DE102012005630A1

DE102012005630A1 - Verfahren zur Herstellung eines Filterelements

Info

Publication number: DE102012005630A1
Application number: DE201210005630
Authority: DE
Inventors: Andreas Kloz; Martin Klein; Michael Harenbrock
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2013-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements (20.1), wobei ein aus einem mit offenen Poren (22) gebildeten Schaumstoff aus Kunststoffmaterial gebildetes, in einer Durchströmungsrichtung (24) für Fluide durchlässiges und einen einen Gradienten aufweisenden Porositätsverlauf aufweisendes Filtermaterial (21.1) mit einer Porenstruktur (29.1) ausgebildet wird, so dass die Poren (22) in der Durchströmungsrichtung (24) eine kontinuierlich oder stufenweise abnehmende oder zunehmende Porengröße aufweisen, wobei diese Porenstruktur (29.1) ausschließlich mittels einer chemischen und/oder physikalischen Vernetzung des Kunststoffmaterials und/oder einer integrierten Imprägnierung derart fixiert wird, dass das Filtermaterial (21.1) im fertig hergestellten Zustand unter Beibehalt dieser Porenstruktur (29.1) separat handhabbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Filterelement (20.1) das nach einem derartigen Verfahren hergestellt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Filterelements, insbesondere eines Fluid-Filterelements, vorzugsweise eines Luft- und/oder Flüssigkeits-Filterelements, beispielweise eines Wasser-, Harnstofflösung-, Öl- oder Kraftstoff-Filterelements, wobei ein aus einem mit offenen Poren gebildeten Schaumstoff aus Kunststoffmaterial gebildetes, in einer Durchströmungsrichtung für Fluide durchlässiges und einen einen Gradienten aufweisenden Porositätsverlauf bzw. eine einen Gradienten aufweisende Porengrößenverteilung und in drei zueinander senkrechten Dimensionen eine Dicke oder Höhe und eine Breite und eine Länge oder Tiefe aufweisendes Filtermaterial mit einer Porenstruktur ausgebildet wird, so dass die Poren in der Durchströmungsrichtung über einen wesentlichen Teil der Dicke oder der Höhe oder der Breite oder der Länge oder der Tiefe, insbesondere im Wesentlichen über die gesamte Dicke oder Höhe oder Breite oder Länge oder Tiefe, vorzugsweise über die gesamte Dicke oder Höhe oder Breite oder Länge oder Tiefe, eine kontinuierlich oder stufenweise bzw. in diskreten Stufen abnehmende Porengröße aufweisen.
Stand der Technik
Filterelemente aus Filtermaterial aus einem mit offenen Poren gebildeten Schaumstoff aus Kunststoffmaterial, der in einer Durchströmungsrichtung für Fluide durchlässig ist und der einen einen Gradienten aufweisenden Porositätsverlauf aufweist, wobei die Poren in der Durchströmungsrichtung eine kontinuierlich oder stufenweise abnehmende Porengröße aufweisen, sind bekannt.
So ist beispielsweise aus der DE 10 2005 054 273 A1 ein Filterelement mit einem Grundkörper bekannt geworden, der ein Filtermaterial umfasst, das durch Durchgangs- und/oder Ausnehmungsbereiche in seiner Materialstruktur unterbrochen ist und das porös, beispielsweise aus einem offenzelligen Schaumstoff, ausgebildet ist, wobei die Porengröße bereichsweise zumindest in einer Richtung zu- oder abnimmt. Dadurch soll ein Filterelement geschaffen werden, das eine hohe Abscheideleistung bei einer effizienten Tiefenwirkung aufweist. Durch die Schaffung von porösen Bereichen mit unterschiedlichen Porengrößen ist eine Filterung von Partikeln unterschiedlicher Größe möglich, und zwar sowohl oberflächennah als auch in tieferen Lagen. Das Filterelement kann Bereiche unterschiedlichen Porositätsverlaufes und/oder unterschiedlicher Materialabfolge aufweisen, die hintereinander angeordnet sind und die in ihrer Gesamtheit den Grundkörper des Filterelements bilden. Hierbei kann mindestens ein Bereich im Hinblick auf dessen Porositätsverlauf einen Gradienten aufweisen, wobei die Porengröße in zumindest einer Richtung zu- oder abnimmt. Denkbar ist auch, dass die Filterelemente mit einer Faltung versehen sind, um die effektive Filterfläche zu erhöhen. Mit welchen Verfahren derartige Filterelemente hergestellt werden könnten, ist nicht offenbart.
Aus der DE 603 00 826 T2 ( EP 1 334 757 B1 ) ist ein Fluidfilter bekannt geworden, der mit einem Gehäusekörper und einem Filtermedium versehen ist, wobei der Gehäusekörper einen Einlass und einen Auslass aufweist und einen darin definierten Halter zum Kommunizieren mit dem Einlass und mit dem Auslass. Das Filtermedium ist aus einem porösen Material, wie Urethanschaum mit einer offenen Zellenstruktur, mit einer geeigneten Flexibilität und einer gleichförmigen Dichte und mit einer im Wesentlichen gleichen Größe der offenen Zellen hergestellt, kann jedoch auch aus anderen Offenzellenschäumen aus Kunstharz wie Gummi oder Kunststoffe, einschließlich porösen Materialien, die durch Extrudieren hergestellt sind, Vliesen, Faseranordnungen wie solche aus Kunststoff, anorganischen Materialien und Metallen, etc. hergestellt sein. Das Filtermedium ist entfernbar in dem Halter so aufgenommen, dass es dem durch den Einlass eingeführten Fluid ermöglicht wird, durch das Filtermedium hindurch zu gehen und das mittels des Filtermediums gereinigte Fluid durch den Auslass auszugeben. Der Gehäusekörper weist mehrere Press-Abschnitte auf, die auf einer inneren Oberfläche des Gehäusekörpers gebildet sind und mittels deren das in den Halter aufgenommene Filtermedium lokal zusammen gepresst wird. In den lokal zusammengepressten Bereichen des Filtermediums wird eine erhöhte Filterrate erreicht. Abhängig von der Höhe des jeweiligen Press-Abschnittes ändert sich der Grad des Zusammenpressens des zusammengepressten Bereichs in dem Filtermedium derart, dass die Rate des Fangens der Fremdsubstanzen umso höher wird, je höher der Grad des Zusammenpressens des zusammengepressten Bereichs ist. Die Mehrzahl der Press-Abschnitte ist zwischen dem Einlass und dem Auslass hintereinander angeordnet, wobei der Grad des Zusammenpressens der zusammengepressten Bereiche von der Einlassseite zur Auslassseite hin zunimmt. Durch das lokale Zusammenpressen des Filterelements weist dieses in den zusammengepressten Bereichen eine größere Dichte auf als in den nicht zusammengepressten Bereichen, wobei die offenen Zellen (Luftlöcher) in den komprimierten Bereichen unter Verringerung Ihrer Größe zusammengequetscht werden, wodurch dort das Einfangen kleinerer Größen der Fremdsubstanzen ermöglicht wird. Es können auch eine Mehrzahl von Filtermedia mit verschiedenen Dichten benutzt werden.
