EP1315545A2 - Use of polyisocyanate resins in filter layers - Google Patents

Abstract

The invention relates to a wet-strength filter, especially a depth filter with a high swelling capacity. Said filter comprises an open-pored filter matrix containing cellulose fibers and having cavities, said cellulose fibers having chemically bonded polyisocyanate on the surface. According to a preferred form of embodiment, the filter matrix contains finely dispersed microparticles in its cavities. The invention also relates to a method for producing a filter of this type and to the use thereof in the food, beverages and pharmaceutical industries.

Description

Beschreibungdescription

Einsatz von Polyisocyanatharzen in FilterschichtenUse of polyisocyanate resins in filter layers

Die Erfindung betrifft Filter, insbesondere Tiefenfilter aus Cellulose, die trotz einer Nassfestausrüstung noch hervorragende Quelleigenschaften aufweisen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zu deren Herstellung sowie die Verwendung solcher Filter.The invention relates to filters, in particular depth filters made of cellulose, which, despite being wet-strengthened, still have excellent swelling properties. In addition, the invention relates to a method for their production and the use of such filters.

Für die Abtrennung von Fest- und/oder Schwebstoffen aus Flüssigkeiten werden in technischen, insbesondere großtechnischen Verfahren neben Zentrifugen vor allem Filter eingesetzt. Hierzu werden häufig Filter verwendet, die aus einem Filz bzw. Gewirke aus Zellstofffasern aufgebaut sind. Bei solchen Filtern wird die Festigkeit dieser Fasergewirke nicht nur durch die Verschlaufung der einzelnen Fasern, sondern vor allem auch durch Ladungswechselwirkungen, insbesondere Wasserstoff-Brückenbindungen, erzeugt, welche die Fasern zusammenhalten. Bei der Verwendung solcher Filter in wasserhaltigen Medien drängen sich Wassermoleküle zwischen die ionischen Gruppen, was sowohl zu einer Quellung des Zellstoffgewirkes als auch zu einer Abnahme der Festigkeit führt. Dabei wird auch das Filterge- füge verändert. Inhomogenitäten (z.B. durch Flockenbildung während der Filterschichtherstellung) im Blattgefüge der trockenen Filterschicht verstärken sich erfahrungsgemäß bei Wasseraufnahme (Quellung) und verschlechtern die Fil- trationseigenschaften der Filterschichten, weil die durch Inhomogenitäten bedingte unterschiedliche Beweglichkeit der Fasern die Störungen im Blattgefüge verstärken. Zwar ist die Quellung der Filter in den technischen Verfahren besonders erwünscht, da sie wesentlich zur Abdichtung der Filteranlagen beiträgt, jedoch ist die Abnahme der Festigkeit bzw. der mechanischen Beanspruchbarkeit äußerst unerwünscht, da sie die Standzeiten eines Filters verkürzt, d.h. diese müssen häufiger ausgetauscht werden, was zu ebenso häufigen Unterbrechungen des Produktionsprozesses führt . Obwohl sowohl die erwünschte Quellung als auch die unerwünschte Abnahme der Festigkeit durch die gleichen chemisch-physikalischen Vorgänge hervorgerufen werden, wird angestrebt, Filter mit einem guten Quellvermögen und gleichzeitig ausreichender Nassfestigkeit herzustellen. Weiterhin ist es besonders erwünscht, ein sehr homogenes Filtergefüge in den Filterschichten aufzubauen, um deren Filtrationseigenschaften zu verbessern.For the separation of solid and / or suspended matter from liquids, filters are used in addition to centrifuges in technical, especially large-scale processes. Filters are often used for this purpose, which are made up of a felt or knitted fabric made of cellulose fibers. With such filters, the strength of these knitted fibers is not only generated by the entanglement of the individual fibers, but above all also by charge interactions, in particular hydrogen bonds, which hold the fibers together. When such filters are used in water-containing media, water molecules penetrate between the ionic groups, which leads both to a swelling of the cellulose structure and to a decrease in strength. The filter structure is also changed. Experience has shown that inhomogeneities (e.g. due to flocculation during filter layer production) in the leaf structure of the dry filter layer increase when water is absorbed (swelling) and worsen the filter tration properties of the filter layers, because the different mobility of the fibers due to inhomogeneities reinforce the disturbances in the leaf structure. The swelling of the filter in the technical processes is particularly desirable because it contributes significantly to the sealing of the filter systems, but the decrease in strength and mechanical strength is extremely undesirable since it shortens the service life of a filter, ie it has to be replaced more frequently , which leads to equally frequent interruptions in the production process. Although both the desired swelling and the undesired decrease in strength are caused by the same chemical-physical processes, the aim is to produce filters with a good swelling capacity and at the same time sufficient wet strength. Furthermore, it is particularly desirable to build up a very homogeneous filter structure in the filter layers in order to improve their filtration properties.

Es ist daher bereits versucht worden, derartige Zellstofffilter mittels Polyethyleniminen und/oder Polyvinylaminen nassfest auszurüsten, da diese Substanzen eine ausgeprägte LadungswechselWirkung mit den Zellstofffasern aufweisen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass für hohe Nassfestigkeiten hohe Ladungsdichten benötigt werden, welche wiederum das Filtrationsergebnis durch ungewollte Adsorption herabsetzen. Außerdem führen die hohen Ladungswechselwirkungen bei der Herstellung der Filter zu einer verstärkten Flockenbildung in der Zellstofffaserpulpe, was zu einer inhomogenen Filterschicht führt, wodurch die Filterleistung, insbesondere die Trennschärfe solcher Filter, verschlechtert wird. Darüber hinaus wird die nur auf Ladungswechselwirkungen beruhende Faser-Faser-Bindung auch hier von Wasser teilweise wieder zerstört, weshalb die Nassfestigkeit beim Gebrauch rasch nachläßt . Darüber hin aus zeigen derart ausgerüstete Filter einen Auswascheffekt, d.h. ein Auswaschen der Nassfestausrüstung, so dass sich deren Abbauprodukte im Filtrat wieder finden. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Nahrungsmitteln als auch von Arzneimitteln äußerst unerwünscht .It has therefore already been attempted to make such pulp filters wet-strength by means of polyethyleneimines and / or polyvinylamines, since these substances have a pronounced charge-change effect with the pulp fibers. However, this has the disadvantage that high charge densities are required for high wet strengths, which in turn reduce the filtration result due to unwanted adsorption. In addition, the high charge interactions in the manufacture of the filters lead to increased floc formation in the cellulose fiber pulp, which leads to an inhomogeneous filter layer, as a result of which the filter performance, in particular the selectivity of such filters, is deteriorating. In addition, the fiber-fiber bond, which is based only on charge interactions, is also partially destroyed by water here again, which is why the wet strength deteriorates rapidly during use. In addition, filters equipped in this way show a washout effect, ie a washout of the wet-strength equipment, so that their degradation products can be found again in the filtrate. This is extremely undesirable, particularly in the manufacture of food as well as medicines.

Es ist daher bereits versucht worden Zellstofffaser-hal- tige Filter mittels Polyamin- und/oder Polyamidamin-Epi- chlorhydrin-Harzen nassfest auszurüsten. Auch Melamin- Formaldehyd-Harze werden häufig verwendet um die Nassfestigkeit derartiger Filtermaterialien zu erhöhen. Derartig ausgerüstete Harze setzen jedoch Chlorverbindungen frei (Polyamidamin-Epichlorhydrin-Harze) oder wie im Falle von Melamin-Formaldehyd Harzen wird unter Wärme und Feuch- tigkeitseinwirkung vermehrt Formaldehyd frei, welches nicht nur zu einer Geruchsbelästigung sondern auch zu einer Kontamination des Filtrates führt. Darüber hinaus weisen die mit den vorgenannten Verfahren mittels einer durch chemische Vernetzung hervorgerufenen Brückenbildungen kein zufriedenstellendes Quellverhalten auf. Außerdem wird die Nassfestausrüstung mit der Zeit chemisch abgebaut, wodurch die Nassfestigkeit mit der Dauer des Gebrauchs abnimmt .It has therefore already been attempted to provide cellulose fiber-containing filters with wet strength using polyamine and / or polyamide amine-epichlorohydrin resins. Melamine-formaldehyde resins are also frequently used to increase the wet strength of such filter materials. Resins equipped in this way, however, release chlorine compounds (polyamidamine-epichlorohydrin resins) or, as in the case of melamine-formaldehyde resins, formaldehyde is increasingly released under the influence of heat and moisture, which not only leads to odor nuisance but also to contamination of the filtrate. In addition, the bridging caused by chemical crosslinking with the aforementioned methods does not have satisfactory swelling behavior. In addition, the wet strength equipment will chemically degrade over time, causing the wet strength to decrease with time of use.

