DE102019127302A1

DE102019127302A1 - Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filterelements, Auftragsvorrichtung zum Beschichten eines Filterkörpers, sowie beschichtetes Filterelement

Info

Publication number: DE102019127302A1
Application number: DE102019127302.1A
Authority: DE
Inventors: Walter Herding; Urs Herding; Christoph Weih; Stefan Hajek
Original assignee: HERDING GmbH; Herding GmbH Filtertechnik
Current assignee: HERDING GmbH; Herding GmbH Filtertechnik
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-15
Also published as: WO2021069600A2; WO2021069600A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filterelements (2), mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Filterkörpers (4); und Thermisches Aufspritzen eines Kunststoffmaterials (30) auf den Filterkörper (4) durch eine Auftragsvorrichtung (32), derart, dass das thermisch aufgespritzte Kunststoffmaterial (30) auf dem Filterkörper (4) eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht (28) ausbildet. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechend hergestelltes Filterelement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filterelements, eine Auftragsvorrichtung zum Beschichten eines Filterkörpers, sowie ein beschichtetes Filterelement.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filterelements wird ein Filterkörper bereitgestellt und auf dem Filterkörper mittels thermischen Aufspritzens eines Kunststoffmaterials eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht ausgebildet. Der Filterkörper kann insbesondere ein gesinterter Filterkörper sein, etwa aus gesintertem Kunststoffmaterial wie Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyimid, Polysulfon, Polysulfid, insbesondere Polyphenylensulfid, oder Polymethacrylat, insbesondere Polymethylmethacrylat.
Das Kunststoffmaterial kann pulverförmig vorliegen und insbesondere reine Kunststoffpulver umfassen oder Mischungen von Kunststoff mit anderen Materialien wie Metalle und/oder Keramik, z.B. Cu, Ag, TiO₂. Wenn im Folgenden vereinfacht von Kunststoffpulver gesprochen wird, so ist darunter zu verstehen, dass sich dieser Begriff auf alle dieser genannten Möglichkeiten bezieht.
Aus dem Stand der Technik sind gesinterte Filterelemente mit Filterkörpern aus Kunststoff, insbesondere aus gesinterten Polyethylen-Partikeln, bekannt, welche eine Oberflächenfiltrationsschicht aufweisen. Die Oberflächenfiltrationsschicht besteht aus einer Zusammensetzung von Kunststoffteilchen, die einen Antihaftbestandteil, etwa Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist. Zur Ausbildung der Oberflächenfiltrationsschicht wird die Zusammensetzung oder ein Vorläufer der Zusammensetzung in einer flüssigen Phase gelöst, emulgiert oder dispergiert und die so entstandene Lösung, Emulsion oder Suspension auf den Filterkörper aufgesprüht. Unter Verdampfen der flüssigen Phase bildet sich anschließend die Oberflächenfiltrationsschicht aus, ggf. nachdem entsprechende Vernetzungs- bzw. Aushärtungsprozesse stattgefunden haben.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Ausbildung einer porösen und fluiddurchlässigen Oberflächenfiltrationsschicht auf einem Filterkörper anzugeben.
Das eingangs bereits angesprochene Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filterelements gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Filterkörpers und thermisches Aufspritzen eines Kunststoffmaterials auf den Filterkörper durch eine Auftragsvorrichtung, derart, dass das thermisch aufgespritzte Kunststoffmaterial auf dem Filterkörper eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht ausbildet.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Oberflächenfiltrationsschicht wird auf der Oberfläche eines porösen Filterkörpers, insbesondere eines porösen Filterkörpers aus zusammengesinterten Kunststoff-Partikeln, insbesondere aus einem der eingangs genannten Kunststoffmaterialien, durch ein neuartiges Auftragsverfahren ausgebildet, welches ohne Herstellung einer aufsprühbaren Lösung, Emulsion oder Suspension auskommt und bei dem im Prinzip keine Aushärtungs- oder Vernetzungsreaktionen erforderlich sind. Dazu bedient sich das hier vorgeschlagene Verfahren bei der Ausbildung der Oberflächenfiltrationsschicht Techniken, wie sie beim thermischen Spritzen insbesondere von Metallpulvern, Keramikpulvern oder anderen Materialien mit hohem Schmelzpunkt Verwendung finden. Beim thermischen Spritzen von Metallen, Keramiken oder auch Kunststoffen wird normalerweise angestrebt, einen möglichst gleichmäßigen und homogenen Überzug mit möglichst glatter Oberfläche auf dem Substrat auszubilden.
Beim thermischen Spritzen wird grundsätzlich ein im Ausgangszustand pulverförmiger Werkstoff in einen schmelzflüssigen Zustand versetzt, in der Regel mit Hilfe einer Flamme. Die aufgeschmolzenen Partikel des aufzubringenden Werkstoffs werden dann mit hoher kinetischer Energie auf ein zu beschichtendes Substrat aufgespritzt. Aufgrund ihres schmelzflüssigen Zustands und der hohen Aufprallenergie können die Partikel nach dem Aufbringen auf dem Substrat etwas auseinanderlaufen. Auf diese Weise gelangen die einzelnen Partikel nach dem Aufbringen miteinander in Kontakt und verbinden sich zu einer homogenen und glatten Oberflächenschicht (im Folgenden auch als Überzug bezeichnet). Die auseinanderlaufenden Partikel können auch in einen besonders innigen Kontakt mit der Substratoberfläche, insbesondere mit Unregelmäßigkeiten der Materialstruktur an der Oberfläche gelangen und sich so fest an der Substratoberfläche verankern. Das Auseinanderlaufen der Partikel wird durch Übertragung von thermischer Energie auf das aufzuspritzende Material begünstigt. Dies kann im Prinzip erreicht werden durch effiziente Übertragung von thermischer Energie auf die einzelnen Partikel im Aufspritzstrahl. Eine weitere das Ausbilden einer qualitativ hochwertigen Oberflächenschicht begünstigende Maßnahme liegt darin, das Substrat in einem jeweils zu beschichtenden Bereich auf eine ausreichend hohe Temperatur zu erwärmen bzw. auf einer solchen ausreichend hohen Temperatur zu halten. Die letztere Maßnahme ist vor allem bei Beschichtungs-Werkstoffen interessant, die einen niedrigen bis mittleren Schmelzbereich haben, weil sie es erlaubt, das Werkstoffpulver indirekt über eine Schutzgasschicht aufzuschmelzen. Auf diese Weise kann ein direkter Kontakt des Werkstoffpulvers mit einer zum Aufschmelzen dienenden Flamme vermieden werden. Weil das Werkstoffpulver nicht den in einer Flamme herrschenden hochgradig oxidativen Bedingungen ausgesetzt werden muss, kann man bei einer indirekten Übertragung von thermischer Energie von der Flamme zu dem Werkstoffpulver das Auftreten von unerwünschten Oxidationsreaktionen im Zuge oder als Folge das Aufschmelzens gut unterdrücken. Für das Flammspritzen von Kunststoffpulvern, die generell einen vergleichsweise niedrigen Schmelzbereich haben, hat sich die indirekte Übertragung von thermischer Energie (in der Regel durch Strahlungswärme) aus einer Flamme auf das aufzuschmelzende Kunststoffpulver über einen schützenden Mantel aus inertem Gas hinweg bewährt und zum Mittel der Wahl entwickelt. Bei anderen Beschichtungs-werkstoffen, die wie viele Metalle oder gar Keramiken einen sehr hohen Schmelzpunkt bzw. Schmelzbereich haben, ist dieses indirekte Vorgehen dagegen nicht ohne weiteres möglich, weil das zu beschichtende Substrat nicht ausreichend wärmebeständig ist, um auf eine Temperatur erwärmt zu werden, bei der die aufgespritzten Partikel genügend fließfähig bleiben, um nach dem Auftreffen auf der Substratoberfläche genügend weit ineinanderzulaufen. Man muss in solchen Fällen die nötige Fließfähigkeit der aufzuspritzenden Partikel durch genügendes Aufschmelzen der einzelnen Partikel vor dem Auftreffen auf die Substratoberfläche sicherstellen. Dazu wird häufig das aufzubringende Metallpulver oder Keramikpulver direkt in die Flamme geführt.
