DE60211579T2 - Filter und dessen Herstellungverfahren - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein durch Ablegen von gesponnenen Fasern in einem halb geschmolzenem Zustand auf einer Form geformtes Filter sowie ein Verfahren zur Herstellung des Filters.
  • 2. Stand der Technik
  • Wie es in den 4A und 4B gezeigt ist, werden zur Erhöhung der Effizienz beim Formen eines Filters aus einer Spinndüse 54 gesponnene, halb geschmolzene Fasern F auf einer Formfläche 52f einer Form 52 abgelegt, um ein Filter 50 zu formen, dessen Form im Wesentlichen mit der Form der Formfläche 52f übereinstimmt (JP 8-38834 A). Nach der Formung wird das Filter 50 der Form 52 entnommen und in einem Endbearbeitungsprozess fertig gestellt.
  • Da das Filter 50 der Form 52 entnommen wird, gilt es bei diesem Verfahren darauf Acht zu geben, dass das Filter 50 während der Entnahme nicht beschädigt wird. Obwohl dieses Verfahren die Formung des Filters 50 vereinfacht, erweist sich die Entnahme des Filters von der Form 52 daher als mühselig.
  • Darüber hinaus ist aus der EP 1 149 620 A1 , deren Inhalt als Stand der Technik nach Art. 54(3) EPÜ gilt, ein Filtermedium und ein Herstellverfahren hierfür bekannt. Die EP 1 149 620 A1 offenbart im Besonderen ein Verfahren zur Herstellung eines Filtermediums in folgenden Schritten: Vorbereiten einer ersten Faserschicht, deren Form mit der endgültigen Form einer Seitenfläche des Filtermediums im Wesentlichen übereinstimmt, auf einer Werkzeugoberfläche; Anordnen eines Funktionsteils auf einer Oberfläche der ersten Schicht; und Formen einer zweiten Faserschicht durch Ablegen einer teilweise geschmolzenen, gesponnenen Faser auf dem auf der Oberfläche der ersten Faserschicht angeordneten Funktionsteil. Darüber hinaus weist ein Filtermediumzwischenprodukt auf: ein Werkzeug mit einer Werkzeugoberfläche, deren Form mit der endgültigen Form eines Filtermediums im Wesentlichen übereinstimmt; einem auf der Werkzeugoberfläche angeordneten ersten Verbundschicht aus gesponnenen Fasern; einem auf einer Oberfläche der ersten Schicht angeordneten Funktionsteil; und einer auf einer Oberfläche des Funktionsteils angeordneten zweiten Verbundschicht aus gesponnenen Fasern.
  • Die EP 0 605 015 A1 betrifft ein Verfahren und ein System zur Herstellung dreidimensionaler Strukturen des Typs zur Verwendung für absorbierende Kleidungsstücke, Verbandstoffe oder dergleichen. Das Verfahren beinhaltet das Anordnen eines Bahnmaterials auf eine Seite eines mit Löchern versehenen Sammelelements, das Anordnen eines fasrigen Füllmaterials auf dem Bahnmaterial und das Erstarrenlassen der Bahn und des fasrigen Füllmaterials zu einer dreidimensionalen Form.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung hat die Aufgabe, die Herstellung eines Filters zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch ein Filter und ein Verfahren nach dem Anspruch 1 bzw. 8 gelöst.
  • Da die Form zur Formung des Filters zu einem Bauteil des Filters wird, muss der Filter der Form nicht mehr entnommen werden. Mit dem Wegfall der Notwendigkeit der Entnahme des Filters von der Form vereinfacht sich somit die Herstellung des Filters.
  • Da die Form sowohl eine Filterabschnittformfläche zur Formung eines Filterabschnitts zum Filtern eines Fluids wie auch einen diese Filterabschnittformfläche einfassenden Rahmen umfasst, erhöhen der Rahmen und dergleichen die Festigkeit des Filters, wodurch sich der Filter weniger anfällig ist für eine Verformung bedingt durch einen Unterdruck und dergleichen aufgrund eines durch das Filter strömenden Fluids.
  • Da über den Rahmen hinaus ragende Fasern in Richtung Innenseite des Rahmens gefaltet und dann am Rahmen befestigt werden, entfällt des Weiteren die Notwendigkeit, überstehende Fasern abzuschneiden, wodurch einer Verschwendung von Fasern vorgebeugt wird.
  • Darüber hinaus kann am Außenumfang des Rahmens ein Flansch ausgebildet sein. Hierdurch können Fasern am Flansch abgelegt werden, was wiederum eine problemlose Ausbildung eines Dichtabschnitts ermöglicht, wenn das Filter an einem Gehäuse angebracht wird.
