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Die
Erfindung betrifft einen Staubfilterbeutel, insbesondere für
Staubsauger.
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Das
Ansaugen bestimmter Problemstäube und Materialien wie beispielsweise
Feinstaub, Asche, Bohrstaub oder Zement führte aufgrund
einer höheren Belastung des Filtermaterials im Vergleich zu
Hausstaub bislang zu einer erhöhten Tendenz des Platzens
eines Staubfilterbeutels. Daher wurde das Einsaugen derartiger Problemstäube
durch verschiedene Gerätehersteller untersagt, da beim
Platzen des Staubfilterbeutels gesundheitsgefährdende Mikroben
und Allergene freigesetzt werden. Darüber hinaus kommt
es zu einer Schädigung des Staubsaugers, da der Staub die
Turbinen zusetzt und zu einer Überhitzung des Motors führt.
Diese Beschränkung der Nutzbarkeit eines Staubfilterbeutels
ist aber für den Kunden keine zufrieden stellende Lösung.
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Um
der Problematik des Platzens der Staubfilterbeutel vorzubeugen,
ist es beispielsweise bekannt, die Form des Staubfilterbeutels an
die Form des den Staubfilterbeutel aufnehmenden Staubraums des Staubsaugers
anzupassen, so dass der Staubfilterbeutel im Staubraum des Staubsaugers passgenau
an der Innenwand anliegt. Dadurch ist es möglich, die aufgrund
des starken Luftstroms auf den Staubfilterbeutel wirkenden Kräfte
abzufangen und so ein Platzen des Beutels zu verhindern. Dies führt jedoch
dazu, dass ein großes Sortiment verschiedenster Staubfilterbeutel
für unterschiedliche Staubsaugertypen existiert, was es
dem Kunden zunehmend erschwert, den richtigen Staubfilterbeutel
für seinen Staubsauger zu ermitteln.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Staubfilterbeutel
zu schaffen, der dem Verbraucher möglichst keine Nutzungseinschränkungen
auferlegt und auch das Einsaugen von Problemstäuben ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird durch einen Staubfilterbeutel aus Filtermaterial gelöst,
wobei der Staubfilterbeutel eine Berstfestigkeit von mindestens
200 mbar aufweist Die Berstfestigkeit ist der Widerstand, den ein Staubfilterbeutel
einer gleichmäßig verteilten, steigenden Druckbelastung
bis zum Bersten entgegengesetzt. Dabei wird ein Ballon in einen
Staubfilterbeutel eingeführt und beispielsweise mit einer
Rate von 30 mbar/min befüllt, ohne dass sich der Staubfilterbeutel
abstützt. Üblicherweise weisen Staubfilterbeutel
ab ca. 100 mbar Dehnungen auf und platzen bei 140–180 mbar.
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Es
hat sich überraschend gezeigt, dass bei einem Staubfilterbeutel
mit einer Berstfestigkeit von mindestens 200 mbar auch die Aufnahme
von Problemstäuben im Staubfilterbeutel ermöglicht
wird und keine Leckagen, beispielsweise Öffnungen in der Wandung
von über 1 mm, im Staubfilterbeutel feststellbar sind.
Zugleich weist der Staubfilterbeutel eine ausreichende Luftdurchlässig,
um eine Filterung der eingesaugten Luft zu ermöglichen.
Dies ist für den Fachmann besonders überraschend,
da bei einer derart hohen Berstfestigkeit zugleich eine unzureichende
Luftdurchlässigkeit des Staubfilterbeutels vermutet wurde.
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Unter
dem Begriff Problemstaub werden im Folgenden Feinstäube,
Zement, Asche, Bohrstaub und weitere Stäube und Materialien
verstanden, die dazu neigen, die Poren eines Staubfilterbeutels
zu zusetzen. Der Begriff Problemstaub umfasst nicht heiße,
insbesondere heißer als 70°C, brennende, giftige
oder explosive Stäube oder Materialien, und auch keine
Flüssigkeiten in größeren Menge, insbesondere
mehr als 50 ml.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Es
ist von Vorteil, wenn der Staubfilterbeutel eine Berstfestigkeit
von mindestens 300 mbar, vorzugsweise mindestens 400 mbar aufweist.
