DE102022103995A1

DE102022103995A1 - Verfahren zur Herstellung eines Filterelements

Info

Publication number: DE102022103995A1
Application number: DE102022103995.1A
Authority: DE
Inventors: Lars Petersen; Jürgen Efing
Original assignee: Hengst SE and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2022-02-21
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2023-08-24
Also published as: WO2023156592A1; CN118804788A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements (12), insbesondere für den Einsatz in elektrostatischen Abscheidern, umfassend die Verfahrensschritte: a) Herstellen oder Bereitstellen eines flächigen, bahnförmigen ersten Mediums (14), enthaltend eine erste Trägerlage (16) umfassend einen zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten ersten Vliesstoff, und Herstellen oder Bereitstellen eines flächigen, bahnförmigen zweiten Mediums (18), enthaltend eine zweite Trägerlage (20) umfassend einen zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten zweiten Vliesstoff, wobei das erste Medium (14) eine mit der ersten Trägerlage (16) verbundene erste Filterlagenanordnung umfasst, und/oder wobei das zweite Medium (18) eine mit der zweiten Trägerlage (20) verbundene zweite Filterlagenanordnung umfasst, b) Zusammenführen des ersten Mediums (14) mit dem zweiten Medium (18) zum Erhalt eines bahnförmigen Lagenverbundes (22), wobei das Zusammenführen so erfolgt, dass die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung zumindest abschnittsweise zwischen der ersten Trägerlage (16) und der zweiten Trägerlage (20) angeordnet sind, und c) Abtrennen eines Teilabschnittes des bahnförmigen Lagenverbundes (22) zum Erhalt des Filterelements (12), umfassend einen Teil der ersten Trägerlage (16) und der zweiten Trägerlage (20) sowie die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung, wobei das Zusammenführen in Verfahrensschritt b) und das Abtrennen in Verfahrensschritt c) in besonderer Weise ausgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements und ein entsprechendes Filterelement sowie einen das Filterelement umfassenden Filter. Offenbart wird zudem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die moderne Filtrationstechnik kennt heutzutage zur Abtrennung von unerwünschten Komponenten aus Fluidströmen zahlreiche leistungsfähige Alternativen und Weiterentwicklungen zu den altbekannten Verfahren, welche zumeist auf einer im Wesentlichen mechanischen Abscheidung basieren, zumeist an einem lediglich teildurchlässigen Filterelement, welches beispielsweise aus einem porösen Material bestehen kann.
Eine dieser Weiterentwicklungen, die insbesondere zur Gasreinigung eingesetzt wird, ist die sogenannte elektrostatische Abscheidung, wobei die eingesetzten Vorrichtungen auch als Elektroabscheider bezeichnet werden. In diesen Elektroabscheidern werden die zu entfernenden Partikel in einem ersten Schritt durch eine Elektrode ionisiert und anschließend an einer entgegengesetzt geladenen Niederschlagselektrode abgeschieden. Entsprechende Elektroabscheider kommen insbesondere in Industrieanlagen zum Einsatz.
An die Leistungscharakteristika von Innenraumluftfiltern, insbesondere für den Einsatz in Fahrzeugen, werden jedoch andere Anforderungen gestellt, wobei beispielsweise auch die zuverlässige Abtrennung von Pollen und/oder Feinstaub und/oder Gerüchen und/oder Abgasen gewünscht ist.
Um diese Anforderungen an Innenraumluftfilter zu erfüllen, wurde das Konzept der elektrostatischen Abscheidung, bei der es sich in vielen Fällen strenggenommen nicht um eine Filtration handelt, zum Erhalt leistungsfähiger Filter mit Verfahren der mechanischen Abscheidung kombiniert. Bedingt durch die zumeist intrinsische elektrostatische Aufladung vieler im Bereich der Filtration eingesetzter Filtermaterialien, beispielsweise typischer Vliesmaterialien, insbesondere sogenannter Elektretmaterialien, lässt sich die Abscheideleistung von Filtern durch die Kombination mit einer lonisationsvorrichtung in vielen Fällen bereits deutlich erhöhen. Bei entsprechenden Filteranordnungen wird jedoch beobachtet, dass die Abscheideleistung über die Lebensdauer der Filteranordnung abnehmen kann, was häufig auf eine mit der Zeit verringerte elektrostatische Aufladung im Filtermaterial zurückgeführt wird.
Zur Lösung dieses Problems wurden Filterelemente vorgeschlagen, welche im lagenförmigen Material über zwei elektrisch leitfähige und voneinander durch ein isolierendes Material getrennte Lagen verfügen, mit denen im Filterelement durch Anlegen einer Spannung über den Aufbau eines elektrischen Feldes eine Polarisation des Filtermaterials bedingt werden kann, die in Kombination mit einer lonisationsvorrichtung eine leistungsfähige Abscheidung ermöglicht, die vorteilhafterweise zumeist über die gesamte Lebensdauer des Filterelements konserviert werden kann. Beispiele für entsprechende Filterelemente sowie weitere Hintergrundinformationen zur grundsätzlichen Technologie sind beispielsweise in der WO 2007/135232 A1 oder der EP 3 448 540 B1 offenbart.
Trotz der potentiell vorteilhaften Eigenschaften erweist sich die Herstellung entsprechender polarisierbarer Filterelemente für elektrostatische Abscheider jedoch in der Praxis als sehr herausfordernd. Zur Gewährleistung einer korrekten Funktion muss ausgeschlossen werden, dass sich die zwei als Elektroden fungierenden Lagen im Filterelement kontaktieren, was regelmäßig dadurch erschwert wird, dass die lagenförmigen Filterelemente für den Einsatz zumeist gefaltet werden müssen, um ein sogenanntes plissiertes Filterelement zu erhalten.
Auch die Applikation der notwendigen Elektroden, über welche die Spannung an die zwei als Elektroden fungierende Lagen im Filterelement angelegt werden kann, stellt eine Herausforderung dar.
Die vorstehend beschriebenen Probleme wiegen insbesondere im Bereich der großtechnischen Herstellung solcher Filterelemente, d.h. im Bereich der Massenproduktion, wie sie insbesondere für die Versorgung der Automobilindustrie erforderlich ist, schwer. Bei dem Versuch der großtechnischen Umsetzung kommt insbesondere nachteilig zum Tragen, dass für eine kontinuierliche Herstellung von Filterelementen aus bahnförmigen Ausgangsmaterialien, welche mit Blick auf die erreichbaren Produktionskapazitäten und die Prozesssteuerung bevorzugt wäre, unweigerlich ein Vereinzeln der Filterelemente aus dem strang- bzw. bahnförmigen Lagenaufbaus erfolgen muss. Dieses sogenannte Ablängen des bahnförmigen Lagenaufbaus sorgt jedoch durch die eingesetzten Verfahren, wie beispielsweise Schneiden, Heißschneiden oder Ultraschallschweißen, im Schnittbereich für eine mechanische und/oder thermische Belastung des Materials, welche beispielsweise zu einer Stauchung des Filtermediums und/oder zu einer Verschmelzung der Lagen führen kann. Durch diesen Umstand besteht bei der großtechnischen Produktion von solchen Filterelementen eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass es zu einem Kurzschluss zwischen den leitfähigen Lagen kommt oder sich ein solcher im Zuge der im späteren Einsatz erfahrenen Belastung ergibt. Ein hoher Ausschuss in der Produktion oder eine hohe Ausfallquote im Einsatz sind jedoch beispielsweise für Anwendungen im Fahrzeugbereich in vielen Fällen Ausschlusskriterien, da Fahrzeughersteller typischerweise sehr kostensensitiv sind und die Branche von einer hohen Qualitätserwartung geprägt ist. Insoweit fehlt es im Stand der Technik nach Kenntnis der Erfinder auch an Lösungen für die großtechnische Produktion entsprechender Filterelemente.
Das vorstehend beschriebene Problem einer ungewollten Kontaktierung der leitfähigen Lagen besteht dabei insbesondere dann, wenn die leitfähigen Lagen unter Verwendung von beschichteten Vliesstoffen aus, zumeist thermoplastischem, Kunststoff ausgebildet werden sollen, was nach Erkenntnis der Erfinder jedoch mit Blick auf das Gewicht des Filterelements, die Herstellungskosten und die erzielbare Filterleistung ganz besonders vorteilhaft ist, da diese Materialien mechanisch leicht verformbar sind und häufig thermoplastische Materialien umfassen.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik auszuräumen oder zumindest abzuschwächen.
Insbesondere war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Filterelementen für den Einsatz in elektrostatischen Abscheidern anzugeben, mit dem sich entsprechende Filterelemente auch großtechnisch herstellen lassen, insbesondere im Rahmen von kontinuierlichen oder zumindest halbkontinuierlichen Verfahren.
Insbesondere war es jedoch auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Filterelement für den Einsatz in elektrostatischen Abscheidern anzugeben, welches besonders leistungsfähig und gleichzeitig mechanisch sehr belastbar ist und mit dem in Kombination mit einer lonisationsvorrichtung in Filtern besonders gute Abscheideleistungen erreicht werden können.