Aus den vorgenannten Gründen war man beim thermischen Spritzen von Kunststoffpulvern mit niedrigem bis mittlerem Schmelzbereich zur Ausbildung eines qualitativ hochwertigen Überzugs bisher bestrebt, einen direkten Kontakt zwischen dem aufzuspritzenden Kunststoffpulver und einer zum Einbringen der zum Schmelzen des Kunststoffs erforderlichen thermischen Energie dienenden Flamme zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Lösung, mit der geschmolzenes Kunststoffmaterial als Oberflächenfiltrationsschicht auf einen Filterkörper mit poröser Struktur mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgetragen werden kann. Die so ausgebildete Oberflächenfiltrationsschicht dringt zwar in die an der Oberfläche vorhandenen Poren des Filterkörpers ein und verringert so den Querschnitt dieser Poren. Allerdings hat sich herausgestellt, dass die Verfahrensbedingungen dabei so eingestellt werden können, dass kein vollständiges Blockieren der Poren des Filterkörpers stattfindet und auch der sich bildende Überzug aus aufgespritztem Kunststoffmaterial noch so weit porös bleibt, dass der beschichtete Filterkörper weiterhin durchlässig für die fluide Phase eines mit auszufilternden Feststoffen beladenen Rohfluids bleibt, dabei allerdings auszufilternde Feststoffteilchen an dem porösen Überzug hängenbleiben und nicht in die Porenstruktur des Filterkörpers eindringen können. Aus diesem Grund ist ein mit einem so gebildeten Überzug versehener Filterkörper zur Filterung von Feststoffpartikeln aus Fluiden mittels Oberflächenfiltration geeignet. Der erfindungsgemäß mittels thermischem Spritzen eines Kunststoffmaterials gebildete Überzug soll demgemäß als Oberflächenfiltrationsschicht bezeichnet werden. Beispiele für herkömmlich bekannte Flammspritzverfahren sind Drahtflammspritzen, Atmosphärisches Plasmaspritzen, Pulverflammspritzen, und Kunststoff-Flammspritzen. Es hat sich gezeigt, dass alle diese Flammspritzverfahren grundsätzlich auch zum Ausbilden einer erfindungsgemäßen porösen Beschichtung eingesetzt werden können, wenn die hier beschriebenen Modifikationen beachtet werden. Beim Flammspritzverfahren wird ein pulverförmiges Beschichtungsmaterial aus Metall, Keramik oder Kunststoff mittels einer Flamme geschmolzen und die so gebildeten aufgeschmolzenen Partikel des Beschichtungsmaterials dann durch ein Förderfluid auf ein zu beschichtendes Substrat aufgetragen. Herkömmliche Flammspritzverfahren werden zur Ausbildung von Beschichtungen zum Korrosionsschutz und zur Erhöhung der Chemikalienbeständigkeit von Werkstücken eingesetzt. Die herkömmlicherweise mittels Flammspritzen erzeugten Beschichtungen sind nicht fluiddurchlässig.
Herkömmlich bekannte Ausgestaltungen des Kunststoff-Flammspritzens, bei denen das auf das Substrat aufzubringende Kunststoffpulver nicht direkt in eine Flamme eingeleitet wird, um das Kunststoffpulver zu schmelzen, sondern vielmehr das Kunststoffpulver an der Flamme vorbeigeführt und damit indirekt geschmolzen wird, haben sich als ungeeignet erwiesen zur Herstellung von Überzügen oder Beschichtungen, die als Oberflächenfiltrationsschicht tauglich sind.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass sich zur Oberflächenfiltration geeignete Überzüge bzw. Beschichtungen aus Kunststoffmaterialien wie Polyethylen, Polyamid, Polyvinylidenfluorid, Polyetheretherketon, Polytetrafluorethylen oder Mischungen dieser Materialien herstellen lassen, wenn man dafür sorgt, dass ein effizienter Übertrag von thermischer Energie von der Flamme zu den Partikeln des Kunststoffmaterials erfolgt, so dass diese noch vor Auftreffen auf den zu beschichtenden Filterkörper aufgeschmolzen werden und ausreichend fließfähig sind. Wenn dieser Energieübertrag sehr effizient erfolgt, kann der durch aufgeschmolzene Kunststoffpartikel und ein Förderfluid gebildete Aufspritzstrahl vergleichsweise schnell über die Oberfläche des zu beschichtenden Filterkörpers geführt werden. Es ergibt sich bei dieser Verfahrensführung eine nur relativ moderate Erwärmung von gerade beschichteten Bereichen des Filterkörpers. Offenbar führen diese Verfahrensbedingungen dazu, dass sich auf der Oberfläche des Filterkörpers ein Überzug bzw. eine Beschichtung aus dem Kunststoffmaterial bildet, die einerseits gut an dem Filterkörper anhaftet und die Größe der an der Oberfläche mündenden Poren des Filterkörpers effektiv reduziert, dabei aber dennoch eine genügend große Restporosität behält, damit der Druckverlust über das Filterelement innerhalb eines akzeptablen Bereichs bleibt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass eine erfindungsgemäße Beschichtung trotz ihrer Porosität eine nur wenig zerklüftete und damit vergleichsweise glatte Oberfläche besitzt, so dass an dieser Oberseite angelagerte Feststoffpartikel durch Beaufschlagen des Filterelements mit Druckimpulsen abfallen. Deshalb ist ein solches erfindungsgemäß beschichtetes Filterelement für eine wiederkehrende Abreinigung durch ein ein Gegenstrom-Impulsverfahren geeignet.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die erfindungsgemäße thermisch gespritzte Oberflächenfiltrationsschicht keinen Binder benötigt und deswegen zusätzlich eine erhöhte chemische Stabilität gegenüber den bisher verwendeten Oberflächenfiltrationsschichten aufweist.
Um die Übertragung von thermischer Energie auf die aufzuschmelzenden Partikel des Kunststoffpulvers zu verbessern, kann man sogar das Kunststoffmaterial direkt durch eine Flamme zu führen und so die Partikel des Kunststoffpulvers direkt durch die Flamme zu schmelzen. Als experimenteller Befund hat sich ergeben, dass auf diese Weise ausreichend reine poröse Schichten bzw. Überzüge auf porösen Filterkörpern hergestellt werden können, obwohl das Kunststoffmaterial der hochgradig oxidativen Umgebung in einer Flamme ausgesetzt war.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt der für Kunststoffpulver beim Flammspritzen herkömmlicher Weise praktizierten indirekten Beschickung des Kunststoffpulvers über eine zwischen Flamme und Kunststoffpulver ausgebildete Inertgasschicht oder Schutzgasschicht (z.B. Luft, Stickstoff, Edelgas) ist, dass die stark oxidativen Bedingungen in einer Flamme chemische Reaktionen fördern und damit Veränderungen der chemischen Natur des als Beschichtung aufzuspritzenden Kunststoffmaterials zu erwarten sind, wenn das aufzuschmelzenden Kunststoffpulver durch die Flamme geführt wird. Zuführung von Kunststoffpulver in einer solchen Weise, dass das Kunststoffpulver durch ein inertes Isoliergas/Schutzgas von der Flamme isoliert ist, unterdrückt dagegen unerwünschte chemische Umsetzungen des Kunststoffpulvers in der oxidativen Umgebung der Flamme. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass das Kunststoffmaterial über den gesamten Spritzvorgang eine gewünschte chemische Zusammensetzung beibehält und damit letztlich die Qualität der Beschichtung kontrollieren. Die herkömmlich praktizierte indirekte Übertragung von Energie von der Flamme auf das Kunststoffpulver hat noch einen weiteren positiven Effekt: Weil die indirekte Übertragung von thermischer Energie von der Flamme auf das Kunststoffmaterial hauptsächlich durch Wärmestrahlung bei Temperaturen von etwa 3000 °C erfolgt, muss das Kunststoffpulver vergleichsweise langsam an der Flamme vorbei geführt werden, damit ein ausreichendes Schmelzen des Kunststoffpulvers erfolgt. Daraus ergibt sich eine vergleichsweise langsame Fördergeschwindigkeit für das Kunststoffpulver im Aufspritzstrahl mit der Folge, dass der Aufspritzstrahl weniger Kunststoffpartikel pro Zeiteinheit auf das zu beschichtende Substrat aufbringt. Der Aufspritzstrahl muss deswegen langsamer über das zu beschichtende Substrat geführt werden, so dass während des Spritzvorgangs mehr thermische Energie pro Flächeneinheit auf das Substrat übertragen wird. Dadurch erwärmt sich das Substrat, und zwar umso stärker, je langsamer der Aufspritzstrahl über die Substratoberfläche geführt wird. Die vergleichsweise starke Erwärmung des Substrats erleichtert dann das Ausbilden einer relativ homogenen Beschichtung mit glatter Oberfläche auf dem Substrat, weil die Kunststoffpartikel langsamer erstarren, nachdem sie auf das Substrat aufgebracht worden sind.
Durch das hier vorgeschlagene direkte Einleiten in die Flamme werden Partikel des Kunststoffmaterials schnell geschmolzen. Dies erlaubt es, bei einer höheren Fördergeschwindigkeit von geschmolzenen Kunststoffpartikeln im Aufspritzstrahl eine größere Menge von Kunststoffmaterial pro Zeiteinheit auf den Filterkörper aufzuspritzen. Bei gleicher Menge geschmolzenen Kunststoffmaterials wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine kürzere Zeit benötigt, um das Kunststoffmaterial auf den Filterkörper aufzubringen. Aus diesem Grund ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Wärmeeintrag pro Fläche auf den Filterkörper kleiner als beim herkömmlichen Kunststoff-Flammspritzen. Es hat sich am Ende gezeigt, dass dieser Effekt es ermöglicht, poröse Beschichtungen auf poröse Filterkörper zu spritzen, so dass die Beschichtung als Oberflächenfitrationsschicht dienen kann. Das Kunststoffmaterial kann axial oder radial der Flamme zugeführt werden. Bei axialer Zuführung wird das Kunststoffmaterial entlang einer Erstreckungsrichtung der Flamme geführt. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Erhitzung des Kunststoffmaterials durch die Flamme. Mit radialer Zuführung des Kunststoffmaterials ist das seitliche Einleiten des Kunststoffmaterials in eine Flamme gemeint. Die radiale Zuführung erlaubt eine leichtere konstruktive Lösung als die axiale Zuführung. Das Kunststoffmaterial kann bei genügender Rieselfähigkeit der Flamme als reines Kunststoffpulver zugeführt werden. Alternativ kann das Kunststoffmaterial mit Hilfe eines in flüssiger oder gasförmiger Form vorliegenden Trägerfluids in kolloidaler Konfiguration der Flamme zugeführt werden (als Lösung, Emulsion oder Suspension). Insbesondere kann das partikelförmige Kunststoffmaterial in Form einer Suspension der Flamme zugeführt werden, wobei Partikel des Kunststoffmaterials in einer Tragerflüssigkeit transportiert werden. Auch diese Verfahrensweise, die sich beispielsweise bei Kunststoffmaterialien anbietet, die Polytetrafluorethylen (PTFE) enthalten oder ganz aus PTFE bestehen, soll unter dem Begriff „Zuführen vin Kunststoffpulver“ verstanden werden.
