WO2001066224A1 - Flüssigkeitsfilter - Google Patents

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WO2001066224A1
WO2001066224A1 PCT/EP2001/000418 EP0100418W WO0166224A1 WO 2001066224 A1 WO2001066224 A1 WO 2001066224A1 EP 0100418 W EP0100418 W EP 0100418W WO 0166224 A1 WO0166224 A1 WO 0166224A1
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WO
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fibers
filter according
filter
fiber
liquid
Prior art date
Application number
PCT/EP2001/000418
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English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Buchwald
Klaus Veeser
Anthony Hollingsworth
Oliver Staudenmayer
Ralph Berkemann
Rolf Schulze
Original Assignee
Carl Freudenberg Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Freudenberg Kg filed Critical Carl Freudenberg Kg
Priority to AU2001225166A priority Critical patent/AU2001225166A1/en
Publication of WO2001066224A1 publication Critical patent/WO2001066224A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B01D39/163—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin sintered or bonded

Definitions

  • the invention relates to a filter with a depth filter material which contains a nonwoven fabric having a primary side and a secondary side, the nonwoven fabric being formed from adhesively and / or cohesively connected fibers.
  • the primary side is the side of the nonwoven that is connected to the filter inlet, while the secondary side is connected to the filter outlet.
  • Such a filter which is designed as an air filter, is known from DE 44 27 817 C1.
  • the particles to be separated are predominantly deposited in the filter material.
  • surface filters in which the particles are predominantly collected on the surface of the filter material as a filter cake.
  • An air filter material is known from DE 41 25 250 A1, which consists of a laminate of two nonwoven layers. The layer facing the secondary side is solidified by water jets and has fibers with an average fineness less than 2.2 dtex. In comparison, the nonwoven layer facing the primary side has coarser fibers. Both layers are connected by mechanical needling.
  • Such a filter medium has an improved effectiveness compared to a purely mechanically needled nonwoven.
  • needle holes are also formed in the secondary layer, which have a negative effect on the filter efficiency with regard to small particles.
  • nonwovens have proven themselves as filter material for filters and guarantee excellent filtration properties.
  • the known filter materials do not meet all requirements with regard to the stability and rigidity of the filter material. This is important on the one hand in the production of liquid filters in order to produce a pleated or pleated filter with a correspondingly large filter surface.
  • the rigidity is also of great importance for the function of the liquid filter in order to prevent excessive deformation of the filter material during operation.
  • Deformation would lead to application of the filter material, which would result in a very high pressure difference and a short lifespan for the liquid filter.
  • the invention has for its object to provide a filter which is designed as a liquid filter and has a particularly rigid filter material.
  • This object is achieved in a filter of the type mentioned above in that the filter is designed as a liquid filter and that the fibers have loops which are generated before the adhesive and / or cohesive connection by liquid jets from the secondary side and that by the liquid jet Fibers are increasingly compressed from the primary side to the secondary side in such a way that differently compressed regions are formed in which particles of different sizes can be separated.
  • the liquid jet can consist in particular of a high pressure water jet treatment, which is known from the production of nonwovens.
  • the fibers are swirled by the sharply bundled high-pressure water jets that penetrate the nonwoven fabric and hit a liquid-permeable surface.
  • the fibers caught by the liquid jets assume a loop-like arrangement.
  • the radiation energy which is determined by the liquid mass per unit of time and the liquid pressure, is dimensioned such that the fibers are increasingly compressed from the primary side to the secondary side. This creates densified areas in which particles of different sizes can be separated.
  • the liquid jet treatment carried out in connection with the adhesive and / or cohesive fiber binding from the secondary side leads to a nonwoven fabric which has a surprisingly high rigidity and at the same time has excellent filter properties. This is surprising because high-pressure liquid blasting is used in the production of nonwovens in order to produce nonwovens with a soft, textile feel.
  • a further advantage is that the thicknesses of the filter material of 5 mm and less achieved by the liquid jet treatment are suitable for a liquid filter and can make an additional calendering process unnecessary. moreover The production costs can be reduced, since even with a single-layer nonwoven fabric, differently compressed areas can be produced in a single process step.
  • the fibers have intertwining that are generated by liquid jets from the primary side before the adhesive and / or cohesive connection.
  • the additional liquid jet from the primary side which is preferably carried out with a different jet energy than the liquid jet from the secondary side, enables a particularly solid depth filter material to be obtained.
  • the fibers have a titer of 0.05 to 50 dtex.
  • a further improvement in the filter properties is achieved in that the fibers contain coarse fibers and fine fibers, the titer of the coarse fibers being at least 6 times higher than the titer of the fine fibers.
