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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums für ein Betriebsmittel eines Kraftfahrzeugs, wie z. B. flüssige Betriebsmittel wie Öl. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Filtermedium sowie ein Filterelement.
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Stand der Technik
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Filter oder Filterelemente umfassen in der Regel ein Filtermedium, das es ermöglicht, beispielsweise ein Fluid zu filtern. Ein Fluid kann ein Öl, ein Kraftstoff, eine Harnstofflösung oder eine andere Flüssigkeit sein. Das Filtermedium kann zu einem sternförmig gefalteten Endlosfaltenbalg geformt sein. Um einen derartigen Endlosfaltenbalg zu bilden, sind ein erster Endabschnitt des Filtermediums und ein zweiter Endabschnitt des Filtermediums miteinander verbunden. Dabei kann das Filtermedium eine Vielzahl von Falten aufweisen. Um eine Beabstandung zwischen zwei benachbarten Falten zu gewährleisten, kann das Filtermedium ein Gitter umfassen, das auf ein Filtermaterial aufgebracht wurde. Beispielsweise beschreibt die
DE 43 95 947 T1 , dass Drainage-Schichten in Form eines Netzes oder eines Gitters oder als poröse gewebte oder nichtgewebte Schicht ausgebildet sein können. Aus der
EP 0 084 143 B1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Filtermatte bekannt, bei dem thermisch erweichbare Fasern allein oder in Abmischung mit nicht erweichbaren Fasern zu einem Vlies vereint werden. Das Vlies wird auf ein thermisch erweichbares Gitter mit diskret verteilten konvex ausgebildeten Bereichen aufgelegt, die sich um wenigstens 0,3 mm über die Oberfläche des Vlieses erheben. Das Gitter weist einen Schmelzpunkt von 50 °C oder mehr unterhalb des Schmelzpunktes der thermisch erweichbaren Fasern auf. Aus der Richtung des Vlieses wird auf eine Temperatur erwärmt, die mindestens 20 °C oberhalb des Schmelzpunktes des Gitters, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes der thermisch erweichbaren Fasern liegt. Zur gegenseitigen Verbindung wird eine Verpressung vorgenommen, so dass eine Filtermatte aus einem Vliesstoff und einem punktuell aufgeschmolzenen Gitter entsteht. Das Anschmelzen des Gitters selbst bzw. das Einbringen von zusätzlichem, flüssigem Kleber zur Verbindung von Gitter und Filtermedium hat den Nachteil, dass sich die Filterporen durch das Aufschmelzen verschließen können und sich die Filtrationseigenschaften hierdurch nachteilig verändern können, insbesondere können die Filterporen verblocken. Zudem wird im Fall des Anschmelzens des Gitters die Dicke des Gitters nachteilig verändert, so dass die Gittereigenschaften, insbesondere die mechanische Stabilität und die Abstandshaltung und somit die Drainage-Funktion des Gitters nachteilig verändert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums und ein verbessertes Filtermedium sowie Filterelement insofern zu schaffen, dass die Aufbringung eines Gitters auf ein Filtermedium die Filtrationseigenschaften nicht nachteilig gegenüber den Filtrationseigenschaften desselben Filtermediums ohne aufgebrachtes Gitter verändert, insbesondere soll ein Verfahren zur Bereitstellung eines Filtermediums mit einem darauf aufgebrachten Gitter und ein derartiges Filtermedium bereitgestellt werden, bei welchem die Filterporen des Filtermaterials durch Aufbringen des Gitters nicht nachteilig verändert werden, insbesondere verschlossen werden, beispielsweise durch zusätzlich aufgebrachten, flüssigen Kleber. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Filtermedium mit einem Gitter und einem Filtermaterial sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, wobei das Gitter die Drainagefunktion für das durchströmende Öl als Abstandshalter und als Vermittler mechanischer Stabilität erfüllen kann, ohne dass die Poren des Filtermaterials durch das Aufbringen des Gitters verschlossen werden. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Filtermedium und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, wobei zwischen dem Filtermaterial und dem Gitter eine qualitativ hochwertige Schweißnaht ermöglicht wird, ohne das Gitter und/oder das Filtermaterial für den Stoffschluss vollständig durchschmelzen zu müssen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Filtermedium und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, wobei die Dicke des Gitters nicht verringert werden muss zur Verbindung mit dem Filtermedium.
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Demgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums für einen Fluidfilter, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bereitstellen eines flächigen Filtermaterials; Bereitstellen eines Gitters; Anordnen eines schmelzbaren Verbindungsmaterials zwischen dem Filtermaterial und dem Gitter, wobei das schmelzbare Verbindungsmaterial auf das Gitter aufgebracht wird und/oder auf das Filtermaterial aufgebracht wird; thermisches Verflüssigen oder Erweichenlassen des Verbindungsmaterials, wobei eine Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials niedriger ist als eine Schmelztemperatur des Gittermaterials; Aneinanderlegen des Filtermaterials und des Gitters, wobei das Aneinanderlegen vor, während oder nach dem thermischen Verflüssigen oder Erweichenlassen erfolgen kann; Erstarrenlassen des Verbindungsmaterials zum Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Gitter und dem Filtermaterial mit Hilfe des Verbindungsmaterials.
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Indem das Verbinden des Filtermaterials mit dem Gitter mittels thermischen Verflüssigens oder Erweichenlassens und Erstarrenlassens des Verbindungsmaterials verwirklicht wird, kann schnell ein fester Verbund zwischen Filtermaterial und Gitter hergestellt werden, da ein Erstarren des Verbindungsmaterials in relativ kurzer Zeit erfolgen kann. Weiterhin kann das thermische Verflüssigen oder Erweichenlassen des Verbindungsmaterials aufwandsgünstig in eine Fließfertigung implementiert werden, da lediglich lokal eine Temperaturerhöhung realisiert werden muss. Das Erstarrenlassen des Verbindungsmaterials kann entsprechend nach Durchlaufen der Temperaturerhöhung erfolgen.
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Beispielsweise ist das Filtermaterial ein Vliesmaterial. Unter einem „Vliesmaterial“ wird vorliegend ein Material verstanden, das Vliesstoff umfasst. Ein Vliesstoff ist ein Gebilde aus Fasern begrenzter Länge, Endlosfasern (Filamenten) oder geschnittenen Garnen jeglicher Art und jeglichen Ursprungs, die auf irgendeine, nichtgewebte, Weise zu einem Vlies (einer Faserschicht, einem Faserflor) zusammengefügt und auf irgendeine, nichtgewebte, Weise miteinander verbunden worden sind. Geeignete Verbundarten der Fasern untereinander im Vliesstoff sind der Formschluss, z. B. durch Verschlingung, und/oder die Kohäsion und/oder die Adhäsion, wobei die Fasern im Vliesstoff orientiert oder wirr angeordnet sein können.
