Tiefenfilterkerze mit 20 % Recycling-Anteil von Wolftechnik

Ein Recyclinganteil von 50 % ist technisch möglich, aber die Stoffmenge dafür fehlt noch. (Bild: Wolftechnik, Walter Roux)

  • Phenolharze in Filterkerzen wurden aufgrund ihrer Formaldehyd-Emissionen durch andere Materialien ersetzt.
  • Kunststoff aus der Gruppe der Polyester ist nachhaltig, gut in der Verarbeitung und für die Filtration geeignet.
  • Die Melt-Blow-Filterkerze mit Recyclinganteil ist aus Polypropylen, da das Material in größerer Menge verfügbar ist.

Ein wichtiger Ansatz innerhalb der täglichen industriellen Anwendung ist es, Abfallvermeidung und Ressourcenschutz als zentrale Themen dauerhaft zu betrachten und im Fokus zu halten. Das hat jüngst auch die UN mit ihren Social Development Goals (SDG) bekräftigt. In den hier formulierten 17 ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Nachhaltigkeitszielen mit 169 Unterzielen sind unter anderem verbesserte Produkte, Energieeinsparungen, optimierte Prozesse und der Einsatz innovativer Materialien genannt.

Viele der Einzelziele sind nicht neu. So spiegeln sich die Anstrengungen der Filterbranche seit längerer Zeit in der Verwendung unbedenklicher Filtermaterialien und einer entsprechenden Materialsubstitution wider. Aus ökologischen Gründen wurden beispielsweise Phenolharze in Filterkerzen in den zurückliegenden Jahren durch alternative Filtermaterialien ersetzt. Phenolharz gehört zu der Obergruppe der Formaldehyd-Harze und zu den ältesten Kunststoffprodukten. Es ist verwindungssteif und wärmebeständig. Wegen seiner positiven Eigenschaften (hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit) wurde es über Jahrzehnte für anspruchsvolle Filtrationsaufgaben genutzt. Formaldehyd-Harze sind inzwischen bekannt als die am häufigsten auftretende Quelle für Formaldehyd-Emissionen im Innenraum. Und auch der Herstellungsprozess ist umweltproblematisch.

Die positiven Filtereigenschaften des Phenolharzes, wie beispielsweise die hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit sowie die Beständigkeit gegen aggressive Chemikalien, können auch andere, in der Herstellung umweltverträglichere Kunststoffe erfüllen, wie beispielsweise Polyamide (PA). Dabei handelt sich um lineare Polymere mit sich regelmäßig wiederholenden Amidbindungen entlang der Hauptkette. Die bekanntesten Handelsnamen der Fasern heißen Perlon und Nylon.

Mit vier verschiedenen Sprühdüsen werden feinere und gröbere Endlosfäden zu einer Multi-­Layer-Struktur verarbeitet.
Mit vier verschiedenen Sprühdüsen werden feinere und gröbere Endlosfäden zu einer Multi-­Layer-Struktur verarbeitet. (Bild: Wolftechnik)

Alternativen für Phenolharz

Polyamidfilterkerzen können die Vorteile der ehemaligen Phenolharzkerzen in Bezug auf thermische und chemische Beständigkeit abbilden. Wobei die Filtermatrix, die mehrdimensionale innere Struktur, einer PA-Filterkerze eine völlig andere ist als die einer Phenolharzkerze. Die immer gewünschte, offenere Porenstruktur und technische Reproduzierbarkeit ist bei der Polyamidfilterkerze deutlich besser. Die offene Porenstruktur sorgt für das Schmutzaufnahmevolumen im Inneren der Filtermatrix.

Aufbauend auf dem Rohstoff Nylon entwickelte der Filtersystemhersteller Wolftechnik die WFNMB-Tiefenfilterkerze als Alternative zur Phenolharzkerze. Die Kerze ist von außen nach innen mit einer abgestuft feiner werdenden Porenstruktur aufgebaut (Tiefenstruktur) und besitzt einen Nylonstützkern. Dadurch ist die WFNMB auch bei höheren Temperaturen und hochviskosen Medien stabil. Die besondere chemische Beständigkeit von Nylon erlaubt den Einsatz insbesondere auch bei Lösemitteln, Farben und Lacken – und bei Temperaturen bis zu 120 °C.