  • the liquid filter can thus have, for example, fine fibers with a titer of approximately 1 dtex and coarse fibers with a titer of approximately 6 dtex or more.
  • split fibers are relatively coarse multi-component fibers in conventional cardable fiber titers, which can be easily processed.
  • the splitting of the split fibers results in comparatively fine fibers. In this way, flat structures with microfiber structures can also be produced using conventional methods.
  • the production of the liquid filter is particularly simplified in that the split fibers are split by the liquid jet treatment.
  • a particularly good particle storage capacity in the filter material is achieved in that the media density of the nonwoven increases progressively in the direction of flow.
  • the liquid filter has a low fiber density and large filter pores on the primary side. The larger particles to be separated are collected in this area.
  • the fiber density increases progressively towards the secondary side of the liquid filter; the pores formed by the fibers are correspondingly smaller there. Smaller particles to be separated first pass through the area with low fiber density on the primary side and are then separated into an area with higher fiber density. This ensures that the liquid filter can be loaded with the particles to be separated over the entire thickness of the filter material. As a result, long filter service lives and a consistently low pressure loss can be achieved over the entire filter life.
  • the nonwoven fabric has at least a first fiber layer facing the primary side and a second fiber layer facing the secondary side.
  • the production is particularly simplified in that at least one of the fiber layers essentially consists of a pre-consolidated nonwoven layer and that at least one other of the fiber layers is essentially formed by a fibrous web applied to the nonwoven layer, the fibrous web and the nonwoven layer being produced by the liquid jet are interconnected.
  • Particularly good filter properties are achieved in that the fiber layer formed by the fiber web is arranged on the secondary side of the nonwoven layer. Particularly small particles can be separated in the filter if the fiber layer formed by the fiber web contains the split fiber.
  • the fiber layer facing the primary side contains a higher proportion of coarse fibers than the fiber layer facing the secondary side. Due to the higher proportion of coarse fibers in the fiber layer facing the primary side, larger pores are formed there. It can also be provided that the coarse fibers are contained exclusively in the fiber layer facing the primary side.
  • the cohesive connection of the fibers can take place in a particularly advantageous manner by fusing part of the fibers.
  • the adhesive bond can be made particularly simply by gluing the fibers with a binder.
  • Bicomponent binding fibers are preferably used.
  • the production costs of the liquid filter are reduced in that the filter material is liquid-blasted over its entire cross section.
  • a particularly large filter surface is achieved in that the depth filter material is pleated.
  • FIG. 1 shows a liquid filter according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a cross section through the filter material according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a cross section through the filter material according to a second exemplary embodiment
  • Figure 4 shows a cross section through a split fiber.
  • FIG. 1 shows a liquid filter 1 according to the invention, which is designed as a filter cassette. It has a filter material 2, which is pleated parallel to a side edge. The filter material 2 is surrounded all around by a sealing strip 3.
  • the filter material 2 consists of the nonwoven fabric 5 shown in FIG. 2. This is made of synthetic fibers 6 with a titer of 0.05 to 50 dtex and can be produced with the help of carding machines (eg carding machines).
  • carding machines eg carding machines
  • a high-pressure water jet treatment 5 interweaves the fibers 6 in the nonwoven fabric.
  • the nonwoven fabric 5 has areas A, B, C with different properties when viewed in the flow direction R, which enable particles of different sizes to be separated in the different areas A, B, C.
  • the different properties of the areas A, B, C are achieved in the embodiment shown in FIG. 2 in that the fiber density increases progressively in the flow direction R from the primary side 7 to the secondary side 8.
  • the increase in fiber density is obtained in that the nonwoven fabric 5 is subjected to a water jet treatment from the secondary side 8.
  • a water jet treatment from the secondary side 8.
  • the fiber density in the area A facing the primary side 7 is lower than in the central area B and there again less than in the area C facing the secondary side 8. Accordingly, the size of the interstices or pores of the nonwoven fabric 5 delimited by the fibers 6 increases from area A to area C. As a result, larger particles in area A of the liquid filter, smaller particles in area B and the finest particles in area C can be separated during operation.
  • the fibers 6 of the nonwoven fabric 5 are adhesively and / or cohesively bonded after the liquid jet treatment.
  • a cohesive connection can be made by welding, the fibers 6 temporarily softening at elevated temperature and adjacent fibers 6 connecting at their points of contact, possibly under pressure.