Aus der Papierindustrie ist es bekannt, Papier durch die Verwendung von Polyisocyanatharzen unter Druck in der Pa- pierpresse zu verleimen, was ebenfalls zu einer erhöhten Nassfestigkeit des Papieres führt. Dabei wird nach dem Abscheiden der Fasern auf einem Sieb (Blattbildung) die erhaltene Papierbahn weiter entwässert und verdichtet, was in der Pressenpartie zwischen zwei Walzen geschieht, die einen Druck von bis zu 120 kPa auf die Papierbahn ausüben. Dadurch werden die Faser-Faser-Bindungen im Papier erhöht, was zu einem starken Anstieg der Festigkeit führt. Darüber hinaus wird dabei auch die Papieroberfläche geglättet, was zum besseren Beschriften notwendig ist. Zur Papierherstellung werden ineinandergepresste kurze Cellulosefasern von üblicherweise 0,6 - 1,3 mm Länge im ungemahlenen Zustand und einem Faserdurchmesser von 15 - 20 μm verwendet, die durch eine faserverkürzende Mahlung bei einem niedrigen Mahlgrad verarbeitet werden und in der Papierpresse unter Wärme miteinander verklebt werden.It is known from the paper industry to use paper in the paper industry by using polyisocyanate resins under pressure. to glue the pier press, which also leads to increased wet strength of the paper. After the fibers have been separated on a sieve (sheet formation), the paper web obtained is further dewatered and compacted, which takes place in the press section between two rollers which exert a pressure of up to 120 kPa on the paper web. This increases the fiber-fiber bonds in the paper, which leads to a sharp increase in strength. In addition, the paper surface is also smoothed, which is necessary for better labeling. For the production of paper, short cellulose fibers are pressed into one another, usually 0.6 - 1.3 mm long in the unground state and a fiber diameter of 15 - 20 μm, which are processed by fiber-shortening grinding at a low grinding degree and are glued together in the paper press under heat ,

Derartige Verfahren sind beispielsweise in der DE-A-42 11 480, der WO 97/13033, der EP-A-0, 582 , 166 sowie der WO 96/38629 beschrieben. Alle diese Verfahren haben zum Ziel den Eintrag von adsorbierbarem organischem Halogen (AOX) in das Produktionsabwasser sowie die Anreicherung dieser Substanzen im Papier sowie im Kreislauf des Produktionswassers zu vermeiden. Diese Art der Verleimung führt zu einem nassfesten Papier, wobei in der Papierindustrie ein Produkt bereits als nassfest bezeichnet wird, wenn dessen Nassfestigkeit mindestens 15 % der Trockenfestigkeit beträgt. Die in der Papierindustrie üblicherweise angewendeten Maßnahmen zur Erhöhung der Festigkeit, wie Verpressen, Zugabe von verkleisternden Stärkederivaten oder Leimung der Oberfläche, sind jedoch für die Herstel- lung von Filterschichten ausgeschlossen, da durch diese Methoden die notwendige Durchlässigkeit und Porosität der Filterschichten weitgehend zerstört wird.Such processes are described, for example, in DE-A-42 11 480, WO 97/13033, EP-A-0, 582, 166 and WO 96/38629. The aim of all these processes is to prevent adsorbable organic halogen (AOX) from entering the production wastewater and to prevent these substances from accumulating in the paper and in the cycle of the production water. This type of gluing leads to a wet strength paper, whereby a product is already described as wet strength in the paper industry if its wet strength is at least 15% of the dry strength. However, the measures usually used in the paper industry to increase strength, such as pressing, adding gelatinizing starch derivatives or gluing the surface, are development of filter layers is excluded because these methods largely destroy the permeability and porosity of the filter layers.

Bei der Herstellung von Filtern liegen jedoch im Gegensatz zu Papier keine kurzen eng aneinanderliegenden, dicht gepackten, miteinander verklebten Zellstofffasern vor, sondern es werden wesentlich längere Fasern mit einem höheren Faserdurchmesser zu einem Netzwerk verbunden, das üblicherweise zu ca. 80 % seines Volumens aus offenporigen Hohlräumen besteht. Nur auf diese Art und Weise kann die für die Filtration notwendige Durchlässigkeit der Filterschichten gewährleistet und gleichzeitig die filtrationsaktiven Filterstoffe (z.B. Kieselguren) in großer Menge in der Filtermatrix gebunden werden. Zusätzlich wird die Festigkeit derartig offener Filterschichten erfahrungsgemäß durch die Verwendung von Langfasern verbessert.In contrast to paper, however, in the production of filters there are no short, tightly packed, densely packed, glued together cellulose fibers, but rather longer fibers with a larger fiber diameter are connected to form a network, which usually consists of approx. 80% of its volume from open-pore Cavities. This is the only way to ensure the permeability of the filter layers necessary for the filtration and at the same time to bind the filtration-active filter materials (e.g. diatomaceous earth) in large quantities in the filter matrix. In addition, experience has shown that the strength of such open filter layers is improved by using long fibers.

In der DE 4223604 wird ein Verfahren zur Nassverfestigung von Formteilen oder Pressmassen aus Cellulose, Papier, Stroh oder Derivaten derselben durch Imprägnieren mittels einer homogenen organischen Polymerlösung beschrieben, in der ein oder mehrere wasserunlösliche Polymere oder Polymerderivate gelöst sind, die ggf. Isocyanatgruppen oder blockierte Isocyanatgruppen aufweisen. Dabei können die Polymere bzw. deren Derivate auch in der Öl-Phase einer Wasser-in-Öl-Emulsion gelöst sein.DE 4223604 describes a process for the wet strengthening of molded parts or molding compounds made of cellulose, paper, straw or derivatives thereof by impregnation using a homogeneous organic polymer solution in which one or more water-insoluble polymers or polymer derivatives are dissolved, which may contain isocyanate groups or blocked isocyanate groups exhibit. The polymers or their derivatives can also be dissolved in the oil phase of a water-in-oil emulsion.

Dabei wird die Nassfestigkeit dadurch erreicht, dass fertige Cellulose-Formteile bzw. Pressmassen mit den Polymeren mittels Imprägnieren derart hydrophobisiert werden, dass der Eintritt von Wasser in den Faserverbund gänzlich verhindert oder zumindest drastisch eingeschränkt wird. Ein derartiges Formteil, das den Eintritt von Wasser verhindert, ist jedoch nicht zur Filtration wässriger Lösungen geeignet, da die Flüssigkeit die hydrophobisierte Schicht nicht benetzt und somit nicht in die meist im Mikrometer- und Submikrometer-Bereich liegenden Filterporen eindringen kann. Darüber hinaus weisen derartige Formteile keinerlei Quellverhalten auf und zeigen keine vollständige Verfestigung des gesamten Körpers .The wet strength is achieved in that finished cellulose moldings or molding compounds are impregnated with the polymers by means of impregnation in such a way that that the entry of water into the fiber composite is completely prevented or at least drastically restricted. Such a molded part, which prevents the entry of water, is however not suitable for the filtration of aqueous solutions, since the liquid does not wet the hydrophobized layer and therefore cannot penetrate into the filter pores, which are usually in the micrometer and submicron range. In addition, such molded parts have no swelling behavior and show no complete solidification of the entire body.

