DE2614336A1

DE2614336A1 - Rohrfoermiges filterelement und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2614336A1
Application number: DE19762614336
Authority: DE
Inventors: Bernard R Danti; James H Edwards; Wayne S Merrill
Original assignee: Millipore Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 1975-04-04
Filing date: 1976-04-02
Publication date: 1976-10-21
Also published as: FR2306001B1; CA1058096A; GB1543404A; SE427527B; FR2306001A1; JPS51122871A; JPS5923846B2; US4101423A; SE7603933L

Description

Patentanwälte Dipl.-lng. R. B E E T Z sen. Dipl.-lng. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. B E E TZ jr.

8 Milnchen 22, steinsdorfstr.io Tel. (089) 2272O1 /227244/295910

Telegr. Allpatent München Telex 522048

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604-25.

2. 4. 1976

Millipore Corporation, Bedford (Massachusetts 01730), V.St.A.

Rohrförmiges filterelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein rohrförmiges Filterelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung, insbesondere auf einen rohrförmigen mikroporösen Eilter für ein von innen nach außen strömendes Medium.

Da Filter aus einer großen Zahl unterschiedlicher Werkstoffe, z.B. Papier, Webstoffen und feinkörnigen losen Massen wie Sand oder Aktivkohle bestehen können, werden sie der Ein-

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fachheit halber in Tiefenfilter und Siebfilter unterteilt, Diese Bezeichnungen beziehen sich auf den Mechanismus, durch den diese Filtertypen Partikel zurückhalten und aus der sie durchströmenden Flüssigkeit ausfiltrieren. Ein faseriges Tiefenfilter wie z. B. ein Ölfilter in einem Kraftfahrzeug hat einen porösen Aufbau aus einer willkürlichen Anordnung von ineinander verfilzten und miteinander verbundenen Fasern. Die Zwischenräume zwischen den Fasern bilden gewundene Strömungswege von sich ändernder Größe, in denen die Partikel eingefangen werden, während die Flüssigkeit hindurchströmt. Aufgrund der Yeränderlichkeit und der zufallsbedingten Porengröße und -form halten Tiefenfilter Partikel innerhalb eines weiten Größenbereichs zurück, während andererseits ein gewisser Prozentsatz von Partikeln aller Größen durch den Filter gelangt.

Im Gegensatz dazu entfernen Siebfilter oder absolute Filter Partikel aus einer Flüssigkeit hauptsächlich durch eine Siebwirkung an der Oberfläche des Filtermittels. Ein Siebfilter ist eine poröse Matrix mit einer genau definierten Porengröße. Ein Fliegenfenster oder -gitter ist ein geläufiges Beispiel für einen absoluten Filter. Mit einem solchen Filter ist die Filtration "absolut", da alle Partikel, die größer als die Lochgröße des Filters sind, auf der Oberfläche des Filters zurückgehalten werden. Damit bewirkt die Porengröße eines Siebfilters eine Begrenzung der Größe der in der filtrierten Flüssigkeit suspendierten Partikel. Es ist jedoch zu beachten, daß, wenn die Partikel verformbar sind, wie z. B. Bakterien, die Beziehung zwischen der Porengröße und der Größe der vom Filter zurückgehaltenen Partikel kom-

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plexer ist. "Filtration" bezieht sich nachstehend auf die Wirkung eines absoluten oder Siebfilters und kann als das Ausfiltrieren von Partikeln oder Bakterien, die größer als die Porengröße des Filters sind, aus einer Flüssigkeit definiert werden.

Abgesehen davon, daß sich Tiefen- und Siebfilter in bezug auf ihre Rückhaltewirksamkeit unterscheiden, d. h. die Fähigkeit der Filter, Partikel unterschiedlicher Größe aus der Flüssigkeit zu entfernen, unterscheiden sich diese Filter auch in bezug auf ihre Fähigkeit, die Partikel zu halten. Tiefenfilter haben normalerweise eine größere Partikelhaltekapazität, da sie sowohl an ihrer Oberfläche als auch in den Poren selbst Partikel zurückhalten. So hängt die Verschmutzungshalteleistung eines Tiefenfilters für eine bestimmte Partikelgröße z. B. von der Dicke des Filters und seiner Dichte und damit seiner Porengroßenverteilung ab. Siebfilter haben üblicherweise eine geringere Partikelhalteleistung, da sie nur an der Oberfläche des Filters Partikel zurückhalten. Wenn diese Oberfläche durch die zurückgehaltenen ausfiltrierten Partikel verstopft ist, wird der Filter unbrauchbar und muß erneuert werden.

Bei vielen Anwendungszwecken ist es erforderlich, Partikel, deren Größe unterhalb des /um-Bereichs liegt, vollständig auszufiltrieren. Zu diesem Zweck ist es üblich, eine dünne Polymerschicht zu verwenden, die hochporös ist und eine sehr gleichmäßige Porengröße hat. Solche Schichten werden üblicherweise als mikroporöse Filtrierstoffe'oder Membranen bezeichnet.

Diese mikroporösen Filterstoffe sind jedoch äußerst zerbrechlich und können leicht reißen, wenn sie durch un-

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■vorsichtige Handhabung:, Biegen oder einen höheren Flüssigkeitsdruck verformt werden. Da selbst der kleinste Riß oder Bruch ihre Wirksamkeit zerstört, ist für ihre Fertigung und Anwendung größte Sorgfalt erforderlich. Eine weitere Eigenschaft der meisten mikroporösen Membranwerkstoffe ist, daß sie sich bei Benetzung um etwa 6 % ausdehnen. Ferner haben diese Werkstoffe einen bedeutenden Grad an Gleitreibung.

Mikroporöse Filterwerkstoffe werden in der Industrie, in der Wissenschaft und im Bildunssbereich vielfach angewandt. Eine übliche industrielle Verwendung ist die "Kalt"-Sterilisation von Arzneimitteln und die Stabilisierung alkoholischer Getränke. Bei der Kaltsterilisation hat das Filtermaterial eine hinreichend kleine Porengröße, so daß der Durchtritt sämtlicher Bakterien in einer der Filterfläche zugeführten Flüssigkeit verhindert wird. Bei der Herstellung alkoholischer Getränke werden diese durch Ausfiltrieren von Hefebakterien und Schimmelpilzen stabilisiert. Bei der Herstellung vieler Arzneimittel ist das Ausfiltrieren von Bakterien aus offensichtlichen gesundheitlichen Gründen ein wesentlicher Herstellungsschritt.

Um in der Praxis verwendbar zu sein, muß das mikroporöse Filtermaterial ein großes Flüssigkeitsvolumen in relativ kurzer Zeit verarbeiten können. Es ist daher üblich, die unfiltrierte Flüssigkeit mit einem Überdruck zu halten, wodurch sie mit einem annehmbaren Durchsatz durch den Filter strömt, insbesondere wenn ausfiltrierte Partikel sich auf der Filteroberfläche ansammeln oder einen Filterkuchen bilden.