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Das Filtermaterial kann auch Papier oder einen anderen für die Filtration geeigneten Stoff umfassen. Geeignete Stoffe umfassen Schaumstoff, somit ein geschäumter Kunststoff mit zelliger Struktur, Textilien, und Membranen, beispielsweise Polymermebranen.
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Unter einem „Gitter“ wird vorliegend eine Struktur verstanden, die Stege umfasst, wobei die Stege derart angeordnet sind, dass Zwischenräume oder durchgängige Öffnungen zwischen den Stegen ausgebildet werden. Die Verwendung eines Gitters in einem Flüssigkeitsfilter hat den Vorteil, dass ein Zusammenpressen von Falten unterbunden wird. Ein derartiges Zusammenpressen von Falten wird bei einem Filter ohne Gitter durch die hohen Druckabfälle verursacht, die in der Regel in Flüssigkeitsfiltern auftreten können. Das Gitter verhindert ein flächiges „Aneinanderbacken“ oder Aneinanderhaften von Faltenabschnitten, da eine Beabstandung der Faltenabschnitte durch die Stege gewährleistet ist.
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Das Gitter ist aus einer Vielzahl von Maschen gebildet. Vorzugsweise begrenzt eine Öffnung eine Fläche des Filtermaterials, die größer als 0,1, 0,2, 0,5 oder 1 mm2 ist. Die Flächen weisen beispielsweise eine viereckige Geometrie auf. Die Flächen können insbesondere rautenförmig, parallelogrammförmig oder quadratförmig ausgebildet sein. Alternativ können die Flächen auch oval oder rund ausgebildet sein.
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Unter einem „schmelzbaren Verbindungsmaterial“ wird vorliegend ein Material verstanden, das bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur oder eines bestimmten Temperaturbereichs ausgehend von einem festen Aggregatzustand in einen flüssigen Aggregatzustand überführbar ist. Dieses Überführen kann auch als Schmelzen bezeichnet werden. Weiterhin ist bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur oder eines bestimmten Temperaturbereichs das Verbindungsmaterial vom flüssigen Aggregatzustand in den festen Aggregatzustand unter Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung überführbar. Dies kann als Erstarrenlassen oder Erstarren des Verbindungsmaterials bezeichnet werden. Geeignete Erweichungs- oder Schmelztemperaturen des Verbindungsmaterials sind in einem Bereich von z. B. 70 bis 500 °C, bevorzugt 80 bis 400 °C, besonders bevorzugt 100 bis 300 °C. Für die beschriebenen Änderungen der Aggregatzustände wird von einem annähernd konstanten äußeren Druck ausgegangen. Vorzugsweise herrscht dabei atmosphärischer Druck [Normaldruck (Standardbedingungen)]. Geeignete schmelzbare Verbindungsmaterialien sind beispielsweise Thermoplaste. Ein Thermoplast ist ein Kunststoff, der in einem bestimmten Temperaturbereich reversibel (thermoplastisch) verformbar ist. Thermoplaste sind zudem schweißbar. Der Thermoplast kann entsprechend einen weichen, flüssigen oder schmelzflüssigen Zustand annehmen. Geeignete Thermoplaste sind Polyolefine, Polyamide, oder Polyester. Das schmelzbare Verbindungsmaterial kann beispielsweise bei Temperaturerhöhung einen Zustand annehmen, in welchem es derart verformbar ist, dass ein Stoffschluss mit einem anderen Material eingegangen werden kann. Beispielsweise ist das schmelzbare Verbindungsmaterial als schmelzklebendes Verbindungsmaterial ausgebildet. Das schmelzbare Verbindungsmaterial hat eine niedrigere Schmelztemperatur als das Gitter. Bevorzugt hat das schmelzbare Verbindungsmaterial eine Schmelztemperatur, welche 1 bis 40 °C, besonders bevorzugt 10 bis 20 °C unterhalb der Schmelztemperatur des Gitters liegt. Beispielsweise kann ein Gitter aus einem Polyolefin, Polyamid oder Polyester ausgebildet sein und die schmelzbare Verbindung kann aus einem in der Schmelztemperatur entsprechend niedriger gewählten Co-Polyolefin, Co-Polyamid oder Co-Polyester ausgewählt sein, wobei das Grundpolymer bevorzugt aus derselben Gruppe ist, also anschaulich ausgedrückt beispielhaft für die Gruppe der geeigneten Thermoplaste kann ein Polyolefin-Gitter mit einem Co-Polyolefin-Verbindungsmaterial verwendet werden. Geeignete Kombinationen umfassen Polyester/Copolyester; Polypropylen/Polyethylen (PP/PE) oder Polyprpopylen/ Co-Polypropylen (PP/CoPP), Polyamid/Co-Polyamid (PA/CoPA) oder Mischungen davon sein.
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Das Gittermaterial hat in einer Ausführungsform eine gleich hohe oder eine höhere Schmelztemperatur als das Filtermaterial. Bevorzugt hat das Gitter eine Schmelztemperatur, welche 1 bis 40 °C, besonders bevorzugt 10 bis 20 °C oberhalb der Schmelztemperatur des Filtermaterials liegt. Dies hat den Vorteil, dass auch das Filtermaterial in seiner Dicke bzw. Struktur nicht durch ein Schmelzen nachteilig verändert wird. Das Filtermaterial kann auch keinen Schmelzpunkt haben.
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Unter „thermischem Verflüssigen oder Erweichenlassen“ wird vorliegend das Erzeugen eines Zustands mit Hilfe einer Temperaturerhöhung oder eines Wärmeeintrags verstanden, in dem das Verbindungsmaterial seinen Zustand plastisch verändern kann und sich dadurch die Oberfläche des Verbindungsmaterials an einen Verbindungspartner anpasst. Die Anpassung der Oberfläche des Verbindungsmaterials an den Verbindungspartner kann auch als Benetzung verstanden werden.
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Unter „Erstarrenlassen“ wird vorliegend das Verfestigen des Verbindungsmaterials verstanden. Somit wird das Verbindungsmaterial, insbesondere durch Abkühlenlassen unterhalb der Schmelztemperatur, in einen festen Aggregatzustand überführt.