Der Filterkörper kann als Hauptbestandteil ein gesintertes Material, insbesondere ein gesintertes Kunststoffmaterial wie beispielsweise die oben angegebenen Kunststoffe oder Gemische, aufweisen. Sintern bezeichnet eine Art der Ausbildung eines Sintergefüges aus einzelnen Teilchen zu einem Festkörper unter Wärmeeinwirkung. Das Ausgangsmaterial zur Ausbildung eines Festkörpers mit Sintergefüge ist normalerweise pulverförmig, d.h. aus einzelnen Ausgangsmaterialteilchen aufgebaut. Beim Sintern verbindet sich das pulverförmige Ausgangsmaterial und es entsteht aus den Ausgangsmaterialteilchen ein zusammenhängendes Festkörpergefüge, das Sintergefüge. Die Ausbildung des Sintergefüges, insbesondere dessen Struktur, kann durch Sintertemperatur und Sinterzeit gesteuert werden. Beim Sintern verfestigt sich das anfangs pulverförmige Material vor allem durch Diffusion, d.h. Wandern von Atomen einzelner miteinander in Kontakt stehender Ausgangsmaterialteilchen über eine Kontaktstelle in ein jeweils anliegendes Ausgangsmaterialteilchen, und Rekristallisation, d.h. Kristallneubildungen an kaltverfestigten Stellen des Sintergefüges. Zur Ausbildung von Filterkörpern mittels Sinterprozessen wird ein Ausüben von Druck während des Sinterprozesses vermieden. In aller Regel geht man dabei so vor, dass das pulverförmige Ausgangsmaterial nicht gepresst wird, sondern in eine Sinterform eingefüllt wird, die während des Einfüllens des Pulvers gerüttelt wird, damit die Pulverteilchen eine einigermaßen dichte Packung einnehmen. So kann beim Sintern ein poröser Filter entstehen, der eine Durchströmung eines Fluids - insbesondere Gas oder Flüssigkeit - ermöglicht.
Das zur Ausbildung einer porösen Oberflächenfiltrationsschicht thermisch aufgespritzte Kunststoffmaterial kann bevorzugt Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyetheretherketon (PEEK), Polytetrafluorethylen (PTFE)-Partikel oder eine Mischung dieser Materialien umfassen. Insbesondere haben sich gute Ergebnisse erzielen lassen, wenn ein Kunststoffmaterial aufgespritzt wurde, das als Hauptbestandteil PA, PE, PVDF, PEEK oder eine Mischung dieser Materialien enthält mit einer Beimengung von Polytetrafluorethylen (PTFE)-Partikeln, um Antihafteigenschaften zu erzielen. Das thermisch aufgespritzte Kunststoffmaterial kann weitere Beimengungen enthalten, zum Beispiel Metalle, insbesondere Silber, um eine antibakterielle Schicht auszubilden, oder Keramiken wie TiO₂/VO, um eine katalytische Schicht auszubilden. Experimente seitens der Anmelderin haben gezeigt, dass sich mit diesen Materialien insbesondere dann qualitativ hochwertige poröse Beschichtungen herstellen lassen, wenn das Kunststoffpulver - sei es als rieselsfähiges Pulver oder mit Hilfe eines als Hilfsmittel dienenden weiteren Materials, etwa als Emulsion oder Suspension - direkt in die Flamme geführt wird und ohne Zwischenschaltung eines schützenden oder isolierenden (Gas-)Mantels in der Flamme geschmolzen wird.
Das geschmolzene Kunststoffpulver kann durch ein Förderfluid, insbesondere ein Fördergas oder eine Förderflüssigkeit, zum Filterkörper transportiert werden. Die Förderflüssigkeit kann eine Suspension sein oder jedenfalls zusammen mit dem aufzuspritzenden Kunststoffmaterial eine Suspension bilden. Das Förderfluid bildet ein Trägerfluid für die Partikel des Kunststoffpulvers und sorgt dafür, dass das geschmolzene Kunststoffmaterial schnell und zielgenau auf den Filterkörper aufgetragen wird. Die Partikel des Kunststoffpulvers können bereits im festen Zustand vom Förderfluid zur Flamme getragen werden und danach im noch festen oder bereits geschmolzenen Zustand zur Oberfläche des Filterkörpers transportiert werden. Das Förderfluid und die Partikel des Kunststoffpulvers bilden einen von der Auftragsvorrichtung zur Oberfläche des Filterkörpers gerichteten Aufspritzstrahl. In der Regel wird die Flamme der Auftragsvorrichtung ebenfalls auf die Oberfläche des Filterkörpers gerichtet sein, so dass Aufspritzstrahl und Flamme im Wesentlichen parallel zueinander gerichtet sind.
Das geschmolzene Kunststoffmaterial wird in der Regel partikelförmig auf den Filterkörper aufgespritzt. Eine gewünschte Durchlässigkeit bzw. Porosität der Oberflächenfiltrationsschicht kann durch Einstellung der Partikelgeschwindigkeit, mit der sich die Kunststoffpartikel im Aufspritzstrahl bewegen, beeinflusst werden. Die Partikelgeschwindigkeit des Kunststoffmaterials hängt insbesondere von der Fördergeschwindigkeit des Förderfluids ab, wobei als Fördergeschwindigkeit die Geschwindigkeit verstanden werden soll, mit der das Förderfluid aus der Auftragsvorrichtung zu der Oberfläche des Filterkörpers hin strömt. Je größer die Partikelgeschwindigkeit bzw. die Fördergeschwindigkeit eingestellt wird, desto geringer wird die sich einstellende Porosität bzw. Durchlässigkeit der Oberflächenfiltrationsschicht sein. Dies mag damit zusammenhängen, dass beim thermischen Spritzen zunehmendes Ineinanderfließen von aufgespritzten Kunststoffpartikeln an oder Oberfläche des Filterkörpers und/oder auf zunehmende Kompaktierung der aufgespritzten Schicht durch nachfolgende Kunststoffpartikel zu einer abnehmenden Porosität bzw. Durchlässigkeit der aufgespritzten Schicht führen. Sowohl das Ineinanderfließen als auch der Kompaktierungsprozess führen dazu, dass sich die Anzahl der Poren in der Beschichtung verringert, weil immer mehr Poren geschlossen werden. Gleichzeitig wird auch der Durchmesser noch existierender Poren mit zunehmendem Ineinanderfließen und/oder Kompaktierung immer kleiner. Die Fördergeschwindigkeit bzw. Partikelgeschwindigkeit des Kunststoffmaterials im Aufspritzstrahl lässt sich beispielsweise mittels einer Düse in der Auftragsvorrichtung sowie die Druckverhältnisse stromaufwärts und stromabwärts der Düse einstellen.
Die Porosität ist definiert als Verhältnis zwischen Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen eines Stoffes. Je höher der Wert der Porosität ist, umso höher ist bei den hier beschriebenen Oberflächenfiltrationsbeschichtungen deren Durchlässigkeit.
Die sich einstellende Porosität der Oberflächenfiltrationsschicht ist zudem abhängig von der Temperatur, auf die sich der Filterkörper während des thermischen Spritzens erwärmt. Je wärmer der Filterkörper ist, umso langsamer erstarrt das aufgespritzte Kunststoffmaterial und bleibt deswegen nach dem Auftreffen auf der Filteroberfläche länger fließfähig. Die Porosität und damit auch die Durchlässigkeit der aufgespritzten Schicht bzw. des aufgespritzten Überzugs wird mit zunehmender Temperatur des Filterkörpers immer geringer. Es wird vermutet, dass die Ursache hierfür darin zu suchen ist, dass aufgespritzte Partikel aus dem Kunststoffmaterial zum einen in Poren des Filterkörpers fließen und zum anderen sich mit anderen aufgespritzten Partikeln aus dem Kunststoffmaterial verbinden. Beide Prozesse werden begünstigt, wenn die aufgespritzten Partikel möglichst lange in einem fließfähigen Zustand gehalten werden.
Die Partikelgeschwindigkeit im Aufspritzstrahl kann größer sein als 10 m/s, insbesondere größer als 60 m/s, bzw. größer als 90 m/s. Für gängige thermische Spritzverfahren wie Flammspritzen oder atmosphärisches Plasmaspritzen können Partikelgeschwindigkeiten zwischen 10 und 450 m/s liegen, insbesondere zwischen 60 bis 200 m/s, oder zwischen 90 bis 200 m/s. Die Partikelgeschwindigkeit kann bei Hochgeschwindigkeits-Spritzverfahren wie HVOF (=High Velocity Oxygen Fuel) auch höher gewählt werden, nämlich zwischen 450 m/s und 800 m/s, oder auch zwischen 450 m/s und 650 m/s.
