DE19520439C2 - Filterelement zum Abscheiden von Partikeln aus gasförmigen oder flüssigen Medien und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Ein derartiges Filterelement und ein derartiges Verfahren sind durch die DE-42 11 529 A1 bekannt.

Als Ausgangsmaterial für den Formkörper dient hierbei körniges Polyäthylen, das in eine Form eingefüllt und die gefüllte Form so erwärmt wird, daß die Körner durch Sintern wenigstens partiell miteinander verbunden werden, so daß nach dem Abkühlen der Form ein formstabiler, gas- und flüssigkeitsdurchlässiger Formkörper gewonnen ist. Daraufhin wird auf die dem anströmenden Medium zugewandte 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 Filterelements zu schaffen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im Hinblick auf das gattungs­ gemäße Filterelement mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 und im Hinblick auf das gattungsgemäße Herstellungs­ verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

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

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichung erläu­ ter, die den Herstellvorgang eines Filterelements, dessen Form­ körper aus einem Granulat (12) aus thermoplastischem Kunststoff gebildet wird, dessen Körner während des Schmelz- bzw. Ver­ schweißvorgangs weitestgehend formstabil bleiben, im Prinzip veranschaulicht.

Die für den Formkörper 10 eines Filterelements 11 je nach des­ sen Form und Größe erforderliche Menge an thermoplastischen Kunststoffkörnern 16, z. B. aus ultrahochmolekularem Polyäthylen, wird in eine Wäge- bzw. Dosiereinrichtung 13 eingegeben und mit wenigstens einer sich unter der Einwirkung von Mikrowellenener­ gie erwärmenden Substanz vermengt, die vorzugsweise über eine mit mehreren Anschlußstutzen versehene Ringleitung 15 in die Ein­ richtung 13 eingespeist bzw. eingegeben 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 Dosiereinrichtung 13 mit ei­ einem Rührwerk 13' ausgestattet sein, um eine möglichst gleich­ mäßige Verteilung der Substanz 14 auf der Oberfläche der Kunst­ stoffkörner 16 zu erzielen.

Das abgewogene Gemenge, wobei die thermoplastischen Kunststoff­ körner 16 wenigstens teilweise mit der unter Einwirkung von Mikrowellenenergie sich erwärmenden Substanz 14 bedeckt sind, wird in eine entsprechend der Dimension des Formkörpers 10 aus­ gestaltete Form 17 aus einem mikrowellendurchlässigen Material, z. B. Glas, eingefüllt. Anschließend wird die gefüllte Form 17 in einen Mikrowellenofen 19 eingegeben und entsprechend den je­ weils vorliegenden Voraussetzungen zeitlich dosiert der Ein­ wirkung eines Mikrowellenfelds 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 der Flüssigkeit versetzt, bewirkt zu­ mindest ein partielles Verschmelzen der thermoplastischen Kunst­ stoffkörner 16 im Bereich deren Grenzflächen, wodurch die erfor­ derliche 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 12 auch im angeschmolzenen Zustand seine Form behält und nicht zerfließt. Für den angestrebten Zweck eignet sich insbesondere ein unterschiedliche Korngrös­ sen enthaltendes Granulat 12, wobei die Korngrößen etwa im Be­ reich 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, auf den aus einheit­ lichem Grundmaterial bestehenden Formkörper 10 aufgebracht wer­ den, beispielsweise auch dadurch, daß die Folie vorher in die mikrowellendurchlässige Form 17 eingelegt wird und während des Behandlungsvorgangs der mit der unter Einfluß von Mikrowellen­ energie sich erwärmenden Substanz vermengten bzw. benetzten thermoplastischen Kunststoffkörner 16 mit dem entstehenden Form­ körper 10 vereinigt wird.

Es besteht auch die Möglichkeit, eine Folie aus geeignetem Ma­ terial mit einer sich unter dem Einfluß von Mikrowellenenergie erwärmenden Substanz zu belegen oder zu durchsetzen, z. B. eben­ falls mit Graphit, reinem Kohlenstoff (Ruß) oder einer Mischung hiervon, jeweils gegebenenfalls wieder mit Flüssigkeit versetzt, und danach einem Mikrowellenfeld auszusetzen, dessen Energie wenigstens ein partielles Verschmelzen der Folie mit den an­ grenzenden Flächen der thermoplastischen Kunststoffkörner 16 des Formkörpers 10 aus z. B. hochmolekularem Polyäthylen bewirkt. Diese Methode bietet sich auch dann an, wenn die feinporige Schicht 18 aus einem Material besteht, das als Bestandteil Gra­ phit 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. Die angewendeten Mikrowellen weisen etwa eine im Bereich zwi­ schen 2,3 und 2,6 GHz liegende Frequenz auf.