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Unter einer „stoffschlüssigen Verbindung“ wird vorliegend eine Verbindung verstanden, bei der die Verbindungspartner durch Verschmelzen, durch intermolekulare oder chemische Bindungskräfte oder gegebenenfalls über Zusatzstoffe miteinander verbunden werden. Zu diesen Verbindungen gehören insbesondere Schweiß-, Löt- und Klebverbindungen. Stoffschlüssige Verbindungen sind somit nichtlösbare bzw. nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindungen, die sich daher nur durch Zerstörung der Verbindung trennen lassen. Dabei wird vorliegend die Verbindung zwischen dem Verbindungsmaterial und dem Filtermaterial sowie die Verbindung zwischen dem Verbindungsmaterial und dem Gitter als stoffschlüssig angesehen. Die Verbindung zwischen Filtermaterial und Gitter wird auch als stoffschlüssig angesehen, wobei das Verbindungsmaterial als Zwischenschicht und somit als Verbindungsmittel vorliegt. Es kann zusätzlich auch ein Formschluss und/oder Reibkraftschluss zwischen dem Filtermaterial und dem Gitter vorliegen. Eine „formschlüssige Verbindung“ entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern.
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Eine „kraftschlüssige Verbindung“ setzt eine Normal-Kraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Kraftschlüssige Verbindungen können durch Reibschluss verwirklicht werden. Die gegenseitige Verschiebung der Flächen ist verhindert, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegen-Kraft nicht überschritten wird.
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Das Filtermaterial und das Gitter werden mittels des schmelzbaren Verbindungsmaterials zusammengehalten, wobei das schmelzbare Verbindungsmaterial bevorzugt ausschließlich schmelzklebende Verbindungseigenschaften aufweist. Das schmelzbare Verbindungsmaterial dient mit anderen Worten als Adhäsionsmittel, wobei der Stoffschluss durch Wärmeeintrag und Aneinanderlegen oder auch optional durch zusätzlichen Druck bzw. Zusammenpressen erfolgt. Anschaulich beschrieben erfolgt die Verbindung mittels des Verbindungsmaterials durch „Aufbügeln“ des Gitters auf dem Filtermaterial. Hierbei ist der zusätzliche, optionale Mindestdruck der Druck, der dem Eigengewicht des Gitters oder des Filtermaterials entspricht. Es werden somit das Gitter und/oder das Filtermaterial durch das schmelzbare Verbindungsmaterial „bügelbar“ gemacht.
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In einer Ausführungsform können das thermische Verflüssigen oder Erweichenlassen und das Zusammenpressen zur zusätzlichen Prozessoptimierung parallel ausgeführt werden.
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Das schmelzbare Verbindungsmaterial weist bevorzugt kein oder im Wesentlichen kein Lösungsmittel auf. Das schmelzbare Verbindungsmaterial kann zudem keine chemisch härtende Komponente aufweisen. Alternativ kann das schmelzbare Verbindungsmaterial einen chemisch härtenden Bestandteil und/oder ein Lösungsmittel aufweisen. Schmelzbare Verbindungsmittel, die kein oder im Wesentlichen kein Lösungsmittel aufweisen, haben den Vorteil, dass diese lagerungstechnisch und aus Arbeitssicherheitsaspekten gegenüber lösungsmittelhaltigen Alternativen einfacher und sicherer handzuhaben und zu verarbeiten sind.
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Das Filtermaterial und das Gitter können nur partiell oder abschnittsweise stoffschlüssig verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass ein größerer Bereich des Filtermaterials zum Filtern verwendet werden kann. Das Gittermaterial umfasst beispielsweise Polyester.
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Das schmelzbare Verbindungsmaterial umfasst beispielsweise Co-Polyester. Das schmelzbare Verbindungsmaterial kann auch zusätzlich als Siegelschicht dienen.
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In weiteren Ausführungsformen umfassen das Verbindungsmaterial und das Gittermaterial schmelzbaren Kunststoff, wobei eine Schmelztemperatur des Gittermaterials höher ist als eine Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials.
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Dies hat den Vorteil, dass ein Wärmeeintrag bzw. eine Erwärmung derart gewählt werden kann, dass das Verbindungsmaterial erweicht oder anfängt sich zu verflüssigen und das Gittermaterial im Wesentlichen seinen Aggregatzustand beibehält. Der schmelzbare Kunststoff umfasst beispielsweise einen Thermoplast oder besteht vollständig daraus. Beispielsweise kann das Verbindungsmaterial als niedrig schmelzende Komponente und das Gittermaterial als höher schmelzende Komponente bezeichnet werden.
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In Ausführungsformen werden das Gitter und das Verbindungsmaterial zu einem Zweischicht-Gitter extrudiert, insbesondere coextrudiert. Diese Ausführungsform ist besonders bevorzugt, da diese besonders kostengünstig ist, da sie zur Herstellung des Gitters nur einen Prozessschritt erfordert. Die Herstellung ist zudem kostengünstig durch die Einsparung von zusätzlichem flüssigem Kleber und weist eine gegenüber der Nutzung eines flüssigen Klebers erhöhte Arbeitssicherheit auf. Die Verbindungsmaterialschicht weist einen vollständigen Stoffschluss auf und ist daher nicht zerstörungsfrei trennbar, dies ermöglicht eine besonders einfache Verarbeitung. Das Gitter ist anschaulich ausgedrückt „aufgebügelt“. Das Gitter kommt anschaulich beschrieben in einer Lage aus der Extrusionsdüse als Mehrschichtverbund in einem Prozessschritt heraus, ohne dass sich die Schmelzen von Gittermaterial, ggf. des Filtermaterials, und dem schmelzbaren Verbindungsmaterial während der Extrusion vermischen. Die einzelnen Schichten, Filtermaterial, Verbindungsmaterial und Gittermaterial, sind somit voneinander unterscheidbar und stofflich getrennt. Das Verbindungsmaterial haftet auf der jeweiligen Oberfläche und macht diese „bügelbar“, also durch Wärmeeintrag und Aneinanderlegen oder optional zusätzliches Zusammenpressen stoffschlüssig verbindbar. Hierdurch wird eine qualitativ hochwertige Schweißnaht ermöglicht, ohne das Gitter bzw. das Filtermaterial vollständig durchzuschmelzen.