  • An adhesive connection can be made by gluing the fibers 6 with a binder. This can be added in the form of so-called binding fibers before the production of the fleece 5. The binding then takes place, for example, by a thermal treatment, the jacket of the binding fiber softening and locally connecting neighboring fibers 6 to one another.
  • An adhesive bond can also be made by applying a liquid polymer binder, which is cured by a subsequent heat treatment.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the nonwoven fabric 5.
  • the fibers 6 have coarse fibers 6 'and fine fibers 6 ", the titer of the coarse fibers being 6 times greater than that of the fine fibers.
  • the areas A', B 'of the nonwoven fabric 5 with different Properties in the flow direction R are by obtaining that at least two fiber layers with different fiber compositions are provided.
  • the fiber layer facing the primary side 7, which is arranged in the region A ' has a higher proportion of coarse fibers 6' than the fiber layer facing the secondary side 8, which is arranged in the region B '.
  • the weight ratio of the fine fibers to the coarse fibers in the nonwoven fabric 5 is 5 to 95 to 40 to 60.
  • the liquid jets produce intertwining of the fibers 6 ′, 6 ′′, which connect the fiber layers.
  • the fine fibers 6 ′′ can at least partially consist of split stone fibers 9.
  • a schematic cross section through such a stone fiber 9 is shown in FIG. 4.
  • the stone fiber 9 shown has a first component 10 formed from a first polymer and a second component formed from a second polymer 4, eight segments are formed with the component 10, the component 11 being arranged in layers between the segments, and when the split fiber 9 is split or split, the eight components 10 each form one of the components shown in FIGS Figures 2 and 3 shown fibers 6 and 6 ".
  • the titer of the fine fibers 6 ′′ produced by the splitting of the grit fiber 9 can be down to 0.05 dtex.
  • the unsplit grit fiber 9, on the other hand, is significantly coarser and can consequently be processed simply by adding it to the nonwoven fabric 5.
  • the splitting of the grit fiber 9 takes place due to the pressure exerted on the grit fiber 9 by means of the water jet treatment.
  • the nonwoven fabric in Example 1 has a mass weight of 300 g / m 2 and a thickness (measured according to DIN 53855) of 3 mm. It is made from carded staple fiber.
  • the fiber composition is 40% 0.9 dtex, 10% 6.7 dtex polyester fiber and 50% 2.2 dtex polyester bicomponent fiber.
  • the fibers are entangled by one-sided water jetting with a water pressure between 50 and 100 bar.
  • the nonwoven fabric is then dried in a thermofusion oven and bound by activating the binding fiber.
  • This nonwoven fabric has a longitudinal stiffness of 120 Nm 2 (measured at a bending angle of 20 ° according to DIN 53350). This is about 3 times as high as a nonwoven fabric with identical fiber composition, weight and thickness, but which was produced without liquid jet treatment.
  • the nonwoven fabric in Example 2 has a mass weight of 170 g / m 2 and a thickness (measured according to DIN 53855) of 0.9 mm.
  • This nonwoven fabric is made from two pile of carded staple fibers.
  • the fiber composition of the first pile which accounts for 17% of the total weight, contains 50% of a polyolefin split fiber with 2.2 dtex (unsplit) and 50% of a polypropylene fiber with 6.7 dtex.
  • the fiber composition of the second pile contains 100% of a 36 dtex polyolefin bicomponent fiber.
  • a connection of the piles by intertwining the fibers contained therein is produced by water jets, with a water pressure between 50 and 150 bar, and immediately afterwards dried in a thermofusion oven and bound by activating the binding fiber.
  • the resulting nonwoven structure shows a steady decrease in fine fibers from the fine fiber side to the coarse fiber side.
  • the nonwoven structure has a bending stiffness, in the direction of production, of 38.0 N-mm 2 (measured at a bending angle of 20 °, according to DIN 53350). This is three times is as high as a comparative filter material, which is composed of three layers produced in different working steps, which are produced without liquid jets in the calender process, with the same weight and the same thickness.

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Abstract

Filter mit einem Tiefenfiltermaterial (2), das einen eine Primärseite (7) und eine Sekundärseite (8) aufweisenden Vliesstoff (5) enthält, wobei der Vliesstoff (5) aus adhäsiv und/oder kohäsiv verbundenen Fasern (6) gebildet ist, wobei die Fasern (6) Verschlingungen aufweisen, die vor dem adhäsiven und/oder kohäsiven Verbinden durch Flüssigkeitsstrahlen von der Sekundärseite (8) her erzeugt sind und wobei durch das Flüssigkeitsstrahlen die Fasern (6) von der Primärseite (7) zur Sekundärseite (8) hin zunehmend derart verdichtet sind, daß unterschiedlich verdichtete Bereiche (A, B, C) gebildet sind, in denen Teilchen unterschiedlicher Größe abscheidbar sind.

