DE112014003222T5 - Verfahren und Anlage zum Herstellen eines Fluidbehandlungselements - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen poröser Fluidbehandlungselemente (1) umfasst das Bilden einer Flächenstruktur (22), die eine Schicht (4) aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material umfasst. Die Fluidbehandlungselemente (1) werden aus der Flächenstruktur (22) ausgeschnitten. Das Ausschneiden eines Fluidbehandlungselements (1) aus der Flächenstruktur (22) umfasst das Bewegen eines Werkzeugteils (24, 25; 41, 44) in einer axialen Richtung in Bezug auf die Flächenstruktur (22). Der Werkzeugteil (24, 25; 41, 44) weist eine Schneidkante (26; 43, 46) auf, die eine Kante einer Öffnung definiert, die von einer sich von der Schneidkante (26; 43, 46) aus erstreckenden Werkzeuginnenfläche begrenzt ist. Mindestens ein Abschnitt (29; 48, 53) der Werkzeuginnenfläche steht in Bezug auf die Bewegungsachse unter einem Winkel, so dass eine Größe der Öffnung in einer axialen Richtung von der Schneidkante (26; 43, 46) weg abnimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen poröser Fluidbehandlungselemente, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Bilden einer Flächenstruktur, die eine Schicht aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material umfasst; und
    Ausschneiden der Fluidbehandlungselemente aus der Flächenstruktur,
    wobei das Ausschneiden eines Fluidbehandlungselements aus der Flächenstruktur das Bewegen eines Schneidwerkzeugteils in einer axialen Richtung gegenüber der Flächenstruktur umfasst, und
    wobei der Schneidwerkzeugteil eine Schneidkante umfasst, die eine Kante einer Öffnung definiert, die von einer sich von der Schneidkante aus erstreckenden Werkzeuginnenfläche begrenzt ist.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Schneidwerkzeug zur Verwendung in einem solchen Verfahren.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zum Herstellen poröser Fluidbehandlungselemente, wobei die Anlage Folgendes umfasst:
    eine Anlage zum Bilden einer Flächenstruktur, die eine Schicht aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material umfasst; und
    eine Schneideinrichtung zum Ausschneiden mindestens eines Fluidbehandlungselements aus der Flächenstruktur,
    wobei die Schneideinrichtung zum Bewegen eines Schneidwerkzeugteils in einer axialen Richtung in Bezug auf die Flächenstruktur eingerichtet ist, und
    wobei der Werkzeugteil eine Schneidkante aufweist, die eine Kante einer Öffnung definiert, die von einer sich von der Schneidkante aus erstreckenden Werkzeuginnenfläche begrenzt ist.
  • Die WO 2012/175656 A1 offenbart eine Anlage zum Herstellen flächiger mehrschichtiger Filterelemente, die selbsttragende Strukturen darstellen und in einen Halter eines Filtersystems zum Behandeln von Fluiden, insbesondere Flüssigkeiten wie Wasser, eingesetzt werden können. Die Anlage umfasst eine Anlage zum Bereitstellen einer Tragfläche in Form eines auf Tragwalzen angeordneten Hauptendlosbands. Es ist eine Einrichtung zum Ablegen einer ersten Schicht, die partikelförmige Materie umfasst, die mindestens ein Bindemittel umfasst, auf einem Bereich des Hauptendlosbands vorgesehen. Die partikelförmige Materie umfasst zumindest Partikeln eines Bindemittelmaterials. Es werden zwei Schichten aufgebracht, und die zweischichtige Struktur wird in einer Doppelbandpresse mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen. Als optionales Merkmal sind auf jeder Seite der Schichtstruktur Bahnen aus einem halbdurchlässigen Material vorgesehen. Eine Schneidvorrichtung wird zum Ausschneiden von Bogen aus der Schichtstruktur beim Erreichen des Endes des Hauptendlosbandes verwendet. Der ausgeschnittene Bogen wird an eine Stanze mit Matrize überführt, die die Filterelemente aus dem Bogen ausstanzt. Der Rest des Bogens kann gemahlen und zur Wiederverwendung verarbeitet werden.
  • Beim Ausschneiden der Filterelemente aus dem Bogen tritt bei der Verwendung herkömmlicher Stanzen das Problem auf, dass sich daraus ergebende Filterelemente für Abrieb anfällig sind.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, eine Anlage sowie ein Fluidbehandlungselement bereitzustellen, die zu Fluidbehandlungselementen führen, die weniger zur Abgabe von Materialteilchen tendieren.
  • Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein Abschnitt der Werkzeuginnenfläche in Bezug auf die Bewegungsachse unter einem Winkel steht, so dass eine Größe der Öffnung in einer axialen Richtung von der Schneidkante weg abnimmt.
  • Mindestens eine der inneren und äußeren Schneidflächen muss unter einem Winkel stehen, um eine Scherwirkung zu liefern. Da die innere Schneidfläche derart unter einem Winkel steht, dass eine Größe der Öffnung in einer Richtung von der Schneidfläche weg abnimmt, wird Material in der Öffnung nach innen bewegt. Dies erzeugt die notwendige Schwerwirkung, bewirkt jedoch auch, dass das poröse Material an der Außenkante des Fluidbehandlungselements komprimiert wird. Der unter einem Winkel stehende Abschnitt weist somit eine genügend große axiale Erstreckung auf und wird durch die Flächenstruktur hindurch bewegt, um einen äußeren Bereich eines in die Öffnung hineintretenden Teils der Flächenstruktur zu komprimieren. In Fluidbehandlungselementen, in denen die vorgesehene Strömungsrichtung in Bezug auf das Fluidbehandlungselement parallel zur Bewegungsrichtung des Schneidwerkzeugs verläuft, ist diese Komprimierung nützlich. Durch die Oberfläche, die während des Schneidvorgangs mit der inneren Schneidfläche in Berührung gelangt, wird weniger Fluid hindurchfließen. Die Kompressionswirkung ergibt weiterhin eine glattere Oberfläche des Fluidbehandlungselements und gleichzeitig ein geringeres Risiko, dass sich während der späteren Handhabung des Fluidbehandlungselements Teilchen ablösen, u. a. auch in der dafür vorgesehenen Fluidbehandlungsvorrichtung. Eine weitere Auswirkung besteht darin, dass eine Außenoberfläche des Schneidwerkzeugteils, die sich von der Schneidkante in einer axialen Richtung erstreckt, in Bezug auf die Achse einen viel kleineren Winkel aufweisen und sogar im Wesentlichen gerade sein kann. Dies erlaubt es, dass die Fluidbehandlungselemente mit einem verhältnismäßig kleinen Abstand aus der Flächenstruktur gestanzt werden, da das Material in der Bogenebene nicht vom Schneidwerkzeugteil weg gedrängt wird.
