DE102021117865A1 - Membrane filter and method of making a membrane filter - Google Patents
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Abstract
Es werden ein Membranfilter und ein Verfahren zur Herstellung eines Membranfilters vorgeschlagen. Das Membranfilter (1) weist ein Membranfilterelement (2) und einen das Membranfilterelement (2) randseitig dichtend aufnehmenden Filterrahmen (3) auf. Dabei ist das Membranfilterelement (2) in den durch Kunststoffspritzguss hergestellten Filterrahmen (3) eingebettet und von diesem umspritzt.A membrane filter and a method for producing a membrane filter are proposed. The membrane filter (1) has a membrane filter element (2) and a filter frame (3) sealingly receiving the membrane filter element (2) at the edge. The membrane filter element (2) is embedded in the filter frame (3) produced by plastic injection molding and overmoulded by it.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Membranfilter mit einem Membranfilterelement und mit einem das Membranfilterelement randseitig dichtend aufnehmenden Filterrahmen.The invention is based on a membrane filter with a membrane filter element and with a filter frame sealingly receiving the membrane filter element at the edge.
Membranfilter werden in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt. Sie dienen der mechanischen Trennung zur Separation aus gasförmigen oder flüssigen Stoffströmen. Da bei Membrantrennverfahren kein Erhitzen stattfindet muss, werden diese Verfahren auch als kalte Separation bezeichnet. Sie finden insbesondere Anwendung in der Lebensmitteltechnologie, der Biotechnologie, der Pharmazie und der Medizin.Membrane filters are used in different areas. They are used for mechanical separation from gaseous or liquid material flows. Since membrane separation processes do not require heating, these processes are also referred to as cold separation. They are used in particular in food technology, biotechnology, pharmacy and medicine.
Je nach Art des verwendeten Membranfilterelements ist die selektive Abtrennung einzelner Stoffe oder bestimmter Stoffgemische möglich. Diese Funktion wird beispielsweise bei der Trinkwassergewinnung durch Umkehrosmose, der Rückgewinnung von organischen Dämpfen und der Elektrolyse zur Chlorgewinnung eingesetzt. Membranfilter finden darüber hinaus Anwendung bei der Ultrafiltration, der Mikrofiltration und der Nanofiltration. Dabei werden aus Fluiden Partikel, Kolloide und Makromoleküle entfernt. Auf diese Weise ist es möglich, ein Fluid zu desinfizieren.Depending on the type of membrane filter element used, the selective separation of individual substances or certain mixtures of substances is possible. This function is used, for example, in the production of drinking water by reverse osmosis, the recovery of organic vapors and electrolysis for chlorine production. Membrane filters are also used in ultrafiltration, microfiltration and nanofiltration. Particles, colloids and macromolecules are removed from fluids. In this way it is possible to disinfect a fluid.
Um die Membranfilter in eine entsprechende Anlage einsetzen zu können, muss das Membranfilterelement durch einen Filterrahmen gehalten werden, der mechanisch mit der Anlage verbunden wird. Dabei muss sichergestellt werden, dass ein Fluid in vorgegebener und gewünschter Weise an dem Membranfilter entlangströmt. Hierzu muss die Verbindung zwischen dem Filterrahmen und dem Membranfilterelement bezogen auf das strömende Fluid dicht sein. Um das Membranfilterelement in dem Filterrahmen zu halten und abzudichten, kann das Membranfilterelement mit dem Filterrahmen verklebt oder verschweißt werden. Darüber hinaus ist es möglich, das Membranfilterelement in einen zweiteiligen Filterrahmen einzuklemmen. In diesem Fall sind zusätzliche Dichtungen notwendig, um eine fluid-dichte Verbindung zwischen Filterrahmen und Membranfilterelement zu erreichen.In order to be able to use the membrane filter in a corresponding system, the membrane filter element must be held by a filter frame that is mechanically connected to the system. It must be ensured that a fluid flows along the membrane filter in a predetermined and desired manner. For this purpose, the connection between the filter frame and the membrane filter element must be tight relative to the flowing fluid. In order to hold and seal the membrane filter element in the filter frame, the membrane filter element can be glued or welded to the filter frame. In addition, it is possible to clamp the membrane filter element in a two-part filter frame. In this case, additional seals are necessary in order to achieve a fluid-tight connection between the filter frame and the membrane filter element.
