DE102013221341A1 - Filtermaterial, Filterelement und Herstellungsverfahren - Google Patents

Filtermaterial, Filterelement und Herstellungsverfahren Download PDF

Info

Publication number
DE102013221341A1
DE102013221341A1 DE201310221341 DE102013221341A DE102013221341A1 DE 102013221341 A1 DE102013221341 A1 DE 102013221341A1 DE 201310221341 DE201310221341 DE 201310221341 DE 102013221341 A DE102013221341 A DE 102013221341A DE 102013221341 A1 DE102013221341 A1 DE 102013221341A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
filter
fiber
filter material
nonwoven layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201310221341
Other languages
English (en)
Inventor
Sushil Agrahari
Rajeev Kapoor
Mahesh Kumar
Puneet Singla
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Priority to DE201310221341 priority Critical patent/DE102013221341A1/de
Priority to EP14756048.6A priority patent/EP3038732B1/de
Priority to US14/915,078 priority patent/US9624605B2/en
Priority to PCT/EP2014/068213 priority patent/WO2015028530A2/de
Publication of DE102013221341A1 publication Critical patent/DE102013221341A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04Interconnection of layers
    • B32B7/12Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/18Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being cellulose or derivatives thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B23/00Layered products comprising a layer of cellulosic plastic substances, i.e. substances obtained by chemical modification of cellulose, e.g. cellulose ethers, cellulose esters, viscose
    • B32B23/10Layered products comprising a layer of cellulosic plastic substances, i.e. substances obtained by chemical modification of cellulose, e.g. cellulose ethers, cellulose esters, viscose next to a fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/022Non-woven fabric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/025Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising nanofibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0681The layers being joined by gluing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021Fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046Synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00Vehicles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges bahnförmiges Filtermaterial (1) für Filterelemente zur Filtration von Gasen und/oder Flüssigkeiten, mit einer Vlieslage (2), mit einer Nanofaserlage (3) und mit einer Celluloselage (4). Ein reduzierter Durchströmungswiderstand ergibt sich, wenn die Nanofaserlage (3) durch eine Beschichtung der Vlieslage (2) mit Nanofasern gebildet ist und wenn die Celluloselage (4) mittels eines Klebstoffs (5) auf die Nanofaserlage (3) aufgeklebt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrlagiges, bahnförmiges Filtermaterial für Filterelemente zur Filtration von Gasen und/oder Flüssigkeiten. Die Erfindung betrifft außerdem ein Filterelement, das mittels eines derartigen Filtermaterials hergestellt ist. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Filtermaterials.
  • Filtrationsaufgaben gibt es in vielen Bereichen der Technik. Von besonderer Bedeutung sind im Rahmen der vorliegenden Anmeldung Fahrzeuganwendungen, also Filtrationsaufgaben an bzw. in Fahrzeugen, wie zum Beispiel bei einem Luftfilter, einem Kraftstofffilter, einem Ölfilter.
  • In einem Filter bzw. einer Filtereinrichtung kommen Filterelemente zum Einsatz, die jeweils zumindest einen Filterkörper aufweisen. Der Filterkörper ist dabei bevorzugt aus einem bahnförmigen Filtermaterial hergestellt, das zur Ausbildung des Filterkörpers gefaltet bzw. plissiert ist. Für eine effiziente Filtration und lange Standzeiten sind mehrlagige Filtermaterialien grundsätzlich bekannt. Zur Realisierung hoher Abscheidegrade für kleine und kleinste Verunreinigungen sind außerdem Nanofilter bekannt. Bei der Filtration existiert das allgemeine Problem, dass mit zunehmendem Filtrationsgrad auch ein Durchströmungswiderstand des Filtermaterials zunimmt. Wird beispielsweise ein besonders hoher Filtrationsgrad, insbesondere in Verbindung mit einer Nanostruktur, angestrebt, ergibt sich für das zugehörige Filtermaterial in der Regel ein sehr hoher Durchströmungswiderstand. Hohe Durchströmungswiderstände sind jedoch nachteilig, da sie zum einen das Filtermaterial mechanisch belasten und zum anderen ggf. eine angepasste Peripherie erfordern, wie zum Beispiel erhöhte Förderleistungen von Pumpen sowie verstärkte Dichtungsmaßnahmen.