  • Bei der Flächenstruktur handelt es sich um einen Bogen, eine Platte oder eine Bahn aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material. Sie kann lediglich ein Bindemittel in Partikelform oder eine Mischung aus Bindemittel und anderen Arten von thermisch gebundenem partikelförmigem Material umfassen. Bei dem thermisch gebundenen partikelförmigen Material handelt es sich u. a. um pulverförmiges Material, wobei sich die Wahl der Partikelgröße nach der gewünschten Porengröße richtet. Da es sich um Fluidbehandlungselemente handelt und sie aus einer Schicht aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material gefertigt sind, versteht es sich von selbst, dass die Fluidbehandlungselemente, und insbesondere die Schicht bzw. die Schichten aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material, fluiddurchlässig sind.
  • Das Verfahren kann zum Produzieren flächiger Fluidbehandlungselemente verwendet werden. Diese weisen voneinander wegweisende Hauptflächen mit Seitwärtsabmessungen, die von Kante zu Kante gemessen mindestens zehn Mal die Dicke (Maximalwert der kürzesten Distanz zwischen irgendeinem Punkt auf einer Hauptfläche und einem Punkt auf der gegenüberliegenden Hauptfläche) des Fluidbehandlungselements betragen. Wenn diese in einen Halter eines Fluidbehandlungselements eingesetzt werden, wird eine Abdichtung generell durch ein abwärts in den Halter Anpressen des Fluidbehandlungselements durch eine Kraft, die im Wesentlichen senkrecht zu der in Strömungsrichtung vorgeordneten Hauptfläche gerichtet ist, erreicht. Es handelt sich hier somit um die Richtung, in der die Fluidbehandlungselemente, wenn überhaupt, auch im Betrieb komprimiert werden. Weiterhin werden solche Fluidbehandlungselemente beim Transport im Allgemeinen auf deren Hauptflächen abgestützt oder so gestapelt, dass die Seitenflächen und -kanten ungeschützt belassen werden. Ein Verhindern von Abrieb an diesen Flächen und Kanten ist somit von besonderem Nutzen.
  • Beim Verfahren weist der unter einem Winkel stehende Abschnitt der Werkzeuginnenfläche eine genügend große Erstreckung auf und wird durch die Flächenstruktur hindurchbewegt, um einen äußeren Bereich der Flächenstruktur, der in die Öffnung eintritt, zu komprimieren.
  • In einer Ausführungsform weist der Winkel einen Wert zwischen 5° und 30°, z. B. 15° auf.
  • Es hat sich gezeigt, dass sich bei dieser Ausführungsform eine genügende Komprimierung des äußeren Bereichs der Fluidbehandlungselemente ergibt. Der Winkel ist noch klein genug, um die Fluidbehandlungselemente mit verhältnismäßig gerade Seiten zu versehen. Zudem ist der Winkel klein genug, um den Verschleiß des Schneidwerkzeugteils zu begrenzen. Ist der Winkel größer als 30°, weist das Schneidwerkzeugteil eine nur kurze Lebensdauer auf. Es hat sich gezeigt, dass bei 15° eine akzeptable Lebensdauer des Schneidwerkzeugteils erzielt wird.
  • In einer Ausführungsform entspricht die Größenreduzierung einer Reduzierung wenigstens einer Abmessung von wenigstens 2 mm, z. B. 3 mm oder mehr.
  • Dies gewährleistet eine genügende Komprimierung des äußeren Bereichs des Fluidbehandlungselements, sogar wenn dieses aus einer verhältnismäßig elastischen Flächenstruktur herausgeschnitten worden ist. Die Abmessung würde dem Durchmesser einer Kreisform bzw. den Seitenlängen einer viereckigen Öffnung entsprechen.
  • In einer Ausführungsform schließt sich eine Kante des unter einem Winkel stehenden Abschnitts der Werkzeuginnenfläche, die in axialer Richtung von der Schneidkante am weitesten entfernt ist, an einen Hinterschnitt oder an einen zur Bewegungsachse im Wesentlichen parallelen Abschnitt der Werkzeuginnenfläche an.
  • Durch vollständiges Vorschieben dieser Kante durch die Dicke der Flächenstruktur hindurch, können Fluidbehandlungselemente mit Seitenflächen hergestellt werden, die im Wesentlichen senkrecht zu deren Hauptflächen stehen.
  • In einer Variante dieser Ausführungsform weist der unter einem Winkel stehende Abschnitt eine genügend große Erstreckung auf und wird vollständig durch die Dicke der Flächenstruktur hindurch vorgeschoben, so dass ein äußerer Bereich der Flächenstruktur, der in die Öffnung eintritt, komprimiert wird.
  • Somit werden Fluidbehandlungselemente mit Seitenflächen, die im Wesentlichen senkrecht zu den Hauptflächen stehen, produziert. Diese sind in den Bereichen dieser Flächen gegenüber Bereichen innerhalb der Fluidbehandlungselemente, die weiter von den Seitenflächen entfernt sind, verdichtet.
  • In einer Ausführungsform weist das Schneidwerkzeugteil eine Werkzeugaußenfläche auf, die sich von der Schneidkante weg erstreckt, wobei die Werkzeuginnen- und -außenfläche sich gegenüberliegende Flächen einer Schneidklinge bilden.
  • Das Schneidwerkzeug ist somit in der Art einer Stanze oder einer Ausstechform ausgebildet. Das Fluidbehandlungselement wird sauber von der Flächenstruktur abgetrennt.
  • In einer Variante dieser Ausführungsform weist die Werkzeugaußenfläche in axialer Richtung betrachtet mindestens einen Abschnitt auf, der unter einem kleineren Winkel zur Achse steht als ein entsprechender Abschnitt der Werkzeuginnenfläche.
  • Um eine genügende Abtrennung zu gewährleisten, muss mindestens eine der Werkzeuginnen- und -außenflächen unter einem Winkel stehen. Bei dieser Ausführungsform steht die innere Fläche unter einem Winkel, während die Werkzeugaußenfläche mehr oder weniger parallel zur Achse (der Hubrichtung) stehen kann. Folglich können Fluidbehandlungselemente mit kleinerem gegenseitigem Abstand aus der Flächenstruktur ausgeschnitten werden. Ein größerer Anteil derer wird zum Produzieren von Fluidbehandlungselementen verwendet. Material wird nicht in Bezug auf eine Mittelachse der Öffnung radial nach Außen verdrängt, was eine größere gegenseitige Beabstandung erfordern würde, um Fluidbehandlungselemente mit im Allgemeinen flachen Hauptflächen erzeugen zu können.
  • In einer besonderen Ausführungsform ist der Winkel, der kleiner ist als der Winkel des entsprechenden Abschnitts der Werkzeuginnenfläche, deshalb an jeder axialen Position innerhalb des Abschnitts kleiner als 5°, z. B. etwa 0°.