Description

Flüssigkeitsfilter
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Filter mit einem Tiefenfiltermaterial, das einen eine Primärseite und eine Sekundärseite aufweisenden Vliesstoff enthält, wobei der Vliesstoff aus adhäsiv und/oder kohäsiv verbundenen Fasern gebildet ist. Dabei ist die Primärseite als die Seite des Vliesstoffes anzusehen, welche mit dem Filtereinlaß verbunden ist, während die Sekundärseite mit dem Filterauslaß verbunden ist.
Stand der Technik
Ein solcher Filter, der jedoch als Luftfilter ausgebildet ist, ist aus der DE 44 27 817 C1 bekannt.
Bei Filtern mit einem Tiefenfiltermaterial werden die abzuscheidenden Teilchen überwiegend in dem Filtermaterial abgeschieden. Im Gegensatz hierzu stehen Oberflächenfilter, bei denen die Teilchen überwiegend an der Oberfläche des Filtermaterials als Filterkuchen angesammelt werden. Aus der DE 41 25 250 A1 ist ein Luftfiltermaterial bekannt, welches aus einem Laminat aus zwei Vliesstoffschichten besteht. Die der Sekundärseite zugewandte Schicht ist durch Wasserstrahlen verfestigt und weist Fasern einer durchschnittlichen Feinheit kleiner als 2,2 dtex auf. Die der Primärseite zuge- wandte Vliesstoffschicht weist im Vergleich dazu gröbere Fasern auf. Beide Schichten sind durch mechanisches Vernadeln miteinander verbunden. Zwar hat ein solches Filtermedium eine verbesserte Wirksamkeit im Vergleich mit einem rein mechanisch genadelten Vliesstoff. Nachteilig ist jedoch, daß sich beim Laminieren durch Vernadeln auch in der sekundärseitigen Schicht Nadel- löcher ausbilden, die sich negativ auf die Filtereffizienz bezüglich kleiner Partikel auswirken.
Generell haben sich Vliesstoffe als Filtermaterial für Filter bewährt und garantieren hervorragende Filtrationseigenschaften. Jedoch erfüllen die bekannten Filtermaterialien nicht alle Wünsche hinsichtlich der Stabilität und Steifigkeit des Filtermaterials. Dieses ist zum einen bedeutsam bei der Herstellung von Flüssigkeitsfiltern, um einen plissierten beziehungsweise gefalteten Filter mit einer entsprechend großen Filteroberfläche herzustellen. Die Steifigkeit ist aber auch für die Funktion des Flüssigkeitsfilters von großer Bedeutung um eine übermä- ßige Deformation des Filtermaterials im Betrieb zu verhindern. Eine solche
Deformation würde zu einem Anlegen des Filtermaterials führen, was eine sehr hohe Druckdifferenz und eine niedrige Lebensdauer des Flüssigkeitsfilters zur Folge hätte.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter anzugeben, der als Flüssigkeitsfilter ausgebildet ist und ein besonders steifes Filtermaterial aufweist. Diese Aufgabe wird bei einem Filter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Filter als Flüssigkeitsfilter ausgebildet ist und daß die Fasern Verschlingungen aufweisen, die vor dem adhasiven und/oder kohasiven Verbinden durch Flüssigkeitsstrahlen von der Sekundärseite her erzeugt sind und daß durch das Flüssigkeitsstrahlen die Fasern von der Primärseite zur Sekundärseite hin zunehmend derart verdichtet sind, daß unterschiedlich verdichtete Bereiche gebildet sind, in denen Teilchen unterschiedlicher Größe abscheidbar sind.
Das Flüssigkeitsstrahlen kann insbesondere in einer Hochdruckwasserstrahlbehandlung bestehen, welche aus der Herstellung von Vliesstoffen bekannt ist. Durch die scharf gebündelten Hochdruckwasserstrahlen, welche den Vliesstoff durchdringen und auf eine flüssigkeitsdurchlässige Unterlage treffen, werden die Fasern verwirbelt. Die durch die Flüssigkeitsstrahlen erfaßten Fasern neh- men dadurch eine schlingenförmige Anordnung ein. Dabei ist erfindungsgemäß die Strahlenergie, welche durch die Flüssigkeitsmasse pro Zeiteinheit und den Flüssigkeitsdruck bestimmt ist, derart bemessen, daß die Fasern von der Primärseite zur Sekundärseite hin zunehmend verdichtet sind. Dadurch entstehen verdichtete Bereiche, in denen Teilchen unterschiedlicher Größe abscheidbar sind.
