DE102016219564B4

DE102016219564B4 - Langlebiger luftfilter für kraftfahrzeuge und verfahren zum herstellen des langlebigen luftfilters

Info

Publication number: DE102016219564B4
Application number: DE102016219564.6A
Authority: DE
Inventors: Yong Gyo Seo; Ju Yong Lee; Seong Youn KWAK
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2023-09-14
Anticipated expiration: 2036-10-08
Also published as: US20170225110A1; KR101766115B1; CN107044366B; US10399026B2; DE102016219564A1; CN107044366A

Abstract

Luftfilter für Kraftfahrzeuge, aufweisend:einen Hauptfilter, welcher aufweist:eine kompakte Schicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 30 bis 50 µm aufweist;eine Zwischenschicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 50 bis 150 µm aufweist und auf der kompakten Schicht ausgebildet ist; undeine voluminöse Schicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 250 bis 350 µm aufweist und auf der Zwischenschicht ausgebildet ist; undeinen Vorfilter, welcher aufweist:eine erste synthetische Vliesfaserschicht mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,031 bis 0,5 g/cm3und eine zweite synthetische Vliesfaserschicht mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,01 bis 0,03 g/cm3aufweist,wobei ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel an den Vorfilter und an den Hauptfilter adsorbiert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen langlebigen Luftfilter für Kraftfahrzeuge und ein Verfahren zum Herstellen des langlebigen Luftfilters. Genauer betrifft die Erfindung einen langlebigen Luftfilter für Kraftfahrzeuge, der einen Vorfilter und einen Hauptfilter enthält, um eine Staubsammelmenge durch Sammeln von ultrafeinen Staubpartikeln stark zu erhöhen, eine Adsorption unter Verwendung von nur einem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel im Nanomaßstab ohne ein separates Bindemittel zu ermöglichen und eine Lebensdauer einer Kraftmaschine aufgrund einer Erhöhung einer Staubsammelmenge eines Filters durch Feuchtigkeitsabsorption und folglich der Erhöhung der Abriebbeständigkeit und Haltbarkeit der Kraftmaschine zu erhöhen, und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
HINTERGRUND
Automobilmotoren, die mit Leistung arbeiten, die durch einen Druck erzeugt wird, der aufgrund einer Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches, das Luft enthält, in einer Brennkammer eines Zylinders auftritt, enthalten Ansaugvorrichtungen, die Luft von der Außenseite der Kraftmaschine ansaugen, die Luft mit einem Kraftstoff vermischen und das gebildete Kraftstoff-Luft-Gemisch an die Kraftmaschine weiterleiten bzw. abgeben. Eine Ansaugvorrichtung kann einen Luftfilter zum Filtern und Beseitigen von Fremdstoffen, wie beispielsweise Staub, enthalten, die in der durch den Unterdruck einer Kraftmaschine angesaugten Luft enthalten sind. Der Luftfilter filtert die in der angesaugten Luft enthaltenen Fremdstoffe (Staub, Feuchtigkeit etc.) und führt die gefilterte Luft einem Zylinder zu. Zudem verringert der Luftfilter ein Ansauggeräusch und verhindert einen Abrieb von Komponenten eines Luftansaugsystems und eine Ölverunreinigung durch Sperren einer Verbrennungsflamme beim Auftreten einer Rückzündung.
Eine Zufuhr von reiner Luft durch solch einen Luftfilter ist in Bezug auf eine Verlängerung der Lebensdauer einer Kraftmaschine, eine Erhöhung der Leistung, eine Erhöhung der Kraftstoffeffizienz etc. wichtig. Indessen ist eine Forschung über das Erreichen eines maximalen Filterungswirkungsgrads unter Berücksichtigung einer Leistungsabnahme einer Kraftmaschine aufgrund eines Ansaugwiderstands und einer Geräuscherzeugung im Gange.
Bei bestehenden Luftreinigern ist jedoch ein Austauschzyklus eines Luftfilters in einer staubreichen Umgebung relativ kurz, wobei dadurch Wartungskosten erhöht werden. Zudem wird normalerweise kein ultrafeiner Staub im Mikrometer-Maßstab gefiltert und aus Luft gesammelter Staub kann von dem Luftfilter entweichen und durch denselben hindurch gehen.
Daher besteht eine Notwendigkeit eines neuartigen Luftfilters, um eine Lebensdauer eines Filters durch Erhöhen einer Sammelmenge an Feinstaub pro Flächeneinheit zu erhöhen, während ein Entweichen des aus der Ansaugluft gesammelten Staubs von dem Filter verhindert wird.
Die obigen Informationen, die in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Offenbarung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der jemandem mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Technik hierzulande bereits bekannt ist.
Die DE 10 2012 007 503 A1 offenbart einen mehrlagigen Filter, wobei ein erstes Filterelement des Filters eine Dichte im Bereich zwischen 50 kg/m3 und 800 kg/m3 aufweisen kann. Das erste Filterelement umfasst ein erstes Trägermaterial in Form eines offenporigen Schaumstoffmaterials, insbesondere in Form eines Polyurethanschaums. Ein zweites Filterelement des Filters kann ein Vliesmaterial umfassen.
Die US 2014/0120322 A1 offenbart einen Vliesstoff aus Elektretfasern zur elektrostatischen Adsorption und Geruchsbeseitigung und Verfahren zu seiner Herstellung.
