Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schwebstoffilters.
Schwebstoffilter der vorgenannten Art, die zum Beispiel für Atemschutzgeräte eingesetzt werden, sind schon seit langem bekannt. Dank der Fältelung, die die zum Beispiel aus luftdurchlässigem Papier bestehende Filtermaterialschicht aufweist, bieten derartige Filter bei relativ geringem Raumbedarf eine vergleichsweise grosse Oberfläche.
Bei derartigen Filtern ist die gefältelte Filtermaterialschicht an ihrem Umfang von einem Rahmen umgeben, welcher den Einbau des Filters in eine entsprechende Geräteöffnung erleichtert. So ist beispielsweise bei einem bekannten Filter dieser Art der rechteckige oder quadratische Rahmen aus im Querschnitt U-Profil aufweisenden Schienen gebildet, wobei die Ränder der Filtermaterialschicht sich zwischen die nach einwärts gerichteten Schenkel der Schienen erstrecken und dort in einer erhärtenden Vergussmasse, z. B. Teer, eingebettet sind.
Eine andere bekannte Ausführungsform eines derartigen Filters ist mit einem rahmenartigen Rand ausgestattet, der aus einer Kunstharzmasse gebildet ist. Dieser Rahmen wird unter gleichzeitiger Einbettung der Randpartien der Filtermate rialschicht im noch flüssigen oder plastischen Zustand der Kunstharzmasse angeformt.
Den beiden Verfahren zur Herstellung der Filter ist der Nachteil gemeinsam, dass die Einbettung der Filtermaterialschicht in aufwendigen Arbeitsgängen erfolgt. Der nach dem erstgenannten Verfahren hergestellte Filter hat darüberhinaus den Nachteil, dass die aus Stabilitätsgründen verwendeten metallischen Rahmen zusammen mit der Vergussmasse ein relativ hohes Gewicht bringen. Für die eine Mehrzahl solcher Filter aufnehmende Stützkonstruktion, z. B. das Gerüst für eine Filterdecke, bedingt diese eine entsprechend stabile und damit aufwendige Ausgestaltung. Anderseits benötigt der Filter der zweitgenannten Art für einen Rahmenquerschnitt mit ausreichender Stabilität relativ viel Kunststoff, was abgesehen vom Gewicht den Nachteil relativ hoher Materialkosten bringt.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Schwebstoffiltern zu schaffen, bei welchem die vorgenannten Nachteile vermieden werden. Das erfindungsgemässe Verfahren, bei welchem eine gefältelte Filtermaterialschicht seitlich mindestens teilweise in Kunstharz eingebettet und das Kunstharz gleichzeitig zu mindestens einem Rahmenteil geformt und danach ausgehärtet wird, zeichnet sich dadurch aus, dass Kunstharz geschäumt und der Schäumdrnck desselben zum Formen des Rahmenteils und zum Ausfüllen der Faltenzwischenräume entlang den Randpartien ausgenützt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren bringt also einen zweifachen Vorteil. Einmal kann durch die Verwendung des Schäumdruckes eine teure Apparatur, wie sie z. B. für das Spritzgiessen oder Spritzpressen mit thermoplastischem Kunststoff nötig wäre, vermieden werden. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass der sich unter der Einwirkung des Treibmittels in der Form selbst bildende Schäumdruck die Verdrängung des Kunstharzes und damit die dichte Einbettung des gefältelten Filtermaterials übernimmt. Der zweite Vorteil besteht darin, dass der so erzeugte Filter trotz ausserordentlich geringem Gewicht eine recht gute Stabilität aufweist.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine zur Bildung einer Rahmenseite einer Filterplatte dienende Schäumform im Schnitt entlang der Linie 1-1 in Fig. 2;
Fig. 2 die Schäumform nach Fig. 1 im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1; und
Fig. 3 ein nach dem Verfahren hergestellter Filter in per spektivischer Darstellung, teilweise aufgeschnitten.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schäumform 2 für eine Rahmenseite einer Einzelfilterplatte besitzt generell prismatische Konfiguration und enthält einen länglichen, vertikal verlaufenden Formhohlraum 4 sowie einen Einlauf- oder Verteilraum 6, der mit dem ersteren über eine Verengung 8 in Verbindung steht. Der Formhohlraum 4 weist wie der Verteilraum 6 einen rechteckigen Querschnitt auf und ist an einer seiner Rechteckseiten offen. Die entsprechende Rechteckseite des Verteilraumes 6 ist durch eine entfernbare Wand 10 abgeschlossen, die sich bis zur Oberkante 12 der die Verengung 8 bildenden Trennwandteile 14 erstreckt. Die Wand 10 ist mit nicht dargestellten Schrauben oder Schnellverschlüssen an der Schäumform befestigt und enthält eine ebenfalls nicht dargestellte Einspeisöffnung für die Schäummasse.