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 (16)

1. Filterelement zum Abscheiden von Partikeln aus gasförmigen oder flüssigen Medien mit einem formstabilen, gas- und flüssigkeitsdurchlässigen, aus thermoplastischen Kunststoff­ körnern gebildeten Formkörper, dessen Stabilität durch Wärme­ behandlung und dadurch wenigstens partiell bewirktes Ver­ schmelzen der thermoplastischen Kunststoffkörner an deren Grenzflächen gewonnen ist, wobei die Kunststoffkörner wäh­ rend des Verschmelzens weitgehend formstabil bleiben, und mit einer anströmseitigen dünnen, feinporigen Schicht, die mit dem Formkörper verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Kunststoffkörner (16) des Formkörpers (10) an ihrer Oberfläche wenigstens teilweise mit einer unter Einwirkung von Mikrowellenenergie sich erwärmenden und das Verschmelzen zwischen den aneinander angrenzenden Kunststoffkörnern (16) bewirkenden Substanz (14) versehen sind.

2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Kunststoffkörner des Formkörpers (10) unterschiedliche Korngrößen aufweisen.

3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnete, daß die Korngrößen der Kunststoffkörner (16) im Bereich zwi­ schen 500 µm und 5 µm liegen.

4. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kunststoffkörner (16) aus ultrahochmolekularem Polyäthylen bestehen.

5. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die sich unter Einwirkung von Mikrowellenenergie erwärmende Substanz (14) Graphit ist.

6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich unter Einwirkung von Mikrowel­ lenenergie erwärmende Substanz (14) reiner Kohlenstoff (Ruß) ist.

7. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die sich unter der Einwirkung von Mikro­ wellenenergie erwärmende Substanz (14) eine Mischung aus Graphit und reinem Kohlenstoff ist.

8. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die auf den Formkörper (10) auf­ gebrachte feinporige Schicht (18) durch eine poröse Folie verkörpert ist.

9. Filterelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Folie aus Polytetrafluoräthylen besteht.

10. Filterelement nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Formkörper (10) aufgebrachte poröse Folie mit einer sich unter Einwirkung von Mikrowel­ lenenergie erwärmenden Substanz belegt oder durchsetzt ist und durch Einwirkung der Mikrowellenergie mit den Grenz­ flächen der an der Folie anliegenden Kunststoffkörner (16) des Formkörpers (10) wenigstens partiell verschmolzen ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements zum Abschei­ den von Partikeln aus gasförmigen oder flüssigen Medien nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem aus thermo­ plastischen Kunststoffkörnern ein gas- und flüssigkeitsdurch­ lässiger Formkörper gebildet wird, in dem durch Wärmebe­ handlung wenigstens partiell ein Verschmelzen der thermo­ plastischen Kunststoffkörner an deren aneinander anliegen­ den Grenzflächen bewirkt wird, und bei dem der Formkörper an­ strömseitig mit einer dünnen, feinporigen Schicht verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die für das betreffende Filterelement (11) für dessen Formkörper (10) jeweils er­ forderliche Menge an thermoplastischen Kunststoffkörnern (16) mittels einer Dosiereinrichtung (13) abgemessen und mit wenigstens einer unter Einfluß von Mikrowellenenergie sich erwärmenden Substanz (14) vermengt wird, das Gemenge anschließend in eine mikrowellendurchlässige Form (17) ein­ gegeben wird, die gefüllte Form in einen Mikrowellenofen (19) eingebracht wird und durch Zufuhr von Mikrowellen­ energie das zumindest partielle Verschmelzen der aneinander­ grenzenden Kunststoffkörner bewirkt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweiligen, sich unter der Einwirkung von Mikrowellenener­ gie erwärmenden Substanz eine Flüssigkeit zugesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzte Flüssigkeit Äthylenglykol ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Mikrowellen mit einer im Bereich zwischen 2,3 und 2,6 GHz liegenden Frequenz angewendet wer­ den.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Formkörpers (10) mit der dünnen feinporigen Schicht (18) eine poröse Folie zusammen mit dem Gemenge für den Formkörper (10) in die mikrowellendurchlässige Form (17) eingegeben wird, und daß bei der anschließenden Bildung des Formkörpers (10) im Mikrowellenofen (19) die poröse Folie mit den Grenzflächen der an ihr anliegenden Kunststoffkörner (16) des Formkör­ pers (10) wenigstens partiell verschmolzen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Folie mit einer unter der Einwirkung von Mikro­ wellenenergie sich erwärmenden Substanz belegt oder durch­ setzt wird.