In einer Ausführungsform kann der durch das Förderfluid und geschmolzene Kunststoffpulver-Partikel ausgebildete Aufspritzstrahl mit einem Zusatzfluid beaufschlagt werden, um einen auf den Filterkörper auftreffenden Spritzkegel des Aufspritzstrahls in gewünschter Weise zu formen. Der Spritzkegel kann insbesondere derart geformt sein, dass er eine bestimmte Auftrefffläche auf dem Filterkörper abdeckt. Durch die Beaufschlagung des Aufspritzstrahls mit dem Zusatzfluid kann die vom Aufspritzstrahl auf dem Filterkörper gebildete Auftrefffläche vergrößert bzw. aufgeweitet werden. Je stärker die Aufweitung des Aufspritzstrahls, desto größer ist die zu einem gegebenen Zeitpunkt beschichtete Fläche auf dem Filterkörper. Dieser Zusammenhang ist insbesondere bedeutsam im Hinblick auf eine Einstellung der Übertragung von thermischer Energie durch die Flamme der Auftragvorrichtung auf den Filterkörper, denn je größer die Auftrefffläche ist, desto schneller kann der Auftspritzstrahl über den Filterkörper bewegt werden und desto geringer ist die Erwärmung des Filterkörpers. Des Weiteren kann mithilfe dieser Aufweitung der Aufspritzstrahl besser in Konturen oder Strukturen auf der Oberfläche des Filterkörpers gelangen, wodurch die Oberflächenfiltrationsschicht gleichmäßig auf dem Filterkörper ausgebildet wird.
Das Zusatzfluid kann mittels eines an der Auftragsvorrichtung angesetzten Aufsatzes in den Aufspritzstrahl eingeleitet werden. Der Aufsatz kann insbesondere ein den Aufspritzstrahl umgebendes Strömungsprofil (auch als Shroud bezeichnet) aufweisen. Dieses Strömungsprofil bzw. Shroud kann beispielsweise den aus Förderfluid und Kunststoffpartikeln gebildeten Aufpritzstrahl ringförmig umgebend ausgebildet sein. Das Zusatzfluid kann insbesondere in einem Winkel oder in möglichst axialer Richtung in den Aufspritzstrahl eingeleitet werden. Die Einleitung kann ringförmig, d.h. möglichst gleichmäßig um den Aufspritzstrahl herum erfolgen, oder nur an einzelnen Stellen um den Aufspritzstrahl. Bei einer ringförmigen Einleitung können mehrere Austrittslöcher in Umfangsrichtung gleichmäßig über den Aufsatz verteilt sein. Man kann die der Austrittslöcher auch so wählen, dass je zwei Austrittslöcher gepaart an gegenüberliegenden Bereichen des Aufsatzes angeordnet sind. Durch geeignete Zuleitung des Zusatzfluids kann der Spritzkegel insbesondere eine breitere, ovale Form einnehmen.
Der Aufspritzstrahl kann mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,05 m/s und 5 m/s über die zu beschichtende Fläche des Filterkörpers geführt werden. Bei diesen relativ großen Geschwindigkeiten verweilt der Aufspritzstrahl und/oder die Flamme nur für sehr kurze Zeit an einer vorbestimmten Stelle des Filterkörpers. Diese Maßnahme trägt dazu bei, dass sich die Temperatur des Filterkörpers über den gesamten Spritzvorgang nur wenig erhöht. Der sich so ergebende geringe Wärmeeintrag pro Fläche des Filterkörpers durch den Aufspritzstrahl und/oder die Flamme bewirkt, dass das Kunststoffmaterial nach dem Aufbringen auf den Filterkörper schnell erstarrt und deswegen nur eine entsprechend geringere Zeitdauer fließfähig bleibt.
Der Abstand zwischen Düsenspitze der Auftragsvorrichtung und zu beschichtender Oberfläche kann insbesondere zwischen 0,05 m und 0,5 m eingestellt werden. Diese Maßnahme trägt ebenfalls dazu bei, dass sich die Temperatur des Filterkörpers über den gesamten Spritzvorgang nur wenig erhöht.
Der Aufspritzstrahl kann einen Massenfluss von 5 g/min bis 250 g/min (0,08 g/s bis 4,2 g/s) aufweisen, wobei sich der Massenfluss auf die im Aufspritzstrahl geförderte Masse an Kunststoffmaterial pro Zeiteinheit bezieht. Bei Beimengung von metallischen Additive kann der Massenfluss noch höher sein, etwa bis zu 8,4 g/s betragen. Dieser Massenfluss erlaubt es, dass die zum Aufschmelzen des Kunststoffmaterials erforderliche Wärmeübertragung direkt in der Flamme geschieht und der Aufspritzstrahl schnell über die Oberfläche des Filterkörpers bewegt wird. Neben der bereits beschriebenen Möglichkeit, den Eintrag von thermischer Energie auf den Filterkörper zu reduzieren und damit eine für eine Oberflächenfiltrationsschicht gewünschte Porosität zu erzeugen, kann auf diese Weise auch schnell eine Oberflächenfiltrationsschicht auf dem Filterkörper hergestellt werden.
Das zum Transport des als Beschichtung aufzubringenden Kunststoffmaterials dienende Förderfluid kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder sogar eine Suspension sein.
Das Kunststoffmaterial in der Auftragsvorrichtung kann mit einem Wirbelbettförderer, einem Tellerförderer, einem Scheibenförderer, oder einem Suspensionsförderer zu der Flamme gefördert werden. Alle diese Ausgestaltungen erlauben es, eine große Menge pulverförmigen oder granulären Kunststoffmaterials zu der Flamme zu fördern, wo dann eine Beaufschlagung des Kunststoffmaterials durch das Förderfluid erfolgt. Falls gewünscht, kann dabei bereits der Transport des Kunststoffmaterials stromaufwärts der Flamme mit Hilfe eines Förderfluids erfolgen. Je nach Kunststoffmaterial (z.B. PTFE) kann es günstig sein, einen Suspensionsförderer zum Transport des Kunststoffmaterials zu der Flamme einzusetzen.
Der Suspensionsförderer kann beispielsweise die Partikel des Kunststoffmaterials in einer Suspension, insbesondere in einer wässrigen oder alkoholischen Suspension fördern.
In einer Ausführungsform kann die Oberflächenfiltrationsschicht eine geringere Porengröße als der Filterkörper aufweisen. Dies begünstigt ein Abreinigen des beschichteten Filterelements, weil festkörperartige Fremdstoffe in der Regel größer sind als die Poren der Oberflächenfiltrationsschicht und deswegen an der Oberfläche der Oberflächenfiltrationsschicht hängen bleiben.
Die Porengröße beschreibt die Größe der Freiräume, die in dem Filterkörper beziehungsweise in der Oberflächenfiltrationsschicht ausgebildet sind. Je kleiner die Porengröße, umso besser werden auch kleinste Feststoffteilchen aus einem zu Fluid gefiltert. Der Begriff ,Porengröße' bezieht sich insbesondere auf eine mittlere Größe der Poren bei einer gegebenen Porengrößenverteilung. Beispielsweise beträgt der charakteristische Porendurchmesser bei d₁₀ = 5 µm, d₅₀ = 15 bis 25 µm, und d₉₅ = 50 µm bei d₉₅. Das bedeutet, dass 10 % der Poren nicht größer sind als 5 µm, insbesondere dass 50 % der Poren nicht größer sind als 15 bis 25 µm, und insbesondere dass 95 % der Poren nicht größer sind als 50 µm.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch eine Auftragsvorrichtung zum Ausbilden einer Oberflächenfiltrationsschicht aus einem Kunststoffmaterial auf einem Filterkörper mittels eines thermischen Aufspritzverfahrens. Die Auftragsvorrichtung umfasst eine Düse, einen Brenner zum Erzeugen einer zum Schmelzen des Kunststoffmaterials ausgebildeten Flamme, einen Kunststoffförderkanal mit einem Kunststoffförderkanalausgang zum Bereitstellen des Kunststoffmaterials in der Flamme, und wenigstens einen Förderfluidkanal mit einem Förderfluidkanalausgang zum Bereitstellen eines Förderfluids, derart, dass das Förderfluid mit dem in der Flamme geschmolzenen Kunststoffmaterial einen durch die Düse auf den Filterkörper gerichteten Aufspritzstrahl ausbildet.
Die Auftragsvorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen, in dem der Kunststoffförderkanal und/oder der Förderfluidkanal angeordnet sind. Ggf. kann auch die Düse und/oder der Brenner zum Erzeugen der Flamme in dem Gehäuse angeordnet sein.
Die Auftragsvorrichtung kann wenigstens einen Brennstoffkanal mit einem Brennstoffkanalausgang aufweisen, der zum Bereitstellen eines Brennstoffs zum Bilden der Flamme ausgebildet ist. Auch der Brennstoff kanal kann ggf. in dem Gehäuse angeordnet sein.
Die Düse ist so ausgebildet, dass bei Zufuhr des pulverförmigen Kunststoffmaterials über den Kunststoffförderkanalausgang und des Brennstoffs über den Brennstoffkanalausgang sich stromaufwärts der Düse ein Gemisch aus Kunststoffmaterial und Brennstoff bildet, welches durch die Düse in Richtung zu der Oberfläche des Filterkörpers hin beschleunigt wird. Der Kunststoffförderkanalausgang und der Förderfluidkanalausgang kann insbesondere in der Düse angeordnet sein.