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Außer einer hohen Durchsatzleistung ist es sehr wichtig, daß die Unversehrtheit der Filtereinrichtung vor und nach einem Produktionslauf getestet werden kann. Wenn dies nicht möglich wäre, könnte z. B. eine Partie Antibiotika, die einen sehr hohen Wert hat, durch einen fehlerhaften oder falsch installierten Filter geschickt werden, bevor durch einen Test des Endprodukts der Fehler entdeckt würde. Ein wesentlicher Vorteil mikroporöser Filter besteht darin, daß ihre Unversehrtheit leicht vor und nach einem Produktionslauf mittels eines Blasenpunkt-Tests feststellbar ist. Zur Durchführung des Tests wird der Filter mit einer Flüssigkeit benetzt, die dann nur von der Filteroberfläche entfernt wird. Der Bereich über dem Filter wird mit einem geregelten Gasdruck beaufschlagt, z. B, Luft oder Stickstoff. Der Druck wird allmählich erhöht, bis Gasblasen in der auslaßseitiffen Flüssigkeit auftreten. Der Druck, bei dem die Blasen zuerst auftreten, wird üblicherweise als "Blasenpunkt" bezeichnet. Bei dem Blasenpunkt übersteigt der Gasdruck die Kapillarwirkung für die in den Poren des Filters gehaltene Flüssigkeit und ist daher ein direktes Maß für den wirksamen Durchmesser der Poren und damit ihrer Filtrierwirksamkeit und Unversehrtheit, Wenn der Filter selbst nur einen mikroskopisch kleinen Riß hat oder nicht richtig befestigt ist, treten Blasen unmittelbar an der Bruch- oder Leckstelle auf, da dem Gasstrom kein Kapillarwiderstand entgegenwirkt. Ein poröser Werkstoff mit extrem großen Poren und einem vernachlässigbaren Strömungswiderstand hat einen Blasenpunkt Null.

Mikroporöse Filter werden am häufigsten in Scheibenform verwendet. Aufgrund der Zerbrechlichkeit der Filter und

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weil es erwünscht ist, die Filtrierung unter Druck durchzuführen, werden die Scheiten üblicherweise in Verbindung mit einem Stütz- bzw. Haltesieb und einer Haltevorrichtung, die als "Schale" (pie plate) "bezeichnet wird, verwendet. Zum Vergrößern der effektiven Piltrierfläche und damit zur Aufnahme größerer Volumina von Rohflüssigkeiten sowie sum Verlängern der Standzeit der Filtriereinrichtung ist es allgemein üblich, eine große Anzahl Scheiben (häuf ier mehr als 60) und deren zugehörige Halterungen in Stapelform zu verwenden. Eine -Filtereinrichtung dieser Art ist zwar sehr wirksam, sie hat jedoch den schwerwiegenden Nachteil, daß im allgemeinen zwei "bis drei Stunden sorgfältiger Arbeit erforderlich sind, um einen solchen Stapel zu montieren, insbesondere wenn sämtliche Filterelemente steril zu halten sind.

Es hat sich gezeigt, daß es x^esentlich einfacher ist, den Filter rohrförmig auszubilden, so daß er schnell in ein geeignetes Gehäuse einsetzbar ist und die Flüssigkeitsströmung radial durch die Rohrwandungen gerichtet wird. Dabei wird einmal die auf v/endige Stapelmontage vermieden, und ferner hat die Rohrform den Vorteil, daß der eingeführten Flüssigkeit ein relativ großer Flächenbereich zur Verfügung steht, wodurch sich eine erhöhte Produktionsgeschwindigkeit und eine längere Standzeit des Filters ergeben.

Rohrförmige Filterelemente dieser Art sind sowohl auf dem Gebiet der Mikrofiltration und bei herkömmlichen Tiefenfilter einrichtungen, z. B. Membranfiltern für umgekehrte Osmose oder Hyperfiltration zur Wasserentsalzung und für

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Flüssigkeitskonzentrationsverfahren, bekannt. Filterelemente und -einrichtungen für Hyperfiltration sind z. B, in den US-Patentschriften 3 578 175 und 3 715 036 beschrieben. Jedoch ist ein für Hyperfiltration benutzter PiIter für eine Kaltsterilisation nicht verwendbar. Erstens entfernt ein solcher Filter die Partikel oberhalb einer bestimmten Partikelgröße nicht vollständig. Ferner erfolgt eine Wanderung der Filtersubstanz, d.h. die Bestandteile des Filtermaterials brechen ab oder lösen sich und bewirken somit eine Verunreinigung des Filtrats. Schließlich ergibt sich die Gefahr, daß zurückgehaltene Partikel unter Schockeinwirkung, z. B. einer plötzlichen Änderung oder Umkehrung des Flüssigkeitsdrucks im System etwa aufgrund von Abblasen, freigegeben werden.

Bisher bekannte rohrförmige mikroporöse Filter umfassen ein gelochtes Stützrohr, z. B. aus einem Metall, um das eine Stützschicht aus einem Werkstoff wie Nylongewebe, eine Schicht des mikroporösen Filtrierwerkstoffs und eine äußere Schutzschicht aus einem porösen Werkstoff wie dem Nylongewebe gewickelt sind. Der Aufbau ist für eine von außen nach innen gerichtete Flüssigkeitsströmung ausgelegt, wobei das gelochte Metallrohr eine^m.echanische Halterung für die Filtrierschicht bildet. "Durch die Nylonstützschicht entfällt die Notwendigkeit, unter hohem Kostenaufwand und technischen Schwierigkeiten eine geeignete Anzahl löcher mit extrem kleinem Durchmesser durch Ätzen oder spanabhebendes Bearbeiten im Halterohr ausbilden zu müssen. Ferner wird die Gefahr einer Beschädigung der zerbrechlichen Filtrierschicht

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während deren Herstellung verringert, da die Schicht unmittelbar auf den nylonumwickelten Kern gewickelt wird.

Solche bekannten rohrförmigen Filter sind auswechselbar in einem geeigneten Gehäuse befestigt, das die Flüssigkeit iron außen nach innen richtet. Eine Spannvorrichtung mit einem im Filter angeordneten O-Ring hält den Filter an einem umgebenden Gehäuseabschnitt. Me Zuverlässigkeit dieser Befestigung hängt von der Geschicklichkeit des Benutzers beim richtigen Positionieren und Einspannen des Filters ab.