  • Die Form und die Fasern können des Weiteren aus demselben Material geformt sein. In diesem Fall verschmelzen die Form und die Fasern in halb geschmolzenem Zustand, wodurch die Adhäsion zwischen der Form und den Fasern verbessert wird. Die Filterabschnittformfläche der Form kann des Weiteren ein Gitter aufweisen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorgenannte und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der Zeichnungen verständlicher, in denen zur Darstellung derselben Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet sind und wobei:
  • 1A einen Längsschnitt durch einen Filter einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, während 1B eine Perspektivansicht des Filters derselben Ausführungsform ist;
  • 2A eine Perspektivansicht ist, die ein Verfahren zur Herstellung eines Filters veranschaulicht, während 2B einen Längsschnitt (Schnitt entlang der Linie IIB – IIB in 2A) zeigt, der dasselbe Herstellverfahren veranschaulicht;
  • 3 einen Längsschnitt durch einen modifizierten Formabschnitt zeigt, der im Verfahren zur Herstellung eines Filters verwendet wird; und
  • 4A eine Perspektivansicht ist, die ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung eines Filters veranschaulicht, während 4B einen Längsschnitt durch einen wesentlichen Teils aus 4A zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden werden ein Filter und ein Verfahren zur Herstellung eines Filters gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung anhand der 1 bis 3 erläutert. 1A zeigt einen Längsschnitt durch ein Filter gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, während 1B eine Perspektivansicht des Filters gemäß derselben Ausführungsform ist. 2A ist eine Perspektivansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines Filters veranschaulicht, während 2B einen Schnitt entlang der Linie IIB – IIB in 2A zeigt.
  • Wie es in 1 und 2 gezeigt ist, weist ein Filter 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform einen Formabschnitt 30 zur Formung des Filters 1 auf, der das Skelett des Filters 1 bildet, nachdem das Filter 1 geformt ist. An schließend wird ein Vliesstoff F mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke auf dem Formabschnitt 30 abgelegt.
  • Der Formabschnitt 30 umfasst ein (durch die gestrichelten Linie angegebenes) faltenbalgartiges Gitter 33 und einen rechteckigen Rahmen 35, der das Gitter 33 an dessen Umfang trägt. Das Gitter 33 und der Rahmen 35 sind beispielsweise aus Harz, z.B. Polypropylen (PP) oder Polyethylenterephthalat (PET), hergestellt. Das Gitter 33 ist ein Bauteil, das einen Filterabschnitt 10 des Filters 1 mit ausbildet. Die Größe der Gitteröffnungen des Gitters 33 ist so groß als möglich festgelegt, um durch das Filter strömendem Fluid wenig Widerstand zu bieten. Das Gitter 33 des Formabschnitts 30 entspricht daher der Filterabschnittformfläche der Erfindung.
  • Der Rahmen 35 ist ein Bauteil, das einen Umfangsrandabschnitt 18 des Filters 1 bildet. Der Umfangsrand des Gitters 33 ist an die Innenumfangsfläche des Rahmens 35 geschweißt, wodurch das Gitter 33 am Rahmen 35 befestigt ist.
  • Wie vorstehend geschildert, wird der Vliesstoff F mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke auf dem Formabschnitt 30 abgelegt, so dass der Filterabschnitt 10 des Filters 1, wie es in 1 gezeigt ist, aus dem Vliesstoff F und dem Gitter 33 des Formabschnitts 30 gebildet ist. Des Weiteren ist der Umfangsrandabschnitt 18 des Filters 1 aus dem Vliesstoff F und dem Rahmen 35 des Formabschnitts 30 gebildet. Als Material für den Vliesstoff F wird ein dem Material des Formabschnitts 30 gleichwertiges Harz, z.B. Polypropylen (PP) oder Polyethylenterephthalat (PET), verwendet. Wie es in 1A gezeigt ist, ist ein (durch die strichpunktierte Linie in der Figur gezeigter) Abschnitt Fc des Vliesstoffs, der über den Rahmen 35 des Formabschnitts 30 hinaus ragt, in Richtung Innenseite des Rahmens 35 umgefaltet und an der bodenseitigen Stirnfläche des Rahmens 35 befestigt.
  • Im Folgenden werden anhand der 2A und 2B zunächst eine Anlage zur Herstellung des Filters 1 und danach ein Verfahren zur Herstellung des Filters 1 mit Hilfe dieser Anlage kurz beschrieben.
  • Die Filterherstellanlage 20 umfasst eine Horizontalförderanlage 21, auf der eine Vielzahl von Formabschnitten 30 in Reihe angeordnet sind (wenn auch in 2A und 2B nur ein Formabschnitt gezeigt ist). Für die nachfolgende Beschreibung soll die Richtung X der Breitenrichtung der Förderanlage 21, die Richtung Y der Förderrichtung der Förderanlage 21 und die Richtung Z der Höhenrichtung der Förderanlage 21 entsprechen.
