Die Filtermedienentwicklung unterliegt einer hohen Dynamik und einem stetigen Wandel. Die Minimierung von Luft- und Wasserverschmutzungen, die Reduzierung von Umwelt- und Gesundheitsbelastungen, die Reinigung von Flüssigkeiten und Abgasen bei gleichzeitiger Erhöhung von Filterstandzeiten und Maximierung der Wirtschaftlichkeit zählen zu den anhalten Trends in der Filtermedienentwicklung.
Hochwertige Filtermedien werden zukünftig weitere Aufgaben übernehmen, zum Beispiel den Schutz elektronischer Komponenten vor Flüssigkeiten und Partikel. Der Wandel der Automobilbranche zur E‑Mobilität erfordert neue Filtrationskonzepte und zukunftsweisende Filtrationslösungen. Dazu zählen spezielle Lösungen für das Thermomanagement zur effizienten Filtration der Kühlkreisläufe oder die Filtration von Kühlmitteln auf Öl- und Wasserbasis in Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeugen. Neue Filtersysteme erfordern den Aufbau neuer Prüfstände und die Entwicklung neuer Testmethoden. Filter werden zudem immer individueller. Industrie 4.0 ist die Produktion der Zukunft und kennzeichnet allgemein den Einzug der Digitalisierung in die Industrie. Smarte Filter überwachen zukünftig Betriebsparameter, wie Druck, Temperatur, Durchfluss, Volumenstrom und übermitteln Daten zur Protokollierung von filterspezifischen Informationen zu Ersatzteilen und Ersatzfiltern. Der Filter 4.0 unterstützt digitale Wartungs- und Prüfpläne und unterstützt echtzeitnah neue Ansätze in der Organisation und Steuerung der Filtersysteme.
Die Anwendungen von klassischen Filtergeweben wurden in vielen Bereichen um Vliesstoffe oder Gewebe-/Vliesstoffkombinationen erweitert. Neben traditionellen nadel- und bindemittelverfestigten Trocken- und Nassvliesstoffen haben sich wasserstrahlverfestigte Vliesstoffe, Filament- und Feinfaser-Spinnvliesstoffe sowie Airlaid-Vliesstoffe etabliert.
Die Anforderungen an Filtermedien zur Flüssigkeitsfiltration werden vom Verwendungszweck beeinflusst und stehen im engen Zusammenhang mit den Betriebskosten und der Wirtschaftlichkeit des Trennprozesses. Eine hohe Abscheideleistung bei möglichst geringem Druckverlust, hohe Filtereffizienz und lange Filterstandzeiten werden angestrebt. Eine besonders hohe Abscheideleistung bei gleichzeitig möglichst niedrigem Filterwiderstand wird bei der Abtrennung von zum Beispiel Viren, Bakterien, Jod, Blei und Schwermetallen gefordert. Die Trennwirkung hängt dabei entscheidend von der Partikelgrößenverteilung in der Suspension und der Struktur des Filtermediums ab. Bei gleicher Rohstoffart und gleicher Flächenmasse steigt die Trennwirkung beim Einsatz von Feinstfasern an der Anströmseite. Viele kleine Poren vergrößern die aktive Filteroberfläche im Vliesstoff und verbessern die Abscheidewirkung. Ein dreidimensionaler Querschnittsaufbau mit abnehmendem Dichtegradient von der An- zur Ausströmseite senkt die notwendige Druckdifferenz und ermöglicht größere Durchsatzmengen durch das Filtermedium. Ein breites Spektrum in der Porengrößenverteilung ist sowohl mit Faservliesstoffen, insbesondere Nadelvliesstoffen und wasserstrahlverfestigten Vliesstoffen, als auch mit Spinnvliesstoffen möglich. In Kombination mit Mikro- und Nanofaservliesstoffen können außerdem sehr hohe Porositäten mit extrem kleinen Poren kombiniert werden. Auch Nassvliesstoffe besitzen ein hohes Leistungsvermögen. Anwendungsfelder umfassen die Wasseraufbereitung, die Lebensmitteltechnologie und Getränkeherstellung, Industriewasseraufbereitung, Suspensionsfiltration, Pharmazie und andere Bereiche mit hohen Anforderungen an die Wasserreinheit.
