DE102014016167A1 - Filterelement und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

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Ann-Kathrin Kleeberger
Johannes Lampert
Hemambar Chilukuru
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Mann and Hummel GmbH
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Abstract

Ein Filterelement (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug hat mindestens eine Endscheibe (2, 3) und ein mit der Endscheibe (2, 3) verbundenes Filtermedium (4), wobei die mindestens eine Endscheibe (2, 3) Kautschuk und zumindest einen Wärmeleitzusatzstoff aufweist. Bei einem Verfahren zum Herstellen des Filterelements (1) wird mindestens eine Endscheibe (2, 3) zumindest teilweise aus Kautschuk und einem Wärmeleitzusatzstoff gefertigt, wobei thermisch vulkanisiert wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Filterelements.
  • Obwohl auf beliebige Filterelemente und -anordnungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend für einen Flüssigkeitsfilter oder Luftfilter eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Zur Filterung von einer Flüssigkeit oder Luft für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs werden häufig gefaltete bzw. plissierte Filtermaterialien, wie etwa Filtervliese, die ein Faltenpack bilden, eingesetzt. Hierzu wird ein zunächst flächiger Filtermaterialbogen zickzackförmig gefaltet. Das Faltenpack wird von Endscheiben gehalten, welche an die Ober- und Unterseite des zylinderförmigen Faltenpacks, dass das Filtermedium bildet, angebracht sind. Derartige Endscheiben können beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein.
  • Die Verbindung zwischen dem Faltenpack und den Endscheiben zur Handhabung und zum Anschluss in einen Fluidkreislauf muss fluiddicht sein. In der Vergangenheit wurden dazu Verleimungen, Verklebe- oder Verschmelzprozesse bei der Herstellung entsprechender Filterelemente eingesetzt. Wünschenswert ist es, flexibel und an die jeweilige Filteranwendung angepasste Endscheiben aufwandsgünstig herzustellen und mit dem jeweiligen Filtermedium zu verbinden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Filterelement und ein verbessertes Herstellungsverfahren für ein Filterelement zu schaffen.
  • Demgemäß wird ein Filterelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Endscheibe und einem mit der Endscheibe verbundenen Filtermedium vorgeschlagen, wobei die mindestens eine Endscheibe Kautschuk und einen Wärmeleitzusatzstoff, insbesondere in dem Rohmaterial, aufweist, wobei vorzugsweise als Rohmaterial das Material der Endscheibe vor einem thermischen Vernetzen bezeichnet wird.
  • Zur Herstellung der Kautschukmaterialien für eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Filtermedium und beispielsweise weiteren stabilisierenden Elementen der jeweiligen Endscheibe eignen sich insbesondere Synthesekautschuk wie Nitrilbutadienkautschuk (NBR) oder kurz Nitrilkautschuk, Styrol-Butadienkautschuk (SBR) oder Mischungen daraus.
  • Die Endscheibe kann dabei beispielsweise mehrschichtig aufgebaut sein, wobei ein dem Filtermedium zugewandter Abschnitt als eine Klebeschicht oder eine Klebefolie ausgestaltet sein kann. Die dem Filtermedium abgewandte Seite der Endscheibe kann aus Kunststoffmaterialien oder anderen im Filterbau verwendeten Materialien gefertigt sein. Denkbar ist beispielsweise auch eine Metallendscheibe, welche mit Hilfe einer Kautschuk-Klebefolie an das Filtermedium angebracht ist. Die Endscheibe kann auch ausschließlich das Kautschuk-Material aufweisen.
  • Das Filterelement kann als Halbfertigteil betrachtet werden, falls das Kautschuk-Material nicht oder nicht vollständig vulkanisiert ist. Die Vulkanisierung kann aufwandsgünstig mit Hilfe des Wärmeleitzusatzstoffes unter Temperaturerhöhung erfolgen. Dabei wird vorzugsweise Wärme in das Material der Endscheibe bzw. das Kautschuk-Material eingetragen, was einfach möglich ist.
  • Der Wärmeleitzusatzstoff kann elektrisch leitend sein, wie z. B. Metallpartikel, Graphit oder dergleichen, halbleitend oder auch nichtleitend sein. Der Wärmeleitzusatzstoff ist geeignet, den Wärmetransport im Kautschuk-Material beim Vulkanisieren zu verbessern, und fördert dadurch eine thermische Vulkanisierung. Grundsätzlich kommen als halbleitende oder auch nichtleitende Wärmeleitzusätze Oxide, Carbide oder Nitride in Frage.
