DE10150073A1

DE10150073A1 - Mehrlagiges Filtermedium und Herstellprozess

Info

Publication number: DE10150073A1
Application number: DE2001150073
Authority: DE
Inventors: Markus Kolczyk
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2003-04-24

Abstract

Es wird ein mehrlagiges Filtermedium, bestehend aus einer Lage filteraktiven Materials, welche zu wenigstens 50% aus Cellulosefasern besteht und mit einer Imprägnierung versehen ist, bereitgestellt, wobei die Lage filteraktiven Materials auf mindestens einer Seite mit einem Kaschiermaterial bedeckt ist, das für den im jeweiligen Filtrationsprozess relevanten Partikelgrößenbereich keine Filtrationswirkung aufweist.

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

Filtermedien für die Schmierölfiltration werden vornehmlich auf Basis von Cellulosefasern, welche mit Imprägnierungsmitteln wie Phenolharzen behandelt sind, hergestellt. Der Vorteil dieser Technologie ist, daß sich so relativ kostengünstige Filtermedien herstellen lassen, welche hinsichtlich Schmutzaufnahmekapazität und Filterfeinheit die Anforderungen in den entsprechenden Anwendungsgebieten erfüllen. Darüber hinaus sind diese Medien durch jahrzehntelangen Einsatz erprobt und auch fertigungstechnisch sowie verarbeitungstechnisch hoch optimiert.
Im Bereich der Hydraulik werden kaschierte Glasfasermedien eingesetzt. Bei diesen Medien wird die sehr weiche und wenig feste Glasfaserlage zum Zwecke einer besseren Verarbeitbarkeit (höhere Zugfestigkeit beim Abrollen auf dem Abrollbock der Faltmaschine, Verhinderung von Abfaserung der lungengängigen Glasfasern von der Oberfläche bei der Verarbeitung) verwendet. Eine mechanische Stützfunktion im Betrieb ist den Kaschierlagen in diesem Bereich praktisch nicht zugeordnet, da die kaschierten Glasfasermedien durch Metalldrahtgitter oder Kunststoffgitter in der plissierten Form gehalten werden, welche zusätzlich das Einreissen des Materials bei hohen Differenzdrucken verhindern. Eine weitere Aufgabe der Kaschierlage in diesem Bereich ist der Schutz des Glasfasermaterials vor Beschädigungen durch die Metalldrahtlage bei der Verarbeitung, den sogenannten "Pinholes".

Mehrlagige Filtermedien sind an sich 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 Al ist ein Filterelement offenbart, bei dem in Durchströmungsrichtung mehrere Lagen eines Filtermediums aneinandergefügt sind. Anströmseitig ist mindestens eine Lage eines Filtermediums mit hoher Speicherkapazität und geringerem Abscheidegrad und abströmseitig 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.

Auf Cellulosebasis aufgebaute Filtermedien haben jedoch die Eigenschaft, im Laufe ihrer Einsatzdauer brüchig zu werden, d. h., zu verspröden. Versprödete Filterbälge können im ungünstigsten Fall unter starker mechanischer Beanspruchung, bspw. bei einem Kaltstart, reissen. Dies führt zu Undichtigkeiten im Filter, was zur Folge hat, dass bspw. unfiltriertes Öl an die Schmierstellen gelangt. Es kann dann zu Schäden und zum Verschleiss am Motor kommen.

Es besteht daher die Notwendigkeit, Filtermedien bereit zu stellen, die diese Nachteile nicht aufweisen.

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, das aus einer Lage filteraktiven Materials, welche zu wenigstens 50% aus Cellulosefasern besteht, aufgebaut und mit einer Imprägnierung versehen ist, wobei die Lage filteraktiven Materials auf mindestens einer Seite mit einem Kaschiermaterial bedeckt ist, das für den im jeweiligen Filtrationsprozess relevanten Partikelgrößenbereich keine Filtrationswirkung aufweist.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Zur Lösung des erfindungsgemässen Problems wird ein mehrlagiges Filtermedium vorgeschlagen, welches aus einer Lage filteraktiven Materials besteht, das wiederum mindestens zu 50% aus Cellulosefasern mit einer Imprägnierung aufgebaut ist. Die Imprägnierung besteht bevorzugt aus einem Material auf Phenolharzbasis, kann aber auch andere Materialien, wie bspw. Acrylat umfassen. Die restlichen 50% bestehen aus Kunststofffasern, bspw. Polyester. Diese Lage wird auf einer oder beiden Seiten durch eine Lage aus einem Material bedeckt, welches im für den Filtrationsprozess relevanten Partikelgrößenbereich keine Filtrationswirkung besitzt, was abhängig ist vom Verhältnis Porengröße zu Partikeldurchmesser. Die Porengröße oder "Maschenweite" der Kaschierlage ist dabei sehr viel größer als die der Celluloselage. Die Kaschierlage ist bevorzugt aus einem synthetischen Material, bspw. Polyamide, Polyester, aber auch Polyphenylensulfide und Polytetrafluorethylene, etc. gefertigt.