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Vorzugsweise werden dabei das Gitter und das Verbindungsmaterial stoffschlüssig miteinander verbunden. Beispielsweise sind das Gitter und das Verbindungsmaterial einstückig gebildet. Das Zweischicht-Gitter wird beispielsweise mit Hilfe von Coextrusion urgeformt. Beispielsweise wird eine Zweischicht-Coextrusionsdüse verwendet. Beispielsweise wird der Zweischicht-Coextrusionsdüse ein verflüssigtes Gittermaterial und ein verflüssigtes Verbindungsmaterial zugeführt. Dabei kann das verflüssigte Gittermaterial auch als Gitterrohmaterial und das verflüssigte Verbindungsmaterial als Verbindungsrohmaterial bezeichnet werden. Das Gitterrohmaterial und das Verbindungsrohmaterial können derart urgeformt werden, dass sie als geschichtete Stränge eine Gitterstruktur ausbilden. Im Extrusionsprozess, insbesondere Coextrusionsprozess, werden mit anderen Worten das Gitterrohmaterial und das Verbindungsrohmaterial, vorzugsweise mit unterschiedlichen Schmelzpunkten, übereinander extrudiert. Es entsteht hierdurch ein Gitter, das aus zwei Lagen aufgebaut ist. Bevorzugt hat das Verbindungsrohmaterial einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Gitterrohmaterial. Anschaulich formuliert hat dies den zusätzlichen Vorteil, dass dadurch, dass das Verbindungsrohmaterial bei niedrigeren Temperaturen schmilzt, das „Aufbügeln“ bzw. stoffschlüssige Urformen bzw. auch stoffschlüssige, thermische Formen durch Aneinanderlegen oder auch zusätzlich unter Druckeintrag, ohne Zerstörung oder Schädigung des Gitterrohmaterials, insbesondere ohne Verringerung der Dicke des Gitterrohmaterials, möglich ist, da das Gitterrohmaterial bei der Schmelztemperatur des Verbindungsrohmaterials noch nicht geschmolzen ist. Dies ist besonders wichtig, da insbesondere eine Verringerung der Dicke des Gittermaterials die Drainagefunktion des Gittermaterials vermindert oder sogar zerstört.
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Vorteilhafterweise können somit das Gitter und das schmelzbare Verbindungsmaterial als eine Einheit bereitgestellt werden. Alternativ kann das schmelzbare Verbindungsmaterial an das Gitter oder das Gitter an das Verbindungsmaterial anextrudiert werden.
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In Ausführungsformen umfasst das Verbindungsmaterial Schmelzfasern, die auf das Filtermaterial aufgebracht werden. Es können aber auch das Filtermaterial und das schmelzbare Verbindungsmaterial als Kern-Mantel-Fasern („Core-Shell-Fasern“) ausgebildet sein. Das Verbindungsmaterial und das Filtermaterial können auch zusammen extrudiert, insbesondere coextrudiert, sein bzw. werden. Dies hat den Vorteil, dass das Verbindungsmaterial und das Filtermaterial als eine Einheit bereitgestellt werden können. Anschaulich ausgedrückt weist die (co)extrudierte Faser des Filtermaterials außen (Mantel) eine niedrigerschmelzende Schicht auf und innen (Kern) eine gegenüber dem Mantel höherschmelzende Schicht auf, wobei die innere Schicht beim Verbinden, insbesondere stoffschlüssigen thermischen Fügen, nicht aufgeschmolzen wird.
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In Ausführungsformen wird das Verbindungsmaterial auf das Gitter und/oder das Filtermaterial aufgesprüht. Das Aufsprühen erfolgt beispielsweise mit Hilfe einer Sprühdüse. Dies kann beispielsweise bei einem Abwickeln des Filtermaterials oder des Gitters erfolgen. Beispielsweise liegt das schmelzbare Verbindungsmaterial beim Aufsprühen in einem flüssigen Zustand vor. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise nach dem Aufsprühen durch Erstarrenlassen des Verbindungsmaterials eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet werden kann. Entsprechend erfolgt beispielsweise das Verflüssigen des Verbindungsmaterials schon während oder vor dem Aufsprühvorgang. Das Aufsprühen hat den Vorteil, dass es direkt bei der Herstellung des Filtermediums inline (in einem fortlaufenden Herstellungsprozess) erfolgen kann. Somit ist kein zusätzlicher, separater Prozessschritt erforderlich. Das aufgesprühte Verbindungsmaterial ist zusätzlich vorteilhaft ein Thermoplast, insbesondere ein sogenannter Schmelzkleber, welcher im heißen Zustand auf die Klebefläche aufgetragen, insbesondere aufgesprüht, wird, umgehend nach dem Sprühauftrag erstarrt und hierdurch eine feste Verbindung mit dem Gitter und/oder dem Filtermaterial bildet. Dies hat den weiteren Vorteil, dass das Filtermedium konventionell gewickelt werden kann und beim anschließenden stoffschlüssigen, thermischen Formen durch Erwärmen und Aneinanderlegen oder auch zusätzlich durch Zusammenpressen also unter Druckeintrag, insbesondere beispielsweise durch eine beheizte Walze, anschaulich ausgedrückt „aufgebügelt“ werden kann.
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Da Filtermaterial wird durch die Verbindung mit dem Gitter nicht zerstört, weil das schmelzbare Verbindungsmaterial anschaulich als zunächst wieder fester aber gezielt wieder schmelzbarer Schmelzkleber auf der Oberfläche der Faser des Filtermaterials aufgebracht wird und die Schmelztemperatur unter der Schmelztemperaturdes Filtermaterials liegt, bzw. kein thermischer Abbau stattfindet.
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In Ausführungsformen werden das Filtermaterial, das Verbindungsmaterial und das Gitter aneinandergelegt entlang einer Heizstrecke gefördert, insbesondere zusätzlich unter Einsatz einer, insbesondere beheizten oder erwärmten, Walze. Dadurch wird das Verbindungsmaterial (4) zumindest abschnittsweise verflüssigt und/oder erweicht und optional zusätzlich, zumindest abschnittsweise, zusammengepresst.
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Beispielsweise werden das Filtermaterial, das Verbindungsmaterial und das Gitter aneinandergelegt über eine erwärmte oder beheizte Walze gefördert. Dadurch wird das Verbindungsmaterial zumindest abschnittsweise verflüssigt oder zum Erweichen gebracht. Die Aufbügelbarkeit des Verbindungsmaterials mittels einer erwärmten oder beheizten Walze hat den zusätzlichen Vorteil, dass kein zusätzlicher, flüssiger Kleber verwendet werden muss, der aushärten muss, wobei dieses Aushärten je nach flüssigem Kleber bis zu mehrere Tage benötigt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher einfacher, schneller, günstiger und arbeitssicherer als ein herkömmliches Verfahren, bei welchem das Filtermaterial und das Gittermaterial mittels eines flüssigen Klebers verbunden werden, der aushärten muss. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem vorteilhaft gegenüber einem herkömmlichen Verfahren, in dem das schmelzbare Verbindungsmaterial eine Schmelztemperatur über der Schmelztemperatur des Gitters oder des Filtermaterials hat, da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weder das Gittermaterial noch das Filtermaterial beim Verbinden mittels des Verbindungsmaterials geschmolzen werden.