Außerdem beschreibt die EP 3 722 304 A1 ein Verfahren zum Reinigen eines Zielproteins aus einer Probe, umfassend die Zugabe eines Fällungsmittels zu der Probe und das Entfernen einer oder mehrerer Verunreinigungen unter Verwendung eines Gradientendichte-Tiefenfilters.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung erfolgte in einem Bestreben, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, die mit dem Stand der Technik assoziiert werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung stellten einen langlebigen Luftfilter für Kraftfahrzeuge her, der einen Vorfilter aus einer synthetischen Vliesfaser mit einer spezifischen durchschnittlichen Dichte und einen aus dreischichtigen synthetischen Vliesfasern mit spezifischen durchschnittlichen Porengrößen gebildeten Hauptfilter enthält, die ein an dieselben adsorbiertes Feuchtigkeitsabsorptionsmittel enthalten, und bestätigten, dass sich durch Verwenden des langlebigen Luftfilters eine Staubsammelmenge aufgrund der Sammlung ultrafeiner Staubpartikel stark erhöht, eine Adsorption unter Verwendung von nur einem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel im Nanomaßstab ohne ein separates Bindemittel ermöglicht wird und eine Lebensdauer einer Kraftmaschine aufgrund einer Erhöhung der Staubsammelmenge eines Filters durch Feuchtigkeitsabsorption erhöht wird, wobei dadurch eine Abriebbeständigkeit und Haltbarkeit der Kraftmaschine erhöht werden.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen langlebigen Luftfilter für Kraftfahrzeuge mit einer erhöhten Staubsammelmenge und Lebensdauer zu liefern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen langlebigen Luftfilter für Kraftfahrzeuge zu liefern, dessen Staubsammelmenge verglichen zu bestehenden Filtern durch Sammeln von ultrafeinen Staubpartikeln stark erhöht wird.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen langlebigen Luftfilter für Kraftfahrzeuge zu liefern, auf den ein Vorfilter und ein Hauptfilter mit einem an dieselben adsorbierten Feuchtigkeitsabsorptionsmittel angewandt werden.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist erfindungsgemäß ein Luftfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 vorgesehen.
Andere Aspekte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unten erörtert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben erwähnten und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen derselben detailliert beschrieben werden, die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind, die nachstehend nur zur Veranschaulichung dienen und die vorliegende Erfindung folglich nicht beschränken und in denen:

1 Schnittansichten eines zweiten Vorfilters veranschaulicht, der gemäß einem Herstellungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
2 eine Schnittansicht eines Hauptfilters veranschaulicht, der gemäß einem Herstellungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
3 einen Hauptfilter der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, der Staub sammelt;
4 einen Luftfilter nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
5 ein Prozessablaufdiagramm ist, das einen Herstellungsprozess eines Luftfilters nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Es sollte klar sein, dass die beiliegenden Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sein können und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale aufzeigen, die für die grundlegenden Prinzipien der Offenbarung veranschaulichend sind. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, die hierin offenbart sind und beispielsweise bestimmte Maße, Orientierungen, Plätze und Formen enthalten, werden zum Teil durch die bestimmte vorgesehene Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachstehend wird nun auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert Bezug genommen werden, deren Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht und unten beschrieben sind. Zwar wird die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben werden, aber es wird klar sein, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Im Gegenteil soll die Offenbarung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen decken, die in den durch die beiliegenden Ansprüche definierten Schutzbereich fallen.
Die vorliegende Offenbarung liefert gemäß einem nicht von der Erfindung umfassten Beispiel einen Luftfilter für Kraftfahrzeuge, der einen Hauptfilter und einen Vorfilter enthält, wobei der Vorfilter eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,01 bis 0,5 g/cm³ enthalten kann und ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel an den Vorfilter adsorbiert werden kann.
Insbesondere kann gemäß dem nicht von der Erfindung umfassten Beispiel der Vorfilter aus einer synthetischen Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,01 bis 0,5 g/cm³ bestehen. Wenn die durchschnittliche Dichte kleiner als 0,01 g/cm³ ist, kann die Staubsammelwirkung schlecht sein. Wenn die durchschnittliche Dichte größer als 0,5 g/cm³ ist, kann sich der Ansaugdruck der Kraftmaschine erhöhen.
Zudem liefert die vorliegende Erfindung einen Luftfilter für Kraftfahrzeuge, der einen Hauptfilter und einen Vorfilter enthält, wobei der Vorfilter aus einer ersten synthetischen Vliesfaserschicht mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,031 bis 0,5 g/cm³ und einer zweiten synthetischen Vliesfaserschicht mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,01 bis 0,03 g/cm³ besteht, wobei ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel an den Vorfilter adsorbiert wird.
Insbesondere weist der Vorfilter zwei Schichten auf, um eine Staubsammelmenge und einen Staubsammelwirkungsgrad zu erhöhen. Hier kann eine erste synthetische Vliesfaserschicht der zwei Schichten Staub mit einer großen Größe sammeln und eine zweite synthetische Vliesfaserschicht derselben den Wirkungsgrad zum Sammeln von Staub mit einer kleinen Größe erhöhen. Die erste synthetische Vliesfaserschicht weist eine durchschnittliche Dichte von 0,031 bis 0,5 g/cm³ auf, und die zweite synthetische Vliesfaserschicht weist eine durchschnittliche Dichte von 0,01 bis 0,03 g/cm³ auf. Hier kann der Vorfilter aus einer zweischichtigen Vliesschicht mit einem unterschiedlichen Dichtegradienten gebildet werden, um Staub für jede Schicht wie in dem Hauptfilter zu dispergieren und zu sammeln, wobei sich ein an jeder Schicht oder durch jede Schicht gesammelter Staubtyp derselben unterscheidet. Solche Staubdispersions- und Staubsammelwirkungen können besser sein, wenn der Vorfilter aus mehreren Schichten anstatt einer einzelnen Schicht gebildet wird. Wenn die Dichte des Vorfilters höher als die des Hauptfilters ist, kann sich zudem ein Differenzdruck stark erhöhen, wenn Luft in den Hauptfilter zugeführt wird, und folglich kann eine Kraftstoffeffizienz einer Kraftmaschine stark verringert werden. Dichtewerte können für die jeweiligen Schichten wie folgt sein: erste synthetische Vliesfaserschicht des Vorfilters < zweite synthetische Vliesfaserschicht des Vorfilters < voluminöse Schicht des Hauptfilters < Zwischenschicht des Hauptfilters < kompakte Schicht des Hauptfilters.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die erste und zweite synthetische Vliesfaserschicht jeweils eine Dicke bzw. Stärke von 10 bis 35 mm auf.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel Siliziumdioxid sein. Bei gewöhnlichen Filtern kann gesammelter Staub aufgrund von Diffusionswirkungen entweichen, wenn die Größe des Staubs groß ist oder eine Strömungsrate zunimmt. Wenn der Vorfilter das an denselben adsorbierte Feuchtigkeitsabsorptionsmittel enthält, wird ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel im Nanomaßstab auf eine Oberfläche einer Faser adsorbiert und folglich erhöht sich eine Feuchtigkeitsbeschichtungswirkung auf eine Oberfläche einer Faser mit zunehmender Feuchtigkeit. Aufgrund der Feuchtigkeitsbeschichtung kann Feuchtigkeit zusätzlich Staub sammeln und ein Entweichen des gesammelten Staubs wird verhindert. Folglich kann der Vorfilter eine bessere Staubsammelfähigkeit aufweisen.