  • In Ausführungsformen des Filterelementes kann die mindestens eine Endscheibe Graphit oder Ruß, insbesondere mit einem Anteil von wenigstens 10 PHR aufweisen. Kohlenstoffbeigaben führen zu einer elektrischen Leitfähigkeit in Teilbereichen der Endscheibe. Außerdem können sie aufgrund der schwarzen Farbe die Absorption von IR-Strahlung erhöhen, was insbesondere bei einem thermischen Vulkanisieren unter Verwendung von IR-Strahlung vorteilhaft sein kann.
  • Wenn im Folgenden die Endscheibe genannt ist, wird darunter insbesondere auch eine Klebefolie zum Verbinden eines äußeren Endscheibenabschnitts mit dem Filtermedium verstanden.
  • Durch das Vorsehen eines Wärmeleitzusatzstoffes verbessert sich insbesondere ein Eintrag von Wärme mit Hilfe von Heizplatten in die Klebefolie, um den Vulkanisierungsprozess zu vollziehen. Mit Hilfe des Wärmeleitzusatzstoffes kann eine Vulkanisierung und eine verbesserte Vernetzung des Kautschuks erzielt werden. Dadurch wird eine schnellere Herstellung möglich. Auch eine Volumenvergrößerung des Kautschukmaterials wird einfacher erzielt, sodass ein verbesserten „Aufschäumen” erfolgen kann. Insbesondere wird durch den Wärmeleitzusatz der Wärmetransport im Kautschuk-Material derart verbessert, dass die Wärme von den Heizplatten schneller durch das Kautschuk-Material von den Heizplatten zu von den Heizplatten entfernten Bereichen des Kautschuk-Materials transportiert wird.
  • Eine Zusammensetzung für ein Rohmaterial für die Endscheibe kann ferner aufweisen:
    Als Wärmeleitzusatzstoff kommt insbesondere Kohlenstoff, insbesondere Graphit, Diamant, Ruß, Metallpartikel, insbesondere Eisen, Kupfer, Silber und dergleichen, hexagonales oder kubisches Bornitrid, hexagonales oder kubisches Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, insbesondere α-Aluminiumoxid, und/oder Siliziumcarbid in Frage. Mit Hilfe des jeweiligen Wärmeleitzusatzstoffes ergibt sich eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit des Kautschuk-Materials bzw. des jeweiligen Endscheibenabschnitts, wodurch eine beschleunigte Aushärtung und Vulkanisierung im Rahmen der Herstellungsprozesse erfolgen kann.
  • In Ausführungsformen des Filterelementes umfasst die Endscheibe, insbesondere in der Art einer Klebefolie, einen Vulkanisationsbeschleuniger insbesondere aus der Stoffgruppe der Dithiocarbamate, Sulfenamide und/oder Benzothiazole. Ferner kann Zinkoxid als Aktivator zugegeben werden. In Ausführungsformen ist insbesondere Zinkdibenzyldithiocarbamat eingesetzt. Der Vulkanisationsbeschleuniger oder eine Mischung von Vulkanisationsbeschleunigern ist dem Kautschukmaterial beigemischt.
  • Durch entsprechende Vulkanisationsbeschleuniger kann die Herstellung des jeweiligen Filterelementes weiter vereinfacht und insbesondere beschleunigt werden. Durch den Einsatz der vorgenannten Stoffe wird auch die chemische Beständigkeit beispielsweise gegenüber Betriebsflüssigkeiten in Kraftfahrzeuganwendungen verbessert. Eine entsprechende Klebefolie in oder an der Endscheibe ist beispielsweise gegenüber Ölen, Kraftstoffen, Harnstofflösung oder Luft besonders widerstandsfähig.
  • In Ausführungsformen hat ein Rohmaterial des Kautschuks, d. h. der reine und unvernetzte Kautschuk, eine Mooney-Viskosität zwischen 10 und 80 MU. In besonderen Ausführungsformen beträgt die Mooney-Viskosität zwischen 20 und 60 MU. Die Mooney-Viskosität wird mit Hilfe eines Mooney-Viskosimeters gemessen.