Die Erfindung hat nun zum Ziel nassfest ausgerüstete Filter bereitzustellen, deren Standzeit wesentlich verlängert ist und die ein Quellverhalten aufweisen, welches gegen demjenigen des unbehandelten Produktes gleich oder nur geringfügig geringer ist.The object of the invention is now to provide filters which are equipped with a wet strength, the service life of which is considerably extended and which have a swelling behavior which is the same or only slightly less than that of the untreated product.

Darüber hinaus hat die Erfindung zum Ziel, einen Filter bereitzustellen, der trotz eines verstärkten Quellverhaltens auch eine bessere Filterwirkung besitzt als Filter, die nach dem Stand der Technik mit anderen Nassfestharzen (z.B. Polyamidamin Epichlorhydrin Harze, Melamin-Formaldehydharze) hergestellt werden. Schließlich sollten Filter bereitgestellt werden, welche gegenüber den bislang bekannten nassfest ausgerüsteten Filtern eine deutlich erhöhte Standzeit aufweisen. Des weiteren sollen derartige Filter nicht bluten, d. h. ihre Nassfestausrüstung nicht in das filtrierte Gut abgeben. Letztendlich soll der Fil- ter auch noch bei Einsätzen unter erhöhten Temperaturbedingungen stabil bleiben und die zuvor genannten Eigenschaften beibehalten. Dieses Ziel wird nun erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass man die verbesserte Quellfähigkeit dadurch bewirkt, dass man die Zellstofffasern der Filtermatrix mit einem Polyisocyanat behandelt. Diese Behandlung erfolgt insbesondere vor Ausbildung der Filtrationsschicht und zweckmäßigerweise in Suspension bzw. einer suspendierten Maische.In addition, the object of the invention is to provide a filter which, despite an increased swelling behavior, also has a better filtering action than filters which are produced according to the prior art with other wet strength resins (for example polyamide-amine-epichlorohydrin resins, melamine-formaldehyde resins). Finally, filters should be provided which have a significantly longer service life than the previously known wet-strength filters. Furthermore, filters of this type should not bleed, ie they should not give up their wet-strength equipment in the filtered material. Ultimately, the filter should remain stable even when used under elevated temperature conditions and maintain the properties mentioned above. This goal is now achieved according to the invention in that the improved swellability is brought about by treating the cellulose fibers of the filter matrix with a polyisocyanate. This treatment takes place in particular before the formation of the filtration layer and expediently in suspension or a suspended mash.

Filter, insbesondere Tiefenfilter weisen gegenüber Papieren eine wesentlich höhere Flächenmasse von üblicherweise 200 - 3500 g/m² auf. Darüber hinaus enthalten sie häufig bis zu 70 Gew.-% an anorganischen filteraktiven Substanzen.Filters, in particular depth filters, have a substantially higher basis weight of typically 200-3500 g / m ² compared to paper. In addition, they often contain up to 70% by weight of inorganic filter-active substances.

Die erfindungsgemäßen Filter enthalten üblicherweise 0,01 - 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 - 5 Gew.-% und insbesondere 0,5 - 3 Gew.-% Polyisocyanat, wobei sogar Mengen von nur <2 Gew.-% Polymer bzw. 0,05 - 2 Gew.-% bezogen auf die Schichtmasse meist ausreichen. In vielen Fällen haben sich Mengen von 0,1 - 1,2 Gew.-% als zweckmäßig erwiesen. Dabei umfasst der Begriff Schichtmasse sämtliche darin enthaltene Materialien wie Cellulose, Kieselguren, Perlite etc. Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass bei diesen Mengen die Fasern vorzugsweise lediglich an Kontaktpunkten mit dem Polyisocyanat versehen werden an denen sie sich berühren und an denen sie mit einander verklebt werden, wobei das Quellvermögen des Fasernetzes aufrecht erhalten wird.The filters according to the invention usually contain 0.01-10% by weight, preferably 0.1-5% by weight and in particular 0.5-3% by weight of polyisocyanate, with amounts of only <2% by weight of polymer or 0.05 - 2% by weight based on the layer mass is usually sufficient. In many cases, amounts of 0.1-1.2% by weight have proven to be expedient. The term layer mass encompasses all the materials contained therein, such as cellulose, diatomaceous earth, perlite, etc. According to the invention, it was found that with these amounts the fibers are preferably provided with the polyisocyanate only at contact points where they touch and where they are glued to one another, the swelling capacity of the fiber network is maintained.

Prinzipiell ist es jedoch erfindungsgemäß möglich, auch größere Mengen an Polyisocyanaten zu verwenden, wenn die Fasersuspension ausreichend verdünnt ist. In diesem Fall werden nicht nur die Oberflächen bzw. Oberflächenteile oder Punkte der Fasern mit dem Isocyanat versehen, sondern es entstehen auch kleine suspendierte Polymerpartikel, welche als zusätzliche Filterkomponenten bzw. Filterhilfsstoffe gleichmäßig verteilt in die Hohlräume der Filtermatrix eingelagert werden können.In principle, however, it is possible according to the invention to use larger amounts of polyisocyanates if the Fiber suspension is sufficiently diluted. In this case, not only the surfaces or surface parts or points of the fibers are provided with the isocyanate, but also small, suspended polymer particles are formed, which, as additional filter components or filter aids, can be distributed uniformly in the cavities of the filter matrix.

Erfindungsgemäß werden hierzu vorzugsweise hydrophile Polyisocyanate verwendet, wie sie beispielsweise in der WO 96/38629, der WO97/13033 und der EP-A-564 912 beschrieben sind.According to the invention, hydrophilic polyisocyanates are preferably used for this purpose, as described, for example, in WO 96/38629, WO97 / 13033 and EP-A-564 912.

Die Polyisocyanate werden erfindungsgemäß üblicherweise in Form von Emulsionen (Öl in Wasser) eingesetzt, wie sie dem Fachmann generell bekannt sind und aus kommerziell erhältlichen Polyisocyanaten herstellbar sind. Üblicherweise werden dabei wasserdispergierbare Polyisocyanate oder Gemische davon verdünnt eingesetzt, bzw. zur Maische zugegeben und zwar normalerweise in einer Konzentration von bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-% in Wasser, zweckmäßigerweise als feinteilige Dispersionen mit Partikelgrößen < 500 nm. In der Maische, in der die Fasern behandelt werden, ist die Konzentration des Polyisocyanat- Harzes frei wählbar, solange der gewünschte Verklebungs- effekt erreicht wird. Dies kann bei höheren Konzentrationen auch durch Verdünnung der FaserSuspension und gleichzeitiger Ausbildung fester Harzpartikel erreicht werden, die als Filterhilfsstoffe in die Matrix eingebaut werden können. In der Suspension haben sich normalerweise Mengen bzw. Konzentrationen von 0,0001 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% bzw. von 0,00015 Gew.-% bis 0,45 Gew.-% Harz als zweckmäßig erwiesen. Vorzugsweise werden jedoch 0,0015 Gew.-% bis 0,23 Gew.-% und insbesondere 0,0075 Gew.-% bis 0,14 Gew.-% Harz in der Maische eingesetzt. Dabei beträgt die Konzentration der Rohstoffe, d. h. Fasern sowie ggf. vorliegender weiterer fester Hilfsstoffe vorzugsweise 1,5 Gew.-% bis 4,5 Gew.-% Feststoffe in der Suspensionsmaische.According to the invention, the polyisocyanates are usually used in the form of emulsions (oil in water), as are generally known to the person skilled in the art and can be prepared from commercially available polyisocyanates. Water-dispersible polyisocyanates or mixtures thereof are usually used in dilute form or added to the mash, normally in a concentration of up to 20% by weight, preferably up to 10% by weight in water, advantageously as finely divided dispersions with particle sizes of <500 nm. The concentration of the polyisocyanate resin can be freely selected in the mash in which the fibers are treated, as long as the desired bonding effect is achieved. At higher concentrations, this can also be achieved by diluting the fiber suspension and at the same time forming solid resin particles that can be incorporated into the matrix as filter aids. Quantities or concentrations of 0.0001% by weight to 0.5% by weight or from 0.00015% to 0.45% by weight of resin has been found to be useful. However, 0.0015% by weight to 0.23% by weight and in particular 0.0075% by weight to 0.14% by weight of resin are preferably used in the mash. The concentration of the raw materials, ie fibers and any other solid auxiliaries present, is preferably 1.5% by weight to 4.5% by weight of solids in the suspension mash.