Aus der EP 0 024 289 A1 ist ein mehrlagiges Filtermaterial bekannt geworden, welches wenigstens eine Lage eines offenporigen Schaumstoffes mit einer kleinen Porengröße und einer geringen Dicke sowie eine weitere Lage eines offenporigen Schaumstoffes mit größeren Poren und einer größeren Dicke aufweist. Die Schaumstofflagen sind flächig miteinander verbunden, beispielsweise mittels eines Klebers oder durch Sondieren bzw. Anschmelzen, sei es direkt oder unter Zwischenlegen einer dünnen Folie.
Aus der DE 10 2005 011 044 A1 sind bestimmte offenzellige Schaumstoffe, ein spezielles Verfahren zu deren Herstellung und eine Verwendung der offenzelligen Schaumstoffe zur Herstellung von Autoteilen, Filtern, Nebelabscheidern oder Klimaanlagen bekannt geworden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das eine einfachere und kostengünstigere Herstellung des Filterelements ermöglicht und mit welchem ein Filterelement herstellbar ist, das bei vorteilhaften Möglichkeiten für eine günstige Tiefenfiltration bzw. Tiefenwirkung, für die Abscheideleistung bzw. Gesamtabscheidegrade und für die Speicherkapazität besonders einfach und flexibel handhabbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. bei einem Filterelement der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass während und/oder nach der Herstellung des Schaumstoffes die Porenstruktur ausschließlich mittels einer chemischen und/oder reversiblen physikalischen Vernetzung des Kunststoffmaterials und/oder einer in dem Kunststoffmaterial bzw. in dem Schaumstoff, gegebenenfalls auch oder im Wesentlichen in dessen Poren, integrierten Imprägnierung derart fixiert wird, dass das Filtermaterial im fertig hergestellten Zustand unter Beibehalt dieser Porenstruktur separat handhabbar ist. Mit anderen Worten geht es bei der Erfindung um die Herstellung eines eine gradiente Porenstruktur aufweisenden Filterelements, dessen Porenstruktur im fertigen Filterelement ohne Ausübung äußerer Kräfte auf das Filterelement bzw. auf den Schaumstoff des Filterelements beibehalten wird. Auf diese Weise kann nicht nur das erfindungsgemäße Filterelement besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden, sondern es lassen sich auch die gewünschte Porengröße und Porengrößenverteilung besonders einfach und kostengünstig, gezielt in Abstimmung an die geforderten Spezifikationen des Filtermediums, einstellen. Die offenzellige und gradiente Struktur kann durch den Herstellungsprozess eingestellt werden. In Abhängigkeit von dem eingesetzten Polymer-System können die physikalischen bzw. chemischen Eigenschaften, wie Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit, weitgehend in Abstimmung an die Filterspezifikation eingestellt werden, was ein enormes Potenzial an Flexibilität auch hinsichtlich der möglichen Größe und Formen der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellbaren Filterelemente mit sich bringt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in einem ersten Schritt ein mit offenen Poren gebildeter, separat handhabbarer Ausgangs-Schaumstoff hergestellt wird oder dass von einem mit offenen Poren gebildeten, separat handhabbaren Ausgangs-Schaumstoff ausgegangen wird, wobei der aus einem Kunststoffmaterial bestehende, vorzugsweise eine zumindest in der Durchströmrichtung im Wesentlichen homogene Porengrößenverteilung und/oder im Wesentlichen gleich große Porengrößen aufweisende, Ausgangs-Schaumstoff in der Durchströmungsrichtung für Fluide durchlässig ist, wonach in einem zweiten Schritt der Ausgangs-Schaumstoff unter Anwendung von Druck und Temperatureinwirkung, insbesondere durch Verpressen, zumindest in Teilbereichen derart komprimiert wird, dass die Poren zumindest in den besagten Teilbereichen in der Durchströmungsrichtung eine Porenstruktur mit einer gradienten Porengrößenverteilung mit einer kontinuierlich oder stufenweise abnehmenden Porengröße aufweisen, wobei diese Porenstruktur des komprimierten Ausgangs-Schaumstoffes mittels einer chemischen und/oder physikalischen Vernetzung des Kunststoffmaterials des besagten Ausgangs-Schaumstoffes und/oder einer integrierten Imprägnierung derart fixiert wird, dass das Filtermaterial im fertig hergestellten Zustand unter Beibehalt dieser Porenstruktur separat handhabbar ist.
Der besagte Ausgangs-Schaumstoff kann eine quaderförmige, zylindrische, konische, keilförmige, stufenförmige, wellenförmige oder sägezahnförmige Außengeometrie aufweisen, die, vorzugsweise durch Anwendung von Druck und Temperatur, insbesondere durch Verpressen, derart komprimiert wird, dass die Poren in der Durchströmungsrichtung eine kontinuierlich oder stufenweise abnehmende Porengröße aufweisen. Dadurch lässt sich nicht nur die gewünschte Porengrößenverteilung erreichen, sondern auch ein vorteilhafter Ausgleich bzw. eine vorteilhafte Kompensierung etwaiger Inhomogenitäten.
Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass die Porenstruktur unter Anwendung bzw. Einwirkung von Energie, beispielweise von Temperatur und/oder Druck und/oder von Strahlung, beispielsweise Mikrowellen, und/oder von Medien, beispielsweise einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, und/oder eines Flüssigkeits-Gas-Gemisches, vorzugsweise Wasserdampf, fixiert wird. Das erfindungsgemäße Filterelement kann also beispielsweise mittels eines Druck-Thermo-Verfahrens hergestellt werden bzw. sein.
Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das fertig hergestellte Filtermaterial eine konische, keilförmige, stufenförmige, wellenförmige oder sägezahnförmige oder faltenförmige Außenkontur aufweist bzw. mit derartigen Oberflächenstrukturen, beispielsweise mit einer Faltung, versehen sein kann. Dadurch lässt sich nicht nur eine weitere Verbesserung im Sinne der vorstehenden Vorteile erreichen, sondern auch eine verbesserte Anströmbarkeit des Filtermaterials mit dem zu filternden Fluid. Zugleich lässt sich dadurch die effektive Anströmfläche erhöhen. Derartige Außenkonturen bzw. Filtermaterial-Strukturen können beispielweise durch eine thermische Fixierung direkt in einem Formwerkzeug gebildet werden, vorzugsweise wobei der Schaumstoff und/oder das Kunststoffmaterial des Schaumstoffes und/oder wenigstens eine Rohkomponente des Kunststoffmaterials mit einer Imprägnierung vorbehandelt sein kann. Diese Imprägnierung kann durch Einwirkung bzw. Anwendung von Energie, beispielsweise Temperatur, aushärten, wodurch sich eine Fixierung der gradienten Porenstruktur erreichen lässt. Es versteht sich, dass zur Bildung der besagten Außenkonturen bzw. Filterelement-Strukturen ein Formwerkzeug mit einer entsprechend strukturierten Oberfläche verwendet werden kann. Mittels eines derartigen Formwerkzeuges kann das Kunststoffmaterial des Schaumstoffes mit Druck und/oder Temperatur, insbesondere mit erhöhtem Druck und/oder mit erhöhter Temperatur beaufschlagt werden. Insbesondere durch den Einsatz derartiger Werkzeuge können vorzugsweise regelmäßige und/oder geometrische Oberflächenstrukturen des Filtermaterials bzw. des Filterelements erzeugt werden, wodurch eine verbesserte Partikelablage und eine Druckverlust-Optimierung erreicht werden kann.
Zweckmäßigerweise kann es sich bei dem Kunststoffmaterial um ein duroplastisches Material, insbesondere um ein Polyurethanharz oder um ein Melaminharz oder um ein thermoplastisches, insbesondere amorphes oder teilkristallines Material handeln.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das Filtermaterial zu einer Schaumstoffbahn mit der in ihrer Längsrichtung verlaufenden gradienten Porenstruktur fertig hergestellt ist bzw. wird, wobei oder wonach die Schaumstoffbahn in ihrer Längsrichtung auf einen Kern zu einem in radialer Richtung für Fluide durchlässigen Wickel-Filterelement aufgewickelt wird, dessen Poren, in der radialen Richtung von außen nach innen zu dem Kern hin betrachtet, eine stufenweise abnehmende Porengröße aufweist.
Die Erfindung betrifft auch ein Filterelement, das durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt ist. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines derartigen Filterelements als Harnstofflösung-Filterelement für oder in Abgasreinigungsanlagen, insbesondere enthaltend SCR-Katalysatoren (SCR = „Selective Catalytic Reduction” bzw. „Selektive katalytische Reduktion”) von Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinen, zur Filterung von Harnstofflösungen bzw. Harnstoff-Wasser-Lösungen. Derartige Harnstoff(-Wasser)-Lösungen können bevorzugt über eine Einspritzdüse in der Abgasanlage zudosiert werden. Die Einspritzdüsen und auch weitere Systemkomponenten können durch ein erfindungsgemäßes Harnstofflösung-Filterelement vor Verschleiß geschützt werden, wodurch sich die Lebensdauer der Dosiereinheit erhöht. Das Harnstofflösung-Filterelement kann wahlweise auf der Druckseite oder auf der Saugseite einer Pumpe angebracht werden, welche die Harnstoff(-Wasser)-Lösung aus einem Vorratsbehälter fördert. Eine Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Filterelements für Harnstofflösung-Filter ist deshalb besonders vorteilhaft möglich, weil bei dieser Verwendung die Anströmgeschwindigkeiten, der Differenzdruck und der Abscheidegrad im Vergleich zu Öl- oder Kraftstoffanwendungen vergleichsweise niedrig sind.
Es versteht sich, dass die zu einem offenzelligen Schaumstoff chemisch reagierenden Rohkomponenten auch direkt in ein Trägergehäuse gefüllt und dort unter Einsatz einer geeigneten Verfahrenstechnik bzw. unter Anwendung eines geeigneten Verfahrens ausgeschäumt werden können. Dies kann bei der Herstellung von beispielsweise Kraftstofffiltern bzw. Ölfiltern vorteilhaft sein. Es versteht sich ferner, dass das zu schäumende Material auch in speziellen Werkzeugen geformt werden kann. Anschließend kann das so geformte Material in ein Filtergehäuse überführt werden, wo es zu einem Schaumstoff geschäumt und zu einem fertigen Filterelement vernetzt werden kann. Die für den Schäumungsvorgang und/oder für die Vernetzungsreaktion benötige Energie kann beispielsweise durch elektromagnetische Mikrowellen (durchlässig für Kunststoffe) oder durch Wärme(-Leitung) eingebracht werden. Bei thermoplastischen Polymersystemen kann das offenzellige Schaumstoffmedium direkt nach der Herstellung gegebenenfalls noch plastisch verformbar sein, so dass das Filterelement direkt in ein Filtergehäuse eingebracht bzw. von dem Kunststoffmaterial direkt umspritzt und in einem Schritt zu einem Endbauteil gefertigt werden kann. Die stoffliche Reinheit ist später beim Recycling bzw. beim stofflichen Kreislauf von Vorteil. Voraussetzung für die oben beschriebenen Ansätze auf Duroplast- bzw. Thermoplastbasis ist es, dass während des Herstellungsprozesses ein offenzelliger Schaumstoff mit einem gradienten Aufbau, also mit einer einen Gradienten aufweisenden Porengrößenverteilung ausgebildet werden kann bzw. wird. Im Falle eines Aufbaus in Form von diskreten Stufen mit abnehmender Porengröße kann das Filterelement aus mehreren Lagen bestehen, wobei innerhalb einer jeden Lage im Wesentlichen gleich große Porengrößen und/oder eine im Wesentlichen homogene Porengrößenverteilung ausgebildet sein können, während die mittlere Porengröße pro Lage von Lage zu Lage abnimmt. Es können dabei herkömmliche offenzellige Schäume verwendet werden, die in einzelnen Lagen, von großzellig bzw. großporig bis kleinzellig bzw. kleinporig den bereits erwähnten gradienten Aufbau bilden. Es versteht sich jedoch, dass innerhalb einer jeden Lage Poren mit einer inhomogenen bzw. gradienten Porengrößenverteilung ausgebildet sein können, jedoch die mittlere Porengröße pro Lage von Lage zu Lage abnimmt. Es sind auch andere Lagen mit einem gradienten Gesamtaufbau denkbar.