  • Es ist anzumerken, dass der Bereich der Werkzeugaußenfläche an eine Facette angrenzen kann, die in Bezug auf die Achse unter einem Winkel steht und sich bis zur Schneidkante erstreckt. Dies führt zu einer schärferen Schneidkante. Wenn die Werkzeugaußenfläche mit einer Facette versehen ist, die in Bezug auf die Achse unter einem Winkel steht und sich im Wesentlichen bis zur Schneidkante erstreckt, beträgt die axiale Erstreckung des unter einem Winkel stehenden Abschnitts der Werkzeuginnenfläche ein Mehrfaches der axialen Erstreckung der Schneidfläche, beispielsweise mindestens das Zehnfache, im Allgemeinen mindestens das Hundertfache. Eine solche Facette hat die Funktion, eine scharfe Schneidkante bereitzustellen, weist jedoch eine zu geringe axiale Erstreckung auf, um die Flächenstruktur merklich zu komprimieren, wenn die Schneidkante in die Flächenstruktur hinein vorgeschoben wird. Dies ist nützlich, weil somit aus einer einzelnen Flächenstruktur bei geringerer gegenseitiger Beabstandung mehrere Fluidbehandlungselemente ausgeschnitten werden können, was zu weniger Abfall führt.
  • In einer Ausführungsform erstreckt sich die Schneidkante in einer runden, beispielweise einer kreisrunden Form.
  • Somit lassen sich flächige Fluidbehandlungselemente mit Hauptflächen mit einer runden, beispielsweise einer kreisrunden Form bilden. Jedes nächste Element muss mit einem gewissen Abstand zum benachbarten Loch, wo ein Fluidbehandlungselement zuvor ausgeschnitten worden ist, aus der Flächenstruktur ausgeschnitten werden. Bei dieser Ausführungsform kann der Abstand geringer sein.
  • In einer Alternative werden mehrere Fluidbehandlungselemente mit jeweiligen Schneidwerkzeugteilen parallel zueinander aus der Flächenstruktur ausgeschnitten, wobei jeder Schneidwerkzeugteil eine Schneidkante aufweist, die eine Kante einer jeweiligen Öffnung definiert, und wobei ein Abschnitt einer Schneidkante, die eine Kante einer Öffnung definiert, auch einen Abschnitt einer Schneidkante definiert, die eine Kante einer benachbarten Öffnung definiert.
  • Somit wird der Herstellprozess beschleunigt. Alle Fluidbehandlungselemente sind ähnlicher Konfiguration, insbesondere diejenigen, die durch die Schneidwerkzeugteile am Rande des Werkzeugs geschnitten werden. Sie können jede für eine Belegung einer Fläche günstige Gestalt aufweisen, beispielsweise eine viereckige oder sechseckige Form.
  • In einer Ausführungsform ist zumindest ein Teil des Schneidwerkzeugteils beheizt.
  • Dies hat die Auswirkung, dass noch glattere Seitenflächen produziert werden, da der komprimierte Bereich auch leicht beheizt wird. Das (thermoplastische) Bindemittel an dieser Oberfläche wird weich oder sogar flüssig und wird über die Oberfläche verteilt. Bei der Verwendung in einer Fluidbehandlungsvorrichtung wird das Fluidbehandlungselement in einem Halter gehalten, wobei der Fluidstrom in axialer Richtung verläuft, also senkrecht zur Oberfläche, die während der Herstellung vom Schneidwerkzeugteil angefahren wird. Ein seitliches Ausströmen des Fluids ist unerwünscht, so dass eine Reduzierung der Porosität des Bereichs an der Seitenfläche oder sogar ein Verschließen der Seitenfläche aufgrund einer Verschmierung mit dem Bindemittel allenfalls von Vorteil.
  • In einer Ausführungsform werden die Fluidbehandlungselemente bei einer Temperatur aus der Flächenstruktur geschnitten, die höher liegt als die Umgebungstemperatur.
  • Somit befindet sich mindestens der Abschnitt der Flächenstruktur, dem sich der Schneidwerkzeugteil nähert und in den er eindringt, bei der erhöhten Temperatur. Es hat sich gezeigt, dass das thermisch gebundene Material in diesem Zustand leicht elastisch ist. Ein Teil der Komprimierung wird deshalb beim Abtrennen des Fluidbehandlungselements von der Flächenstruktur rückgängig gemacht. Folglich lassen sich mehr Fluidbehandlungselemente einer benötigten Seitwärtsabmessung aus einer Flächenstruktur mit einem bestimmten Flächeninhalt ausschneiden. In einer Variante handelt es sich beim Bindemittel um ein thermoplastisches Bindemittel und liegt die Temperatur nahe beim Schmelzpunkt, beispielsweise nicht mehr als 20°C unter dem Schmelzpunkt. Aufgrund der Komprimierung, die durch die angeschrägte Werkzeuginnenfläche verursacht wird, ist die Porosität des seitlichen Bereichs des Fluidbehandlungselements reduziert.
  • In einer Ausführungsform wird eine Bahn aus halbdurchlässigem Material aufgebracht, um auf der Seite, von der sich die Schneidkante der Flächenstruktur nähert, eine Oberfläche der Flächenstruktur zu bilden.
  • Diese Ausführungsform trägt dazu bei, einen Verlust von Teilchen von einer von der Werkzeuginnenfläche nicht verdichteten Oberfläche zu verhindern. Falls es sich um diejenige Oberfläche handelt, durch welche im Gebrauch die behandelte Flüssigkeit das Fluidbehandlungselement verlässt, kann somit vermieden werden, dass lose Teilchen von der Flüssigkeit mitgetragen werden. Die Bahn ist für das Fluid durchlässig, aber für Teilchen über einer gewissen Größe undurchlässig. Sie kann aus einem textilen Gewebe oder einem Vliesstoff hergestellt sein, beispielsweise aus einem Mesh oder einem Vlies. Die Schneidkante des Schneidwerkzeugteils schneidet ein Stück aus der Bahn. Die Kante dieses Stücks wird durch die angeschrägte Werkzeuginnenfläche mitgezogen. Folglich weist das Fluidbehandlungselement eine Umfangskante auf, die durch das aus der Bahn geschnittene Stück geschützt ist. Bei der Handhabung des Fluidbehandlungselements kann sie nicht zerspant werden. In einer Variante wird eine Bahn aus halbdurchlässigem Material aufgebracht, um eine gegenüberliegende Oberfläche der Flächenstruktur zu bilden.
  • Somit lässt sich das Fluidbehandlungselement in einer Fluidbehandlungsvorrichtung verwenden, wobei jedwede der Seiten in Stromabwärtsrichtung ausgerichtet sein kann. Eine unzweckmäßige Verwendung wird verhindert. Zudem wird auch Abrieb wirksamer verhindert, da es sich bei jeder Oberfläche entweder um eine Oberfläche, die aus dem thermisch gebundenen Material besteht, das der angeschrägten Werkzeuginnenfläche ausgesetzt worden ist, oder um eine Oberfläche, die aus einem Stück aus einer Bahn halbdurchlässigen Materials gebildet worden ist, handelt.
  • In einer Ausführungsform ist ein Ausstoßer innerhalb der Öffnung bereitgestellt, wobei der Ausstoßer zum Hinausbewegen des Fluidbehandlungselements aus der Öffnung des Schneidwerkzeugteils verwendet wird.