Die erfindungsgemäßen Cellulosefilter werden zum großen Teil (30 - 100 % des Zellstoffanteils, vorzugsweise > 50 %) aus Langfasern mit einer Länge von > 2 mm, vorzugsweise 2 - 4 mm, insbesondere 2,5 - 4 mm und einem Faserdurchmesser von > 25 μm, vorzugsweise > 30 μm (im ungemahlenen Zustand) hergestellt. Sie zeigen eine langanhaltende Stabilität und werden im Verarbeitungsprozess vorzugsweise fibrillierend gemahlen, wobei zum Teil hohe Mahlgrade von bis zu 80 °SR verwendet werden.The cellulose filters according to the invention are largely (30-100% of the pulp content, preferably> 50%) made of long fibers with a length of> 2 mm, preferably 2-4 mm, in particular 2.5-4 mm and a fiber diameter of> 25 μm , preferably> 30 μm (in the unmilled state). They show long-term stability and are preferably fibrillatively ground in the processing process, high grinds of up to 80 ° SR being used in some cases.

Die erfindungsgemäßen Filter enthalten vorzugsweise in ihrer Filtermatrix zusätzliche Filterkomponenten wie Poly- saccharide, Cellulosederivate wie Celluloseacetat, Agarose und deren Derivate, Dextrane und Chitosane, sowie deren Derivate und insbesondere anorganische Partikel wie natürliche SilikatVerbindungen z.B. Kieselgur, Schichtsilikate, Perlite, Xerogele, Feldspäte, Zeolite, Montmorillonite, Molekularsiebe und Ionenaustauscher, Aktivkohle, Titandioxid, Zinksulfid, Calciumkarbonat, Talkum sowie synthetische organische polymere Partikel, die insbesondere auch aus den zuvor genannten reaktiven Nassfestharzen bestehen können, Polyvinylpyrrolidon (PVP bzw. PVPP) sowie Stärke und Stärkederivate wie oxidierte und alkylierte Stärken und synthetische Faserstoffe wie beispielsweise Polyethy- lene, Polypropylene . Dabei können die Filter bis zu 70 Gew.-% bezogen auf den Gesamtgehalt des Filters dieser Filterkomponenten enthalten.The filters according to the invention preferably contain in their filter matrix additional filter components such as polysaccharides, cellulose derivatives such as cellulose acetate, agarose and their derivatives, dextrans and chitosans, as well as their derivatives and in particular inorganic particles such as natural silicate compounds such as diatomaceous earth, layered silicates, perlite, xerogels, feldspars, zeolites , Montmorillonite, molecular sieves and ion exchangers, activated carbon, titanium dioxide, zinc sulfide, calcium carbonate, talc as well as synthetic organic polymer particles, which can also consist in particular of the aforementioned reactive wet strength resins, polyvinylpyrrolidone (PVP or PVPP) and starch and starch derivatives such as oxidized and alkylated starches and synthetic fibers such as polyethylene, polypropylene. The filters can contain up to 70% by weight based on the total content of the filter of these filter components.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die erfindungsgemäßen Filterschichten eine bessere Filtrationsleistung aufweisen als andere mit handelsüblichen Nassfestharzen ausgerüstete Filterschichten. Die Filtrationsleistung wird maßgeblich durch die Permeabilität und den Kläreffekt der Filterschicht charakterisiert und kann unter definierten Filtrationsbedingungen quantitativ beschrieben werden.It has surprisingly been found that the filter layers according to the invention have better filtration performance than other filter layers equipped with commercially available wet strength resins. The filtration performance is largely characterized by the permeability and the clarifying effect of the filter layer and can be described quantitatively under defined filtration conditions.

Wesentliche Voraussetzung für eine gute Filtrationsleistung ist eine möglichst homogene Verteilung aller Filterkomponenten in der Filterschicht. Inhomogenitäten wie Flockenbildungen in der Nasspartie der Filterschichtherstellung sind durch den Einsatz kationischer Nassfestharze jedoch nicht vollständig zu vermeiden. Sie beeinträchtigen den homogenen Blattaufbau, sind aber für die erforderliche Nassfestigkeit unerläßlich. Die Flocken entstehen durch Destabilisierung von negativ geladenen Fasern und Feinstoffen in der Filterstoffpulpe infolge Abbau ihrer Ladung mittels kationischer Nassfestharze und anschließender Flockenbildung.An essential prerequisite for good filtration performance is the most homogeneous distribution of all filter components in the filter layer. However, inhomogeneities such as flocculation in the wet end of the filter layer production cannot be completely avoided by using cationic wet strength resins. They affect the homogeneous leaf structure, but are essential for the required wet strength. The flakes result from the destabilization of negatively charged fibers and fines in the filter pulp as a result of their charge being reduced by means of cationic wet-strength resins and subsequent floc formation.

Eine weitere zusätzliche Erklärung der verbesserten Filtrationsleistung wird darin gesehen, dass das in Wasser in Form von kleinen Emulsionstropfen vorliegende reaktive Polyisocyanat durch Selbstvernetzung (mögliche Nebenreaktion in der wässrigen Emulsion) sehr kleine ausgehärtete Poly- merpartikel bilden kann, die von den filtrationsaktiven Filterkomponenten in der Filterschicht zurückgehalten werden, so dass dadurch die insgesamt zur Verfügung stehende zugängliche filtrationsaktive Oberfläche erhöht und der Filtrationseffekt der erfindungsgemäßen Filterschichten positiv beeinflusst wird. Trotz der guten Quelleigenschaften zeichnen sich die erfindungsgemäßen Filterschichten durch ein verzögertes Benetzungsverhalten mit Wasser aus. Diese Hydrophobierung ist bereits für anionisch modifizierte Polyisocyanate in Verbindung mit kationischen Re- tentionsmitteln bei der Papierveredelung beschrieben worden (EP 0 828 890 Bl) . Es wurde nun gefunden, dass dieser Effekt auch bei Verwendung kationisch modifizierter Polyisocyanate in der Filterschichtherstellung auftritt, besonders bei zunehmender Polyisocyanatmenge und längerer Verweildauer (5-180 Minuten, vorzugsweise 30-90 Min.) des Harzes in einer temperierten Filterstoffpulpe (20 - 60 °C, vorzugsweise 30 - 45 °C) . Es wird angenommen, dass die längere Verweilzeit des Polyisocyanatharzes und die Temperatur in der Filterstoffpulpe die Vorvernetzung und Retention des Polyisocyanates in der Weise beeinflussen, dass die erfindungsgemäßen Filterschichten ein herabgesetztes Benetzungsverhalten für Wasser zeigen.A further additional explanation of the improved filtration performance is seen in the fact that the reactive polyisocyanate present in water in the form of small emulsion drops through self-crosslinking (possible side reaction in the aqueous emulsion) very small hardened poly- can form merparticles which are retained in the filter layer by the filtration-active filter components, so that the total available accessible filtration-active surface is thereby increased and the filtration effect of the filter layers according to the invention is positively influenced. Despite the good swelling properties, the filter layers according to the invention are distinguished by a delayed wetting behavior with water. This hydrophobization has already been described for anionically modified polyisocyanates in connection with cationic retention agents in paper finishing (EP 0 828 890 B1). It has now been found that this effect also occurs when using cationically modified polyisocyanates in the production of filter layers, particularly with increasing amounts of polyisocyanate and a longer residence time (5-180 minutes, preferably 30-90 minutes) of the resin in a temperature-controlled filter pulp (20-60 °) C, preferably 30-45 ° C). It is assumed that the longer residence time of the polyisocyanate resin and the temperature in the filter pulp influence the pre-crosslinking and retention of the polyisocyanate in such a way that the filter layers according to the invention show a reduced wetting behavior for water.