  • In Ausführungsformen ist mindestens eine Endscheibe fluiddicht mit dem Filtermedium verbunden. Eine fluiddichte Verbindung ergibt sich insbesondere bei der Verwendung der vorgeschlagenen Kautschukzusammensetzung mit Wärmeleitstoff, Vulkanisationsbeschleunigern und/oder Phenolharz, weil schon bei relativ niedrigen Temperaturen ein Aufschäumen erfolgt, so dass die Faltkanten des Filtermediums von dem Kautschukmaterial fluiddicht umschmiegt werden.
  • Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen eines Filterelementes, insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei das Filterelement mindestens eine zumindest teilweise aus Kautschuk und einem Wärmeleitzusatzstoff gefertigte Endscheibe aufweist. Bei dem Verfahren wird eine Kautschukmischung, z. B. unter Beigabe eines oder mehrerer Vulkanisationsbeschleuniger, insbesondere aus der Stoffgruppe der Dithiocarbamate, Sulfenamide, Benzothiazole und/oder von Zinkoxid als Aktivator, thermisch, induktive oder mit Hilfe von elektromagnetischer, insbesondere infraroter Einstrahlung vulkanisiert.
  • Das hergestellte Filterelement und die Endscheibe sind insbesondere wie zuvor beschrieben ausgeführt. In Ausführungsformen des Verfahrens kann das Rohmaterial der entsprechenden Kautschukmischung ferner unter Beigabe von Phenolharz, Schwefel, Hexamethylentetramin (Urotropin) und/oder eines Vulkanisationsbeschleunigers vulkanisiert werden.
  • Das Vulkanisieren erfolgt z. B. thermisch, indem beispielsweise mit Hilfe von Heizplatten, Infrarotstrahlung oder Wärme auf die plattenförmigen Endscheiben, und insbesondere den Kautschuk umfassenden Klebe- oder Verbindungsbereich eingestrahlt wird. Bei Ausführungsformen der Erfindung erfolgt die Wärmeeinstrahlung zur thermischen Vulkanisierung durch Induktion oder Mikrowelleneinstrahlung. Die induktive Vulkanisierung ist insbesondere günstig, wenn das Kautschukmaterial mit elektrisch leitfähigen bzw. induktiv erwärmbaren Stoffen versehen werden kann. Denkbar ist auch eine induktive Beheizung.
  • Mit Hilfe der vorbeschriebenen Endscheiben lassen sich besonders homogen vernetzte Kautschukbereiche zum Verkleben oder Verbinden des Filtermediums mit weiteren Endscheibenmaterialien erzielen.
  • In weiteren Ausführungsformen hat die mindestens eine Endscheibe eine Schicht, welche aus einem faserverstärkten Polyamidmaterial gefertigt ist. Hierdurch kann die Endscheibe kostengünstig hergestellt werden und weist eine hohe Festigkeit auf.
  • In weiteren Ausführungsformen ist die mindestens eine Endscheibe fluiddicht mit dem Filtermedium verbunden. Insbesondere ist die mindestens eine Endscheibe mit dem Filtermedium mit Hilfe des Kautschukmaterials verklebt oder verschäumt.
  • In weiteren Ausführungsformen weist die mindestens eine Endscheibe eine rechteckige Geometrie auf. Beispielsweise ist die Endscheibe quadratisch. Alternativ kann die Endscheibe eine abgerundete, beispielsweise eine kreisrunde, Geometrie aufweisen.
  • Das Filtermedium kann gefaltet oder wellenförmig ausgebildet sein. Als Faltungen sind beispielsweise Zickzack- oder W-Faltungen bekannt. Das Filterelement kann geprägt und anschließend an Prägekanten unter Ausbildung von Faltkanten scharfkantig gefaltet sein. Als Ausgangsmaterial kann ein flächiger Filtermaterialbogen dienen, welcher entsprechend umgeformt wird.