Nach einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung, das nicht von der Erfindung umfasst ist, kann das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 bis 25 nm aufweisen. Wenn die Oberfläche der Faser das an dieselbe adsorbierte Feuchtigkeitsabsorptionsmittel aufweist, hängt die Absorptionsfähigkeit derselben von dem durchschnittlichen Partikeldurchmesser des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels ab. Wenn ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels mehrere Nanometer beträgt, kann zudem die Staubsammelfähigkeit durch Beschichten der Oberfläche der Faser mit Feuchtigkeit erhöht werden. Wenn ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels kleiner als 1 nm ist, kann das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel insbesondere nicht gleichmäßig auf die Oberfläche der Faser adsorbiert werden. Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser größer als 25 nm ist, kann ein adsorbiertes Feuchtigkeitsabsorptionsmittel leicht entweichen. Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels kann 10 bis 20 nm und ferner 15 nm betragen.
Eine Gesamtadsorptionsmenge des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels kann 20 bis 30 g/cm² betragen. Wenn die Gesamtadsorptionsmenge des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels kleiner als 20 g/cm² ist, können insbesondere eine Beschichtungsmenge jeder Schicht des Vorfilters und eine mechanische Bindefähigkeit (bindability) verringert werden und folglich kann Staub entweichen. Wenn die Gesamtadsorptionsmenge größer als 30 g/cm² ist, kann sich ein Lüftungswiderstand aufgrund einer übermäßigen Beschichtungsmenge erhöhen.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Stärke des Vorfilters 20 bis 70 mm betragen.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die synthetische Vliesfaser 60 bis 70 Gew.-% Polyethylenterephthalat und 30 bis 40 Gew.-% Polymethylmethacrylat enthalten. Wenn der Gehalt an Polyethylenterephthalat kleiner als 60 Gew.-% ist, kann insbesondere die Menge der synthetischen Faser verringert werden und folglich können die Dichte und eine Staubsammelmenge verringert werden. Wenn der Gehalt an Polyethylenterephthalat größer als 70 Gew.-% ist, kann der Bindemittelgehalt verringert werden und folglich kann die Bindefähigkeit zwischen jeder Schicht verringert werden.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die synthetische Vliesfaser des Vorfilters eine durchschnittliche Porengröße von 300 bis 1000 µm aufweisen. Wenn die durchschnittliche Porengröße kleiner als 300 µm ist, kann dieselbe insbesondere kleiner als die der voluminösen Schicht des Hauptfilters sein und folglich kann sich ein Lüftungswiderstand erhöhen. Wenn die durchschnittliche Porengrößer größer als 1000 µm ist, kann der Sammelwirkungsgrad für Staub mit einer Partikelgröße von 5 bis 200 µm verringert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Hauptfilter eine kompakte Schicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 30 bis 50 µm enthält, eine Zwischenschicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 50 bis 150 µm enthält und auf der kompakten Schicht ausgebildet ist, und eine voluminöse Schicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 250 bis 350 µm enthält und auf der Zwischenschicht ausgebildet ist, und das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel wird an den Hauptfilter adsorbiert.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Gesamtadsorptionsmenge des an den Hauptfilter adsorbierten Feuchtigkeitsabsorptionsmittels 70 bis 80 g/cm² betragen. Insbesondere kann eine Staubsammelleistung schlecht sein, wenn eine Gesamtadsorptionsmenge des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels kleiner als 70 g/cm² ist. Wenn eine Gesamtadsorptionsmenge des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels größer als 80 g/cm² ist, können sich Produktionskosten erhöhen.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die kompakte Schicht aus einer synthetischen Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 30 bis 50 µm bestehen. Wenn eine durchschnittliche Porengröße der synthetischen Vliesfaser kleiner als 30 µm ist, kann insbesondere eine Leistung einer Kraftmaschine aufgrund eines Lüftungswiderstands etc. verringert werden. Wenn die durchschnittliche Porengröße der synthetischen Vliesfaser größer als 50 µm ist, können Probleme beim Sammeln von Staub mit einer Partikelgröße von 0,1 bis 0,5 µm bestehen. Die durchschnittliche Porengröße der synthetischen Vliesfaser kann 35 bis 45 µm und ferner 40 µm betragen. Wenn eine durchschnittliche Porengröße der kompakten Schicht 30 bis 50 µm beträgt, d.h. die durchschnittliche Porengröße kann ultrafein sein, kann Staub mit einer Größe von 0,1 bis 5,0 µm gesammelt werden. Insbesondere kann die kompakte Schicht Staub sammeln, der einen Abrieb einer Kraftmaschine und einen Fehler eines Luftströmungssensors verursachen kann.
Zudem kann die kompakte Schicht eine durchschnittliche Dichte von 0,08 bis 0,15 g/cm³ und eine Stärke von 0,3 bis 1,5 mm aufweisen. Wenn die kompakte Schicht eine durchschnittliche Dichte von kleiner als 0,08 g/cm³ aufweist, kann insbesondere eine Sammelleistung für Staub mit einer Partikelgröße von 0,1 bis 0,5 µm verringert werden. Wenn die kompakte Schicht eine durchschnittliche Dichte von größer als 0,15 g/cm³ aufweist, kann eine Leistung einer Kraftmaschine aufgrund eines Lüftungswiderstands etc. verringert werden. Wenn die Stärke der kompakten Schicht dünner als 0,3 mm ist, kann zudem eine Sammelleistung für Staub mit einer Partikelgröße von 0,1 bis 0,5 µm verringert werden. Wenn die Stärke der kompakten Schicht größer als 1,5 mm ist, kann sich eine Sammelleistung für Staub mit einer Partikelgröße von 0,1 bis 0,5 um erhöhen, aber die Stärken der Zwischenschicht und der voluminösen Schicht können verringert werden. Infolgedessen kann die an der Zwischenschicht und der voluminösen Schicht gesammelte Menge an Staub verringert werden.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Zwischenschicht eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 50 bis 150 µm sein. Wenn die synthetische Vliesfaser eine durchschnittliche Porengröße von kleiner als 50 µm aufweist, kann sich insbesondere ein Lüftungswiderstand erhöhen und folglich kann eine Leistung einer Kraftmaschine verringert werden. Wenn die synthetische Vliesfaser eine durchschnittliche Porengröße von größer als 150 µm aufweist, kann eine Staubsammelleistung der voluminösen Schicht verringert werden. Die durchschnittliche Porengröße der synthetischen Vliesfaser kann 95 bis 105 µm und ferner 100 µm betragen.