Prinzipiell hat es sich gezeigt, dass ein erhöhter Zusatz von Polyisocyanat eine Zunahme der Hydrophobierung der Filterschichten ebenso begünstigt wie eine längere Verweil- bzw. Reaktionsdauer der Polyisocyanate in der Filterstoffpulpe. Auch eine Erhöhung der Temperatur begünstigt ebenfalls eine Hydrophobierung der Filterschicht. Dieser Wirkung kann durch eine Verringerung der Faserkonzentration in der Suspension entgegengewirkt werden.In principle, it has been shown that an increased addition of polyisocyanate promotes an increase in the hydrophobization of the filter layers as well as a longer residence time or reaction time of the polyisocyanates in the filter pulp. Increasing the temperature also promotes hydrophobicization of the filter layer. This effect can be counteracted by reducing the fiber concentration in the suspension.

Wenn auch die Lagerung von Filterschichten bisher zu keinen Problemen führte, so wurde gefunden, dass diese Hydrophobierung zu einer erhöhten Lagerstabilität führt, weil dadurch die Wasseraufnahme der Filterschichten über die Luftfeuchtigkeit herabgesetzt ist.Although the storage of filter layers has so far not led to any problems, it has been found that this hydrophobization leads to increased storage stability because the water absorption of the filter layers is reduced by the atmospheric humidity.

Darüber hinaus wurde gefunden, dass eine geringere Wasseraufnahme der Filter zu einer wesentlich geringeren Anfälligkeit des Filtermaterials gegenüber mikrobieller Verseuchung führt und eine unerwünschte Welligkeit von Filterschichten vermindert wird. Darüber hinaus wird durch eine geringere Wasseraufnahme auch der chemische Abbauprozess gebremst .In addition, it was found that a lower water absorption of the filter leads to a significantly lower susceptibility of the filter material to microbial contamination and an undesirable ripple of filter layers is reduced. In addition, the chemical degradation process is slowed down by lower water absorption.

Das Benetzungsverhalten läßt sich wie bei der Bestimmung des Leimungsgrades in der Papierindustrie durch den Widerstand der Filteroberfläche gegenüber dem Eindringen von wässrigen Lösungen charakterisieren wie dies in Beispiel 5 angegeben ist.As in the determination of the degree of sizing in the paper industry, the wetting behavior can be characterized by the resistance of the filter surface to the penetration of aqueous solutions, as indicated in Example 5.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung derartiger Filterschichten. Welche sich dadurch auszeichnet, dass die Cellulosefasern vor Ausbildung der Filterschicht mit Polyisocyanaten behandelt werden. Dabei werden die Cellulosefasern in einem Suspensionsmedium suspendiert und in suspendiertem Zustand mit einem oder mehreren Polyisocyanaten behandelt. Bevorzugte Suspensionsmittel sind wässrige Suspensionsmittel, jedoch können auch Suspensi- onsmittel verwendet werden, welche organische Bestandteile enthalten, wie beispielsweise eine Wasser-in-Öl-Emulsion oder eine Öl-in-Wasser-Emulsion. Bei der Behandlung der Cellulosefasern wird vorzugsweise die Oberfläche der Fasern bzw. Teile oder punktförmige Bereiche mit dem Polyisocyanat behandelt. Dabei kann das Polyisocyanat sowohl mit an der Oberfläche der Fasern liegenden funktionellen Gruppen direkt kovalent vernetzt werden oder auch adsorb- tiv mit der Oberfläche in nicht kovalenter Weise verklebt werden. Derartige Verklebungen werden zweckmäßigerweise durch thermische Behandlung erreicht. Die derart behandelten suspendierten Cellulosefasern werden anschließend zu einer Schicht, insbesondere einer offenporigen Schicht, sedimentiert , was üblicherweise durch ein Entfernen des Suspensionsmittels geschieht, wobei eine Filtermatrix entsteht, bei der üblicherweise das Polyisocyanat in der Matrix homogen verteilt vorliegt. Eine übliche Weise der Ausbildung solcher Filtrationsschichten ist das Absaugen des Suspensionsmittels an einem Trägersieb. Die so erhaltene Schicht wird anschließend bei Temperaturen ab 80 °C, zweckmäßigerweise bei 80-200°C, vorzugsweise bei 100- 180°C und insbesondere bei 110-150°C getrocknet. Es hat sich erfindungsgemäß gezeigt, dass die gewünschte Nassfestigkeit unter Beibehaltung der Quellwirkung bereits nach der Trocknung erhalten wird, so dass keine weitere Behandlung notwendig ist.The invention also relates to a method for producing such filter layers. Which is characterized in that the cellulose fibers are treated with polyisocyanates before the filter layer is formed. The cellulose fibers are suspended in a suspension medium and treated with one or more polyisocyanates in the suspended state. Preferred suspending agents are aqueous suspending agents, but suspending agents can also be Onsmittel are used, which contain organic components, such as a water-in-oil emulsion or an oil-in-water emulsion. In the treatment of the cellulose fibers, the surface of the fibers or parts or point areas is preferably treated with the polyisocyanate. The polyisocyanate can either be directly covalently crosslinked with functional groups lying on the surface of the fibers, or it can be adhesively bonded to the surface in a non-covalent manner. Such bonds are advantageously achieved by thermal treatment. The suspended cellulose fibers treated in this way are then sedimented to form a layer, in particular an open-pore layer, which is usually done by removing the suspending agent, a filter matrix being formed in which the polyisocyanate is usually present in the matrix in a homogeneously distributed manner. A common way of forming such filtration layers is to suck off the suspension medium on a support sieve. The layer thus obtained is then dried at temperatures from 80 ° C., expediently at 80-200 ° C., preferably at 100-180 ° C. and in particular at 110-150 ° C. It has been shown according to the invention that the desired wet strength is obtained after drying, while maintaining the swelling effect, so that no further treatment is necessary.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Tiefenfil- terschichten mit einem Flächengewicht von 200 - 300 g/m², vorzugsweise 500 - 2000 g/m² und einer Nassfestigkeit von 20 N/5 cm - 500 N/5 cm, vorzugsweise von 50 - 300 N/5 cm herstellen. Die Nassfestigkeit wird, wie in DIN 53112 Teil 2 beschrieben ist, bestimmt. Dabei wird bei einem Zugversuch an einer wässrigen Probe diejenige Kraft bestimmt, die benötigt wird, um diese Probe zu brechen bzw. zu zerreißen. Diese Kraft wird als Nassbruchkraft bezeichnet . Dabei werden Proben mit einer freien Einspannlänge von 100 ± 2 mm und einer Breite von 50 mm in eine Zugprüfmaschine eingespannt, welche die gemessene Kraft im Augenblick des Bruches der Probe anzeigt. Zur Bestimmung der initialen Nass- festigkeit werden die Prüflinge 5 Minuten lang in ein Gefäß gegeben, in dem sie vollständig untergetaucht sind. Die Bestimmung der Dauernassfestigkeit erfolgt dann auf die gleiche Art und Weise, wobei anstelle des Wasserns die Schichten unterschiedlich belastet und dann in der Zugprüfmaschine auf Nassfestigkeit getestet werden. Die erfindungsgemäßen Filter bzw. die erfindungsgemäß hergestellten Filter sind vorzugsweise zur Herstellung von Nahrungsmitteln und Getränken, sowie insbesondere von Bier und Wein als auch von Arzneimitteln verwendbar.With the method according to the invention, depth filter layers with a basis weight of 200-300 g / m ² , preferably 500-2000 g / m ² and a wet strength of 20 N / 5 cm - 500 N / 5 cm, preferably 50-300 Make N / 5 cm. The wet strength is determined as described in DIN 53112 part 2. During a tensile test on an aqueous sample, the force required to break or tear this sample is determined. This force is called the wet breaking force. Samples with a free clamping length of 100 ± 2 mm and a width of 50 mm are clamped in a tensile testing machine, which shows the measured force at the moment the sample breaks. To determine the initial wet strength, the test specimens are placed in a vessel in which they are completely immersed for 5 minutes. The permanent wet strength is then determined in the same way, the layers being loaded differently instead of watering and then tested for wet strength in the tensile testing machine. The filters according to the invention or the filters produced according to the invention can preferably be used for the production of foods and beverages, and in particular of beer and wine as well as of medicaments.

