DE10124613A1 - Mehrlagiges Filtermedium - Google Patents

Mehrlagiges Filtermedium

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Abstract

Es wird ein Filtermedium bereitgestellt, bei dem in Durchströmungsrichtung mehrere Filterlagen aneinander gefügt sind, wobei eine abströmseitige Trägerlage vorgesehen ist und wobei die Filterlagen gegeneinander sterngefaltet sind. Bei dem erfindungsgemäßen Filtermedium weist ausschließlich die abströmseitige Trägerlage definierte Abstützbereiche auf. Durch diese Anordnung wird die Drainage des Filtrats gewährleistet, auch wenn ein Differenzdruck über dem Filtermedium anliegt. Da die weiteren Filterlagen nicht verpresst werden müssen, kommt es zu keiner Schädigung deren Struktur. Das Volumen und die Durchlässigkeit bleiben erhalten, es geht keine Staubaufnahmekapazität verloren. Die abströmseitige Lage kann somit ohne Einschränkungen bzgl. ihrer Funktion optimal in Form gebracht werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen mehrlagige Filtermedien. Sie betrifft ausserdem einen Herstellprozeß für solche mehrlagigen Filtermedien.
Hintergrund der Erfindung, Stand der Technik
Mehrlagige Filtermedien sind bekannt. So beschreibt bspw. die US-A-5,427,597 ein Filter für gasförmige Stoffe, bei dem faserige Lagen zur Vorfilterung auf ein Filterpapier aufgebracht sind. Das Filterpapier ist für die Absolutfilterung des zu filternden Gases verantwortlich, wobei zylindrische Stützrohre zur Stabilisierung vorgesehen werden.
In der DE 197 52 143 A1 ist ein Filterelement offenbart, bei dem in Durchströmungsrichtung mehrere Lagen eines Filtermediums aneienandergefügt sind. Anströmseitig ist mindstens eine Lage eines Filtermediums mit hoher Speicherkapazität und geringerem Abscheidegrad und abströmseitig ist mindestens eine Lage eines Filtermediums mit geringer Speicherkapazität und hohem Abscheidegrad angeordnet. Bevorzugt ist das anströmseitige Filtermedium aus einem cellulosehaltigen Filterpapier oder einem Meltblown und das abströmseitige Filtermedium aus einem cellulosehaltigen Filterpapier hergestellt.
Aus der DE 199 22 326 A1 ist ein mehrlagiges Filtermedium bekannt, das aus mindestens drei Lagen besteht. Auf eine Stützlage aus Filterpapier wird dabei rohseitig eine Vlieslage zur Vorabscheidung und reinseitig eine Vlieslage zur Absolutfiltration vorgesehen. Die Stützlage übernimmt hauptsächlich Stützfunktion und ist am Filterprozeß nicht beteiligt. Sollten sich jedoch aus der Vorabscheidelage durch Erschütterung Partikel lösen, so werden diese nicht direkt an die rohseitige Grenzschicht der Hauptabscheidelage herangetragen, weil sie durch die Stützlage aufgehalten werden. Dadurch wird vorteilhafterweise ein Zusetzen der Hauptabscheidelage verhindert. Diese kann daher sehr dünn ausgebildet sein, wodurch eine hohe Filterkapazität bei geringem Strömungswiderstand des Filtermediums erzielbar ist.
Zur Weiterverarbeitung der in den o. g. Dokumenten beschriebenen Filterlagen der entsprechenden Filtermedien werden die aneienandergefügten Lagen zur Bildung eines Filterelements sterngefaltet. Hierbei können die Lagen der Filtermedien vor oder während der Faltung ultraschallverschweißt, durch Klebung oder durch Flächenpressung während des Faltvorgangs, beispielsweise an einer Prägefaltmaschine, aneinandergefügt werden.
Ein solches Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines zickzackförmig gefalteten Filters ist aus der DE 42 23 723 C2 bekannt. Dabei wird zunächst eine endlose Filtermaterialbahn zur Vorbereitung der Faltung geprägt. Die geprägte Bahn wird anschliessend entsprechend der Prägung gefaltet, indem sie in wenigstens zwei voneienander beabstandete, oberhalb und unterhalb der Filtermaterialbahn angeordnete und längs zur Filtermaterialbahn laufende Zahnriemen durch wenigstens eine Schnecke, die die Zahnriemen in ihrer räumlichen Anordnung leicht überlappt, mit definiertem Faltenabstand nahtlos geführt, und dann zum Zweck der Übernahme von der Endlosbahn abgetrennt wird.
Eine Rillierung oder Prägung mehrlagiger Filtermedien dient dabei dem Zweck, die jeweiligen Filterbahnen bei Sternfaltung gegeneinander abzustützen, um bei Differenzdruck aneinander liegende Lagen zu vermeiden, da in diesem Fall das Filtrat nicht mehr abfliessen kann. So ist bspw. in der DE 694 11 315 T2 ein Filtermittel mit Paaren von ersten und zweiten, im wesentlichen flachen Blättern aus Filtermaterial beschrieben, bei denen die Blätter eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Vertiefungen aufweisen, wobei sich die Vertiefungen nach innen zu dem jeweils anderen Blatt erstrecken und wobei die Vertiefungen des ersten Blatts zu den Vertiefungen des zweiten Blatts derart versetzt sind, dass sie gegen die flache Innenseite des gegenüber liegenden Blattes anliegen.
Der Nachteil dieser Abstützung besteht jedoch darin, dass durch die Verpressung des Mediums Staubaufnahmekapazität verloren geht und das Filtermedium in seiner Stabilität geschwächt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat demzufolge die Aufgabe, ein mehrlagiges Filtermedium zur Verfügung zu stellen, das die oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Herstellverfahrens für ein solches Filtermedium.
Diese und weitere Aufgaben werden durch ein mehrlagiges Filtermedium gelöst, bei dem ausschliesslich die abströmseitige Trägerlage definierte Abstützbereiche aufweist.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das erfindungsgemässe Filtermedium weist in Durchströmungsrichtung mehrere aneinander gefügte, sterngefaltete Filterlagen auf. Abströmseitig ist eine Trägerlage vorgesehen, wobei ausschliesslich diese Trägerlage mit definierten Abstützbereichen, d. h., Abstandshaltern, versehen ist, die anderen Lagen jedoch nicht. Die erfindungsgemässen Abstützbereiche können entweder durch eine Prägung in Noppen- oder Nockenform, oder aber durch eine entsprechende Rillierung des Filterpapiers hergestellt werden.
Die Materialien, die zum Gesamtmedium zusammengesetzt werden, können durch einen Laminierungsprozeß miteinander verbunden sein, wobei dies durch Verkleben, Verschweissen, Sintern und dgl. realisiert werden kann. Sie können jedoch auch bei der Verarbeitung zum Filterbalg simultan einer Faltmaschine zugeführt werden.
Die Trägerlage besteht bevorzugt aus einem cellulosehaltigen Filterpapier oder aus Kunststoff. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat sie eine Dicke von etwa 0,5 bis 1 mm.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Filtermediums weist dieses eine der Trägerlage benachbarte klebrige Deckschicht auf, die bspw. durch Kaschieren mit einem Sprühkleber oder mit Hilfe eines Hotmelt- Imprägnierungsmittels herstellbar ist.
Für die Deckschicht hat sich die Verwendung eines Meltblown- Vlieses als vorteilhaft erwiesen. Diese besitzen eine sehr hohe Speicherkapazität für ausgefilterte Partikel bei einem geringen Durchströmungswiderstand für das zu filternde Medium. Dieser Vorteil wird durch die geringen Faserdurchmesser (ca. < 2 µm) und die grosse Porosität des Meltblown-Vliesmaterials erreicht.
Die Deckschicht und die Trägerlage sind dabei zumindest an den Knickstellen der Sternfaltung miteinander verbunden.
Durch die Prägung oder Rillierung der abströmseitigen Trägerlage und die damit hergestellten definierten Abstützbereiche wird die Drainage des Filtrats gewährleistet, auch wenn ein Differenzdruck über dem Filtermedium anliegt. Da die weiteren Filterlagen nicht verpresst werden müssen, kommt es zu keiner Schädigung deren Struktur. Das Volumen und die Durchlässigkeit bleiben erhalten, es geht keine Staubaufnahmekapazität verloren. Die abströmseitige Lage kann somit ohne Einschränkungen bzgl. ihrer Funktion optimal in Form gebracht werden.
Durch diese Zusammensetzung der Filtermedien werden daher die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile eliminiert und gleichzeitig die Vorteile beibehalten. Die erfindungsgemässen Filtermedien können in allen Bereichen eingesetzt werden, in denen plissierte Filtermedien von Vorteil sind, u. a. bei Luft-, Öl-, Kraftstoff- und Wasserfiltern.