  • Das Filtermedium ist beispielsweise ein Filtergewebe, ein Filtergelege oder ein Filtervlies. Insbesondere kann das Filterelement in einem Spinnvlies- oder Meltblown-Verfahren hergestellt sein. Weiter kann das Filterelement verfilzt oder genadelt sein. Das Filterelement kann Naturfasern, wie Baumwolle, oder Kunstfasern, beispielsweise aus Polyester, Polyvinylsulfit oder Polytetrafluorethylen, aufweisen. Die Fasern können bei der Verarbeitung in, schräg und/oder quer zur Maschinenrichtung orientiert sein. Das Filterelement kann ein- oder mehrlagig sein. Das zu filternde Medium ist beispielsweise Luft. Ein gasförmiges Medium bzw. Luft umfasst hier auch Gas- bzw. Luftfeststoffgemische und/oder Gas- bzw. Luft-Flüssigkeitsgemische. Genauso sind Betriebsflüssigkeiten, wie Kraftstoffe, Schmiermittel, Harnstofflösungen und dergleichen denkbar, die zu reinigen sind.
  • Das Filterelement kann in Personenkraftwägen, Lastkraftwägen, Baumaschinen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen sowie allgemein in der Klimatechnik, insbesondere in Heiz-Klimageräten, in Haushaltsgeräten, in Brennstoffzellen oder in der Gebäudetechnik Anwendung finden. Diese Kraftwägen oder Fahrzeuge können elektrisch und/oder mittels Kraftstoff (insbesondere Benzin, Diesel oder Erdgas) betrieben werden. Im Hinblick auf die Gebäudetechnik kommen insbesondere stationäre Anlagen zur Behandlung von Luft in Betracht.
  • Das Filterelement ist insbesondere als Ölfilter oder Kraftstofffilter ausgebildet und umfasst geeignete Filtermedien. Denkbar ist auch eine Ausführung als Filterelemente für eine Harnstofflösung. Das Filterelement kann auch einen Luftfilter einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder ein Innenraumfilter ausbilden.
  • Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Verfahrensschritte. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Filterelements hinzufügen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Es zeigt dabei:
  • 1: eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Filterelements für ein Kraftfahrzeug; und
  • 2: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Endscheibe für ein Filterelement.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Die 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Filterelements 1 für ein Kraftfahrzeug. Das Filterelement 1 kann beispielsweise ein Luftfilter oder Flüssigkeitsfilter, insbesondere Kraftstofffilter, sein.
  • Das Filterelement 1 umfasst ein Filtermedium 4, das als Faltenpack aus plissiertem Filtermaterial ausgebildet ist. Häufig werden Kunststoffvliesmaterialien zickzackförmig gefaltet als Filtermaterialien verwendet. Auf Faltenprofilen 9 des Filtermediums 4, welches einen Endlosfaltenbalg bildet, ist in der Orientierung der 1 an jeweils einer Endseite des Filtermediums 4 oberseitig und unterseitig eine Endscheibe 2, 3 vorgesehen. Das Filterelement 1 weist mindestens eine Endscheibe 2, 3, bevorzugt jedoch zwei Endscheiben 2, 3 auf. Insbesondere sind die Endscheiben 2, 3 fluiddicht mit dem Filtermedium 4 verbunden. Es kann dabei eine Verklebung der Endscheiben 2, 3 mit beispielsweise einer Klebefolie, die dem Filtermedium 4 zugewandt ist, mit dem Filtermedium 4 erfolgen. Durch die Endscheiben 2, 3 erfährt das Filterelement 1 eine gewisse Stabilität und kann in einen entsprechenden Fluidkreislauf eingesetzt werden. Das Filtermedium 2 kann in teilweises aufgeschäumtes Material der Endscheiben 2, 3 eingedrückt sein. Ein Anschlussstutzen 6 ist zum Beispiel Teil der oberen Endscheibe 2. Analog kann die untere Endscheibe 3 eine Öffnung 7 haben, die als Anschluss dienen kann.
  • In der Orientierung der 1 sind oberseitig Faltkanten 9 des Filtermediums 4 gezeigt. Im Betrieb, beispielsweise als Luftfilter oder Flüssigkeitsfilter, durchströmt das zu filternde Fluid, wie Luft, die durch das plissierte Filtermaterial 4 vergrößerte Filteroberfläche. In der Regel werden die Filtermaterialien und Geometrien des Filtermediums 4 oder des Filterelements 1 auf eine vorgegebene Durchströmrichtung angepasst. Beispielsweise ist in der 1 von seitlich die Rohluft RO und nach oben und unten die filtrierte Reinluft RL gezeigt. Insofern ist in der Orientierung der 1 die dem Innenraum 8 zugewandte Fläche die Abströmseite und die äußere Mantelfläche des zylinderförmigen Filtermediums 4 die Anströmseite des Filterelements 1. Innerhalb des Faltenbalgs 4 ist ein optionales Stützelement 5 vorgesehen, welches zwischen den Endscheiben 2, 3 vorliegt.
