Innovative Filtermedien Mit Elektretbeschichtung-Experimentelle Untersuchungen Zum Ladungszustand Und Zur Partikelabscheidung

Konventionelle, mechanisch arbeitende Tiefenfiltermedien zur Abscheidung von Partikeln zeigen ein Minimum der Abscheideeffektivitat im Ubergangsbereich zwischen Diffusions- und Tragheitsabscheidung, dem sogenannten MPPS-Bereich (Most Penetrating Particle Size). Das Minimum der Trennkurve liegt dabei im Partikelgrossenbereich zwischen 0,05 und 0,5 m und kann nur durch den Einsatz von feineren Fasern, textile Strukturveranderungen, Steigerung der Filter-Schichtdicke oder durch zusatzliche elektrostatische Abscheidemechanismen angehoben werden. Letztere Moglichkeit findet in zahlreichen Anwendungsfallen - Automobil-Innenraumfilter, Atemschutzmasken, Raumluftfilter fur den Reinraumbereich, Staubsaugerbeutel um nur einige zu nennen - bereits seit vielen Jahren ihren Einsatz. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, nicht den konventionellen Weg zur Herstellung von Elektretfasern fur die Filtration zu gehen, sondern handelsubliches Filtermaterial durch die Beschichtung mit einer geeigneten Substanz und unter Verwendung einer konventionellen Corona-Technologie zum Elektretfilter zu funktionalisieren. Zu Beginn wurden zahlreiche Substanzen auf ihre Elektreteigenschaften hin untersucht und eine Auswahl getroffen. In einem weiteren Schritt erfolgte die Ausrustung von handelsublichen Filtermaterialien mit diesen Substanzen. Grundsatzliche Untersuchungen zum Einfluss der Auftragsmenge und der Aktivierungsparameter auf den Ladungszustand und das Filtrationsergebnis wurden an drei ausgewahlten Spunbond-Materialien durchgefuhrt. In einem abschliessenden Schritt wurde das Verfahren in den technisch relevanten Massstab uberfuhrt. Im Rahmen dieser Arbeit konnte eine Oberflachenpotentialmesszelle entwickelt und realisiert werden, die das sensible Abtasten der Filteroberflachen ermoglicht. Eine Corona-Aufladungszelle zur Corona-Aktivierung bei erhohter Temperatur wurde entwickelt und erprobt, um den Einfluss des Phasenuberganges fest- flussig- fest auf die thermische und zeitliche Ladungsstabilitat zu untersuchen. Durchgefuhrte Filterprufungen belegen die Wirksamkeit der zusatzlich gewonnenen elektrostatischen Krafte. Ein Vergleich der experimentell ermittelten Abscheidegrade mit aus empirischen Gleichungen der Literatur berechneten Abscheidegraden erfolgte beispielhaft. Zusatzlich wurde eine bis jetzt verneinte Aussagekraft des Parameters Oberflachenpotential verifiziert.