DE3877471T2

DE3877471T2 - Herstellung eines filterelements.

Info

Publication number: DE3877471T2
Application number: DE8888308364T
Authority: DE
Inventors: Teruaki Hane; Satoshi Ogata; Kozo Tanoue
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1987-09-10
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2008-09-10
Also published as: JPH0829206B2; DK503588A; KR960006213B1; EP0307234A3; DK503588D0; KR890004755A; DE3877471D1; EP0307234A2; JPS6470114A; EP0307234B1; AU610641B2; AU2203588A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements zur Präzisionsfiltration, das man durch Formpressen einer angesammelten Masse von Chemiefasern zu einem Hohlkörper erhält.
Ein herkömmliches Patronenfilterelement hat eine an beiden Enden geöffnete Hohlform und besteht aus porösem Material wie z.B. angesammelte Masse von fasern, das nachfolgend mit "in Tiefenausführung" bezeichnet wird. (Derartige herkömmliche Patronenfilterelemente in Tiefenausführung werden beispielsweise in WO-A-85/05286 und EP-A-0175432 beschrieben.) Abbildung 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Patronenfilterelements in Tiefenausführung, das in einem Gehäuse vorgesehen ist. In dem fall, wo aufzubereitendes Wasser A mit einem solchen Filterelement filtriert wird, wird ein Filterelement 4 zur Innenseite eines Gehäuses 2 angeordnet und daran anschließend eine aufzubereitende Flüssigkeit A in das Gehäuse 2 gedrückt und bewirkt, daß die Flüssigkeit von der Außenseite des Filterelements zur Innenseite desselben eindringt. An einem unteren Teil und einem oberen Teil innerhalb des Gehäuses 2 sind Vorsprünge (Gehäuse- Versiegelungsteile) 2A zur Befestigung des Filterelements 4 und Versiegelung desselben vorgesehen. Die während der Eindringung durch die Innenseite des Filterelements der Filteraufbereitung unterzogene aufbereitete Flüssigkeit B wird aus einem Ende des Gehäuses 2 zur Außenseite des Systems herausgenommen.
Um die Filtrierbarkeit des Filterelements voll auszunutzen, ist es erwünscht, daß die Endfläche 1 des Filterelements 4 relativ zum Gehäuse 4 vollständig abgesiegelt wird, jedoch ist die Absiegelbarkeit des Filterelements relativ zum Gehäuse effektiv geringer, so daß sich die erwartete filtrierbarkeit häufig nicht erzielen läßt. So macht beispielsweise in Abb. 4, die einen teilweise vergrößerten Querschnitt des Teils IV (das Versiegelungsteil des Filters relativ zum Gehäuse) in Abb. 3 zeigt, die aufzubereitende Flüssigkeit A, nachdem sie von der Endfläche 1 des Filterelements 4 eingedrungen ist, einen Umweg um das Gehäuseversiegelungsteil 2A herum und durchströmt den kürzesten Durchflußweg 3, wo der Druckverlust minimal ist, um dadurch die Filtergenauigkeit des Patronenfilters in Tiefenausführung zu beeinträchtigen. Um zu verhindern, daß die Flüssigkeit einen solchen kürzesten Durchflußweg durchströmt, ist versucht worden, eine vorab preßgeformte Verschlußkappe oder gestanztes, folienähnliches Material mit einem Kleber oder Hitzeschmelzklebstoff mit der Endfläche des Filterelements zu verkleben.
Ein solches Verfahren bringt jedoch Nachteile mit sich, indem es schwierig ist, die Menge des zum Zeitpunkt des Verklebens anhaftenden Klebers oder Hitzeschmelzklebstoffs zu kontrollieren, oder indem, wenn der Kleber oder desgleichen zu tief in die Endfläche eindringt, die Filterfläche des filters verringert wird, um seine Filtrierbarkeit zu reduzieren.
Außerdem besteht ein Problem, indem die Hände von Arbeitern oder der Filter zum Zeitpunkt des Verklebungsvorgangs mit dem Kleber oder desgleichen verschmutzt werden.