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Filtermaterial bzw. für ein Filterelement bzw. für ein Herstellungsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen hohen Filtrationsgrad bei vergleichsweise geringem Durchströmungswiderstand auszeichnet.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Filtermaterial zumindest dreilagig auszugestalten und dementsprechend zumindest mit einer Vlieslage, einer Nanofaserlage und einer Celluloselage auszustatten. Die Nanofaserlage ist dabei zwischen der Vlieslage und der Celluloselage angeordnet. Hierzu wird die Nanofaserlage durch eine Beschichtung der Vlieslage mit Nanofasern gebildet. Außerdem wird die Celluloselage mittels eines Klebestoffs mit der Nanofaserlage verklebt. Hierdurch wird ein fester Verbund zwischen den drei einzelnen Lagen realisiert, da die Nanofaserlage sowohl mit der Vlieslage als auch mit der Celluloselage fest verbunden ist. Es hat sich gezeigt, dass das so gebildete, mehrlagige Filtermaterial vom jeweiligen zu reinigenden Medium vergleichsweise geradlinig durchströmbar ist, was auf die feste Verbindung der einzelnen Lagen untereinander zurückgeführt wird. Bei lose aneinander anliegenden Lagen ist dagegen häufig eine Scherströmung zu beobachten, die sich also parallel zur Ebene der jeweiligen Lage orientiert. Derartige Scherströmungen werden beim hier vorgestellten Filtermaterial weitgehend vermieden, so dass die einzelnen Lagen weitgehend quer zu ihrer Ebene durchströmt werden, also im Wesentlichen nur in ihrer Dickenrichtung. Hierdurch lässt sich der Durchströmungswiderstand signifikant reduzieren.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Celluloselage zumindest an einer der Nanofaserlage zugewandten Seite mit einer Imprägnierung versehen sein. Durch diese Imprägnierung wird erreicht, dass der Klebstoff zwar eine feste Verbindung zwischen der Nanofaserlage und der Celluloselage herstellen kann, jedoch nicht so weit in die Celluloselage eindringen kann, dass er dadurch die Poren der Celluloselage verschließt.
  • Entsprechend einer zweckmäßigen Weiterbildung kann die Imprägnierung auf den Klebstoff abgestimmt sein, derart, dass die Imprägnierung gezielt ein Eindringen des Klebstoffs in die Celluloselage verhindert oder zumindest behindert.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Klebstoff auf einer Wasserbasis hergestellt sein. Derartige Klebstoffe zeichnen sich durch eine relativ hohe Umweltverträglichkeit aus. Insbesondere kann dadurch auch ein Recycling des Filtermaterials vereinfacht werden.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, die Imprägnierung auf einer Silikonbasis herzustellen oder durch Silikon zu bilden. Eine derartige Imprägnierung wirkt stark hydrophob und kann dadurch eine Benetzung der Celluloselage mit Wasser bzw. mit einem wasserbasierten Klebstoff behindern.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Nanofaserlage in einer Dickenrichtung des Filtermaterials eine zunehmende Faserdicke und/oder eine zunehmende Faserdichte aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass auch eine derartige Ausführungsform zu einem reduzierten Durchströmungswiderstand führen kann, wobei gleichzeitig ein hoher Filtrationsgrad realisierbar ist. Die Faserdicke und die Faserdichte beeinflussen signifikant den Filtrationsgrad sowie den Durchströmungswiderstand. Durch die hier vorgeschlagene Graduierung der Faserdicke und/oder der Faserdichte wird somit auch die Filtrationswirkung graduiert. Dies führt dazu, dass grobe Verunreinigungen in einem Bereich niedriger Filtration zurückgehalten werden, während kleinere Verunreinigungen tiefer in das Filtermaterial eindringen können und darin in einem Bereich mit höherem Filtrationsgrad aufgehalten werden. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Filtermaterial, dessen Nanofasern in der Dickenrichtung hinsichtlich Faserdicke und Faserdichte kontinuierlich gefertigt sind, kann durch die vorgeschlagene Graduierung, bei gleichem Filtrationsgrad ein reduzierter Durchströmungswiderstand realisiert werden. Dies wird damit erklärt, dass bei einer herkömmlichen Nanofaserstruktur sowohl die groben als auch die kleinen Verunreinigungen bereits außen an der Nanofaserstruktur abgeschieden werden.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung können die Faserdicke und/oder die Faserdichte in der Dickenrichtung des Filtermaterials stufenlos, vorzugsweise gleichmäßig, oder gestuft zunehmen. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Faserdicke und/oder die Faserdichte von der Vlieslage zur Celluloselage hin zunimmt. Zweckmäßig kann innerhalb der Nanofaserlage die Faserdicke von 100 nm bis 800 nm variieren.