  • In der 2 ist eine Endscheibe für ein Filterelement schematisch dargestellt. Die 2 zeigt dabei eine Endscheibe 2, welche mehrere Schichten oder Abschnitte umfasst. Die Endscheibe 2 hat dabei ein Trägermaterial 2A, beispielsweise ein faserverstärktes Kunststoffmaterial, welches mit Hilfe eines Verbindungs- oder Klebeabschnitts 2B mit dem Filtermedium 4 verbunden ist. Dabei werden die Faltkanten 9 (vgl. 1) bedeckt, sodass Fluid ausschließlich durch das Filtermedium 4 oder die Anschlüsse 6, 7 fließen kann. Der Klebeabschnitt 2B kann auch als Klebefolie bezeichnet werden. Insbesondere kann von einer Folienendscheibe gesprochen werden, wenn das Endscheibenmaterial beispielsweise aus einem vulkanisierten Kautschukmaterial besteht.
  • Bei der Ausführungsform, wie sie in der 2 dargestellt ist, ist ein Nitrilkautschuk (NBR) umfassender Abschnitt 2B vorgesehen, der im Zuge des Herstellungsverfahrens für ein entsprechendes Filterelement 1 ausvulkanisiert wird. Das Vulkanisieren erfolgt dabei vorzugsweise thermisch beispielsweise unter Einsatz von Vulkanisationsbeschleunigern. Im Folgenden wird vereinfacht von einer Klebefolie 2B gesprochen. Nitrilkautschuk ist im Folgenden lediglich beispielhaft als ein Kautschukmaterial genannt. Grundsätzlich eignen sich allgemein Kautschukmaterialien zum Einsatz in Filterendscheiben.
  • Die Klebefolie 2B ist insbesondere im ausgehärteten und vernetzten Zustand Teil der Endscheibe 2. Man spricht auch von einer Folienendscheibe. In Ausführungsformen ist das Kautschukrohmaterial der Folienendscheibe 2B aus einem Kautschuk mit einer Viskosität zwischen 10 und 80 MU, insbesondere 20 und 60 MU, hergestellt.
  • Die Klebefolie 2B ist dabei wenigstens teilweise aus Nitrilkautschuk, einem Synthesekautschuk, gefertigt. Nitrilkautschuk oder NBR ist gegenüber Betriebsmitteln im Kraftfahrzeugbereich, beispielsweise Ölen, Fetten, Kohlenwasserstoffen, Verbrennungsluft für Motoren, Harnsäurelösung und dergleichen weitestgehend beständig.
  • Zum Starten einer Vernetzungsreaktion bzw. der Vulkanisierung muss eine Aktivierungsenergie EA überwunden werden, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit k temperaturabhängig ist und mittels der Arrheniusgleichung beschrieben ist: d(ln k)/dT = EA/R·T2 (R. Gaskonstante, T: Temperatur). Eine Temperaturerhöhung schlägt sich somit stark auf die Vernetzungsgeschwindigkeit nieder. Es wird daher ein Wärmeleitzusatzstoff in die Rezeptur der Rohsubstanz für die Endscheibe 2 eingebracht, der eine hohe Temperaturleitfähigkeit α hat. α hängt von der Wärmeleitfähigkeit λ, der Dichte ρ und der spezifischen Wärmekapazität c ab: α = λ/(ρ·c). Beispielweise hat Graphit mit 1,18 10–6 m2/s eine besonders günstige Temperaturleitfähigkeit.
  • Die NBR-Mischung der Klebefolie 2B umfasst einen Wärmeleitzusatzstoff, um eine thermische Vulkanisierung zu beschleunigen. Der Wärmeleitzusatzstoff ist dabei insbesondere Kohlenstoff, Metallpulver, (hexagonales) Bornitrid, (hexagonales) Aluminiumnitrid, (α-)Aluminiumoxid und/oder Siliziumcarbid. Unter PHR versteht man den Massenanteil einer jeweiligen Mischung bezogen auf das Grundpolymer, hier insbesondere NBR.