Wird der gradiierte Filterschaum statt für die Partikelfiltration in einer Coalescer-Anwendung eingesetzt, nimmt die Porengröße in Strömungsrichtung zu.
Unter einer gradienten Porenstruktur im Sinne dieses Schutzrechts wird eine Porenstruktur verstanden, die in einer Richtung, insbesondere in einer Durchströmungsrichtung, einen einen Gradienten aufweisenden Porositätsverlauf bzw. eine einen Gradienten aufweisende Porengrößenverteilung hat. Unter einer gradienten Porengrößenverteilung im Sinne dieses Schutzrechts wird eine einen Gradienten aufweisende Porengrößenverteilung verstanden. Unter einem gradienten Aufbau bzw. gradienten Gesamtaufbau im Sinne dieses Schutzrechts wird ein aus offenen Poren gebildeter Materialaufbau verstanden, der in einer Richtung, insbesondere in einer Durchströmungsrichtung, einen einen Gradienten aufweisenden Porositätsverlauf bzw. eine einen Gradienten aufweisende Porengrößenverteilung hat.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Es versteht sich, dass der Fachmann die vorstehenden Merkmale und die aus den Ansprüchen sowie die aus den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale im Rahmen der Ausführbarkeit nicht nur in Kombination, sondern auch einzeln betrachten und/oder in sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen kann.
Es zeigen:
1.a) bis 1.d) in schematischer Darstellung Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Filterelements gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren jeweils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei
1.a) eine Seitenansicht eines konischen Körpers aus einem ersten Ausgangs-Schaumstoff zeigt, wobei in gestrichelten Linien ein einen größeren Konuswinkel aufspannender alternativer konischer Körper als zweiter Ausgangs-Schaumstoff gezeigt ist,
1.b) ein offenes, beheizbares, zweiteiliges, mit Dampfdüsen versehenes Presswerkzeug zeigt,
1.c) das geschlossene Presswerkzeug in einem Verfahrensstadium zeigt, nachdem in das offene Presswerkzeug gemäß 1.b) einer der Ausgangs-Schaumstoffe gemäß 1.a) eingelegt worden ist, worauf das Presswerkzeug unter Kompression des Ausgangs-Schaumstoffes geschlossen wurde,
1.d) das fertig hergestellte kreiszylinderförmige Filterelement zeigt.
2.a) bis 2.c) in schematischer Darstellung Verfahrensschritte bei der Herstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Filterelements in einem alternativen Verfahren, wobei
2.a) einen keilförmigen Körper aus einem Ausgangs-Schaumstoff zeigt,
2.b) ein geschlossenes, beheizbares, zweiteiliges Presswerkzeug in einem Verfahrensstadium zeigt, nachdem in das zuvor offene Presswerkzeug der Ausgangs-Schaumstoff gemäß 2.a) eingelegt worden ist, worauf das Presswerkzeug unter Kompression des Ausgangs-Schaumstoffes geschlossen wurde,
2.c) das fertig hergestellte Filterelement in Form eines Quaders zeigt.
3.a) bis 3.h) in schematischer Darstellung Verfahrensschritte bei der Herstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Filterelements in einem Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt, wobei
3.a) ein offenes, zweiteiliges, beheizbares Presswerkzeug zeigt, dessen Werkzeughälften jeweils eine sägezahnförmige Werkzeugoberfläche aufweisen,
3.b) das offene Presswerkzeug gemäß 4.a), mit einem darin eingebrachten Blockschaum zeigt,
3.c) das geschlossene Presswerkzeug mit dem darin durch Komprimieren geformten Schaumstoff zeigt,
3.d) das weiterhin geschlossene Presswerkzeug in einem späteren Verfahrensstadium zeigt, in welchem der darin befindliche Schaumstoff über eine bestimmte Zeit einem bestimmten Druck bzw. Druckverlauf und einer bestimmten Temperatur bzw. Temperaturverlauf ausgesetzt war,
3.e) das anschließend wieder geöffnete Presswerkzeug zeigt,
3.f) das aus dem geöffneten Presswerkzeug entnommene, fertig hergestellte Filterelement mit einer Faltenstruktur bzw. einer sägezahnförmigen Außenkontur zeigt und das eine gradiente Porengrößenverteilung aufweist,
3.g) in einem vergrößerten Querschnitt den als Ausgangs-Schaumstoff eingesetzten Blockschaum mit einer im Wesentlichen homogenen Porengrößenverteilung mit im Wesentlichen gleich großen Poren zeigt,
3.h) einen Ausschnitt der 3.d) in einer vergrößerten Darstellung zeigt.
4.a) und 4.c) in schematischer Darstellung Verfahrensschritte bei der Herstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Filterelements in einem Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt, wobei
4.a) in einem Querschnitt drei separate, jeweils aus einem Ausgangs-Schaumstoff gebildete Lagen zeigt, die jeweils eine im Wesentlichen homogene Porengrößenverteilung, jedoch pro Lage eine unterschiedliche mittlere Porengröße aufweisen,
4.b) das geschlossene Presswerkzeug mit dem darin durch Komprimieren geformten Schaumstoff zeigt,
4.c) in einem Querschnitt das fertig hergestellte, eine Faltenstruktur bzw. eine sägezahnförmige Außenkontur aufweisendes Filterelement zeigt.