  • Ein erfindungsgemäßes Filterelement zum Filtern von Gasen und/oder Flüssigkeiten umfasst zumindest einen Filterkörper, der im Betrieb des Filterelements von einem Strom aus Gas und/oder Flüssigkeit durchströmt ist, wobei der jeweilige Filterkörper ein Filtermaterial der vorstehend beschriebenen Art aufweist.
  • Zur Vergrößerung der durchströmbaren Filterfläche kann das Filtermaterial zweckmäßig plissiert also gefaltet sein.
  • Entsprechend einer anderen Ausführungsform kann das Filterelement ein Ringfilterelement mit ringförmigem Filterkörper oder ein Plattenfilterelement mit plattenförmigem Filterkörper sein.
  • Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren, mit dem ein mehrlagiges, bahnförmiges Filtermaterial, insbesondere der vorstehend beschriebenen Art, hergestellt werden kann, charakterisiert sich dadurch, dass eine bahnförmige Vlieslage einseitig mit Nanofasern beschichtet wird, um unmittelbar an der Vlieslage eine Nanofaserlage zu erzeugen. Ferner wird auf eine Celluloselage zumindest einseitig ein Klebstoff aufgebracht. Schließlich werden die Celluloselage und die Vlieslage zusammengeführt, derart, dass der Klebstoff die Celluloselage mit der Nanofaserlage verbindet. Auch hier kann grundsätzlich als Option vorgesehen sein, die Celluloselage vor dem Aufbringen des Klebstoffs zumindest einseitig mit einer Imprägnierung zu versehen.
  • Die Nanofasern können entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform in einer Beschichtungsstation auf die Vlieslage elektrostatisch aufgebracht werden, wobei in einem Faserabgabeabschnitt dieser Beschichtungsstation zwischen dem flüssigen Fasermateral und der Vlieslage ein Abstand besteht. Es erfolgt somit keine unmittelbare Kontaktierung, zwischen der Vlieslage und dem flüssigen Fasermaterial. Insbesondere kommt es zu keinem Eintauchen der Vlieslage in das flüssige Fasermaterial. Vielmehr wird die Vlieslage beabstandet am flüssigen Fasermaterial vorbeigeführt. Mittels elektrostatischer Ladung können zwischen dem flüssigen Fasermaterial und der Vlieslage Ionenströme erzeugt werden, die das Fasermaterial molekülweise auf die Vlieslage transportieren. Damit sich die Moleküle des Fasermaterials aus dem flüssigen Fasermaterial besser ablösen und über den Ionenstrom zur Vlieslage gelangen können, ist es zweckmäßig, innerhalb des Faserabgabeabschnitts eine linienförmige oder punktförmige Oberfläche für das flüssige Fasermaterial zu schaffen, um dort besonders hohe elektrostatische Spannungen erzeugen zu können. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Walze an ihrer Unterseite in das flüssige Fasermaterial eintaucht und an ihrer Oberseite der Vlieslage zugewandt ist. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Ausführungsform, bei welcher der Faserabgabeabschnitt durch eine Art Förderband gebildet ist, das mehrere stabförmige Abgabeelemente aufweist, die in der Bewegungsrichtung des Förderbands hintereinander angeordnet sind und in der Bewegungsrichtung des Förderbands voneinander beabstandet sind. Das Förderband taucht an seiner Unterseite in das flüssige Fasermaterial ein und ist an seiner Oberseite der Vlieslage zugewandt. Die stabförmigen Abgabeelemente werden durch die Bewegung des Förderbands in das Fasermaterial eingetaucht und dabei mit Fasermaterial getränkt, das sie dann an der anderen Seite über eine linienförmige Oberfläche mit Hilfe der Elektrostatik bzw. mit Hilfe der Ionenströme an die Vlieslage abgeben können.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Abstand in der Bewegungsrichtung der Vlieslage zunehmen oder abnehmen. Es hat sich gezeigt, dass der Abstand zwischen Vlieslage und der jeweiligen, das Fasermaterial abgebenden Oberfläche, die bevorzugt linienförmig ausgestaltet ist, entscheidend ist für die realisierbare Faserdicke und/oder Faserdichte. Durch Verändern des Abstands in der Bewegungsrichtung kann somit die Faserdicke und/oder die Faserdichte beeinflusst werden.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann die Vlieslage mit einer Neigung gegenüber einer horizontalen und ebenen Oberfläche des Fasermaterials vorbeibewegt werden. Hierdurch wird ein kontinuierlich abnehmender bzw. kontinuierlich zunehmender Abstand zwischen Vlieslage und Fasermaterial erreicht.
