CN106457097B - 过滤元件及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种过滤元件(1)，该过滤元件包括安排在两个过滤膜(3)之间的排放元件(2)。根据本发明，所述排放元件(2)由非织造过滤材料制成，该过滤材料以层压的方式分别借助于粘合剂非织造材料(4)安排在过滤膜(3)之间。本发明还涉及一种用于生产过滤元件(1)的方法，由非织造过滤材料制成的排放元件(2)被层压在两个过滤膜(3)之间。粘合剂非织造材料(4)被安排在排放元件(2)与每个过滤膜(3)之间，然后在压力下由于热效应发生层压。
Description
本发明涉及一种如在权利要求1的前序部分中分类的过滤元件并且涉及一种用于生产所述过滤元件的方法。
DE 10 2008 019 085 A1披露了一种过滤复合材料，该过滤复合材料包括第一和第二过滤膜以及安排在它们之间的织造的排放织物。该织造的排放织物和这些过滤膜使用粘合剂网彼此层压。扁平的过滤元件被制造为从该过滤复合材料切下的坯件，并且具有适配于特定最终用途的几何形状。
DE 10 2004 051 671 A1披露了一种用于从液体中过滤出物质的设备。
存在现有技术的过滤元件，其中所使用的排放元件是成圈间隔针织物，该针织物是在面积上具有十分可观的可延展性的纺织品构造。
本发明的目的是设计一种改进的过滤元件以及还有一种生产所述过滤元件的改进的方法。
关于该过滤元件的目的是根据本发明通过权利要求1所述的特征实现的。关于生产该过滤元件的方法的目的是根据本发明通过具有权利要求13所述的特征的方法实现的。
从属权利要求涉及本发明的有利的实施例。
该过滤元件包括安排在两个过滤膜之间的排放元件。根据本发明，该排放元件是安排在所述过滤膜之间的过滤非织造织物，每个过滤膜经由粘合剂非织造织物层压到该过滤非织造织物上。
更具体地，该过滤非织造织物被构造为粘合纤维非织造网织物，该织物是通过固结纤维非织造网形成的稳定的、可加工的构造(可容易分割的纤维构造)。
出人意料的是，用于本发明的目的的粘合剂非织造织物非常好地粘附到本发明的排放元件上，即使在现有技术中使用的成圈间隔针织物表现出与粘合剂非织造织物的不良粘合(即使当使用大量粘合剂时)。
本发明的过滤元件显示出对平行于面法线的拉伸和压缩应力的高稳定性以及还有非常好的耐久性。该排放元件进一步具有相对于现有技术的制品的非常低水平的流动阻力。本发明的过滤元件进一步可通过使用粘合剂非织造织物并且因此无需现有技术中所要求的大量粘合剂来获得，其结果是在本发明中流动阻力是低的。在此出人意料的是，尽管相对于现有技术减少了粘合剂的量，但是改进的稳定性并且特别是改进的持久性是可获得的。
本发明的过滤元件是机械稳定的层压件，该层压件在持续负载下显示出通过塑性变形的最小的纵向变化，并且在与水接触时，显示出相对于现有技术的非常低的溶胀趋势。
本发明的过滤元件此外相对于现有技术是较不柔性的。这减少了在横流状态的液体流动中颤动的任何倾向，并且还引起在过滤运行中的相邻过滤膜之间的间隔的非常小的变化。根据本发明安排的过滤膜之间的间隔保持恒定导致明显增加的纯化效果。本发明的过滤元件是以特别经济的方式可获得的，因为它确实不需要繁重的并且因此昂贵的成圈间隔针织物，更重要的是，该针织物在现有技术中必须被繁重地稳定化。
一个具体的优点是根据本发明的过滤元件的流动阻力相对于现有技术是更低的，因为自由流动可能通过的区域仅非常最低程度地通过本发明的粘合剂粘合减少。
根据本发明的过滤元件的组成部分在其相应层的平面中各自具有至少宏观上均匀且各向同性的材料分布，以及在每个层内在法线方向上的这种材料分布。