Staubfilterbeutel mit derart hohen Berstfestigkeiten können eingesaugten
Schrauben, Nägel, Splitter oder anderen scharfkantigen
Gegenständen ohne einen zusätzlichen Prallschutz
eine erhöhte Widerstandskraft entgegenbringen.
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Es
ist von Vorteil, wenn das Filtermaterial mehrere Lagen aufweist,
welche durch Nähte zumindest bereichsweise miteinander
verbunden sind, wobei die Nahtfestigkeit mindestens 30 N, vorzugsweise
mindestens 40 N, besonders bevorzugt mindestens 60 N beträgt.
Dadurch können kleinere Nahtöffnungen vermieden
werden, durch welche kleinere Staubpartikel aus dem Staubfilterbeutel
in befülltem Zustand an den Nahtstellen entweichen können.
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Die
Nahtfestigkeit als auch die Materialfestigkeit werden gemäß DIN
EN 29 073 Teil 3 in einem Prüfverfahren für
Vliesstoffe durch Bestimmung der Höchstzugkraftdehnung
ermittelt. Dabei wurde als Abweichung von der DIN-Norm zur Ermittlung
beider Größen eine Probenbreite von 20 mm, anstelle
von 50 mm, genutzt.
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In
einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform ist das Filtermaterial
mehrlagig ausgebildet, wobei zumindest Lage eine Stabilitätslage
ist, die gegen Platzen des Staubfilterbeutels vorgesehen ist. Die Stabilitätslage
ist vorzugsweise aus einem Spunbond, einem Netz, einem Gelege, einem
Gitter und/oder einer perforierten oder geschlitzten Folie gebildet.
Sie ist bevorzugt zumindest auf einer Abströmseite des
Staubfilterbeutels angeordnet, und ersetzt an der Abströmseite
ebenfalls bevorzugt zumindest teilweise die Feinfilterlage und/oder
die Vorfilterlage.
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Bevorzugt
ist die Stabilitätslage an der Außenseite des
Staubfilterbeutels, also als abströmseitige Lage des Filtermaterials
angeordnet und umgibt den Staubfilterbeutel, ausgenommen der Einströmöffnung,
vorzugsweise vollständig. Dadurch wird der Staubfilterbeutel über
eine große Fläche gestützt und es kommt
zu einer Verteilung der Druckbelastung auf über den gesamten
Bereich des Filtermaterials des Staubfilterbeutels. Zudem verteilt
die Stabilitätslage im Falle von Mikrofissuren im Filtermaterials
die Zugkräfte auf einen breiteren Materialbereich, so dass eine
höhere Weiterreißbeständigkeit erreicht
wird.
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Ein
Staubfilterbeutel kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante
aus Filtermaterial bestehen, das ausgehend von der Anströmseite
folgende Lagen aufweist: eine Schutzlage, eine Vorfilterlage, eine
Feinfilterlage und eine Stabilitätslage.
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Die
Anströmseite ist die Seite des Filtermaterials, auf welche
die staubbeladene eingesaugte Luft auftrifft. Dabei dient die Schutzlage,
als Prallschutz zur Verhinderung des Eindringens von eingesaugten Steinen,
scharfkantigen Splittern, Schrauben und dergleichen. Diese Teilchen
treffen mit einer Geschwindigkeit von 100–200 km/h auf
die Anströmseite des Filtermaterials und wirken dort z.
T. abrasiv. Dieser mechanischen Belastung des Filtermaterials wird
durch die Schutzlage entgegengewirkt.
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Auf
der Schutzlage ist eine Vorfilterlage angeordnet, welche die gröberen
Staubbestandteile, von 1000 μm bis 15 μm aus dem
Luftstrom abtrennt.