Der rohrförmige Filter ist zwar wesentlich vorteilhafter als ein Scheibenstapel, hat jedoch einige Nachteile. Erstens können herkömmliche rohrförmige Filter nicht in Serien sterilisiert werden, d. h. dadurch, daß unter Druck stehender Dampf (typischerweise bei Temperaturen über 121 C und Drücken über 1,05 kp/cm ) durch die Produktionsanlage einschließlich der Filtereinrichtung geleitet wird. Der gespannte Dampf bewirkt eine Ausdehnung der Filtrierschicht nach außen aufgrund der Feuchtigkeitsausdehnung. Da die Flüssigkeitsströmungsrichtung und die Druckdifferenz von außen nach innen verlaufen, führt die Feuchtigkeitsausdehnung zur Ausbildung von Falten im Filterelement. Jede Falte ist ein geschwächter Bereich in der Filtrierschicht, der bei Beanspruchung sehr leicht reißen kann. Da Reihensterilisation nicht durchführbar ist, muß die Filtereinrichtung vor jedem Fertigungslauf auseinandergebaut, autoklaviert und unter aseptischen Bedingungen wieder- zusammengebaut werden. Dies ist zeitraubend, kostspielig und erhöht die Gefahr einer ungewollten bakteriellen Verunreinigung.

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Zur Vermeidung der Paltenbildung und Erzielung einer Reihensterilisierbarkeit ist es erwünscht, eine von innen nach außen gerichtete Flüssigkeitsströmungsrichtung anzuwenden. Dabei ergibt sich jedoch das Problem, daß für die Filtrierschicht eine geeignete auslaßseitige Abstützung vorgesehen sein muß. Diese auslaßseitige Abstützung muß einerseits mechanisch stabil und andererseits hochgradig porös mit kleinem Porenaufbau sein, um das Eintreten der Filtrierschicht in die Poren zu vermeiden, Ferner darf keine Partikelabwanderung auftreten, die das Filtrat verunreinigen würde. Bei einer von innen nach außen gerichteten Flüssigkeitsströmung ergeben sich außerdem Herstellungsprobleme, da kein perforierter Kern aus festem Werkstoff vorhanden ist, in dem die Filtrierschicht ausbildbar wäre. Das Filterelement muß daher in Rohrform auf ein geeignetes zylindrisches Element, z. B. einen Dorn, gewickelt und von diesem abgenommen werden. Die relativ hohe Gleitreibung des Filtrierwerkstoffs verhindert jedoch ein Lösen des Doms von der zerbrechlichen Filtrierschicht durch Verschieben, ohne daß eine so große Kraft aufgewendet wird, daß die Schicht zerbrochen oder geschwächt würde.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines rohrförmigen Filterelements, das zuverlässig Partikel und Bakterien, deren Größe über einem vorbestimmten Wert liegt, aus einer durch das Filterelement von innen nach außen strömenden Flüssigkeit ausfiltriert und reihensterilisierbar ist. Dabei soll das Filterelement in einfacher Weise in eine Filtriereinrichtung einsetzbar und aus dieser herausnehmbar sein. Ferner sollen während des Betriebs keine Beanspruchungsbereiche auftreten, die leicht reißen könnten, so daß das Filterelement sehr betriebszuverlässig ist und eine lange Standzeit hat. Das Filter-

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element soll mechanisch stabil sein, einen relativ niedrigen Strömungswiderstand haben, keine partikelförmigen Verunreinigungen in das Filtrat abscheiden und sowohl vor als auch nach der Benutzung in bezug auf Unversehrtheit prüfbar sein. Das Filterelement muß bestehenden Bestimmungen für die Verarbeitung von Nahrungs- und Arzneimitteln entsprechen und kostengünstig herstellbar sein. Ferner soll ein Verfahren zum kontinuierlichen und raschen Herstellen von schraubenförmig enwickelten rohrförmigen Filterelementen ohne Reißen oder Schwächen des zerbrechlichen mikroporösen Filtrierwerkstoffs geschaffen werden.

Das rohrförmige Filterelement nach der Erfindung hat einen Verbundaufbau, umfassend eine erste innere Schicht hoher Porosität aus einem Werkstoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten und eine zweite Schicht aus einem mikroporösen Filtrierwerkstoff. Das Filterelement kann ferner eine äußere Schicht aus einem feinporigen Werkstoff aufweisen, die eine gute Halterung für die Filtrierschicht bildet und nicht absondert. Eine unter Druck stehende Flüssigkeit durchströmt das Filterelement von innen nach außen.

Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die erste innere Schicht ein hochnaßfestes Papier, die zweite Schicht ein sterilisierender Filtrierwerkstoff und die äußere Schicht eine poröse Folie aus expandiertem Polyäthylen, Die Porosität der inneren und der äußeren Schicht ist so groß, daß sie den Blasenpunkt der Filtrierschicht nicht merklich beeinflußt. Die Schichten sind schraubenförmig überlappend auf einen ortsfesten

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Dorn gewickelt, wobei jede Schicht sich selbst überlappt. Die Schichten werden gemeinsam entlang dem Dorn während des Wickeins vorwärtsbewegt, so daß sich keine Relativbewegung zwischen benachbarten Schichten ergibt. Ein den Durchtritt von ausfiltrierten Partikeln und Bakterien verhindernder Klebstoff dichtet die zweite Filtrierschicht im Überlappungsbereich ab. Die Enden des rohrförmigen Verbundelements sind über eine vorbestimmte länge an jedem Rand des Elements mit einem geeigneten abdichtenden Klebstoff, z. B. einer Polyurethan-Vergießmasse, imprägniert. Nach dem Aushärten des Klebstoffs bilden die Endabschnitte eine mechanische Halterung für das rohrförmige Element, während sie gleichzeitig den Durchtritt der Flüssigkeit oder der partikelförmigen und bakteriellen Verunreinigungen verhindern.

Die Erfindung gibt also ein rohrförmiges Filterelement zum Entfernen von Partikeln und Bakterien, deren Größe einen vorbestimmten Wert übersteigt, aus einer durch das Filterelement von innen nach außen strömenden Flüssigkeit an. Das Filterelement hat eine erste innere Schicht aus einem hochporösen Werkstoff mit niedrigem Gleitreibungskoeffizienten und eine zweite Schicht aus einem mikroporösen Filtrierwerkstoff mit Poren von im wesentlichen gleichmäßiger Größe. Das Filterelement kann eine äußere Stützschicht aus einem porösen Werkstoff, der sich nicht auflöst, aufweisen. Bei einer bevorzugten Weiterbildung besteht die innere Schicht aus einem hochnaßfesten Papier, die mikroporöse Filtrierschicht hat so kleine Poren, daß sämtliche Bakterien aus der Flüssigkeit ausfiltriert werden, "und die äußere Schicht ist eine feinporige Kunststoffolie oder ein hochnaßfestes