  • In einer Variante handelt es sich beim Ausstoßer um eine elastische Struktur, die komprimiert wird, wenn der Schneidwerkzeugteil in die Flächenstruktur hinein vorgeschoben wird, und das Fluidbehandlungselement aus der Öffnung ausstößt, sobald das Fluidbehandlungselement von dem Rest der Flächenstruktur abgetrennt worden ist. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Ausstoßer eine innerhalb der Öffnung bewegliche Stützeinrichtung, wobei der Werkzeugteil und/oder die Stützeinrichtung für eine jeweilige Relativbewegung durch einen Aktuator angetrieben sind.
  • In einer Ausführungsform wird der Schneidwerkzeugteil nur teilweise durch eine Dicke der Flächenstruktur vorgeschoben, wobei ein weiterer wie oben definierter Schneidwerkzeugteil von einer gegenüberliegenden Seite aus in die Flächenstruktur vorgeschoben wird.
  • Folglich sind beide Kanten des Fluidbehandlungselements dort, wo die Seitenfläche an eine Endfläche stößt, verhältnismäßig glatt. Die Wahrscheinlichkeit von Abplatzern während der Handhabung wird reduziert. In dem Fall, dass beide Oberflächen der Flächenstruktur aus einer Bahn aus halbdurchlässigem Material gebildet sind, wird vermieden, dass der Schneidwerkzeugteil die Bahn wegreißt, wenn dessen Vorderkante austritt. Vielmehr werden auf beiden Seiten des Fluidbehandlungselements glatte Kanten, die von einer jeweiligen Bahn abgedeckt sind, gebildet.
  • In einer Variante, in der die zwei oben erwähnten Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, wird der Ausstoßer verwendet, um das Fluidbehandlungselement weiter in die Öffnung des weiteren Schneidwerkzeugteils hinein zu bewegen.
  • Somit wird ein Fluidbehandlungselement mit einer verhältnismäßig geraden Seitenfläche bereitgestellt.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Schicht aus thermisch gebundenem Material ein Material, beispielsweise Aktivkohle, zum Behandeln von Flüssigkeit durch Sorption.
  • Hierbei handelt es sich um eine nützliche Anwendung des Herstellverfahrens. Die Aktivkohle kann verhältnismäßig kleine Partikeln oder ein Pulver aufweisen (auch wenn dies unbeabsichtigt ist).
  • In einer Ausführungsform umfasst die Schicht aus thermisch gebundenem Material ein partikelförmiges Bindemittel, insbesondere ein thermoplastisches Bindemittel, mehr insbesondere ein Polyethylen-Bindemittel mit hohem oder ultra-hohem Molekulargewicht.
  • Hierbei handelt es sich um eine nützliche Anwendung des Herstellverfahrens. Die Flächenstruktur wird bei einer erhöhten Temperatur und bei verhältnismäßig geringem Druck gesintert. Der aufgewandte Druck bestimmt weitgehend die Porosität.
  • Gemäß einem anderen Aspekt umfasst das Schneidwerkzeug zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren einen Schneidwerkzeugteil, der eine Schneidkante umfasst, die eine Kante einer Öffnung definiert, die von einer sich von der Schneidkante aus erstreckenden Werkzeuginnenfläche begrenzt ist, wobei mindestens ein Abschnitt der Werkzeuginnenfläche in Bezug auf eine Mittelachse unter einem Winkel steht, so dass eine Größe der Öffnung in einer axialen Richtung von der Schneidkante weg abnimmt.
  • Der unter einem Winkel stehende Abschnitt kann eine genügend große Erstreckung aufweisen, um einen äußeren Bereich einer Flächenstruktur mit einer Dicke von mindestens 2 mm, in einer Ausführungsform mit mindestens 4 mm, zu komprimieren, wenn die Flächenstruktur vollständig in die Öffnung eintritt.
  • Der Winkel kann einen Wert zwischen 5° und 30° aufweisen.
  • Eine Kante des unter einem Winkel stehenden Abschnitts der Werkzeuginnenfläche, die in axialer Richtung von der Schneidkante am weitesten entfernt ist, kann sich an einen Hinterschnitt oder einen zur Mittelsachse im Wesentlichen parallelen Abschnitt der Werkzeuginnenfläche anschließen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist die erfindungsgemäße Anlage zum Herstellen poröser Fluidbehandlungselemente dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt der Werkzeuginnenfläche in Bezug auf die Bewegungsachse unter einem Winkel steht, so dass eine Größe der Öffnung in einer axialen Richtung von der Schneidkante weg abnimmt.
  • In einer Ausführungsform ist die Anlage zum Herstellen von Fluidbehandlungselementen mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert.
  • Beim Schneidwerkzeug, das in der Anlage umfasst ist, kann es sich um ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug handeln.
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer erklärt, wobei:
  • 1 ein Diagramm einer Anlage zum Herstellen von Fluidbehandlungselementen ist;
  • 2 ein schematisches Querschnittdiagramm eines Fluidbehandlungselements, das unter Verwendung der Anlage erhältlich ist, ist;
  • 3 ein Querschnitt eines Schneidwerkzeugteils ist;
  • 4 eine Querschnittansicht einer Anlage zum Erzeugen eines Fluidbehandlungselements in einer ersten Betriebsstufe ist;
  • 5 eine Querschnittansicht der Anlage aus 4 in einer zweiten Betriebsstufe ist;
  • 6 eine fotografische Abbildung einer Seitenfläche eines realen Fluidbehandlungselements, das mit einem Verfahren erzeugt worden ist, das dem mit der Anlage ausgeführten Verfahren ähnlich ist, ist;
  • 7 eine fotografische Abbildung einer Seitenfläche eines realen Fluidbehandlungselements, das zum Vergleich mit einem verschiedenen Verfahren erzeugt worden ist, ist; und
  • 8 ein Querschnitt durch einen Teil eines Werkzeugs zum Erzeugen rechteckiger, quadratischer oder sechskantiger flächiger Fluidbehandlungselemente ist.
  • Die Erfindung wird unter Verwendung des Beispiels einer Anlage (1) zum Herstellen von Fluidbehandlungselementen 1 (2) zur Verwendung bei der Filtrierung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser erklärt. Die Fluidbehandlungselemente 1 sind flächig und weisen Seitwärtsabmessungen auf, die mindestens das Zweifache deren Dicke betragen. Sie sind dazu vorgesehen, eine im Betrieb durch die Dicke des Fluidbehandlungselements 1 fließende Flüssigkeit zu behandeln. Zu diesem Zweck weist eine (nicht gezeigte) Fluidbehandlungsvorrichtung einen Halter zur dichtenden Aufnahme eines solchen Fluidbehandlungselements 1 auf, so dass das zu behandelnde Fluid gezwungen wird, durch eine Hauptfläche 2 in das Fluidbehandlungselement 1 einzutreten und es durch die gegenüberliegende Hauptfläche 3 zu verlassen.
  • Typische Dicken liegen im Bereich von mindestens 4 mm bis höchstens 40 mm, insbesondere weniger als 20 mm.
  • In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Fluidbehandlungselement 1 eine einzige poröse Schicht 4 aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material. Beide Oberflächen 2, 3 werden durch Stücke 5, 6 eines halbdurchlässigen Materials gebildet. Bei diesem Material handelt es sich allgemein um ein Stück eines textilen Gewebes oder eines Vliesstoffs, beispielsweise um ein Mesh oder ein Vlies, beispielsweise um ein aus punktuell gebundenem Polypropylen oder Polyethylen hergestelltes Vlies.