  • Bei einer anderen Ausführungsform können mehrere Faserabgabeabschnitte in er Bewegungsrichtung der Vlieslage hintereinander vorgesehen sein, in denen verschiedene Abstände zwischen dem Fasermaterial und der Vlieslage bestehen. Dabei kann grundsätzlich jeder einzelne Faserabgabeabschnitt gemäß der vorstehend beschriebenen Art als Förderband konfiguriert sein.
  • Die Vlieslage kann auch als "non-woven" oder als "blow-melt" bezeichnet werden.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
  • 1 eine stark vereinfachte Schnittansicht eines Filtermaterials,
  • 2 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Herstellen von Filtermaterial,
  • 3 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Beschichtungsstation,
  • 4 eine Ansicht wie in 3, jedoch bei einer anderen Ausführungsform der Beschichtungsstation.
  • Entsprechend 1 umfasst ein mehrlagiges, bahnförmiges Filtermaterial 1, das sich für die Herstellung von Filterelementen sowie zur Filtration von Gasen und/oder Flüssigkeiten eignet, einen wenigstens dreilagigen Aufbau, so dass das Filtermaterial 1 eine Vlieslage 2, eine Nanofaserlage 3 und eine Celluloselage 4 aufweist. Die Nanofaserlage 3 ist dabei zwischen der Vlieslage 2 und der Celluloselage 4 angeordnet. Die Nanofaserlage 3 ist bevorzugt dadurch gebildet, dass auf die Vlieslage 2 eine Beschichtung aus Nanofasern aufgebracht ist. Hierdurch ist die Nanofaserlage 3 fest mit der Vlieslage 2 verbunden. Die Celluloselage 4 ist mittels eines Klebstoffs 5 auf die Nanofaserlage 3 aufgeklebt, also ebenfalls fest mit der Nanofaserlage 3 verbunden. Zweckmäßig ist die Celluloselage 4 an einer der Nanofaserlage 3 zugewandten Seite mit einer Imprägnierung 6 versehen. Somit erfolgt die Verklebung der Nanofaserlage 3 mit der Celluloselage 4 mittels des Klebstoffs 5 mittelbar, nämlich über die Imprägnierung 6.
  • Die Imprägnierung 6 ist auf den Klebstoff 5 abgestimmt, derart, dass die Imprägnierung 6 ein Eindringen des üblicherweise in flüssiger Form aufgebrachten, nicht getrockneten bzw. nicht ausgehärteten Klebstoffs 5 in die Celluloselage 4 verhindert oder zumindest behindert. Beispielsweise ist der Klebstoff 5 auf einer Wasserbasis hergestellt, so dass er sich insbesondere durch Trocknung verfestigt. Die Imprägnierung 6 ist dann zweckmäßig auf einer Silikonbasis hergestellt oder unmittelbar durch Silikon gebildet.
  • Die Nanofaserlage 3 weist in einer in 1 durch einen Pfeil angedeuteten Dickenrichtung 7, die sich quer zu einer Bahnebene 8 erstreckt, in der das Filtermaterial 1 liegt, eine zunehmende Faserdicke und eine zunehmende Faserdichte auf. In der Regel führt eine zunehmende Faserdicke gleichzeitig zu einer zunehmenden Faserdichte, die ihrerseits mit einer Reduzierung der Porengröße der Nanofaserlage 3 und somit mit einer erhöhten Filtrationswirkung einhergeht. Denkbar ist auch eine Ausführungsform, bei der die Faserdicke zunimmt, während die Faserdichte im Wesentlichen konstant bleibt, oder bei der die Faserdichte zunimmt, während die Faserdicke im Wesentlichen konstant bleibt.
  • Die Faserdicke und/oder die Faserdichte können in der Dickenrichtung 7 des Filtermaterials 1 stufenlos oder gestuft zunehmen. Bei einer stufenlosen Zunahme kann eine gleichmäßige oder lineare Zunahme bevorzugt sein. Bei einer gestuften Zunahme sind zwei oder mehr Stufen denkbar.