KURZE INHALTSANGABE DER ERFINDUNG

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Filterelements, mit dem es ermöglicht wird, die Endflächen des Filterelements einfach und wirksam abzusiegeln, ohne sich auf die herkömmliche Benutzung von Klebern zu verlassen, welche die Kontrolle der anhaftenden Klebermenge erfordern und Schmutz verursachen.
Der vorliegenden Erfindung wohnt Folgendes inne: Ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements, das einen Hohlkörper aufweist, der aus thermoplastischen Hitzeschmelzklebstoff-Mantelkern-Chemiefasern besteht, und bei dem jede seiner Endflächen versiegelt ist, wobei dieses Verfahren die Aufbringung - nacheinander - einer thermoplastischen Folie und eines Filterelements auf einer mit einer Schicht aus einem wärmeleitfähigen- und freigebenden Oberflächenmaterial versehenen Heizplatte als Wärmequelle in einer solchen Weise umfaßt, daß eine Endfläche des besagten Filterelements mit der besagten thermoplastischen Folie in Berührung gebracht und die Endfläche des besagten Filterelements mit der besagten thermoplastischen Folie heißverklebt wird, und die Wiederholung des Arbeitsvorgangs für die andere Endfläche des Filters.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Abb. 1 zeigt eine Seitenansicht, welche eine praktische Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Filterelements nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Abb. 2 zeigt einen teilweisen Querschnitt, der einen Ankereffekt in dem Fall veranschaulicht, wo eine thermoplastische Folie in der vorliegenden Erfindung geschmolzen worden ist.
Abb. 3 zeigt einen Querschnitt, der den Zustand veranschaulicht, wo ein herkömmliches Patronenfilterelement in Tiefenausführung zur Innenseite eines Gehäuses angeordnet ist.
Abb. 4 zeigt einen teilweise vergrößerten Querschnitt des eingekreisten Teils IV in Abb. 3.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Beispiele der das Patronenfilterelement (nachstehend das Filterelement genannt) bildenden, in der vorliegenden Erfindung verwendbaren thermoplastischen Chemiefasern sind Polyolefinfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Acrylfasern, Hitzeschmelzklebstoff-Verbundfasern, die man durch Verbinden der Faserkomponenten der vorgenannten Fasern erhält, usw.
Diese müssen Hitzeschmelzklebstoff-Verbundfasern sein. Außerdem ist die in der vorliegenden Erfindung verwendbare thermoplastische Folie möglichst von derselben Komponente oder eine ähnliche Komponente wie die Chemifaserkomponente (besonders wie die Mantelkomponente der Fasern), welche das Filterelement bildet, jedoch kann die Folie eine aus einer Komponente bestehende sein, die einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als den der Komponente, welche das Filterelement bildet. Die thermoplastische Folie und die Endfläche des Filterelements werden in der Weise heißverklebt, daß zumindest ein Teil der Folie durch die von der Heizplatte als Wärmequelle erzeugte Hitze geschmolzen und mit der Endfläche des Filterelements verklebt wird. Ist der Schmelzpunkt der Komponente der thermoplastischen Folie niedriger als derjenige der jeweiligen, das Filterelement bildenden Komponenten, fließt der geschmolzene Teil 8 der Folie gemäß Darstellung in Abb. 2 zwischen die Oberflächenschicht- fasern der Endfläche des Filters gemäß Darstellung in Abb. 2 und kühlt in dieser Phase gleichsam ab und verfestigt sich, so daß die thermoplastische Folie infolge eines Ankereffekts fester mit der Endfläche des Filterelements verklebt wird.
Die thermoplastische Folie wird mit der Endfläche des Filterelements heißverklebt, um diesen Teil abzusiegeln, und andererseits, wenn das Element zum Gehäuse des Filterapparats angeordnet wird, wird die andere Oberfläche des Materials in innigen Kontakt mit der Innenwand des Gehäuses (oder des hervorstehenden Absiegelungsteils desselben) gebracht, um abzusiegeln und dadurch den kurzen Durchlauf des aufzubereitenden Wassers zu verhindern. Folglich hat die thermoplastische Folie möglichst eine passende Dicke, um Dämpfungsmerkmale sowie Hitzeschmelzklebstoff-Eigenschaften und Formbeständigkeit bereitzustellen. Diese Dicke ist je nach Größe des Filterelements verschieden, beträgt gewöhnlich jedoch 100 um bis 2 mm, möglichst 100 um bis 1 mm. In dem Fall, wo die Dämpfungsmerkmale mehr benötigt werden, ist es ebenfalls möglich, eine Verbundfolie zu benutzen, wobei die thermoplastische Folie mit einer elastischen Folie wie z.B. Gummifolie kombiniert ist.
Weiterhin ist in bezug auf die hierin erwähnten Bezeichnungen "mit einer Schicht aus einem wärmeleitfähigen- und freigebenden Oberflächenmaterial" eine wärmeleitfähige- und freigebende Oberflächenbeschichtung gemeint, die vollständig auf der Heizplatte vorgesehen wird, oder ein wärmeleitfähiger- und freigebender Film, der zwischen der Heizplatte und dem besagten thermoplastischen Film eingefügt wird.
Die ein solches Oberflächenmaterial bildende Substanz kann eine aus einer Komponente bestehende Substanz sein, die beim Schmelzpunkt der vorgenannten thermoplastischen Folie thermisch unverändert bleibt oder sehr geringfügig verändert wird. Beispiele für ein solches Film-Formmaterial sind Cellophanfilm, Polytetrafluoräthylenfolie, Polyesterfolie, Silikonmembrane usw., und diese Materialien können wie vor- stehend beschrieben integrierend mit der Heizplatte bereitgestellt werden.
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Abb. 1 zeigt eine Seitenansicht, welche ein Filterelement darstellt, das gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung auf eine Heizplatte gegeben wird. In dieser Abbildung wird ein Film mit einer Wärmeleitfähigkeits- und Freigabecharakteristik 6 (nachstehend Freigabefilm genannt) auf eine Heizplatte 5 gegeben, und anschließend wird eine auf ein etwas größeres Format als der Außendurchmessers eines Filterelements 4 zugeschnittene thermoplastische Folie auf den Film 6 gegeben, und diese Materialien werden unter einer Last von F zusammengepreßt und die Last nach Bestätigung der resultierenden Haftung weggenommen, wobei ein überschüssiger Teil der Folie relativ zur Endfläche des Elements mit einer Schneidmaschine abgeschnitten wird und man diese Materialien abkühlen läßt. Die Bestätigung der Haftung wird durch Experiment unter Bezugnahme auf die Heiztemperatur der Heizplatte, die Last und die Belastungszeit vorgenommen.
Das in der vorbeschriebenen Weise hergestellte Filterelement wird gemäß Abb. 3 zur Innenseite des Gehäuses 2 angeordnet. Die Endfläche des Elements wird durch Hitzeschmelzverklebung mit der thermoplastischen Folie verklebt; somit wird selbst dann, wenn die Vorsprünge 2A des Gehäuses 2 für die Versiegelung nicht vorgesehen sind, die Endfläche des Filterelements 4 infolge des Dämpfungseffekts der thermoplastischen Folie selbst in innigen Kontakt mit der Innenwand des Gehäuses 2 gebracht, um den Absiegelungseffekt zu vergrößern; außerdem bildet die aufzubereitende Flüssigkeit, da die thermoplastische Folie mit der Endfläche des Filterelements 4 heißverklebt wird, nicht den kürzesten Durchflußweg an diesem Teil und fließt somit nicht darin.
Die vorliegende Erfindung wird anhand von Beispielen eingehender beschrieben.