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hoehporöses Papier, das mit dem die mikroporöse FiltrierscMcht "bildenden Polymeren imprägniert ist. Die feinporige Struktur der äußeren Schicht haltert die zerbrechliche Filtriersehicht. lach einer bevorzugten Weiterbildung sind beide Enden des rohrförmigen Filterelemente mit einem geeigneten Dichtungsmittel, z. B. einer Polyurethan-Vergießmasse, imprägniert. Torzugsweise sind die Enden bis zu einer vorbestimmten Tiefe in. die Dichtungsmasse getaucht. Nach dem Aushärten der Dichtungsmasse bilden die Endabschnitte eine zusätzliche mechanische Halterung für die Rohrenden und verhindern den Durchtritt von Partikeln und Bakterien an der Filtrierschicht vorbei an deren Rand. Ein Herstellungsverfahren für das Filterelement, bei dem die zerbrechliche mikroporöse Filtrierschicht nicht beschädigt wird, umfaßt das schraubenförmige Wickeln der inneren Schicht auf einen ortsfesten Dorn, so daß die innere Schicht als Trägerschicht wirkt, sowie das schraubenförmige Darüberwickeln einer Schicht aus dem mikroporösen Filtrierwerkstoff. Wenn eine äußere Schicht benutzt wird, wird diese auf die mikroporöse Filtrierschicht gewickelt. Sämtliche Schichten bewegen sich gemeinsam entlang der Dornlängsachse. Jede Schicht ist selbstüberlappend, und wenigstens die Filtrierschicht ist im Überlappungsbereich abgedichtet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines bevorzugten rohrförmigen Filterelements nach der Erfindung;

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Pig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1;

Pig. 3 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung mit zwei Schichten;

Pig. 4 einen stark vereinfachten Vertikalschnitt durch eine Filtriereinrichtung, "bei der das Wegwerf-Filterelement nach Fig. 1 benutzt wird;

Fig. 5 einen vergrößerten Vertikalschnitt der

Halterung von Fig. 4, wobei Einzelheiten gezeigt sind, die in Pig. 4 aus Übersichtlichkeitsgründen entfallen; und

Pig. 6 eine vereinfachte Draufsicht auf eine

Vorrichtung zum Herstellen des rohrförmigen Pilterelements nach Pig. 1.

Pig. 1 zeigt ein rohrförmiges Filterelement 12 mit einem mittleren Hauptteil 14 und imprägnierten Endabschnitten 16 und 18. Der Haupt- oder Wandteil 14 hat einen Verbundaufbau (vgl. Fig. 2), bestehend aus einer ersten inneren Schicht 20, einer darüberliegenden zweiten Piltrierschicht 22 und einer über dieser liegenden äußeren Schicht 24. Jede Schicht ist schraubenförmig und sich überlappend gewickelt, wobei die Überlappungen in Überlappungsbereichen 20a, 22a bzw. 24a auftreten, die den Schichten 20 bzw. 22 bzw. 24 zugeordnet sind. Wenigstens die Filtrierschicht ist in ihrem Überlappungsbereich 22a abgedichtet. Durch

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die Rohrform ergibt sich eine relativ große Filterfläche in gedrängter Form.

Die innere Schicht 20, die dem Filterelement die strukturelle Festigkeit gi"bt, besteht aus einem hochporösen Werkstoff mit niedrigem (Jleitreibungskoeffizienten und hoher Kaßfestigkeit. Ein "bevorzugter Werkstoff ist ein hochnaßfestes Papier, wie es z. B. unter der Bezeichnung C-II40 von der Firma C.H. Dexter & Co., Winsdor Locks, Conn., USA, hergestellt und vertrieben wird. Vorzugsweise hat die innere Schicht einen Blasenpunkt Hull und "beeinflußt daher nicht den Blasenpunkt der Filtrierschicht 22. Da die innere Schicht 20 ein Tiefenfilter ist, bewirkt sie eine gewisse Vorfiltrierung einer das Filterelement von innen nach außen durchströmenden Flüssigkeit.

Die hohe Naßfestigkeit der inneren Schicht 20 gewährleistet, daß die Schicht sich in Anwesenheit der Flüssigkeit nicht auflöst. Dadurch wurden sonst die Vorfiltrierwirkung und die mechanische Halterungswirkung der inneren Schicht verlorengehen. Die Halterungswirkung der inneren Schicht ist besonders dann wichtig, wenn ein Gegendruck die Schichten 22 und 24 nach innen gegen die innere Schicht drückt. Die niedrige ffleitreibungseigenschaft der inneren Schicht wirkt sich auf ihre Funktion als Trägerschicht beim Herstellungsverfahren aus, das noch erläutert wird. Zusätzlich zu den vorgenannten Eigenschaften bietet dieses Papier den Vorteil, daß es den US-Bestimmungen betreffend die Verarbeitung von Nahrungsund Arzneimitteln entspricht und im Überlappung-sbereich 20a mit einem üblichen thermoplastischen Klebstoff (z. B.

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einem Klebstoff Kr. 1089 der Custom Coating and Laminating, Inc«, Worcester, Mass., USA, der ebenfalls den einschlägigen Bestimmungen entspricht) mit sich selbst befestigbar und abdichtbar ist.

Die zweite Filtrierschicht 22 besteht aus einer dünnen Folie eines mikroporösen Filtermaterials. Vorzugsweise wirkt das Filtermaterial sterilisierend und hat eine gleichmäßige Porengröße von 0,22 /um. Typische Filtermaterialien aus gebundenen Zelluloseestern dieser Type sind zu ca. 80 % porös,

haben einen Blasenpunkt von ca. 3,87 kp/cm (55 psi), sind autoklavierbar und haben einen Wasserdurchsatz von ca. 16 ml/min/cm der Filterfläche bei 25 C und einer Druckdifferenz von 0,7 kp/cm (10 psi). Eine typische Dicke einer solchen Folie ist 150-200 /um. Bei sachgemäßer Halterung widersteht dieser Typ von Filtermaterial wesentlich höheren Druckdifferenzen. Eine Porengröße von 0,22/um ist zwar empfehlenswert, kleinere Porengrößen sterilisieren jedoch die Filterflüssigkeit ebenfalls, allerdings mit entsprechend höheren Druckdifferenzen und verringertem Durchsatz. Mit zunehmender Porengröße erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, daß Bakterien durchgelassen werden, und sie sind daher nur für nichtsterilisierende Anwendungszwecke zu empfehlen, z. B. für die Reinigung von Waschflüssigkeiten von Mikromini atur schaltungen. Wie es für polymere mikroporöse Filtermaterialien charakteristisch ist, ist die zweite Schicht 22 äußerst zerbrechlich, hat eine hohe Gleitreibung und eine Feuchtigkeitsausdehnung von ca. 6 %,

Die äußere Schicht 24 besteht aus einem porösen Werkstoff, dessen Porenstruktur ausreichend fein ist, so daß die Schicht

