Kunststofffilter

« Einsatz in der Galvanoindustrie »

Die Filtration mit modernen Kunststofffiltern ist eine der Grundoperationen sowohl im chemischen Labor als auch in der chemischen Industrie. Auch für andere Industriebereiche ist der Einsatz von Kunststofffiltern oft eine unverzichtbare Verfahrensweise zur Abtrennung von Feststoffen aus Lösungen. So wird die Filtration zur Entfernung von Schwebstoffen und Schmutzpartikeln aus Prozesslösungen ebenso eingesetzt wie zur Rückhaltung von Feststofffrachten aus industriellen Abwässern als ersten Schritt für die nachfolgende, umweltgerechte Entsorgung. Wirtschaftlich beachtlich ist auch die Gewinnung von Wertstoffen wie Edelmetalle und Spurenmetalle aus Produktionsrückständen, etwa aus Prozessbädern der Galvanoindustrie. Hingegen ist die einst bedeutungsvolle Edelmetallrückgewinnung im Bereich der traditionellen Analog-Filmtechnik und Fotoindustrie, wo große Mengen silberhaltiger Schlammrückstände aus Fixierlösungen anfielen, mit der Einführung der Digitaltechnik praktisch gegenstandslos geworden.

Saubere Lösungen sind das A und O in der Oberflächentechnologie

Oberflächenbeschichtungen von unedlen Metallen haben als Korrosions- und Verschleißschutz eine hohe wirtschaftliche Bedeutung. Hierzu zählen neben Lackierungen vor allem die Elektroplattierung, das galvanische Aufbringen von Metallüberzügen. Die Stärken variieren zwischen wenigen Mikrometern (μm) bei Edelmetallüberzügen mit überwiegend dekorativer Funktion bis zu mehreren hundert Mikrometern für mechanisch belastbare und korrosionsfeste Metallbeschichtungen im Industriemaschinenbau. Dabei ist die Qualität der Beschichtungen, vor allem ihre Dichtigkeit, von ausschlaggebender Bedeutung für ihre Nachhaltigkeit.

Neben technologischen Faktoren spielt die „physikalische“ Reinheit aller für die Beschichtung eingesetzten Materialien sowohl bei der Lackierung als auch bei der Galvanisierung eine wichtige Rolle, weil Schwebstoffe und Feststoffpartikel die Ausbildung geschlossener, fester Oberflächen behindern können und damit der Korrosion Vorschub leisten. Zudem beeinträchtigen sie auch das vornehmlich bei dekorativen Beschichtungen erwünschte, hochglänzende Erscheinungsbild. Hieraus erwächst ein hochspezialisierter Bedarf an Filtermaterialien.

Hierfür wird Kunststoffen der Vorzug gegenüber anderen Materialien gegeben, weil sie selbst keine Partikel abgeben und dazu chemisch inert sowie temperaturbeständig sind.

Anforderungen der Galvanotechnik an Filtersysteme

Um die hohen Qualitätsanforderungen bei allen Prozessschritten der Galvanotechnik zu erfüllen, sind Filtersysteme für die Chemietechnik und Filtersiebe notwendig, die feste Verunreinigungen zurückhalten. Die zu galvanisierenden Teile durchlaufen mehrere Prozessbäder, in denen sie gesäubert und entfettet werden, wobei das Einschleppen von Partikeln und Schwebstoffen, etwa infolge unzureichender Spültechnik, unbedingt vermieden werden muss. Daher sind robuste Kunststoff-Filtersysteme für Spüllösungen wie für die Galvanobadflüssigkeiten gefragt, wie Hochleistungsfilterkerzen mit Membranen aus Kunststoff mit definierter Porengröße, beispielsweise aus Polyethylen (PE) oder Nylon (PA 6.6).

Die Wahl des geeigneten Filtersystems für das jeweilige Galvanobad hängt von verschiedenen Faktoren ab: Chemische Beständigkeit, Porengröße und gewünschter Durchfluss sind die wichtigsten Kriterien. So kann die eher „weitmaschige“ Nylonmembran mit Porengröße zwischen 40 µm und 350 µm nur größere Teilchen zurückhalten, ist aber für höhere Durchflussgeschwindigkeiten geeignet. Mit ihnen sind Förderleistungen von bis zu 1500 Liter pro Stunde möglich. Kunststofffilter mit Membranen aus PE halten Partikel zwar ab einer Größe von 5 µm zurück, haben aber dementsprechend geringere Durchflussraten.

Für galvanische Bäder, in denen aggressive Chemikalien eingesetzt werden, muss neben der chemisch stabilen Membran auch das geeignete Filtergehäuse gewählt werden. Polypropylen (PP) ist hierfür ein geeigneter und bei der Galvanisierung deshalb oft eingesetzter Kunststoff. Kunststofffilter aus diesem Material halten sowohl den chemischen Bedingungen als auch den oftmals erhöhten Temperaturen von bis zu 70 °C stand.

