DE19520439A1 - Filterelement zum Abscheiden von Partikeln aus gasförmigen oder flüssigen Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges, nach dem Prinzip der Oberflächenfiltration ar­ beitendes Filterelement ist durch die DE-PS 34 13 213 bekannt. Als Ausgangsmaterial für den Formkörper dient hierbei körni­ niges Polyäthylen, von dem eine abgewogene Menge in eine Form eingefüllt und die gefüllte Form in einem Ofen so erwärmt wird, daß die Körner durch Sintern wenigstens partiell miteinander verbunden werden, so daß nach dem Abkühlen der Form ein form­ stabiler, gas- und flüssigkeitsdurchlässiger Formkörper gewon­ nen ist. Daraufhin wird auf die dem anströmenden Medium zuge­ wandte Außenseite des Formkörpers eine dünne, feinporige Schicht aus einer geeigneten Substanz aufgebracht.

Die Herstellung eines formstabilen Formkörpers aus Polyäthylen­ granulat durch Sintern erfordert verhältnismäßig viel Zeit und ist daher kostenaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Prozeß der Wärme­ behandlung des granulierten Formkörperausgangsmaterials bis zu dessen mechanischer Verfestigung zu einem formstabilen Form­ körper signifikant zu verkürzen und damit die Voraussetzung für eine kostengünstige Herstellung eines kompletten Filter­ elements zu schaffen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen charakterisiert.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung erläu­ tert, die den Herstellvorgang eines Filterelements, dessen Form­ körper aus einem Granulat aus thermoplastischem Kunststoff ge­ bildet wird, dessen Körner während des Schmelz- bzw. Verschweiß­ vorgangs weitestgehend formstabil bleiben, im Prinzip veran­ schaulicht.

Die für den Formkörper 10 eines Filterelements 11 je nach des­ sen Form und Größe erforderliche Menge aus granuliertem thermo­ plastischem Kunststoff, z. B. ultrahochmolekularem Polyäthylen 12, wird in eine Wäge- bzw. Dosiereinrichtung 13 eingegeben und mit wenigstens einer sich unter der Einwirkung molekularer Schwingungsenergie z. B. in Form von Mikrowellenenergie erwär­ menden Substanz 14 vermengt, die vorzugsweise über eine mit mehreren Anschlußstutzen versehene Ringleitung 15 in die Ein­ richtung 13 eingespeist bzw. eingeblasen wird. Zu diesem Zweck können die Anschlußstutzen mit geeigneten Düsen versehen sein, die auch das Einsprühen einer Flüssigkeit, z. B. Äthylenglykol, ermöglichen. Gegebenenfalls kann die Einrichtung 13 mit einem Rührwerk 13′ ausgestattet sein, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Substanz 14 auf der Oberfläche der Körner 16 des ultrahochmolekularen Polyäthylens zu erzielen.

Die abgewogene Granulatmenge, wobei die Körner 16 wenigstens teilweise mit der Substanz 14 bedeckt sind, wird in eine ent­ sprechend der Dimension des Formkörpers 10 ausgestaltete Form 17 aus einem mikrowellendurchlässigen Material wie Glas oder dgl. eingefüllt. Anschließend wird die gefüllte Form 17 in ei­ nen Mikrowellenofen 19 eingegeben und entsprechend den jeweils vorliegenden Voraussetzungen zeitlich dosiert der Einwirkung eines Molekularschwingungsfelds geeigneter Frequenz ausgesetzt. Die sich hierdurch erwärmende Substanz 14 z. B. in Form von Graphit, reinem Kohlenstoff oder einer Mischung hiervon, je­ weils gegebenenfalls mit einer geeigneten Flüssigkeit ange­ feuchtet, bewirkt zumindest ein partielles Verschmelzen der Körner 16 des ultrahochmolekularen Polyäthylens im Bereich deren Grenzflächen, wodurch die erforderliche Stabilität des Formkörpers 10 erzielt wird.

Der so gewonnene Formkörper 10 wird anschließend mit einer dün­ nen, feinporigen Schicht 18 aus einem geeigneten Material ver­ sehen. Damit ist das betreffende Filterelement 11 für den vor­ gesehenen Einsatz verfügbar.

Die Verwendung von ultrahochmolekularem Polyäthylengranulat als Formkörpermaterial hat sich als besonders vorteilhaft er­ wiesen, da dieses Granulat auch im angeschmolzenen Zustand seine Form behält und nicht zerfließt. Für den angestrebten Zweck eignet sich insbesondere ein unterschiedliche Korngrößen enthaltendes Granulat, wobei die Korngrößen etwa im Bereich zwischen 500 µm und 5 µm liegen.