Filterkerze
Die Alternative für ökologisch bedenkliche Phenolharz-Kerzen bestehen zu 100 % aus Polyesterfasern. (Bild: Wolftechnik)

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 schlägt Polyamid

Grundsätzlich könnten alle den Thermoplasten zugehörenden Stoffe entsprechend zu Tiefenfilterelementen verarbeitet werden. 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 Polybutylenterephthalat (PBT) und Polyethylenterephthalat (PET) anstelle von Polyamid. PBT und PET sind thermoplastische Kunststoffe aus der Familie der Polyester.
Die CPH-Tiefenfilterkerze von Wolftechnik 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 ermöglicht reproduzierbare Filtrationseigenschaften. Typische Anwendungsgebiete sind die Filtration von Heißwasser > 80 °C, Lacken, Farben und Tinten, Lösemitteln, Magnetdispersionen, Feinchemikalien, Kosmetika sowie Lebensmitteln und Getränken.

Melt-Blow-Kerze mit Recyclinganteil

Umwelt- und Ressourcenschutz schließt ökologische und energieeffiziente Produktionsverfahren sowie Abfallvermeidung ein. Um die 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDG) der Vereinten Nationen mittelfristig zu erfüllen, ist Wolftechnik noch einen Schritt weitergegangen. Als einer der ersten Hersteller weltweit brachte der Filtersystem-Hersteller im Herbst 2022 eine Polypropylen-Tiefenfilterkerze mit 20 % Recyclinganteil 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 das FDA-CRF21-Zertifikat, die Lebensmittel-Konformitätserklärung, die Reach-Konformitätserklärung und die RoHS-Konformitätserklärung.

Die WFMBR-Melt-Blow-Filterkerze markiert den Beginn einer Entwicklung hin zu hohem Ressourcen- und Umweltschutz im Bereich der Filterelemente. Grundsätzlich hätte beispielsweise auch recyceltes Nylon dieselben Vorteile wie Recycling-Polyester oder -Polypropylen (PP). Ausgewählt wurde PP, ein durch Kettenpolymerisation von Propen hergestellter thermoplastischer Kunststoff, weil es derzeit das Produktmaterial mit dem mengenmäßig größten Anteil in der Produktion von Filterelementen darstellt. Denn eine der Herausforderungen bestand darin, die verwertbare Rezyklatmenge für einen stabilen Fertigungsprozess auch vorrätig zu halten. So wären theoretisch bis zu 50 % Rezyklatanteil technisch möglich, aber die Stoffmenge fehlt noch. Aktuelle Forschungen beschäftigen sich deshalb intensiv mit diesem Thema, auch um die Kosten des Recyclingprozesses weiter zu senken.

Tiefenfilterkerze mit Multi-Layer-Struktur

Die neue Polypropylen-Tiefenfilterkerze mit Recyclinganteil löste Ende 2022 die Melt-Blow-Kerze ohne Recyclinganteil ab. Die WFMBR-Tiefenfilterkerze 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 Tiefenfilterstruktur 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.

Geeignet für Temperaturen bis zu 80 °C, bietet die Tiefenfilterkerze ein breites Einsatzspektrum. Zum Beispiel als Feinfilter für Kühlkreisläufe, Vorfilter für
RO-DI-Wasseraufbereitungsanlagen, zur Säuren- und Laugenfiltration in der Elektronikindustrie, für Fotochemikalien, für Spülbäder in Teilereinigungsanlagen, für leichtviskose Flüssigkeiten und als Feinfilter für Pflanzenöl.

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Unternehmen

Wolftechnik Filtersysteme GmbH & Co. KG

Malmsheimer Straße 67
71263 Weil der Stadt
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