  • Optional können Vulkanisationsbeschleuniger insbesondere aus der Stoffgruppe der Dithiocarbamate, Sulfenamide, Benzothiazole und/oder Zinkoxid als Vulkanisationsbeschleunigeraktivator eingesetzt werden.
  • Die Anmelderin hat verschiedene Rezepturen für Klebefolien auf Basis von NBR zum Einsatz in Filterelementen als Teile von Endscheiben untersucht. Eine erste bevorzugte Rezeptur umfasst wenigstens einen Wärmeleitzusatzstoff aus der Gruppe von: Kohlenstoff, (Graphit, Ruß oder Diamant), Bornitrid (weißer Graphit), Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Graphit, und Ruß kombiniert mit NBR-Kautschuk.
  • Eine zweite bevorzugte Rezeptur für Kautschuk aufweisende Filterendscheiben bzw. Filterklebefolien umfasst die Wärmeleitzusatzstoffe der ersten Rezeptur und wenigstens einen weiteren Vulkanisationsbeschleuniger aus der Gruppe der Dithiocarbamate, Sulfenamide und/oder Benzothiazole.
  • Eine dritte Rezeptur umfasst NBR-Kautschuk, wenigstens einen Wärmeleitzusatzstoff und eine Vulkanisationsbeschleuniger sowie Zinkoxid als Aktivator für die Vulkanisierung. Denkbar sind 150 PHR Graphit, 1 PHR Zinkoxid und 0,5 phr Zinkdibenzyldithiocarbamat in NBR-Rohsubstanz.
  • Eine vierte Rezeptur umfasst Nitrilkautschuk mit einem Vulkanisationsbeschleuniger aus der Gruppe der Dithiocarbamate, Sulfenamide und/oder Benzothiazole. Dem NBR wurde ferner elementarer Schwefel, Phenolharz, Hexamethylentetramin (Urotropin), wenigstens ein Wärmeleitzusatzstoff aus der Gruppe von Kohlenstoff (Graphit, Ruß oder Diamant), Bornitrid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid und/oder Siliciumcarbid beigemischt. Ferner enthält die vierte Rezeptur optional Zinkoxid als Aktivator für die verwendeten Vulkanisationsbeschleuniger.
  • Eine fünfte Rezeptur umfasst dieselben Stoffe, wie die erste bis vierte Rezeptur und sieht zusätzlich einen Stoff als Verarbeitungshilfe, wie Klebrigmacher oder Wasser vor.
  • Optional können Pigmente beigegeben werden, um die Farbe des Kautschuks anzupassen.
  • Insbesondere die vorgeschlagene vierte und fünfte Rezeptur eignet sich, um Härte, Elastizität und chemische Eigenschaften der Endscheibe geeignet anzupassen.
  • Wärmeleitzusätze werden in den genannten Rezepturen in Dosierungen zwischen 10 und 150 phr verwendet. Phenolharz wird in den genannten Rezepturen in Dosierungen zwischen 20 und 250 phr verwendet. Und Vulkanisationsbeschleuniger werden in den genannten Rezepturen in Dosierungen zwischen 1 und 30 phr verwendet. Erforderlichenfalls kann auch eine Vulkanisationsverzögerer beigemengt werden, um die Lagerbeständigkeit zu erhöhen.
  • Mit Hilfe der vorgeschlagenen Rezepturen lässt sich der Vulkanisationsprozess gezielt nutzen. Es hat sich gezeigt, dass gegenüber herkömmlichen Klebefolienrezepturen die Heizzeit zum thermischen Vulkanisieren reduziert ist. Darüber hinaus erfolgt mit Hilfe der vorgeschlagenen Folienendscheiben bzw. der eingesetzten Klebefolien ein wenigstens teilweises Aufschäumen, so dass die jeweilige Endscheibe fluiddicht mit den Faltenprofilen oder Faltkanten verbunden wird.