Seit über 25 Jahren betrachtet das Sächsische Textilforschungsinstitut (STFI) die vielfältigen Anwendungsfelder von Textilien und ist Innovationspartner für seine Kunden. Themenschwerpunkte der Arbeiten am STFI liegen in den Bereichen technische Textilien, Vliesstoffe, textiler Leichtbau, Digitalisierung und Industrie 4.0 sowie im Gebiet der Prüf- und Zertifizierungsdienstleistungen. In den Forschungsarbeiten werden zahlreiche Querschnittsthemen, wie die Filtration, das Recycling, textiles Bauen, Schutzkleidung, Smart Textiles und weitere, adressiert. Das Fachgebiet Filtration stellt dabei einen Forschungsschwerpunkt des Kompetenzzentrums Vliesstoffe dar. Das STFI hat sich seit seiner Gründung eine hohe fachliche Kompetenz bei der Entwicklung textiler Filtermedien erarbeitet und ist technisch und prüfseitig entsprechend ausgerüstet. Für Kunden und Forschungspartner bietet es beste Voraussetzungen für die Entwicklung, Bemusterung, Ausrüstung und Prüfung von Filtermedien. Im STFI entwickelte textile Filtermedien sind Hycospun, Hycofil und Hycoknit/Hycoflue — hydrodynamisch ausgebildete gleichmäßige Schichtverbunde (rein mechanisch, bindemittelfrei) mit funktionalem Mehrlagenaufbau, geeignet für Taschenfilter, Filterbeutel, Filterkassetten und Filterpatronen. Solche Schichtverbunde sollen zukünftig auch Ihren Einsatz als Rückspülfiltermedien finden. Unmittelbar im Anschluss an die Filtech startet hierzu ein Forschungsprojekt. Im Rahmen eines kürzlich abgeschlossenen Projektes wurde in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner ein textilbasiertes, reinigbares und wiederverwendbares Filtermaterial für die biologische Abwasserreinigung entwickelt. Das Filtermaterial ist biokompatibel und am Ende der Nutzungsdauer thermisch verwertbar.
Die im STFI wachsenden Ideen für die Zukunft unterstützen die globalen Trends sowohl für die Nische als auch die Großserie, generieren nachhaltige Technologien und Produkte unter dem Fokus des Recyclings als auch des Einsatzes maßgeschneiderter Hochleistungswerkstoffe. Dabei stehen die Energie- und Materialeffizienz bei optimierten Zieleigenschaften im Vordergrund. Es gibt unzählige Anwendungsszenarien textiler Materialien in der Filtration, sowohl als Stand der Forschung aber auch bereits als Stand der Technik. Das STFI ist in der Filtech-Ausstellung vertreten. Experten des Kompetenzzentrums Vliesstoffe beraten, informieren und diskutieren Ideen und Forschungsansätze zu textile Filtermedien und erläutern die neuen technischen Möglichkeiten der Anlagentechniken.
Neben Filterbezogenen Fragestellungen, begleitet das STFI auch weitere Wasser- und Abwassertechnik relevante Fragestellungen. Unter anderem engagiert sich das Institut in der DWA-Arbeitsgruppe ES‑7.8 „Störstoffe in Entwässerungssystemen“. In dem im Oktober 2019 erscheinenden DWA-Themenband „Vliestücher in Abwassersystemen“ werden die durch Vliestücher verursachten Betriebsprobleme analysiert und Maßnahmen für die Abwassersystemverträglichkeit als „spülbar“ bezeichneter Vliestuchprodukte abgeleitet. Konkrete Handlungsempfehlungen zur Reduzierung der Betriebsprobleme werden formuliert. Nach Veröffentlichung des Themenbands „Vliestücher in Abwassersystemen“ wird sich die DWA-Arbeitsgruppe ES‑7.8 weiter mit dieser Thematik beschäftigen. Auch hierzu werden auf der Filtech Ende Oktober in Köln gerne Fragen beantwortet.
STFI ist in der Filtech 2019: Halle 11.2, Stand T9
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