Die Materialien, welche zum Gesamtmedium (Celluloselage und Kaschierlage(n)) zusammengesetzt werden, können durch einen Laminierungsprozess miteinander verbunden werden (Verkleben, Verschweissen, Sintern, etc.). Diese Verbindung kann sowohl flächig als auch nur punktuell durchgeführt werden. Eine andere Möglichkeit der Herstellung besteht darin, die Materialien ohne vorherige Verklebung bei der Verarbeitung zum Filterbalg simultan der Faltmaschine zuzuführen.

Durch die Kombination der filteraktiven, aber zu Versprödung neigenden Celluloselage mit einer Lage aus wesentlich versprödungsresistenterem synthetischen Material, z. B. Kunststoff, wird die Funktion der mechanischen Festigkeit in die Kaschierlage verlagert. Die Filteraktivität der Celluloselage bleibt selbst bei einsetzender Versprödung erhalten, die Funktion des Schutzes vor einem Durchreißen des Filterbalges wird jedoch von der Kunststofflage übernommen.

Die Vorteile, welche sich hieraus ergeben sind:

- Höhere Betriebssicherheit bei Standardanwendungen
- Möglichkeit zur Verlängerung der Einsatzdauern von Ölfiltern (Wechselintervallerhöhung)
- Höhere Resistenz der Filtermedien gegenüber aggressiveren Betriebsstoffen und Betriebszuständen im Einsatz
- Kostengünstige Herstellung eines sehr versprödungsresistenten Filtermediums.

Vollsysnthetische Filtermedien, die gleich gute oder noch bessere Eigenschaften aufweisen, sind wesentlich teurer, da für die filteraktive Lage aufwendig dünne Kunststofffasern hergestellt und verbunden werden müssen.

Das erfindungsgemässe Filtermedium kann in allen Bereiche verwendet werden, für die plissierte Filtermedien einsetzbar sind, z. B. Luftfilter, Ölfilter, Kraftstofffilter, Wasserfilter, und dgl.

Claims

1. Mehrlagiges Filtermedium, bestehend aus einer Lage filteraktiven Materials, welche zu wenigstens 50% aus Cellulosefasern besteht und mit einer Imprägnierung versehen ist, wobei die Lage filteraktiven Materials auf mindestens einer Seite mit einem Kaschiermaterial bedeckt ist, das für den im jeweiligen Filtrationsprozess relevanten Partikelgrößenbereich keine Filtrationswirkung aufweist.

2. Mehrlagiges Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung bevorzugt aus einem Material auf Phenolharzbasis besteht.

3. Mehrlagiges Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung aus einem Acrylat besteht.

4. Mehrlagiges Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rest des filteraktiven Materials aus Kunststofffasern, insbesondere Polyester, besteht.

5. Mehrlagiges Filtermedium nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Porengröße des Kaschiermaterials sehr viel größer ist als die des filteraktiven Materials.

6. Mehrlagiges Filtermedium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaschiermaterial ein synthetisches Material ist.

7. Mehrlagiges Filtermedium nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyamiden, Polyester, Polyphenylensulfiden und Polytetrafluorethylenen.

8. Mehrlagiges Filtermedium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaschiermaterial auf beiden Seiten des filteraktiven Materials aufgebracht ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Filtermediums, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Vorsehen eines filteraktiven Materials, welches zu wenigstens 50% aus Cellulosefasern besteht;

b) Imprägnieren des filteraktiven Materials mit einem Imprägniermaterial; und

c) Verbinden des filteraktiven, imprägnierten Materials auf mindestens einer Seite mit einer Kaschierlage.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden des filteraktiven Materials mit der Kaschierlage mit Hilfe eines Laminationsprozesses durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden durch Verkleben, Verschweissen oder Sintern bewerkstelligt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden über die gesamte Fläche des filteraktiven Materials erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden punktuell erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Materialien bei der Verarbeitung zu einem Filterbalg ohne vorherige Verklebung simultan einer Faltmaschine zugeführt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaschierlage auf beiden Seiten des filteraktiven Materials aufgebracht wird.

16. Verwendung des mehrlagigen Filtermediums nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für Filter in plissierter Form.

17. Verwendung des mehrlagigen Filtermediums nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für Filter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Luftfilter, Ölfilter, Kraftstofffilter, Wasserfilter und dgl.