  • Die Hauptflächen 2, 3 sind mindestens bis nahe an ihre Kanten 7, 8 heran im Wesentlichen flach.
  • Anstelle einer einzigen porösen Schicht 4 können alternative Ausführungsformen mehrere poröse Schichten aufweisen, die sich hinsichtlich Zusammensetzung, Porosität, Porengröße und/oder der Verteilung eines dieser Parameter unterscheiden.
  • Die poröse Schicht 4 des Beispiels weist mit Ausnahme eines Bereiches in der Nähe einer Seitenfläche 9, wo die Porosität und Porengröße geringer sind, eine im Wesentlichen gleichmäßig verteilte Porosität und Porengröße auf. In der Mehrheit der porösen Schicht 4 hat die Porosität einen Wert, der höher ist als 20%, insbesondere als 30%, mehr insbesondere als 40%. Sie kann einen Wert unter 80%, insbesondere unter 70%, weiterhin insbesondere unter 60% haben. Die durchschnittliche Porengröße wird typischerweise größer sein als 2 μm, insbesondere größer als 5 μm. Die durchschnittliche Porengröße wird kleiner sein als 100 μm, insbesondere kleiner als 70 μm, mehr insbesondere als 50 μm.
  • In den hier zu erläuternden Beispielen ist die poröse Schicht 4 aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material gefertigt. Das Material umfasst sowohl ein Bindemittel als auch ein aktives Material, insbesondere ein Sorptionsmittel.
  • Beispiele hierfür sind u. a. Aktivkohle, SchwermetallsorptionsmittelIonenaustauschmaterialien, Chelatbildner u. ä. In anderen Ausführungsformen weist das Fluidbehandlungsmittel eine Komponente auf, die in das zu behandelnde Fluid eluiert, wenn dieses durch das Fluidbehandlungselement 1 fließt.
  • Beim Bindemittel handelt es sich um ein Material, das andere Partikeln unter Wärmeeinwirkung oder einer anderen Art von Strahlungseinwirkung bindet. In den hier zu erläuternden Beispielen handelt es sich beim Bindemittel um ein thermoplastisches Bindemittel, beispielsweise um ein Polyethylen mit hohem oder ultra-hohem Molekulargewicht. Der Schmelzpunkt (bei Verwendung von Differenzialrasterkalorimetrie) des Bindemittels liegt bei mindestens 120°C, beispielsweise im Bereich von 120–150°C, und es ist bis mindestens 300°C thermisch stabil. Die Partikelgröße des Bindemittelmaterials kann beispielsweise in der Größenordnung von 10–1000 μm liegen. Die Partikeln des Bindemittelmaterials können einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der der Partikeln des aktiven Materials. Somit erhöhen sie die Porengröße, ohne die zur Verfügung stehende Oberfläche des aktiven Materials zu verringern.
  • Die Anlage zum Herstellen von Fluidbehandlungselementen (1) weist ein Hauptendlosband 10 auf, das auf Tragwalzen 11, 12 angeordnet ist, von denen mindestens eine durch einen nicht gezeigten Elektromotor angetrieben ist. Es ist eine Einrichtung 13 zum Ablegen einer Schicht, die thermisch gebundenes partikelförmiges Material umfasst, das mindestens die Bindemittelpartikeln und die aktive Materialpartikeln umfasst, auf eine untere Bahn 14 aus halbdurchlässigem Material, das durch das Hauptendlosband 10 gestützt ist, vorgesehen. Im Beispiel werden die Partikeln in trockener Form abgelegt, können jedoch in einer alternativen Ausführungsform auch aufgesprüht werden. Die trockene Form ist energieeffizienter. Die untere Bahn 14 wird von einer Rolle 15 abgewickelt.
  • Eine Rakel 16 bestimmt die Dicke der Schicht. Eine Einrichtung 17 zum Einwirken lassen von Wärme auf eine obere Oberfläche der Schicht aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material lässt Wärme kontaktlos einwirken. Dies ermöglicht das Aufbringen einer oberen Bahn 18 aus einem halbdurchlässigen Material von einer weiteren Rolle 19 derart, dass die obere Oberfläche 2 des Fluidbehandlungselements 1 verhältnismäßig glatt und faltenfrei ist. In einer alternativen Ausführungsform kann auf die Einrichtung 17 verzichtet werden.
  • Die sich nach dem Aufbringen der oberen Bahn 18 ergebende Schichtstruktur wird dann in einer Doppelbandpresse 20 auf eine Temperatur erwärmt, die über dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Bindemittels liegt. Die im Kontakt mit der Schichtstruktur stehenden Oberflächen weisen in einer Ausführungsform eine Temperatur in der Größenordnung von 50°C über dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Bindemittels auf. Die Doppelbandpresse 20 wird zur Verbesserung der Wärmeübertragung auf die Struktur verwendet. Der von der Doppelbandpresse 20 aufgebrachte Druck ist minimal, beispielsweise unter 5000 Pa.
  • Eine Schneideinrichtung 21 schneidet eine Platte 22 von der Schichtstruktur ab, bevor diese auf eine Umgebungstemperatur abkühlen kann. Die Platte wird dann an eine Schneidanlage 23 überführt, um die Fluidbehandlungselemente 1 aus der Platte 22 zu schneiden. Es ist anzumerken, dass die Schneideinrichtung 21 optional ist. In einer anderen Ausführungsform werden die Fluidbehandlungselemente unmittelbar aus der Schichtstruktur erhalten. Beispielsweise können Reihen von Fluidbehandlungselementen 1 aus der Schichtstruktur ausgeschnitten werden, wenn diese aus der Doppelbandpresse 20 ausläuft.
  • In der dargestellten Ausführungsform werden die Stanzwerkzeuge von beiden Seiten aus in die Platte 22 hinein vorgeschoben. Es ist auch möglich, die Fluidbehandlungselemente teilweise von einer Seite aus auszustanzen, und die Platte 22 dann umzudrehen, um die Fluidbehandlungselemente 1 vollständig auszustanzen.
  • Mehrere Fluidbehandlungselemente 1 werden im Allgemeinen parallel zueinander aus der Platte 22 ausgeschnitten. 35 stellen jedoch einen Schneidanlageprototyp 23 zum Ausstanzen eines einzelnen Fluidbehandlungselements 1 dar. Es ist offensichtlich, dass die Bauteile der Schneidanlage 23 repliziert und in einer Matrixordnung angeordnet sind, um mehrere Fluidbehandlungselemente 1 in einem Hub auszuschneiden.
  • Die Schneidanlage 23 weist einen oberen und einen unteren Schneidwerkzeugteil 24,25 auf. 3 zeigt den oberen Schneidwerkzeugteil 24; beide sind jedoch hinsichtlich Form und Größe gleich. Um die Schneidwerkzeugteile 24,25 zu beheizen, können (nicht gezeigte) elektrische Spulen oder thermoelektrische Heizvorrichtungen vorgesehen sein.