Im Zusammenspiel der beiden vorstehend beschriebenen Aufgaben war es eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das anzugebende vorteilhafte Verfahren optimal auf die anzugebenden vorteilhaften Filterelemente abzustimmen und umgekehrt. Es war somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für die anzugebenden Filterelemente den Zielkonflikt aus einer reinen Optimierung der Abscheideleistung und der Herstellbarkeit in großtechnischen Verfahren zu lösen und gleichzeitig das anzugebende Verfahren so zu konzipieren, dass es mit technischen Vorgaben kompatibel ist, die sich aus dem spezifischen Aufbau der anzugebenden Filterelemente ergeben.
Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das anzugebende Verfahren möglichst zeit- und kosteneffizient ausführbar sein sollte und dabei idealerweise eine hohe Betriebssicherheit gewährleisten sollte, wünschenswerterweise bei gleichzeitig geringer Produktion von Verschnitt und sonstigem Abfall.
Es war eine ergänzende Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebenden Filterelemente mechanisch besonders belastbar sein sollten und während der Herstellung, insbesondere der Faltung, aber auch im späteren Betrieb im Fahrzeug keine ungewünschte Delamination zeigen sollten. Insofern war es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebenden Filterelemente ein gegenüber dem Stand der Technik verlängertes Wechselintervall zeigen, wobei insbesondere auch die Filterleistung in Bezug auf Partikel bis zum Ende des Wechselintervalls idealerweise weitgehend konstant bleiben sollte. Zudem war es eine ergänzende Aufgabe, dass die anzugebenden Filterelemente besonders leicht und dünn ausführbar sein sollten, um dadurch eine Platz- und Gewichtseinsparung realisieren zu können.
Es war eine sekundäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Filter anzugeben, welcher das anzugebende Filterelement umfasst. Zudem war es eine sekundäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung anzugeben, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
Die vorstehend genannten Aufgaben werden durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.
Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Filterelemente, Filter und Vorrichtungen ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter Verfahren.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements, insbesondere für den Einsatz in elektrostatischen Abscheidern, umfassend die Verfahrensschritte:

a) Herstellen oder Bereitstellen eines flächigen, bahnförmigen ersten Mediums, enthaltend eine erste Trägerlage umfassend einen zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten ersten Vliesstoff, und Herstellen oder Bereitstellen eines flächigen, bahnförmigen zweiten Mediums, enthaltend eine zweite Trägerlage umfassend einen zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten zweiten Vliesstoff, wobei das erste Medium eine mit der ersten Trägerlage verbundene erste Filterlagenanordnung umfasst, und/oder wobei das zweite Medium eine mit der zweiten Trägerlage verbundene zweite Filterlagenanordnung umfasst,
b) Zusammenführen des ersten Mediums mit dem zweiten Medium zum Erhalt eines bahnförmigen Lagenverbundes, wobei das Zusammenführen so erfolgt, dass die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung zumindest abschnittsweise zwischen der ersten Trägerlage und der zweiten Trägerlage angeordnet sind, und
c) Abtrennen eines Teilabschnittes des bahnförmigen Lagenverbundes zum Erhalt des Filterelements, umfassend einen Teil der ersten Trägerlage und der zweiten Trägerlage sowie die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung,

b1) Aufbringen des bahnförmigen zweiten Mediums auf das bahnförmige erste Medium, wobei die zweite Trägerlage eine Vielzahl von voneinander entlang der Bahnrichtung des Lagenverbundes beabstandeten Beschichtungsbereichen umfasst, in denen der zweite Vliesstoff mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, oder
b2) Zerteilen des bahnförmigen zweiten Mediums zum Erhalt einer Vielzahl von Teilbereichen, wobei das Zusammenführen so erfolgt, dass die Teilbereiche voneinander entlang der Bahnrichtung des Lagenverbundes beabstandet sind, wobei der zweite Vliesstoff der zweiten Trägerlage in den Teilbereichen zumindest abschnittsweise mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, und

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung von Filterelementen, welche es durch ihren Aufbau ermöglichen, durch das Anlegen einer elektrischen Spannung eine Verteilung der elektrischen Ladung im Filterelement (Polarisation) zu bewirken und die infolgedessen über eine verbesserte Abscheidewirkung von geladenen Teilchen verfügen, wie sie insbesondere durch eine lonisationsvorrichtung erzeugt werden können. Mit anderen Worten ist das Filterelement somit insbesondere dazu eingerichtet, bei Anlegung einer elektrischen Spannung an die erste Trägerlage und die zweite Trägerlage, insbesondere den elektrisch leitfähig beschichteten Bereich der ersten Trägerlage und der zweiten Trägerlage, die Abscheidung von elektrisch geladenen Partikeln, insbesondere von ionisierten Partikeln, zu bedingen oder zu befördern.
Die Leistungsfähigkeit der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Filterelemente zeigt sich dabei insbesondere im Bereich der Automobilanwendung. Bevorzugt ist entsprechend auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Filterelement ein Luftfilter, bevorzugt ein Innenraumluftfilter ist, besonders bevorzugt ein Innenraumluftfilter für Fahrzeuge.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dazu konzipiert, dass mit diesem erfindungsgemäße Filterelemente in einem im Wesentlichen kontinuierlichen Verfahren und/oder in großen Stückzahlen hergestellt werden können, und dabei gleichzeitig charakteristische Fertigungsfehler vermieden werden können. Entsprechend ist es auch bevorzugt, das erfindungsgemäße Verfahren in dieser Weise zu betreiben. Bevorzugt ist daher ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren ein kontinuierliches oder teilkontinuierliches Verfahren ist, bevorzugt ein kontinuierliches Verfahren.
Mit Blick auf die herstellbaren Stückzahlen ist es insoweit vorteilhaft, das Verfahren weitestmöglich zu automatisieren. Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren mit einer Herstellungsrate von 2 oder mehr, bevorzugt 50 oder mehr, besonders bevorzugt 200 oder mehr, Filterelementen pro Stunde betrieben wird.
Die kontinuierliche beziehungsweise teilkontinuierliche Verfahrensführung lässt sich besonders gut dann realisieren, wenn die eingesetzten Medien über Materialrollen bereitgestellt werden, von denen die Medien, abgesehen vom gelegentlichen Tausch leerer Materialrollen, kontinuierlich bereitgestellt und beispielsweise mit einer kontinuierlichen Vorschubgeschwindigkeit durch die eingesetzten Vorrichtungen geführt werden können, beispielsweise auf einem Förderband. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste Medium und/oder das zweite Medium, bevorzugt jeweils beide Medien, auf einer Materialrolle bereitgestellt werden. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste Medium auf einer Unterlage geführt wird, wobei die Unterlage bevorzugt eine Fördervorrichtung ist, die das erste Medium besonders bevorzugt kontinuierlich durch die verwendete Vorrichtung befördert, wobei das zweite Medium beim Zusammenführen bevorzugt auf dem geführten ersten Medium angeordnet wird.
In einem ersten Schritt werden zumindest zwei flächige, bahnförmige Medien bereitgestellt. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis haben flächige Elemente in zwei Raumrichtungen deutlich größere Abmessungen als in der dritten Raumrichtung. Bahnförmige flächige Elemente haben dabei in einer der Raumrichtungen in der Ebene eine deutlich größere Ausdehnung als in der anderen. Beispiele für flächige bahnförmige Elemente sind insbesondere Stoffbahnen oder Metallbleche, welche typischerweise auf Rollen gelagert werden können.
Die vorstehende Definition des Verfahrensschrittes a) bedeutet, dass das erste Medium und das zweite Medium jeweils eine Trägerlage aufweisen müssen und dass es darüber hinaus zumindest eine Filterlagenanordnung gibt, die die weiteren Schichten des angestrebten Verbundes umfasst, wobei diese jedoch Teil des ersten Mediums oder Teil des zweiten Mediums sein kann, wobei es auch denkbar ist, dass beide Medien eine Filterlagenanordnung umfassen, d.h. neben der Trägerlage noch weitere Lagen umfassen. Insbesondere bei einer Verfahrensführung mit Schritt b2), der wie nachfolgend beschrieben das Zerteilen des bahnförmigen zweiten Mediums umfasst, ist es nach Einschätzung der Erfinder jedoch günstig, wenn die Filterlagenanordnung größtenteils oder sogar vollständig im ersten Medium bereitgestellt wird, da dies die Verarbeitung des zweiten Mediums vereinfacht und das Risiko für Schäden in der Filterlagenanordnung, welche beim Zerteilen auftreten könnten, minimiert. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste Medium die erste Filterlagenanordnung umfasst, und/oder wobei das zweite Medium aus der zweiten Trägerlage besteht.
Die beiden Trägerlagen umfassen jeweils einen Vliesstoff und sind dadurch gasdurchlässig ausgebildet. Dadurch dienen die Trägerlagen im hergestellten Filterelement in synergistischer Weise auch als Filterlagen und tragen zur Abscheideleistung bei. In den hergestellten Filterelementen fungieren die zwei Trägerlagen aber insbesondere auch als leitfähige Lagen beziehungsweise Elektroden, welche in Folge einer angelegten elektrischen Spannung die Polarisation der Filterlagenanordnung(en) bedingt.
Hierfür sind die eingesetzten Vliesstoffe zumindest abschnittsweise, je nach Verfahrensführung und Medium bevorzugt überwiegend oder sogar im Wesentlichen vollflächig, mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet und weisen dadurch ausgehend von einem zumeist nicht leitfähigen Vliesstoff eine gesteigerte elektrische Leitfähigkeit auf, die funktionell den Einsatz als Elektrode ermöglicht. Hierbei kann die benötigte Funktionalität neben flächigen Beschichtungen auch durch eine musterförmige Beschichtung erreicht werden, wie es nachfolgend weiter beschrieben ist.
