Filterschaum ᐅ Was das Material von anderen unterscheidet

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung

Filterschaum ist ein hochporöses Material zur Reinigung von Gasen und Flüssigkeiten.
Die Haupttypen sind Polyurethan-, Metall- und Keramik-Filterschaum.
Filterschäume sind sehr durchlässig, mechanisch stabil und chemisch beständig.
Ihre Umweltverträglichkeit hängt vom Ausgangsmaterial ab.
Im Alltag kennt man sie z. B. von Klimaanlagen, Luftfiltergeräten und Wasserfiltern.

Was ist Filterschaum?

Filterschaum bzw. Filterschwamm ist ein sehr durchlässiger Werkstoff mit definierten Porengrößen. Er entfernt unerwünschte Partikel aus Gasen und/oder Flüssigkeiten. Meist besteht er aus dem Kunststoff Polyurethan (PU), aus Metall oder aus Keramik. Bereits in den 1930er Jahren wurde PU-Schaum erfunden und in den Folgejahrzehnten u. a. für Filtrationszwecke optimiert. Keramik-Filterschaum gibt es erst seit den 1960er, Metall-Filterschaum seit den 1970er Jahren.

Bestandteile von Filterschaum: Rohstoffe und Herkunft

Die Materialien von Filterschaum variieren je nach Verwendungszweck und Anwendungsbereich, da jeder Einsatzbereich ganz bestimmte mechanische, thermische und chemische Anforderungen stellt. Die Hauptbestandteile stammen aus synthetischer, metallurgischer oder keramischer Produktion und werden industriell weiterverarbeitet. Für nahezu alle Typen von Schaumfiltern werden endliche Rohstoffe benötigt, die nur teilweise recycelt werden können.

Polyurethanschaum: Basiert auf einem synthetischen Polymer aus Polyolen und Isocyanaten, welche überwiegend aus petrochemischen Rohstoffen und nur selten aus Pflanzenölen oder -gewebe gewonnen werden.
Metallschaum: Durch unterschiedliche Schäumungsverfahren hergestellt aus Aluminium, Kupfer, Edelstahl und anderen Metallen. Die Rohstoffe (meist Erze) werden mit teils umweltschädlichen Methoden in Minen abgebaut, können inzwischen aber schon in hohem Ausmaß und teils mehrfach recycelt werden.
Keramikschaum: Meist aus Aluminiumoxid, Siliziumkarbid oder Zirkonoxid gefertigt, die aus natürlichen Grundstoffen (oft Erden oder Sand) mit unterschiedlich großem Aufwand gewonnen oder hergestellt werden.

Herstellung und Typen von Filterschaum

Die Produktion von Filterschaum erfolgt in mehreren unterschiedlichen Verfahren, abhängig vom Materialtyp. Während Polyurethan durch chemische Reaktionen entsteht, erfordern Metall- und Keramikschaum thermische Prozesse zur Erzeugung der porösen Struktur.

Polyurethanschaum: PU-Schaum für Filterzwecke gehört zur selben Materialgruppe wie Matratzen- und Polsterschäume, ist aber durchlässiger. Flüssiges PU wird mit Treibmitteln zu einer porösen, offenzelligen Struktur aufgeschäumt, nach Aushärtung durch Nachbehandlung verfeinert oder für spezielle Anwendungen modifiziert.
Wird häufig durch Pyrolyse zu einem „Kohlenstoffskelett“ verarbeitet, das als Aktivkohlefilter oder als Grundgerüst für Metall-Filterschäume dient.
Metallschaum: Sehr gängig ist das sog. Replikationsverfahren, bei dem PU-Schaum mit einer Metallpulver-Lösung beschichtet, getrocknet und anschließend gesintert wird. Das PU zerfällt, während die Metallstruktur erhalten bleibt. Metall-Filterschäume können auch direkt durch Aufschäumen geschmolzenen Metalls oder durch Pulvermetallurgie erzeugt werden.
Keramikschaum: Entsteht ebenfalls meist durch das Imprägnieren einer porösen Struktur (wie PU-Filterschaum) mit Keramikschlämme, bestehend aus dem fein gemahlenen keramischen Grundstoff und Wasser. Beim Brennprozess zerfällt das Grundgerüst; übrig bleibt der reine Keramik-Filterschaum.