本发明的过滤元件通过允许过滤膜的相应边缘简单地焊接在一起而使得边缘封闭的安全形式成为可能。
根据本发明的过滤元件的一个实施例提供了该过滤非织造织物由第一纤维和第二纤维形成，其中这些第一纤维是结构纤维并且这些第二纤维具有至少一个低熔点的粘合剂护套，即，这些第二纤维或者具有低熔点的粘合剂护套或者是完全低熔点的。当粘合剂护套的熔化温度是在70℃与不大于140℃之间时，其被认为是低熔点的，并且低熔点相应地意味着熔化温度是在70℃与不大于140℃之间。如此体现的排放元件在其区域中具有低水平的流动阻力并且对该区域中的拉伸应力是形状特别稳定的。
根据本发明的过滤元件的另一个实施例提供由高熔点塑料(例如具有高于140℃熔点的聚酯或聚丙烯)、矿物质或天然纤维组成的结构纤维。这种类型的结构纤维赋予该过滤元件特别高水平的强度。
根据本发明的过滤元件的另一个实施例提供这些结构纤维具有在25纤度与100纤度之间、更优选地40纤度至60纤度。已经导致高强度是可获得的由此以及低水平的流动阻力是可获得的。
根据本发明的过滤元件的另一个实施例提供第二纤维具有在4纤度与36纤度之间、更优选地15纤度至20纤度，使得可能获得强度的进一步增加以及低水平的流动阻力。
根据本发明的过滤元件的另一个实施例提供在过滤非织造织物中的第二纤维的比例是在10重量百分比与70重量百分比之间，使得可能获得强度的特定增加以及低水平的流动阻力。特别优选的是结构纤维的比例是在55重量百分比与65重量百分比之间、特别是60重量百分比，而在过滤非织造织物中的第二纤维的比例是在35重量百分比与45重量百分比之间、特别是40重量百分比。
根据本发明的过滤元件的另一个实施例提供该排放元件的基重是在200至600g/m2之间、优选在300至400g/m2之间。这种类型的基重与厚度校准配合来以特别有利的方式不仅确定平面中的流动阻力，而且还确定排放元件和过滤元件的强度。
根据本发明的过滤元件的一个具体的实施例提供，垂直于面、特别是垂直于该过滤非织造织物的平面，该过滤非织造织物的纤维中的一些由于针刺或水刺具有有意的直立姿态。这导致，相对于由过滤膜上的内部或外部压力造成的压缩和拉伸应力，垂直于其面的网纤维的过滤非织造织物的强度的显著改进。
根据本发明的过滤元件的另一个实施例提供所述粘合剂非织造织物由低熔点塑料(即具有在70℃与140℃之间的熔化温度的塑料)形成，并且所述粘合剂非织造织物的基重是在10g/sqm与40g/sqm之间、优选在15g/sqm与25g/sqm之间。结果是，排放元件与过滤膜之间的结合是特别持久且牢固的。
根据本发明的过滤元件的另一个实施例提供所述排放元件的至少一个表面具有多个沟道状凹陷。这些沟道状凹陷优选通过热压花或经由基于超声波的工艺或经由缝合工艺形成。
这些沟道状凹陷形成流动沟道并且在校准之前或之后长期持久地可压花到过滤非织造织物中。这些流动沟道不会削弱随后层压到过滤膜的强度和持久性，而是大大改进过滤元件的水通量。
形成这些沟道状凹陷的步骤在移动过滤非织造织物的同时(例如在压延辊上或通过缝纫机输送时)进行。当过滤非织造织物是静止的时，形成这些沟道状凹陷的步骤例如在静压机中进行。
这些沟道状凹陷的宽度实质性地小于排放元件的厚度并且可以任选地根据位置变化。
沟道宽度优选地在过滤膜的抽吸开口的方向上增加，符合待运送的滤液量。
这些沟道状凹陷更优选地形成方形图案，该方形图案的线平行于由该层压件形成的方形的对角线延伸。这些沟道状凹陷形成适配于口袋形式或最终用途的图案。优选通过结构化的两种方法的组合形成这些沟道状凹陷，特别是沿着和/或横跨制造方向。