Die in Verbindung mit der adhasiven und/oder kohasiven Faserbindung durchgeführte Flüssigkeitsstrahlbehandlung von der Sekundärseite führt zu einem Vliesstoff, der eine überraschend hohe Steifigkeit aufweist und gleichzeitig her- vorragende Filtereigenschaften hat. Dies ist deshalb überraschend, da das Hochdruckflüssigkeitsstrahlen bei der Herstellung von Vliesstoffen eingesetzt wird, um Vliesstoffe mit weichem, textilem Griff zu erzeugen. Weiterer Vorteil ist, daß die durch die Flüssigkeitsstrahlbehandiung erzielten Dicken des Filtermaterials von 5 mm und weniger für einen Flüssigkeitsfilter geeignet sind und einen zusätzlichen Kalandrierungsvorgang überflüssig machen können. Zudem können die Herstellungskosten reduziert werden, da auch bei einem einlagigen Vliesstoff unterschiedlich verdichtete Bereiche in einem einzigen Verfahrensschritt erzeugt werden können.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Fasern Verschlingungen aufweisen, die vor dem adhasiven und/oder kohasiven Verbinden durch Flüssigkeitsstrahlen von der Primärseite her erzeugt sind. Durch das zusätzliche Flüssigkeitsstrahlen von der Primärseite her, welches vorzugsweise mit einer anderen Strahlenergie erfolgt, als das Flüssigkeitsstrahlen von der Sekundärseite her, kann ein besonders festes Tiefenfiltermaterial erhalten werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, daß die Fasern einen Titer von 0,05 bis 50 dtex aufweisen.
Eine weitere Verbesserung der Filtereigenschaften wird dadurch erzielt, daß die Fasern Grobfasern und Feinfasern enthalten, wobei der Titer der Grobfasern mindestens um den Faktor 6 über dem Titer der Feinfasern liegt. Der Flüssigkeitsfilter kann somit beispielsweise Feinfasern mit einem Titer von etwa 1 dtex und Grobfasern mit einem Titer von etwa 6 dtex oder mehr aufweisen.
In dem Flüssigkeitsfilter können dann besonders kleine Teilchen abgeschieden werden, wenn die Feinfasern wenigstens teilweise aus gesplitteten Splittfasern bestehen. Splittfasern sind relativ grobe Mehrkomponentenfasern in üblichen krempelfähigen Fasertitern, welche einfach verarbeitet werden können. Durch das Aufspalten der Splittfasern entstehen vergleichsweise feine Fasern. Auf diese Weise können mit herkömmlichen Verfahren auch Flächengebilde mit Mikrofaserstrukturen hergestellt werden.
Die Herstellung des Flüssigkeitsfilters wird dadurch besonders vereinfacht, daß die Spiittfasern durch die Flüssigkeitsstrahlbehandlung gesplittet sind. Eine besonders gute Teilchenspeicherfähigkeit in dem Filtermaterial wird dadurch erzielt, daß die Mediendichte des Vliesstoffes in Durchströmrichtung progressiv zunimmt. Der Flüssigkeitsfilter weist infolgedessen an der Primärseite eine geringe Faserdichte und große Filterporen auf. In diesem Bereich werden die größeren abzuscheidenden Teilchen aufgefangen. Zur Sekundärseite des Flüssigkeitsfilters hin nimmt die Faserdichte progressiv zu; entsprechend kleiner sind dort die durch die Fasern gebildeten Poren. Kleinere abzuscheidende Teilchen durchtreten zunächst den auf der Primärseite liegenden Bereich mit geringer Faserdichte und werden dann in einen Bereich mit höherer Faserdichte abgeschieden. Hierdurch wird erreicht, daß der Flüssigkeitsfilter über die gesamte Dicke des Filtermaterials mit den abzuscheidenden Teilchen beladen werden kann. Infolgedessen können hohe Filterstandzeiten und ein gleichbleibend geringer Druckverlust über die gesamte Filterlebensdauer erreicht wer- den.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Vliesstoff wenigstens eine erste der Primärseite zugewandte Faserschicht und eine zweite der Sekundärseite zugewandte Faserschicht aufweist.