Eigenschaften von Filterschaum

Filterschaum zeichnet sich durch eine Vielzahl an Eigenschaften aus, die seine Eignung für verschiedene Anwendungen bestimmen. Neben einigen typischen Merkmalen aller Filterschäume gibt es spezifische Materialeigenschaften, die je nach Typ des Filterschaums variieren.

Generelle Filterschaum-Eigenschaften:

Poröse Struktur: Ermöglicht Durchfluss von Flüssigkeiten oder Gasen
Hohe spezifische Oberfläche: Fördert Filtrationseffizienz und Partikelaufnahme
Geringes Gewicht: Spart Material und erleichtert Handhabung
Anpassbare Porengröße: Je nach Anwendung fein- oder grobporig wählbar
Mechanische Stabilität: Widerstandsfähig gegenüber Druck und Strömungskräften

Spezifische Eigenschaften nach Filterschaum-Typ:

PU-Filterschaum: Leicht, flexibel, aber hitzeempfindlich
Metall-Filterschaum: Hochfest, wärmeleitend, temperaturbeständig, teils elektrisch leitend, je nach Metall chemisch beständig oder reaktionsfreudig in Kontakt mit bestimmten Stoffen, kann evtl. korrodieren
Keramik-Filterschaum: Extrem temperaturbeständig, hart, chemisch beständig, korrosionsresistent, abrieb- und verschleißfest, formstabil, wärmeleitend, elektrisch isolierend, biokompatibel, lebensmittelverträglich, teils mit Halbleiter-, piezo- und ferroelektrischen Eigenschaften ausgestattet

Umwelt- und Gesundheitsaspekte von Filterschaum

Die Umwelt- und Gesundheitsverträglichkeit von Filterschaum hängt vom jeweiligen Materialtyp ab. Während einige Varianten als relativ umweltfreundlich gelten, können andere potenziell Schadstoffe enthalten oder energieintensiv in der Herstellung sein. Ob und in welchem Ausmaß Filterschäume recycelt werden, ist nicht öffentlich dokumentiert.

PU-Filterschaum: Enthält oft Additive und kann Mikroplastik freisetzen. Die Wiederverwertungsquote ist weltweit sehr niedrig, ein chemisches Recycling verschmutzter PU-Schaumfilter derzeit noch aufwendig und teuer. Bei unsachgemäßer Verbrennung von PU-Abfällen können toxische Dämpfe (z. B. Dioxin) freiwerden.

Metall-Filterschaum: Energieintensive Herstellung. Während der Nutzung meist umweltneutral. Je nach Metall hohe bis sehr hohe Recyclingquoten, da einfach einschmelzbar.
Keramik-Filterschaum: Teils (z. B. bei Siliziumkarbid) schon auf Rohstoffebene energieintensive Herstellung. Tendenziell dennoch umweltfreundlich, da schadstofffrei und extrem langlebig. Zerkleinerte Keramikabfälle können als Füllstoffe (etwa in Beton) weiterverwendet werden, was indirekt den Bedarf an neuen Rohstoffen reduziert.

Verwendungszwecke von Filterschaum

Filterschäume werden in zahlreichen Industrien und Nutzungsbereichen eingesetzt. Je nach Material und Verarbeitungsweise lassen sie sich für unterschiedlichste Produkte und Technologiefelder nutzen. Gängige Beispiele hierfür sind:

Luft- und Wasserfiltration: Luftfilter in Klimaanlagen, Trinkwasserfilter, Aktivkohlefilter zur Geruchsneutralisation
Industrie & Metallverarbeitung: Keramikschaumfilter für Metallschmelzen, Öl- und Emulsionsfilter, Abgasfilter
Medizin- und Labortechnik: Virenfilter in Beatmungsgeräten, Blutfilter für Dialyse, Sterilfilter in der Pharmaindustrie
Automobil- und Fahrzeugtechnik: Luft-, Kraftstoff-, Staub- und Pollenfilter
Umwelt- und Energietechnik: Kläranlagenfilter, Brennstoffzellenfilter, Emissionsfilter zur Rauchgasreinigung