DE2048891A1

DE2048891A1 - Filterelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE2048891A1
Application number: DE19702048891
Authority: DE
Inventors: Stephen Penarth Glamorgan Mules (Großbritannien)
Original assignee: Fram Filters Ltd , Llantnsant, Glamorgan (Großbritannien)
Priority date: 1969-10-06
Filing date: 1970-10-05
Publication date: 1971-04-22
Also published as: DE2048891B2; FR2065034A5; ZA706807B; GB1327382A; BE757121A

Description

20A8891

11 345/6

FRAM FILOiERS LIMITED, Llantrisant, Pontyclun, Glamorgan,

Wales (Grossbritannien)

Filterelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Filterelement mit einem wenigstens an einem aus Kunststoff bestehenden Endstück befestigten Filtereinsatz.

FilteiöLemente, bei denen ein Filtereinsatz mit wenigstens einem aus Kunststoff bestehenden Endstück versehen ist, sind bereits seit einigen Jahren bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein" derartiges Filterelement zu schaffen, welches einfach-herzustellen ist und bessere Gebrauchseigenschaften als die bisher vorgeschlagenen FilteieLemente aufweist,

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemass ein Filterelement der eingangs erwähnten Art mit einer angegossenen Dichtung vorgeschlagen, welche aus einem zweiten Kunststoff geringerer Härte und gegebenenfalls grösserer Flexibilität als der Endstück-Werkstoff besteht und etwa die gesamte freie Endfläche des Endstücks bedeckt.

109817/1358

Dieser Erfindungsgedanke. kann vor te ilhaf texrveise dadurch verwirklicht werden, dass als filtereinsatz ein Auflagefilter dient, welches an wenigstens einer Kunststoff-Endkappe befestigt ist. Andererseits liegt es im Bahnen der Erfindung, dass an wenigstens einem axialen Ende eines Faltenfilter-Ringes ein Endring aus Kunststoff befestigt ist, an den eine ringförmige und ebene, sich in Umfangsrichtung und radial erstreckende Dichtfläche bildende Sichtung angeformt ist.

Die Erfindung befasst sich weiterhin mit einem Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes mit einem wenigstens an einem aus Kunststoff bestehenden Endstück befestigten Filtereinsatz , wobei mit dem Endstück eine dessen freie Endfläche nahezu vollständig bedeckende Dichtung einstückig ist. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass in einer Form eine vorbestimmte Menge eines Kunststoffes in flüssiger oder pastöser Form verteilt wird, welcher derart ausgewählt ist, dass er nach dem Binden oder Aushärten eine seine Anwendung als flexible Dichtung gestattende Endhärte aufweist, dass der Kunststoff in der Form zum Abbinden oder Härten gebracht wird, dass anschliessend eine vorbestiamte Menge eines zweiten, ebenfalls flüssigen oder pastosen Kunststoffes in die Form ohne merkliche Durchdringung der 'Kunststoffe an der zwischen den beiden Materialien gebildeten Fläche verteilt wird, wobei für den zweiten Kunststoff ein mit dem ersten verträgliches Material gewählt wird, welches nach dem Abbinden oder Härten eine gegenüber dem ersten Kunststoff grössere Endhärte aufweist und die Verwendung als Endstück eines Filter-

109817/1358

elementes gestattet, und dass schliesslich ein Endabschnitt eines FiItereineatzes in den zweiten, in der Form befindlichen Kunststoff wenigstens vor dessen vollständiger Aushärtung oder Abbinden eingetaucht wird, so dass nach dem vollständigen Aushärten oder Abbinden des zweiten Kunststoffes das entstandene Endstück mit der arigeformten Dichtung an dem Endabschnitt des Filtereinsatzes befestigt aus der Form entnommen werden kann. Dabei richtet sich die Ausbildung der Giessform nach der jeweils vorgesehenen Art des Filterelementes. Insbesondere wird bei Herstellung eines Filterelementes mit einem ™ ringförmigen Faltenfilter-Einsatz eine entsprechend ringförmige Form verwendet werden.