Zudem kann die Zwischenschicht eine durchschnittliche Dichte von 0,04 bis 0,1 g/cm³ und eine Stärke von 0,5 bis 1,5 mm aufweisen. Wenn die Zwischenschicht eine durchschnittliche Dichte von kleiner als 0,04 g/cm³ aufweist, kann sich insbesondere ein Lüftungswiderstand erhöhen und folglich kann eine Leistung einer Kraftmaschine verringert werden. Wenn die Zwischenschicht eine durchschnittliche Dichte von größer als 0,1 g/cm³ aufweist, kann eine Staubsammelleistung der Zwischenschicht verringert werden. Wenn die Stärke der Zwischenschicht kleiner als 0,5 mm ist, kann zudem eine Sammelleistung für Staub mit einer Partikelgröße von 0,5 bis 100 µm verringert werden. Wenn die Stärke der Zwischenschicht größer als 1,5 mm ist, kann sich ein Lüftungswiderstand erhöhen.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die voluminöse Schicht eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 250 bis 350 µm sein. Wenn die synthetische Vliesfaser eine durchschnittliche Porengröße von kleiner als 250 µm aufweist, kann sich insbesondere ein Lüftungswiderstand erhöhen. Wenn die synthetische Vliesfaser eine durchschnittliche Porengröße von größer als 350 µm aufweist, kann eine Sammelleistung für Staub mit einer Partikelgröße von 0,1 bis 5,0 µm verringert werden. Die durchschnittliche Porengröße der synthetischen Vliesfaser kann 290 bis 310 µm und ferner 300 µm betragen. Die durchschnittlichen Durchmesser der voluminösen Schicht und der Zwischenschicht können größer als der der kompakten Schicht sein und folglich kann Staub mit einer Partikelgröße von 0,5 bis 100 µm vorteilhaft gesammelt werden.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die voluminöse Schicht eine durchschnittliche Dichte von 0,02 bis 0,07 g/cm³ und eine Stärke von 1 bis 2,5 mm aufweisen. Wenn die voluminöse Schicht eine durchschnittliche Dichte von kleiner als 0,02 g/cm³ aufweist, kann insbesondere der Staubsammelwirkungsgrad der voluminösen Schicht verringert werden. Wenn die voluminöse Schicht eine durchschnittliche Dichte von größer als 0,07 g/cm³ aufweist, kann sich ein Lüftungswiderstand erhöhen und folglich kann eine Leistung einer Kraftmaschine verringert werden. Die voluminöse Schicht kann relativ großen Staub mit einer Partikelgröße von 0,5 bis 100 µm sammeln. Der Luftfilter kann ca. 80% oder mehr Staub sammeln. Wenn die Stärke der voluminösen Schicht kleiner als 1 mm ist, kann zudem Feinstaub in das Innere einer Kraftmaschine zugeführt werden. Wenn die Stärke der voluminösen Schicht größer als 2,5 mm ist, kann ein übermäßiger Lüftungswiderstand auftreten und folglich kann eine Leistung einer Kraftmaschine verringert werden. Die Stärke der voluminösen Schicht kann 1 bis 2 mm betragen.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der langlebige Luftfilter für Kraftfahrzeuge eine Absorptionsfähigkeit von 1 bis 20 cm/min aufweisen. Hier kann die Absorptionsfähigkeit einen Feuchtigkeitsabsorptionsgrad, d.h. eine absorbierte Distanz pro Minute, bedeuten. Das heißt, eine Distanz von 1 bis 20 cm pro Minute kann absorbiert werden, wenn der Luftfilter der vorliegenden Erfindung in Wasser getränkt wird.
4 veranschaulicht einen Luftfilter nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 veranschaulicht, kann der Luftfilter aus einem an einem oberen Teil gebildeten Vorfilter und einem an einem unteren Teil gebildeten Hauptfilter bestehen.
Indessen liefert die vorliegende Offenbarung ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines langlebigen Filters für Kraftfahrzeuge, wobei das Verfahren Folgendes enthalten kann: (a) einen Schritt zum Bilden einer Vliesbahn nach dem Kardieren einer synthetischen Faser; (b) einen Schritt zum Verbinden der Bahn durch einen Vernadelungsprozess; (c) einen Schritt zum jeweiligen Bilden eines Hauptfilters und eines Vorfilters durch Führen der verbundenen Bahn durch eine Presswalze; (d) einen Schritt zum jeweiligen Imprägnieren des Hauptfilters und des Vorfilters mit einer Feuchtigkeitsabsorptionsmittellösung; (e) einen Schritt zum jeweiligen Trocknen des imprägnierten Hauptfilters und Vorfilters; und (f) einen Schritt zum Herstellen eines Luftfilters durch Schichten des Vorfilters auf den Hauptfilter.
5 veranschaulicht ein Prozessablaufdiagramm einer Herstellung eines Luftfilters gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 gezeigt, wird zunächst eine synthetische Faser kardiert. Anschließend wird die kardierte synthetische Faser einem Verbindungsschritt zum Bilden einer Bahn ausgesetzt und ein Hauptfilter und ein Vorfilter, die durch Verbinden der Bahn durch einen Vernadelungsprozess gebildet werden, werden mit der Feuchtigkeitsabsorptionsmittellösung imprägniert. Als Nächstes wird Trocknen durchgeführt und dann werden der Hauptfilter und der Vorfilter aufgewickelt. Anschließend werden diese Filter geschichtet, um einen Luftfilter herzustellen.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Schritt (c) bei 130 bis 150°C für 30 Sekunden bis 3 Minuten ausgeführt werden und kann bei 140°C für eine Minute ausgeführt werden. Erfindungsgemäß wird im Schritt (c) der Vorfilter aus einer ersten synthetischen Vliesfaser mit einer Dichte von 0,031 bis 0,5 g/cm³ und einer zweiten synthetischen Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,01 bis 0,03 g/cm³ gebildet.