  • Vorzugsweise nimmt die Faserdicke bzw. die Faserdichte von der Vlieslage 2 in Richtung zur Celluloselage 4 zu. In diesem Fall also entgegen der Dickenrichtung 7 gemäß 1. Eine bevorzugte Durchströmungsrichtung des Filtermaterials 1 entspricht dann der Richtung, in der auch die Faserdicke bzw. die Faserdichte zunimmt. Dementsprechend ist eine bevorzugte Durchströmungsrichtung des Filtermaterials 1 der Dickenrichtung 7 entgegengerichtet.
  • Mit Hilfe des hier gezeigten Filtermaterials 1 lässt sich ein hier nicht gezeigtes Filterelement herstellen, das zum Filtern von Gasen und/oder Flüssigkeiten dient und zum Herausfiltern von festen Verunreinigungen dient. Hierzu umfasst das jeweilige Filterelement zumindest einen Filterkörper, der mit Hilfe eines derartigen Filtermaterials 1 hergestellt ist. Im Betrieb des Filterelements ist dieser Filterkörper von dem zu reinigenden Fluid durchströmt. Zweckmäßig ist das Filtermaterial 1 im Filterkörper plissiert, also zick-zack-förmig gefaltet. Bei bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich beim Filterelement um ein Ringfilterelement, das sich durch einen ringförmigen Filterkörper auszeichnet, oder um ein Plattenfilterelement, das sich durch einen plattenförmigen, insbesondere ebenen, Filterkörper auszeichnet.
  • Nachfolgend wird anhand der 2 bis 4 ein Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen, bahnförmigen Filtermaterials 1 näher beschrieben, wobei eine zugehörige Vorrichtung 9 stark vereinfacht wiedergegeben ist.
  • Im Rahmen des Herstellungsverfahrens wird eine bahnförmige Vlieslage 2 einseitig mit Nanofasern beschichtet, wodurch unmittelbar an der Vlieslage 2 eine Nanofaserlage 3 erzeugt wird. Hierzu wird die Vlieslage 2 von einer Vlieslagenrolle 10 abgerollt, welche die Vlieslage 2 quasi endlos bereitstellt. In einer Beschichtungsstation 11 erfolgt die einseitige Beschichtung der Vlieslage 2 mit Nanofasern, um daran die Nanofaserlage 3 auszubilden. In den 2 bis 4 wird die Nanofaserlage 3 jeweils an der Unterseite der Vlieslage 2 erzeugt.
  • Des Weiteren wird in der Vorrichtung 9 auf eine bahnförmige Celluloselage 4 ein Klebstoff 5 aufgebracht. Hierzu wird die Celluloselage 4 von einer Celluloselagenrolle 12 abgerollt, welche die Celluloselage 4 quasi endlos bereitstellt. In einer Klebstoffaufbringstation 13 wird der Klebstoff 5 auf eine Seite der Celluloselage 4 aufgebracht. Dies kann rein exemplarisch mittels einer Transferwalze 14 erfolgen, die unten in eine mit Klebstoff 5 gefüllte Wanne 15 eintaucht und an ihrer Oberseite den Klebstoff 5 auf die Celluloselage 4 überträgt.
  • Zweckmäßig wird die Celluloselage 4 vor dem Aufbringen des Klebstoffs 5 imprägniert. Dies erfolgt in einer Imprägnierstation 16, die auf geeignete Weise die Celluloselage 4 zumindest an der mit dem Klebstoff 5 zu versehenden Seite mit einer Imprägnierung 6 versieht. Das Aufbringen der Imprägnierung 6 kann durch Eintauchen der Celluloselage 4 in ein Imprägniermittelbad oder durch Aufsprühen des Imprägniermittels erfolgen.
  • In einer Verbindungsstation 17 werden die Vlieslage 2 und die Celluloselage 4 zusammengeführt, derart, dass der Klebstoff 5 die Celluloselage 4 mit der Nanofaserlage 3 verbindet. Die Verbindungsstation 17 ist hier vereinfacht durch zwei Walzen 18 wiedergegeben, zwischen denen die einzelnen Lagen 2, 3, 4 hindurchgeführt sind, so dass die beiden Walzen 18 über diese Lagen 2, 3, 4 aneinander abrollen. Nach der Verbindungsstation 17 kann eine Heizstation 19 angeordnet sein, die für ein Aushärten bzw. Trocknen des Klebstoffs 5 sorgt. Anschließend kann das dreilagige Filtermaterial 1 auf eine Filtermaterialrolle 20 aufgewickelt werden, die das bahnförmige Filtermaterial 1 quasi endlos bevorratet.