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„Aneinandergelegt“ bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung ein flächiges Schichten des Filtermaterials, des Verbindungsmaterials und des Gitters. Vorzugsweise werden das Zweischicht-Gitter und das Filtermaterial mit Hilfe einer Umlenkrolle während der Beförderung aneinandergelegt. Anschließend durchlaufen das Filtermaterial und das Zweischicht-Gitter die Heizstrecke, insbesondere die erwärmte Walze, wobei das Gitter, das Filtermaterial und das Verbindungsmaterial derart erwärmt werden, dass lediglich das Verbindungsmaterial verflüssigt oder erweicht wird. Beispielsweise kann nach dem Durchlaufen der Heizstrecke das Verbindungsmaterial erstarren, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gitter und dem Filtermaterial verwirklicht wird. Alternativ oder zusätzlich können Schmelzfasern zwischen dem Filtermaterial und dem Gitter beim Durchlaufen der Heizstrecke aufgeschmolzen werden. Entsprechend kann auch durch das Erstarrenlassen der Schmelzfasern die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gitter und dem Filtermaterial verwirklicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Verbindungsmaterial mittels eines Bügelvorgangs verflüssigt oder zum Erweichen gebracht werden. Damit kann das Zweischicht-Gitter beispielsweise auf das Filtermaterial mittels Wärmeeintrags und Aneinanderlegens oder zusätzlich durch Zusammenpressen aufgebügelt werden. Die Verbindung erfolgt daher vorteilhaft bereits durch den Einsatz der beheizten Walze in einem Schritt und benötigt keinen zusätzlichen Prozessschritt, keinen zusätzlichen Kleber und keine zusätzlichen Lösungsmittel.
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In Ausführungsformen werden in einem weiteren Schritt das Filtermaterial, das Gittermaterial und das Verbindungsmaterial in einem aneinandergelegten Zustand vollflächig oder abschnittsweise zusammengepresst. Das vollflächige oder abschnittsweise Zusammenpressen erfolgt beispielsweise mit Hilfe der erwärmten Walze. Die erwärmte Walze kann als eine Heißwalze ausgebildet sein. Mit Hilfe einer im Querschnitt kreisrunden Heißwalze kann beispielsweise ein vollflächiges Zusammenpressen verwirklicht werden. Das vollflächige Zusammenpressen hat den Vorteil, dass ohne Unterbrechung eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Gitter und dem Filtermaterial verwirklicht wird.
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„Abschnittsweises Zusammenpressen“ meint vorliegend, dass lediglich an bestimmten Stellen ein Zusammenpressen und/oder Erwärmen des Verbindungsmaterials erfolgt. Beispielsweise weist eine Walze umfangseitig Erhebungen auf, die beispielsweise erwärmt werden, wobei mit Hilfe der Erhebungen ein Druck- und gegebenenfalls Wärmeeintrag verwirklicht werden kann. Das abschnittsweise Zusammenpressen kann beispielsweise in Analogie zu einem Prägemuster erfolgen. Hierfür kann beispielsweise eine erwärmte Walze, die ein Prägemuster aufweist, verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann mit Hilfe dünner beheizter Scheiben ein Druck- und Wärmeeintrag verwirklicht werden.
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In Ausführungsformen werden in einem weiteren Schritt das Filtermaterial samt Gitter und Verbindungsmaterial zu einem Faltenpack gefaltet.
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Dies kann beispielsweise in einem nachgelagerten Schritt erfolgen. Während des Faltens kann das schmelzbare Verbindungsmaterial beispielsweise einen weichen oder flüssigen Zustand aufweisen. Das vollständige Erstarren des Verbindungsmaterials - somit der Übergang von der Schmelze zum Feststoff nach Unterschreiten der Schmelztemperatur - erfolgt vor der Faltung.
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In Ausführungsformen wird in einem weiteren Schritt das Faltenpack zu einem Endlosfaltenbalg geformt.
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Ferner wird ein Filtermedium für einen Fluidfilter, insbesondere Öl- oder Kraftstofffilter, in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Filtermedium umfasst ein flächiges Filtermaterial, ein Gitter und ein schmelzbares Verbindungsmaterial, wobei das schmelzbare Verbindungsmaterial zwischen dem Filter und dem Gitter angeordnet ist und diese zumindest abschnittsweise stoffschlüssig verbindet.
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In Ausführungsformen weist das Filtermaterial Vliesmaterial auf, wobei das Gittermaterial und das Verbindungsmaterial einen schmelzbaren Kunststoff umfassen und wobei eine Schmelztemperatur des Gittermaterials höher ist als eine Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials.
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In Ausführungsformen ist das Filtermaterial zu einem Endlosfaltenbalg geformt. Beispielsweise sind die Stirnseiten des Endlosfaltenbalgs mit Hilfe von Endscheiben versiegelt.
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Weiterhin wird ein Filterelement mit einem Filtermedium, wie vorstehend beschrieben, vorgeschlagen. In Ausführungsformen umfasst das Filterelement ein gefaltetes Filtermedium, wie es zuvor oder im Folgenden beschrieben ist, wobei wenigstens abschnittsweise Faltabschnitte durch aneinander liegende Streben des Gitters voneinander beabstandet sind.
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Ferner wird ein Kraftfahrzeug mit einem Filtermedium, wie vorstehend beschrieben, und/oder einem Filterelement, wie vorstehen beschrieben, vorgeschlagen.
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Das Filterelement ist insbesondere als Ölfilter oder Kraftstofffilter ausgebildet. Denkbar ist auch eine Ausführung als Filterelement für eine Harnstofflösung.
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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 Filtermaterials hinzufügen. Die für das Verfahren beschriebenen Merkmale gelten entsprechend für das Filtermedium, das Filterelement und das Kraftfahrzeug.
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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.