  • An einer vorgegebenen Position oberhalb der Förderanlage 21 ist eine Spinndüse 24 angebracht. Die Spinndüse 24 ist eine Düse, die z.B. nach dem Schmelzblasverfahren arbeitet, und ein gesponnenes Faserharz F (im Folgenden als "Fasern F" bezeichnet), das aus einem nicht gezeigten Extruder herausgepresst wird, auf den Rahmen 35 und des Gitters 33 des Formabschnitts ablegt. Die Fasern F werden aus der Spinndüse 24 in einem halb geschmolzenem Zustand gesponnen und auf dem Gitter 33 und dem Rahmen 35 abgelegt. Diese Fasern F verschmelzen daher zum Vliesstoff F.
  • Anschließend wird ein Verfahren zur Herstellung des Filters 1 beschrieben. Während eine im Wesentlichen konstante Menge an Fasern F aus der Spinndüse 24 gesponnen wird, wird die Förderanlage 21 mit einer konstanten Geschwindigkeit in der Weise angetrieben, dass der Formabschnitt 30 mit einer konstanten Geschwindigkeit unterhalb der Spinndüse 24 bewegt wird. Dementsprechend werden die Fasern in einem halb geschmolzenen Zustand, wie es in 2A und 2B gezeigt ist, ausgehend von dem in Richtung Y gelegenen Ende (dem rechten Ende in der Figur) mit einer kon stanten Dicke auf dem Rahmen 35 und dem Gitter 33 des Formabschnitts 30 abgelegt.
  • Die auf dem Rahmen 35 und dem Gitter 33 des Formabschnitts 30 abgelegten Fasern F verschmelzen miteinander, wodurch der Vliesstoff F erhalten wird. Der Filterabschnitt 10 des Filters 1 ist dann aus dem Vliesstoff F gebildet, der aus dem Gitter 33 des Formabschnitts 30 und den auf dem Gitter 33 abgelegten Fasern F besteht. Des Weiteren ist der Umfangsrandabschnitt 18 des Filters 1 aus dem Rahmen 35 des Formabschnitts 30 und dem Vliesstoff F gebildet, der aus den Fasern F geformt ist, die auf dem Rahmen 35 und der Außenumfangsfläche des Rahmens 35 abgelegt sind. Wie vorstehend geschildert, verschmelzen die Fasern F und der Formabschnitt 30 miteinander, wenn die halb geschmolzenen Fasern F auf dem Formabschnitt 30 abgelegt werden, infolge der Tatsache, dass für das Material der Fasern F ein dem Material des Formabschnitts 30 gleichwertiges Harz verwendet wird, so dass die Adhäsion zwischen den Fasern F und dem Formabschnitt 30 verbessert wird.
  • Wenn das Filter 1 durch Ablage der Fasern F auf dem Rahmen 35 und dem Gitter 33 des Formabschnitts 30 ausgebildet wird, werden die über den Rahmen 35 des Formabschnitts 30 hinausragenden Fasern Fc in Richtung Innenseite des Rahmens 35 umgeschlagen und an dessen bodenseitiger Stirnfläche befestigt. Unmittelbar nach der Ablage der Fasern F sind die Fasern Fc klebrig, da sie noch nicht ausgehärtet ist. Dadurch können die Fasern Fc einfach durch Anpressen an der Bodenfläche des Rahmens 35 angeklebt werden.
  • Da der bei der Formung des Filters 1 verwendete Formabschnitt 30 ein Bauteil des Filters 1 bildet, besteht in der beispielhaften Ausführungsform keine Notwendigkeit mehr dafür, den Filter 1 vom Formabschnitt 30 zu entnehmen. Mit dem Wegfall der Notwendigkeit einer Maßnahme zur Entnahme des Filters 1 vom Formabschnitt 30 entfallen auch Bedenken hinsichtlich einer Beschädigung des Filters 1 und wird die Herstellung des Filters 1 vereinfacht. Da der Formabschnitt 30 das Gitter 33 zur Formung des Filterabschnitts 10 des Filters 1 und den das Gitter 33 einfassenden Rahmen 35 aufweist, wird die Festigkeit des Filters 1 durch den Formabschnitt 30 erhöht. Dementsprechend treten Probleme, wie z.B. eine Zunahme des Unterdrucks des Filterabschnitts 10 infolge einer Verformung des Filterabschnitts 10, erst gar nicht auf.
  • Da die Fasern Fc (der Vliesstoff Fc), die über den Rahmen 35 des Formabschnitts 30 hinaus ragen, in Richtung Innenseite des Rahmens 35 gefaltet und an diesem befestigt werden, entfällt die Notwendigkeit, überstehende Fasern Fc abzuschneiden, wodurch keine Fasern verwendet werden.