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die Zwischenschicht 22 haltert, ohne daß diese aufgrund eines Eindringens der Schicht 22 in die Poren oder Löcher der Schicht 24 geschwächt oder "beschädigt wird. Ferner muß die Schicht 24 unauflösbar sein, d. h. es dürfen sich keine Partikel von ihr absondern, die in das Filtrat wandern würden. Ebenso wie die innere Schicht 20 muß die äußere Schicht 24 eine hohe Naßfestigkeit haben, da sie im ITormalbetrieb eine mechanische Halterung für die Schichten 20 und 22 bildet. Vorzugsweise hat sie einen niedrigen Blasenpunkt, der den Blasenpunkt der Filtrierschicht 22 nicht beeinträchtig , Eine so aufgebaute Schicht bildet nicht nur eine Halterung für die Filtrierschicht 22, sondern erlaubt auch eine seitliche Strömung. Dadurch kann wiederum der Gesamtbereich der Zwischenfilterschicht wirksam sein anstelle nur des Teils, der den Öffnungen in der äußeren Stützschicht zugewandt ist. Dadurch wird der Gesamtdurchsatz des wegwerfbaren Filterelements erhöht. Es kann zwar aus Gründen der Kostenersparnis sowie der Wirksamkeit eine Umwicklung oder ein "Strumpf" aus Nylon- oder Polypropylengewebe wie bei bisher üb"¹ ichen Filterrohren verwendet werden, vorzugsweise wird die Schicht 24 jedoch aus einer feinporigen Kunststoffolie, insbesondere einem nichtgewebten, expandierten hochdichten Polyäthylensieb hergestellt (z. B. einer Folie, wie sie unter dem Warenzeichen Delnet Type DL-50 der Hercules, Inc., Wilmington, Delaware, USA, vertrieben wird).

Das expandierte Polyäthylensieb, das bevorzugt die äußere Schicht 24 bildet, hat ein Yorsprtinge bildendes Muster aus miteinander fluchtenden Rippen, die durch dünnere, quer gerichtete Fäden miteinander verbunden sind. Außerdem definieren diese Rippen und Fäden ein Muster von sehr

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gleichmäßigen Löchern, d ie vorzugsweise eine H messung im Bereich von O,3^Q'-O,5 mm haben. Solche WerV-s+offe sind hochpor^s, %-rährend sie -leich-eiti- öle erwünschte Stütze für die Filtrierschiebt 22 unter Drücke^ "bis zu 7,03 kp/cm² (100 psi) bilden. Werr die Schicht überlappend gewickelt ist, "bilden die einander berührenden Schichten eine mechanische Verbindung, ca el ie Yorsprünge des Fusters ineinandergreifen,

Ein weiterer als äußere Schicht 24 s^-e ei irret si" 7Jei'rptoff ist ein hochnaßfestes, hochporöses Papier, -.vas *r:v'- eir.er atisgehärteten polieren Fasse oder ei?;es: Ie3i: der Ar⁺- impräimiert ist^ wie er bei der Pilätmi? cer :;i*;r -^or^ser Filtrierschicht 22 TrerwenGst '-Jirä, Es ->m;:c9 ·.>■;?*'-ereilt, daß bei dieseüi "ferkstoff ^ei Terv/e^o^"" λ" :^::--s?:T:'i''^>s^Ti." mit Sterilisation eine ^ria^.nehmbar- "o¹:·= PSr-"'"!^"?,""-scheidn-'-irr auftritt, insbesondere währen^ ei'er ^r'el^ve^— Dampfs+erilisatior, die in solchen Fälle" oft angewandt wird. Aus diesem G-rund wird das expandier·"-« ^.cc^dichte Polyäthylen bevor^u^t.

In der US-PS 2 926 104 ist ein Verfahren -zv.m herstellen eines lackimprägnierten Papiers erläutert, das die srleichmäßigen Porositätseigenschaften eines absoluten Filters sowie eine ungewöhnlich hohe Gefügefestierkeit aufgrund der Wirkung des ausgehärteten Lacks beim Verbinden der Papierfasern zeigt. Dieses Bindemittel ergibt nicht nur eine relativ kräftige Schicht mit guten Strömungsverteilungskennlinien, sondern verringert auch das Wegbrechen oder Ablösen von Papierfasern, die dann in das Filtrat wandern. Der erwünschte Effekt ist swar mit verschiedenen porösen Faserstoffen erzielbar, die äußere Schicht 24 kann .iedoch aus einem hochporösen, hochnaßfesten Papier hergestellt

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sein, wie es normalerweise für die Herstellung· von Teebeuteln verwendet wird (z, B₀ Dexter C-1140-Papier) und auch die innere Schicht 20 bildet. Dieses Papier ist g-ßerst por^Sp hochfest bei Benetzung mit heißen Flüssigkeiter, leicht erhältlich und relativ kostenini^stip-. Der lack, mit öeia das Panier retränkt ist, ist vor^nrsvtfeise von der Art_g daß er heim Aushärten, hei de"-i er port's "-;ird_P eine Porenpröße von ca. 5-10/¹I⁷Ti

ter_s daß durch das I^prä^nierer des Papiers mit einem railcroporöser. Pilterlack" ein £cev;isser Porosi-;ätsTerliist auftritt _g der den Elassnpunkt der änUsren Schicht 24 von hull auf eis zn O₅55 kp/cs^

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Bis TT^de" If n^fl IP des Filterelemente 12 sind mit eiders reei^neten Dic^tixnp-ssittel ah-Fedichtet, woänrch der Rohraiifbau zusätzlich mechanisch ere stützt wird nnd eir? Durchtritt von !infiltrierter Flüssigkeit oder bakterielle-'-· Verunreinigungen vorbei aH "freien" Ende der mikroporösen Filtrierschiclit 22 verhindert wird. Das Dichtungsmittel inu3 ferner den Durchtritt von Verunreinigungen der durch. die Schicht 22 ausfiltrierten Partikelgröße verhindern. Geeignete Dichtungsmittel sind Silikonharze, aber aus noch zu erläuternden Gründen wird eine Polyurethan-Vergießmasse bevorzugt (z. B. die Masse TS-1525-32 der Hughson Chemicals, Lord Corporation, Erie, Pa., USA).

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Bei dem "bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden zwar drei Schichten 20, 22 und 24 verwendet, das Filterelement kann jedoch auch nur zwei Schichten aufweisen, nämlich die innere Stütz- und Trägerschicht 20 und die Filtrierschieht 22 (vel. Pie·. 3). Die Zusammensetzung, die Kennlinien und die Punktion der Schichten 20 und 22 entsprechen denen des Dreischichten-AusführunFS-"beispiels nach den Pig. 1 und 2. Wenn .-jedoch die ^wei Schichten aufweisende Ausführunpsform verwendet wird, muß für die Schicht 22 eine geeignete mechanische Stütze auf der Abströmseite vorgesehen sein. Eine solche Stütze oder Halterung kann ein Rohr aus einem festen Werkstoff sein, der durch Vorsehen einer großen Zahl Löcher porös gemacht ist; ,jedes Loch hat einen Durchmesser von ca. 0,25 mm. Perner ist die Innenfläche des Halterohrs vorzugsweise mit einem geeigneten Material niedriger Reibung, z. B. einem Material, das von der E. I, DuPont de ITemours Corporation unter dem Handelsnamen Teflon vertrieben wird, "beschichtet, um das Einschieben und Herausziehen des Filterelements zu erleichtern. Diese Anordnung ist jedoch in der Herstellung wesentlich teurer als die drei Schichten umfassende Ausführung, insbesondere deshalb, weil die Ausbildung der Löcher im Halterohr ein teures Fotoätzverfahren bedingt.