Beispiel 1

Ein Cellophanfilm von 50 um Dicke und ein Freigabefilm wurden auf eine mit Temperaturregler ausgestattete Heizplatte gegeben und die Heizplatte wurde auf 175ºC eingestellt; anschließend wurde eine Folie aus Polyäthylen niederer Dichte von 150 um Dicke mit einem Schmelzpunkt von 135ºC darauf gelegt, und darauf wiederum, nach 5 Sekunden, ein Patronenfilterelement (Innendurchmesser 30 mm, Außendurchmesser 68 mm und Länge 250 mm), dessen Endfläche auf die Folie gegeben wurde, die aus Hitzeschmelzklebstoff- Verbundfasern (ES Fiber, Warenzeichen des Produktes der Chisso Corporation), Kernkomponente: Polypropylen, Mantelkomponente: Polyäthylen niederer Dichte (2,0 x 10&supmin;&sup6; kg/m) (18 Denier) formgepreßt war, wobei diese Materialien 10 Sekunden lang unter einer abgeglichenen Last von 2 g/cm² zusammengepreßt wurden und die Endfläche des Filterelements mit der Polyäthylenfolie und ebenfalls die andere Endfläche in derselben Weise heißverklebt wurde, um ein Patronenfilterelement der vorliegenden Erfindung vorzubereiten.
Dieses Element wurde dann gemäß Darstellung in Abb. 3 zur Innenseite eines Filterapparats angeordnet, mit anschließendem Hindurchleiten einer wässerigen, aufzubereitenden Suspension, die man dadurch erhielt, daß man ein Karborundpulver (mit einer Kornverteilung von 20 bis 70 um) zu Wasser hinzugab (Konzentration der Suspension: 400 ppm) und diese Materialien in einer Menge von 2000 l hindurchgeleiteter Suspension pro Stunde durch das Element rührte. Das Filtrat (100 ml) wurde nach dem Hindurchlaufen durch den Filter aufgefangen mit anschließendem Hindurchleiten durch ein Filterpapier mittels Saugfiltration, um Partikel aufzufangen und die Korngröße der Partikel zu messen.
Außerdem wurde die Konzentration des Filtrats nach Anschlußfiltration für 5 Minuten gemessen, um den Ausscheidungsprozentsatz zu errechnen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Vergleichsbeispiel 1

Unter Benutzung eines in derselben Weise wie im Beispiel 1 vorbereiteten Filterelements, außer daß die Endfläche des resultierenden Patronenfilterelements nicht versiegelt war, wurde die Filtration in derselben Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt, mit anschließender Messung der Partikelgröße und Konzentration des resultierenden Filtrats zur Errechnung des Ausscheidungsprozentsatzes. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 Absiegelung der Endfläche Max. Durchmesser ausgebrachter Partikel (um) Konzentration der aufzubereiteten Dispersion (ppm) Konzentration des Filtrats (ppm) Ausscheidungsprozentsatz (%) Beispiel Vergl.-Beispiel