在该过滤元件的一个实施例中，排放元件，即过滤非织造织物，嵌入并固定至少一种吸附剂和/或吸收剂，催化活性材料或离子交换剂材料(以下称为“反应性材料”)。
以这种方式，该排放元件的过滤效果被增强至包括吸收效果和/或吸附效果、包括催化或离子交换反应。以这种方式，待纯化的介质(特别是液体，例如水或废水)通过过滤层可以立即紧接着将存在于其中的有毒物(noxiant)立刻以各种方式除去。
例如，该吸附剂和/或吸收剂可包括活性炭、催化剂或离子交换材料，这些材料呈颗粒、纤维或涂覆在颗粒或纤维上的这些材料的层的形式。
在该排放元件中结合反应性材料使得可能从待纯化的介质(例如废水)中除去溶解的有害的和生物难处理的有机化合物，例如引起多重耐药病菌的药物。
在该排放元件中结合反应性材料使得可能不仅新的过滤装置而且还有现有的过滤装置在没有附加的装置要求、空间要求和过滤性能损失的情况下被配备和改造。
这些反应材料是根据类型和量可选择的以便在特定的去污问题以及最经济的运行时间方面优化过滤元件。
也可以提供各种反应性材料的混合物。
以本发明的方式生产过滤元件的方法提供由过滤非织造织物形成的排放元件被层压在两个过滤膜之间，其中粘合剂非织造织物被安排在所述排放元件与每个过滤膜之间，并且随后施加热量和压力以进行层压。
本发明的方法是获得过滤元件的特别简单的方式，该过滤元件具有对于平行于面法线的拉伸和压缩应力的高稳定性以及还有非常好的耐久性。此外，如此获得的排放元件相对于现有技术的制品具有非常低水平的流动阻力。本发明的方法利用粘合剂非织造织物并且因此相对于现有技术要求非常少量的粘合剂，其结果是由根据本发明获得的过滤元件提供的流动阻力是低的。在此出人意料的是，尽管相对于现有技术减少了粘合剂的量，但是对于根据本发明获得的过滤元件而言改进的稳定性并且特别是改进的持久性是可获得的。
根据本发明的方法的一个实施例提供该过滤非织造织物由第一纤维和第二纤维形成，其中这些第一纤维是结构纤维并且这些第二纤维具有至少一个低熔点的粘合剂护套。这使得可能生产具有低流动阻力的特别稳定的过滤元件。
根据本发明的方法的另一个实施例提供将由过滤非织造织物形成的排放元件层压在两个过滤膜之间的步骤之前是以下步骤，其中：
-通过针刺或水刺使该过滤非织造织物的纤维中的一些有意地成垂直于该过滤非织造织物的面的直立姿态，
-随后将该过滤非织造织物加热至高于这些第二纤维的护套的熔化温度的温度，
-随后使用带压机将呈如此生产的粘合纤维非织造网织物的形式的过滤非织造织物压制到在2mm与6mm之间、优选在3mm与4mm之间的厚度。
该针刺或水刺的步骤用于改进该过滤非织造织物的稍后的强度。该针刺步骤更优选地使用针的深插入进行，已经基本上达到该排放元件的最终厚度。例如，通过该针刺步骤将约20mm的最初过滤非织造织物厚度减小到从4mm至5mm的范围。该针刺步骤优选地利用在针尖处具有微叉和/或在针杆上具有微倒钩的针。使如此固结的过滤非织造织物随后在其冷却下来之前在施用热量下经由带压机，特别是经由压延机经受进一步固结。
层压步骤优选利用由低熔点塑料形成的并且具有在70℃与140℃之间的熔化温度的粘合剂非织造织物。该粘合剂非织造织物的基重是更优选在10g/sqm与40g/sqm之间、更优选在15g/sqm与25g/sqm之间。
根据本发明的方法的另一个实施例提供所述排放元件的至少一个表面具有多个沟道状凹陷，特别是通过机械压花、热压花、超声波压花或缝合。这提供了生产稳定且持久的过滤元件的简单方式，该过滤元件在排出滤液方面是特别有效的。