  • Der Schneidwerkzeugteil 24 ist mit einer Schneidkante 26 versehen, die eine Kante einer Öffnung definiert. Die Schneidkante 26 ist in sich geschlossen und um eine Mittelachse 27 der Öffnung. Die Mittelachse 27 ist im Wesentlichen nach der Bewegungsachse des Schneidwerkzeugteils 24 in der Schneidanlage 23 ausgerichtet. In der dargestellten Ausführungsform ist die Schneidkante 26 rund, insbesondere kreisförmig. Der Schneidwerkzeugteil 24 umfasst eine Werkzeugaußenfläche mit einer unter einem Winkel stehenden Schneidfläche 28 zum Bereitstellen einer scharfen Facette 26 sowie einen äußeren Werkzeugflächenabschnitt 30, der im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 27 verläuft. Die Facette 28 steht in Bezug auf die Mittelachse 27 unter einem Winkel β auf. Dieser Winkel β hat einen Wert, der höher ist als etwa 5°. Der Winkel β ist nach oben hin auf etwa 30° begrenzt. Es hat sich gezeigt, dass ein Wert innerhalb des Bereichs von 10–20° gut geeignet ist.
  • Die Öffnung ist durch eine Werkzeuginnenfläche begrenzt, die in diesem Beispiel einen unter einem Winkel stehenden Abschnitt 29, der sich in axialer Richtung von der Schneidkante 26 zu einer gegenüberliegenden Kante 31 erstreckt, und einen sich daran anschließenden geraden Abschnitt 32, der sich in axialer Richtung zu einer Lochblende 33 an einem axialen Ende des Schneidwerkzeugteils 24 erstreckt, umfasst.
  • Der unter einem Winkel stehende Abschnitt 29 steht in Bezug auf die Mittelachse 27 unter einem Winkel α. Der Winkel α hat einen Wert, der höher ist als etwa 5°. Der Winkel α ist nach oben hin auf etwa 30° begrenzt. Es hat sich gezeigt, dass ein Wert innerhalb des Bereichs von 10–20° gut geeignet ist, wobei etwa 15° eine genügende Funktionsweise sowie eine akzeptable Abriebrate des unter einem Winkel stehenden Abschnitts 29 und Abstumpfung der Schneidkante 26 liefert. Der Winkel α ist somit ein solcher, dass der Durchmesser der Öffnung in axialer Richtung von der Schneidkante 26 aus in die Öffnung hinein betrachtet reduziert wird. Die axiale Erstreckung des unter einem Winkel stehenden Abschnitts 29 ist eine solche, dass eine Durchmesserreduzierung von wenigstens 2 mm, beispielsweise 3 mm oder mehr, geliefert wird.
  • Bezugnehmend nun auf 4 und 5 weist die Schneidanlage 23 eine Klemmanordnung mit vorgespannten unteren und oberen Trägern 34, 35 auf, die an den Schneidwerkzeugteilen 24, 25 montiert sind. Ausstoßer mit angetriebenen Kolben 36, 37 und Innenträgern 38, 39 sind so angeordnet, dass die Innenträger 38, 39 innerhalb der jeweiligen Öffnungen bewegt werden können.
  • Während sich die Platte 22 noch immer bei einer erhöhten Temperatur befindet, im Verhältnis zur Umgebungstemperatur, werden der obere bzw. untere Schneidwerkzeugteil 24, 25 von den jeweiligen Seiten aus in die Platte 22 hinein vorgeschoben. Obschon deren Mittelachsen 27 fluchten, sind die Distanzen, über welche sie vorgeschoben werden, zu kurz, um einen Kontakt zwischen den Schneidkanten 26 zu ermöglichen. Die Klemmanordnung stützt den äußeren Bereich der Platte 22 ab, und die Innenträger 38, 39 werden gegen den Teil der Platte 22 aufgebracht, der sich teilweise in die Öffnungen hinein bewegt. Die axiale Erstreckung der unter einem Winkel stehenden Abschnitte 29 eines jeden Schneidwerkzeugteils 24, 25 beträgt weniger als die halbe Dicke der Platte 22. Um eine gerade Seitenfläche 9 bereitzustellen und um das Fluidbehandlungselement 1 von der übrigen Platte 22 vollständig abzutrennen, wird der untere Innenträger 39 verwendet, um das fast abgetrennte Fluidbehandlungselement 1 aus der Öffnung des unteren Schneidwerkzeugteils 25 hinaus und weiter in die Öffnung des oberen Schneidwerkzeugteils 24 hinein zu bewegen. Das Fluidbehandlungselement 1 wird vollständig an der Innenkante 31 des unter einem Winkel stehenden Abschnitts 29 der Werkzeuginnenfläche des oberen Schneidwerkzeugteils 24 vorbei bewegt, wie dies in 5 gezeigt ist.
  • Der obere Teil der Schneidanlage 23 wird dann von der Platte 22 abgehoben, so dass der Rest der Platte 22 aus der Schneidanlage 23 entfernt werden kann. Das Fluidbehandlungselement 1 wird dann durch das Bewegen des oberen Innenträgers 38 innerhalb der Öffnung des oberen Schneidwerkzeugteils 24 ausgestoßen. Eine nicht gezeigte Wisch- oder sonstige Sammeleinrichtung kann dazu verwendet werden, das Fluidbehandlungselement 1 ohne menschlichen Eingriff einzusammeln.
  • Aufgrund des unter einem Winkel stehenden Abschnitts 29 des oberen bzw. unteren Schneidwerkzeugteils 24, 25 ist die Seitenfläche 9 für das zu behandelnde Fluid weniger durchlässig. Bei 6 handelt es sich um eine fotografische Abbildung, die die Seitenfläche so zeigt, wie sie bei Verwendung der oben beschriebenen Schneidanlage 23 erzeugt wird, wohingegen 7 die Seitenfläche eines Fluidbehandlungselements zeigt, das unter Verwendung eines Schneidwerkzeugteils erzeugt worden ist, bei welchem die Werkzeuginnenbzw. -außenfläche die umgekehrte Konfiguration aufweisen (d. h. die Werkzeugaußenfläche weist einen verhältnismäßig großen unter einem Winkel stehenden Abschnitt auf). Die größere dunkle Fläche, die in 7 gezeigt wird, veranschaulicht, dass ein höherer Anteil der Fläche durch Porenöffnungen belegt ist.
  • Eine einfache alternative Schneidanlage umfasst ein Schneidwerkzeug 40, wie es schematisch in 8 dargestellt ist. Dieses Schneidwerkzeug 40 kann zum Ausschneiden von mehreren Fluidbehandlungselementen in einem Hub mit verhältnismäßig wenig Abfall aus einer Platte 22 aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material verwendet werden. Dieser Effekt beruht unter anderem auf der Form der Fluidbehandlungselemente.