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Figurenliste
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Es zeigt dabei:
- 1: eine schematische Seitenansicht eines Filtermediums;
- 2: eine schematische perspektivische Darstellung eines Filtermediums;
- 3: eine schematische Aufsicht eines Filtermediums;
- 4: einen Schnitt IV aus 2;
- 5: ein Blockdiagramm eines Herstellungsverfahrens für ein Filtermedium;
- 6: schematisch ein Herstellverfahren für ein Filtermedium;
- 7: schematisch eine weitere Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für das Filtermedium;
- 8: schematisch das Extrudieren eines Zweischicht-Gitters; und
- 9 eine schematische Ansicht eines Filtermediums 1, hergestellt nach dem Verfahren gemäß 5 bis 8.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Filtermediums 1. Das Filtermedium 1 umfasst ein flächiges Filtermaterial 2, ein Gitter 3 und ein schmelzbares Verbindungsmaterial 4. Das schmelzbare Verbindungsmaterial 4 ist zwischen dem Filtermaterial 2 und dem Gitter 3 angeordnet und verbindet diese zumindest abschnittsweise stoffschlüssig. Das Filtermedium 1 umfasst mehrere Falten 5, wobei eine Vielzahl zusammenhängender Falten 5 ein Faltenpack 6 ausbildet. Eine Falte 5 umfasst dabei einen ersten Faltabschnitt 7 und einen zweiten Faltabschnitt 8, wobei die Faltabschnitte 7, 8 mit Hilfe einer Knickstelle 9 miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist der erste Faltenabschnitt 7 gewinkelt zu dem zweiten Faltenabschnitt 8 angeordnet. Dabei kann ein Winkel 10 zwischen dem ersten Faltenabschnitt 7 und dem zweiten Faltenabschnitt 8 vorliegen. Bei Verringerung des Winkels 10 verhindert das Gitter 3, dass das Filtermaterial 2 des ersten Faltenabschnitts 7 und das Filtermaterial 2 des zweiten Faltenabschnitts 8 flächig aufeinander aufliegen. Somit kann sichergestellt werden, dass die Filterleistung einer Falte 5 während der Lebenszeit des Filters zuverlässig gewährleistet ist. Das Gitter 3 ist ein Abstandshalter und verhindert das Aneinanderlegen von Filtermaterial 2 auf Filtermaterial 2, insbesondere das Zusammenfallen von Faltenabschnitten 7. Die Abstandshaltung ermöglicht, dass das Fluid, insbesondere das Öl durch das gefaltete Filtermedium durchfließen kann und verlängert die Lebensdauer des Filtermediums 1.
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Beispielsweise ist das Gitter 3 dazu eingerichtet, zwei Faltenabschnitte 7, 8 voneinander zu beabstanden. Das Gitter 3 kann auch als Drainage-Gitter bezeichnet werden. Vorzugsweise ist der Effekt, der durch das Gitter 3 erzielt wird, keine Versteifung einer Faltenkante, sondern eine Beabstandung des Filtermaterials 2 bei Aneinanderschmiegen der Faltenabschnitte 7, 8.
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2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Filtermediums 1. Das Gitter 3 weist Stege 11 auf, die derart angeordnet sind, dass Öffnungen 12 oder Zwischenräume zwischen den Stegen 11 ausgebildet werden. Die Öffnungen 12 stellen sicher, dass ein Fluid das Filtermedium 1 durchdringen kann.
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3 zeigt eine Aufsicht des Filtermediums 1 aus 2. Dabei sind die Stege 11 des Gitters 3 derart angeordnet, dass eine Netzstruktur ausgebildet wird. Dabei bilden vier Stege 11, die um eine Öffnung 12 angeordnet sind und miteinander verbunden sind, eine Masche 13. Das Gitter 3 ist aus einer Vielzahl von Maschen 13 gebildet. Vorzugsweise begrenzt eine Öffnung 12 eine Fläche des Filtermaterials 2, die größer als 0,1, 0,2, 0,5 oder 1 mm2 ist. Die Flächen 12 weisen beispielsweise eine viereckige Geometrie auf. Dabei können die Flächen 12 rautenförmig, parallelogrammförmig oder quadratförmig ausgebildet sein. Alternativ können die Flächen 12 auch oval oder rund ausgebildet sein.
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4 zeigt Schnitt IV aus 2. Das Gitter 3 weist eine Seite 14 auf, die dem Filtermaterial 2 zugewandt ist. Das Filtermaterial 2 weist eine Seite 15 auf, die dem Gitter 3 zugewandt ist. Das Verbindungsmaterial 4 ist zwischen der Seite 14 und der Seite 15 angeordnet. Dabei ist die Seite 14 des Gitters 3 fest mit dem Verbindungsmaterial 4 verbunden. Weiterhin ist die Seite 15 des Filtermaterials 2 fest mit dem Verbindungsmaterial 4 verbunden. Somit kann das Verbindungsmaterial 4 als Verbindungsschicht oder Zwischenschicht gesehen werden, die das Gitter 3 an dem Filtermaterial 2 befestigt. Mit Hilfe des Verbindungsmaterials 4 wird ein Stoffschluss zwischen dem Gitter 3 und dem Filtermaterial 2 erzeugt. Beispielsweise weist das Filtermaterial 2 Vliesmaterial auf, wobei das Gittermaterial 3 und das Verbindungsmaterial 4 einen schmelzbaren Kunststoff umfassen und wobei eine Schmelztemperatur des Gittermaterials 3 höher ist als eine Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials 4. Dabei können das Gittermaterial 3 und das Verbindungsmaterial 4 als ein coextrudierter Körper, der einstückig gebildet ist, vorliegen. Dabei entsteht der Verbund aus Gittermaterial 3 und Verbindungsmaterial 4 mit der Coextrusion. Die Verbindung zwischen dem Filtermaterial 2 und dem Verbindungsmaterial 4 entsteht durch ein Aufschmelzen des Verbindungsmaterials 4 und ein Erstarrenlassen desselben. Das aufgeschmolzene Verbindungsmaterial 4 kann beispielsweise teilweise in das Filtermaterial 2 eindringen.
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Alternativ kann das Verbindungsmaterial 4 auch als Schmelzfasern 30 vorliegen, die auf das Filtermaterial 2 aufgebracht sind. Beispielsweise ist ein Aufbringen der Schmelzfasern 30 auf das Filtermaterial 2 und/oder ein Einarbeiten der Schmelzfasern 30 in das Filtermaterial 2 möglich. Somit wird durch das Aufschmelzen und Erstarrenlassen der Schmelzfasern 30 ein Verbund zwischen dem Gitter 3 und dem Filtermaterial 2 gebildet.