在特别优选的实施例中，这些沟道状凹陷以平行组安排以形成图案。
在该方法的一个实施例中，将至少一种反应性材料嵌入并固定在所述排放元件中，即过滤非织造织物中。例如，由一种或多种组分组成的这种反应性材料在过滤非织造织物的生产过程期间以连续且定量控制的方式添加到该过滤非织造织物中。在此施用反应性材料的形式可以变化，该反应性材料可以例如作为颗粒、作为纤维或作为颗粒或纤维上的涂层施用。
排放元件的过滤效果因此被增强至包括反应性效果。
例如，活性炭的颗粒可通过吸附剂和/或吸收剂结合和固定在该排放元件中。
在排放元件中结合活性炭的颗粒使得可能从待纯化的介质(例如废水)中除去溶解的有害的和生物难处理的有机化合物。
现在将参考附图更具体地描述本发明的说明性实例，其中
图1示出了根据本发明的过滤元件的第一实施例的部分示意性剖视图，
图2示出了此过滤元件的示意性侧视图，
图3示出了排放元件的实施例的部分示意性平面图；
图4示出了相关的部分示意性剖视图。
在所有附图中，相似的部分提供有相同的参考号。
图1示出了根据本发明的过滤元件1，其中排放元件2被安排在两个过滤膜3之间。在每种情况下使用粘合剂非织造织物4将排放元件2层压在过滤膜3之间。
排放元件2是由第一纤维和第二纤维形成的过滤非织造织物，其中这些第一纤维是由高熔点塑料形成的结构纤维并且这些第二纤维具有低熔点的粘合剂护套。可替代地可能的是使用完全低熔点的第二纤维。过滤非织造织物中的第二纤维的比例是40％并且该排放元件的基重是350g/sqm。
排放元件2的过滤非织造织物中的纤维的一些有意地具有垂直于该过滤非织造织物的平面的姿态，这是由于已经针刺了该过滤非织造织物。
用于将排放元件2层压到过滤膜3上的粘合剂非织造织物4由低熔点塑料形成并且具有20g/sqm的基重。
图2示出了根据本发明的过滤元件1的侧视图。所述过滤元件1具有板型形状，其中两个过滤膜3完全包封不可见的排放元件2。右侧所示的过滤膜3提供有抽吸开口5，通过该抽吸开口先前渗透穿过过滤膜3进入过滤元件1的滤液可从过滤元件1吸出(优选通过负压)。
图3和图4示出了排放元件2的一个具体实施例的部分示意性平面图，该排放元件具有在其表面2.1上形成的沟道状凹陷2.2。每个表面2.1各自提供有两组平行的沟道状凹陷2.2，这样使得这两组在这两种情况下以直角相交。沟道状凹陷2.2用于改进滤液的转出。
在一个实施例中，将至少一种反应性材料嵌入并固定在排放元件2中，即构造为粘合纤维非织造网织物的过滤非织造织物中。
吸附剂和/或吸收剂可以包括例如活性炭的颗粒。
参考号清单
1 过滤元件
2 排放元件
2.1 表面
2.2 凹陷
3 过滤膜
4 粘合剂非织造织物
5 抽吸开口
Claims (23)
1.一种用于过滤液体的过滤元件(1)，包括安排在两个过滤膜(3)之间的排放元件(2)，
其特征在于，所述排放元件(2)是安排在所述过滤膜(3)之间的过滤非织造织物，每个过滤膜经由粘合剂非织造织物(4)层压在该过滤非织造织物上；
该过滤非织造织物由第一纤维和第二纤维形成，其中这些第一纤维是结构纤维并且这些第二纤维具有至少一个低熔点的粘合剂护套；并且
这些结构纤维具有在25纤度与100纤度之间的线密度。
2.如权利要求1所述的过滤元件(1)，
其特征在于，这些结构纤维由高熔点塑料、矿物质或天然纤维组成。
3.如权利要求1或2所述的过滤元件(1)，
其特征在于，这些第二纤维具有在4纤度与36纤度之间的线密度。
4.如权利要求1或2中任一项所述的过滤元件(1)，
其特征在于，在该过滤非织造织物中的第二纤维的比例是在10％与70％之间。