  • Im Filter 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform weist der Rahmen 35 des Formabschnitts 30 eine reckteckige Form auf. Gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen kann aber ein Flansch 35f an der Außenumfangsfläche des Rahmens 35 ausgebildet sein, wie es in 3 gezeigt ist. Dieser Flansch 35f ermöglicht eine Befestigung des Filters 1 an einem nicht gezeigten Gehäuse. Am Flansch 35f abgelegte Fasern F können des Weiteren als Dichtabschnitt fungieren.
  • Des Weiteren kann das Verschmelzen des Formabschnitts 30 mit den Fasern F, die sich in einem halb geschmolzenem Zustand befinden, noch dadurch gefördert werden, dass der Formabschnitt 30 vorgeheizt oder die Oberfläche des Formabschnitts 30 grob ausgebildet wird, wenn der Formabschnitt 30 auf die Förderanlage 21 gesetzt wird, die einen Teil der Filterherstellanlage 20 bildet.
  • Des Weiteren wird bei dem Filter 1 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform für das Material des Gitters 33 des Formabschnitts 30 ein den Fasern F gleich wertiges Material (Harz) verwendet. Gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen kann aber auch ein anderes Material als Harz, z.B. ein Drahtgitter, verwendet werden.
  • Alternativ dazu kann anstelle des Gitters eine Platte mit Schlitzen von konstanter Breite verwendet werden. Des Weiteren wird in der vorstehend dargelegten beispielhaften Ausführungsform ein faltenbalgartiges Gitter verwendet, um den Filterabschnitt 10 des Filters 1 zu formen. Die Form des Gitters 33 ist jedoch nicht auf eine Faltenbalgform beschränkt. Gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen kann der Längsquerschnitt des Gitters 33 beispielsweise die Form einer Sinuskurve aufweisen. Alternativ dazu kann das Gitter mit einer Vielzahl von halbkugelförmigen Ein- und Ausbuchtungen oder dergleichen versehen sein.
  • Gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform besteht keine Notwendigkeit für eine Maßnahme zur Entfernung des Filters von der Form. Im Ergebnis wird die Herstellung des Filters vereinfacht und eine Beschädigung des Filters verhindert.
  • Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen dargelegt wurde, gilt zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen oder Ausgestaltungen beschränkt ist. Die Erfindung soll vielmehr verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit abdecken. Obwohl die verschiedenen Merkmale der offenbarten Erfindung in verschiedenen beispielhaften Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, liegen auch andere Kombinationen und Konfigurationen mit mehreren Merkmalen, weniger Merkmalen oder nur einem einzigen Merkmal ebenfalls innerhalb des Grundgedankens und Umfangs der Erfindung.

Claims (9)

  1. Filter (1), das durch Ablegen von gesponnenen Fasern (F) in einem halb geschmolzenem Zustand auf einer Form (30) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (1) die Form (30) als ein Filterbauteil umfasst, die Form (30) eine Filterabschnittformfläche (30) zum Formen eines Filterabschnitts (10) zum Filtern eines Fluids und einen die Filterabschnittformfläche (33) einfassenden Rahmen (35) umfasst, und aus dem Rahmen hinausragende Fasern (Fc) in Richtung Innenseite des Rahmens (35) gefaltet und am Rahmen (35) befestigt sind.
  2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenumfangsfläche des Rahmens (35) ein Flansch (35f) ausgebildet ist.
  3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterabschnittformfläche (33) der Form (30) ein Gitter aufweist.
  4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterabschnittformfläche (33) und der Rahmen (35) aus Harz geformt sind.
  5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterabschnittformfläche (35) an eine Innenumfangsfläche des Rahmens (35) geschweißt ist.
  6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (30) und die Fasern (F) aus demselben Material geformt sind.
  7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (F) mit einer konstanten Dicke auf der Form (30) abgelegt sind.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Filters (1) mit folgendem Schritt: Ablegen einer gesponnenen Faser (F) in einem halb geschmolzenem Zustand auf einer Form (30); gekennzeichnet durch folgende Schritte: Erhalten der Form (30) mit den daran befestigten gesponnenen Fasern (F) dergestalt, dass die Form (30) zu einem Filterbauteil des Filters (1) wird, wobei die Form (30) einen Filterabschnitt (33), auf dem die gesponnenen Fasern abgelegt sind, und einen den Filterabschnitt (33) einfassenden Rahmen (35) aufweist, Hinausragenlassen der Fasern (Fc) aus dem Rahmen (35); Umfalten der hinausragenden Fasern (Fc) in Richtung Innenseite des Rahmens (35); und Befestigen der hinausragenden Fasern (Fc) am Rahmen (35).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (30) vor dem Ablegen der gesponnenen Fasern (F) in einem halb geschmolzenem Zustand auf der Form (30) erhitzt wird.
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