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Alternativ dazu kann das Verbindungsmaterial 4 auch als eine aufgesprühte Schicht vorliegen, die auf die Seite 14 des Gitters 3 und/oder auf die Seite 15 des Filtermaterials 2 aufgesprüht wird. Nach dem Aufsprühen können das Filtermaterial 2 und das Gitter 3 derart zusammengebracht werden, dass das Verbindungsmaterial 4 dazwischen angeordnet ist. Dabei kann das Verbindungsmaterial 4 bei einem Zusammenbringen des Gitters 3 und des Filtermaterials 2 einen flüssigen, thermoplastischen oder weichen Zustand aufweisen, so dass nach Erstarrenlassen des Verbindungsmaterials 4 ein Stoffschluss zwischen dem Gitter 3 und dem Filtermaterial 2 vorliegt. Alternativ kann das aufgesprühte Verbindungsmaterial 4 vor dem Fügeprozess erstarren, wobei durch einen weiteren Schmelzvorgang und Erstarrvorgang der Stoffschluss zwischen dem Gitter 3 und dem Filtermaterial 2 verwirklicht wird.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des Filtermediums 1. Das Verfahren umfasst die Schritte eines Bereitstellens S1 des flächigen Filtermaterials 2; eines Bereitstellens S2 des Gitters 3; eines Anordnens S3 des schmelzbaren Verbindungsmaterials 4 zwischen dem Filtermaterial 2 und dem Gitter 3, wobei das schmelzbare Verbindungsmaterial 4 auf das Gitter aufgebracht wird und/oder auf das Filtermaterial 2 aufgebracht wird; eines thermischen Verflüssigens oder Erweichenlassens S4 des Verbindungsmaterials 4, wobei eine Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials 4 niedriger ist als eine Schmelztemperatur des Gittermaterials 3; eines Aneinanderlegens des Filtermaterials 2 und des Gitters 3, wobei das Aneinanderlegen vor, während oder nach dem thermischen Verflüssigen oder Erweichenlassen erfolgen kann (das Aneinanderlegen kann somit als Teil von Schritt S3 und/oder Schritt S4 erfolgen) und eines Erstarrenlassens S5 des Verbindungsmaterials 4.
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Das Bereitstellen S1 des flächigen Filtermaterials 2, das Bereitstellen S2 des Gitters 3 und das Anordnen S3 des schmelzbaren Verbindungsmaterials 4 zwischen dem Filtermaterial 2 und dem Gitter 3 erfolgen dabei vorzugsweise vor dem thermischen Verflüssigen oder Erweichenlassen S4 des Verbindungsmaterials 4. Nach dem thermischen Verflüssigen oder Erweichen S4 muss das Verbindungsmaterial 4 erstarren S5, um das Gitter 3 mit dem Filtermaterial 2 zu verbinden.
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Beispielsweise wird ein optionaler Schritt (gestrichelt dargestellt) des vollflächigen oder abschnittsweisen Zusammenpressens S6 des Filtermaterials 2, des Gittermaterials 3 und des Verbindungsmaterials 4 in einem aneinander gelegten Zustand durchgeführt. Dieses Zusammenpressen S6 kann während oder nach dem thermischen Verflüssigen oder Erweichenlassen S4 erfolgen.
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Weiterhin kann nach dem thermischen Verflüssigen oder Erweichenlassen S4 und während oder nach dem Erstarrenlassen S5 des Verbindungsmaterials 4 oder nach dem Zusammenpressen S6 optional eine Faltung S7 des Filtermaterials 2 samt Gitter 3 und Verbindungsmaterial 4 zu einem Faltenpack 6 erfolgen. Eine optionale Verarbeitung S8 des Filtermediums 1 zu einem Filterelement 23 kann nach der Faltung S7 oder während der Faltung S7 erfolgen. Nach dem Schritt S8 der Verarbeitung des Filtermediums 1 liegt das Filterelement 23 vor, wobei das Filterelement 23 ein Filtermedium 2 mit einem Gitter 3 umfasst. Das Filtermedium 2 ist dabei zu einem Faltenpack 6 gefaltet, wobei das Gitter 3 benachbarte Faltenabschnitte 7, 8 des Faltenpacks 6 voneinander beabstandet, um einem Aneinanderhaften der Faltenabschnitte 7, 8, insbesondere bei einem Druckabfall innerhalb des Filterelements 23, entgegenzuwirken.
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Die Schritte S1 bis S8 sind nicht ausschließlich sequenziell (wie in 8 dargestellt) auszuführen. Vielmehr können mehrere der Schritte S1 bis S8 parallel ablaufen, insbesondere können die Schritte des thermischen Verflüssigens oder Erweichenlassens S4 und des Zusammenpressens S6 sequentiell oder parallel erfolgen, wobei der parallele Ablauf bevorzugt ist. Die Schritte S4 und S6 können vor Schritt S5 ablaufen.
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6 zeigt einen schematischen Ablauf des Verfahrens zum Herstellen des Filtermediums 1. Dabei wird in dem Schritt S1 das Filtermaterial 2 zusammengerollt zu einer Rolle 24 bereitgestellt.
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In dem Schritt S2 werden das Gitter 3 und das Verbindungsmaterial 4 als extrudiertes Zweischicht-Gitter 25 bereitgestellt. Das Zweischicht-Gitter 25 ist zu einer Rolle 21 zusammengerollt und wird als Rolle 21 bereitgestellt.
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In dem Schritt S3 werden das Zweischicht-Gitter 25 und das Filtermaterial 2 mit Hilfe einer Umlenkrolle 26 aneinandergelegt und zu einer erwärmten Walze 27 gefördert.
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Der Schritt S4 erfolgt mit Hilfe eines Durchlaufs um die erwärmte Walze 27 herum, wobei die erwärmte Walze 27 einen Wärmeeintrag in das Filtermaterial 2, das Gitter 3 und das Verbindungsmaterial 4 verursacht, so dass ein Aufschmelzen oder Erweichenlassen des Verbindungsmaterials 4 verwirklicht wird. Optional kann während des Schritts S4 mit Hilfe der erwärmten Walze 27 der Schritt S6 des vollflächigen Zusammenpressens des Filtermaterials 2, des Gitters 3 und des Verbindungsmaterials 4 erfolgen. Mit Hilfe des thermischen Verflüssigens oder des Erweichenlassens S4 des Verbindungsmaterials 4 und des Zusammenpressens S6 ist eine ausreichende Benetzung des Filtermaterials 2 durch das aufgeschmolzene oder erweichte Verbindungsmaterial 4 gewährleistet. Das Filtermaterial 2, das Gitter 3 und das Verbindungsmaterial 4 sind dabei wie in 4 dargestellt angeordnet.
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Anschließend können das Filtermaterial 2, das Gitter 3 und das Verbindungsmaterial 4 zum Ausführen des Schritts S7 mit Hilfe einer weiteren Umlenkrolle 28 einer Faltvorrichtung 29 zugeführt werden. Der Schritt S5 des Erstarrenlassens des Verbindungsmaterials 4 zum Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Gitter 3 und dem Filtermaterial 2 mit Hilfe des Verbindungsmaterials 4 kann vor dem Erreichen der Faltvorrichtung 29, während des Faltvorgangs S7 oder nach dem Faltvorgang S7 vollständig erfolgen. Vorzugsweise ist die Faltvorrichtung 29 als Prägefaltanlage ausgebildet. Nach dem Schritt S7 weist das Filtermedium 1 eine Vielzahl von Falten 5 auf, wie in 1 dargestellt.