  • Gemäß den 3 und 4 kann die Beschichtungsstation 11 die Nanofasern elektrostatisch auf die Vlieslage 2 aufbringen. Hierzu wird die Vlieslage 2 beabstandet zum flüssigen Fasermaterial 21 vorbeigeführt, das hierzu in wenigstens einem Faserabgabeabschnitt 22 der Beschichtungsstation 11 bereitgestellt wird. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ist nur ein derartiger Faserabgabeabschnitt 22 vorgesehen.
  • Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform sind rein exemplarisch drei derartige Faserabgabeabschnitte 22 vorgesehen. Der jeweilige Faserabgabeabschnitt 22 ist hier mit Hilfe eines Förderbands 23 realisiert, das mehrere geradlinige, stabförmige oder stegförmige Abgabeelemente 24 aufweist. Die Abgabeelemente 24 erstrecken sich zweckmäßig über die gesamte Breite der jeweiligen Vlieslage 2 und erstrecken sich dabei quer zu einer Bewegungsrichtung 25 der Vlieslage 2. Die Abgabeelemente 24 erstrecken sich dabei auch quer zu einer Bewegungsrichtung 26 des Förderbands 23. Das Förderband 23 ist so angeordnet, dass es mit seiner Unterseite in eine Wanne 27 eintaucht, in der das flüssige Fasermaterial 21 bevorratet ist. Hierdurch werden die Abgabeelemente 24 in das flüssige Fasermaterial 21 eingetaucht. An seiner Oberseite bewegt sich das Förderband 23 außerhalb des flüssigen Fasermaterials 21 und ist der Vlieslage 2 zugewandt. Die Abgabeelemente 24 definieren zweckmäßig linienförmige Abgabeflächen 28, die der Vlieslage 2 zugewandt sind und die zur Vlieslage 2 beabstandet sind. Ein entsprechender Abstand ist in den 3 und 4 eingezeichnet und mit 29 bezeichnet. Die Abgaselemente 24 können quer zur Bewegungsrichtung 26 des Förderbands 23 mehrere nadelförmige Erhebungen (nicht gezeigt) aufweisen, wodurch sich punktförmige Abgabeflächen 28 realisieren lassen.
  • Mit Hilfe einer Ionisierungseinrichtung 30 lassen sich unterschiedliche elektrische Potentiale an der Vlieslage 2 und am Faserabgabeabschnitt 22 generieren, wodurch eine elektrostatische Aufladung realisiert wird, die letztlich zu einem Ionenstrom führt, der Moleküle des Fasermaterials 21 von den Abgabeoberflächen 28 abführt, in Richtung Vlieslage 2 transportiert und an der Vlieslage 2 anhaften lässt.
  • Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform nimmt der zuvor genannte Abstand 29 zwischen der Vlieslage 2 und den Abgabeoberflächen 28 in der Bewegungsrichtung 25 der Vlieslage 2 zu, und zwar kontinuierlich. Im Unterschied dazu zeigt 4 eine Ausführungsform, bei welcher der Abstand 29 zwischen der Vlieslage 2 und der jeweiligen Abgabeoberfläche 28 in der Bewegungsrichtung 25 der Vlieslage 2 abnimmt, und zwar gestuft.
  • In 3 ist die Vlieslage 2 gegenüber einer horizontalen und ebenen Oberfläche 31 des flüssigen Fasermaterials 21 geneigt, derart, dass besagter Abstand 29 in der Bewegungsrichtung 25 der Vlieslage 2 zunimmt. Im Unterschied dazu sind bei der in 4 gezeigten Ausführungsform mehrere Faserabgabeabschnitte 22 vorgesehen, nämlich rein exemplarisch drei Faserabgabeabschnitte 22. Die Faserabgabeabschnitte 22 sind in der Bewegungsrichtung 25 der Vlieslage 2 hintereinander angeordnet und unterscheiden sich voneinander durch unterschiedliche Abstände 29 gegenüber der Vlieslage 2. Jeder Faserabgabeabschnitt 22 besitzt ein Förderband 23 der mit Bezug auf 3 beschriebenen Art, wobei diese Förderbänder 23 in 4 jedoch vereinfacht dargestellt sind; insbesondere sind die einzelnen Abgabeelemente 24 sowie deren Abgabeoberflächen 28 nicht dargestellt.