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Auf
der Vorfilterlage ist eine Feinfilterlage angeordnet, welche Staubbestandteile
von kleiner als 15 μm aus dem Luftstrom herausfiltert.
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Auf
der Vorfilterlage ist eine Stabilitätslage angeordnet.
Diese schafft eine erhöhte Materialfestigkeit des gesamten
Filtermaterials und hält den Staubfilterbeutel in seiner
Form.
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In
einer weiteren konstruktiv bevorzugten Ausführungsvariante
weist der Staubfilterbeutel ein Innenvolumen auf, welches einen
Staubraum bildet, mit einer das Innenvolumen begrenzenden Innenfläche
aus Filtermaterial aufweist, welches an einer Einströmöffnung
nach außen hin geöffnet ist. Gegenüber
der Einströmöffnung ist ein Schutzschild auf der Innenfläche
angeordnet ist, welches zumindest bereichsweise mit der Innenfläche
verbunden ist und einen Bereich der Innenfläche von 20–800
cm2, bevorzugt von 75–300 cm2 bedeckt, wobei der Schutzschild eine Dicke
von 0,2–5 mm, bevorzugt von 0,5–2 mm aufweist.
Dieser Schutzschild dient als zusätzliche Prallwand, um
einer Schädigung des Filtermaterials durch spitze Objekte
vorzubeugen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung
umfasst das Innenvolumen im Bereich der Einströmöffnung,
einen Luftumlenker, der an einer Oberseite des Staubfilterbeutels
festgelegt ist. Der Staubfilterbeutel kann so ausgebildet sein,
wie er als Trennwand in der
3A und
3B der
DE 20 2006 016 303 U1 beschrieben wird. Der Luftumlenker
kann beispielsweise eine rechteckige Form oder eine Trapezform aufweisen.
Der Luftumlenker hat in der vorliegenden Erfindung die zusätzliche
Funktion, dass einerseits die Verstopfungsgefahr der Innenfläche
aus Filtermaterial gesenkt wird und zugleich spitze Teilchen durch
den Luftumlenker abgefangen werden.
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Der
Schutzschild und/oder die Schutzlage sind vorzugsweise ausgewählt
aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus: Spunbond größer
50 g/qm, bevorzugt größer 100 g/qm, Pappe, harzimprägnierte
Papiere, perforierte oder geschlitzte Kunststofffolie, Kunststoff-
oder Elastomerplatte mit einer Dicke von 0,2 mm–5 mm, bevorzugt
von 0,5 mm–2 mm und/oder Netz, Gelege, Gitter und/oder
perforierte oder geschlitzte Folie. Dabei weist das Netz, das Gelege,
das Gitter und/oder die perforierte oder geschlitzte Folie vorzugsweise
eine Luftdurchlässigkeit von größer 300
l/qm·s bei 200 mbar Differenzdruck auf.
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Alternativ
oder zusätzlich dazu besteht der Staubfilterbeutel teilweise,
insbesondere an seiner Unterseite, aus einer luftundurchlässigen
Folie. Die Unterseite ist dabei die Seite des Staubfilterbeutels, welche
der Einströmöffnung gegenüberliegt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert, wobei weitere Vorteile der Erfindung deutlich
werden.
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Die
Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen
Staubfilterbeutel weist ein Innenvolumen auf, das einen Staubraum
bildet, in dem mit einem Luftstrom eingesaugte Bestandteile gesammelt
werden. Die Begriffe Innenvolumen und Staubraum werden im Folgenden
synonym verwendet.
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Das
Innenvolumen ist durch eine Einströmöffnung nach
außen hin geöffnet. Durch die Einströmöffnung
wird im Betrieb eines Staubsaugers ein Luftstrom in den Staubfilterbeutel
eingesogen. Der Staubfilterbeutel weist eine Anströmseite
auf, die einen Auftreffbereich umfasst, an dem der einströmende
staubbeladene Luftstrom auftrifft. Der Luftstrom wird außerdem
an einer Abströmseite aus dem Staubfilterbeutel herausgesogen.