Die beiden Kunststoffe werden so gewählt, dass sie untereinander verträglich sind. Dabei müssen die beiden Kunststoffe nicht nur in dem Sinn verträglich sein, dass sie sich beim fertigen Artikel nicht voneinander trennen, · sondern sie müssen auch in dem Sinn verträglich sein, dass das Abbinden oder Härten des zweiten Kunststoffes nicht so erfolgt, dass eine Λ schädliche Einwirkung auf den ersten Kunststoff erfolgt. Vorteilhafterweise sind die Werkstoffe entweder beide kalthärtend oder warmhärtend« Die Kunststoffe können beide vollständig unterschiedlich sein, beispielsweise kann als weicher Werkstoff Polyvinylchlorid und als härterer Werkstoff ein Urethan vorgesäien sein. Alternativ können aber die beiden Kunststoffe auch aus den gleichen Polymeren bestehen, von denen eines in dichterer Form als das andere aushärtet. Das lässt sich leicht bei Polyurethanen verwirklichen,

109817/1358

welche aus zwei Teilen gemischt sind und kalt härten.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung, in der die Figuren 1 bis 5 aufeinanderfolgende Schritte bei der Herstellung eines Filterelementes nach der Erfindung zeigen.

Die Form 1 hat (wie·aus dem Axialschnitt der Fjgu? 1 ersichtlich ist) eine ebene Bodenfläche 2 und innere und äussere hoch stehende Seitenwände 3, welche gemeinsam eine ringförmige Vertiefung bilden. Bei der Durchführung eines bestimmten Formverfahrens gemäss der Erfindung werden zuerst die die Vertiefung bildenden Flächen gereinigt und mit einem geeigneten Entformmittel, beispielsweise einem weithin gebräuchlichen Silikonöl, eingesprüht. Dann wird in der Kxrm 1 eine vorbestimmte Menge eines ersten Kunststoffes in flüssiger oder pastöser Form verteilt. Der Kunststoff 4 wird aus einer Klasse von Materialien ausgewählt, welche nach dem Binden oder Härten eine ihre Verwendung als flexible Dichtung ermöglichende Endhärte aufweisen. Die Menge des Kunststoffes wird so gewählt, dass er den unteren Teil der Form bis zu einer für eine Abdichtung ausreichenden Höhe anfüllt. Die genaue Höhe kann verändert werden, um für das fertige Filterelement die gewünschte Gesamthöhe zu erreichen. Anschliessend lässt man den Kunststoff 4· abbinden oder (je nach Art des verwendeten Blymers) aushärten. Hierauf wird nach dem vollständigen Abbinden oder Härten des Kunststoffes 4 eine vorbestimmte

109 817/1358

Menge eines zweiten Kunststoffes 5 ebenfalls in flüssiger oder pastöser Form In die Form 1 auf den Dichtungs-Kunststoff 4 ohne wesentliche Durchdringung an der zwischen den beiden Kunststoffen 4, 5 (Figur 2) gebildeten Fläche aufgebracht, und zwar vorzugsweise bis der zweite Kunststoff 5 die Vertiefung der Form 1 ausfüllt. Dieser zweite Kunststoff 5 wird aus der Klasse von Werkstoffen gewählt, welche«mitdem Dichtungs-Kunststoff 4 in dem oben erläuterten Sinn verträglich ist und ausserdem nach dem Abbinden oder Härten eine von der des Dichtungs- _Λ Kunststoffes 4 verschiedene Endhärte aufweist, so dass er zur Anwendung als Endstück bzw . Endkappe eines Filterelementes geeignet ist. Ein Ring 6 eines gefalteten Filtermaterials (vorzugsweise Papier) wird in dem zweiten Kunststoff 5 vor dessen Abünden bzw. Härten oder vor dessen vollständigem Abbinden oder Härten eingetaucht. Der Filtermaterial-Ring 6 kann in den dichteren Kunststoff 5 eingedrückt werden, bis er auf der Oberfläche des ersten Kunststoffes 4 aufruht, der am Grund der Form abgebunden hat bzw. ausgehärtet ist.

Vorausgesetzt, dass die beiden Kunststoffe passend ausgewählt worden waren, ist das Ergebnis nach der vollständigen Härtung bzw. dem vollkommenen Abbinden des zweiten Kunststoffes ein einheitliches Filterelement, bei dem die einzelnen Falten an ihren Enden in den Werkstoff des Endstückes eingeschlossen sind, und bei dem axial am Ende des Endstückes eine ringförmge Dichtung angeformt ist. Ist auch am anderen axialen Ende des ■Ringes 6 aus Filtermaterial- ein entsprechendes Endstück vorgesehen, so kann das so entstandene Produkt unmittelbar als

■ 10 9817/1358

auswechselbares Filterelement eingesetzt werden. Das zweite Endstück kann in einer dem oben beschriebenen Vorgehen bei der Anbringung des ersten Endstückes ähnlichen Weise angebracht werden. Die nach den oben beschriebenen Verfahren angeformte Dichtung bedeckt etwa die gesamte freie Endfläche des Endstükkes und hat eine ebene, sich in Umfangsrichtung und radial erstreckende Dichtfläche. Es wurce gefunden , dass eine derartige einstückige Dichtung eine zufriedenstellende Abdichtung gewährleisten kann, selbst wenn die oberfläche, gegen die sie zur Abdichtung angepresst wird, unregelmässig ist. Durch das Anformen der Dichtung als Teil des Endstückes werden alle Schwierigkeiten bezüglich entsprechender Anpassung oder Abdichtung der Dichtung beseitigt.