Die Herstellung wird dadurch besonders vereinfacht, daß wenigstens eine der Faserschichten im wesentlichen aus einer vorab verfestigten Vliesstofflage besteht und daß wenigstens eine andere der Faserlagen im wesentlichen durch einen auf die Vliesstofflage aufgebrachten Faserflor gebildet ist, wobei der Fa- serflor und die Vliesstofflage durch das Flüssigkeitsstrahlen miteinander verbunden sind.
Besonders gute Filtereigenschaften werden dadurch erreicht, daß die durch den Faserflor gebildete Faserschicht an der Sekundärseite der Vliesstoffschicht angeordnet ist. Besonders kleine Teilchen können in dem Filter abgeschieden werden, wenn die durch den Faserflor gebildete Faserschicht die Splittfaser enthält.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die der Primärseite zugewandte Faserschicht einen höheren Anteil an Grobfasern enthält als die der Sekundärseite zugewandte Faserschicht. Durch den höheren Anteil an Grobfasern in der der Primärseite zugewandten Faserschicht werden dort größere Poren gebildet. Dabei kann auch vorgesehen sein, daß die Grobfasern ausschließlich in der der Primärseite zugewandten Faserschicht enthalten sind.
Die kohäsive Verbindung der Fasern kann in besonders vorteilhafter Weise durch eine Verschmelzung eines Teils der Fasern erfolgen.
Die adhäsive Verbindung kann besonders einfach durch eine Verklebung der Fasern durch ein Bindemittel erfolgen. Bevorzugt werden bikomponente Bindefasern eingesetzt.
Insbesondere die Herstellungskosten des Flüssigkeitsfilters werden dadurch gesenkt, daß das Filtermaterial über seinen ganzen Querschnitt flüssigkeitsge- strahlt ist.
Eine besonders große Filteroberfläche wird dadurch erzielt, daß das Tiefenfiltermaterial plissiert ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen weiter verdeutlicht. Es zeigen: Figur 1 einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch das Filtermaterial gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch das Filtermaterial gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 4 einen Querschnitt durch eine Splittfaser.
Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter 1 , der als Filterkassette ausgebildet ist. Er weist ein Filtermaterial 2 auf, welches parallel zu einer Seitenkante plissiert ist. Das Filtermaterial 2 ist ringsum durch einen Dichtstreifen 3 eingefaßt.
Das Filtermaterial 2 besteht aus dem in Figur 2 dargestellten Vliesstoff 5. Dieser ist aus synthetischen Fasern 6 mit einem Titer von 0,05 bis 50 dtex gebildet und kann mit Hilfe von Kardiermaschinen (z. B. Krempeln) hergestellt werden.
Durch eine Hochdruckwasserstrahlbehandlung sind in dem Vliesstoff 5 Verschlingungen der Fasern 6 erzeugt.
Der Vliesstoff 5 weist in Durchströmrichtung R gesehen Bereiche A, B, C mit unterschiedlichen Eigenschaften auf, die es ermöglichen, Teilchen unterschiedlicher Größe in den unterschiedlichen Bereichen A, B, C abzuscheiden. Die unterschiedlichen Eigenschaften der Bereiche A, B, C werden bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform dadurch erzielt, daß die Faserdichte in Durch- Strömrichtung R von der Primärseite 7 zur Sekundärseite 8 progressiv zunimmt. Die Zunahme der Faserdichte wird dadurch erhalten, daß der Vliesstoff 5 von der Sekundärseite 8 her einer Wasserstrahlbehandlung unterzogen wird. Durch eine solche einseitige Wasserstrahlbehandlung werden die Fasern 6 des Vliesstoffes 5 auf der Sekundärseite 8 stärker verdichtet als auf der dem Wasser- strahl abgewandten Rohluft- beziehungsweise Zuströmseite 7. Somit ist die Faserdichte in dem der Primärseite 7 zugewandte Bereich A geringer als in dem mittleren Bereich B und dort wiederum geringer als in dem der Sekundärseite 8 zugewandten Bereich C. Entsprechend nimmt die Größe der durch die Fasern 6 begrenzten Zwischenräume oder Poren des Vliesstoffes 5 vom Be- reich A zum Bereich C hin zu. Infolgedessen können im Betrieb größere Teilchen in dem Bereich A des Flüssigkeitsfilters, kleinere Teilchen in dem Bereich B und die Feinstpartikel im Bereich C abgeschieden werden.