Ausführungsformen der Erfindung
Das anhand der Figuren in verschiedenen Verfahrensschritten dargestellte Verfahren zur Herstellung eines Filterelements 20.1, 20.2, 20.3, 20.4 zeichnet sich dadurch aus, dass ein aus einem mit offenen Poren 22 gebildeten Schaumstoff 23.1, 23.2, 23.3, 23.4 aus Kunststoffmaterial gebildetes, in einer Durchströmungsrichtung 24 für Fluide durchlässiges und einen einen Gradienten aufweisenden Porositätsverlauf bzw. eine einen Gradienten ausweisende Porengrößenverteilung sowie eine Dicke oder Höhe, eine Breite und eine Länge oder Tiefe aufweisendes Filtermaterial 21.1, 21.2, 21.3, 21.4 mit einer Porenstruktur 29.1, 29.2, 29.3, 29.4 ausgebildet wird, so dass die Poren 22 in der Durchströmungsrichtung 24 im Wesentlichen über die gesamte Dicke bzw. Höhe oder Länge bzw. Tiefe eine kontinuierlich oder stufenweise abnehmende Porengröße aufweisen. Gemäß den in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispielen wird in einem ersten Verfahrensschritt von einem mit offenen Poren 22 gebildeten, separat handhabbaren Ausgangs-Schaumstoff 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7 ausgegangen. Der Ausgangs-Schaumstoff 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7 besteht jeweils aus einem Kunststoffmaterial, weist bevorzugt eine zumindest in einer Durchströmrichtung 24 im Wesentlichen homogene Porengrößenverteilung und im Wesentlichen gleich große Porengrößen auf und ist in der Durchströmungsrichtung 24 für Fluide durchlässig. In einem zweiten Schritt wird der jeweilige Ausgangs-Schaumstoff 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7 durch Verpressen zumindest in Teilbereichen derart komprimiert, dass seine Poren 22 zumindest in den besagten Teilbereichen in der Durchströmungsrichtung 24 eine Porenstruktur 29.1, 29.2, 29.3, 29.4 mit einer gradienten Porengrößenverteilung mit einer kontinuierlich oder stufenweise abnehmenden oder zunehmenden Porengröße aufweisen. Die so hergestellte gradiente Porenstruktur 29.1, 29.2, 29.3, 29.4 des komprimierten Schaumstoffes wird mittels einer chemischen und/oder physikalischen Vernetzung des Kunststoffmaterials des Ausgangs-Schaumstoffes 23.1, 23.2, 23.3, 23.4 und/oder einer integrierten Imprägnierung 30 derart zu einem Filtermaterial 21.1, 21.2, 21.3 21.4 fixiert, dass dieses im fertig hergestellten Zustand unter Beibehalt dieser gradienten Porenstruktur 29.1, 29.2, 29.3, 29.4 separat handhabbar ist. Bei dem Kunststoffmaterial des jeweiligen Ausgangs-Schaumstoffes 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7 kann es sich um ein duroplastisches Material, insbesondere auf Polyurethan- oder Melamin-Basis oder um ein amorphes oder teilkristallines thermoplastisches Material handeln.
Bei dem in 1.a) mit durchgehenden Linien dargestellten ersten Ausgangs-Schaumstoff 23.1 handelt es sich um einen konischen Körper in Form eines Kegelstumpfes 33. Der Ausgangs-Schaumstoff 23.1 besteht aus einem vorvernetzten bzw. nur teilweise vernetzten Kunststoffmaterial. Der Kegelstumpf-Körper 33 weist eine kreisförmige Grundfläche 34.1 mit einem Durchmesser 31.1, eine demgegenüber kleinere, einen kleineren Durchmesser 32 aufweisende kreisförmige Deckfläche 35, eine Mantelfläche 36.1 und eine dem Abstand der Deckfläche 35 von der Grundfläche 34.1 entsprechende Länge auf. Zwischen einer geraden Mantellinie und der geraden Kegelstumpfachse 49 ist ein erster Kegelstumpf-Winkel 37.1 ausgebildet. In gestrichelten Linien ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Ausgangs-Schaumstoffes in Form eines zweiten Ausgangs-Schaumstoffes 23.2 gezeigt. Dieser zweite Ausgangs-Schaumstoff 23.2 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen ersten Ausgangs-Schaumstoff 23.1 nur durch eine größere Grundfläche 34.2 mit einem größeren Durchmesser sowie eine größere Mantelfläche 36.2 und einen dementsprechend größeren, zweiten Kegelstumpf-Winkel 37.2, während die Form und Größe der Deckfläche 35 sowie die Länge des Kegelstumpf-Körpers 33 und das Kunststoffmaterial unverändert sind. Dadurch kann bei einem Verpressen dieses zweiten Ausgangs-Schaumstoffes 23.2, beispielsweise in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise, zu einem Formkörper 43.1 in Form eines Filtermaterials 21.1 bzw. Filterelements 20.1 mit einer gradienten Porengrößenverteilung in Längsrichtung 44.1 ein größerer Gradient erreicht werden, als im Falle eines Verpressens des ersten Ausgangs-Schaumkörpers 23.1, wenn dieser beispielsweise mittels des gleichen Presswerkzeugs 38.1 zu einem gleich großen und eine gleiche Form aufweisenden Filtermaterial 21.1 bzw. Filterelement 20.1 verpresst wird.
Jeder der in 1.a) gezeigten Ausgangs-Schaumstoffe 23.1, 23.2 wird in ein geöffnetes, beheizbares, zweiteiliges, mit Dampfdüsen 39 versehenes Presswerkzeug 38.1 eingelegt, das in 1.b) schematisch gezeigt ist. Dieses Presswerkzeug 38.1 weist zwei Werkzeughälften 41.1.1, 41.1.2 auf, die jeweils einen halbzylinderförmigen Werkzeughohlraum 42.1.1, 42.1.2 aufweisen. Während des Einbringens oder nach dem Einbringen des jeweiligen Ausgangs-Schaumstoffes 23.1, 23.2 in das geöffnete Presswerkzeug 38.1 wird das Presswerkzeug 38.1 geschlossen, wie in 1.c) schematisch gezeigt. Dabei wird der jeweilige Ausgangs-Schaumstoff 23.1, 23.2 zu einem kreiszylinderförmigen Formkörper 43.1 komprimiert bzw. verpresst, und zwar unter Einwirkung von Druck 46 und erhöhter Temperatur 47, wobei ein bestimmter Druckverlauf und/oder Temperaturverlauf über der Zeit verwirklicht werden kann. Durch das Verpressen bzw. Komprimieren des als Kegelstumpf-Körper 33 ausgebildeten konischen Ausgangs-Schaumstoffes 23.1, 23.2 werden dessen Poren 22 in einer gedachten Ebene senkrecht zu der Kegelstumpf-Achse abhängig von der Position dieser Ebene entlang der Kegelstumpf-Achse 49 in Dickenrichtung 52 umso stärker komprimiert bzw. verpresst und folglich deformiert, je näher die betrachtete Ebene sich an der Grundfläche 34.1, 34.2 des Kegelstumpfes 33 befindet. Mit anderen Worten werden die sich unmittelbar an die Grundfläche 34.1, 34.2 in Richtung der Deckfläche 34.2 anschließenden Poren 22 am stärksten komprimiert bzw. deformiert, während die sich unmittelbar an die Deckfläche 34.2 in Richtung der Grundfläche 34.1, 34.2 anschließenden Poren 22 am wenigsten stark komprimiert bzw. deformiert werden. Auf diese Weise erhält man in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in dem geschlossenen Presswerkzeug 38.1 einen kreiszylinderförmigen Schaumsstoffkörper 43.1 mit offenen Poren 22, deren Porengröße in Längsrichtung 44.1 bzw. in Richtung der Länge bzw. der Längsachse 45.1 dieses Schaumstoffkörpers 43.1, in der 1.d) von links nach rechts betrachtet, kontinuierlich abnimmt und mithin einen derartigen Gradienten aufweisenden Porositätsverlauf bzw. eine einen derartigen Gradienten aufweisende Porengrößenverteilung in der Längsrichtung 44.1 des besagten Schaumstoffkörpers 43.1.