Der Kunststoffförderkanalausgang, der Brenner und der Förderfluidkanalausgang können in einer bestimmten Ausgestaltung koaxial in der Düse ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine kompakte Bauform der Düse. Des Weiteren erlaubt eine solche Anordnung eine gleichmäßige Erhitzung des Kunststoffmaterials in der Flamme, auch bei großem Massenfluss der im Aufspitzstrahl geförderten Kunststoffpartikel.
Die Auftragsvorrichtung kann weiterhin einen Aufsatz aufweisen, wobei der Aufsatz einen Zusatzfluidkanal mit wenigstens einem Zusatzfluidkanalausgang aufweist. Der Aufsatz kann so ausgebildet sein, dass er den Aufspritzstrahl mit einem Zusatzfluid beaufschlagt, um einen durch den Aufspritzstrahl ausgebildeten Spritzkegel einzustellen, insbesondere zu vergrößern. Durch das Einstellen des Aufspritzstrahls kann das geschmolzene Kunststoffmaterial besonders zielgerichtet auf den Filterkörper aufgebracht werden. Eine besonders gleichmäßige Oberflächenfiltrationsschicht kann so auf dem Filterkörper hergestellt werden.
Der Aufsatz kann vorzugsweise an der Düse angeordnet sein. Der Aufsatz kann insbesondere an einem Düsenausgang der Düse angeordnet sein. Alternativ kann der Aufsatz auch integral mit der Düse ausgebildet sein, so dass die Düse insgesamt den Aufsatz bildet.
Die Erfindung umfasst gemäß einem weiteren Aspekt auch eine Anlage zum Herstellen eines Filterelements. Die Anlage umfasst eine Vorrichtung zum Sintern eines Filterkörpers auf, sowie wenigstens eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung wie oben beschrieben.
Die oben in Bezug auf das Verfahren und auf die Auftragsvorrichtung ausgeführten weiteren Ausgestaltungen sowie Vorteile gelten auch für die erfindungsgemäße Anlage. Es wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die genannten Stellen verwiesen, die ausdrücklich auch zur Offenbarung der Anlage zur Herstellung eines Filterelements gehören.
Die Erfindung umfasst gemäß einem weiteren Aspekt auch ein Filterelement, welches einen Filterkörper und eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht aufweist, welche auf dem Filterkörper aufgebracht ist. Die Oberflächenfiltrationsschicht ist erfindungsgemäß eine thermisch gespritzte Kunststoffmaterial-Schicht.
Der Filterkörper kann als Hauptbestandteil ein gesintertes Material, insbesondere ein gesintertes Kunststoffmaterial, wie beispielsweise die oben angegebenen Kunststoffe oder Gemische, etwa Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyimid, Polysulfon, Polysulfid, insbesondere Polyphenylensulfid, oder Polymethacrylat, insbesondere Polymethylmethacrylat, aufweisen.
Die oben in Bezug auf das Verfahren und auf die Auftragsvorrichtung ausgeführten weiteren weiteren Ausgestaltungen sowie Vorteile gelten auch für das erfindungsgemäße Filterelement. Es wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die genannten Stellen verwiesen, die ausdrücklich auch zur Offenbarung des Filterelments gehören.
Die Erfindung und besondere Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Filterelements 2.
2 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil des Filterelements aus 1.
3 zeigt eine erfindungsgemäße Aufspritzvorrichtung und einen Teil eines Filterkörpers sowie eine Auftrefffläche eines Aufspritzstrahls.
4 zeigt die Aufspritzvorrichtung aus 3 mit einem Aufsatz sowie eine durch den Aufsatz veränderte Auftrefffläche.
5 zeigt eine Draufsicht auf den Aufsatz aus 4.
6 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Aufspritzvorrichtung.

1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Filterelements 2 mit einem Filterkörper 4, einem Filterfuß 8 und einem Filterkopf 10.
Das Filterelement 2 ist mit seinem Kopf 10 an einer Trennwand 12 eines nicht dargestellten Filtergehäuses, bei dem die Trennwand 12 eine Rohfluidseite 18 on einer einem Reinfluidseite 20 trennt, „hängend“ befestigt (bei einer liegend angeordneten Trennwand) oder „seitlich“ bzw. „weg ragend“ befestigt (bei einer hochkant angeordneten Trennwand), wobei der sogenannte reinfluidseitige Einbau des Filterelements 2 dargestellt ist. Dabei ist eine Seitenfläche des Kopfes 10, die zwei Seitenwände 14 des Filterkörpers 4 überragt und zum Fuß 8 hin gerichtet ist, an einer Reinfluidseite 20 der Trennwand 12 anliegend befestigt, und das Filterelement 2 ragt durch eine Öffnung in der Trennwand 12 hindurch in eine Rohfluidseite 18 hinein. So kann ein Austausch des Filterelements 2 von der „sauberen“ Reinfluidseite 20 her erfolgen. Alternativ ist auch der sogenannte rohfluidseitige Einbau des Filterelements 2 möglich. Bei diesem ist der Kopf 10 mit seiner dem Fuß 8 entgegengesetzten Seitenfläche an der Rohfluidseite 18 der Trennwand 12 anliegend befestigt. Der Ein- und Ausbau erfolgt hier über die Rohfluidseite 18. Wie angesprochen, kann das Filterelement 2 statt hängend auch seitlich befestigt sein. Auch in dieser seitlichen Einbauposition des Filterelements 2 kann entweder ein reinfluidseitiger oder ein rohfluidseitiger Einbau des Filterelements 2 vorgesehen sein. Die Trennwand 12 ist Teil einer weiter nicht gezeigten Filtervorrichtung ist und trennt die Rohfluidseite 18 der Filtervorrichtung von einer Reinfluidseite 20.
Beim Betrieb der Filtervorrichtung wird das zu filternde Medium durch eine nicht gezeigte Öffnung in die Filtervorrichtung eingesaugt oder durch Überdruck in die Filtervorrichtung eingedrückt und strömt von der Rohfluidseite 18 durch die zwei porösen Seitenwände 14 in ein hohles Inneres des Filterelements 2 und wird von dort durch eine nicht gezeigte Durchströmungsöffnung im Filterkopf 10 auf die Reinfluidseite 20 hin gesaugt. Von dort aus wird es durch eine ebenfalls nicht gezeigte Öffnung wieder nach außerhalb der Filtervorrichtung abgegeben. Die von dem zu filternden Medium zu trennenden Feststoffteilchen werden von einer feinporösen Oberflächenfiltrationsschicht 28 an der Oberfläche des Filterelements 2 zurückgehalten und bleiben dort zum Teil haften. Diese Schicht aus anhaftenden Feststoffteilchen wird in regelmäßigen Abständen durch eine Abreinigung, beispielsweise durch einen Druckluftstoß, der der Strömungsrichtung entgegengesetzt ist, abgesprengt und fällt dann auf der Rohfluidseite 18 der Filtervorrichtung zu Boden.
Das Filterelement 2 besitzt eine lamellenartige Struktur. Die beiden Seitenwände 14 bilden zahlreiche parallel zueinander verlaufende Rippen, die jeweils in Längsrichtung zwischen dem Filterkopf 10 und dem Filterfuß 8 verlaufen. Dabei verlaufen erste Wandabschnitte der jeweiligen Seitenwand 14 im Wesentlichen im gleichen Abstand zueinander im rechten Winkel zur Längsrichtung und zweite Wandabschnitte verlaufen von einem inneren Endbereich eines ersten Wandabschnitts zu einem äusseren Endbereich eines nächsten ersten Wandabschnitts. Das Filterelement 2 besitzt somit im Querschnitt eine im Wesentlichen tannenbaumartige Gestalt. Die im rechten Winkel zur Längsachse vorgesehenen ersten Wandabschnitte sorgen für eine besonders hohe Steifigkeit der ersten Seitenwände im rechten Winkel zu der Längsrichtung, was insbesondere bei der seitlichen Befestigung des Filterelements 2 ein Knicken oder Beulen der relativ großen Seitenwände 14 wirksam ausschliessen kann. Die zweiten Wandabschnitte bilden zusammen mit den ersten Wandabschnitten einen relativ spitzen Winkel vorzugsweise im Bereich von etwa 30°, was die Steifigkeit noch weiter erhöht.
In der bevorzugten Einbauposition bei seitlicher Befestigung verlaufen die zweiten Wandabschnitte von innen nach aussen unten, so dass Partikel beim Filterbetrieb daran nicht so leicht abgelagert werden. Auch beim Abreinigen ist die Strömungskomponente im Wesentlichen rechtwinklig zu den zweiten Wandabschnitten, wodurch die Partikel beim Abreinigen von der Längsrichtung weg nach außen geblasen werden.
2 zeigt einen Querschnitt der Seitenwand 14 des Filterkörpers 4. Der Filterkörper 4 ist durch gesinterte Filterkörperteilchen 22, in diesem Fall Kunststoffteilchen, d.h. Teilchen aus einem Kunststoff, ausgebildet. Insbesondere sind die Kunststoffteilchen Polyethylen-Teilchen oder aber Teilchen aus einem anderen der oben genannten Kunststoffe oder Kunststoffzusammensetzungen. Die Filterkörperteilchen 22 stellen einen Hauptbestandteil des Filterkörpers 4 dar. Damit die Filterkörperteilchen 22 eine Verbindung zueinander aufbauen, wurde der Filterkörper 4 für eine geeignete Zeitdauer auf eine Sintertemperatur erwärmt. Die Filterkörperteilchen 22 haben an Kontaktstellen zwischen benachbarten Filterkörperteilchen 22, d.h. an Stellen, wo benachbarte Kunststoffteilchen sich berührten oder nahezu berührten, Sinterhälse 24 gebildet. An den Sinterhälsen 24 sind die Kunststoffteilchen zusammengewachsen, so dass sich ein durchströmungsporöses Sintergefüge gebildet hat, das einen zusammenhängenden, durchströmungsporösen Filterkörper 4 bildet.