Das Kleben weist die Nachteile einer langen Prozessdauer aufgrund der notwendigen Vorbehandlung der Klebestellen zur Haftungsverbesserung und der Aushärtezeit des Klebstoffs, der schwierigen Handhabung in kontinuierlichen Fertigungsprozessen und dem Finden eines für die Anwendung geeigneten und unbedenklichen Klebstoffs auf. Das Schweißen weist den Nachteil auf, dass die Filtrationseigenschaften des Membranfilterelements verändert und beeinträchtigt werden können und Verschmutzungen eingebracht werden können. Das Klemmen weist den Nachteil auf, dass eine zusätzliche Dichtung notwendig ist.Gluing has the disadvantages of a long process duration due to the necessary pre-treatment of the glued areas to improve adhesion and the curing time of the glue, the difficult handling in continuous manufacturing processes and finding a suitable and harmless glue for the application. Welding has the disadvantage that the filtration properties of the membrane filter element can be changed and impaired and contamination can be introduced. Clamping has the disadvantage that an additional seal is required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Membranfilter zur Verfügung zu stellen, das mit wenigen Arbeitsschritten in einem kurzen Prozess hergestellt werden kann, wobei auf zusätzliche Klebstoffe und Dichtungen verzichtet werden kann und das Membranfilterelement bei der Herstellung nicht beeinträchtigt und verunreinigt wird und wobei das Membranfilter bei der Anwendung am Einsatzort zuverlässig ist.The object of the invention is to provide a membrane filter that can be produced in a short process with just a few work steps, with additional adhesives and seals being unnecessary and the membrane filter element not being impaired and contaminated during production and with the membrane filter is reliable when used on site.
Diese Aufgabe wird durch ein Membranfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Membranfilter zeichnet sich dadurch aus, dass das Membranfilterelement in dem durch Kunststoffspritzguss hergestellten Filterrahmen aufgenommen und von diesem umspritzt ist. Der Filterrahmen umgibt dabei das Membranfilterelement randseitig dichtend. Die Verbindung zwischen dem Filterrahmen und dem Membranfilterelement kommt bereits bei der Herstellung des Filterrahmens mittels Kunststoffspritzguss zustande. Dabei wird das Membranfilterelement in eine Spritzgießform eingelegt und mit einer flüssigen Schmelze eines Kunststoffs umspritzt, aus welchem der Filterrahmen erzeugt wird. Es sind damit keine zusätzlichen Arbeitsschritte und keine zusätzlichen Materialien wie Klebstoffe oder Dichtungen notwendig, um eine randseitig dichtende Verbindung zwischen dem Membranfilterelement und dem Filterrahmen zu erzielen. Die fluid-dichte Verbindung zwischen dem Membranfilterelement und dem Filterrahmen kommst unmittelbar bei der Herstellung des Membranfilters zustande. Eine Verunreinigung oder Beeinträchtigung des Membranfilterelements durch zusätzliche Materialien und die mit der Aufbringung verbundenen Arbeitsschritte ist damit ausgeschlossen.This object is achieved by a membrane filter having the features of
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das Membranfilterelement und der Filterrahmen durch Stoffschluss miteinander verbunden. Dieser Stoffschluss wird bei der Herstellung des Filterrahmens durch Kunststoffspritzguss und dem dabei stattfindenden Umspritzen des Membranfilterelements erzeugt.According to an advantageous embodiment of the invention, the membrane filter element and the filter frame are connected to one another by material bonding. This material connection is created during the production of the filter frame by plastic injection molding and the overmolding of the membrane filter element that takes place in the process.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umschließt der Filterrahmen das Membranfilterelement unter Freihaltung eines Filterfensters an mindestens zwei Seiten. Ein Randabschnitt des Membranfilterelements ist in den Filterrahmen eingebettet. Das Filterfenster ist derjenige Bereich des Membranfilterelements, der nicht durch den Filterrahmen bedeckt ist und der daher für die Filtration zur Verfügung steht.According to a further advantageous embodiment of the invention, the filter frame encloses the membrane filter element while keeping a filter window free on at least two sides. An edge portion of the membrane filter element is embedded in the filter frame. The filter window is that area of the membrane filter element that is not covered by the filter frame and is therefore available for filtration.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umschließt der Filterrahmen das Membranfilterelement unter Freihaltung eines Filterfensters an drei Seiten.According to a further advantageous embodiment of the invention, the filter frame encloses the Membrane filter element keeping a filter window free on three sides.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen der Filterrahmen und das Membranfilterelement aus demselben Material. In diesem Fall ist eine dichtende Verbindung zwischen dem Filterrahmen und dem Membranfilterelement durch Stoffschluss gewährleistet. Filterrahmen und Membranfilterelement können jedoch auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the filter frame and the membrane filter element consist of the same material. In this case, a sealing connection between the filter frame and the membrane filter element is ensured by material bonding. However, the filter frame and membrane filter element can also consist of different materials.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen der Filterrahmen und/ oder das Membranfilterelement aus einem Material, welches thermoplastische Eigenschaften aufweist.According to a further advantageous embodiment of the invention, the filter frame and/or the membrane filter element consist of a material which has thermoplastic properties.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen der Filterrahmen und/ oder das Membranfilterelement aus einem Material, welches thermoplastisch-elastomere Eigenschaften aufweist.According to a further advantageous embodiment of the invention, the filter frame and/or the membrane filter element consist of a material which has thermoplastic-elastomeric properties.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Filterrahmen aus Polyethylen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the filter frame is made of polyethylene.