Die Erfindung soll durch die folgenden Beispiele näher erläutert werden.The invention is illustrated by the following examples.

Es wurden Cellulosefasermassen mit handelsüblichen Nassfestmitteln, nämlich Melamin-Formaldehyd-Harz [Madurit MW 167 (10 %ige Lösung, Vianova Resins)], Polyamidoamin-Epi- chlorhydrin-Harz [Luresin KNU (BASF) ] , Polyvinylamin [Baso-coll 8086 (BASF)], Polyethylenimin [Polymin P (BASF)], Polyisocyanat [ISOVIN VP SP 42004 (Bayer)], CMC [Tylose C30 (Clariant)], Kieselsol [Klar-Sol-Super (Erbs- löh) ] , Polyacrylat [Acronal 27 D (BASF)] behandelt. Zur Herstellung der Filter wird zu einer Zellstoffpulpe unter Rühren die Nassfestharze und/oder weitere Additive in Form wässriger Suspensionen bzw. Emulsionen, vorzugsweise in Form einer 1 - 10 Gew.-%igen Verdünnung zugegeben. Anschließend erfolgt die Filterschichtbildung auf einem Laborblattbildner, mit dem man die industrielle Filterschichtherstellung unter idealisierten Bedingungen simulieren kann. Wie auf der Langsiebmaschine erfolgt die Schichtbildung durch eine senkrechte Entwässerung der Fasersuspension durch ein Sieb, unterstützt durch Unterdruck. Zur Filterschichtbildung wird die Füllkammer des Blattbildners von unten mit Wasser befüllt und von oben mit 2000 ml einer 2 %igen Zellstoffpulpe eingefüllt. Nach Erreichen der 4-Liter-Marke wird die Wasserzufuhr abgestellt und mit Druckluft die StoffSuspension 5 s lang durchmischt. Anschließend kann sich die Suspension 5 s beruhigen, bevor der Entwasserungs organg durch Anlegen eines Unterdruckes eingeleitet wird. Nach dem der Flüssigkeitsspiegel durch das Faservlies gesunken ist, wird noch 10 s lang Luft durch das Blatt gesaugt. Abschließend wird die gebildete Schicht bei 130 - 150 °C getrocknet. Die Nassfestigkeit der hierbei erhaltenen Tiefenfilter wird nach einem 5-minütigem Einlegen in Wasser bestimmt.Cellulose fiber masses with commercially available wet strength agents, namely melamine-formaldehyde resin [Madurit MW 167 (10% solution, Vianova Resins)], polyamidoamine-epichlorohydrin resin [Luresin KNU (BASF)], polyvinylamine [Baso-coll 8086 ( BASF)], polyethylene imine [Polymin P (BASF)], polyisocyanate [ISOVIN VP SP 42004 (Bayer)], CMC [Tylose C30 (Clariant)], silica sol [Klar-Sol-Super (Erbslöh)], polyacrylate [Acronal 27 D (BASF)] treated. To produce the filters, the wet solid resins and / or further additives in the form of aqueous suspensions or emulsions, preferably in the form of a 1-10% by weight dilution, are added to a pulp pulp with stirring. The filter layer is then formed on a laboratory sheet former, which can be used to simulate industrial filter layer production under idealized conditions. As on the Fourdrinier machine, the layers are formed by vertical dewatering of the fiber suspension through a sieve, supported by negative pressure. To form the filter layer, the filling chamber of the sheet former is filled with water from below and filled with 2000 ml of a 2% pulp from above. After reaching the 4 liter mark, the water supply is switched off and the material suspension is mixed with compressed air for 5 s. The suspension can then calm down for 5 s before the dewatering process is initiated by applying a negative pressure. After the liquid level has dropped through the nonwoven, air is sucked through the sheet for a further 10 s. Finally, the layer formed is dried at 130-150 ° C. The wet strength of the depth filters obtained in this way is determined after soaking in water for 5 minutes.

Die hierbei erhaltenen Werte sind in der folgenden Tabelle unter [1] angegeben.The values obtained here are given in the following table under [1].

Danach wurden die Filter gemäß den im folgenden als Test A bis Test C beschriebenen Verfahren behandelt um die Dauernassfestigkeit zu bestimmen. Test A :The filters were then treated in accordance with the procedures described below as Test A to Test C in order to determine the permanent wet strength. Test A:

Hierbei wurden die Filterschichten in einem Schichtenfilter im Wechsel je zehn mal bei jeweils 1 bar Druck (10⁵ Pa) für 30 Minuten mit Wasserdampf beaufschlagt und danach 30 Minuten mit 10 %igem Ethanol-Wassergemisch bei pH 3 gespült. Danach wurde mit einer 2,5 %igen Natronlauge gespült (10 Min. , 500 l/m²h) und anschließend die Nassfestigkeit an 5 cm breiten und 15 cm langen Prüflingen bestimmt .Here, the filter layers in a layer filter were alternately charged with water vapor ten times at 1 bar pressure (10 ⁵ Pa) for 30 minutes and then rinsed for 30 minutes with a 10% ethanol / water mixture at pH 3. It was then rinsed with a 2.5% sodium hydroxide solution (10 min., 500 l / m ² h) and then the wet strength was determined on 5 cm wide and 15 cm long test specimens.

Test B:Test B:

Die jeweiligen Filter wurden acht mal bei 121° C autokla- viert (0,1 MPa (1 bar) Überdruck).The respective filters were autoclaved at 121 ° C (0.1 MPa (1 bar) overpressure).

Test C:Test C:

Hier wurden die Filter jeweils hundert mal mit heißem Wasser von 90° C (500 l/m²h, 20 Min.) und hundert mal mit kaltem Wasser von 20° C gespült. Beispiel 1 (direkter Vergleich mit anderen Nassfestharzen, ohne Zusatz von Retentionshilfsmitteln)Here the filters were rinsed a hundred times with hot water at 90 ° C (500 l / m ² h, 20 min.) And a hundred times with cold water at 20 ° C. Example 1 (direct comparison with other wet strength resins, without the addition of retention aids)

Test ATest A

Kieselgurfreie Cellulosefiltermasse (Kiefersulfat, Stoff- dichte: 3 %, Mahlgrad: 25 °SR) ; Flächenmasse: 640 g/m² Initiale Nassfestigkeit [1] und Dauernassfestigkeit [2] in N/5 cm.Diatomaceous earth-free cellulose filter mass (pine sulfate, consistency: 3%, degree of grinding: 25 ° SR); Weight: 640 g / m ² initial wet strength [1] and permanent wet strength [2] in N / 5 cm.