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Alternativ dazu kann anstelle des Zweischicht-Gitters 25 auch das Gitter 3 ohne das Verbindungsmaterial 4 bereitgestellt werden, wobei auf dem Filtermaterial 2 Schmelzfasern 30 aufgebracht sind.
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Als weitere Alternative kann das Verbindungsmaterial 4 beim Abrollen des Gitters auf das Gitter 3 ausgesprüht werden oder beim Abrollen des Filtermaterials auf das Filtermaterial 2 ausgesprüht werden (mit Pfeilen 22 angedeutet).
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Das Verbindungsmaterial 4 und das Gittermaterial 3 umfassen schmelzbaren Kunststoff, wobei eine Schmelztemperatur des Gittermaterials 3 höher ist als eine Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials 4.
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7 zeigt im Unterschied zu 6 schematisch einen Herstellprozess, bei dem im Schritt S3 das Zweischicht-Gitter 25 und das Filtermaterial 2 mit Hilfe zweier Umlenkrollen 31, 32 zusammengeführt und aneinandergebracht werden.
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Nach Durchlaufen der Umlenkrollen 31, 32 werden das Filtermaterial 2, das Gitter 3 und das Verbindungsmaterial 4 aneinandergelegt zwei Walzen 33, 34 zugeführt, wobei die Schritte S4, S6 mit Hilfe der Walzen 33, 34 durchgeführt werden, die abschnittsweise ein Wärme- und Druckeintrag in das Filtermaterial 2, Gitter 3 und Verbindungsmaterial 4 einbringen. Somit wird das Verbindungsmaterial 4 abschnittsweise aufgeschmolzen S4, so dass nach dem Schritt S5 des Erstarrenlassens des Verbindungsmaterials 4 das Filtermaterial 2 und das Gitter 3 lediglich abschnittsweise stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Beispielsweise können eine oder beide der Walzen 33, 34 Erhebungen 35 aufweisen, die partiellen Druck auf das Filtermaterial 2, das Gitter 3 und das Verbindungsmaterial 4 ausüben können. Hierbei kann die Walze 33, 34 entweder vollständig oder lediglich an den Erhebungen 35 beheizt werden. Das partielle stoffschlüssige Verbinden des Filtermaterials 2 mit dem Gitter 3 hat den Vorteil, dass weniger durch das Verbindungsmaterial 4 verklebte Stellen des Filtermaterials 2 vorliegen und dadurch die Filterwirkung weniger beeinträchtigt ist.
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8 zeigt schematisch einen Herstellprozess eines Zweischicht-Gitters 25, das für die Herstellverfahren, wie in 6 und 7 dargestellt, verwendet werden kann. Dabei wird ein Rohmaterial 36 des Verbindungsmaterials 4 bereitgestellt und in einem Extruder 37 verflüssigt. Weiterhin wird ein Rohmaterial 38 des Gitters 3 in einem Extruder 39 verflüssigt. Die Rohmaterialien 36 und 38 werden jeweils einem Kanal 40, 41 zugeführt. Die Kanäle 40, 41 werden zu einem Kanal verbunden, sodass die verflüssigten Rohmaterialien 36, 38 entsprechend zusammengeführt werden. Bei diesem Zusammenführen werden das sich bildende Gittermaterial 3 und das sich bildende Verbindungsmaterial 4 stoffschlüssig miteinander verbunden. Das Gittermaterial 3 und das Verbindungsmaterial 4 sind dabei geschichtet. Die Kanäle 40, 41 sind beispielsweise in einer Matrize 42 angeordnet. Weiterhin ist beispielsweise an die Matrize 42 ein Gitterwerkzeug 43 angeschlossen. Nach Durchlaufen der Matrize 42 werden die miteinander verbundenen Schichten aus Verbindungsmaterial 4 und Gittermaterial 3 dem Gitterwerkzeug 43 zugeführt. Das Gitterwerkzeug 43 formt die beiden Schichten aus Verbindungsmaterial 4 und Gittermaterial 3 derart um, dass ein entsprechendes Zweischicht-Gitter 25 das Gitterwerkzeug 43 verlässt. Das Coextrudieren kann beispielsweise auch Bi-Extrudieren genannt werden.
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Alternativ kann das Verbindungsmaterial 4 auf das Gittermaterial 3 oder das Gittermaterial 3 auf das Verbindungsmaterial 4 anextrudiert werden.
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Durch das Bereitstellen des Zweischicht-Gitters 25 und Anlegen desselben an das Filtermaterial 2, wie in 6 und 7 dargestellt, sind die Schritte S1, S2 und S3 verwirklicht.
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9 zeigt eine schematische Ansicht eines Filtermediums 1, hergestellt nach dem Verfahren gemäß 5 bis 8. Das Filtermaterial 2 und das Gitter 3 sind zickzackförmig gefaltet und das schmelzbare Verbindungsmaterial 4 befindet sich zwischen dem Filtermaterial 2 und dem Gitter 3 und verbindet diese. Das Filtermaterial 2 und das Gitter 3 sind durch stoffschlüssiges thermisches Fügen miteinander verbunden. Das Gitter 3 verleiht dem Filtermaterial 2 mechanische Stabilität und hält die Falten des Filtermaterials 2 auf Abstand zueinander, so dass die Drainage eines zu filternden Fluids, insbesondere Öl, optimal erfolgen kann. Dadurch, dass das Gitter 3 und/oder das Filtermaterial 2 mittels des schmelzbaren Verbindungsmaterials 4 mittels Wärmeeintrags und Aneinanderlegens oder auch zusätzlich durch Zusammenpressen stoffschlüssig miteinander verbunden werden, wobei das schmelzbare Verbindungsmaterial 4 eine Schmelztemperatur unterhalb des Gitters 3 bzw. des Filtermaterials 2 hat, werden die Filterporen nicht durch überschüssiges Klebematerial oder Verbindungsmaterial verschlossen bzw. wird die Dicke des Gitters 3 nicht durch das Erwärmen verringert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit eine qualitativ hochwertige Schweißnaht ermöglicht, ohne das Gitter 3 und/oder das Filtermaterial 2 vollständig durchzuschmelzen. Die Drainagefunktion des Filtermediums kann so optimal genutzt werden und die Durchströmung R kann optimal durch die Falten des dargestellten Filtermediums erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4395947 T1 [0002]
- EP 0084143 B1 [0002]