Die Fasern 6 des Vliesstoffes 5 werden nach der Flüssigkeitsstrahlbehandlung adhäsiv und/oder kohäsiv verbunden. Eine kohäsive Verbindung kann durch Verschweißen erfolgen, wobei die Fasern 6 bei erhöhter Temperatur zeitweilig erweichen und sich benachbarte Fasern 6 an ihren Berührungspunkten, gegebenenfalls unter Druck verbinden. Eine adhäsive Verbindung kann durch Verklebung der Fasern 6 durch ein Bindemittel erfolgen. Dieses kann in Form von sogenannten Bindefasern schon vor der Herstellung des Vlieses 5 beigemischt werden. Die Bindung erfolgt dann beispielsweise durch eine thermische Behandlung, wobei der Mantel der Bindefaser erweicht und benachbarte Fasern 6 untereinander örtlich verbindet. Eine adhäsive Verbindung kann auch durch Applizieren eines flüssigen Polymerbindemittels erfolgen, das durch eine an- schließende Wärmebehandlung ausgehärtet wird.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Vliesstoffes 5. Die Fasern 6 weisen Grobfasern 6' und Feinfasern 6" auf, wobei der Titer der Grobfasern um den Faktor 6 über dem der Feinfasern liegt. Die Bereiche A', B' des Vliesstoffes 5 mit unterschiedlichen Eigenschaften in der Durchströmrichtung R werden da- durch erhalten, daß wenigstens zwei Faserlagen mit unterschiedlichen Faserzusammensetzungen vorgesehen sind. Die der Primärseite 7 zugewandte Faserlage, welche in dem Bereich A' angeordnet ist, weist einen höheren Anteil an Grobfasern 6' auf als die der Sekundärseite 8 zugewandte Faserlage, wel- ehe im Bereich B' angeordnet ist. Gewichtsverhältnis der Feinfasern zu den Grobfasern in dem Vliesstoff 5 beträgt dabei 5 zu 95 bis 40 zu 60. Durch das Flüssigkeitsstrahlen werden Verschlingungen der Fasern 6', 6" erzeugt, welche die Faserlagen verbinden.
Die Feinfasern 6" können wenigstens teilweise aus gesplitteten Splittfasern 9 bestehen. Ein schematischer Querschnitt durch eine solche Splittfaser 9 ist in Figur 4 dargestellt. Die dargestellte Splittfaser 9 weist eine erste aus einem ersten Polymer gebildete Komponente 10 und eine zweite aus einem zweiten Polymer gebildete Komponente 11 auf. Bei dem in Figur 4 dargestellten Aus- führungsbeispiel sind acht Segmente mit der Komponente 10 ausgebildet, wobei zwischen den Segmenten jeweils schichtförmig die Komponente 11 angeordnet ist. Beim Splitten oder Spalten der Splittfaser 9 bilden die acht Komponenten 10 jeweils einen der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Fasern 6 beziehungsweise 6". Der Titer der durch das Spalten der Splittfaser 9 erzeugten Feinfasern 6" kann hinunter bis zu 0,05 dtex betragen. Die ungesplittete Splittfaser 9 hingegen ist deutlich gröber und kann infolgedessen einfach verarbeitet werden, indem sie dem Vliesstoff 5 beigemengt wird. Das Aufspalten der Splittfaser 9 erfolgt durch den auf die Splittfaser 9 ausgeübten Druck mittels der Wasserstrahlbehandlung.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilters und seines Herstellungsverfahrens werden im folgenden anhand von zwei Beispielen dargelegt.
Beispiel 1 Der Vliesstoff in Beispiel 1 weist ein Massengewicht von 300 g/m2 und ein Dicke (gemessen nach DIN 53855) von 3 mm auf. Er wird aus gekrempelter Stapelfaser hergestellt. Die Faserzusammensetzung beträgt 40% 0,9 dtex, 10% 6,7 dtex Polyesterfaser und 50% 2,2 dtex Polyester Bikomponentenfaser. Ver- schlingungen der Fasern werden durch einseitiges Wasserstrahlen mit einem Wasserdruck zwischen 50 und 100 bar erzeugt. Sodann wird der Vliesstoff in einem Thermofusionsofen getrocknet und durch Aktivierung der Bindefaser gebunden.
Dieser Vliesstoff hat eine Steifigkeit in Längsrichtung von 120 N-m2 (gemessen bei 20° Biegewinkel nach DIN 53350). Dies ist etwa 3 mal so hoch wie bei einem Vliesstoff mit identischen Faserzusammensetzung, Gewicht und Dicke, der aber ohne Flüssigkeitsstrahlbehandlung erzeugt worden ist.
