aufgefaßt werden.
  • Kontrollbeispiel
  • Ein Aramidnadelfilzfilter wurde wie folgt hergestellt: Ein kardiertes, kreuzweise überlapptes 183,1 g/m² (5,4 Unzen/- Quadratyard (opsy)) Vlies (I) wurde aus 2,2 Decitex (2,0 Denier) Poly(m-phenylenisophthalamid) Stapelfasern hergestellt. Ein 132,4 g/m² (4,0 opsy) Gitterstoff (II) wurde aus 2,2 Decitex (2,2 Denier) Poly(m-phenylenisophthalamid) Stapelfasern hergestellt, die zu einem Garn versponnen und zu einem Gitterstoff verwebt worden waren. Das Vlies (I) wurde auf den Gitterstoff (II) gelegt und vernadelt. Der Verbundstoff wurde umgedreht, ein zweites Vlies (I) auf die andere Seite des Gitterstoffes gelegt und mit diesem vernadelt. Die Sandwichstruktur (I/II/I) wurde dann zu der fertigen Filterstruktur vernadelt, welche 2 Minuten bei 225ºC wärmegehärtet wurde. Der fertige Filter besaß ein Basisgewicht von 396,7 g/m² (11,7 opsy), eine Dicke von 0,325 cm (0,128 Inch) und eine Luftdurchlässigkeit von 0,1598 Meter³/Minute/Meter² (25,5 Feet³/Minute/Foot²) Gewebe, gemessen bei 124,4 Pascal (0,5 Inch Wasserdruck).
  • Beispiel
  • Ein Aramidnadelfilzfilter, welches Schichten von Poly(p- phenylenterephthalamid)-Mikrofaser (III), hergestellt wie beschrieben in US-A-4,963,298, enthielt, wurde hergestellt, indem eine Matte von (III) auf jede Seite des Gitterstoffes (II) gelegt wurde, bevor mit Vliesen (I) überschichtet und vernadelt wurde. Die Matte (III) besaß ein Basisgewicht von etwa 16,9 g/m² (0,5 opsy). Die Sandwichstruktur (I/III/II/III/I) wurden dann zur Herstellung der fertigen Filterstruktur vernadelt, welche zwei Minuten bei 225ºC wärmegehärtet wurde. Der fertige Filter besaß ein Basisgewicht von 430,6 g/m² (12,7 opsy), eine Dicke von 0,318 cm (0,125 Inch) und eine Luftdurchlässigkeit von 0,1270 Meter³/Minute/Meter² (60,2 Feet³/Minute/Foot²) Gewebe, gemessen bei 124,4 Pascal (0,5 Inch Wasserdruck).
  • Die Paneeltestvorrichtung, die in Journal of Industrial Fabrics, Volume 4, Nummer 4, 1986 in einem Artikel mit dem Titel "TEFAIRE* Felt - An Industrial Fabric Designed for the Filtration of Particulates in a Hostile Environment" beschrieben worden ist, wurde zu Untersuchung der Gewebewirksamkeit eingesetzt. Die Gewebe wurden in jeder der vier Positionen der Testvorrichtung getestet und man erhielt somit 4 unabhängige Sätze von repräsentativen Filtrierwirksamkeitsmessungen. Unter Verwendung von AZ Feinstaub bei einer Einlaßbeschickung von 3,3 Grain/Foot³ und einem Luft-zu-Gewebe- Verhältnis von 6 Feet³/Minute/Foot² Filter wurden die Gewebe während des Tests zur Reinigung alle 5 Minuten gepulst. Am Ende des Tests wurden die Filter entfernt und untersucht. Die nachstehend angegebenen Ergebnisse zeigen beträchtliche Verbesserungen der Filterwirksamkeit [Wirksamkeit = (1-Penetration) x 100%] realisiert werden können, wenn kleine Mengen an Mikrofaser in die Filterstruktur eingearbeitet werden. Bei allen Versuchen drang weniger Staub in den Filter ein als als dies bei dem Kontrollbeispiel der Fall war, und in den meisten Fällen ergab sich eine beträchtliche Verringerung.

Claims (3)

1. Gewebe zum Filtrieren von Gasen bei einer Temperatur von 160 bis 260ºC, wobei das Gewebe aus einem Nonwoven- Aramidstapelfaservlies besteht, das mit einem gewebten Aramidgitterstoff vernadelt ist, und wobei das Gewebe dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gitterstoff mit einer Matte aus wärmebeständigen Aramidmikrofasern überschichtet ist, so daß die Matte zwischen dem Gitterstoff und dem Vlies liegt, und wobei die Aramidmikrofasermatte ein Basisgewicht von 16,9 bis 67,8 g/m² aufweist.
2. Gewebe nach Anspruch 1, bei welchem das Nonwoven- Aramidstapelfaservlies ein Basisgewicht von 101,9 bis 203,4 g/m² und der Gitterstoff ein Basisgewicht von 67,8 bis 135,6 g/m² aufweisen.
3. Verfahren zur Herstellung des Gewebes nach Anspruch 1, umfassend das Ablegen der Matte aus wärmebeständigen Aramidmikrofasern über den Aramidgitterstoff, das Bedecken der Matte mit dem Nonwoven-Aramidvlies und das Vernadeln des Vlieses in den Gitterstoff.
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