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Abfallvermeidung und Ressourcenschutz sollen als zentrale Themen dauerhaft betrachtet und im Fokus gehalten werden. Das hat die UN mit ihren Social Development Goals (SDGs) bekräftigt. In den hier formulierten 17 ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Nachhaltigkeitszielen sind unter anderem verbesserte Produkte, Energieeinsparungen, optimierte Prozesse und der Einsatz innovativer Materialien genannt.
Manches ist hierbei für die Filterhersteller nicht neu. Schon seit längerer Zeit bemüht man sich beispielweise, auf unbedenkliche Filtermaterialien umzustellen und etwa Phenolharze zu ersetzen. Die positiven Filtereigenschaften des Phenolharzes wie hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit sowie Beständigkeit gegen aggressive Chemikalien können auch andere, in der Herstellung umweltverträglichere Kunststoffe wie Polyamide erfüllen.
Umweltverträglichere Materialien
PA-Filterkerzen haben zwar eine vergleichbare thermische und chemische Beständigkeit wie Phenolharzkerzen, die Filtermatrix, d. h. die mehrdimensionale innere Struktur einer PA-Filterkerze ist jedoch eine völlig andere. PA-Filterkerzen bieten eine offenere Porenstruktur, die maßgeblich für das Schmutzaufnahmevolumen im Inneren der Filtermatrix ist.
Wolftechnik hat beispielsweise die WFNMB-Tiefenfilterkerze auf der Basis von Nylon entwickelt. Die Kerze ist von außen nach innen mit einer abgestuft feiner werdenden Porenstruktur aufgebaut und besitzt einen Nylon-Stützkern. Dadurch ist die Stabilität der WFNMB auch bei höheren Temperaturen und hochviskosen Medien gewährleistet. Die besondere chemische Beständigkeit von Nylon erlaubt den Einsatz auch bei Lösemitteln und Temperaturen bis zu 120 °C.
Durch die spezielle Struktur der Tiefenfilterkerze ergibt sich eine lange Standzeit, hohe Schmutzaufnahmekapazität und hohe Durchsatzleistung bei geringem Differenzdruck. Die stabile Filtermatrix der WFNMB-Tiefenfilterkerze wird im Melt-Blow-Verfahren hergestellt. Bei der Technologie wird der Rohstoff im Extruder geschmolzen und über eine Düse mit Druck und Heißluft ausgetragen. Dabei entsteht ein feinporiges Mikrofaservlies.
Polyester ersetzt Polyamid
Grundsätzlich könnten alle den Thermoplasten zugehörigen Stoffe entsprechend zu Tiefenfilterelementen verarbeitet werden. Weil Nachhaltigkeit in Bezug auf die Ressource eine immer wichtigere Rolle spielt, floss diese Erkenntnis in die Entwicklung hochwertiger Filterelemente ein. Polyester erwies sich gegenüber Polyamid als nachhaltiger und besser in der Verarbeitung und für die Filtration geeignet. Aus diesem Grund baut Wolftechnik heute als Alternative zu Phenolharz auf die Polyester PBT (Polybutylenterephthalat) und PET (Polyethylenterephthalat) anstelle von Polyamid.
Die CPH-Tiefenfilterkerze besteht zu 100 % aus Polyesterfasern und besitzt alle Vorteile der Nylon-Tiefenfilterkerze wie eine hohe thermische Beständigkeit (bis 120 °C) und sehr gute chemische Beständigkeit gegenüber Lösemitteln. Die Tiefenfilterkerze ist mit einer festen Filtermatrix ausgestattet und gewährleistet reproduzierbare Filtrationseigenschaften für hochwertige Anwendungen. CPH-Tiefenfilterkerzen sind auch mit Adapter und Endkappen aus Polyester Code 3, Code 8 und Code 7 lieferbar. Hohe Durchsatzleistung sowie eine lange Standzeit sind weitere Eigenschaften der CPH-Tiefenfilterkerze. Typische Anwendungsgebiete sind die Filtration von Heißwasser 80 °C, Lacken, Farben und Tinten, Lösemitteln, Magnetdispersionen, Feinchemikalien, Kosmetika sowie Lebensmitteln und Getränken.