Nach der vorliegenden Erfindung enthält im Schritt (c) der Hauptfilter eine kompakte Schicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 30 bis 50 µm enthält, eine Zwischenschicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 50 bis 150 µm enthält und auf der kompakten Schicht ausgebildet ist, und eine voluminöse Schicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 250 bis 350 µm enthält und auf der Zwischenschicht ausgebildet werden kann.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Feuchtigkeitsabsorptionsmittellösung des Schrittes (d) eine Lösung sein, in der ein aus Siliziumdioxid bestehendes Feuchtigkeitsabsorptionsmittel in einem kolloidalen Zustand dispergiert wird.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Trocknen des Schrittes (e) bei 40 bis 100°C für drei bis sieben Stunden ausgeführt werden. Wenn die Trocknungstemperatur geringer als 40°C ist, kann insbesondere die Trocknungszeit verlängert werden. Wenn die Trocknungstemperatur höher als 100°C ist, kann das Siliziumdioxid zusammenkleben und folglich kann eine Hydrophobie auftreten. Wenn die Trocknungszeit kürzer als drei Stunden ist, kann zudem das Trocknen nicht normal durchgeführt werden. Wenn die Trocknungszeit länger als sieben Stunden ist, kann eine gesamte Herstellungszeit verlängert werden. Das Trocknen kann bei 70°C für fünf Stunden durchgeführt werden.
Ein langlebiger Luftfilter nach der vorliegenden Erfindung kann gemäß dem zuvor erwähnten Verfahren hergestellt werden, da das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel auf eine Faseroberfläche des Vorfilters gleichmäßig adsorbiert werden kann und folglich keine Desorption aufgrund einer Einwirkung von außen auftreten kann, wenn die synthetische Faser in eine Vliesform hergestellt und dann mit der Feuchtigkeitsabsorptionsmittellösung imprägniert und einem Trocknungsprozess ausgesetzt wird. Wenn eine Prozessreihenfolge geändert wird, d.h. wenn eine Vliesform nach dem Durchführen einer Adsorption des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels hergestellt wird, kann das an die Oberfläche der Faser adsorbierte Feuchtigkeitsabsorptionsmittel aufgrund anschließender Prozesse gelöst oder getrennt werden und folglich kann eine Absorptionsfähigkeit verringert werden.
Der Luftfilter für Kraftfahrzeuge der vorliegenden Erfindung kann eine Schwerkraftwirkung, eine Trägheitswirkung, eine Sperrwirkung und eine Diffusionswirkung verwenden, um Staub zu sammeln. In Bezug auf die Schwerkraftwirkung können insbesondere Partikel, die sich der Faser durch einen Luftstrom nähern, von dem Luftstrom aufgrund der Schwerkraft abkommen und auf der Faser des Filters präzipitiert werden, um gesammelt zu werden.
In Bezug auf eine Trägheitswirkung können Partikel von einem Luftstrom aufgrund von Trägheit abkommen und mit der Faser kollidieren. Solch eine Wirkung kann sich erhöhen, wenn Partikelgrößen groß sind, eine Dichte hoch ist, eine Geschwindigkeit hoch ist und eine Fasergröße klein ist. Eine Sammelwirkung kann aufgrund solch einer Wirkung erreicht werden.
In Bezug auf eine Sperrwirkung können die Partikel, wenn sich Partikel, die sich gemäß einem Luftstrom bewegen, der Faser nähern, aufgrund der Größe der Partikel eingefangen werden. Solch eine Wirkung kann durch die Größe der Faser und eine Proportion von Partikelgrößen beeinträchtigt werden. Solch eine Wirkung ist beim Sammeln von Partikeln mit einer Zwischengröße oder größeren Partikeln nützlich.
In Bezug auf eine Diffusionswirkung werden kleine Partikel durch eine Faser mit einer kleinen Größe bei einer geringen Geschwindigkeit durch Brownsche Bewegung aufgrund einer Kollision zwischen Gasmolekühlen und Partikeln leicht eingefangen und solch eine Wirkung wird nicht durch eine Partikeldichte beeinträchtigt. In Bezug auf die Diffusionswirkung kann insbesondere ein Entweichen von Staub mit einer bestimmen Größe oder mehr oder Staub, der mit einer konstanten Strömungsrate gesammelt wird, durch Behandeln des Vorfilters mit dem Feuchtigkeitsabsorptionsmittel verringert werden, wobei dadurch eine Staubsammelmenge erhöht wird.
Staub kann zudem durch eine elektrostatische Kraft gesammelt werden. Aufgrund der elektrostatischen Kraft können (-)- oder (+)-geladene Partikel unter Partikeln, die in der Luft schweben, durch eine elektrostatische Kraft an einer Faser eines Filters gesammelt werden, die eine permanente elektrische Polarisierbarkeit aufweist und ein elektrisches Feld für die Umgebung bildet.
Daher kann der langlebige Luftfilter für Kraftfahrzeuge nach der vorliegenden Erfindung durch Adsorbieren des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels an den Vorfilter, der aus der synthetischen Vliesfaser mit einer spezifischen durchschnittlichen Dichte besteht, und den Hauptfilter, der aus dreischichtigen synthetischen Vliesfasern mit spezifischen durchschnittlichen Porengrößen gebildet ist, hergestellt werden und folglich werden verglichen zu bestehenden Filtern ultrafeine Staubpartikel gesammelt und eine Staubsammelmenge stark erhöht. Folglich können Wartungskosten verringert werden.
Selbst wenn nur das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel im Nanomaßstab ohne ein separates Bindemittel auf den Vorfilter der vorliegenden Erfindung angewandt wird, wird zudem eine Adsorption ermöglicht. Durch Adsorbieren des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels an alle Schichten der kompakten Schicht, der Zwischenschicht und der voluminösen Schicht des Hauptfilters wird zudem ein Entweichen des aus der Luft gesammelten Staubs verhindert. Folglich kann eine Staubsammelmenge des Filters erhöht werden und folglich werden eine Abriebbeständigkeit und Haltbarkeit einer Kraftmaschine erhöht, wobei dadurch eine Lebensdauer einer Kraftmaschine erhöht wird.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf die folgenden Beispiele detaillierter beschrieben werden.