  • In den 2 bis 4 sind außerdem mehrere Umlenkrollen 32 angedeutet, welche die Vlieslage 2 bzw. die Celluloselage 4 bzw. das Filtermaterial 1 umlenken oder ausrichten.

Claims (15)

  1. Mehrlagiges bahnförmiges Filtermaterial (1) für Filterelemente zur Filtration von Gasen und/oder Flüssigkeiten, – mit einer Vlieslage (2), – mit einer Nanofaserlage (3), – mit einer Celluloselage (4), – wobei die Nanofaserlage (3) durch eine Beschichtung der Vlieslage (2) mit Nanofasern gebildet ist, – wobei die Celluloselage (4) mittels eines Klebstoffs (5) auf die Nanofaserlage (3) aufgeklebt ist.
  2. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Celluloselage (4) zumindest an einer der Nanofaserlage (3) zugewandten Seite mit einer Imprägnierung (6) versehen ist, wobei die Imprägnierung (6) insbesondere auf den Klebstoff (5) abgestimmt sein kann, so dass sie ein Eindringen des Klebstoffs (5) in die Celluloselage (4) verhindert oder zumindest behindert.
  3. Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass der Klebstoff (5) auf einer Wasserbasis hergestellt ist, und/oder – dass die Imprägnierung (6) auf einer Silikonbasis hergestellt ist oder aus Silikon besteht.
  4. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofaserlage (3) in einer Dickenrichtung (7) des Filtermaterials (1) eine zunehmende Faserdicke und/oder eine zunehmende Faserdichte aufweist.
  5. Filtermaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserdicke und/oder die Faserdichte in der Dickenrichtung (7) des Filtermaterials (1) stufenlos, vorzugsweise gleichmäßig, oder gestuft, zunimmt.
  6. Filtermaterial nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserdicke und/oder die Faserdichte von der Vlieslage (2) zur Celluloselage (4) zunimmt/zunehmen.
  7. Filterelement zum Filtern von Gasen und/oder Flüssigkeiten, mit mindestens einem Filterkörper, der im Betrieb des Filterelements von einem Strom aus Gas und/oder Flüssigkeit durchströmt ist, wobei der jeweilige Filterkörper ein Filtermaterial (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
  8. Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial (1) plissiert ist.
  9. Filterelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement ein Ringfilterelement mit ringförmigem Filterkörper oder ein Plattenfilterelement mit plattenförmigem Filterkörper ist.
  10. Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen, bahnförmigen Filtermaterials (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, – bei dem eine bahnförmige Vlieslage (2) einseitig mit Nanofasern beschichtet wird, um unmittelbar an der Vlieslage (2) eine Nanofaserlage (3) zu erzeugen, – bei dem auf eine bahnförmige Celluloselage (4) ein Klebstoff (5) aufgebracht wird, – bei dem die Celluloselage (4) und die Vlieslage (2) zusammengeführt werden, so dass der Klebstoff (5) die Celluloselage (4) mit der Nanofaserlage (3) verbindet.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Celluloselage (4) vor dem Aufbringen des Klebstoffs (5) zumindest einseitig mit einer Imprägnierung (6) versehen wird, wobei der Klebstoff auf die imprägnierte Seite der Celluloselage (4) aufgebracht wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofasern in einer Beschichtungsstation (11) auf die Vlieslage (2) elektrostatisch aufgebracht werden, wobei in einem Faserabgabeabschnitt (22) der Beschichtungsstation (11) zwischen dem flüssigen Fasermaterial (22) und der Vlieslage (2) ein Abstand (29) besteht.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (29) in der Bewegungsrichtung (25) der Vlieslage (2) zunimmt oder abnimmt.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vlieslage (2) mit einer Neigung an der horizontalen und ebenen Oberfläche (31) des Fasermaterials (22) vorbeibewegt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Faserabgabeabschnitte (22) in der Bewegungsrichtung (25) der Vlieslage (2) hintereinander vorgesehen sind, in denen verschiedene Abstände (29) zwischen dem Fasermaterial (22) und der Vlieslage (2) bestehen.