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Filterrahmen aus Teflon.According to a further advantageous embodiment of the invention, the filter frame is made of Teflon.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Filterrahmen aus Polyester.According to a further advantageous embodiment of the invention, the filter frame is made of polyester.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Membranfilters zeichnet sich dadurch aus, dass das Membranfilterelement in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt wird und mit einer Schmelze eines Kunststoffs umspritzt wird, derart dass das Filterelement randseitig von der Schmelze umschlossen wird und die Schmelze nach dem Erstarren den Filterrahmen ausbildet.The method according to the invention for producing the membrane filter is characterized in that the membrane filter element is placed in an injection molding tool and is overmoulded with a melt of a plastic such that the filter element is surrounded by the melt at the edge and the melt forms the filter frame after solidification.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Schmelze mit einer Temperatur in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt, die in einem Temperaturbereich liegt. Der Temperaturbereich wird zum einen durch die Glasübergangstemperatur des Materials des Membranfilterelements und zum anderen durch die Schmelztemperatur des Materials des Membranfilterelements begrenzt. Durch eine Temperatur der Schmelze innerhalb dieses Temperaturbereichs wird verhindert, dass das Membranfilterelement durch die Schmelze beschädigt wird. Darüber hinaus wird gewährleistet, dass eine stoffliche Verbindung zwischen dem Membranfilterelement und dem Filterrahmen zustande kommt, der aus der erstarrten Schmelze gebildet wird.According to a further advantageous embodiment of the invention, the melt is injected into the injection mold at a temperature which is within a temperature range. The temperature range is limited on the one hand by the glass transition temperature of the material of the membrane filter element and on the other hand by the melting point of the material of the membrane filter element. A temperature of the melt within this temperature range prevents the membrane filter element from being damaged by the melt. In addition, it is ensured that there is a material connection between the membrane filter element and the filter frame, which is formed from the solidified melt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung führt die Schmelze beim Einspritzen in das Spritzgießwerkzeug ein Erweichen der amorphen Bereiche des Membranfilterelements herbei. Dabei entsteht eine stoffliche Verbindung zwischen dem Membranfilterelement und der erstarrenden Schmelze, welche den Filterrahmen bildet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the melt softens the amorphous areas of the membrane filter element when it is injected into the injection mold. This creates a material connection between the membrane filter element and the solidifying melt, which forms the filter frame.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird an das Membranfilterelement, welches in das Spritzgießwerkzeug eingelegt ist, von zwei Seiten jeweils ein Stempel angedrückt. Die Stempel verhindern die Verteilung der flüssigen Schmelze in einem Filterfenster des Membranfilterelements.According to a further advantageous embodiment of the invention, a stamp is pressed on the membrane filter element, which is inserted into the injection mold, from two sides. The stamps prevent the liquid melt from being distributed in a filter window of the membrane filter element.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Druck, mit dem die beiden Stempel an das Membranfilterelement gedrückt werden, in Abhängigkeit von dem Membranfilterelement vorgegeben. Durch die Vorgabe des Drucks wird eine Beschädigung des Membranfilterelements vermieden. Das Gefüge des Membranfilterelements wird in diesem Fall nicht durch den Druck der Stempel beschädigt.According to a further advantageous embodiment of the invention, the pressure with which the two stamps are pressed against the membrane filter element is predetermined as a function of the membrane filter element. By specifying the pressure, damage to the membrane filter element is avoided. In this case, the structure of the membrane filter element is not damaged by the pressure of the stamp.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Further advantages and advantageous configurations of the invention can be found in the following description, the drawing and the claims.
Figurenlistecharacter list
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
-
1 Membranfilter in einer Ansicht von vorne, -
2 Membranfilter gemäß1 in einer Ansicht von hinten, -
3 Membranfilter gemäß1 in einer Schnittdarstellung.
-
1 Membrane filter in a front view, -
2 Membrane filter according to1 in a rear view, -
3 Membrane filter according to1 in a sectional view.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In den
Das Membranfilter 1 weist ein Filterfenster 5 auf. Dieses wird durch denjenigen Abschnitt des Membranfilterelements 2 gebildet, der nicht zum Randabschnitt 4 gehört und der damit nicht durch den Filterrahmen 3 abgedeckt ist. Durch das Filterfenster kann ein Medium hindurchströmen.The
Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features of the invention can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Membranfiltermembrane filter
- 22
- Membranfilterelementmembrane filter element
- 33
- Filterrahmenfilter frame
- 44
- Randabschnittedge section
- 55
- Filterfensterfilter window
Claims (15)
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DE102021117865.7A DE102021117865A1 (en) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | Membrane filter and method of making a membrane filter |
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DE102021117865A1 true DE102021117865A1 (en) | 2023-01-12 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19626792C1 (en) | 1996-07-03 | 1998-02-26 | Gore W L & Ass Gmbh | Method for producing a closure element in the form of a plastic injection-molded part and a closure element produced by this method |
DE10016928A1 (en) | 2000-04-05 | 2001-10-11 | Sartorius Gmbh | Injection molding tool for producing small plastic filters has a third fixed tool member with a punching sleeve through which a core passes to hold filter material with exposed edges during molding |
-
2021
- 2021-07-09 DE DE102021117865.7A patent/DE102021117865A1/en active Pending
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