Herstellungsbeispiel 1: Herstellung des ersten Vorfilters
Dieses Herstellungsbeispiel ist nicht von der vorliegenden Erfindung umfasst. Zum Herstellen eines Vorfilters wurde eine synthetische Faser mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,026 g/cm³ in einem Kardierprozess verwendet. Anschließend wurde die kardierte synthetische Faser in eine Bahnform ausgebildet. Anschließend wurde die Bahn einer Vernadelung von ca. 700 Mal ausgesetzt und bei 140°C für eine Minute thermisch eingestellt bzw. thermisch fixiert (thermally set), wobei dadurch ein erster Vorfilter mit einer Stärke von 6 mm hergestellt wird.
Herstellungsbeispiel 2: Herstellung des zweiten Vorfilters.
Um einen Vorfilter herzustellen, wurden eine erste synthetische Faser mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,04 g/cm³ und eine zweite synthetische Faser mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,02 g/cm³ in einem Kardierprozess verwendet. Anschließend wurden die kardierte erste und zweite synthetische Faser gleichmäßig in eine Bahnform geschichtet. Anschließend wurde die Bahn einer Vernadelung von ca. 700 Mal ausgesetzt und bei 140°C für eine Minute thermisch fixiert, wobei dadurch ein zweiter Vorfilter mit einer Stärke von 4 mm hergestellt wird.
1 veranschaulicht eine Schnittansicht eines zweiten Vorfilters, der gemäß dem Herstellungsbeispiel 2 hergestellt wurde. Wie in 1 veranschaulicht, ist ein oberer Teil des Vorfilters in eine erste synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,04 g/cm³ ausgebildet und ein unterer Teil desselben in eine zweite synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,02 g/cm³ ausgebildet.
Herstellungsbeispiel 3: Herstellung des Hauptfilters
Zum Herstellen eines Hauptfilters wurde eine synthetische Faser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 40 µm in einem Prozess zum Kardieren einer kompakten Schicht verwendet, eine synthetische Faser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 100 µm in einem Prozess zum Kardieren einer Zwischenschicht verwendet und eine synthetische Faser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 300 µm in einem Prozess zum Kardieren einer voluminösen Schicht verwendet. Anschließend wurden die kardierten synthetischen Fasern in eine Bahnform gleichmäßig geschichtet. Hier wurde die kompakte Schicht in eine Stärke von 0,5 mm, die Zwischenschicht in eine Stärke von 1 mm und die voluminöse Schicht in eine Stärke von 1,5 mm ausgebildet. Anschließend wurde die Bahn einer Vernadelung von ca. 700 Mal ausgesetzt und bei 140°C für eine Minute thermisch fixiert, wobei dadurch ein Hauptfilter mit einer Stärke von 3 mm hergestellt wird. 2 veranschaulicht eine Schnittansicht eines Hauptfilters, der gemäß dem Herstellungsbeispiel 3 hergestellt wurde.
Beispiel 1
Dieses Beispiel ist nicht von der vorliegenden Erfindung umfasst. Eine Feuchtigkeitsabsorptionsmittellösung wurde durch Mischen von 45 Gew.-% Silizuiumdioxid-Sol (160g Siliziumdioxid-Sol) mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 12 nm und 55 Gew.-% Wasser und Dispergieren derselben in einem kolloidalen Zustand vorbereitet. Anschließend wurden der erste Vorfilter, der gemäß dem Herstellungsbeispiel 1 hergestellt wurde, und der Hauptfilter, der gemäß dem Herstellungsbeispiel 3 hergestellt wurde, mit der Feuchtigkeitsabsorptionsmittellösung imprägniert. Anschließend wurden der imprägnierte erste Vorfilter und der Hauptfilter bei 70°C für fünf Stunden getrocknet, wobei dadurch ein Vorfilter hergestellt wurde, bei dem feine Siliziumdioxidpartikel an eine Oberfläche einer Faser adsorbiert wurden. Hier betrug die Gesamtadsorptionsmenge des an den ersten Vorfilter adsorbierten Feuchtigkeitsabsorptionsmittels 30 g/cm² und eine Gesamtadsorptionsmenge des an den Hauptfilter adsorbierten Feuchtigkeitsabsorptionsmittels 75 g/cm². Anschließend wurden der Hauptfilter und der Vorfilter geschichtet, wobei dadurch ein Luftfilter für Kraftfahrzeuge hergestellt wird.
Beispiel 2
Ein Luftfilter für Kraftfahrzeuge wurde auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass der zweite Vorfilter, der gemäß dem Herstellungsbeispiel 2 hergestellt wurde, anstelle des ersten Vorfilters verwendet wurde. Hier betrug eine Gesamtadsorptionsmenge des an den zweiten Vorfilter adsorbierten Feuchtigkeitsabsorptionsmittels 30 g/cm² und eine Gesamtadsorptionsmenge des an den Hauptfilter adsorbierten Feuchtigkeitsabsorptionsmittels 75 g/cm².
Vergleichsbeispiel 1
Ein gewöhnlicher Luftreiniger ohne Vorfilter wurde verwendet.
Vergleichsbeispiel 2
Der erste Vorfilter und der Hauptfilter des Beispiels 1 wurden ohne Imprägnieren mit der Feuchtigkeitsabsorptionsmittellösung direkt geschichtet, um einen Luftfilter für Kraftfahrzeuge herzustellen.
Vergleichsbeispiel 3
Der erste Vorfilter und der Hauptfilter des Beispiels 2 wurden ohne Imprägnieren mit der Feuchtigkeitsabsorptionsmittellösung direkt geschichtet, um einen Luftfilter für Kraftfahrzeuge herzustellen.