Dabei sammeln sich mit dem Luftstrom eingesaugte Bestandteile im Staubraum
und in der Wandung aus Filtermaterial.
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Als
anströmseitig erste Lage weist der Staubfilterbeutel abschnittsweise
eine Schutzlage oder einen Schutzschild auf. Dabei sind als Abschnitte
die der Einströmöffnung gegenüberliegende
Seite vorgesehen.
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Der
Staubfilterbeutel 1 weist eine Vorfilterlage zum Filtern von Grobstaub,
vorzugsweise mit Teilchen einer Größe von 15–1000 μm,
auf, die mit der Schutzlage oder dem Schutzschild zumindest bereichsweise
verbunden ist. Als Vorfilterlage wird bevorzugt ein Spunbond, ein
Spinvlies, ein Krempelvlies und/oder Airlaid vorgesehen. Es ist
bevorzugt, die Vorfilterlage als Vlieslage auszubilden.
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Auf
der Vorfilterlage ist eine Feinfilterlage angeordnet, die mit der
Vorfilterlage zumindest bereichsweise verbunden ist. Diese ist vorzugsweise ein
Meltblownvlies, Elektrettfaservlies oder eine Membran.
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Auf
der Feinfilterlage ist eine Stabilitätslage angeordnet,
die mit der Feinfilterlage verbunden ist. Diese Stabilitätslage
ist vorzugsweise ein Spunbond, Netz, Gelege, Gitter, eine geschlitzte
oder gelochte Folie.
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Die
Verbindung einzelner Lagen erfolgt Kleben, Schweißen, Nähen,
Nieten oder anderen üblichen Verbindungstechniken. Besonders
bevorzugt ist das Erzeugen von Schweißpunkten oder Schweißbalken
durch Ultraschallschweißen. Durch die Beabstandung der
Schweißpunkte bzw. Balken zueinander kann die Staubaufnahme
der Filterlagen und die Materialstabilität der verbundenen
Lagen optimiert werden.
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Ebenfalls
bevorzugt enthält der Staubfilterbeutel zumindest ein geruchsabsorbierendes
Mittel, ein Duftmittel, ein Mittel zur Wasseraufnahme oder ein Mittel
mit antibakterieller Wirkung. Das Mittel ist bevorzugt im Staubfilterbeutel
gekapselt vorgesehen, wobei zum Kapseln des Mittels ein Behältnis
so eingebracht ist, dass es beim Öffnen des Staubfilterbeutels
oder im Betrieb des Staubsaugers beschädigt wird, so dass
as Mittel freigesetzt wird und aus dem Behältnis austritt.
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Als
geruchsabsorbierendes Mittel wird beispielsweise Aktivkohle, Zeolith
oder ein Molekularsieb verwendet. Das Duftmittel ist beispielsweise
als Duftöl, bevorzugt als mikroverkapseltes Duftöl,
in einer Filterlage gebunden, insbesondere in der Schutzlage, im
Schutzschild oder in der Vorfilterlage. Sofern ein wasseraufnehmendes
Mittel vorgesehen ist, wird dieses bevorzugt als vernetzter Superabsorber
auf Basis von Polyacrylsäure in Pulver- oder Faserform ausgebildet
und ins Filtermaterial eingebracht. Als antibakteriell wirkendes
Mittel werden bevorzugt ein Metall oder ein Metallsalz wie beispielsweise
Silber oder Silberchlord oder ein organischer Wirkstoff wie beispielsweise
Triclosan in Reinform verwendet oder in eine oder mehrere Filterlagen
eingebracht. Es ist auch bevorzugt, mehrere der Mittel in Kombination vorzusehen,
so dass der Staubfilterbeutel mehrere der genannten Wirkungen aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202006016303
U1 [0020]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN EN 29
073 Teil 3 [0011]