Beispiel 2

Die Filtration wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 ausgeführt, außer daß ein Patronenfilterelement benutzt wurde, das aus Verbundfasern (Polyesterfasern) formgepreßt war, dessen Mantelkomponente einen Schmelzpunkt von 180 bis 185ºC hatte, mit anschließender Messung der Partikelgröße und Konzentration des resultierenden Filtrats. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Vergleichsbeispiel 2

Die Filtration wurde in derselben Weise wie im Beispiel 2 ausgeführt, außer daß die Endfläche des Patronenfilterelements nicht abgesiegelt war, mit anschließender Messung der Partikelgröße und Konzentration des resultierenden Filtrats. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2 Absiegelung der Endfläche Max. Durchmesser ausgebrachter Partikel (um) Konzentration der aufzubereiteten Dispersion (ppm) Konzentration des Filtrats (ppm) Ausscheidungsprozentsatz (%) Beispiel Vergl.-Beispiel
Wie aus den Ergebnissen der obigen Beispiele ersichtlich, ist das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Filterelement in der Absiegelungswirkung überlegen und bietet einen hohen Ausscheidungsprozentsatz.
Außerdem hatte die in den vorstehenden Beispielen benutzte Folie aus Polyäthylen hoher Dichte eine Dicke von 150 um. Als die Dicke weniger als z.B. 100 um betrug, war mit Bruch oder Faltenbildung infolge von Aufschrumpfung zu rechnen, während sich, als sie 300 um überschritt, die Endfläche verhärtete, um Dämpfungsmerkmale zu reduzieren und außerdem Spiele zwischen dem Absiegelungsteil des Gehäuses und dem Filterelement zu bilden, so daß eine Verringerung im Filtereffekt beobachtet wurde.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Filterelement ermöglicht es, das Hindurchströmen der aufzubereitenden Flüssigkeit durch den kürzesten Durchflußweg entlang der Endfläche einfach und wirksam zu verhindern, und außerdem ist es, z.B. wenn eine andere Materialschicht als Medium innerhalb der Filtrierschicht des Filters vorgesehen ist, möglich, die Flüssigkeit aus der Endfläche an ihrem Umweg um das Medium herum und an ihrem Verlust durch Sickern zu hindern. Weiterhin wird bei der Herstellung des Patronenfilterelements kein Kleber oder desgleichen verwendet; somit wird weder die Hand des Arbeiters noch das Filterelement verschmutzt und es tritt ebenfalls keine Kontamination des Filterelements und kein Herauslösen von Schmutzstoffen in das Filtrat ein.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements, das einen Hohlkörper aufweist, der aus thermoplastischen Hitzeschmelzklebstoff- Mantelkern-Chemiefasern besteht, und bei dem jede seiner Endflächen versiegelt ist, wobei dieses Verfahren die Aufbringung - nacheinander - einer thermoplastischen Folie (7) und eines Filterelements (4) auf einer mit einer Schicht aus einem wärmeleitfähigen- und freigebenden Oberflächenmaterial (6) versehenen Heizplatte (5) in einer solchen Weise umfaßt, daß eine Endfläche des Filterelements die thermoplastische Folie berührt und die Endfläche des Filterelements mit der thermoplastischen Folie heißverklebt, und die Wiederholung des Arbeitsvorgangs für die andere Endfläche des Filters.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, in dem die thermoplastische Folie aus derselben oder einer ähnlichen Komponente besteht wie die Mantelkomponente der Hitzeschmelzklebstoff-Verbundfasern.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, in dem der Schmelzpunkt der thermoplastischen Folie unter dem Schmelzpunkt der thermoplastischen Chemiefasern liegt.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 1, in dem die thermoplastischen Chemiefasern aus Polyolefinfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Acrylfasern und aus diesen Fasern zusammengesetzten Hitzeschmelzklebstoff- Verbundfasern bestehen.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 1, in dem die thermoplastische Folie aus derselben Komponente wie die Chemiefaserkomponente besteht.

6. Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der thermoplastische Film eine Dicke von 100 um bis 2 mm hat.

7. Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das freigebende Oberflächenmaterial ein Cellophanfilm, Polytetrafluoräthylenfolie, Polyesterfolie oder eine Silikonmembrane ist.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 1, in dem die thermoplastischen Fasern Hitzeschmelzklebstoff-Verbundfasern bestehend aus Polypropylen und Polyäthylen niederer Dichte sind und die thermoplastische Folie aus Polyäthylen niederer Dichte besteht.