Test B Test B

55 % Kiefersulfat/Linters, Stoffdichte: 3 %, Mahlgrad 30 °SR; 45 % Kieselguren initiale Nassfestigkeit [1] und Dauernassfestigkeit [2] in N/5 cm, Flächenmasse: 1280 g/m² 55% pine sulfate / linters, consistency: 3%, freeness 30 ° SR; 45% diatomaceous earth initial wet strength [1] and permanent wet strength [2] in N / 5 cm, basis weight: 1280 g / m ²

Test CTest C

55 % Kiefersulfat/Linters, Stoffdichte: 3 %, Mahlgrad 30 °SR; 45 % Kieselguren initiale Nassfestigkeit [1] und Dauernassfestigkeit [2] in N/5 cm; Flächenmasse 1280 g/m² 55% pine sulfate / linters, consistency: 3%, freeness 30 ° SR; 45% diatomaceous earth initial wet strength [1] and permanent wet strength [2] in N / 5 cm; Mass per unit area 1280 g / m ²

Beispiel 2 (Wirkungssteigerung durch Zusatz von Retentionsmittel) Example 2 (Increase in Activity by Adding Retention Agents)

Test ATest A

Filterschichtzusammensetzung :Filter layer composition:

55 % Kiefersulfat/Linters, Stoffdichte: 3 %, Mahlgrad55% pine sulfate / linters, consistency: 3%, freeness

30 °SR; 45 % Kieselguren; Flächenmasse: 1280 g/m² 30 ° SR; 45% diatomaceous earth; Weight: 1280 g / m ²

Zusatz von Retentionsmittel Carboxymethylcellulose (CMC)Addition of retention agent carboxymethyl cellulose (CMC)

Beispiel 3 (Kombination mit anderen Nassfestharzen)Example 3 (combination with other wet strength resins)

Test ATest A

Filterschichtzusammensetzung :Filter layer composition:

55 % Kiefersulfat/Linters, Stoffdichte: 3 %, Mahlgrad 30 °SR; 45 % Kieselguren; Flächenmasse: 1280 g/m² 55% pine sulfate / linters, consistency: 3%, Freeness 30 ° SR; 45% diatomaceous earth; Weight: 1280 g / m ²

Beispiel 4 (Filtrationsleistung an Hand einer Modellstoffsuspension)Example 4 (Filtration performance using a model material suspension)

a) Filterschichtzusammensetzung:a) Filter layer composition:

55 % Kiefersulfat/Linters, Stoffdichte: 3 %, Mahlgrad 30 °SR; 45 % Kieselguren, Flächenmasse: 1280 g/m² Filtrationsbedingungen: Prüfdruck: 1000 mbar; Prüfzeit: 1800 s; Ermittlung des Rückhaltevermögens der Filterschicht gegenüber Trübpartikeln einer ModellstoffSuspension:55% pine sulfate / linters, consistency: 3%, freeness 30 ° SR; 45% diatomaceous earth, basis weight: 1280 g / m ² filtration conditions: test pressure: 1000 mbar; Test time: 1800 s; Determination of the retention capacity of the filter layer against turbid particles of a model suspension:

Die Filterschicht wird unter def. Bedingungen (Prüfdruck: lOOOmbar, Prüfzeit 30 Min.) mit einer Modellstoffsuspen- sion (z.B. 0,7 %ige Roh-Rohrzucker-Lösung, Ovomaltine/ Kaffee-Surrogat-Suspension = Modellsuspension 1) beaufschlagt und das Filtrationsverhalten (Durchsatz und Kläreffekt) ermittelt. Aus dem ermittelten Volumenstrom [1/h] und der Trübung [TE/F] des Filtrates lassen sich Durchlässigkeit (Permeabilität) und Kläreffekt der Filterschicht quantitativ beschreiben. Nur beide Schichtparameter zusammen charakterisieren die wesentlichen Leistungsmerkmale einer Filterschicht.The filter layer is defined under def. Conditions (test pressure: lOOOmbar, test time 30 minutes) with a model material suspension sion (e.g. 0.7% raw cane sugar solution, ovomaltine / coffee surrogate suspension = model suspension 1) and the filtration behavior (throughput and clarification effect) determined. From the determined volume flow [1 / h] and the turbidity [TE / F] of the filtrate, permeability and clarifying effect of the filter layer can be described quantitatively. Only the two layer parameters together characterize the essential performance characteristics of a filter layer.

Mit der Formel für den Wert A (s.u.) können beide Filtrationsparameter im direkten Schichtenvergleich durch den Wert A quantitativ [%] beschrieben werden. Der Wert A drückt die verbesserte Leistung der neuen mit einem Polyisocyanat gefertigten Filterschichten gegenüber einer mit einem Polyamidamin-Epichlorhydrin-Harz gefertigten Schicht aus. Im Beispiel 4a ergibt sich nach Formel A eine 45 %ige Leistungssteigerung der mit Polyisocyanat hergestellten Filterschicht. Diese resultiert in diesem Beispiel aus einer besseren Klärleistung der neuen Polyisocyanat-Filter- schicht bei gleichzeitig erhöhter Permeabilität gegenüber der Vergleichsschicht.With the formula for the value A (see below), both filtration parameters can be described quantitatively [%] in a direct layer comparison by the value A. The value A expresses the improved performance of the new filter layers made with a polyisocyanate compared to a layer made with a polyamidamine-epichlorohydrin resin. In example 4a, formula A shows a 45% increase in performance of the filter layer produced with polyisocyanate. In this example, this results from a better clarification performance of the new polyisocyanate filter layer and at the same time increased permeability compared to the comparison layer.

b) Auch an einer gegenüber Beispiel 4a) veränderten ModellstoffSuspension zeigen die erfindungsgemäßen Filter eine überlegene Filterleistung. Die Modellstoff- Suspension Eura/Ovomaltine wurde wie folgt hergestellt. 2,0 g Ovomaltine, WASA GmbH, Celle und 7,0 g Kaffee-Surrogat-Extract , Fa. Günzburger Nahrungsmittelwerke, Günzburg werden in 1 1 Wasser eingerührt und dann unter starkem Rühren auf 100 1 aufgefüllt (ModellstoffSuspension 2) und in wässriger Suspension entsprechend den 'Untersuchungsmethoden Tiefenfilter- medien Filterschichten' des Arbeitskreises Technik/Analytik der Europäischen Fachvereinigung Tiefenfiltration e.V. (EFT) für Filtrationstests verwendet. b) The filters according to the invention also show superior filter performance on a modified model material suspension compared to Example 4a). The Eura / Ovomaltine model fabric suspension was prepared as follows. 2.0 g of Ovomaltine, WASA GmbH, Celle and 7.0 g of coffee surrogate extract, from Günzburger Lebensmittelwerke, Günzburg are stirred into 1 1 of water and then made up to 100 1 with vigorous stirring (model suspension 2) and in aqueous suspension used for filtration tests in accordance with the 'investigation methods depth filter media filter layers' of the working group technology / analytics of the European professional association depth filtration eV (EFT).

Filterschichtzusammensetzung:Filter layer composition:

55 % Kiefersulfat, Stoffdichte: 3,0 %, Mahlgrad 43 °SR;55% pine sulfate, consistency: 3.0%, freeness 43 ° SR;

45 % Kieselguren, Flächenmasse: 1280 g/m² 45% diatomaceous earth, basis weight: 1280 g / m ²

Filtrationsbedingungen: Prüfdruck: 1000 mbar;Filtration conditions: test pressure: 1000 mbar;

Prüfzeit: 1800 s; Test time: 1800 s;

ModellstoffSuspension 2Model fabric suspension 2

Erklärung : Explanation :

In folgender Formel werden beide Filtrationsparameter (Volumenstrom und Trübung) im direkten Schichtenvergleich (PIC-EPI-Schicht) durch den Wert A quantitativ beschrieben. Die Unterschiede gegenüber den Polyamidamin-Epichlor- hydrin-Schichten sind offensichtlich.In the following formula, both filtration parameters (volume flow and turbidity) are described quantitatively in a direct layer comparison (PIC-EPI layer) by the value A. The differences compared to the polyamidamine-epichlorohydrin layers are obvious.

( Vol . probe + Vθl . _Epi )(Vol. Sample + Vθl. _E pi)

A = 1 x 100A = 1 x 100

(Trüb. probe Trüb.Epi)(Cloudy sample cloudy epi)

Bewertung :Rating :

Die prozentualen Unterschiede (A-Werte) dokumentieren die verbesserte Leistung der neuen mit einem Polyisocyanat gefertigten Filterschichten gegenüber einer mit einem Poly- amidamin-Epichlorhydrin-Harz gefertigten Schicht.The percentage differences (A values) document the improved performance of the new filter layers made with a polyisocyanate compared to a layer made with a polyamide-epichlorohydrin resin.