Während des Verpressens wird durch die Dampfdüsen 39 Wasserdampf 48 unter erhöhten Temperaturen in den in dem Werkzeughohlraum 42.1.1, 42.1.2 befindlichen Schaumstoffkörper 43.1 eingespritzt, wodurch das Kunststoffmaterial des komprimierten Schaumstoffes nachvernetzt bzw. fertig vernetzt wird. Dadurch wird die gradiente Porenstruktur 29.1, die Poren 22 und die äußere Form des Schaumstoffes fixiert. Nach der Entnahme des Schaumstoffkörpers 43.1 stellt dieser ein Filtermaterial 21.1 bzw. Filterelement 20.1 dar, das zumindest in seiner Längsrichtung 44.1 bzw. in Richtung seiner Längsachse 45.1 für Fluide durchlässig ist und das seine Form, Porengröße und Porengrößenverteilung, im Vergleich zu der Situation unmittelbar vor dem Öffnen des Presswerkzeugs 38.1 oder beim Entnehmen bzw. nach dem Entnehmen des Schaumstoffkörpers 43.1, beibehält. Das so fertig hergestellte Filtermaterial 21.1 bzw. Filterelement 20.1 ist separat handhabbar.
In dem in den 2.a) bis 2.c) gezeigten Ausführungsbeispiel wird von einem dritten Ausgangs-Schaumstoff 23.3 ausgegangen, der die Form eines Keils bzw. Keilkörpers 53 aufweist. Auch dieser dritte Ausgangs-Schaumstoff 23.3 ist vorvernetzt bzw. nur teilweise vernetzt. Der Keilkörper 53 weist zueinander parallele Keilflächen 54.1, 54.2 auf, die einen Winkel 55 einschließen. Ferner weist der Keilkörper 53 vier ebene Stirnflächen 56.1, 56.2, 56.3, 56.4 auf, von denen jeweils unmittelbar aneinander grenzende Stirnflächen senkrecht zueinander ausgebildet sind und von denen zwei voneinander weg weisende Seitenflächen 56.2, 56.4 senkrecht zu den Keilflächen 54.1, 54.2 angeordnet sind. Die Seitenflächen 56.2, 56.4 sind parallel zueinander sowie parallel zu einer Längsachse 45.2 des Keilköpers 53 angeordnet. Die beiden anderen Stirnflächen 56.1, 56.3 verlaufen ebenfalls parallel zueinander und weisen voneinander weg, sind jedoch senkrecht zu der Längsachse 45.2 des Keilkörpers 53 angeordnet. Die eine dieser beiden Stirnflächen 56.3 bildet eine Deckfläche 56.3 und die andere Stirnfläche 56.1 bildet eine demgegenüber größere Grundfläche 56.1, die in 2.a) rechts gezeigt ist. Der Keilkörper 53 weist in Richtung seiner Längsachse 45.2 eine Länge auf, die dem Abstand der Deckfläche 56.3 von der Grundfläche 56.1 entspricht. Der Keilkörper 53 weist an seiner Grundfläche 56.1 eine maximale Höhe und an seiner Deckfläche 56.3 eine minimale Hohe auf. Der Keilkörper 53 weist eine Breite auf, die dem Abstand der beiden Seitenflächen 56.2, 56.4 zueinander entspricht.
Der in 2.a) gezeigte, als Keilkörper 53 ausgebildete dritte Ausgangs-Schaumstoff 23.3 wird zur Herstellung eines Filterelements 20.2 in einem alternativen Verfahren wiederum in ein geöffnetes, beheizbares, zweiteiliges, eine erste bzw. obere Werkzeughälfte 41.2.1 und eine zweite bzw. untere Werkzeughälfte 41.2.2 aufweisenden Presswerkzeug 38.2 eingelegt, das anschließend, wie in 2.b) gezeigt, geschlossen wird, wodurch der Keilkörper 53 zu einer dem quaderförmigen Werkzeuginnenhohlraum 42.2 entsprechenden Form eines quaderförmigen Schaumstoffkörpers 43.2 verpresst bzw. komprimiert wird. Durch das Verpressen bzw. Komprimieren des keilförmigen dritten Ausgangs-Schaumstoffes 23.3 werden dessen Poren 22 in einer gedachten Ebene senkrecht zu seiner Längsachse 45.2 bzw. in Längsrichtung 44.2 abhängig von der Position dieser Ebene entlang der Längsachse 45.2 in Dickenrichtung 52 bzw. Höhenrichtung umso stärker komprimiert bzw. verpresst und folglich deformiert, je näher die betrachtete Ebene sich an der in 2.a) rechts gezeigten Grundfläche 56.1 des Keilkörpers 53 befindet. Mit anderen Worten werden die sich unmittelbar an die Grundflache 56.1 in Richtung der Deckfläche 56.3 anschließenden Poren 22 am stärksten komprimiert bzw. deformiert, während die sich unmittelbar an die Deckfläche 56.3 in Richtung der Grundfläche 56.1 anschließenden Poren 22 am wenigsten stark komprimiert bzw. deformiert werden. Auf diese Weise erhält man in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in dem geschlossenen Presswerkzeug 38.2 einen quaderförmigen Schaumstoffkörper 43.2 mit offenen Poren 22, deren Porengröße in Richtung der Längsachse 45.2 dieses Schaumstoffkörpers 43.2, in der 2.b) von links nach rechts betrachtet, kontinuierlich abnimmt und mithin einen derartigen Gradienten aufweisenden Porositätsverlauf bzw. eine derartigen Gradienten aufweisende Porengrößenverteilung in der Längsrichtung 44.2 des besagten Schaumstoffkörpers 43.2. Während des Verpressens wird das Presswerkzeug 38.2 derart beheizt, dass das Kunststoffmaterial des komprimierten Schaumstoffes nachvernetzt bzw. fertig vernetzt wird. Dadurch wird die gradiente Porenstruktur, die Poren und die äußere Form des Schaumstoffes fixiert. Nach der Entnahme des Schaumstoffkörpers 43.2 stellt dieser wiederum ein Filtermaterial 21.2 bzw. Filterelement 20.2 dar, das zumindest in seiner Längsrichtung 44.2 für Fluide durchlässig ist und das seine Form, Porengröße und Porengrößenverteilung, im Vergleich zu der Situation unmittelbar vor dem Öffnen des Presswerkzeugs 38.2 oder beim Entnehmen bzw. nach dem Entnehmen des Schaumstoffkörpers 43.2, beibehält. Das so fertig hergestellte Filtermaterial 21.2 bzw. Filterelement 20.2 ist wiederum separat handhabbar.