Grundsätzlich können die Trägerlagen neben dem Vliesstoff auch weitere Bestandteile umfassen, beispielsweise Verstärkungselemente. Mit Blick auf die kosteneffiziente Fertigung und die angestrebte Gewichtsreduktion ist es aber jeweils bevorzugt, wenn die Trägerlagen im Wesentlichen aus dem jeweiligen Vliesstoff bestehen. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Trägerlage aus dem zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten ersten Vliesstoff besteht, und/oder wobei die zweite Trägerlage aus dem zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten zweiten Vliesstoff besteht.
Der Ausdruck „beschichtet“ ist insoweit im Rahmen des fachmännischen Verständnisses breit auszulegen und umfasst alle Formen der Beschichtung des Vliesstoffes mit dem leitfähigen Material, auch wenn diese Beschichtung gegebenenfalls Einlagerungen von elektrisch leitfähigem Material umfasst, die mechanisch in der offenporigen Struktur des Vliesstoffes immobilisiert sind. Der Fachmann versteht, dass es funktional auf die durch die Beschichtung gesteigerte elektrische Leitfähigkeit ankommt, die durch die Behandlung mit dem leitfähigen Material erreicht wird und es somit nicht nötig ist, die genaue Art der Wechselwirkung zwischen dem als Substrat wirkenden Vliesstoff und dem elektrisch leitfähigen Material zu charakterisieren. Bevorzugt ist grundsätzlich jedoch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der erste Vliesstoff und/oder der zweite Vliesstoff, bevorzugt der erste Vliesstoff und der zweite Vliesstoff, mit dem elektrisch leitfähigen Material in einem Verfahren beschichtet werden, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Imprägnierung, Tauchbeschichtung, Sprühbeschichtung oder Druckbeschichtung.
Die Unterscheidung zwischen einem elektrisch leitfähigen Material und einem elektrisch isolierenden Material trifft der Fachmann in der Praxis zwanglos und auf Grundlage seines fachmännischen und klaren technischen Verständnisses dieser Begriffe. Insoweit gilt ein Material im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere dann als elektrisch leitfähiges Material, wenn dessen spezifischer elektrischer Widerstand bei 20 °C bei 1000 Ω mm²/m oder weniger, bevorzugt bei 100 Ω mm²/m oder weniger, besonders bevorzugt bei 10 Ω mm²/m oder weniger, liegt. Umgekehrt gilt ein Material im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere dann als elektrisch isolierendes Material, wenn dessen spezifischer elektrischer Widerstand bei 20 °C bei 10⁸ Ω mm²/m oder mehr, bevorzugt bei 10¹⁰ Ω mm²/m oder mehr, besonders bevorzugt bei 10¹² Ω mm²/m oder mehr, liegt. Entsprechend sind Metalle und Legierungen aber auch Ruße und durch Additive leitfähig gemachte Kunststoffe, wie insbesondere Leitruß, elektrisch leitfähige Materialien, wohingegen typische Kunststoffe wie PET oder PE ebenso zu den elektrisch isolierenden Materialien zählen wie beispielsweise Gläser und Keramiken. Bevorzugt ist nach Einschätzung der Erfinder ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das elektrisch leitfähige Material des ersten Vliesstoffes und/oder des zweiten Vliesstoffes, bevorzugt beider Vliesstoffe, ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metallen, leitfähigen Kunststoffen und Kohlenstoff, bevorzugt Kohlenstoff, insbesondere Ruß, wobei das elektrisch leitfähige Material besonders bevorzugt für alle Vliesstoffe identisch ist.
Das Ausmaß der Beschichtung der zweiten Trägerlage folgt in der Praxis vor allem aus der Ausgestaltung des Verfahrensschrittes b). Für die erste Trägerlage ist es jedoch mit Blick auf die Einfachheit der Fertigung besonders bevorzugt, wenn diese umfassend beschichtet ist. Bevorzugt ist daher ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der erste Vliesstoff der ersten Trägerlage über 80 % oder mehr der Fläche, bevorzugt über 90 % oder mehr, besonders bevorzugt über 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt über 98 % oder mehr, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen vollflächig, mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist. In anderen Worten ist ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, wobei die erste Trägerlage in Folge der Beschichtung des ersten Vliesstoffes zumindest über 80 % oder mehr der Fläche, bevorzugt über 90 % oder mehr, besonders bevorzugt über 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt über 98 % oder mehr, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen vollflächig, elektrisch leitfähig ist. Als besonders relevante alternative Ausgestaltung des ersten Vliesstoffs der ersten Trägerlage, die keine flächige Beschichtung einsetzt, wird die Beschichtung mit einem Beschichtungsmuster angesehen, wie sie nachfolgend weiter offenbart ist.
Die erste und/oder die zweite Filterlagenanordnung stellen die Lage bereit, durch die die zwei Trägerlagen im Filterelement getrennt werden. Als besonders vorteilhaft wird es dabei mit Blick auf die erzielbare Filterleistung und das niedrige Gewicht angesehen, wenn die Filterlagenanordnung einen elektrisch isolierenden Vliesstoff umfasst oder aus diesem besteht. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung, bevorzugt die erste Filterlagenanordnung, eine erste Filterlage umfasst, wobei die erste Filterlage einen elektrisch isolierenden dritten Vliesstoff umfasst. Ein Aufbau, in dem das hergestellte Filterelement zwischen den Trägerlagen eine solche erste Filterlage umfasst, ist für alle Ausführungsformen bevorzugt.
Die Erfinder haben gefunden, dass besonders leistungsfähige Filterelemente erhalten werden können, wenn in der oder den Filterlagenanordnungen zumindest eine Lage vorgesehen wird, die überwiegend aus Aktivkohle besteht und durch die ausgezeichnete Leistungseigenschaften bei der Filtration von Gasphasen erreicht werden können. Insoweit wurde mit Blick auf die mechanische Belastbarkeit und insbesondere auch hinsichtlich der massenbezogenen Abscheideleistung als vorteilhaft identifiziert, wenn diese Aktivkohlelage insbesondere keine faserförmigen Bestandteile oder andere Füllstoffe enthält, die nicht zu den Adsorptionseigenschaften der Aktivkohlelage beitragen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und in erfindungsgemäßen Filterelementen ist es, anders als in einigen Filterelementen des Standes der Technik, vorteilhafterweise nicht nötig, dass die Aktivkohlelage einen Beitrag zur Leitfähigkeit der äußeren Schichten leistet, was nach Einschätzung der Erfinder ohnehin häufig nur unzureichend gut funktioniert. Dadurch können vorteilhafterweise die Adsorptionseigenschaften der Aktivkohlelage im Vordergrund stehen. Besonders bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung, bevorzugt die erste Filterlagenanordnung, eine zweite Filterlage umfasst, wobei die zweite Filterlage Aktivkohle, bevorzugt partikuläre Aktivkohle, in einem Massenanteil von 70 % oder mehr, bevorzugt 80 % oder mehr, besonders bevorzugt 90 % oder mehr, insbesondere bevorzugt 95 % oder mehr, umfasst, bezogen auf die Masse der zweiten Filterlage. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die zweite Filterlage einen Massenanteil von weniger als 1 %, bevorzugt weniger 0,1 %, besonders bevorzugt von weniger als 0,01% an faserförmigen Materialien umfasst. Bevorzugt ist hinsichtlich der Auswahl der Aktivkohle ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Aktivkohle eine spezifische Oberfläche von 500 m²/g oder mehr, bevorzugt von 1000 m²/g oder mehr, besonders bevorzugt von 2000 m²/g oder mehr, aufweist. Ein Aufbau, in dem das hergestellte Filterelement zwischen den Trägerlagen eine solche zweite Filterlage umfasst, ist für alle Ausführungsformen bevorzugt, wobei die Kombination mit einer ersten und einer zweiten Filterlage als besonders günstig angesehen wird.
Es kann als Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und erfindungsgemäßer Filterelemente angesehen werden, dass diese hinsichtlich der Gegenwart von weiteren Lagen in den Filterlagenanordnungen und deren Anordnung im Verbund sehr flexibel sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können vorteilhafterweise auch Zusatzlagen und Schutzlagen, die die Filtrationswirkung unterstützen und/oder bestimmte gesundheitsrelevante Substanzen abfangen, im Filterelement vorgesehen werden. Bevorzugt ist insoweit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung, bevorzugt die erste Filterlagenanordnung, eine erste Zusatzlage umfasst, wobei die erste Zusatzlage einen elektrisch isolierenden vierten Vliesstoff umfasst, wobei die erste Zusatzlage bevorzugt zwischen der ersten Filterlage und der zweiten Filterlage angeordnet ist. Bevorzugt ist insoweit auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung, bevorzugt die erste Filterlagenanordnung, eine zweite Zusatzlage umfasst, wobei die zweite Zusatzlage einen elektrisch isolierenden fünften Vliesstoff umfasst, wobei die zweite Zusatzlage bevorzugt zwischen der zweiten Filterlage und einer Trägerlage, besonders bevorzugt der ersten Trägerlage, angeordnet ist. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung, bevorzugt die erste Filterlagenanordnung, zumindest eine erste Schutzlage umfasst, wobei die erste Schutzlage einen oder mehrere Wirkstoffe umfasst, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus antiallergenen Wirkstoffen und bioziden Wirkstoffen.