Fig. 4 zeigt das rohrförmige Filterelement 12 nach den Fig. 1 und 2 in einer Filtriereinrichtung 26 (vgl. die US-Patentanmeldung Nr. 565 095 gleichen Datums, auf die hier Bezug genommen wird). Die Einrichtung 26 umfaßt im wesentlichen ein Gehäuse 28 mit einem Einlaßkanal 30 und einem Auslaßkanal 32. Ein Löcher aufweisendes Halteelement oder Sieb 34 ist im Gehäuse mit einem

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ringförmigen. Spielraum 36 zwischen der Außenfläche des Siebs 34 und der Innenfläche des Gehäuses 28 angeordnet. Das rohrförmige Wegwerf-Filterelement 12 ist unmittelbar innerhalb des Siebs 34 so angeordnet, daß die äußere Schicht 24 dem Sieb 34 benachbart ist. Zwischen der Außenfläche des Filterelements 12 und der Innenfläche des Siebs besteht bei trockenem Filterelement ein kleiner Spielraum 36. Dieser Spielraum erleichtert das Einschieben des Filterelements 12 ohne Abrieb oder sonstige Beschädigung einer der das Filterelement bildenden Schichten. Im Betrieb wird jedoch durch die Feuchtigkeitsausdehnung der Schichten 22 und 20 und den nach außen gerichteten Druck der Flüssigkeitsströmungskräfte der mittlere Teil 14 des Filterelements 12 gegen das Sieb 34 gedrückt. Um die erforderliche mechanische Abstützung für den Teil 14 insbesondere bei Betrieb mit Arbeitsdrücken bis zu 7,03 kp/cm zu gev/ährleisten, ist das Sieb 34 aus einem festen Werkstoff, z. B. korrosionsfreiem Stahl, hergestellt. Ferner hat das Sieb 34 eine große Zahl Löcher hinreichend kleiner Größe, so daß eine gute Abstützung für die Schichten 20, 22 und 24 gegeben ist, ohne daß der Strömungswiderstand merklich erhöht wird, löcher, die durch übliche Ätz-, Stanz- oder spanabhebende Bearbeitungsverfahren gebildet sind und einen Durchmesser Ton ca. 0,8 mm haben, eignen sich hierfür.

Das Filterelement 12 ist im Gehäuse 28 dicht abgestützt durch eine Einheit, die ein einlaßseitiges und. ein auslaSseitiges Strömungsleitglied 38 bzw. 40 umfaßt, deren jedes auf seiner Außenfläche zwei elastische Elemente 42 trägt. Diese sind zwischen einem Flansch 38a oder 40a,

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der an den Strömungsleitgliedern 38 bzw. 40 ausgebildet ist, und einem Innensieb-Halteglied 44, das im wesentlichen ringförmig ist, gehalten. Die Innensieb-Halteglieder 44 tragen ein inneres Sieb 46, dessen Form und Aufbau dem äußeren Sieb 34 entsprechen, das jedoch innerhalb des Wegwerf-Filterelements 12 angeordnet ist. Das innere Sieb 46 bietet dem Filterelement eine gewisse mechanische Abstützung sowohl während dessen Einsetzens in die Einrichtung 26 als auch im Betrieb im Fall des Auftretens eines Gegendrucks. Ferner erfolgt durch das Sieb 46 eine gewisse Vorfiltrierung für die Schichten 20, 22 und 24, und das Sieb 46 dient ferner als Stützsieb für ein Vorfilter, falls ein solches verwendet wird.

Zum sicheren Befestigen und Abdichten des Filters in der Einrichtung, während die erwünschte von innen nach außen gerichtete Flüssigkeitsströmung geschaffen wird, werden die Strömungsleitglieder 38 und 40 in Längsrichtung zusammengezogen, indem eine Mutter 48 angezogen wird, die auf einen zentralen Stab 50 geschraubt ist, der am auslaßseitigen Strömungsleitglied 40 gesichert und im einlaßseitigen Strömungsleitglied 38 drehbar gelagert ist. Da das innere Sieb 46 eine Bewegung der Innensieb-Halterungen 44 aufeinander zu verhindert, erzeugt die Bewegung der Strömungsleitglieder eine Längskompressionskraft, die auf die elastischen Elemente 42 wirkt, wie in Fig. 5 durch die Pfeile 52 angegeben ist. Aufgrund dieser Kompressionskraft verformen sich die elastischen Elemente 42 radial nach außen gegen das umgebende Gehäuse 28, wie durch die Pfeile 54 (Fig. 5) angegeben ist. Diese Radialbewegung dichtet den Endabschnitt 16 des zwischengefügten

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Filterelemente 12 fest ab. Eine gleiche Wirkung zwischen dem Strömungsleitglied 38 und dem einlaßseitigen Halteglied· 44 macht das öftere Side 18 des Filterelements dicht. Es ist zu beachten, daß das innere Sieh 46 zwar diese Bewegung der Glieder 44 aufeinander zu verhindert, diese Funktion jedoch durch alternative Konstruktionen, z, B. Stäbe oder ein Rohr mit großen Öffnungen, ausgeübt werden könnte. Solche Ausbildungen "bieten allerdings nicht die Halterungs- und Torfiltrier-Vorteile eines Siebs.

Vorzugsweise wird die Länge der Endabschnitte 16 und 18 so gewählt, daß das eine elastische Element 42 gegen den imprägnierten Endabschnitt 16 oder 18 und das benachbarte elastische Element 42 gegen den dem Endabschnitt benachbarten mittleren Abschnitt 14 des Filterelements 12 wirkt. Dadurch ergibt sich eine wirksamere Dichtung als mit einem einzigen gleichartigen elastischen Element, da unterschiedliche Kompressionskennlinien der Abschnitte 14 und 16 oder 18 automatisch ausgeglichen werden. Ferner hat diese Anordnung den Vorteil, daß die auf die zerbrechliche Filtrierschicht 22 an der Zwischenfläche zwischen den Abschnitten 14 und 16 wirkende Belastung reduziert wird.

Wenn die äußere Schicht 24 aus einem expandierten Kunststoff sieb gebildet ist, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß die radiale Dichtungskraft der elastischen Elemente, die zum Blockieren einer seitlieh durch die Schicht 24 zum Verbindungspunkt mit dem Endabschnitt 16 oder 18 erfolgenden Flüssigkeitsströmung erforderlich ist, die zerbrechliche Filtrierschicht 22 zum Reißen bringt. Deshalb muß die zur Bildung der Enden 16 und 18 verwendete Dichtungsmasse nach dem Aushärten hydrophil sein. (Wenn die Dichtungsmasse den ihr benachbarten Filter hydrophob machen würde, würde der Filter nicht benetzt

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werden und würde dann dem Blasenpunkt-Testgas keinen Kapillarwiderstand entgegensetzen, und infolgedessen könnte der Blasenpunkt nicht als eine Anzeige für die Unversehrtheit des Filters "benutzt werden») Die vorgenannte Polyurethan-Yergießmasse ist eine "bevorzugte Dichtungsmasse, da sie hydrophil ist, während Silikonharze nach dem Aushärten hydrophob sind. Ferner wurde festgestellt, daß das expandierte Kunststoffsieb in den Endabschnitten 16 und 18 fest mit der Schicht 22 verbindbar ist, indem Aceton oder ein s-eeignetes Lösungsmittel über einen Bereich des Kunststoffsiebs an den Enden des Filterelements während der Wicklung desselben aufgebracht wird. Dadurch wird die darunterliegende Filtrierschieht 22 erweicht, und der Kunststoff verbindet sich mechanisch mit der Schicht 22.