5.如权利要求1或2中任一项所述的过滤元件(1)，
其特征在于，该排放元件的基重是在200至600g/m2之间。
6.如权利要求5所述的过滤元件(1)，
其特征在于，该排放元件的基重是在300至400g/m2之间。
7.如权利要求1或2中任一项所述的过滤元件(1)，
其特征在于，垂直于该过滤非织造织物的平面，该过滤非织造织物的纤维中的一些由于针刺或水刺具有有意的直立姿态。
8.如权利要求1或2中任一项所述的过滤元件(1)，
其特征在于，所述粘合剂非织造织物(4)由低熔点塑料形成并且特征在于，所述粘合剂非织造织物(4)的基重是在10g/m2与40g/m2之间。
9.如权利要求8所述的过滤元件(1)，
其特征在于，所述粘合剂非织造织物(4)的基重是在15g/m2与25g/m2之间。
10.如权利要求1或2中任一项所述的过滤元件(1)，
其特征在于，所述排放元件(2)的至少一个表面(2.1)具有多个沟道状凹陷(2.2)。
11.如权利要求1或2中任一项所述的过滤元件(1)，
其特征在于，将至少一种吸附剂和/或吸收剂，和/或至少一种反应性材料嵌入并固定在所述排放元件(2)中。
12.如权利要求11所述的过滤元件(1)，
其特征在于，将至少一种催化剂和/或离子交换剂嵌入并固定在所述排放元件(2)中。
13.如权利要求11所述的过滤元件(1)，其特征在于，该反应性材料是呈颗粒的形式、呈纤维的形式或呈在颗粒或纤维上的涂层的形式。
14.如权利要求12所述的过滤元件(1)，其特征在于，该反应性材料是呈颗粒的形式、呈纤维的形式或呈在颗粒或纤维上的涂层的形式。
15.一种用于生产如前述权利要求中任一项所述的过滤元件(1)的方法，
其特征在于，由过滤非织造织物形成的排放元件(2)被层压在两个过滤膜(3)之间，其中粘合剂非织造织物(4)被安排在所述排放元件(2)与每个过滤膜(3)之间，并且随后施用热量和压力以进行层压；
该过滤非织造织物由第一纤维和第二纤维形成，其中这些第一纤维是结构纤维并且这些第二纤维具有至少一个低熔点的粘合剂护套；并且
这些结构纤维具有在25纤度与100纤度之间的线密度。
16.如权利要求15所述的方法，
其特征在于，
-通过针刺或水刺使该过滤非织造织物的纤维中的一些有意地成垂直于该过滤非织造织物的面的直立姿态，
-随后将该过滤非织造织物加热至高于这些第二纤维的该护套的熔化温度的温度，
-随后在进行层压之前，使用带压机将该过滤非织造织物压制到在2mm与6mm之间的厚度。
17.如权利要求16所述的方法，
其特征在于，
-随后在进行层压之前，使用带压机将该过滤非织造织物压制到在3mm与4mm之间的厚度。
18.如权利要求15所述的方法，
其特征在于，所述排放元件(2)的至少一个表面(2.1)具有多个沟道状凹陷(2.2)。
19.如权利要求18所述的方法，
其特征在于，所述多个沟道状凹陷(2.2)是通过机械压花、热压花、超声波压花或缝合得到。
20.如权利要求18或19所述的方法，
其特征在于，这些沟道状凹陷以平行组安排以形成图案。
21.如权利要求15所述的方法，
其特征在于，将至少一种吸附剂和/或吸收剂，和/或至少一种反应性材料嵌入并固定在所述排放元件(2)中。
22.如权利要求21所述的方法，
其特征在于，将至少一种催化剂和/或离子交换剂嵌入并固定在所述排放元件(2)中。
23.如权利要求21或22所述的方法，
其特征在于，该反应性材料以颗粒、纤维的形式或作为在颗粒或纤维上的涂层嵌入并固定到所述排放元件(2)中。
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