Im Verfahrensschritt b) werden das erste Medium und das zweite Medium miteinander verbunden. Dies umfasst zweckmäßigerweise eine Kontaktierung der beiden Medien, was beispielsweise durch eine geeignete Führungsanordnung für eines oder beide der Medien realisiert werden kann, wobei eine der zwei alternativen Verfahrensführungen, wie sie nachfolgend beschrieben sind, berücksichtigt werden sollten.
Das Zusammenführen und damit das Erzeugen des bahnförmigen Lagenverbundes kann prinzipiell mit üblichen Methoden erfolgen und kann im einfachsten Fall sogar durch eine mechanische Verzahnung zwischen Vliesstoffen der kontaktierten Medien realisiert werden. Bevorzugt ist jedoch wegen der einfachen Handhabung und der vorteilhaften einstellbaren Verbundfestigkeit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Zusammenführen des ersten Mediums mit dem zweiten Medium ein Verbinden des ersten Mediums mit dem zweiten Medium durch eine stoffschlüssige Verbindung umfasst, bevorzugt mittels eines Klebstoffes, beispielsweise in den Randbereichen des bahnförmigen Lagenverbundes.
Das Zusammenführen erfolgt erfindungsgemäß so, dass zumindest eine der Filterlagenanordnungen zumindest abschnittsweise zwischen den zwei Trägerlagen angeordnet ist, so dass es auch denkbar ist, dass nur die erste Filterlagenanordnung zwischen den Trägerlagen angeordnet ist, wohingegen eine zweite Filterlagenanordnungen aus dem zweiten Medium an der Außenseite des Verbundes liegt. Bevorzugt ist jedoch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Zusammenführen so erfolgt, dass die erste Filterlagenanordnung und die zweite Filterlagenanordnung zumindest abschnittsweise, bevorzugt im Falle von Schritt b1) über die gesamte Länge des bahnförmigen Lagenverbundes, zwischen der ersten Trägerlage und der zweiten Trägerlage angeordnet sind, so dass sich die erste Filterlagenanordnung und die zweite Filterlagenanordnung kontaktieren. In diesem Fall bilden die erste Filterlagenanordnung und die zweite Filterlagenanordnung zusammen eine sogenannte Gesamtlagenanordnung, welche die Gesamtheit der Lagen umfasst, die zwischen den Trägerlagen angeordnet sind und die nachfolgend in Bezug auf die erfindungsgemäßen Filterelemente weiter beschrieben wird.
In welchem Ausmaß die Filterlagenanordnung(en) zwischen den Trägerlagen angeordnet sind, hängt dabei insbesondere von der nachfolgend beschriebenen Verfahrensführung ab, wobei insbesondere in der Variante mit dem Schritt b2) zwischen den Teilbereichen des zweiten Mediums Bereiche gebildet werden, in denen die Filterlagenanordnung(en) zwar oberhalb der ersten Trägerlage angeordnet sind, jedoch nicht von der zweiten Trägerlage bedeckt sind.
In Verfahrensschritt c) erfolgt anschließend die Herstellung der Filterelemente, nämlich durch Vereinzelung von Teilabschnitten aus dem bahnförmigen Lagenverbund, so dass das Filterelement erhalten wird, welches die zwei Trägerlagen und dazwischen zumindest eine der Filterlagenanordnungen umfasst, wobei diese Vereinzelung mit einer spezifischen Maßgabe erfolgt, die nachfolgend beschrieben wird. Bevorzugt ist nach Erkenntnis der Erfinder dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Abtrennen des Teilabschnittes des bahnförmigen Lagenverbundes mit einem Verfahren erfolgt, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Schneid-, Stanz- und Schweißverfahren, bevorzugt Scherschneiden, Laserschneiden und Ultraschallschweißen. Bevorzugt ist in anderen Worten ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Abtrennen des Teilabschnittes des bahnförmigen Lagenverbundes mit einer Trennvorrichtung erfolgt, wobei die Trennvorrichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus fliegenden Messern, Stanzwerkzeugen, Laserstrahlschneidern und Ultraschallschweißvorrichtungen.
Wenn ein plissierter Filter hergestellt werden soll, kann der Schritt des Faltens vor, während oder nach dem Verfahrensschritt c) erfolgen. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Filterelement als plissiertes Filterelement hergestellt wird, wobei der bahnförmigen Lagenverbund vor dem Abtrennen der Teilabschnitte zumindest abschnittsweise, bevorzugt über die gesamte Länge des abzutrennenden Teilabschnitts, gefaltet wird, oder wobei der abgetrennte Teilabschnitt des bahnförmigen Lagenverbundes nach dem Abtrennen zumindest abschnittsweise, bevorzugt über die gesamte Länge des abgetrennten Teilabschnitts, gefaltet wird, wobei das Falten insbesondere bevorzugt mit einer Faltvorrichtung erfolgt.
Zudem können vor, während oder nach dem Abtrennen zusätzliche Elektroden aufgebracht werden, über die an die Trägerlagen eine Spannung angelegt werden kann. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei vor dem Abtrennen in Verfahrensschritt c), bevorzugt vor einem Falten des bahnförmigen Lagenverbundes, auf der ersten Trägerlage und/oder auf der zweiten Trägerlage, bevorzugt auf beiden Trägerlagen, eine oder mehrere Elektroden angeordnet werden.
Aufbauend auf dem wie vorstehend beschriebenen Verfahren ist die Ausgestaltung des Verfahrensschrittes b) für das erfindungsgemäße Verfahren von besonderer Bedeutung. Bei der Entwicklung der Erfindung haben sich nämlich zwei grundsätzliche Alternativlösungen für die Ausgestaltung des Verfahrensschrittes b) herauskristallisiert, auf die der Fachmann zur Lösung der Aufgabe zurückgreifen kann. Diese Alternativlösungen sind nach Einschätzung der Erfinder jedoch jeweils mit zusätzlichen Vorteilen verbunden, die in der Praxis, zusammen mit der Frage der dem Fachmann zur Verfügung stehenden Anlagen, die Auswahl der Verfahrensgestaltung bestimmen werden.
Der Verfahrensschritt b) kann in einer ersten Ausführungsform den Schritt b1) umfassen. Hierbei wird ein spezifisch ausgestaltetes zweites Medium eingesetzt, nämlich ein zweites Medium, dessen Trägerlagen nur in Abschnitten, den sogenannten Beschichtungsbereichen mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet sind, wobei diese Beschichtungsbereiche voneinander entlang der Bahnrichtung, d.h. entlang der Längsrichtung des flächigen bahnförmigen zweiten Mediums, voneinander beabstandet sind, so dass es zwischen den Beschichtungsbereichen angeordnete Zwischenbereiche gibt, welche nicht elektrisch leitfähig sind.
Zielführenderweise wird die Form der Beschichtungsbereiche auf die Form der späteren Filterelemente abgestimmt, so dass beispielsweise auch schräge Verläufe und Kanten im Filterelement bereits über die Beschichtungsbereiche antizipiert werden können. Bevorzugt ist deshalb ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Form der Beschichtungsbereiche in der zweiten Trägerlage im Wesentlichen der Form des herzustellenden Filterelements entspricht. Die selektive Beschichtung der zweiten Trägerlage in den Beschichtungsbereichen kann durch ortsaufgelöste Beschichtung, bevorzugt durch lokale Bedruckung, des zweiten Vliesstoffes erzeugt werden, wobei insbesondere beim Bedrucken auch komplexe Formen sehr effizient abgebildet werden können.
Es ist nach Einschätzung der Erfinder sinnvoll, in den Beschichtungsbereichen jeweils auch eine ausgeprägte Beschichtung vorzusehen und dadurch eine ausgezeichnete Leitfähigkeit zu gewährleisten, wie es vorstehend auch für die erste Trägerlage als Ganzes offenbart ist. Bevorzugt ist deshalb ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei in Schritt b1) der zweite Vliesstoff der zweiten Trägerlage in den Beschichtungsbereichen über 80 % oder mehr der Fläche des Beschichtungsbereichs, bevorzugt über 90 % oder mehr, besonders bevorzugt über 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt über 98 % oder mehr, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen vollflächig, mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist. Bevorzugt ist in anderen Worten ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei in Schritt b1) die zweite Trägerlage in Folge der Beschichtung des zweiten Vliesstoffes zumindest über 80 % oder mehr der Fläche des Beschichtungsbereichs, bevorzugt über 90 % oder mehr, besonders bevorzugt über 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt über 98 % oder mehr, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen vollflächig, elektrisch leitfähig ist. Insoweit können die Beschichtungsbereiche insbesondere auch mit einem Beschichtungsmuster beschichtet werden, wobei die vorstehend definierten Flächen durch das Beschichtungsmuster abgedeckt werden, die tatsächliche Flächenbelegung mit dem elektrisch leitfähigen Material jedoch geringer ist, insbesondere 60 % oder weniger, bevorzugt 40 % oder weniger, besonders bevorzugt 30 % oder weniger.
Sinnvolle Abstände zwischen den Beschichtungsbereichen können sowohl absolut als auch relativ zu den Abmessungen der Beschichtungsbereiche angegeben werden. Bevorzugt ist nämlich ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei in Schritt b1) die Beschichtungsbereiche in der zweiten Trägerlage entlang der Bahnrichtung des Lagenverbundes zu benachbarten Beschichtungsbereichen jeweils einen Abstand im Bereich von 1 bis 50 mm, bevorzugt im Bereich von 3 bis 20 mm, aufweisen, und/oder wobei in Schritt b1) die Beschichtungsbereiche in der zweiten Trägerlage entlang der Bahnrichtung des Lagenverbundes zu benachbarten Beschichtungsbereichen jeweils einen Abstand im Bereich von 0,01 *L bis 0,1*L, bevorzugt im Bereich von 0,02*L bis 0,05*L, aufweisen, wobei L die mittlere Länge der benachbarten Beschichtungsbereiche entlang der Bahnrichtung des Lagenverbundes ist.
Der Verfahrensschritt b) kann in einer zweiten Ausführungsform den Schritt b2) umfassen. Hierbei werden aus einem bahnförmigen zweiten Medium mit einer beispielsweise vollflächig mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichteten zweiten Trägerlage sogenannte Teilbereiche herausgetrennt und in einem Abstand zueinander auf dem bahnförmigen ersten Medium angeordnet, so dass auch in diesem Aufbau ein Lagenverbund erhalten wird, welcher keine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen räumlich entlang der Bahnrichtung separierten Abschnitten des zweiten Mediums aufweist.
Das Zerteilen kann dabei prinzipiell ohne Verschnitt oder mit Verschnitt unter Entnahme eines Verschnittbereichs zwischen den Teilbereichen erfolgen. Im zuerst genannten Fall kann die beabstandete Anordnung der Teilbereiche zweckmäßigerweise durch unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten der bahnförmigen Medien ermöglicht werden, wohingegen die zweite Verfahrensführung auch bei gleicher Vorschubgeschwindigkeit durch den entnommenen Verschnittbereich einen Abstand zwischen den Teilbereichen erzeugt. Bevorzugt ist insoweit zum einen ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei in Schritt b2) das Zerteilen der Teilbereiche des zweiten Mediums so erfolgt, dass beim Zerteilen zwischen den Teilbereichen im Wesentlichen kein Verschnittbereich des zweiten Mediums entfernt wird, wobei das Zerteilen bevorzugt durch ein spanloses Trennverfahren erfolgt, insbesondere ein Schneidverfahren, wobei die Beabstandung der Teilbereiche auf dem bahnförmigen ersten Medium bevorzugt zumindest teilweise, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, dadurch erreicht wird, dass das zweite Medium mit einer verringerten Geschwindigkeit und/oder mit einer diskontinuierlichen Taktung, bevorzugt mit einer verringerten Geschwindigkeit, relativ zum ersten Medium geführt wird. Bevorzugt ist zum anderen ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei in Schritt b2) das Zerteilen der Teilbereiche des zweiten Mediums so erfolgt, dass beim Zerteilen zwischen den Teilbereichen ein Verschnittbereich des zweiten Mediums entfernt wird, wobei die Beabstandung der Teilbereiche auf dem bahnförmigen ersten Medium zumindest teilweise, bevorzugt im Wesentlichen vollständig, durch die Verschnittbereiche erzeugt wird, wobei das zweite Medium bevorzugt mit der im Wesentlichen gleichen Geschwindigkeit relativ zum ersten Medium geführt wird.
In der Ausgestaltung des Schrittes b2) kann vorteilhafterweise auf eine selektive Beschichtung der zweiten Trägerlage verzichtet werden. Auch wenn zumindest theoretisch eine zweite Trägerlage mit Beschichtungsbereichen eingesetzt werden könnte, wie sie für den Schritt b1) nötig ist, ist es mit Blick auf eine einfache Verfahrensführung und verringerte Herstellungs- bzw. Lagerkosten vorteilhaft, bei Einsatz von Schritt b2) eher vollflächig beschichtete zweite Trägerlagen zu verwenden, die in besonders bevorzugten Fällen insbesondere auch aus den gleichen Materialien bestehen können wie die ersten Trägerlagen. Bevorzugt ist demgemäß ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei in Schritt b2) der zweite Vliesstoff der zweiten Trägerlage über 80 % oder mehr der Fläche, bevorzugt über 90 % oder mehr, besonders bevorzugt über 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt über 98 % oder mehr, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen vollflächig, mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist. Bevorzugt ist insoweit in anderen Worten ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die zweite Trägerlage in Folge der Beschichtung des zweiten Vliesstoffes zumindest über 80 % oder mehr der Fläche, bevorzugt über 90 % oder mehr, besonders bevorzugt über 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt über 98 % oder mehr, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen vollflächig, elektrisch leitfähig ist.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der erste Vliesstoff und/oder der zweite Vliesstoff, bevorzugt der erste Vliesstoff und der zweite Vliesstoff, derart mit dem leitfähigen Material beschichtet ist, dass die erste Trägerlage und/oder die zweite Trägerlage ein Muster aus dem leitfähigen Material aufweist, beispielsweise ein Gittermuster, wobei dieses Muster insbesondere so ausgelegt ist, dass die erste Trägerlage und/oder die zweite Trägerlage eine durchgängige, für die Anwendung ausreichende Leitfähigkeit aufweisen.
Besonders bevorzugt ist insoweit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei sich das Muster aus dem leitfähigen Material über 80 % oder mehr der Fläche, bevorzugt über 90 % oder mehr, besonders bevorzugt über 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt über 98 % oder mehr, der Fläche des ersten Vliesstoffes und/oder zweiten Vliesstoffes erstreckt. Dabei ist es vorteilhaft, durch die Wahl des Musters die Flächenbelegung der erste Trägerlage und/oder die zweite Trägerlage mit dem leitfähigen Material vergleichsweise niedrig zu halten, so dass beim Einsatz eines Beschichtungsmusters ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt ist, wobei der erste Vliesstoff und/oder der zweite Vliesstoff über 60 % oder weniger der Fläche, bevorzugt über 40 % oder weniger, besonders bevorzugt über 30 % oder weniger, mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist. Die vorstehenden Ausführungen zum Beschichtungsmuster gelten dabei entsprechend für die Ausgestaltung der Beschichtungsbereiche in Schritt b1), wenn in diesen statt einer flächigen Beschichtung ein Beschichtungsmuster eingesetzt wird.
Das Abtrennen der Teilabschnitte in Verfahrensschritt c) erfolgt mit der Maßgabe, dass die Trennlinie, d.h. die beispielsweise durch Scherenschneiden erzeugte Schnittkante, zwischen zwei voneinander beabstandeten Abschnitten des bahnförmigen Lagenverbundes verläuft, in denen die zweite Trägerlage leitfähig ist und somit in einem Zwischenbereich, in dem keine zweite Trägerlage vorliegt oder in dem zumindest keine Beschichtung für die elektrische Leitfähigkeit der zweiten Trägerlage sorgt. Entsprechend wird der Trennschnitt beim Abtrennen jeweils so gesetzt, dass die Trennlinie für den Schritt b1) zwischen zwei benachbarten Beschichtungsbereichen oder für den Schritt b2) zwischen zwei benachbarten Teilbereichen verläuft. Mit anderen Worten wird das Abtrennen so durchgeführt, dass das Trennwerkzeug im Schritt b1) die Beschichtungsbereichen beziehungsweise im Schritt b2) die Teilbereiche nicht berührt.
Hierdurch wird vorteilhafterweise bedingt, dass das Abtrennen und die damit verbundene mechanische und/oder thermische Belastung ausschließlich in einem Bereich erfolgen, in dem die als Elektrode fungierende zweite Trägerlage nicht vorliegt oder zumindest nicht leitfähig beschichtet ist. Hierdurch kann eine ungewollte Kontaktierung und/oder ein Verschmelzen der elektrisch leitfähigen Lagen auch bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten zuverlässig ausgeschlossen werden. Entsprechend können dadurch für den inhärent bevorzugten Aufbau der erfindungsgemäßen Filterelemente, die auf den vorteilhaften Einsatz von leitfähigen Lagen aus beschichtetem Vliesstoff setzen und daher bei ausgezeichneter Filterleistung besonders leicht und dünn ausgeführt werden, kontinuierliche Herstellungsverfahren mit einer Vereinzelung aus einem bahnförmigen Lagenverbund realisiert werden, so dass ein besonders zeit- und kosteneffizientes Herstellungsverfahren bereitgestellt werden kann. Die spezifische Auslegung des bahnförmigen Lagenverbundes und die Positionierung der Schnittbereiche sorgt dabei für eine derart günstige räumliche Trennung der durch die Filterlagenanordnung(en) separierten Trägerlagen, dass auch bei den im Einsatz im Fahrzeug auftretenden Belastungen eine ungewollte Kontaktierung und ein damit verbundener Kurzschluss zuverlässig ausgeschlossen werden können, auch und gerade im Falle von gefalteten, d.h. plissierten Filtern.
Um diesen Effekt in synergistischer Weise zu unterstützen ist es nach Einschätzung der Erfinder überaus bevorzugt, wenn die eingesetzten Vliesstoffe selbst aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen und somit nur durch die Beschichtung hinreichend elektrisch leitfähig werden. Insbesondere bei der Verfahrensführung mit Schritt b1), bei der es im Randbereich der Filterelemente zu einem Kontakt zwischen der beschichteten ersten Trägerlage und den nicht beschichteten Teilen der zweiten Trägerlage im Schnittbereich kommen kann, kann dadurch auch bei großen Spannungen ein Kurzschluss sinnvoll vermieden werden. Für alle Ausführungsformen bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der erste Vliesstoff und/oder der zweite Vliesstoff und/oder der dritte Vliesstoff, bevorzugt sämtliche Vliesstoffe, aus Kunststoff, insbesondere elektrisch isolierendem Kunststoff, ausgebildet sind, wobei der Kunststoff bevorzugt ein Polyester ist, besonders bevorzugt Polyethylenterephthalat (PET).
Um angesichts der optimierten Beschaffenheit der erfindungsgemäßen Filterelemente an der Trennkannte die erreichte Kurzschlusssicherheit noch weiter zu verstärken, schlagen die Erfinder vor, dass die zweite Trägerlage, unabhängig von der in Verfahrensschritt b) gewählten Verfahrensführung, idealerweise mit einer geringeren Breite als die Filterlagenanordnung(en) bzw. sogar als das gesamte erste Medium, ausgeführt wird, so dass die erste Trägerlage zentral auf dem ersten Medium bzw. der Gesamtlagenanordnung angeordnet werden kann. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Breite des ersten Mediums und/oder der zweiten Filterlagenanordnung, bevorzugt des ersten Mediums und der zweiten Filterlagenanordnung, quer zur Bahnrichtung größer ist als die Breite der zweiten Trägerlage, bevorzugt um 1 % oder mehr, besonders bevorzugt um 2 % oder mehr, besonders bevorzugt um 5 % oder mehr. Gleichzeitig ist es mit Blick auf die Fertigungseffizienz und die Einpassung der Filterelemente in Filter jedoch bevorzugt, den Überstand nicht zu ausgeprägt auszubilden. Bevorzugt ist entsprechend wiederum ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Breite des ersten Mediums und/oder der zweiten Filterlagenanordnung, bevorzugt des ersten Mediums und der zweiten Filterlagenanordnung, quer zur Bahnrichtung größer ist als die Breite der zweiten Trägerlage, bevorzugt um 30 % oder weniger, besonders bevorzugt um 15 % oder weniger, besonders bevorzugt um 5 % oder weniger. Hierbei werden die vorstehend definierten Grenzen besonders bevorzugt zu Bereichen kombiniert. Bevorzugt ist entsprechend auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das zweite Medium beim Zusammenführen in Verfahrensschritt b) so auf dem ersten Medium angeordnet wird, dass das erste Medium, bevorzugt zumindest die erste Filterlagenanordnung des ersten Mediums, entlang der Bahnrichtung beidseitig über das zweite Medium hinausragt.
Abschließend ist es den Erfindern gelungen, für die vorstehend identifizierten Bestandteile besonders günstige Materialparameter zu identifizieren, mit denen sich besonders leistungsfähige Filterelemente erhalten lassen. Hierbei werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen bei den nachfolgenden Darstellungen jeweils Merkmale gleicher Bevorzugung kombiniert.
Bevorzugt ist nämlich hinsichtlich der angestrebten elektrischen Leitfähigkeit der Komponenten ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Trägerlage zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollflächig, durch die Beschichtung eine mittlere elektrische Leitfähigkeit im Bereich von 10^-2 bis 10^-11 1/(Ω m), bevorzugt im Bereich von 10^-4 bis 10^-7 1/(Ω m), aufweist, und/oder wobei die zweite Trägerlage in Schritt b1) durch die Beschichtung in den Beschichtungsbereichen eine mittlere elektrische Leitfähigkeit im Bereich von 10^-2 bis 10^-11 1/(Ω m), bevorzugt im Bereich von 10^-4 bis 10^-7 1/(Ω m), aufweist, und/oder wobei die zweite Trägerlage in Schritt b2) zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollflächig, durch die Beschichtung eine mittlere elektrische Leitfähigkeit im Bereich von 10^-2 bis 10^-11 1/(Ω m), bevorzugt im Bereich von 10^-4 bis 10^-7 1/(Ω m),aufweist.
Bevorzugt ist zur Gewährleistung eines hinreichenden Volumendurchsatzes und eines vorteilhaft geringen Druckabfalls ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der erste Vliesstoff bei 200 Pa einen Luftdurchlass im Bereich von 300 bis 30000 L/(m² s), bevorzugt im Bereich von 2000 bis 20000 L/(m² s), aufweist, und/oder wobei der zweite Vliesstoff bei 200 Pa einen Luftdurchlass im Bereich von 300 bis 30000 L/(m² s), bevorzugt im Bereich von 2000 bis 20000 L/(m² s), aufweist, und/oder wobei der dritte Vliesstoff bei 200 Pa einen Luftdurchlass im Bereich von 400 bis 8000 L/(m² s), bevorzugt im Bereich von 500 bis 6000 L/(m² s), aufweist, und/oder wobei der vierte Vliesstoff bei 200 Pa einen Luftdurchlass im Bereich von 300 bis 30000 L/(m² s), bevorzugt im Bereich von 2000 bis 20000 L/(m² s), aufweist.
Abschließend konnten die Erfinder auch für die Dichte der Vliesstoffe zudem geeignete Werte identifizieren. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der erste Vliesstoff ein Flächengewicht im Bereich von 5 bis 500 g/m², bevorzugt im Bereich von 10 bis 150 g/m², aufweist, und/oder wobei der zweite Vliesstoff ein Flächengewicht im Bereich von 5 bis 500 g/m², bevorzugt im Bereich von 10 bis 150 g/m², aufweist und/oder wobei der dritte Vliesstoff ein Flächengewicht im Bereich von 15 bis 300 g/m², bevorzugt im Bereich von 50 bis 100 g/m², aufweist.
Der Fachmann versteht, dass die Erfindung zudem ein Filterelement betrifft, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt oder herstellbar ist, umfassend:

x) eine erste Trägerlage aus einem zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten ersten Vliesstoff,
y) eine zweite Trägerlage aus einem zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten zweiten Vliesstoff, und
z) eine zwischen der ersten Trägerlage und der zweiten Trägerlage angeordnete Gesamtlagenanordnung.

Der Fachmann versteht darüber hinaus, dass die Erfindung zudem ein besonders bevorzugtes spezifisches Filterelement betrifft, bevorzugt hergestellt oder herstellbar mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, umfassend:

x) eine erste Trägerlage aus einem zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten ersten Vliesstoff,
y) eine zweite Trägerlage aus einem zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten zweiten Vliesstoff,
z) eine zwischen der ersten Trägerlage und der zweiten Trägerlage angeordnete Gesamtlagenanordnung,

Entsprechende bevorzugte erfindungsgemäße Filterelemente zeichnen sich durch eine sehr gute Filterleistung bei gleichzeitig niedrigem Gewicht sowie durch eine sehr gute mechanische Stabilität aus und sind zudem besonders zeit- und kosteneffizient herstellbar.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Filterelement, wobei die die zweite Trägerlage beziehungsweise ein Beschichtungsbereich der zweiten Trägerlage, in dem der zweite Vliesstoff mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, eine kleiner Fläche aufweist, als die erste Filterlage, und/oder wobei zumindest ein Rand der zweiten Trägerlage beziehungsweise ein Rand des Beschichtungsbereichs der zweiten Trägerlage, in der Draufsicht auf das Filterelement vom nächstgelegenen Rand der Filterlage beabstandet ist.
Ausgehend hiervon betrifft die Erfindung auch einen Filter, umfassend einen Lufteinlass und einen Luftauslass sowie ein erfindungsgemäßes Filterelement, wobei das Filterelement zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass angeordnet ist, wobei der Filter bevorzugt eine integrierte lonisationsvorrichtung zur Ionisation von Partikeln umfasst.
Offenbart wird zudem eine Vorrichtung zur Durchführung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend:

o) eine elektronische Steuerungs- und Regelungseinheit zur Steuerung des Verfahrens,
p) eine erste Rolle zur Bereitstellung des ersten Mediums und eine zweite Rolle zur Bereitstellung des zweiten Mediums,
q) eine Führungsanordnung zum Kontaktieren des ersten Medium und des zweiten Mediums, und
r) eine Trennvorrichtung zum Abtrennen eines Teilabschnittes des bahnförmigen Lagenverbundes zum Erhalt von Filterelementen,

s) eine Faltvorrichtung zum Falten des bahnförmigen Lagenverbundes.

Nachfolgend werden die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert und beschrieben. In den Figuren zeigen dabei:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
2 eine schematische Darstellung eines mit dem in 1 gezeigten Verfahren herstellbaren Lagenverbunds in einer ersten bevorzugten Ausführungsform in der Draufsicht sowie in der Querschnittsansicht;
3 eine schematische Darstellung eines mit dem in 1 gezeigten Verfahren herstellbaren Lagenverbunds in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in der Draufsicht;
4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer dritten bevorzugten Ausführungsform;
6 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer vierten bevorzugten Ausführungsform; und
7 eine schematische Darstellung einer Auswahl an bevorzugten Anordnungen von einzusetzenden Lagen in Filterelemente des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. in erfindungsgemäßen Filterelementen.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Filterelementen 12 in einer bevorzugten Ausführungsform mit dem Schritt b1). Bei den mittels des gezeigten Verfahrens hergestellten Filterelementen 12 handelt es sich um Innenraumluftfilter für Fahrzeuge.
Im gezeigten Beispiel werden ein erstes bahnförmiges Medium 14 und ein zweites bahnförmiges Medium 18 jeweils auf einer Materialrolle bereitgestellt. Das Verfahren wird kontinuierlich betrieben und über eine nicht gezeigte elektronische Steuerungs- und Regelungseinheit gesteuert und geregelt.
Das zweite bahnförmige Medium 18 besteht im gezeigten Beispiel aus einer als Vliesstoff ausgebildeten zweiten Trägerlage 20, welche bei 200 Pa eine Luftdurchlässigkeit von etwa 3000 U(m^2∗s) aufweist.
Das erste bahnförmige Medium 14 enthält eine erste Trägerlage 16, welche ebenfalls aus einem elektrisch isolierenden ersten Vliesstoff ausgebildet ist, welcher bei 200 Pa ebenfalls eine Luftdurchlässigkeit von etwa 3000 U(m^2∗s) aufweist. Zudem enthält das erste bahnförmige Medium 14 eine erste Filterlagenanordnung, welche die weiteren Schichten des angestrebten Verbundes umfasst und dementsprechend unterschiedliche Filterlagen und/oder Zusatzlagen aufweist, die angesichts der nicht vorhandenen zweiten Filterlagenanordnung im zweiten Medium 18 im Filterelement 12 die Gesamtfilterlagenanordnung 34 bilden wird. Diese Gesamtfilterlagenanordnung 34 sowie der grundsätzliche Aufbau bevorzugter Filterelemente 12 aus verschiedenen Lagen sind insbesondere auch in den 7 a-d dargestellt.
Sowohl die erste Trägerlage 16 als auch die zweite Trägerlage 20 sind im gezeigten Beispiel mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet, wobei es sich vorliegend um Ruß handelt. Die erste Trägerlage 16 ist dabei im Wesentlichen vollflächig beschichtet, wohingegen die zweite Trägerlage 20 zur Umsetzung der Verfahrensführung gemäß 1 lediglich abschnittsweise eine Beschichtung in den sogenannten Beschichtungsbereichen 24 aufweist, die entlang der Bahnrichtung voneinander beanstandet sind. In den Beschichtungsbereichen 24 ist die zweite Trägerlage 20 vollflächig mit Ruß beschichtet, beispielsweise durch ortsaufgelöste Beschichtung, insbesondere Bedruckung. Durch die Beabstandung der Beschichtungsbereiche 24 zueinander entlang der Bahnrichtung des Lagenverbunds 22, ergeben sich Zwischenbereiche, in denen die zweite Trägerlage 20 nicht elektrisch leitfähig ist.
Das erste Medium 14 und das zweite Medium 18 werden im gezeigten Beispiel nach dem Abrollen von der jeweiligen Materialrolle mit einem Klebstoff stoffschlüssig miteinander verbunden. In der gezeigten Ausführungsform erfolgt das Zusammenführen des ersten Mediums 14 und des zweiten Mediums 18, indem die beiden Materialrollen im Wesentlichen synchron laufen, sodass aus der Anordnung des ersten Mediums 14 über dem zweiten Medium 18 ein Lagenverbund 22 erhalten wird, wie er in den 2 und 3 dargestellt ist.
Durch das Abtrennen von Teilabschnitten entlang der nicht beschichteten Zwischenbereiche kann der Lagenverbund 22 zum Erhalt des Filterelements 12 abgelängt werden. Hierdurch wird vorteilhafterweise bedingt, dass das Abtrennen und die damit verbundene mechanische und/oder thermische Belastung ausschließlich in einem Bereich erfolgt, in dem die als Elektrode fungierende zweite Trägerlage 20 nicht leitfähig beschichtet ist.
2 zeigt dabei einen mittels des in 1 gezeigten Verfahrens hergestellten Lagenverbund 22 in der Draufsicht, sowie eine Querschnittsdarstellung dieses Lagenverbunds 22 aus der Blickrichtung des eingezeichneten Pfeils, welche dessen Aufbau quer zur Bahnrichtung visualisiert.
Die Gesamtfilterlagenanordnung 34 besteht im gezeigten Beispiel aus einer ersten Filterlage 30 sowie einer zweiten Filterlage 32 und trennt die erste Trägerlage 16 und die zweite Trägerlage 20 nicht nur räumlich, sondern wirkt auch als elektrische Isolierung zwischen den Trägerlagen, vgl. insoweit auch 7a-d. Um zusätzlich die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den leitfähigen Bereichen der ersten Trägerlage 16 und der zweiten Trägerlage 20 zu verringern, ist die zweite Trägerlage 20 mit einer gegenüber den Lagen des ersten Mediums 14, d.h. gegenüber der ersten Trägerlage 14, der ersten Filterlage 30 und der zweiten Filterlage 32, verringerten Breite ausgeführt.
Aus dem bahnförmigen Lagenverbund 22 können wie vorstehend beschrieben Filterelemente 12 erhalten werden, indem der Lagenverbund 22 entlang der Trennlinie 28 in einzelne Filterelemente 12 geteilt wird, wobei die Trennlinien 28 in den Zwischenbereichen, das heißt zwischen den Beschichtungsbereichen 24, angeordnet sind. Wie in der 3 gezeigt, sind können dabei auch verschiedene geometrische Formen des Filterelements 12 mittels des Verfahrens hergestellt werden, indem die Form der Beschichtungsbereiche 24 auf die Form der späteren Filterelemente 12 abgestimmt wird. Insofern können beispielsweise auch schräge Verläufe und Kanten im Filterelement 12 bereits über die Beschichtungsbereiche 24 antizipiert werden.
Die 4 bis 6 zeigen jeweils schematische Darstellungen des erfindungsgemäßen Verfahrens in weiteren bevorzugten Ausführungsformen mit dem Schritt b2). Die dargestellten Verfahren unterscheiden sich insbesondere dahingehend von der Verfahrensführung der 1, dass das zweite Medium 18 bzw. dessen zweite Trägerlage 20 und der von dieser zweiten Trägerlage 20 umfasste zweite Vliesstof, in den gezeigten Verfahrensführungen keine Beschichtungsbereiche 24 umfasst, und im Verfahren in Teilbereiche 26 getrennt wird, welche so in einem Abstand zueinander auf dem bahnförmigen ersten Medium 14 angeordnet werden, dass auch in diesem Aufbau ein Lagenverbund 22 erhalten wird, welcher keine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen räumlich entlang der Bahnrichtung separierten Abschnitten des zweiten Mediums 18 aufweist. Insofern ist es in dieser Verfahrensführung vorteilhafterwiese möglich, das zweite Medium 18 aus einer vollflächig beschichteten zweiten Trägerlage 20 auszubilden.
Das Zerteilen des zweiten Mediums 18 in Teilbereiche 26 kann, wie in den 5 und 6 dargestellt, prinzipiell ohne Verschnitt mittels eines spanlosen Trennverfahrens erfolgen. Die beabstandete Anordnung der Teilbereiche 26 kann hierbei durch unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten der bahnförmigen Medien ermöglicht werden, beispielsweise durch eine verringerte Geschwindigkeit und/oder eine diskontinuierliche Taktung des zweiten Mediums 18 relativ zum ersten Medium 14.
Das Zerteilen der Teilbereiche 26 kann wie in 7 dargestellt, auch unter Entnahme eines Verschnittbereichs zwischen den Teilbereichen 26 erfolgen. In diesem Fall kann die Verfahrensführung bei gleicher Vorschubgeschwindigkeit der Materialrollen des ersten Mediums 14 und des zweiten Mediums 18 durch den entnommenen Verschnittbereich einen Abstand zwischen den Teilbereichen 26 erzeugen. In dem in 7 gezeigten Beispiel wird dieser Verschnittbereich durch eine kreisförmig umlaufende Schlittenanrodnung und ein Trennwerkzeug realisiert, wobei der Schlitten das zweite Medium 18 in vorbestimmten Abständen lokal anhebt und gegen das Trennwerkzeug führt, um den Verschnittbereich herauszuschneiden.
Grundsätzlich kann das Zerteilen des zweiten Mediums 18 in Teilbereiche 26, wie in den 4 und 6 dargestellt, vor dem Zusammenführen des ersten Mediums 14 und des zweiten Mediums 18 erfolgen. Es ist allerdings, wie in 5 gezeigt, auch möglich, das Abtrennen der Teilbereiche 26 erst nach erfolgter Zusammenführung vorzunehmen.
Wie vorstehend bereits für das in 1 gezeigte Verfahren beschrieben, erfolgt die abschließende Herstellung der Filterelemente 12 durch Vereinzelung von Teilabschnitten aus dem bahnförmigen Lagenverbund 22 mittels einer Trennvorrichtung. Der Trennschnitt wird beim Abtrennen jeweils so gesetzt, dass die Trennlinie 28 zwischen zwei benachbarten Teilbereichen 26 so verläuft, dass das Abtrennen in einem Bereich erfolgt, in dem die als Elektrode fungierende zweite Trägerlage 20 nicht vorliegt. Wenn, ein plissiertes Filterelement 12 hergestellt werden soll, wie es in 5 angedeutet ist und wie es für jedes der hier gezeigten Verfahren explizit bevorzugt ist, kann der Schritt des Faltens vor, während oder nach der Vereinzelung erfolgen.
In der 7 sind Anordnungen von mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Filterelementen 12 bzw. von bevorzugten erfindungsgemäßen Filterelementen 12 dargestellt. Die Gesamtfilterlagenanordnung 34 umfasst in allen gezeigten Ausführungsformen a) bis d) zumindest die aus einem dritten Vliesstoff bestehende erste Filterlage 30 sowie die granulare Aktivkohle enthaltende zweite Filterlage 32, wobei die Aktivkohle beispielsweise eine spezifische Oberfläche von 2000 m²/g oder mehr aufweist und im Wesentlichen keine faserförmigen Materialien umfasst. Die Aktivkohlelage besteht im gezeigten Beispiel aus etwa 200 g/m² Aktivkohle, welche mit etwa 15 g/m² Bindemittel versetzt ist.
Es ist ebenfalls bevorzugt, eine einen dritten Vliesstoff enthaltende erste Zusatzlage 36 vorzusehen, welche beispielsweise zwischen der ersten Filterlage 30 und der zweiten Filterlage 32 angeordnet ist, wie es in 7b) dargestellt ist, die jedoch alternativ auch an anderen Stellen platziert werden kann, beispielsweise zwischen der zweiten Trägerlage 20 und der ersten Filterlage 30. Zusätzlich oder alternativ kann eine zweite Zusatzlage 38 vorgesehen werden, welche einen vierten Vliesstoff umfasst und welche zwischen der ersten Trägerlage 16 und der zweiten Filterlage 32 angeordnet ist, wie es in 7c) oder 7d) dargestellt ist. In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Filterelements 12 ist es zudem explizit bevorzugt, wenn die Gesamtfilterlagenanordnung 34 zumindest eine erste Schutzlage umfasst (nicht gezeigt), welche antiallergene Wirkstoffe und/oder biozide Wirkstoffe enthält.
Bezugszeichenliste

12: Filterelement
14: erstes Medium
16: erste Trägerlage
18: zweites Medium
20: zweite Trägerlage
22: Lagenverbund
24: Beschichtungsbereich
26: Teilbereich
28: Trennlinie
30: erste Filterlage
32: zweite Filterlage
34: Gesamtfilterlagenanordnung
36: erste Zusatzlage
38: zweite Zusatzlage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2007135232 A1 [0006]
EP 3448540 B1 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Filterelements (12), insbesondere für den Einsatz in elektrostatischen Abscheidern, umfassend die Verfahrensschritte: a) Herstellen oder Bereitstellen eines flächigen, bahnförmigen ersten Mediums (14), enthaltend eine erste Trägerlage (16) umfassend einen zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten ersten Vliesstoff, und Herstellen oder Bereitstellen eines flächigen, bahnförmigen zweiten Mediums (18), enthaltend eine zweite Trägerlage (20) umfassend einen zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten zweiten Vliesstoff, wobei das erste Medium (14) eine mit der ersten Trägerlage (16) verbundene erste Filterlagenanordnung umfasst, und/oder wobei das zweite Medium (18) eine mit der zweiten Trägerlage (20) verbundene zweite Filterlagenanordnung umfasst, b) Zusammenführen des ersten Mediums (14) mit dem zweiten Medium (18) zum Erhalt eines bahnförmigen Lagenverbundes (22), wobei das Zusammenführen so erfolgt, dass die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung zumindest abschnittsweise zwischen der ersten Trägerlage (16) und der zweiten Trägerlage (20) angeordnet sind, und c) Abtrennen eines Teilabschnittes des bahnförmigen Lagenverbundes (22) zum Erhalt des Filterelements (12), umfassend einen Teil der ersten Trägerlage (16) und der zweiten Trägerlage (20) sowie die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung, wobei das Zusammenführen in Verfahrensschritt b) einen der folgenden Schritte umfasst: b1) Aufbringen des bahnförmigen zweiten Mediums (18) auf das bahnförmige erste Medium (14), wobei die zweite Trägerlage (20) eine Vielzahl von voneinander entlang der Bahnrichtung des Lagenverbundes (22) beabstandeten Beschichtungsbereichen (24) umfasst, in denen der zweite Vliesstoff mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, oder b2) Zerteilen des bahnförmigen zweiten Mediums (18) zum Erhalt einer Vielzahl von Teilbereichen (26), wobei das Zusammenführen so erfolgt, dass die Teilbereiche (26) voneinander entlang der Bahnrichtung des Lagenverbundes (22) beabstandet sind, wobei der zweite Vliesstoff der zweiten Trägerlage (20) in den Teilbereichen (26) zumindest abschnittsweise mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, und wobei das Abtrennen des Teilabschnittes vom bahnförmigen Lagenverbund (22) in Verfahrensschritt c) so erfolgt, dass die Trennlinie (28) zwischen zwei benachbarten Beschichtungsbereichen (24) oder zwei benachbarten Teilbereichen (26) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ein kontinuierliches oder halbkontinuierliches Verfahren ist, bevorzugt ein kontinuierliches Verfahren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung, eine erste Filterlage (30) umfasst, wobei die erste Filterlage (30) einen elektrisch isolierenden dritten Vliesstoff umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Filterlagenanordnung und/oder die zweite Filterlagenanordnung eine zweite Filterlage (32) umfasst, wobei die zweite Filterlage (32) Aktivkohle in einem Massenanteil von 70 % oder mehr umfasst, bezogen auf die Masse der zweiten Filterlage (32).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Filterelement (12) als plissiertes Filterelement hergestellt wird, wobei der bahnförmigen Lagenverbund (22) vor dem Abtrennen der Teilabschnitte zumindest abschnittsweise, bevorzugt über die gesamte Länge des abzutrennenden Teilabschnitts, gefaltet wird, oder wobei der abgetrennte Teilabschnitt des bahnförmigen Lagenverbundes (22) nach dem Abtrennen zumindest abschnittsweise, bevorzugt über die gesamte Länge des abgetrennten Teilabschnitts, gefaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Abtrennen des Teilabschnittes des bahnförmigen Lagenverbundes (22) mit einem Verfahren erfolgt, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Schneid-, Stanz- und Schweißverfahren, bevorzugt Scherschneiden, Laserschneiden und Ultraschallschweißen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Breite des ersten Mediums (14) quer zur Bahnrichtung größer ist als die Breite des zweiten Mediums (18), bevorzugt um 1 % oder mehr.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in Schritt b1) die Beschichtungsbereiche (24) durch ortsaufgelöste Beschichtung, bevorzugt durch lokale Bedruckung, des zweiten Vliesstoffes erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in Schritt b1) die Beschichtungsbereiche (24) in der zweiten Trägerlage (20) entlang der Bahnrichtung des Lagenverbundes (22) zu benachbarten Beschichtungsbereichen (24) jeweils einen Abstand im Bereich von 0,01*L bis 0,1*L, bevorzugt im Bereich von 0,02*L bis 0,05*L, aufweisen, wobei L die mittlere Länge der benachbarten Beschichtungsbereiche (24) entlang der Bahnrichtung des Lagenverbundes (22) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in Schritt b2) der zweite Vliesstoff der zweiten Trägerlage (20) über 80 % oder mehr der Fläche mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in Schritt b2) beim Zerteilen zwischen den Teilbereichen im Wesentlichen kein Verschnittbereich des zweiten Mediums (18) entfernt wird, wobei das Zerteilen bevorzugt durch ein spanloses Trennverfahren erfolgt, insbesondere ein Schneidverfahren, wobei die Beabstandung der Teilbereiche (26) auf dem bahnförmigen ersten Medium (14) bevorzugt zumindest teilweise dadurch erreicht wird, dass das zweite Medium (18) mit einer verringerten Geschwindigkeit und/oder mit einer diskontinuierlichen Taktung, bevorzugt mit einer verringerten Geschwindigkeit, relativ zum ersten Medium (14) geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in Schritt b2) das Zerteilen des zweiten Mediums (18) so erfolgt, dass beim Zerteilen zwischen den Teilbereichen (26) ein Verschnittbereich des zweiten Mediums entfernt wird, wobei die Beabstandung der Teilbereiche (26) auf dem bahnförmigen ersten Medium (14) zumindest teilweise durch die Verschnittbereiche erzeugt wird, wobei das zweite Medium (18) bevorzugt mit der im Wesentlichen gleichen Geschwindigkeit relativ zum ersten Medium (14) geführt wird.
Filterelement (12), bevorzugt hergestellt oder herstellbar mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend: x) eine erste Trägerlage (16) aus einem zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten ersten Vliesstoff, y) eine zweite Trägerlage (20) aus einem zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichteten zweiten Vliesstoff, z) eine zwischen der ersten Trägerlage (16) und der zweiten Trägerlage (20) angeordnete Gesamtfilterlagenanordnung (34), wobei die Gesamtfilterlagenanordnung (34) eine erste Filterlage (30) umfasst, wobei die erste Filterlage (30) einen elektrisch isolierenden dritten Vliesstoff umfasst, und wobei die Gesamtfilterlagenanordnung (34) eine zweite Filterlage (32) umfasst, wobei die zweite Filterlage (32) Aktivkohle in einem Massenanteil von 70 % oder mehr umfasst, bezogen auf die Masse der zweiten Filterlage.
Filter, umfassend einen Lufteinlass und einen Luftauslass sowie ein Filterelement (12) nach Anspruch 13, wobei das Filterelement (12) zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass angeordnet ist, wobei der Filter bevorzugt eine integrierte lonisationsvorrichtung zur Ionisation von Partikeln umfasst.