Bei dem Sinterprozess werden die Filterkörperteilchen 22 gerade so weit angeschmolzen, dass sie sich an ihren Berührungsstellen miteinander verbinden. Die Porengröße lässt sich durch die Teilchengröße und durch die Prozessparameter bei der Herstellung des Filterkörpers 4 steuern. Zusätzlich ist auf der Rohfluidseite des Filterelements 2, die auch als Zuströmseite bezeichnet werden kann, eine feinere poröse Beschichtung aufgebracht, die die Oberflächenfiltrationsschicht 28 ausbildet.
Die Oberflächenfiltrationsschicht 28 ist auf dem Filterkörper 4 auf einer Seite 26, das ist die rechte Seite in 2, die beim Betrieb die Zuströmseite bildet, mit dem erfindungsgemäßen thermischen Spritzverfahren aufgebracht worden, wie vorangehend erläutert und im Folgenden noch näher beschrieben. Die Oberflächenfiltrationsschicht 28 ist aus einem Kunststoffmaterial 30 hergestellt. Das Kunststoffmaterial 30 besitzt typischerweise Antihafteigenschaften und/oder antibakterielle Eigenschaften, beispielsweise durch Zugabe entsprechender Werkstoffe wie PTFE-Partikel zum Ausbilden von Antihafteigenschaften oder Silber-Partikel oder Titanoxidpartikel zum Erzeugen von antibakteriellen Eigenschaften. Das Kunststoffmaterial 30 wird dadurch aufgebracht, dass es in einer Auftragsvorrichtung 32 zugeführt wird, insbesondere in einer pulverartigen oder granulären Form, und in der Auftragsvorrichtung 32 vorzugsweise direkt durch eine Flamme 42 geführt und in der Flamme 42 geschmolzen wird. Das geschmolzene Kunststoffmaterial 30 wird dann durch ein Förderfluid 34 als Kolloid von der Flamme 42 zur Oberfläche des zu beschichtenden Filterkörpers 4 gefördert und auf den Filterkörper 4 gespritzt. Die Verhältnisse beim Spritzen des Kunststoffmaterials 30 sind so, dass das aufgespritzte Kunststoffmaterial 30 auf dem Filterkörper 4 relativ schnell erkaltet und seine Fließfähigkeit in weitem Maße verliert oder sogar erstarrt. Insbesondere soll das auf den Filterkörper 4 aufgespritzte Kunststoffmaterial 30 seine Fließfähigkeit verloren haben, bevor es durch Ineinanderfließen mit weiteren auf den Filterkörper 4 aufgespritzten Partikeln oder Tropfen aus dem Kunststoffmaterial 30 eine durchgehende fluidundurchlässige Beschichtung ausbilden kann, die nicht mehr porös wäre. Bei dem thermischen Spritzen gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Filterkörper 4 mit einer porösen und fluiddurchlässigen Oberflächenfiltrationsschicht 28 beschichtet, ohne dass Lösungsmittel, Klebstoff oder ein sonstiger Binder verwendet werden muss. Das rasche Erkalten des Kunststoffmaterials 30 wird dadurch begünstigt, dass der Filterkörper 4 beim Beschichten nur in geringem Maße durch die Flamme 42 erhitzt wird.
Man hat erfindungsgemäß herausgefunden, dass es vorteilhaft für das Herstellen der porösen Oberflächenfiltrationsschicht 28 mittels eines thermischen Beschichtungsverfahrens ist, wenn das Kunststoffmaterial 30 so erwärmt wird, dass es schneller schmilzt als beim indirekten Erhitzen, wie es beim Kunststoffflammspritzen normalerweise praktiziert und für unabdingbar gehalten wird. 3 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen schematisch dargestellten Auftragsvorrichtung 32 zum thermischen Spritzen eines Kunststoffmaterials 30 auf einen Filterkörper 4. Die Auftragsvorrichtung 32 ist dazu ausgebildet, in der Regel pulverförmig zugeführtes Kunststoffmaterial 30 zu schmelzen, es mit einem durch einen Förderfluidkanal 36 mit Förderfluidkanalausgang 38 zugeführten Förderfluid 34 (in der Regel ein Fördergas, z.B. Druckluft oder Stickstoff, eine Flüssigkeit wie Wasser oder Alkohol, oder eine durch in einer Flüssigkeit getragene Partikel gebildete Suspension) zu beaufschlagen, so dass ein Aufspritzstrahl 56 gebildet wird, in welchem einzelne Partikel oder Tröpfchen aus dem Kunststoffmaterial 30 in dem Förderfluid 34 getragen sind. Der Aufspritzstrahl 56 bildet ein kolloides System und wird auf den Filterkörper 4 aufgespritzt. Aus den so aufgespritzten Kunststoff-Partikeln oder Tröpfchen bildet sich dann nach Erkalten und Erstarren des Kunststoffmaterials 30 die Oberflächenfiltrationsschicht 28 auf dem Filterkörper 4 aus. Vorzugsweise weist das Kunststoffmaterial 30 eine Pulverform auf, wenn es in die Auftragsvorrichtung 32 geleitet wird. Alternativ kann das Kunststoffmaterial auch als Kunststoffstrang ausgebildet sein. Im Aufspritzstrahl 56 liegt das Kunststoffmaterial 30 in kolloidaler Konfiguration vor mit einzelnen Partikeln oder Tröpfchen aus dem Kunststoffmaterial 30 in mehr oder weniger geschmolzenem Aggregatzustand, die durch das Förderfluid 34 getragen werden. Je nach Rieselfähigkeit kann pulverförmiges Kunststoffmaterial 30 auch bereits stromaufwärts der Auftragsvorrichtung 32 in kolloidaler Konfiguration vorliegen, also mit Hilfe eines Trägerfluids (Gas oder Flüssigkeit) zu der Flamme geleitet werden.
Die Auftragsvorrichtung 32 verfügt über einen Brenner 40, dem Brennstoff und Sauerstoff zugeführt werden und der eine Flamme 42 erzeugt. Der Brennstoff wird durch einen Brennstoffkanal 44 über einen Brennstoffkanalausgang 46 dem Brenner 40 zugeführt. Ferner weist die Auftragsvorrichtung 32 einen Kunststoffförderkanal 48 mit Kunststoffförderkanalausgang 50 auf, durch den das Kunststoffmaterial 30 in die Flamme 42 gefördert wird. Der Kunststoffförderkanalausgang 50, und der Förderfluidkanalausgang 38 sind in einer Düse 52 koaxial angeordnet. In weiteren Ausgestaltungen können auch der Brennstoffkanalausgang 46 und ein Sauerstoffzuführkanal 54 koaxial in der Düse 52 angeordnet sein. Eine koaxiale Anordnung der entsprechenden Ausgänge ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Es reicht aus, wenn das Kunststoffmaterial 30 in einer solchen Weise durch die Auftragsvorrichtung 32 gefördert wird, dass das Kunststoffmaterial 30 direkt durch die vom Brenner 40 erzeugte Flamme 42 geführt wird und damit direkt in der Flamme 42 schmilzt. Das bedeutet insbesondere, dass zwischen Flamme 42 und dem Kunststoffmaterial 30 keine schützende oder isolierende Schicht aus Luft oder einem inerten Gas vorhanden ist, wie das beim Kunststoffflammspritzen an sich üblich wäre.
Bei der in 3 gezeigten Konfiguration ist die Flamme 42 in derselben Richtung ausgebildet wie der Aufspritzstrahl 56, nämlich auf die zu beschichtende Oberfläche des Filterkörpers 4 zu. Die einzelnen Partikel aus Kunststoffmaterial 30 im Aufspritzstrahl 56 schmelzen daher während der Zeit, in der sie vom Förderfluid 34 von der Düse 52 zur Oberfläche des Filterkörpers 4 getragen werden.
Das Kunststoffmaterial 30 kann in der Auftragsvorrichtung 32 durch einen Wirbelbettförderer, einen Tellerförderer, einen Scheibenförderer, oder einen Suspensionsförderer zu der Flamme 42 transportiert werden. Das geschmolzene Kunststoffmaterial 30 und das Förderfluid 34 bilden zusammen einen Aufspritzstrahl 56 aus, der von der Auftragsvorrichtung 32 zur Oberfläche des Filterkörpers 4 gerichtet ist und in dem das Kunststoffmaterial 30 partikelförmig zum Filterkörper 4 transportiert wird. Dabei sollen die nach Passieren der Düse 52 gebildeten Partikel des Kunststoffmaterials 30 in der Flamme 42 weitgehend schmelzen, also in weitgehend flüssiger Form vorliegen, wenn sie auf die Oberfläche des Filterkörpers 4 auftreffen.
Das Kunststoffmaterial 30 wird insbesondere partikelförmig auf den Filterkörper 4 aufgespritzt. Dabei ist die gewünschte Durchlässigkeit der Oberflächenfiltrationsschicht abhängig von der Partikelgeschwindigkeit, mit der das Kunststoffmaterial 30 durch das Förderfluid 34 aufgespritzt wird. Je höher die Partikelgeschwindigkeit ist, umso geringer kann die Durchlässigkeit der Oberflächenfiltrationsschicht 28 sein. Das bedeutet, dass die Porosität der Oberflächenfiltrationsschicht 28 mit höher werdender Partikelgeschwindigkeit abnimmt.