Aktivkohle-Filterkerzen für besonders hochwertige galvanische Bäder

Die Filterfunktion von Aktivkohle-Filterkerzen beruht auf der hohen Adsorptionsfähigkeit von hochporöser Aktivkohle. Dabei werden nicht nur Teilchen in den relativ großen Poren zurückgehalten – es werden auch Verschmutzungen wie Fette, Öle, Lösungsmittel und andere organische Verbindungen adsorbiert. Die große Oberfläche erlaubt dabei lange Standzeiten.

Kunststoffgehäuse aus Polypropylen (PP) oder Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN) sind sowohl gegenüber Säuren als auch Laugen inert und halten Temperaturen bis zu 70 °C aus. Filterkerzen auf der Basis von Aktivkohle sind speziell zum Einsatz für Edelmetallbäder in der Galvanotechnik und Chemie konzipiert.

Gewickelte Filterkerzen – hocheffizient und vielfältig einsetzbar

Für die Partikelfiltration in strömenden Systemen, in Flüssigkeiten oder Gasen, werden gewickelte Filterkerzen aufgrund ihrer hohen Schmutzaufnahmefähigkeit, den langen Standzeiten und den geringeren Anschaffungskosten als Alternative zu Aktivkohle-Filterkerzen gern verwendet. Der Filter dieses Typs besteht hier aus einem Stützkern, wahlweise aus Metall oder Kunststoff, meistens aus Polypropylen (PP).

Um diesen Stützkern ist der Filterkörper aus einem speziellen Filtergarn in einer besonderen Wickeltechnologie gewickelt. Wichtig ist bei diesem Filter die präzise und gleichmäßige Wicklung, denn nur diese garantiert die Tiefenfilterwirkung, durch die kleinere Partikel zurückgehalten werden, während sich große Partikel bereits am äußeren Rand des Kunststofffilters sammeln. Damit wird ein vorzeitiges Verblocken des Filter verhindert, welches dessen Siebleistung zunehmend herabsetzen und in völliger Undurchlässigkeit des Filter enden würde. Weiterhin sorgt die Wicklung für eine große Oberfläche und somit für eine hohe Schmutzaufnahmekapazität sowie lange Standzeiten des Kunststofffilters.

Als Filtergarne werden vorwiegend Baumwoll-, Viskose- oder Polypropylengarne eingesetzt. Die Filter werden in passende Filtergehäuse eingesetzt, die zum Beispiel aus Polypropylen (PP) oder transparentem Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN) bestehen. Die Filtergehäuse können auch in Rohrleitungssysteme mittels NPT-Rohranschlüssen eingebaut werden.

Für den Galvanikbereich sind Filterkerzen mit Baumwoll- oder Polypropylen-Garnen gleichermaßen geeignet. Je nach Einsatzzweck kann zwischen Porengrößen von 0,5 µm bis zu 100 µm und Durchflussraten zwischen 55 l/h bis 2000 l/h gewählt werden.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten von Kunststofffiltern

Kunststofffilter spielen in vielen Industriebereichen eine wichtige Rolle. Kunststofffilter und Filtersysteme unterschiedlicher Bauart sorgen dafür, dass die Qualitätsanforderungen an heutige Technologien und Prozesse eingehalten werden können. Nicht nur die Galvanoindustrie ist auf besonders reine Lösungen angewiesen.

Kunststofffilter – egal ob Siebfilterkerzen mit einer speziellen Membran, als gewickelte Filterkerzen oder Aktivkohle-Filterkerzen – werden auch in vielen anderen Bereichen eingesetzt. Auch Lacke für die Automobilindustrie, die als dünne Schicht aufgebracht werden, müssen frei von Partikeln sein, um die vom Verbraucher geforderten, hochglänzenden Oberflächen gewährleisten zu können.

In dieser Hinsicht weniger kritisch sind zwar Lacke für Industrieanstriche, jedoch gelten auch hier Vorgaben, um den Anforderungen des Korrosionsschutzes zu genügen.

Anreicherung statt Abreicherung

Die Filtration dient nicht nur zur Rückhaltung von unerwünschten Feststoffen, sondern auch zur Anreicherung erwünschter Stoffe in Lösungen oder ihre Abtrennung aus Lösungen. Vorwiegend in der Biochemie und -technologie sind derartige Arbeitsweisen gängige Praxis, um Proteine oder andere hochmolekulare Verbindungen und Naturstoffe in Lösung anzureichern oder daraus abzutrennen. Aber auch für das Recycling von verbrauchten, edelmetallhaltigen galvanischen Bädern kommt die Filtration mit speziellen Filtern aus Kunststoff zum Einsatz, wie man sie auch für die Gewinnung von ultrareinem Wasser kennt.

Als Membranen dienen bei diesen Kunststofffiltern PVC-Polymere. Diese Kunststoffmembranen haben nicht nur den Vorteil der hohen Temperaturbeständigkeit und chemischen Inertheit gegen Säuren und Laugen, sondern verfügen auch über definierte Porengrößen, die bis zu 0,4 µm klein sein können. Auch hier ist ihr Einbau in entsprechende Filtergehäuse, wie bei anderen Filtersystemen, möglich.