Ein alternatives Verfahren ist schematisch anhand der 3.a) bis 3.h) veranschaulicht. Dabei wird beispielweise von einem quaderförmigen Block-Schaumstoff 63 als vierter Ausgangs-Schaumstoff 23.4 ausgegangen. Der Ausgangs-Schaumstoff 23.4 bzw. dessen Kunststoffmaterial ist bereits vor dessen Einbringen in das Presswerkzeug 38.3 mit einer Imprägnierung 30 vorbehandelt und/oder wird in dem Presswerkzeug mit einer Imprägnierung versehen. Die jeweilige Imprägnierung 30 kann derart gewählt sein, dass sie unter Einwirkung von Energie und/oder Medien in dem Presswerkzeug 38.3 eine Fixierung der Porenstruktur 29.3 bewirkt oder zumindest unterstützt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Imprägnierung 30 thermisch durch Einwirkung einer erhöhten Werkzeugtemperatur aktiviert, wodurch eine thermische Fixierung der Porenstruktur 29.3 bewirkt wird. Das wiederum zweiteilige Presswerkzeug 38.3 zum Verpressen dieses Ausgangs-Schaumstoffes 23.3 weist an seinen beiden Werkzeughälften 41.3.1, 41.3.2 jeweils korrespondierende sägezahnförmige Werkzeuginnenoberflachen 64.1, 64.2 auf, welche den zur Aufnahme und zum Verpressen des Schaumstoffes dienenden Werkzeughohlraum 42.3 begrenzen. Dabei sind die Zähne 65.1 der ersten bzw. oberen Werkzeughälfte 41.3.1 gegenüber den Zähnen 65.2 der zweiten bzw. unteren Werkzeughälfte 41.3.2 seitlich versetzt angeordnet, so dass jeder Zahn 65.1 der ersten bzw. oberen Werkzeughälfte 43.3.1 in eine Zahnlücke 66.2 zwischen zwei Zähnen 65.2, 65.2 der zweiten bzw. unteren Werkzeughälfte 41.3.2 eingreifen kann, und umgekehrt. Wie insbesondere in 3.h) ersichtlich, weisen die Zähne 65.1 der ersten bzw. oberen Werkzeughälfte 41.3.1 einen kleineren Zahnwinkel 67.1 auf als die Zähne 65.2 der zweiten bzw. unteren Werkzeughälfte 41.3.2. Auf diese Weise kann mittels dieses Presswerkzeugs 38.3 der Ausgangs-Schaumstoff 23.3 zu einem eine Faltenstruktur bzw. eine faltenförmige bzw. sägezahnformige Außenkontur 32.3 aufweisenden Schaumstoffkörper 43.3 verpresst werden, wie beispielsweise in 3.c) gezeigt, wobei durch die über die ineinander greifenden Zähne 65.1, 65.2 bewirkte Kompression eine gradiente Porengrößenverteilung in Dickenrichtung 52 bzw. Höhenrichtung erzeugt bzw. erreicht wird. Dabei werden im Bereich der Zahnlücken 66.1 zwischen zwei benachbarten Zähnen 65.1, 65.1 der ersten bzw. oberen Werkzeughälfte 41.3.1 die größten Poren 22 ausgebildet bzw. geformt bzw. beibehalten, während im Bereich der Zahnlücken 66.2 zwischen zwei benachbarten Zähnen 65.2, 65.2 der zweiten bzw. unteren Werkzeughälfte 41.3.2 die kleinsten Poren 22 ausgebildet bzw. geformt werden. Durch Einwirkung erhöhter Temperatur über eine bestimmte Zeit bzw. mit einem bestimmten Temperaturverlauf über der Zeit, wird die in dem Schaumstoff integrierte Imprägnierung 30 thermisch aktiviert, so dass dessen gradiente Porenstruktur, dessen Poren 22 und dessen äußere Form thermisch fixiert werden. Nach der Entnahme des Schaumstoffkörpers 43.3 stellt dieser ein Filtermaterial 21.3 bzw. Filterelement 20.3 dar, das zumindest in Dickenrichtung 52 für Fluide durchlässig ist und das seine Form, Porengröße und Porengrößenverteilung, im Vergleich zu der Situation unmittelbar vor dem Öffnen des Presswerkzeugs 38.3 oder beim Entnehmen bzw. nach dem Entnehmen des Schaumstoffkörpers 43.3, beibehält. Das so fertig hergestellte Filtermaterial 21.3 bzw. Filterelement 20.3 ist wiederum separat handhabbar. Es weist eine Faltenstruktur bzw. eine sägezahnförmige Außenkontur 32.3 auf, wie beispielsweise in 3.f) gezeigt.