Damit eine bessere Abreinigung der Oberflächenfiltrationsschicht 28 stattfinden kann und der Filterkörper 4 sich nicht durch Feststoffteilchen zusetzt, weist die Oberflächenfiltrationsschicht 28 vorzugsweise eine geringere mittlere Porengröße auf als der Filterkörper 4.
Der durch das Förderfluid 34 und das geschmolzene Kunststoffmaterial 30 ausgebildete Aufspritzstrahl 56 bildet einen Spritzkegel aus, der auf der zu beschichtenden Oberfläche des Filterkörpers 4 eine kreisförmige Auftrefffläche 58 formt. Die Form der Auftrefffläche 58 ist insbesondere abhängig von einer Fördergeschwindigkeit und einer Förderrichtung des Kunststoffmaterials 28 und des Förderfluids 34. In 3 ist die Auftrefffläche 58 schematisch unterhalb des Filterkörpers 4 dargestellt, um die Form der Auftrefffläche 58 zu verdeutlichen.
Das Förderfluid 34 kann insbesondere ein Fördergas, etwa Luft oder ein inertes Gas wie Stickstoff oder ein Edelgas sein, oder eine Flüssigkeit (Wasser oder Alkohol), welche mit den Kunststoffpartikeln eine Suspension bildet. Das Förderfluid 34 bildet eine Trägerphase, in der die beim Passieren der Düse 52 gebildeten Partikel aus Kunststoffmaterial 30 als ein Kolloid im Aufspritzstrahl 56 zum Filterkörper 4 transportiert werden. Die vom Brenner 40 erzeugte Flamme 42 ist ebenfalls in Richtung des Aufspritzstrahls 56 gerichtet, so dass die Partikel aus Kunststoffmaterial 30 während des Transports im Aufspritzstrahl 56 in der Flamme 42 schmelzen und schließlich in flüssigem Aggregatzustand auf die Oberfläche des Filterkörpers 4 aufgespritzt werden.
Die Einleitung des Kunststoffmaterials 30 in die Flamme 42 kann sowohl axial als auch radial erfolgen. Bei der in 3 dargestellten axialen Einleitung wird das Kunststoffmaterial 30 sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts der Düse 52 stets im Wesentlichen in Richtung des Aufspritzstrahls 56 gefördert. Wie in 3 zu sehen ist, erfolgt die Förderung des Kunststoffmaterials 30 in einem radial inneren Bereich der Düse 52 um die Achse herum und das Förderfluid 34 wird ebenso wie der Brennstoff 54 aus radial äußeren Bereichen der Düse 52 nach innen geleitet, um das Kunstoffmaterial 30 geeignet zu zerstäuben bzw. die Flamme 42 zu erzeugten.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Auftragsvorrichtung 32 mit einem Aufsatz 60, der an der Düse 52, insbesondere an einem stromabwärts liegenden aterialausgang der Düse 52, angeordnet ist. Der Aufsatz 60 kann auch integral mit der Düse 52 ausgebildet sein. Der Aufsatz 60 verfügt über einen Zusatzfluidkanal 64 (siehe 5), in dem ein Zusatzfluid 62 geführt wird. Das Zusatzfluid 62, in der Regel Luft oder ein inertes Gas wie Stickstoff oder ein Edelgas, wird über einen oder mehrere Zusatzfluidkanalausgänge 66 in den Aufspritzstrahl 56 eingeleitet. Das Einleiten kann sowohl im Wesentlichen axial, also in Richtung des Aufspritzstrahls 56 oder in einem nahe bei Null Grad liegenden Winkel zu dem Aufspritzstrahls 56 erfolgen, als auch im Wesentlichen radial, also orthogonal zum Aufspritzstrahl 56 oder in einem nahe bei 90 Grad liegenden Winkel zu dem Aufspritzstrahl 56 erfolgen. Dieses Einleiten des Zusatzfluids 62 bewirkt, dass sich der Spritzkegel des Aufspritzstrahls 56 verändert und dadurch die Auftrefffläche 59 oval anstatt kreisrund ausgebildet ist. Das Vergrößern der Auftrefffläche 59 erlaubt es, eine größere Fläche auf dem Filterkörper 4 mit Kunststoffmaterial 30 beschichten zu können. Dies ermöglicht eine schnellere Herstellung des beschichteten Filterelements 2. Des Weiteren wird das Material des Filterkörpers 4 in geringerem Maße während des Beschichtungsprozesses durch die Flamme 42 erwärmt, weil die Auftragsvorrichtung 32 schneller über den Filterkörper 4 geführt werden kann, um den Filterkörper 4 komplett zu beschichten.
In 5 ist der Aufsatz 60 in Draufsicht gezeigt. Die Zusatzfluidkanalausgänge 66 sind in einer ringartig um den Umfang des Aufspritzstrahls 56 herumgeführten Leitung ausgebildet. In dem gezeigten Beispiel sind die je zwei Zusatzfluidkanalausgänge 66 paarweise einander gegenüber liegend angeordnet. Der Aufsatz 60 bietet eine schnelle und günstige Lösung, den Aufspritzstrahl 56, besser die Form des Aufspritzstrahls 56, zu verändern beziehungsweise aufzuweiten.
Das Zusatzfluid 62 kann insbesondere in einem Winkel, oder ringförmig über den Aufsatz 60 in den Aufspritzstrahl 56 eingeleitet werden.
6 zeigt die Auftragsvorrichtung 32 in einer beispielhaften Ausführungsform. Die Auftragsvorrichtung 32 weist ein Gehäuse 70 auf in dem der Kunststoffförderkanal 48 angeordnet ist. Die Düse 52 ist modular aufgebaut. Das bedeutet, dass der Kunststoffförderkanalausgang 50, der Brennstoffförderkanalausgang 46, der Förderfluidkanalausgang 38 und ein Sauerstoffförderkanalausgang 55 durch mehrere axial ineinandergreifende Bauteile 72, 74, 76 und 78 ausgebildet sind. Die jeweilige Zufuhr von Kunststoffmaterial 30, Förderfluid 34, Brennstoff und Sauerstoff zu der Auftragsvorrichtung 32 erfolgt über jeweilige Eingänge 80, 82, 84 und 86, wobei vorliegend die Eingänge 82, 84, 86 für Förderfluid, Brennstoff und Sauerstoff an einer Unterseite des Gehäuses 70 und der Eingang 80 für das Kunststoffmaterial 30 an einer hier verdeckten Rückseite des Gehäuses 70 angeordnet sind. Die Eingänge sind mit den entsprechenden Kanälen verbunden. Das Gehäuse 70 der Auftragsvorrichtung 32 kann auch eine andere Anordnung bzw. einen anderen Aufbau aufweisen. Es liegt ebenfalls im Bereich der Erfindung, die Führung des Kunststoffmaterials 30, des Förderfluids 34, des Brennstoffs und des Sauerstoffs anders zu realisieren.
Die Oberflächenfiltrationsschicht 28 weist nicht nur Antihafteigenschaften auf, sondern ebenfalls auch antibakterielle Eigenschaften. Die Eigenschaften der Oberflächenfiltrationsschicht 28 können durch Verändern von Prozessparametern feiner eingestellt werden. Als Prozessparameter versteht sich die Art des Brennstoffs, der Luftzufuhr, der Fördermenge von Kunststoffmaterial 30, von Förderfluid 34, einer Injektionsart, der Prozessgeschwindigkeit, und der Additivbeimischungen zu dem Kunststoffmaterial 30.
Das Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filterelements 2 weist im Wesentlichen die folgenden Schritte auf: Zunächst wird der Filterkörper 4 in einer Beschichtungsanlage, die eine Auftragsvorrichtung 32 aufweist, bereitgestellt. Das Kunststoffmaterial 30 wird in der Flamme 42 der Auftragsvorrichtung 32 geschmolzen. Das Kunststoffmaterial 30 wird im geschmolzenen Zustand durch das Förderfluid 34 in dem Aufspritzstrahl 56 auf den Filterkörper 4 aufgespritzt. Beim Erstarren bildet das Kunststoffmaterial 30 die Oberflächenfiltrationsschicht 28 auf dem Filterkörper 4 aus. Weil das erfindungsgemäße Verfahren einen relativ geringen Wärmeeintrag auf den Filterkörper 4 mit sich bringt, erstarrt das auf den Filterkörper 4 aufgespritzte Kunststoffmaterial 30 schnell und kann deswegen nicht völlig mit benachbarten aufgespritzten Partikeln bzw. Tröpfchen aus Kunststoffmaterial 30 zusammen fließen. Das aufgespritzte Kunststoffmaterial 30 kann aus demselben Grund zwar in gewissen Maß in vorhandene Poren des Filterkörpers 4 fließen, diese allerdings nicht vollständig zusetzen. Auf diese Weise entstehen Poren bzw. Zwischenräume in der durch das Kunststoffmaterial 30 hergestellten Oberflächenfiltrationsschicht, so dass die Oberflächenfiltrationsschicht 28 porös und fluiddurchlässig ist.