Wenn die äußere Schicht 24 aus einem lackgetränkten Papier gebildet ist, können die elastischen Elemente gefahrlos einen zum Blockieren der Flüssigkeitsströmung von den Endabschnitten 16 und 18 ausreichenden Dichtungsdruck ausüben, so daß in diesem Fall eine hydrophobe Dichtungsmasse verwendet werden kann.

Nachdem das rohrförmige Filterelement somit dicht angeordnet ist, strömt durch den Einlaßkanal 30 in die Einrichtung 26 eintretende unfiltrierte Flüssigkeit durch geeignete Öffnungen in dem einlaßseitisren Strömungsleitglied 38 (vgl. Pfeil 56) und wird in das Innere des rohrförmigen Filterelements 12 gerichtet. Der einzige Strömungsweg vom Inneren des Filterelements 12 verläuft durch die Schichten 20, 22 und 24- und die Löcher in dem äußeren Sieb 34 nach außen (vgl. Pfeile 58). Dann strömt das Filtrat im Bereich 36.zum Auslaß 32,

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Es ist zn "beachten, daß die das Filterelement 12 "bildenden Werkstoffe mit Ausnahme des die äußere Schicht 24 bildenden Kunststoffsiebs Papier sind. Infolgedessen reagieren sie ,^leicharti/T auf Benetzen und Druck, und die Verbundschichten des Filters "bewegen sich gemeinsam während des Betriebs oder während einer Reihen-Dampfsterilisation. Ferner verläuft die feuchtigkeitsbedingte Ausdehnung der Schichten in die gleiche Richtung wie die unter Druck erfolgende Flüssigkeitsströmung von innen nach außen durch das Filterelement. Bei der Erfindung werden daher die bei bisherigen Filtern auftretenden Falten- und Belastungsprobleme im Zusammenhang mit einer von innen nach außen gerichteten Strömung gegen die Ausdehnungsrichtung von wenigstens einigen Schichten des Filters vermieden.

Fis:. 6 veranschaulicht ein Verfahren sum Herstellen des rohrförmigen Verbund-Filterelements 12. Auf einer Plattform 60 sind ein futterartiger Dornhalter 62 und ein freistehender ortsfester zylindrischer Dorn 64 mit einer glatten Außenfläche befestigt. Vorratsrollen 66, 68 und 70 tragen Materialbahnen, die die Schichten 20 bzw. 22 bzw. 24 bilden. Jede Vorratsrolle ist in bezug auf den Dorn abgewinkelt angeordnet, so daß die Schichten 20, 22 und 24 schraubenförmig so auf den Dorn gewickelt werden, daß jede Schicht sich selbst überlappt und in Längsrichtung entlang dem Dorn in Richtung des Pfeils 72 mit gleicher Geschwindigkeit vorrückt. Die Triebkraft für das Wickeln und den Vorschub der Verbundschichten wird von einem Riemen 74 erzeugt, der in Richtung der Pfeile 76 durch zwei Treibrollen 78 in Üblicher Weise betrieben wird. Eine Bahn 80 des Riemens ist eng um den Dorn geschlungen.

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Das die Schicht 20 "bildende Material wird unter die Schlaufe der Riemenbahn 80 geführt, so daß es sich eng um den Dorn 64 wickelt und in Richtun/x eines Pfeils 72 fortbewegt. Der niedrige Gleitreibunprsko effizient der Materiarbahn 20 ist bei der Erzielung der Schraubenbewegung der gewickelten Bahn über den Dorn wichtig« An einer nach der Riemenbahn 80 liegenden Stelle wird die Bahn 22 des mikroporösen Filtriermaterials über die vorwärtsbewegte Trägerschicht 20 gewickelt. An einer noch weiter von der Riemenbahn 80 entfernten Stelle wird die äußere Materialbahn 24, falls sie verwendet wird, in gleicher Weise über die Schicht 22 gewickelt. Dieses Verfahren behandelt das zerbrechliche mikroporöse Filtriermaterial sehr vorsichtig, da keine Relativbewegung zwischen den Schichten während des Wickeins stattfindet und der Riemen 74 das mikroporöse Filtriermaterial zu keiner Zeit berührt. Vorzugsweise sind die Rollen 66, 68 und 70 entlang dem Dorn £% so mit Abständen an.ereordn.et, daß die Üherlapptmgsbereiche 20a, 22a und 24a .jeder Schicht 20, 22 und 24 nicht selbst übereinanderlie.Pcen.

Während sich die die Schicht 22 bildende Materialbahn von der Vorratsrolle 68 abwickelt, wird entlang einem Rand der Bahn durch eine Düse 84 ein dünner Klebstoffwulst 82 aufgebracht. Der Klebstoffwulst 82 liegt auf der Materialbahn innerhalb des Überlappungsbereichs, so daß er jede Windung der Bahn mit der folgenden Windung verbindet und eine kontinuierliche zylindrische Schicht erhalten wird. Eine gleiche Anordnung (nicht gezeigt) kann in bezug auf die Bildung der inneren Trägerschicht sowie der äußeren

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Schicht, wenn diese ein lackimprägniertes Papier ist, verwendet werden. Alternativ kann auf die MateriaTbahn ein dünner Wulst eines thermoplastischen Klebstoffs aufgebracht und durch eine nahe dem Dorn am Überlappungspunkt angeordnete warme Platte verschmolzen werden. Vorziigsweise entsprechen der Klebstoff 82 und andere mit der Flüssigkeit in Berührung Felangende Materialien den einschlägigen Bestimmungen über die Verarbeitung von IFahrungs- und Arzneimitteln. Ein empfohlener Klebstoff zur Verwendung mit der Schicht 22 ist ein polymerer Lack, wie er zur Bildung der Schicht 22 verwendet wird, der für eine .gute Dichtung zwischen den Windungen sorgt und gleichzeitig den Durchtritt von Bakterien und Partikeln der von der Schicht 22 filtrierten Größe verhindert. Each dem Vorschub des dichten Verbundaufbaus 14 über das Ende des Doms 64 hinaus bewegt sieh eine Schneidscheibe 86 periodisch in Richtung eines Pfeils 88 und schneidet das Rohr in Stücke mit vorbestimmter Länge. Eine Halterung 90 haltert das Rohr 12 während des Schneidvorgangs. Ein nur als Beispiel dienender typischer Durchmesser des fertigen rohrförmigen Filterelements ist ca. 38 mm.