Claims (15)

1. Filtermedium, bei dem in Durchströmungsrichtung mehrere Filterlagen aneinander gefügt sind, wobei eine abströmseitige Trägerlage vorgesehen ist, und wobei die Filterlagen gegeneinander sterngefaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ausschliesslich die abströmseitige Trägerlage definierte Abstützbereiche aufweist.
2. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Abstützbereiche aus Abstandshaltern bestehen.
3. Filtermedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Abstützbereiche durch Prägung der abströmseitigen Trägerlage herstellbar sind.
4. Filtermedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Abstützbereiche durch Rillierung der abströmseitigen Trägerlage herstellbar sind.
5. Filtermedium nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung in Noppen- oder Nockenform ausgebildet ist.
6. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Filterlagen durch einen Laminationsprozess miteinander verbindbar sind.
7. Filtermedium nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Filterlagen durch Verschweissen, Verkleben, Sintern, etc. verbindbar sind.
8. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Filterlagen bei der Verarbeitung einer Faltmaschine lose zuführbar sind.
9. Filtermedium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerlage aus Cellulose oder Kunststoff besteht.
10. Filtermedium nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerlage eine Dicke von etwa 0,5 bis 1 mm aufweist.
11. Filtermedium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine der Trägerlage benachbarte, klebrige Deckschicht aufweist.
12. Filtermedium nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht aus einem Meltblown-Vlies besteht.
13. Filtermedium nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerlage und die Deckschicht im Bereich der Knickstellen der Sternfaltung miteinander verbunden sind.
14. Filtermedium nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die klebrige Deckschicht durch Kaschieren mit einem Sprühkleber herstellbar ist.
15. Filtermedium nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hotmelt-Imprägniermittel verwendet wird.
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