Im Falle der Ausbildung der dünnen, feinporigen Schicht 18 als poröse Folie z. B. aus Polytetrafluoräthylen kann die Folie z. B. nach einem bekannten Laminationsverfahren oder auf sonst ge­ eignete Weise auf den aus einheitlichem Grundmaterial bestehen­ den Formkörper 10 aufgebracht werden, beispielsweise auch da­ durch, daß die Folie vorher in die Form 17 eingelegt wird und während des Behandlungsvorgangs des mit der mikrowellenaktiven Substanz vermengten bzw. benetzten Granulats mit Mikrowellen­ energie mit dem entstehenden Formkörper 10 vereinigt wird.

Es besteht auch die Möglichkeit, eine Folie aus geeignetem Ma­ terial mit einer sich unter dem Einfluß einer Molekular­ schwingungsenergie erwärmenden Substanz zu versehen oder zu durchsetzen, z. B. ebenfalls mit Graphit, reinem Kohlenstoff (Ruß) oder einer Mischung hiervon, jeweils gegebenenfalls wie­ der angefeuchtet, und danach einem durch Mikrowellen reali­ sierten Molekularschwingungsfeld auszusetzen, dessen Energie wenigstens ein partielles Verschmelzen der Folie mit den an­ grenzenden Flächen der Körner des Grundmaterials aus hochmole­ kularem Polyäthylen bewirkt. Diese Methode bietet sich auch dann an, wenn die feinporige Schicht 18 aus einem Material be­ steht, das als Bestandteil Graphit enthält.

Beim Ausführungsbeispiel wird eine für die Bildung der fein­ porigen Schicht 18 vorgesehene Folie von einer Rolle 20 abge­ zogen und im Laminationsverfahren auf den Formkörper 10 auf­ gebracht.

Grundsätzlich können die zur Bildung der feinporigen Schicht 18 benutzten, an sich bekannten Materialien wie bisher durch Sintern oder Kleben mit dem Formkörper 10 vereinigt werden. Als Molekularschwingungen eignen sich insbesondere Mikrowel­ len mit einer etwa im Bereich zwischen 2,3 und 2,6 GHz lie­ genden Frequenz.

Neben dem beim Ausführungsbeispiel als Ausgangsmaterial für den Formkörper 10 benutzten Granulat aus ultrahochmolekularem Polyäthylen eignet sich als Ausgangsmaterial jedes Granulat aus einem thermoplastischen Kunststoff, dessen Körner während des Schmelz- bzw. Verschweißprozesses formstabil bleiben.

Claims (11)

1. Filterelement zum Abscheiden von Partikeln aus gasförmi­ gen oder flüssigen Medien, das einen formstabilen, gas- und flüssigkeitsdurchlässigen Formkörper aus einem körnigen Kunststoff enthält, wobei die Stabilität des Formkörpers durch Wärmebehandlung und dadurch wenigstens partiell be­ wirktes Verschmelzen der Kunststoffkörner im Bereich deren Grenzflächen gewonnen ist und der Formkörper auf seiner dem anströmenden Medium zugewandten Seite mit einer dünnen, fein­ porigen Schicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial für den Formkörper (10) ein Granulat (12) aus einem thermoplastischen Kunststoff gewählt ist, dessen Körner während des Schmelzprozesses weitgehend formstabil bleiben, und daß das Granulat mit wenigstens einer sich unter der Einwirkung von Molekularschwingungen erwärmenden und eine Schmelzverbindung zwischen aneinander angrenzen­ den Granulatkörnern bewirkenden Substanz (14) durchsetzt ist.

2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Granulat (12) ultrahochmolekulares Polyäthylen verwen­ det wird.

3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat (12) unterschiedliche Korngrößen aufweist.

4. Filterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngrößen des Granulats (12) im Bereich zwischen 500 µm und 5 µm liegen.

5. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als die Schmelzverbindung zwi­ schenaneinander angrenzenden Körnern des Granulats (12) be­ wirkende Substanz (14) Graphit gewählt ist.

6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als sich unter der Wirkung von Moleku­ larschwingungen erwärmende Substanz (14) reiner Kohlen­ stoff benutzt wird.

7. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn­ zeichnet durch die Verwendung einer Mischung aus Graphit und reinem Kohlenstoff als Substanz (14) für die Erzeu­ gung der für die Verbindung aneinandergrenzender Körner des Granulats erforderlichen Schmelzwärme.

8. Filterelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweiligen Substanz (14) eine Flüssigkeit zugesetzt ist.

9. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Molekularschwingungen Mikrowellen mit einer im Bereich zwischen 2,3 und 2,6 GHz liegenden Frequenz sind.

10. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Formkörper (10) aufgebrachte feinporige Schicht (18) durch eine poröse Folie aus Polytetrafluoräthylen verkörpert ist.

11. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Formkörper (10) aufge­ brachte feinporige Schicht (18) aus einer Folie besteht, die mit einem mikrowellenaktiven Belag versehen oder mit einem solchen Belag durchsetzt ist und die durch ein Mikrowellenfeld mit den Grenzflächen der an der Folie anliegenden Körner des Formkörpers (10) wenigstens partiell verschmolzen wird.