Beispiel 2:
Der Vliesstoff in Beispiel 2 hat ein Massengewicht von 170 g/m2 und eine Dicke (gemessen nach DIN 53855) von 0,9 mm. Dieser Vliesstoff wird aus zwei Floren aus gekrempelten Stapelfaser hergestellt. Die Faserzusammensetzung des ersten Flors, der 17 % des Gesamtgewichtes ausmacht, beinhaltet 50% einer Polyolefin Splittfaser mit 2,2 dtex (ungesplittet) und 50% einer Polypropylenfaser mit 6,7 dtex. Die Faserzusammensetzung des zweiten Flors beinhaltet 100% einer 36 dtex Polyolefin Bikomponentenfaser. Eine Verbindung der Flore durch Verschlingung der darin enthaltenen Fasern wird durch Wasserstrahlen, mit ein Wasserdruck zwischen 50 und 150 bar, erzeugt und unmittelbar danach in einem Thermofusionsofen getrocknet und durch Aktivierung der Bindefaser gebunden. Die daraus resultierende Vliesstoffstruktur weißt eine stetige Abnahme an feinen Fasern von der Feinfaserseite zur Grobfaserseite hin auf.
Die Vliesstoff Struktur hat eine Biegesteifigkeit, in Fertigungsrichtung, von 38,0 N-mm2 (gemessen bei 20° Biegewinkel, nach DIN 53350). Dies ist dreimal so hoch ist wie ein Vergleichsfiltermaterial, welches sich aus drei in verschiedenen Arbeitsschritten hergestellten Lagen zusammensetzt, die ohne Flüssigkeitsstrahlen im Kalanderverfahren hergestellt sind, bei gleichem Gewicht und gleicher Dicke.

Claims

Patentansprüche
1. Filter mit einem Tiefenfiltermaterial (2), das einen eine Primärseite (7) und eine Sekundärseite (8) aufweisenden Vliesstoff (5) enthält, wobei der Vliesstoff (5) aus adhäsiv und/oder kohäsiv verbundenen Fasern (6) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter als Flüssigkeitsfilter ausgebildet ist und daß die Fasern (6) Verschlingungen aufweisen, die vor dem adhasiven und/oder kohasiven Verbinden durch Flüssig- keitsstrahlen von der Sekundärseite (8) her erzeugt sind und daß durch das Flüssigkeitsstrahlen die Fasern (6) von der Primärseite (7) zur Sekundärseite (8) hin zunehmend derart verdichtet sind, daß unterschiedlich verdichtete Bereiche (A, B, C) gebildet sind, in denen Teilchen unterschiedlicher Größe abscheidbar sind.
2. Filter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (6) Verschlingungen aufweisen, die vor dem adhasiven und/oder kohasiven Verbinden durch Flüssigkeitsstrahlen von der Primärseite (7) her erzeugt sind.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (6) einen Titer von 0,05 bis 50 dtex aufweisen.
4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (6) Grobfasern (6') und Feinfasern (6") enthalten, wobei der
Titer der Grobfasern (6') mindestens um den Faktor 6 über dem Titer der Feinfasern (6") liegt.
5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinfasern (6") wenigstens teilweise aus gesplitteten Spiittfasern (9) bestehen.
6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Splittfasern (9) durch die Flüssigkeitsstrahlbehandlung gesplittet sind.
7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mediendichte des Vliesstoffs (5) in Durchströmrichtung (R) progressiv zunimmt.
8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff (5) wenigstens eine erste der Primärseite (7) zugewandte Faserschicht (A') und eine zweite der Sekundärseite (8) zugewandte Faserschicht (B') aufweist.
9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Faserschichten (A\ B') im wesentlichen aus einer vorab verfestigten Vliesstofflage besteht und daß wenigstens eine andere der Faserschichten im wesentlichen durch einen auf die Vliesstofflage aufgebrachten Faserflor gebildet ist, wobei der Faserflor und die Vliesstofflage durch das Flüssigkeitsstrahlen miteinander verbunden sind.
10. Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Faserflor gebildete Faserschicht an der Sekundärseite (8) der Vliesstoffschicht angeordnet ist.
11. Filter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Faserflor gebildete Faserschicht die Splittfaser enthält.
12. Filter nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die erste, der Primärseite (7) zugewandte Faserschicht (A') einen höheren Anteil an Grobfasern (6') enthält als die zweite der Sekundärseite (8) zugewandte Faserschicht (B').
13. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die kohäsive Verbindung durch Verschweißen der Fasern (6) erfolgt.
14. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die adhäsive Verbindung durch Verklebung der Fasern (6) durch ein Bindemittel erfolgt.
15. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial über seinen ganzen Querschnitt flüssigkeitsgestrahlt ist.
16. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefenfiltermaterial plissiert ist.
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