Experimentelles Beispiel 1

Eigenschaften, wie beispielsweise Luftdurchlässigkeit, Staubsammelmenge, Druckverlust, anfänglicher Wirkungsgrad und Lebensdauerwirkungsgrad der Luftfilter, die gemäß den Beispielen 1 und 2 und Vergleichsbeispielen 1 bis 3 hergestellt wurden, wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 unten zusammengefasst. [Tabelle 1]

Klassifizierung	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Beispiel 1	Beispiel 2
Luftdurchlässigkeit (cc/cm²/sec)	55 bis 70	300↑	240↑	200↑	160↑
Staubsammelmenge (g)	205,09	343,55 (68%↑)	359, 65 (75%↑)	362,54 (77%↑)	375, 11 (83%1)
Druckverlust (mmAq)	86, 28	97, 64 (13%↑)	104,62 (21%↑)	109,69 (27%↑)	113,54 (31%↑)
Anfänglicher Wirkungsgrad (%)	98, 62	98, 96	99, 06	99, 15	99, 13
Lebensdauerwirkungsgrad (%)	99, 59	99, 77	99, 80	99, 81	99, 86

Wie in Tabelle 1 gezeigt, ist im Falle des Vergleichsbeispiels 1 die Luftdurchlässigkeit am geringsten und folglich sind eine Staubsammelmenge und ein Druckverlustwert am geringsten. Zudem kann bestätigt werden, dass verglichen zu den Beispielen 1 und 2 in den Fällen der Vergleichsbeispiele 2 und 3 die Luftdurchlässigkeit am höchsten ist, aber die Staubsammelmengen gering sind.
Andererseits kann bestätigt werden, dass in den Fällen der Beispiele 1 und 2 die Luftdurchlässigkeit verglichen zu den Vergleichsbeispielen 2 und 3 relativ gering ist, aber die Staubsammelmengen mit 77% und 83% relativ hoch sind. Zudem kann bestätigt werden, dass ein anfänglicher Wirkungsgrad und ein Lebensdauerwirkungsgrad bei 99% oder mehr gehalten werden. Folglich kann bestätigt werden, dass durch Adsorbieren des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels an den Vorfilter mit einer spezifischen durchschnittlichen Dichte und den Hauptfilter mit der dreischichtigen Struktur, die aus synthetischen Vliesfasern gebildet ist, deren durchschnittliche Durchmesser sich unterscheiden, ein besserer Lebensdauerwirkungsgrad aufgewiesen wird und gleichzeitig verschiedene Größen ultrafeiner Staubpartikel gesammelt werden, wobei dadurch eine Staubsammelmenge verglichen zu bestehenden Filtern stark erhöht wird.
3 veranschaulicht den gemäß dem Beispiel 1 hergestellten Hauptfilter, durch den Staub gesammelt wird. Wie in 3 veranschaulicht, kann bestätigt werden, dass eine große Menge an Staub mit relativ großen Partikelgrößen an der voluminösen Schicht gesammelt wird und relativ feiner Staub an die Zwischenschicht und kompakte Schicht adsorbiert wird.
Experimentelles Beispiel 2

Unter Verwendung der Luftfilter, die gemäß dem Beispiel 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 hergestellt wurden, wurden Staubsammelmengen abhängig von einer Luftfeuchtigkeit gemessen. Insbesondere wurden Staubsammelmengen bei 23°C unter Luftfeuchtigkeitsbedingungen von 50%, 55%, 60%, 70% und 80% gemäß KS R ISO 5011 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 unten zusammengefasst. In der Tabelle 1 unten werden erhöhten Mengen der Staubsammlung und erhöhte Raten in Bezug auf jene des Vergleichsbeispiels 1 berechnet. [Tabelle 2]

Klassifizierung	Versuchsbedingungen	Staubsammelmenge (g)	Erhöhte Menge der Staubsammlung (g)	Erhöhte Rate der Staubsammelmenge (%)	Druckverlust (mmAq)	Anfänglicher Wirkungsgrad (%)	Abschließender Wirkungsgrad (%)
Vergleichsbeispiel 1	23°C/ Luftfeuchtigkeit von 50%	145,08	-	-	86, 94	98, 62	99, 62
Vergleichsbeispiel 2	23°C/ Luftfeuchtigkeit von 50%	152,54	7,46	5%	88, 29	98, 74	99, 63
Vergleichsbeispiel 3	23°C/ Luftfeuchtigkeit von 50%	218,16	73, 08	50%	97,33	99, 03	99, 76
Beispiel 2	23°C/ Luftfeuchtigkeit von 50%	281,14	126,06	92%	109,56	99, 09	99, 84
	23°C/ Luftfeuchtigkeit von 55%	283,52	128,38	93%	106, 94	99, 08	99, 84
	23°C/ Luftfeuchtigkeit von 60%	287,10	131,98	94%	107,18	99,10	99,82
	23°C/ Luftfeuchtigkeit von 70%	291,14	136,06	97%	109,56	99,09	99,84
	23°C/ Luftfeuchtigkeit von 80%	295,11	139,92	97%	113,54	99, 13	99, 86

Wie in Tabelle 2 gezeigt, kann bestätigt werden, dass in den Fällen des Vergleichsbeispiels 1, auf das der Vorfilter nicht angewandt wurde, und Vergleichsbeispiels 2, auf das die Adsorption des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels nicht angewandt wurde, verglichen zu dem Beispiel 2 erheblich geringe Staubsammelmengen aufgewiesen wurden und der jeweilige anfängliche und abschließende Wirkungsgrad derselben relativ gering waren.
Zudem kann bestätigt werden, dass sich im Falle des Vergleichsbeispiels 3, auf das die Adsorption des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels nicht angewandt wurde, verglichen zu den Vergleichsbeispielen 1 und 2 eine Staubsammelmenge etwas erhöhte, aber verglichen zum Beispiel 2 gering ist.
Andererseits kann bestätigt werden, dass im Falle des Beispiels 2, auf das der Vorfilter und der Hauptfilter mit dem an dieselben adsorbierten Feuchtigkeitsabsorptionsmittel angewandt wurden, eine Staubsammelmenge pro Flächeneinheit am höchsten ist und sich eine Staubsammelmenge mit zunehmender Luftfeuchtigkeit auch erhöht. Folglich kann bestätigt werden, dass durch Adsorbieren des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels an den Vorfilter und den Hauptfilter ein Entweichen von Staub, der aus Luft gesammelt wird, aufgrund der Feuchtigkeitsabsorption verhindert wird und folglich ein Staubsammelwirkungsgrad der Filter erhöht wird.