DE201310221341 2013-08-29 2013-10-21 Filtermaterial, Filterelement und Herstellungsverfahren Withdrawn DE102013221341A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310221341 DE102013221341A1 (de) 2013-10-21 2013-10-21 Filtermaterial, Filterelement und Herstellungsverfahren
EP14756048.6A EP3038732B1 (de) 2013-08-29 2014-08-28 Filtermaterial, filterelement und verfahren zum herstellen eines filtermaterials
US14/915,078 US9624605B2 (en) 2013-08-29 2014-08-28 Filter material, filter element, and method and device for producing a filter material
PCT/EP2014/068213 WO2015028530A2 (de) 2013-08-29 2014-08-28 Filtermaterial, filterelement und verfahren sowie vorrichtung zum herstellen eines filtermaterials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310221341 DE102013221341A1 (de) 2013-10-21 2013-10-21 Filtermaterial, Filterelement und Herstellungsverfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013221341A1 true DE102013221341A1 (de) 2015-04-23

Family

ID=52775124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310221341 Withdrawn DE102013221341A1 (de) 2013-08-29 2013-10-21 Filtermaterial, Filterelement und Herstellungsverfahren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013221341A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111841133A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 科劲市场管理有限公司 处理流体的流体过滤器、包括流体过滤器和空气释放装置的容器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5993501A (en) * 1996-11-08 1999-11-30 Johns Manville International, Inc. Composite filter media
DE102007027299B4 (de) * 2007-06-11 2009-02-26 Johns Manville Europe Gmbh Filter, Verfahren zu dessen Herstellung, dessen Verwendung sowie Filtermodule
WO2013068436A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Mahle International Gmbh Filtermaterial

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5993501A (en) * 1996-11-08 1999-11-30 Johns Manville International, Inc. Composite filter media
DE102007027299B4 (de) * 2007-06-11 2009-02-26 Johns Manville Europe Gmbh Filter, Verfahren zu dessen Herstellung, dessen Verwendung sowie Filtermodule
WO2013068436A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Mahle International Gmbh Filtermaterial

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111841133A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 科劲市场管理有限公司 处理流体的流体过滤器、包括流体过滤器和空气释放装置的容器
CN111841133B (zh) * 2019-04-30 2022-11-15 科劲市场管理有限公司 处理流体的流体过滤器、包括流体过滤器和空气释放装置的容器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2902347A1 (de) Verfahren zur herstellung eines filterelements
WO1995017944A2 (de) Verfahren zur herstellung eines filtereinsatzes
DE102011113649A1 (de) Filterelement, Vorrichtung zum Falten eines bahnförmigen Filtermediums und Verfahren zur Herstellung eines zickzackförmig gefalteten Filterelements
EP3038732B1 (de) Filtermaterial, filterelement und verfahren zum herstellen eines filtermaterials
DE19618461A1 (de) Träger/Faservlies-Anordnung
EP2911765B1 (de) Filtermaterial mit erhöhter standzeit und dieses filtermaterial enthaltendes filterelement
WO2015028531A2 (de) Filtermaterial, filterelement und verfahren sowie vorrichtung zum herstellen eines filtermaterials
DE102015013370A1 (de) Filterelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Herstellen eines Filterelements
WO2014060064A1 (de) Verfahren zur oberflächenbehandlung eines filtermediums
DE102013221341A1 (de) Filtermaterial, Filterelement und Herstellungsverfahren
DE102017116808A1 (de) Feuchtetransportelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102013221340A1 (de) Filtermaterial, Filterelement und Herstellungsverfahren
EP2229995A1 (de) Herstellungsverfahren für ein Filterelement und Filterelement
DE69930743T2 (de) Faltenfilter und verfahren zur seiner herstellung
EP3185983A1 (de) Endabscheider
DE2509649C3 (de) Koaleszer zum Entfernen von öl aus einer öl- in-Wasser-Emulsion
DE2127708A1 (de) Mehrstoffluftfiltermatenal und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10155879C2 (de) Filterelement sowie Verfahren und Anlage zu seiner Herstellung
WO2016046127A1 (de) Filterelement mit filterbalg
WO2013029724A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur filtration mit einem bandförmigen filtermedium
EP2216439A1 (de) Verfahren zum Beschichten eines Bandes, inbesondere einer Papiermaschinenbespannung
DE102017127057B4 (de) Verbundfilter
EP0462369A1 (de) Filtermittel
WO2007014602A2 (de) Filterelement und anordnung
EP2892629A1 (de) Filterelement

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee