DE10204162B4

DE10204162B4 - Filtereinsatz

Info

Publication number: DE10204162B4
Application number: DE2002104162
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. Tilger
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2022-02-02
Also published as: DE10204162A1

Abstract

Filtereinsatz mit einem zick-zack-förmig gefalteten Filterelement, bei dem die zick-zack-förmigen Randbereiche der Falten des Filterelements im Spritzgießverfahren von einem Rahmen eingefasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche (2) der Falten (1) im Rahmen (3) und in von dem Rahmen (3) aus nach innen vorstehenden und mit diesem integral verbundenen Ansätzen (4) eingebunden und die vom Rahmen (3) erfassten äußeren Enden (5) der Randbereiche (2) der Falten (1) gegenüber der Mittelebene (8) der jeweiligen Falte (1) abgewinkelt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Filtereinsatz mit einem zickzack-förmig gefalteten Filterelement und einem das Filterelement abdichtend einfassenden Rahmen.
Filtereinsätze werden für verschiedene Anwendungszwecke hergestellt. Beispielsweise werden sie zum Filtern der Frischluft für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs benutzt. Sobald die Filterfläche mit Staubteilchen belegt ist und nicht mehr genügend Filterleistung erbringt, wird der Filtereinsatz ausgewechselt. Filtereinsätze bestehen in der Regel aus einem zick-zack-förmig gefalteten Filterelement aus einem Filterwerkstoff, das von einem Rahmen genügender Festigkeit eingefasst ist. Ein Problem bei der Herstellung eines solchen Filtereinsatzes ist die geforderte Dichtheit zwischen dem Filterelement und dem Rahmen.

Durch die DE 43 23 136 C2 ist ein Filtereinsatz bekannt geworden, bei dem die links und rechts verlaufenden Flächen eines selbsttragenden Filterelements mit Seitenstreifen verklebt sind und bei dem außerdem eine Schaumstoffdichtung vorgesehen ist, die längs der Seitenstreifen verläuft. Hierdurch kann ein Filtereinsatz geschaffen werden, der aus leicht zu entsorgendem Material wirtschaftlich hergestellt wird. Er bedingt jedoch, dass das Filterelement selbsttragend ist, was nicht in allen Fällen der Fall ist.

Die DE 40 10 732 A1 beschreibt einen Filtereinsatz, bei dem das Filterbahnmaterial aus einem schmelzbaren Kunststoff besteht und bei dem die Längskanten durch ein Dichtmaterial abgedeckt sind, wobei das Dichtmaterial über eine an der Berührungsfläche mit dem Filterbahnmaterial aufgeschmolzene Zone mit dem Filterbahnmaterial verbunden ist. Die Herstellung eines solchen Filtereinsatzes bedingt somit ein Filterelement aus einem schmelzbaren Kunststoff und ein sehr präzises Verbindungsverfahren des Filterelements mit dem Dichtmaterial. Dieses Verfahren ist deshalb sehr aufwendig.

Weit verbreitet ist die Herstellung von Filtereinsätzen durch Umspritzen des Filterelements mit einem Kunststoff, wie es beispielsweise die DE 299 06 831 U 1 zeigt. Das Filtermaterial wird in eine Spritzgußform eingesetzt, und zwar so, dass sein Rand in einen Formraum der Spritzgußform hineinragt und der übrige Teil des Filtermaterials in einem Aufnahmeraum der Spritzgußform angeordnet ist. Beim Einspritzen des Kunststoffs werden die Ränder des Filtermaterials vom Kunststoff erfasst und auf diese Weise eine gute Abdichtung erreicht. Um diese gute Verbindung zwischen dem Filtermaterial und dem Kunststoffrahmen zu erreichen, muß das Filtermaterial und das Rahmenmaterial auf einander abgestimmt sein. Nicht jedes Filtermaterial läßt sich von dem für den Spritzguß zur Verfügung stehenden Kunststoff mit genügender Dichtheit einbinden.

Diese Problematik besteht auch bei einem Filtereinsatz nach der japanischen Schrift JP 63-287 521 A, bei dem die Randbereiche der Filterfalten in Ansätzen des Rahmens gehalten werden. Die Ansätze können nicht mit Sicherheit eine dichte Erfassung des Filtermaterials gewährleisten.

Aus der EP 1 129 760 A2 ist die Einbindung eines Filterelements in einem Rahmen im Spritzgießverfahren bekannt. Dabei soll der Rahmen möglichst dünnwandig sein, um eine möglichst große Oberfläche für das Filtermaterial zu erhalten. Einer solchen Vorgehensweise sind jedoch Grenzen gesetzt, da bei einer zu dünnen Wand die Einbindung der Randbereiche des Filterelements problematisch ist und Undichtigkeiten zwischen dem Filterelement und dem Rahmen entstehen können.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filtereinsatz zu schaffen, bei dem das Filterelement in einem im Spritzgießverfahren hergestellten Kunststoffrahmen sicher und dichtend eingebunden werden kann, unabhängig von der Art des Materials des eingesetzten Filterelements.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei einem Filtereinsatz der eingangs genannten Art sind die zick-zack-förmigen Randbereiche der Falten in sie umfassende Ansätze eingefasst, die von dem Rahmen aus nach innen vorstehen und mit diesem integral verbunden sind.

Der Rahmen für den Filtereinsatz ist auf seiner Innenseite mit Ansätzen versehen, die dem Verlauf des Filterelements folgen und die Randbereiche der Kanten halten. Auf diese Weise werden die Randbereiche der Falten im Rahmen und in den Ansätzen gehalten. Dabei werden die vom Rahmen erfassten äußeren Enden der Randbereiche gegenüber der Mittelebene der jeweiligen Falte des Filterelements abgewinkelt. Dieses wird während des Spritzgießverfahrens erreicht, indem die Materialien für das Filterelement und für den Kunststoffrahmen in ihren Festigkeits- und Konsistenzwerten so aufeinander abgestimmt werden, dass durch den Spritzgießvorgang die einzelnen Falten des Filterelements abgewinkelt werden.

Das Einfassen der Randbereiche der Falten ermöglicht eine leichtere Ausgestaltung der Rahmen. So kann die Wandstärke der Rahmen für Filtereinsätze in Kraftfahrzeugen unter 4 mm betragen. Sie kann bis auf 1 bis 2 mm herabgesetzt werden.

Bevorzugt wird das Filterelement aus einem Polyolefin und der Rahmen aus einem Styrol-Polymerisat gebildet. Gute Ergebnisse werden erreicht, wenn das Filterelement aus einem Jet-Spin-Vliesstoff auf der Basis von Polypropylen und der Rahmen aus Acryl-Butadien-Styrol besteht.

Das Spritzgußwerkzeug zum Umspritzen des zick-zack-förmig gefalteten Filterelements mit einem abdichtenden Rahmen ist mit entsprechenden Ausnehmungen für die Bildung der Ansätze versehen, so dass die Randbereiche der Falten des Filterelements umfasst werden.

Das Verfahren zur Herstellung des Filtereinsatzes besteht in der Bereitstellung eines zick-zack-förmig gefalteten Filterelements, Einlegen des Filterelements in ein Spritzgußwerkzeug, Schließen des Spritzgußwerkzeugs und Umspritzen des Filterelements mit einem Rahmen vorgegebener Wandstärke, wobei das Filterelement durch eine Überspritzung seiner zick-zack-förmigen Randbereiche in den Rahmen eingebettet wird. Für das Umspritzen wird ein leicht fließender und niedrig schmelzender Spritzgußtyp eingesetzt. Bei einem Filterelement aus einem Polyolefin ist es günstig, für das Umspritzen ein Styrol-Polymerisat zu verwenden. Bei einem Filterelement aus einem Jet-Spin-Vliesstoff auf der Basis von Polypropylen wird bevorzugt ein Acryl-Butadien-Styrol für den Rahmen verwendet. Die vom Rahmen erfassten äußeren Enden der Randbereiche der Falten durch das einströmende Spritzgußmaterial gegenüber der jeweiligen Falte abgewinkelt werden. Dadurch ergibt sich eine sehr stabile Verankerung der äußeren Enden im Rahmen.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.
Die Figur zeigt ausschnittsweise im Schnitt einen Randbereich einer Längskante des Filterelements, eingefasst in einen Rahmen und in den am Rahmen befindlichen Ansatz mit abgewinkeltem äußeren Ende des Randbereichs einer Falte.
Ausführung der Erfindung
Für die Durchführung der Erfindung wird das Filterelement aus einem Vliesstoffmaterial gebildet, welches auf der Basis von Polypropylen im Spinnvlies-Verfahren hergestellt worden ist. Ein solcher Vliesstoff läßt sich üblicherweise nicht in einen Kunststofffilterrahmen aus Acryl-Butadien-Styrol einbetten. Die Schmelzen aus einem Polyolefin und einem Styrol-Polymerisat vertragen sich nicht, da eine Schichtenbildung ohne Haftung entsteht.
In Versuchen zeigt sich jedoch überraschend, dass eine Verbindung der beiden unverträglichen Materialien als mechanische Verbindung dann erreicht werden kann, wenn der Rahmen mit die Faltungen umfassenden Ansätzen versehen ist. Der Kamm des Spritzgußwerkzeugs ist hierfür entsprechend auszubilden, indem seine Längskanten mit entsprechenden Ausnehmungen versehen werden, in die der Kunststoff einfließen kann, um die Ansätze zu bilden.
Die Figur zeigt ausschnittsweise im Schnitt parallel zur Filterebene eine Längskante 9 einer Falte 1 eines nicht näher gezeigten, zick-zack-förmig gefalteten Filterelements, deren Randbereiche 2 im Rahmen 3 und im Ansatz 4 gehalten sind. Das äußerste Ende 5 des Randbereichs 2 befindet sich im Rahmen 3. Das äußere Ende 5 des Randbereichs 2 ist leicht abgewinkelt. Diese Abwinklung entsteht durch den Fließvorgang des Kunststoffs des Rahmens 3, der, wie mit dem Pfeil 6 angezeigt, während des Einspritzens von rechts nach links fließt. Durch den entsprechend ausgebildeten Kamm 7 des Werkzeugs wird die Falte 1 festgehalten und lediglich das Ende 5 der Falte 1 folgt der Fließrichtung des eingespritzten Kunststoffs. Bevorzugt wird eine leicht fließende und niedrig schmelzende Spritzgußtype eingesetzt. Die Abwinkelung findet gegenüber der durch die strichpunktierte Linie 8 angezeigte Mittelebene 8 der Falte 1 statt.
Die neue Verbindungsart von Filterelement und Filterrahmen führt zu dem Vorteil, dass die Rahmen 3 mit einer geringeren Wandstärke 10 als üblich ausgeführt werden können. Dadurch kann eine nicht unerhebliche Materialeinsparung realisiert werden. Die verringerte Wandstärke ergibt in Folge auch eine Reduzierung der Zykluszeit beim Spritzgießprozess.