Nachhaltiger mit Recyclinganteil
Umwelt- und Ressourcenschutz schließt ökologische und energieeffiziente Produktionsverfahren sowie Abfallvermeidung ein. Um die 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen mittelfristig zu erfüllen, ging Wolftechnik noch einen Schritt weiter und brachte im Herbst 2022 eine Polypropylen-Tiefenfilterkerze mit 20 % Recycling-Anteil für industrielle Fest-Flüssig-Filtration auf den Markt. Bei der Entwicklung der WFMBR-Melt-Blow-Filterkerze standen neben den ökologischen Aspekten genauso der Kundennutzen und die Anwenderfreundlichkeit im Fokus. So wirkt sich der Recyclinganteil nicht nachteilig auf die Eigenschaften (Qualität, Filterleistung) der Filterkerze aus. Zudem verfügt die Tiefenfilterkerze über alle wichtigen EU-Zertifikate, wie FDA CRF21 Zertifikat, Lebensmittel-Konformitätserklärung, REACH-Konformitätserklärung und RoHS-Konformitätserklärung.
Grundsätzlich hätte recyceltes Nylon dieselben Vorteile wie Recycling-Polyester oder -Polypropylen. PP wurde ausgewählt, weil es derzeit das Material mit dem mengenmäßig größten Anteil in der Produktion von Filterelementen darstellt. Denn eine der Herausforderungen bestand darin, die verwertbare Recyclat-Menge für einen stabilen Fertigungsprozess auch vorrätig zu halten. Technisch wären bis zu 50 % Recyclatanteil möglich. Es fehlt jedoch noch die Stoffmenge.
Aktuelle Forschungen beschäftigen sich intensiv mit diesem Thema, auch um die Kosten des Recyclingprozesses weiter zu senken.
Tiefen-Struktur mit vier Filterstufen
Die WFMBR-Melt-Blow-Kerze löste Ende 2022 die bekannte WFMB-Melt-Blow-Kerze ab. Die Tiefenfilterkerze mit Recyclinganteil besteht komplett aus PP und ist frei von Bindemitteln und Klebstoff. Sie wird im Melt-Blow-Verfahren hergestellt, wobei mit vier verschiedenen Sprühdüsen feinere und gröbere Endlosfäden zu einer Multi-Layer-Struktur verarbeitet werden. Im Inneren der Tiefenfilter-Struktur sind die feinen Layer, außen die groben. Durch diese vierlagige Abstufung können die groben Partikel in den äußeren Schichten und die feineren Partikel in den inneren zurückgehalten werden.
Wahlweise ist die Tiefenfilterkerze mit beidseitig offenen Enden (DOE) oder mit den gängigen Adapterbauformen (Code 0, Code 5, Code 7, Code B) und in Filterfeinheiten von 0,5 bis 100 μm nominal lieferbar. In Längen von 47/8“ bis 40“ gibt es sie neben der Standardversion (Ø 63 mm) auch in einer Big-Version mit Ø 110 mm.
Geeignet für Temperaturen bis zu 80 °C bietet die Tiefenfilterkerze ein breites Einsatzspektrum. Sie lässt sich unter anderem als Feinfilter für Kühlkreisläufe, Vorfilter für RO DI-Wasseraufbereitungsanlagen, zur Säuren- und Laugen-Filtration in der Elektronikindustrie, für Fotochemikalien, für leichtviskose Flüssigkeiten und als Feinfilter für Pflanzenöl verwenden.
Wolftechnik Filtersysteme GmbH & Co. KG, Weil der Stadt
Durchsatzleistung und Rückhalterate der WFMB-Melt-Blow-Kerze und der WFMBR-Melt-Blow-Kerze: Die ermittelten Werte weisen keine Unterschiede aufBild: Wolftechnik
Autor: Peter Krause
Geschäftsführer,
Wolftechnik