  • Ein erster Schneidwerkzeugteil 41 ist um eine erste Mittelachse 42 herum angeordnet. Dieser Werkzeugteil 41 weist eine erste Schneidkante 43 mit einer viereckigen Gestalt auf. Ein daran angrenzender zweiter Schneidwerkzeugteil 44 ist um eine zweite Mittelachse 45 herum angeordnet und weist eine zweite Schneidkante 46 mit einer ähnlichen Form auf. Die erste und zweite Schneidkante 43, 46 umfassen einen gemeinsamen Abschnitt 47.
  • Die erste Schneidkante 43 definiert eine Kante einer ersten Öffnung, die durch eine Werkzeuginnenfläche begrenzt ist, die sich von der ersten Schneidkante 43 aus erstreckt. Die Werkzeuginnenfläche weist einen unter einem Winkel stehenden Abschnitt 48 auf, der in Bezug auf die erste Mittelachse 42 unter einem Winkel steht, so dass die Größe der ersten Öffnung von der ersten Schneidkante 43 weg abnimmt. Der unter einem Winkel stehende Abschnitt erstreckt sich zu einer Kante 49 hin, die in axialer Richtung am weitesten von der ersten Schneidkante 3 entfernt ist. Diese Kante 49 markiert einen Übergang zu einem anschließenden geraden Werkzeuginnenflächenabschnitt 50. Innerhalb der Öffnung ist eine elastische Ausstoßvorrichtung 51, beispielsweise ein Stück Schaumstoff, angeordnet. Die axiale Erstreckung des geraden Werkzeuginnenflächenabschnitts 50 ist größer als die Dicke der Platte 22 oder einer anderen Flächenstruktur, aus der die Fluidbehandlungselemente auszuschneiden sind. Somit kann die Kante 49 des unter einem Winkel stehenden Abschnitts 48 in einem Hub des Schneidwerkzeugs 40 durch die Flächenstruktur hindurch fahren. Die elastische Ausstoßvorrichtung 51 ist dazu konfiguriert, genügend komprimiert zu werden, um im Rückhub eine Ausstoßkraft zu liefern, die ein Ausstoßen eines Fluidbehandlungselements in der ersten Öffnung bewirkt.
  • Der erste unter einem Winkel stehende Abschnitt 48 weist einen Winkel auf, der innerhalb des Bereichs liegt, der oben für den Winkel α des unter einem Winkel stehenden Abschnitts 29 der Werkzeuginnenfläche des oberen Schneidwerkzeugteils 24 der Ausführungsform der 35 angegeben worden ist. Die relative Abnahme der Seitwärtsabmessungen der ersten Öffnung gegenüber der Breite der Lochblende, die durch die erste Schneidkante 43 definiert wird, liegt auch in der gleichen Größenordnung.
  • Der unter einem Winkel stehende Abschnitt 48 der Werkzeuginnenfläche, der die erste Öffnung begrenzt, ist an einer Seite eines Trennwandabschnitts 52 vorgesehen, die einem unter einem Winkel stehenden Abschnitt 53 einer Werkzeuginnenfläche gegenüberliegt, der die zweite Öffnung begrenzt. Dieser unter einem Winkel stehende Abschnitt 53 steht in Bezug auf die zweite Mittelachse 45 unter einem ähnlichen Winkel und weist eine im Wesentlichen gleiche axiale Erstreckung auf. Diese axiale Erstreckung und die entsprechende Abnahme der Breite der zweiten Öffnung genügen, um einen äußeren Bereich eines Teils einer Flächenstruktur, der in die zweite Öffnung eintritt und nach Abtrennung von der Flächenstruktur ein Fluidbehandlungselement bildet, zu komprimieren.
  • Um eine Verwendung des Schneidwerkzeugs 40 bei einer im Verhältnis zur Umgebungstemperatur erhöhten Temperatur zu ermöglichen, kann eine (nicht gezeigte) Heizvorrichtung zum Heizen vorgesehen sein. Zudem kann das Schneidwerkzeug 40 verwendet werden, um Fluidbehandlungselemente aus einer aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material gebildeten Flächenstruktur bei einer im Verhältnis zur Umgebungstemperatur erhöhten Temperatur auszuschneiden. In einer Variante wird die Flächenstruktur bei einer erhöhten Temperatur gehalten, die sich aus dem Produktionsprozess ergibt. In einer anderen Variante wird die Flächenstruktur vor dem Anbringen des Schneidwerkzeugs 40 (erneut) beheizt.
  • Eine (nicht gezeigte) Stützplatte kann verwendet werden, um die Flächenstruktur zu stützen, wenn das Schneidwerkzeug 40 in die Flächenstruktur hinein vorgeschoben wird. Zusätzlich dazu kann eine Klemmvorrichtung verwendet werden, um die Flächenstruktur an der Stützplatte festzulegen. Die Stützplatte kann mit Nuten versehen werden, die eine Form aufweisen, die zur Form der Schneidkanten 43, 46 komplementär ist, so dass diese nicht stumpf werden, wenn das Schneidwerkzeug 40 vollständig durch die Flächenstruktur hindurch fährt.
  • Die unter einem Winkel stehenden Abschnitte 48, 53 verpasse den Seitenflächen der unter Verwendung des Schneidwerkzeugs 40 erzeugten Fluidbehandlungselemente eine bessere Oberflächenbeschaffenheit. Es besteht ein geringeres Risiko auf Staub- oder Teilchenabrieb von dieser Oberfläche bei der Handhabung. Zudem unterstützt die Oberflächenstruktur die Fluidleitung von einer Hauptfläche des Fluidbehandlungselements zur anderen, womit eine verhältnismäßig gleichmäßige Fluidbehandlung geliefert wird.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, die sich im Rahmen der beigefügten Ansprüche abändern lassen. Beispielsweise kann die poröse Schicht 4 zusätzlich ein aktives Material in der Form von Fasern, inklusive Faserschnittmaterial, enthalten. Sie kann auch ausschließlich aus Bindemittelpartikeln bestehen.