Eine Möglichkeit, die Aufspritzvorrichtung 32 besonders einfach herzustellen, besteht darin, eine Spritzpistole für Drahtflammspritzen umzubauen. Es wird dabei insbesondere nur eine Gaskopfeinheit der Spritzpistole verwendet. An Stelle einer Drahtführung kann ein Rohr als Kunststoffförderkanal 48 in die Spritzpistole eingesetzt werden, durch das Kunststoffmaterial 30, z.B. in Pulverform, zu dem Brenner 40 geführt wird. Das Kunststoffmaterial 30 kann dann axial in die Flamme 42 gefördert werden. Eine radiale Indizierung, oder eine sich zwischen axial und radial befindende Indizierung durch Injektoren ist ebenfalls denkbar. Das Kunststoffmaterial 30 wird in der Flamme 42 aufgeschmolzen und durch das Förderfluid 34 beziehungsweise Fördergas oder Zerstäubergas auf den Filterkörper 4 gespritzt. Das Kunststoffmaterial 30 kann auch durch atmosphärisches Plasmaspritzen oder Pulverflammspritzen aufgebracht werden, denn auch bei diesen Verfahren wird das Kunststoffmaterial 30 mit Partikelgeschwindigkeiten von größer als 10 m/s aufgespritzt. Dadurch kann ebenfalls eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht 28 ausgebildet werden.
Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße thermisch gespritzte Oberflächenfiltrationsschicht bei einem Filterelement weist einen Filterkörper aus gesinterten Polyethylen-Partikeln auf, der mittels Flammspritzen mit einer Oberflächenbeschichtung aus Polyamid versehen wurde. Der Filterkörper ist kommerziell erhältlich unter der Bezeichnung Herding Sinterlamellenfilter HSL 450/8. Der Filterkörper hatte nach dem Sintern und vor dem Flammspritzen eine Porengröße zwischen 50 und 70 µm. Die Polyamidbeschichtung wurde auf den Filterkörper mit einer modifizierten Flammspritzpistole gemäß in 3 und 6 aufgetragen, wobei die Flammspritzpistole (Brennerkopf von Typ 16E) über einen Tellerförderer Typ Twin 10-C für das Beschichtungsmaterial (Förderleistung 30g/min, 2 bar) verfügte. Hierbei wurde ein Abstand von der Düse zu der zu beschichtenden Oberfläche des Filterkörpers von 0,17 m und ein Spritzwinkel von 90° gewählt. Die verwendeten Polyamid-Partikel hatten vor dem Aufspritzen eine Partikelgröße von kleiner gleich 45 µm bei 50% der Polyamidpartikel. Die Prozessbedingungen beim Flammspritzen wurden auf die folgenden relativen Anteile eingestellt: C₂H₂ 45 Skalenteile., O₂ 50 Skalenteile., Air 41 Skalenteile bei jeweils 4,5 bar. Die Pistole wurde mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 1 m/s über die zu beschichtende Oberfläche geführt. Daraus resultierend erhielt man ein Filterelement mit einer Oberflächenfiltrationsschicht aus Polyamid. Die Polyamidbeschichtung wies eine Dicke von 250 µm auf, wobei die Porengröße der Polyamidbeschichtung weniger als 20 µm betrug.
Der beschichteten Filterkörper wurde mit einem b-Wert von 1,6 m³/(m² × min) (V̊=85,4 m³/h) an nicht mit Fremdstoffen beladener Luft beaufschlagt. Dabei wurde ein Druckverlust zwischen 30 und 40 mmWs gemessen.
Die Beschichtung blieb bei jeder Art von Belastung kraft- und formschlüssig mit dem Filterkörper verbunden, insbesondere beim Beaufschlagen mit Druckluftimpulsen (bis zu 35mbar) zum simulierten Abreinigen des Filterkörpers. Es wurde keine Delamination der Oberflächenfiltrationsschicht festgestellt.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Filterelements (2), mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Filterkörpers (4); und Thermisches Aufspritzen eines Kunststoffmaterials (30) auf den Filterkörper (4) durch eine Auftragsvorrichtung (32), derart, dass das thermisch aufgespritzte Kunststoffmaterial (30) auf dem Filterkörper (4) eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht (28) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kunststoffmaterial (30) direkt in einer Flamme (42) geschmolzen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Filterkörper (4) als Hauptbestandteil ein gesintertes Material, insbesondere ein gesintertes Kunststoffmaterial, aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das thermisch aufgespritzte Kunststoffmaterial (30) Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyetheretherketon (PEEK) oder eine Mischung dieser Materialien umfasst, insbesondere zusammen mit Polytetrafluorethylen (PTFE).
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das geschmolzene Kunststoffmaterial (30) mit einem Förderfluid (34), insbesondere einem Fördergas oder einer Förderflüssigkeit , durch eine Düse (52) der Auftragsvorrichtung (32) partikelförmig zum Filterkörper (4) transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Partikelgeschwindigkeit, mit der das geschmolzene Kunststoffmaterial (30) auf den Filterkörper (4) aufgetragen wird, umso größer eingestellt wird, je geringer eine gewünschte Porosität der Oberflächenfiltrationsschicht ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Partikelgeschwindigkeit größer als 10 m/s, insbesondere größer als 30 m/s, insbesondere größer als 60 m/s, insbesondere größer als 90 m/s ist, oder zwischen 10und 450 m/s liegt, insbesondere zwischen 60 und 450 m/s, oder insbesondere zwischen 90 und 200 m/s liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei ein durch das Förderfluid (34) und das partikelförmige Kunststoffmaterial (30) ausgebildeter Aufspritzstrahl (56) mit einem Zusatzfluid (62) beaufschlagt wird, um einen auf den Filterkörper (4) auftreffenden Spritzkegel zu formen, insbesondere derart, dass der Spritzkegel eine gewünschte Auftrefffläche (58) auf dem Filterkörper (4) abdeckt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Zusatzfluid (62) mittels eines an der Auftragsvorrichtung (32) angesetzten Aufsatzes (60) in den Aufspritzstrahl (56) eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Aufspritzstrahl (56) mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,05 m/s und 5 m/s über die zu beschichtende Fläche des Filterkörpers (4) geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Aufspritzstrahl (56) einen Kunststoffmaterial-Massenfluss von 0,08 g/s bis 4,2 g/s aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kunststoffmaterial (30) in der Auftragsvorrichtung (32) mit einem Wirbelbettförderer, einem Tellerförderer, einem Scheibenförderer, oder einem Suspensionsförderer zu der Flamme (42) gefördert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oberflächenfiltrationsschicht (32) eine geringere Porengröße aufweist als der Filterkörper (4).
Auftragsvorrichtung (32) zum Ausbilden einer Oberflächenfiltrationsschicht (28) aus einem Kunststoffmaterial (30) auf einem Filterkörper (4) mittels eines thermischen Aufspritzverfahrens, aufweisend: eine Düse (52) einen Brenner (40) zum Erzeugen einer zum Schmelzen des Kunststoffmaterials (30) ausgebildeten Flamme (42); einen Kunststoffförderkanal (48) mit einem Kunststoffförderkanalausgang (50) zum Bereitstellen des Kunststoffmaterials (30) in der Flamme (42); wenigstens einen Förderfluidkanal (36) mit einem Förderfluidkanalausgang (38) zum Bereitstellen eines Förderfluids (34), derart, dass das Förderfluid mit dem in der Flamme (42) geschmolzenen Kunststoffmaterial (30) einen durch die Düse (52) auf den Filterkörper (4) gerichteten Aufspritzstrahl (56) ausbildet.
Auftragsvorrichtung (32) nach Anspruch 14, wobei der Kunststoffförderkanalausgang (50), und der Förderfluidkanalausgang (38) in der Düse (52) angeordnet sind.
Auftragsvorrichtung (32) nach Anspruch 15, wobei der Kunststoffförderkanalausgang (50), der Brenner (40) und der Förderfluidkanalausgang (38) koaxial in der Düse (52) ausgebildet sind.
Auftragsvorrichtung (32) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, weiterhin aufweisend einen Aufsatz (60), wobei der Aufsatz (60) einen Zusatzfluidkanal (64) mit wenigstens einem Zusatzfluidkanalausgang (66) aufweist; wobei der Aufsatz (60) ausgebildet ist, den Aufspritzstrahl (56) mit einem Zusatzfluid (62) zu beaufschlagen, um einen durch den Aufspritzstrahl (56) ausgebildeten Spritzkegel einzustellen, insbesondere zu vergrößern;
Auftragsvorrichtung (32) nach Anspruch 17, wobei der Aufsatz (60) an der Düse (52) angeordnet ist.
Anlage zum Herstellen eines Filterelements (2) umfassend eine Vorrichtung zum Sintern eines Filterkörpers (4); und eine Auftragsvorrichtung (32) nach einem der Ansprüche 14 bis 18.
Filterelement (2) aufweisend: einen Filterkörper (4), und eine poröse und fluiddurchlässige Oberflächenfiltrationsschicht (28), die auf dem Filterkörper (4) aufgebracht ist; wobei die Oberflächenfiltrationsschicht (28) eine thermisch gespritzte Kunststoffmaterial-Schicht ist.
Filterelement (2) nach Anspruch 20, wobei das thermisch gespritzte Kunststoffmaterial (30) PE, PA, PVDF, PEEK, oder eine Mischung dieser Materialien umfasst, insbesondere zusammen mit PTFE.
Filterelement (2) nach einem der Ansprüche 20 oder 21, wobei der Filterkörper (4) als Hauptbestandteil ein gesintertes Material, insbesondere ein gesintertes Kunststoffmaterial, aufweist.