Um an einer gefältelten Filtermaterialschicht eine Rahmenseite anzuformen, wird der Formhohlraum 4 vorerst mit einem Stirnstreifen 20 und zwei Seitenstreifen 22 ausgekleidet und darauf die mit 30 bezeichnete Filtermaterialschicht in gefälteltem Zustand von der offenen Seite her (in Fig. 1 in Richtung des Pfeiles A) soweit in den Hohlraum eingeschoben, bis die entsprechenden endseitigen Distanzwülste 34, mit denen die Filtermaterialschicht 30 zur Distanzierung der Falten 32 versehen ist, an den Stirnseiten der Seitenstreifen 22 zur Anlage kommen.
In Fig. 1 und 2 ist die gefältelte Filtermaterialschicht 30 in derjenigen Lage bezüglich der Schäumform dargestellt, in welcher der Schäumvorgang durchgeführt werden kann. Dabei ist, wie sich aus Fig. 2 deutlich ergibt, die offene Seite der Schäumform 2 praktisch vollständig abgeschlossen. Dies wird durch die endseitigen Distanzwülste 34 erreicht, die die Zwischenräume zwischen benachbarten Falten 32 der Schicht durch gegenseitige Berührung sowie die Berührung mit den Stirnseiten der Streifen 22 abschliessen.
Nach dem Einfüllen des mit Treibmittel vermischten flüssigen Kunstharzes 24, bei dem es sich um ein Polyurethan-Harz handeln kann, in den Verteilraum 14 dringt der sich bildende Schaum in den Formhohlraum 4 ein, wobei von diesem Schaum auch die Zwischenräume zwischen den Falten 32 von der Stirnseite der gefältelten Materialschicht her ausgefüllt werden und zwar bis zu den durch die Wülste 34 gebildeten Begrenzungen.
Nach dem Aushärten des Kunststoffes kann der nunmehr mit einem Rahmenelement versehene Filter aus der Schäumform entfernt und überschüssiger, aus dem Bereich des Verteilraumes stammender Kunststoff abgeschnitten werden.
Vorzugsweise ist das Material der Streifen 20 und 22 so gewählt, dass der Kunstharzschaum mit diesem eine Klebverbindung herstellen kann. In diesem Fall bilden die an den freien Seiten des Rahmenelementes verbleibenden Streifen die Schaumstoffoberflächen. Da das Treibmittel-Kunstharz-Mengenverhältnis bzw. die Expansion des Schaumes so begrenzt wird, dass die Poren oder Blasen geschlossen bleiben, ist der Schaumstoff-Rahmenteil für Gase undurchlässig. Dabei hat sich gezeigt, dass der Expansionsdruck ausreicht, um die Zwischenräume zwischen den Falten vollständig auszufüllen und damit die Ränder der Filtermaterialschicht dichtend im Rahmenelement einzuschliessen.
Vorzugsweise werden gleichzeitig mehrere Rahmenelemente eines Filters und zwar zweckmässig an gegenüberliegenden Seiten hergestellt bzw. angebracht.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet selbstverständlich auch, mehrere Filterplatten in einem Arbeitsgang mit einem diese miteinander verbindenden Rahmen oder Rahmenteil auszustatten. Dies ist besonders für die Herstellung von Filtereinheiten zweckmässig, bei denen die Filterplatten zick-zack-förmig zueinander angeordnet sind.
In Fig. 3 ist ein nach dem Verfahren hergestellter Filter dargestellt, wobei an zwei gegenüberliegenden Seiten der Filterplatte 30 Rahmenelemente 40 angebracht sind. Die Rah meneiemente bestehen dabei aus dem Schaumstoffteil 42 und den nunmehr als Deckschichten dienenden Streifen 20 und 22. Mit 36 ist beispielsweise einer der zwischen den Endwülsten 34 verlaufenden Distanzwülste bezeichnet
The present invention relates to a method for manufacturing a particulate filter.
HEPA filters of the aforementioned type, which are used, for example, for breathing apparatus, have been known for a long time. Thanks to the pleating that the filter material layer, for example made of air-permeable paper, has, such filters offer a comparatively large surface with a relatively small space requirement.
In such filters, the pleated filter material layer is surrounded on its periphery by a frame which facilitates the installation of the filter in a corresponding device opening. For example, in a known filter of this type, the rectangular or square frame is formed from rails having a U-shaped cross-section, the edges of the filter material layer extending between the inwardly directed legs of the rails and there in a hardening potting compound, e.g. B. tar, are embedded.
Another known embodiment of such a filter is equipped with a frame-like edge which is formed from a synthetic resin compound. This frame is molded with the simultaneous embedding of the edge portions of the filter material layer in the still liquid or plastic state of the synthetic resin compound.