Wenn die äußere Schicht 24 aus Kunststoffsiebmaterial besteht, wird kein dem Wulst 82 entsprechender Klebstoffwulst aufgebracht, da das Sieb sich mechanisch mit sich selbst verbindet. Ein quer verlaufendes Band bzw. ein Streifen Aceton oder eines anderen geeigneten Lösungsmittels wird periodisch auf die Schicht 24 über einem Bereich aufgebracht, der die Endabschnitte 16 und 18 jedes Filters bildet. Bevorzugt trennt die Schneidscheibe 86 daher das Rohr in der Mitte des mit Aceton behandelten quer verlaufenden Streifens.

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Bei der Herstellung der nur zwei Schichten umfassenden
Ausführungsform nach Pig. 3 ist das Herstellungsverfahren natürlich im wesentlichen identisch, wobei nur über die
Schicht 22 keine äußere Schicht 24 gewickelt wird.

Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf ein Filterelement erläutert, das eine Flüssigkeit kaltsterilisiert; sie umfaßt ,jedoch auch die Verwendung eines nichtsterilisierenden mikroporösen Piltriermaterials. Solche Webstoffe haben jedoch im Vergleich mit dem Kunststoffnetz
bzw. -sieb oder dem lackimprägnierten Papier einen beträchtlichen Kostennachteil.

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Claims

Patentansprüche

1 .j Rohrförmiues Filterelement zum Entfernen von eine vor-Destimmte Größe übersteigenden Partikeln aus einer aus dem Inneren des Filterelements nach außen strömenden Flüssigkeit,

gekennzeichnet durch eine innere Schicht (20) aus einem porösen Werkstoff mit niedrigem G-leitreibungskoeffizienten, und eine äußere, auf der inneren Schicht (20) angeordnete Schicht (22) aus einem mikroporösen Filterwerkstoff.
2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die "beiden Schichten (20, 22) schraubenförmig gewickelt und an den Windungsüberlappungsstellen mit Klebstoff befestigt sind, wobei die äußere Schicht (22) durch einen kontinuierlichen Klebstoffwulst (82) befestigt ist, der den Durchtritt der Partikel verhindert.
3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (16, 18) der Schichten an jedem Ende des Filterelements mit einem Material (92) imprägniert ist, das den Durchtritt von Partikeln verhindert.
4. Filterelement nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Filtrierschicht (22) eine dritte Schicht (24) aus einem porösen Werkstoff angeordnet ist, die zur Abstützung der Filtrierschicht (22) einen relativ feinporigen Aufbau hat.

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5. Filterelement nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Schichten (20, 22, 24) jeweils schraubenförmig ge\iickelt und mittels eines Klebstoffs an den Überlappungen der Windungen (20a, 22a, 24a) befestigt sind, wobei die Filtrierschicht (22) mittels eines kontinuierlichen Klebstoffwulstes (82) gesichert ist, der den Durchtritt von Partikeln verhindert.
6. Filterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (16, 18) jeder Schicht an jedem Ende des Filterelements (12) mit einer Masse imprägniert ist, die den Durchtritt der Partikel verhindert.
7. Filterelement nach. Anspruch. 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht (24) aus einem hochnaßfesten Papier besteht, das mit einem die mikroporöse Filtrierschicht (22) bildenden ausgehärteten Lack getränkt und intermittierend befestigt ist, wodurch der Blasenpunkt der äußeren Schicht (24) gesenkt wird.
8. Filterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die innere Schicht (20) bildende Werkstoff ein hochnaßfestes Papier ist, daß der die Filtrierschicht (22) bildende Werkstoff eine so kleine Porengröße hat, daß die durchströmende Flüssigkeit kaltsterilisiert wird, daß der die dritte Schicht (24) bildende Werkstoff ein feinporiges Kunststoffnetz ist, und daß die Endabschnitte (16, 18) jeder Schicht (20, 22, 24) zu einer vorbestimmten Tiefe mit einer hydrophilen, den Durchtritt von Partikeln verhindernden Masse getränkt sind.

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9. Filterelement nach .Anspruch. 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die zweite Schicht (22) bildende Werkstoff eine gleichmäßige Porengröße -von ca. 0,22 /um hat, daß das die dritte Schicht (24) bildende Kunststoffnetz eine feinporige expandierte Polyäthylenfolie mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Porengröße von ca. 0,38-0,5 mm ist, und daß die die Endabschnitte (16, 18) sämtlicher Schichten (20, 22, 24·) imprägnierende Masse eine Polyurethan-Vergießmasse ist.
10. Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daü die erste (20) und die dritte (24) Schicht einen Blasenpunkt von ca. UuIl haben.
11. Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der die zweite Schicht (22) bildende Werkstoff eine dünne Folie aus Zelluloseestern ist, die zu ca. 80 % porös ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Filterelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Dorn eine innere Trägerschicht aus einem hochgleitfähigen Werkstoff, dessen Struktur sich während einer Gleitbewegung nicht ändert, und auf diese innere Schicht eine zweite Filtrierschicht schraubenförmig aufgewickelt werden, und daß ein schmaler Streifen der überlappenden Abschnitte jeder der Schichten während des Wickeins befestigt wird, wobei die Wickelschritte

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so koordiniert werden, daß die Schichten gemeinsam in die gleiche Richtung entlang der Dornlängsachse vorgeschoben werden.
13» Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch schraubenförmiges Wickeln einer dritter, äußeren Schicht auf die zweite Wickelschicht, die während des Wickeins an einem schmalen Streifen ihrer überlappenden Abschnitte "befestigt und gemeinsam mit der ersten und der zweiten Schicht in die gleiche Richtung -vorgeschoben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Triebkraft für das Wickeln und den Vorschub nur auf die innere Trägerschicht wirkt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebkraft von einem Riemen erzeugt wird, dessen eine Bahn um den Dorn geschlungen ist.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Trägerschicht unter der Schleife des Riemens gewickelt wird und daß die zweite und die dritte Schicht an getrennten Stellen gewickelt werden, die entlang dem Dorn mit Abstand von der Schleife in Vorschubrichtung liegen.

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17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand so gewählt wird, daß die überlappenden Abschnitte jeder Schicht versetzt liegen.
18. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Befestigen ein dünner Klebstoffwulst auf die überlappenden Abschnitte der zweiten Piltrierschicht (22) vor dem Wickeln aufgebracht wird.
19. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den Wickelschichten gebildete durchgehende Rohrstrang periodisch durchgeschnitten wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19 ₉ dadurch gekennzeichnet, daß ein Lösungsmittelstreifen auf die dritte Schicht zu ihrem Verbinden mit der zweiten Filtrierechicht aufgebracht wird, wobei der Schneidvorgang in der Mitte des Streifens erfolgt.

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