  • Beim Herstellungsverfahren der entsprechenden Filterelemente wird zunächst ein Filtermedium bereitgestellt, an das die Klebefolie angebracht wird und welche anschließend thermisch ausgehärtet wird. Dazu wird die Klebefolie durch Energieeinstrahlung erhitzt. Dadurch erfolgt eine Vulkanisation des Kautschukmaterials, so dass die Folie und das Filtermedium miteinander verbunden werden. Insbesondere umschließt das vulkanisierte Kautschukmaterial die Faltkanten oder Faltprofile 8 (vgl. 1).
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Folie als Klebemittel zwischen einem weiteren Endscheibenmaterial, wie beispielsweise in der 2 als 2A dargestellt, dienen. Die Vulkanisierung erfolgt insbesondere bei Temperaturen zwischen 50 und 350°C, vorzugsweise zwischen 120 und 160°C.
  • Die Dauer des Vulkanisierungsprozesses beträgt in Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens zwischen 10 und 350 s.
  • Die vorgeschlagenen Filterelemente, Folienendscheiben, Klebefolien und Herstellungsverfahren erlauben eine verbesserte und vereinfachte Herstellung von Filterelementen.
  • Mithilfe der angegebenen Rezepturen können homogene Vernetzungsgrade im Kautschukmaterial erzielt werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar. „Ein” schließt vorliegend keine Vielzahl aus. Ferner können weitere Stoffe in die NBR-Rezepturen aufgenommen werden, wie beispielsweise Pigmente oder Verarbeitungshilfen.

Claims (14)

  1. Filterelement (1) mit mindestens einer Endscheibe (2, 3) und einem mit der Endscheibe (2, 3) verbundenem Filtermedium (4), wobei die mindestens eine Endscheibe (2, 3) aufweist: Kautschuk und zumindest einen Wärmeleitzusatzstoff.
  2. Filterelement nach Anspruch 1, wobei der Wärmeleitzusatzstoff Graphit, Ruß, Diamant, Metallpartikel, Nitride, wie Bornitrid, Aluminiumnitrid, Oxide, wie Aluminiumoxid und/oder Carbide, wie Siliziumcarbid, aufweist.
  3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Endscheibe (2, 3) zwischen 10 und 150 phr Wärmeleitzusatzstoff aufweist.
  4. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens eine Endscheibe (2, 3) wenigstens teilweise aus einem Rohmaterial mit einem oder mehreren Vulkanisationsbeschleuniger, insbesondere aus der Stoffgruppe der Dithiocarbamate, Xanthogenate, Sulfenamide und/oder Thiazole, gefertigt ist.
  5. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Rohmaterial Zinkoxid aufweist.
  6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mindestens eine Endscheibe (2, 3) Phenolharz aufweist.
  7. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mindestens eine Endscheibe (2, 3) wenigstens teilweise aus einem Rohmaterial, welches Hexamethylentetramin aufweist, gefertigt ist.
  8. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens eine Endscheibe (2, 3) wenigstens teilweise aus einem Rohmaterial, welches Schwefel und/oder Schwefelverbindungen aufweist, gefertigt ist.
  9. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Endscheibe (2, 3) wenigstens teilweise aus einem Rohmaterial, welches ein Verarbeitungshilfsmittel, insbesondere Alkylsulfonsäureester und/oder Kohlenwasserstoff-Gemische, aufweist, gefertigt ist.
  10. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mindestens eine Endscheibe (2, 3) Pigmentpartikel aufweist.
  11. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die mindestens eine Endscheibe (2, 3) fluiddicht mit dem Filtermedium (4) verbunden ist.
  12. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein dem Filtermedium (4) zugewandter Abschnitt (2B) der mindestens einen Endscheibe (2), welcher den Kautschuk aufweist, zum Befestigen einer Endscheibenschicht (2A) vorgesehen ist.
  13. Verfahren zum Herstellen eines Filterelements (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Filterelement (1) mindestens eine zumindest teilweise aus Kautschuk und einem Wärmeleitzusatzstoff gefertigte Endscheibe (2, 3) aufweist, und wobei der Kautschuk thermisch vulkanisiert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das thermische Vulkanisieren umfasst: Einstrahlen von Infrarotstrahlung oder Mikrowellen auf ein geformtes Rohmaterial der Endscheibe oder induktives Erwärmen von geformtem Rohmaterial der Endscheibe (2, 3) oder Erwärmen mittels Wärmeleitung.
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