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Verfahrenstechnik

Nadelfilze für die Fest/Flüssig-Filtration

Von B. Silkens

Seit mehreren Jahrzehnten nehmen Nadelfilze eine bedeutende Rolle auf dem Gebiet der Filtration ein. Sie bestehen aus synthetischen Fasern und werden über spezielle Verarbeitungstechnologien mechanisch verfestigt. Neben der industriellen Entstaubung (Abtrennung von Feststoffen aus Rohgasvolumenströmen) kommen Nadelfilze ebenso bei vielfältigen Filtrationsvorgängen in der Fest/Flüssig-Trennung zum Einsatz. Der folgende Beitrag beschäftigt sich mit dem Funktionsprinzip und den Anwendungsmöglichkeiten von Nadelfilzen als geeignete Filtermittel in der Fest/Flüssig-Filtration.

Einleitung

Mechanische Trennverfahren sind seit langer Zeit ein fester Bestandteil der technischen Filtration. Dabei werden in einer Suspension vorhandene Partikel mittels verfahrenstechnischer Prozesse von der Flüssigkeit separiert. In den fünfziger Jahren wurde die Effizienz dieser Verfahren durch die Verwendung synthetischer Fasern deutlich optimiert. Dabei kamen zunächst Polymere wie Polyester (PET), Polypropylen (PP), Polyamid (PA) und später Polyphenylensulphid (PPS) zum Einsatz und verdrängten nach und nach bis dahin verbreitete Filtermedien aus Naturfasern wie beispielsweise Wolle. Es war möglich, künstliche Fasern in großen Mengen mit klar definierten Durchmessern und guten chemischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften gezielt anwendungsbezogen auszuwählen. Die Verwendung dieser Fasern brachte gewaltige Fortschritte im industriellen Filtrationsbereich.

Häufig verwendete Filtermedien bestehen aus Gewebe- und Nadelfilzstrukturen. Ein Gewebe besteht aus einer Verbindung von Längs- und Querfäden. Man unterscheidet zwischen Mono- und Multifilamentfäden sowie Stapelfasern. Bei jedem Webprozess entsteht ein Netz von Kreuzungspunkten. Soll der Abscheidegrad der in der Suspension enthaltenen Partikel erhöht werden, steigt die Anzahl der Längs- und Querfäden. Damit verringert sich jedoch die offene Fläche des Filtermediums, was zur Folge hat, dass das Verhältnis zwischen offener und nicht nutzbarer Filterfläche ungünstiger wird. Gewebe stellen in der Regel zweidimensionale Filtermedien dar. Nadelfilze erweitern die Filtration um eine dritte Ebene, man spricht hier von einer Kombination von Oberflächen- und Tiefenfiltration, die an anderer Stelle noch näher beschrieben wird.

Herstellung und Aufbau von Nadelfilzen

Die Konstruktion eines Nadelfilzes beginnt mit der richtigen Faserauswahl. Neben den oben bereits genannten Werkstoffen sind zudem die Faserlänge, der Querschnitt (rund oder multilobal als oberflächenvergrößernde Variante) und die Faserfeinheit zu kombinieren. In der Regel liegen die Faserfeinheiten zwischen 0,8 dtex und 7 dtex. Bei Feinheiten von <1 dtex spricht man von Mikrofasern. 0,8 dtex beispielsweise bedeutet, dass Fasern der gleichen Güte, die auf eine Länge von 10.000 Metern aneinander gereiht sind, zusammen nur 0,8 g wiegen. Die Verbindung von Einzelfasern miteinander zu einem Vlies und dessen Verankerung in einem Trägergewebe findet durch den Produktionsprozess des Vernadelns statt. Dabei werden auf das jeweilige Polymer und die Fasereigenschaften abgestimmte Nadeln mit umgekehrten Widerhaken in das vorgelegte Vliespaket mit hoher Geschwindigkeit eingestochen und wieder herausgezogen. Durch die auch Barbs genannten Widerhaken werden zum einen die Fasern über eine Vielzahl von entstehenden Schlaufen miteinander verschlungen. Zum anderen erfolgt durch Formschluss und Faser/Faser bzw. Faser/Trägerreibung die benötigte Faserverankerung.

(...)

Autor:
Dipl.-Ing. Bernd Silkens
Produkt Manager Fest/Flüssig-Filtration, Heimbach Filtration GmbH

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29.10.2010

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