Es wurde gefinden, dass Polyurethan für beide Kunststoffe besonders geeignet ist, da es aus zwei Teilen gemischt ist und kalt härtet sowie verständlfaherweise keine Verträglichkeitsprobleme auftreten. Bei der Ausführung des in den Figuren 1 bis 3 erläuterten Verfahrens unter· Verwendung von Polyurethanwird nach dem Reinigen der Form und deren Aussprühen mit einem Trennmittel zuerst das flexiblere Polyurethan in die Form bis zu dem in Fjgu? 1 gezeigten Niveau eingebracht, wobei der Werkstoff so gewählt wird, dass er eine Shore-Endhärte von zwischen 4O⁰A und 90⁰A hat. Die Polyrethan-Schicht am Grund der Form härtet dann kalt aus. Das zweite Polyurethan wird anschliessend auf die ausgehärtete flexible Schicht ohne irgendeine merkliche Vermischung oder Durchdringung zwischen den

109817/13S8

beiden Schichten aufgebracht. Die zweite Schicht besteht aus einem Materialj das eo ausgewählt ist, dass seine Endhärte nach dem vollständigen Abbinden oder Aushärten im Bereich von 5O⁰D bis 1OO°D Shore-Härte liegt. Anschliessend wird das gefaltete Filtermaterial in die obere Polymer-Schicht gebracht, wo es absinken kann, bis es gerade ganz oben auf der ausgehärteten Schicht am Grund der Form aufliegt. Die Kalthärtung des zwdten Kunststoffes wird dann abgeschlossen und der fertige Artikel aus der Form entnommen. Vorzugsweise findet die gleiche Prozedur auch am anderen axialen Ende des Filterelement es Anwendung..

Verfahren gemäss der Erfindung sind jedoch nicht, darauf beschränkt, gleiche Kunststoffe in zwei verschiedenen Zusammensetzungen unterschiedlicher Endhärte zu verwenden. Es können aich unterschiedliche Materialien verwendet werden. Beispiels-* weise kann auch so vorgegangen werden, dass als Werkstoff für das Endstück ein Urethan und als Werkstoff für die Dichtung Polyvinylchlorid verwendet werden. Es bereitet für den Fachmann keinerlei Schwierigkeiten, anzugeben, welche der bekannten Kunststoffe in dem oben definierten Sinn "verträglich" (und infolgedessen zur Durchführung dee erfindungsgemässen Verfahrens geeignet) sind, ohne dass es näherer Erläuterungen bedürfte.

Vorstehend wurde die Anwendung eines erfindungsgemässen Verfahrens bei der Herstellung ringförmiger, gefaltete Filtereinsätze aufweisender Filterelemente beschrieben. Obwohl die

1 0 9 β 1 7 / 1 "3 S 8

Erfindung mit besonderem Vorteil bei der Herstellung derartiger Filter Anwendung finden kann, die in weitem Umfang als auswechselbare Filterpatronen zur Filterung der Luft für Verbrennungsmascninen Anwendung'finden, lässt sich doch die Erfindung nicht nur bei derartigen Filtern einsetzen. Die Erfindung kann genauso gut und mit ebenso befriedigenden Ergebnissen bei der Anbringung von geformten bzw. gegossenen Endstücken oder Trägern an Filterelementen anderer AusbiHung, gegebenenfalls unter Verwendung von Filtermitteln anderer Art, sei es Oberflächen- oder Tiefenfiltern, Anwendung finden. Alle derartigen Filterelemente benötigen eine entsprechende Abdichtung gegenüber einer benachbaiten Fläche, um zufriedenstellend zu arbeiten. Erfindungsgemäss an die Endstücke derartiger Filterelemente angeformte Dichtungen können diese Funktion ohne Jede Schwierigkeit hinsichtlich eines zuverlässigen Sitzes zwischen dem Endstück und einer getrennten Dichtung erfüllen.

Es ist manchmal erforderlich, dass der filtereinsatz eine zusätzliche Unterstützung erfährt. Beispielsweise wird bei Filterelementen aus gefaltetem Papier häufig ein innerer Träger in Form eines perforierten Metallzylinders verwendet. Es ist leicht verständlich, dass alle derartigen zugeordneten Stützteile während der Anbringung der Endstücke mit den angeformten Dichtungen nach den vorstehend beschriebenen Verfahren angefügt werden können. Die fertigen Endstücke umschliessen die Enden solcher zusätzlicher Stützglieder oder anderer steifer Teile genaueso wie den Jeweiligen Endabschnitt des Filtermittels selbst.

109817/1358

Claims

Patent-(Schutz )An*sprüche

Filterelement mit einem wenigstens an einem aus Kunststoff bestehenden Endstück befestigten Filtereinsatz, gekennzeichnet durch eine angegossene Dichtung (4·), welche aus einem zweiten Kunststoff geringerer Härte und gegebenenfalls grösserer Flexibilität als der Werkstoff des Endstücks (5) besteht und etwa die gesamte freie Endflähe des Endstückes gedeckt.
2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Filtereinsatz ein Auflagefilter dient, welches an wenigstens einer Kunststoff-Endkappe befestigt ist. f
3· Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens·einem axialen Ende eines Faltenfilter-Ringes (6) ein Endring (5) aus Kunststoff befestigt ist, an den eine ringförmige, eine ebene, sich in Umfangsrichtung und radial erstreckende Dichtfläche bildende Dichtung (4) angeformt ist.
4-. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

109817/1358

gekennzeichnet, dass die Dichtung (4) und das eigentliche

Kunststoffen ·

Endstück (5) aus/unterschiedlichen chemischen Types bestehen, die jedoch unter Aufbau einer Bindung zwischen ihnen verträglich sind.
5· Filterelement nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, dass die Pichtung (4-) aus Polyvinylchlorid und das Endstück (5) aus Polyurethan ' hergestellt ist.
6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (4) und das Endstück (5) aus dem gleichen Polymer-Typ bestehen, wobei die Zusammen-, setzung so gewählt ist, dass der Werkstoff der Dichtung eine geringere Härte hat als der des Endstückes.·
7. Filterelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (4) und das Endstück (5) beide aus Polyurethan bestehen.
8. Filterelement nach Anspruch 7»* dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Dichtung (4) eine Shore-Öärte von zwischen 40⁰A und 90⁰A und der Werkstoff des Endstückes (5) eine Shore-Härte von zwischen 50⁰A und 100⁰D hat.
9. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein ähnliches Endstück mit angeformter Dichtung an den dem ersten Endstück (4, 5) gegenüberliegenden Ende.

1 09817/1358 '
10. Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, dass in eine Form eine vorbestimmte Menge in flüssiger oder pastöser Form eines Kunststoffes eingebracht \ird, welcher nach dem Abbinden oder Härten eine seine Anwendung als flexible Dichtung gestattende Endhärte aufweist, dass der Kunststoff (4) in der Form abbinden oder aushärten kann, dass anschliessend eine vorbestimmte Menge eines zweiten ebenfalls flüssig oder pastös vorliegenden Kunststoffes (5) in die Form (1) ohne merkliche Durchdringung an der Oberfläche zwischen den beiden Kunststoffen (4, 5) eingebracht wird, wobei der zweite Kunststoff mit dem ersten verträglich ist und nach dem Abbinden oder Aushärten eine gegenüber dem ersten Kunststoff grössere Endhärte aufweist, so dass er als Endstück eines Filterelementes verwendet werden kann, und dass schliesslich ein Endabschnitt eines Filtereinsatzes (6) in den zweiten, in der Form befindlichen Kunststoff wenigstens bevor dieser vollständig gehärtet ist oder abgebunden hat, eingetaucht wird, so dass nach Abschluss des Härte-bzw. Bindewrgangs des zweiten Kunststoffes das Endstück mit der angeformten Dichtung an dem Endabschnitt des Filtereinsatzes befestigt aus der Form entnommen werden kann.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinsatz (6) in den zweiten Kunststoff (5) in der Form (1) soweit eingetaucht wird, bis er auf der Oberfläche des ersten, in der Form abgebundenen oder ge-

109817/135Ö

härteten Kunststoffes (4) aufruht.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass als erste und zweite Kunststoffe (4, $) -die gleichen Polymere in Gemischen mit unterschiedlicher Endhärte verwendet werden.

109817/1358