Beispiel 5 (Leimungseffekt)Example 5 (sizing effect)

Testbedingungen:Test conditions:

FilterschichtZusammensetzung: Auf einer getrockneten Filterschicht, bestehend aus kieselgurfreier Cellulosefiltermasse (Kiefersulfat, Stoffdichte: 3 %, Mahlgrad: 25 °SR, Flächenmasse: 640 g/m², Laborblatt), mit ca. 3 % Restfeuchte, werden 6 Wassertropfen mit einer Pipette vorsichtig aufgetragen und die benötigte Zeit für das Eindringen des Wassertropfens in die Filterschicht (Mittelwert aus 6 Messungen) gemessen (Tropfentest) .Composition: On a dried filter layer consisting of diatomaceous earth-free cellulose filter mass (pine sulfate, consistency: 3%, degree of grinding: 25 ° SR, mass per unit area: 640 g / m ² , laboratory sheet), with approx. 3% residual moisture, 6 water drops are carefully pipetted with a pipette applied and the time required for the water drop to penetrate into the filter layer (average of 6 measurements) was measured (drop test).

Ähnlich wie bei der Bestimmung des Leimungsgrades in _tder Papierindustrie, charakterisiert der Test den Widerstand der Filteroberfläche gegenüber dem Eindringen von wässri- gen Lösungen. Die Filterschichten lassen sich so hinsichtlich Benetzbarkeit der Filterschicht differenzieren.Similar to the determination of the degree of sizing in the paper industry _t, the assay characterizes the resistance of the filter surface to the penetration of wässri- solutions. The filter layers can thus be differentiated with regard to the wettability of the filter layer.

Auf die getrockneten Filterschichten (Feuchtegehalt: 3 %) wird ein Wassertropfen aufgetragen und die Eindringzeit gemessen (Tropfentest) .A drop of water is applied to the dried filter layers (moisture content: 3%) and the penetration time is measured (drop test).

Beispiel 6 Example 6

Um das Quellvermögen der Fasern zu überprüfen, wurden reine Zellstoffschichten (wie in Test A) untersucht. Das Wasserrückhaltevermögen (WRV) wurde folgendermaßen bestimmt. 20 g der getrockneten Schicht werden 20 Minuten in Wasser aufgeschlagen, anschließend wird eine Probe bei 3000 U/min. abzentrifugiert . Der abgeschleuderte Nasskuchen wird gewogen (m_feucht) , dann im Trockenschrank getrocknet und das Trockengewicht erneut bestimmt (m_rocken) •To check the swelling capacity of the fibers, pure cellulose layers (as in test A) were examined. Water retention (WRV) was determined as follows. 20 g of the dried layer are whipped in water for 20 minutes, then a sample is run at 3000 rpm. centrifuged. The separated wet cake is weighed (m _fe UCHT), then dried in a drying cabinet and the dry weight measured again (m akes _r) •

WRV ( % ) = (mfeucht - mtrocken) X 100 / m_trθckenWRV (%) = (mfeucht - m dry) X 100 / m _trθ CKEN

Während die herkömmlichen Harze zu einer Abnahme des WRV- Wertes (Quellung) führen, bleibt die Quellbarkeit der Zellstoffblätter, die erfindungsgemäß mit Polyisocyanat gefertigt wurden, fast konstant. Die Harzmenge wirkte sich bisher immer besonders negativ auf die Quellungseigenschaften der Filterschichten aus. Unter Berücksichtigung der Messgenauigkeit läßt sich feststellen, dass Polyisocy- anat-Harz die Quellungseigenschaften der Zellstoffe nicht so stark verringert wie andere Harze (s.u.) . While the conventional resins lead to a decrease in the WRV value (swelling), the swellability of the cellulose sheets which were produced according to the invention with polyisocyanate remains almost constant. The amount of resin has always had a particularly negative effect on the swelling properties of the filter layers. Taking the measurement accuracy into account, it can be determined that polyisocyanate resin does not reduce the swelling properties of the cellulose as much as other resins (see below).

* Mittelwert aus 3 Versuchen * Average of 3 attempts

Claims

Patentansprüche: claims:

1. Nassfest ausgerüsteter Filter, insbesondere Tiefenfilter, mit hoher Quellfähigkeit, umfassend eine Cellulosefasern-enthaltende, offenporige Hohlräume aufweisende Filtermatrix, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulosefasern an ihrer Oberfläche chemisch gebundenes Polyisocyanat aufweisen.1. A wet-strength filter, in particular a depth filter, with high swellability, comprising a cellulose fiber-containing, open-pored filter matrix, characterized in that the cellulose fibers have chemically bound polyisocyanate on their surface.

2. Hydrophiler Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulosefasern mittels Polyisocyanat untereinander verbunden sind.2. Hydrophilic filter according to claim 1, characterized in that the cellulose fibers are interconnected by means of polyisocyanate.

3. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermatrix in ihren Hohlräumen fein verteilte Mikropartikel enthält.3. Filter according to one of the preceding claims, characterized in that the filter matrix contains finely divided microparticles in its cavities.

4. Filter nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel Polyacrylate, Carboxymethylcellulose, Kieselguren, Silikagele, Polyisocyanate, Polysaccharide, Acrylacrylate, Stärke, Carboxymethylstärke, oxidierte Stärke und/oder Ionenaustauscher enthalten.4. Filter according to claim 3, characterized in that the microparticles contain polyacrylates, carboxymethyl cellulose, diatomaceous earth, silica gels, polyisocyanates, polysaccharides, acrylic acrylates, starch, carboxymethyl starch, oxidized starch and / or ion exchangers.

5. Filter nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine zusätzliche Filterkomponente in einer Menge von 5 - 70 %, vorzugsweise 20 - 60 % in der Filterschicht enthält.5. Filter according to claim 4, characterized in that it has at least one additional filter component in one Contains 5 - 70%, preferably 20 - 60% in the filter layer.

6. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese bezogen auf den Gesamtgehalt der Filterschicht 0,01 - 10 Gew.-% Polyisocyanate enthalten.6. Filter according to one of the preceding claims, characterized in that they contain 0.01-10% by weight of polyisocyanates based on the total content of the filter layer.

7. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyisocyanat ein hydrophiles Polyisocyanat ist.7. Filter according to one of the preceding claims, characterized in that the polyisocyanate is a hydrophilic polyisocyanate.

8. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyisocyanat ein kationisches Polyisocyanat ist.8. Filter according to one of the preceding claims, characterized in that the polyisocyanate is a cationic polyisocyanate.

9. Verfahren zur Herstellung von dauernassfesten Cellu- losefasern-enthaltenden Filtern mit verbesserten Filtra- tions- und Quelleigenschaften insbesondere nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulosefasern und/oder der Filter vor Schichtbildung mit Polyisocyanaten behandelt werden.9. A process for the production of permanently wet filters containing cellulose fibers with improved filtration and swelling properties, in particular according to one of claims 1-8, characterized in that the cellulose fibers and / or the filter are treated with polyisocyanates before layer formation.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulosefasern in Suspension mit Polyisocyanaten behandelt werden.10. The method according to claim 9, characterized in that the cellulose fibers are treated in suspension with polyisocyanates.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, umfassend die Herstellung einer wässrigen Suspension von Cellulosefasern, Behandeln der Oberfläche der suspendierten Cellulose asern mit einem oder mehreren Polyisocyanaten in einer Konzentration von 0,0001 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Polyisocyanat und einer Feststoffkonzentration von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, Ausbilden einer Schicht und Trocknen der so erhaltenen Schicht .11. The method according to any one of claims 9 or 10, comprising the preparation of an aqueous suspension of cellulose fibers, treating the surface of the suspended cellulose with one or more polyisocyanates in a concentration of 0.0001% by weight to 0.5% by weight of polyisocyanate and a solids concentration of 1% by weight to 5% by weight, forming a layer and drying the layer thus obtained.

12. Verwendung von Filtern nach einem der Ansprüche 1-8 zur Herstellung von Nahrungsmitteln, Getränkemitteln, chemischen und pharmazeutischen Präparaten. 12. Use of filters according to one of claims 1-8 for the production of foods, beverages, chemical and pharmaceutical preparations.