In den Figuren 4.a) bis 4.c) sind in jeweils schematischer Darstellung Verfahrensschritte bei der Herstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Filtermaterials 21.4 bzw. Filterelements 20.4 in einem Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei 4.a) in einem Querschnitt drei separate, jeweils aus einem Ausgangs-Schaumstoff 23.5, 23.6, 23.7 gebildete Lagen 73.1, 73.2, 73.3 zeigt, die jeweils eine im Wesentlichen homogene Porengrößenverteilung aufweisen, jedoch pro Lage eine unterschiedliche mittlere Porengröße. Dabei weist die oberste Lage 73.1 die größte mittlere Porengröße 73.2, die mittlere Lage eine demgegenüber kleinere mittlere Porengröße und die unterste Lage 73.3 die kleinste mittlere Porengröße auf. In 4.b) ist in einem schematischen Querschnitt das fertig hergestellte, eine Faltenstruktur bzw. eine sägezahnförmige Außenkontur 32.4 aufweisende Filtermaterial 21.4 bzw. Filterelement 20.4 mit einer gradienten Porengrößenverteilung in Richtung seiner Wanddicke gezeigt, bei welcher die Porengröße in Dickenrichtung 52, in 4.b) von oben nach unten, stufenweise abnimmt. Ebenfalls im Unterschied zu dem in den 3.a) bis 3.h) gezeigten Ausführungsbeispiel, weisen die Zähne 75.1, 75.2 beider Werkzeughälften 41.4.1, 41.4.2 des wiederum zweiteiligen Presswerkzeugs 38.4 jeweils einen gleichen Zahnwinkel 77 auf, so dass bei und nach dem Verpressen der Ausgangs-Schaumstoff 23.5, 23.6, 23.7 ein Filterelement 20.4 bzw. Filtermaterial 21.4 erhalten wird, dessen sägezahn- bzw. zickzackförmig angeordnete, voneinander weg weisende Außenflächen 76.1, 76.2, 76.3, 76.4 einen gleichen Abstand zueinander aufweisen, wobei stets zwei korrespondierende, benachbarte und voneinander weg weisende Sägezahn-Oberflächen 76.1, 76.3; 76.2, 76.4 parallel zueinander ausgebildet sind. Das Verfahren zu Herstellung des Filtermaterials 21.4 bzw. Filterelements 20.4 gemäß 4.b) kann im Übrigen in ähnlicher Art und Weise durchgeführt werden, wie das Verfahren zur Herstellung des in 3.f) gezeigten sägezahnförmigen Filtermaterials 21.3 bzw. Filterelements 20.3.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005054273 A1 [0003]
DE 60300826 T2 [0004]
EP 1334757 B1 [0004]
EP 0024289 A1 [0005]
DE 102005011044 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Filterelements (20.1, 20.2, 20.3, 20.4), wobei ein aus einem mit offenen Poren (22) gebildeten Schaumstoff (23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7) aus Kunststoffmaterial gebildetes, in einer Durchströmungsrichtung (24) für Fluide durchlässiges und einen einen Gradienten aufweisenden Porositätsverlauf und eine Dicke oder Höhe, eine Breite und eine Länge oder Tiefe aufweisendes Filtermaterial (21.1, 21.2, 21.3, 21.4) mit einer Porenstruktur (29.1, 29.2, 29.3, 29.4) ausgebildet wird, so dass die Poren (22) in der Durchströmungsrichtung (24) über einen wesentlichen Teil der Dicke oder der Höhe oder der Breite oder der Länge oder der Tiefe eine kontinuierlich oder stufenweise abnehmende oder zunehmende Porengröße aufweisen, wobei diese Porenstruktur (29.1, 29.2, 29.3, 29.4) ausschließlich mittels einer chemischen und/oder physikalischen Vernetzung des Kunststoffmaterials und/oder einer integrierten Imprägnierung (30) derart fixiert wird, dass das Filtermaterial (21.1, 21.2, 21.3, 21.4) im fertig hergestellten Zustand unter Beibehalt dieser Porenstruktur (29.1, 29.2, 29.3, 29.4) separat handhabbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein mit offenen Poren (22) gebildeter, separat handhabbarer Ausgangs-Schaumstoff (23.1, 23.2, 23.3. 23.4, 23.5, 23.6, 23.7) hergestellt wird oder dass von einem mit offenen Poren (22) gebildeten, separat handhabbaren Ausgangs-Schaumstoff (23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7) ausgegangen wird, wobei der aus einem Kunststoffmaterial bestehende, vorzugsweise eine zumindest in der Durchströmrichtung (24) im Wesentlichen homogene Porengrößenverteilung und/oder im Wesentlichen gleich große Porengrößen aufweisende, Ausgangs-Schaumstoff (23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7) in der Durchströmungsrichtung (24) für Fluide durchlässig ist, wonach in einem zweiten Schritt der Ausgangs-Schaumstoff (23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7) unter Anwendung von Druck (46), insbesondere durch Verpressen, zumindest in Teilbereichen derart komprimiert wird, dass die Poren (22) zumindest in den besagten Teilbereichen in der Durchströmungsrichtung (24) eine Porenstruktur (29.1, 29.2, 29.3, 29.4) mit einer gradienten Porengrößenverteilung mit einer kontinuierlich oder stufenweise abnehmenden oder zunehmenden Porengröße aufweisen, wobei diese Porenstruktur (29.1, 20.2, 29.3, 29.4) des komprimierten Ausgangs-Schaumstoffes (23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7) mittels einer chemischen und/oder physikalischen Vernetzung des Kunststoffmaterials des besagten Ausgangs-Schaumstoffes (23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7) und/oder einer integrierten Imprägnierung (30) derart fixiert wird, dass das Filtermaterial (21.1, 21.2, 21.3, 21.4) im fertig hergestellten Zustand unter Beibehalt dieser Porenstruktur (29.1, 29.2, 29.3, 29.4) separat handhabbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangs-Schaumstoff (23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7) eine quaderförmige, zylindrische, konische, keilförmige, stufenförmige, wellenförmige oder sägezahnförmige Außengeometrie (31.1, 31.2, 31.3, 31.4, 31.5, 31.6, 31.7) aufweist, die durch Anwendung von Druck (46), insbesondere durch Verpressen, derart komprimiert wird, dass die Poren (22) in der Durchströmungsrichtung (24) eine kontinuierlich oder stufenweise abnehmende oder zunehmende Porengröße aufweisen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenstruktur (29.1, 29.2, 29.3, 29.4) unter Einwirkung von Energie, beispielsweise von Temperatur (47) und/oder Druck (46) und/oder von Strahlung, beispielsweise Mikrowellen, und/oder von Medien, beispielsweise einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, und/oder eines Flüssigkeits-Gas-Gemisches, vorzugsweise Wasserdampf (48), fixiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fertig hergestellte Filtermaterial (21.1, 21.2, 21.3, 21.4) eine konische, keilförmige, stufenförmige, wellenförmige, sägezahnförmige oder faltenförmige Außenkontur (32.1, 32.2, 32.3, 32.4) aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoffmaterial um ein duroplastisches Material, insbesondere um ein Polyurethanharz oder um ein Melaminharz, oder um ein thermoplastisches, insbesondere amorphes oder teilkristallines, Material handelt.
Filterelement (20.1, 20.2, 20.3, 20.4), das durch ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.