Da der langlebige Luftfilter für Kraftfahrzeuge nach der vorliegenden Erfindung einen Vorfilter aus einer synthetischen Vliesfaser mit einer spezifischen durchschnittlichen Dichte und einen Hauptfilter, der aus dreischichtigen synthetischen Vliesfasern mit spezifischen durchschnittlichen Porengrößen gebildet wird, enthält, die ein an dieselben adsorbiertes Feuchtigkeitsabsorptionsmittel enthalten, wird, wie anhand der obigen Beschreibung offensichtlich ist, eine Staubsammelmenge durch Sammeln von ultrafeinen Staubpartikeln stark erhöht und folglich können Wartungskosten verringert werden.
Zudem wird eine Adsorption selbst dann ermöglicht, wenn nur ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel ohne ein separates Bindemittel auf den Vorfilter der vorliegenden Erfindung angewandt wird. Zudem kann ein Entweichen von Staub, der aus Luft durch die Feuchtigkeitsabsorption gesammelt wird, aufgrund des an alle Schichten einer kompakten Schicht, einer Zwischenschicht und einer voluminösen Schicht des Hauptfilters adsorbierten Feuchtigkeitsabsorptionsmittels verhindert werden und folglich wird eine Staubsammelmenge der Filter erhöht. Folglich werden eine Abriebbeständigkeit und Haltbarkeit der Kraftmaschine erhöht und folglich wird eine Lebensdauer der Kraftmaschine erhöht.

Claims

Luftfilter für Kraftfahrzeuge, aufweisend: einen Hauptfilter, welcher aufweist: eine kompakte Schicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 30 bis 50 µm aufweist; eine Zwischenschicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 50 bis 150 µm aufweist und auf der kompakten Schicht ausgebildet ist; und eine voluminöse Schicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 250 bis 350 µm aufweist und auf der Zwischenschicht ausgebildet ist; und einen Vorfilter, welcher aufweist: eine erste synthetische Vliesfaserschicht mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,031 bis 0,5 g/cm³ und eine zweite synthetische Vliesfaserschicht mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,01 bis 0,03 g/cm³ aufweist, wobei ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel an den Vorfilter und an den Hauptfilter adsorbiert wird.
Luftfilter nach Anspruch 1, wobei das Feuchtigkeitsabsorptionsmittel Siliziumdioxid ist.
Luftfilter nach Anspruch 1, wobei eine Gesamtadsorptionsmenge des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels 20 bis 30 g/cm³ beträgt.
Luftfilter nach Anspruch 1, wobei eine Stärke des Vorfilters 20 bis 70 mm beträgt.
Luftfilter nach Anspruch 1, wobei die synthetische Vliesfaser 60 bis 70 Gew.-% Polyethylenterephthalat und 30 bis 40 Gew.-% Polymethylmethacrylat aufweist.
Luftfilter nach Anspruch 1, wobei eine Stärke der ersten und zweiten synthetischen Vliesfaserschicht jeweils 10 bis 35 mm beträgt.
Luftfilter nach Anspruch 1, wobei eine Gesamtadsorptionsmenge des Feuchtigkeitsabsorptionsmittels, das an den Hauptfilter adsorbiert wird, 70 bis 80 g/cm² beträgt.
Luftfilter nach Anspruch 1, wobei die kompakte Schicht eine durchschnittliche Dichte von 0,08 bis 0,15 g/cm³ und eine Stärke von 0,3 bis 1,5 mm aufweist.
Luftfilter nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht eine durchschnittliche Dichte von 0,04 bis 0,1 g/cm³ und eine Stärke von 0,5 bis 1,5 mm aufweist.
Luftfilter nach Anspruch 1, wobei die voluminöse Schicht eine durchschnittliche Dichte von 0,02 bis 0,07 g/cm³ und eine Stärke von 1 bis 2,5 mm aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines langlebigen Luftfilters für Kraftfahrzeuge, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Kardieren einer synthetischen Faser und Bilden einer Vliesbahn zur Herstellung eines Vorfilters durch; Kardieren von synthetischen Fasern und Bilden einer Vliesbahn zur Herstellung eines Hauptfilters; Bilden eines Vorfilters durch Verbinden der Vliesbahn zur Herstellung des Vorfilters durch einen Vernadelungsprozess nach dem Kardieren, wobei der Vorfilter mit einer ersten synthetischen Vliesfaserschicht mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,031 bis 0,5 g/cm3 und einer zweite synthetischen Vliesfaserschicht mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,01 bis 0,03 g/cm3 ausgebildet wird und Führen der verbundenen Bahn durch eine Presswalze; Bilden eines Hauptfilters durch Verbinden der Vliesbahn zur Herstellung des Hauptfilters durch einen Vernadelungsprozess nach dem Kardieren, wobei der Hauptfilter mit einer kompakten Schicht ausgebildet wird, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 30 bis 50 µm enthält, einer Zwischenschicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 50 bis 150 µm enthält und auf der kompakten Schicht ausgebildet wird, und einer voluminöse Schicht, die eine synthetische Vliesfaser mit einer durchschnittlichen Porengröße von 250 bis 350 µm enthält und auf der Zwischenschicht ausgebildet wird und Führen der verbundenen Bahn durch eine Presswalze; jeweiliges Imprägnieren des Hauptfilters und des Vorfilters mit einer Feuchtigkeitsabsorptionsmittellösung; jeweiliges Trocknen des imprägnierten Hauptfilters und Vorfilters; und Herstellen eines Luftfilters durch Schichten des Vorfilters auf den Hauptfilter.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei im Schritt zum Imprägnieren des Hauptfilters und des Vorfilters mit einer Feuchtigkeitsabsorptionsmittellösung die Feuchtigkeitsabsorptionsmittellösung eine Lösung ist, in der ein aus Siliziumdioxid bestehendes Feuchtigkeitsabsorptionsmittel in einem kolloidalen Zustand dispergiert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei im Schritt zum jeweiligen Trocknen des imprägnierten Hauptfilters und Vorfilters das Trocknen bei 40 bis 100°C für drei bis sieben Stunden ausgeführt wird.