The two processes for producing the filters have the disadvantage that the embedding of the filter material layer takes place in complex operations. The filter produced according to the first-mentioned method also has the disadvantage that the metallic frames used for reasons of stability, together with the potting compound, are relatively heavy. For the support structure receiving a plurality of such filters, e.g. B. the framework for a filter ceiling, this requires a correspondingly stable and thus complex design. On the other hand, the filter of the second-mentioned type requires a relatively large amount of plastic for a frame cross-section with sufficient stability, which, apart from the weight, has the disadvantage of relatively high material costs.
The present invention has for its object to provide a method for producing filters for suspended matter in which the aforementioned disadvantages are avoided. The method according to the invention, in which a pleated filter material layer is laterally at least partially embedded in synthetic resin and the synthetic resin is simultaneously formed into at least one frame part and then cured, is characterized in that synthetic resin is foamed and the foaming pressure thereof is used to shape the frame part and to fill the gaps between the folds is utilized along the edge areas.
The method according to the invention therefore has a twofold advantage. On the one hand, by using the foaming pressure, an expensive apparatus, such as that used, for. B. for injection molding or transfer molding with thermoplastic material would be avoided. It is particularly advantageous that the foaming pressure which forms in the mold itself under the action of the blowing agent takes over the displacement of the synthetic resin and thus the tight embedding of the pleated filter material. The second advantage is that the filter produced in this way has a very good stability despite its extremely low weight.
An example embodiment of the method according to the invention is shown in the drawing.
Show it:
1 shows a foam mold used to form a frame side of a filter plate, in section along the line 1-1 in FIG. 2;
FIG. 2 shows the foaming mold according to FIG. 1 in section along the line II-II in FIG. 1; and
3 shows a filter produced by the method in a perspective view, partially cut away.
The foaming mold 2 shown in FIGS. 1 and 2 for a frame side of a single filter plate has a generally prismatic configuration and contains an elongated, vertically extending mold cavity 4 and an inlet or distribution chamber 6 which is connected to the former via a constriction 8. The mold cavity 4, like the distribution chamber 6, has a rectangular cross section and is open on one of its rectangular sides. The corresponding rectangular side of the distribution space 6 is closed off by a removable wall 10 which extends up to the upper edge 12 of the partition wall parts 14 forming the constriction 8. The wall 10 is fastened to the foaming mold with screws or quick-release fasteners (not shown) and contains a feed opening, also not shown, for the foaming compound.
In order to form a frame side on a pleated filter material layer, the mold cavity 4 is initially lined with an end strip 20 and two side strips 22 and then the filter material layer designated 30 in the pleated state from the open side (in Fig. 1 in the direction of arrow A) so far pushed into the cavity until the corresponding end spacer beads 34, with which the filter material layer 30 is provided for spacing the folds 32, come to rest on the end faces of the side strips 22.
In FIGS. 1 and 2, the pleated filter material layer 30 is shown in that position with respect to the foaming mold in which the foaming process can be carried out. As can be clearly seen from FIG. 2, the open side of the foaming mold 2 is practically completely closed. This is achieved by the spacing beads 34 at the end, which close off the spaces between adjacent folds 32 of the layer through mutual contact and contact with the end faces of the strips 22.
After the liquid synthetic resin 24 mixed with propellant, which can be a polyurethane resin, has been filled into the distribution space 14, the foam that forms penetrates into the mold cavity 4, with the spaces between the folds 32 of FIG the end face of the pleated material layer can be filled up to the boundaries formed by the beads 34.
After the plastic has hardened, the filter, which is now provided with a frame element, can be removed from the foam mold and excess plastic from the area of the distribution space can be cut off.
The material of the strips 20 and 22 is preferably selected so that the synthetic resin foam can produce an adhesive connection with it. In this case, the strips remaining on the free sides of the frame element form the foam surfaces. Since the propellant-synthetic resin ratio or the expansion of the foam is limited so that the pores or bubbles remain closed, the foam frame part is impermeable to gases. It has been shown that the expansion pressure is sufficient to completely fill the spaces between the folds and thus to enclose the edges of the filter material layer in a sealing manner in the frame element.
A plurality of frame elements of a filter are preferably produced or attached at the same time, expediently on opposite sides.
The method according to the invention naturally also allows several filter plates to be equipped with a frame or frame part that connects them to one another in one operation. This is particularly useful for the production of filter units in which the filter plates are arranged in a zigzag shape to one another.
In Fig. 3, a filter produced by the method is shown, with frame elements 40 being attached to two opposite sides of the filter plate 30. The frame elements consist of the foam part 42 and the strips 20 and 22, which now serve as cover layers. With 36, for example, one of the spacer beads running between the end beads 34 is designated