  • Eine Variante des dargestellten Verfahrens, bei der die obere Bahn 18 aufgebracht wird, nachdem die Schichtstruktur durch die Doppelbandpresse 20 hindurch gefahren worden ist, ist möglich. Da sich die obere Bahn 18 etwas abgekühlt haben kann, kann sie dann unter Verwendung eines beheizten Kalanders aufgebracht werden. Die Schichtstruktur kann in dieser Ausführungsform bei einer erhöhten Temperatur gehalten werden, bis die Fluidbehandlungselemente 1 aus der Schichtstruktur herausgeschnitten worden sind bzw. eine Platte aus der Schichtstruktur herausgeschnitten worden ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fluidbehandlungselement
    2
    Obere Oberfläche
    3
    Untere Oberfläche
    4
    Poröse Schicht
    5
    Oberes Stück halbdurchlässiges Material
    6
    Unteres Stück halbdurchlässiges Material
    7
    Obere Kante des Fluidbehandlungselements
    8
    Untere Kante des Fluidbehandlungselements
    9
    Seitenfläche des Fluidbehandlungselements
    10
    Hauptendlosband
    11
    Tragwalze
    12
    Tragwalze
    13
    Ablegevorrichtung
    14
    Untere Bahn aus halbdurchlässigem Material
    15
    Rolle
    16
    Rakel
    17
    Heizvorrichtung
    18
    Obere Bahn aus halbdurchlässigem Material
    19
    Rolle
    20
    Doppelbandpresse
    21
    Schneideinrichtung
    22
    Platte
    23
    Schneidanlage
    24
    Oberer Schneidwerkzeugteil
    25
    Unterer Schneidwerkzeugteil
    26
    Schneidkante
    27
    Mittelachse
    28
    Facette
    29
    Unter einem Winkel stehender Oberflächenabschnitt
    30
    Äußerer Werkzeugflächenabschnitt
    31
    Kante des unter einem Winkel stehenden Oberflächenabschnitts
    32
    Gerader Werkzeugflächenabschnitt
    33
    Lochblende
    34
    Oberer vorgespannter Träger
    35
    Unterer vorgespannter Träger
    36
    Oberer Kolben
    37
    Unterer Kolben
    38
    Oberer Innenträger
    39
    Unterer Innenträger
    40
    Schneidwerkzeug
    41
    Erster Schneidwerkzeugteil
    42
    Erste Mittelachse
    43
    Erste Schneidkante
    44
    Zweiter Schneidwerkzeugteil
    45
    Zweite Mittelachse
    46
    Zweite Schneidkante
    47
    Gemeinsamer Abschnitt
    48
    Erster unter einem Winkel stehender Abschnitt
    49
    Kante des unter einem Winkel stehenden Abschnitts
    50
    Gerader Werkzeuginnenflächenabschnitt
    51
    Elastische Ausstoßeinrichtung
    52
    Trennwandabschnitt
    53
    Zweiter unter einem Winkel stehender Abschnitt

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen poröser Fluidbehandlungselemente (1), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bilden einer Flächenstruktur (22), die eine Schicht (4) aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material umfasst; und Ausschneiden der Fluidbehandlungselemente (1) aus der Flächenstruktur (22), wobei das Ausschneiden des Fluidbehandlungselements (1) aus der Flächenstruktur (22) das Bewegen eines Schneidwerkzeugteils (24, 25; 41, 44) in einer axialen Richtung in Bezug auf die Flächenstruktur (22) umfasst, und wobei der Schneidwerkzeugteil (24, 25; 41, 44) eine Schneidkante (26; 43, 46) umfasst, die eine Kante einer Öffnung definiert, die von einer sich von der Schneidkante (26; 43, 46) aus erstreckenden Werkzeuginnenfläche begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt (29; 48, 53) der Werkzeuginnenfläche in Bezug auf die Bewegungsachse unter einem Winkel steht, so dass eine Größe der Öffnung in einer axialen Richtung von der Schneidkante (26; 43, 46) weg abnimmt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Winkel (α) einen Wert zwischen 5° und 30°, z. B. 15° aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Größenreduzierung einer Reduzierung wenigstens einer Abmessung von wenigstens 2 mm, z. B. 3 mm oder mehr entspricht.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine Kante (31; 49) des unter einem Winkel stehenden Abschnitts (29; 48, 53) der Werkzeuginnenfläche, die in axialer Richtung von der Schneidkante (26; 43, 46) am weitesten entfernt ist, an einen Hinterschnitt oder an einen zur Bewegungsachse im Wesentlichen parallelen Abschnitt (32; 50) der Werkzeuginnenfläche anschließt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schneidwerkzeugteil (24, 25) eine Werkzeugaußenfläche aufweist, die sich von der Schneidkante (26) weg erstreckt, und wobei die Werkzeuginnen- und -außenflächen sich gegenüberliegende Flächen einer Schneidklinge bilden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Werkzeugaußenfläche in axialer Richtung betrachtet mindestens einen Abschnitt (30) aufweist, der unter einem kleineren Winkel in Bezug auf die Achse steht als ein entsprechender Abschnitt (29) der Werkzeuginnenfläche.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Winkel, der kleiner ist als der Winkel des entsprechenden Abschnitts (29) der Werkzeuginnenfläche, an jeder axialen Position innerhalb des Abschnitts kleiner als 5°, z. B. etwa 0° ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Abschnitt (30) der Werkzeugaußenfläche an eine Facette (28) angrenzt, die in Bezug auf die Achse unter einem Winkel steht und sich bis zur Schneidkante (26; 43, 46) hin erstreckt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil des Schneidwerkzeugteils (24, 25; 41, 44) beheizt ist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidbehandlungselemente bei einer Temperatur aus der Flächenstruktur (22) geschnitten werden, die höher liegt als die Umgebungstemperatur.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ausstoßer (36, 37, 38, 39; 51) innerhalb der Öffnung vorgesehen ist und der Ausstoßer (36, 37, 38, 39; 51) zum Hinausbewegen des Fluidbehandlungselements (1) aus der Öffnung des Schneidwerkzeugteils (24, 25; 41, 44) verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schneidwerkzeugteil (25) nur über einen Teil eines Weges durch eine Dicke der Flächenstruktur (22) vorgeschoben wird, und wobei ein weiterer Schneidwerkzeugteil (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche von einer gegenüberliegenden Seite aus in die Flächenstruktur (22) vorgeschoben wird.
  13. Schneidwerkzeug zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schneidwerkzeug einen Schneidwerkzeugteil (24, 25; 41, 44) umfasst, der eine Schneidkante (26; 43, 46) umfasst, die eine Kante einer Öffnung definiert, die von einer sich von der Schneidkante (26; 43, 46) aus erstreckenden Werkzeuginnenfläche begrenzt ist, wobei mindestens ein Abschnitt (29; 48, 53) der Werkzeuginnenfläche in Bezug auf eine Mittelachse (27, 42, 45) der Öffnung unter einem Winkel steht, so dass eine Größe der Öffnung in einer axialen Richtung von der Schneidkante (26; 43, 46) weg abnimmt.
  14. Anlage zum Herstellen poröser Fluidbehandlungselemente, wobei die Anlage Folgendes umfasst: eine Anlage (10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 19, 20, 21) zum Bilden einer Flächenstruktur (22), die eine Schicht (4) aus thermisch gebundenem partikelförmigem Material aufweist; und eine Schneideinrichtung (23) zum Ausschneiden wenigstens eines Fluidbehandlungselements (1) aus der Flächenstruktur (22), wobei die Schneideinrichtung (23) zum Bewegen eines Schneidwerkzeugteils (24, 25; 41, 44) in einer axialen Richtung in Bezug auf die Flächenstruktur (22) eingerichtet ist, und wobei der Werkzeugteil (24, 25; 41, 44) eine Schneidkante (26; 43, 46) umfasst, die eine Kante einer Öffnung definiert, die von einer sich von der Schneidkante (26; 43, 46) aus erstreckenden Werkzeuginnenfläche begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt (29; 48, 53) der Werkzeuginnenfläche in Bezug auf die Bewegungsachse unter einem Winkel steht, so dass eine Größe der Öffnung in einer axialen Richtung von der Schneidkante (26; 43, 46) weg abnimmt.
  15. Anlage nach Anspruch 14, wobei die Anlage zum Herstellen von Fluidbehandlungselementen mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–12 konfiguriert ist.
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