Claims

Filtereinsatz mit einem zick-zack-förmig gefalteten Filterelement, bei dem die zick-zack-förmigen Randbereiche der Falten des Filterelements im Spritzgießverfahren von einem Rahmen eingefasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche (2) der Falten (1) im Rahmen (3) und in von dem Rahmen (3) aus nach innen vorstehenden und mit diesem integral verbundenen Ansätzen (4) eingebunden und die vom Rahmen (3) erfassten äußeren Enden (5) der Randbereiche (2) der Falten (1) gegenüber der Mittelebene (8) der jeweiligen Falte (1) abgewinkelt sind.
Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) eine Wandstärke (10) von höchstens 3 – 4 mm besitzt.
Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) eine Wandstärke (10) von höchstens 2 – 3 mm besitzt.
Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) eine Wandstärke (10) von höchstens 1 – 2 mm besitzt.
Filtereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement aus einem Polyolefin und der Rahmen (3) aus einem Styrol-Polymerisat bestehen.
Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement aus einem Jet-Spin-Vliesstoff auf der Basis von Polypropylen und der Rahmen (3) aus Acryl-Butadien-Styrol bestehen.
Verfahren zum Herstellen eines Filtereinsatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellung eines zick-zack-förmig gefalteten Filterelements; – Einlegen dieses Filterelements in ein Spritzgußwerkzeug; – Schließen des Spritzgußwerkzeugs und – Umspritzen des Filterelements mit einem Rahmen vorgegebener Wandstärke, wobei das Filterelement durch eine Überspritzung seiner zick-zack-förmigen Randbereiche in den Rahmen eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umspritzen ein leicht fließender und niedrig schmelzender Spritzgußtyp eingesetzt wird und dass das Spritzgusswerkzeug an seinen Längskanten mit nach innen vorstehenden Ausnehmungen für Ansätze versehen ist, wodurch die Randbereiche (2) der Falten (1) des Filterelements im Rahmen (3) und in den Ansätzen (4) eingebunden werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Rahmen (3) erfassten äußeren Enden (5) der Randbereiche (2) der Falten (1) durch das einströmende Spritzgußmaterial gegenüber der Mittelebene (8) der jeweiligen Falte (1) abgewinkelt werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus einem Polyolefin bestehendes Filterelement mit einem Styrol-Polymerisat umspritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus einem Jet-Spin-Vliesstoff auf der Basis von Polypropylen bestehendes Filterelement mit einem Acryl-Butadien-Styrol umspritzt wird.