WO2014060064A1 - Verfahren zur oberflächenbehandlung eines filtermediums - Google Patents
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- WO2014060064A1 WO2014060064A1 PCT/EP2013/002894 EP2013002894W WO2014060064A1 WO 2014060064 A1 WO2014060064 A1 WO 2014060064A1 EP 2013002894 W EP2013002894 W EP 2013002894W WO 2014060064 A1 WO2014060064 A1 WO 2014060064A1
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Definitions
- the invention relates to a method for surface treatment, in particular refinement, of a filter medium for at least partial cleaning of fluids, wherein the filter medium consisting of at least one filter material is treated in at least one surface area.
- Filter media for the production of replaceable filter elements for hydrauli- 'raulische plants are known in manifold design and have, as filter material such as a filter fleece, in particular a synthetic fleece on.
- a filter element produced from the filter medium is flowed through by a fluid to be cleaned off, such as a hydraulic fluid to be filtered, whereby a partially considerable pressure difference can result from the raw side to the clean side.
- the filter media In order to be able to withstand this pressure difference, have a support structure on the raw-side upstream side and / or the downstream-side downstream side.
- the support structures are formed of metal mesh or plastic.
- the filter medium For the respective filter task desired properties of the filter medium can be adjusted by the fact that additional materials are integrated into this.
- a filter medium known from US 4,433,024 vapor-absorbing particles are incorporated into a filter web of melt-blown fibers.
- the steam-absorbent particles are mixed with the melt-blown fibers, thus providing a steam-absorbent filter fabric.
- EP 0 324 601 A2 discloses a method for providing a filter element whose filter medium comprises electrically charged or rechargeable plastic fibers as the filter material.
- the electrically charged or chargeable fibers are pressed as a filter layer or filter fleece with a further filter layer and connected via a fusion connection with this.
- To form the fusion bond at least one of the two filter layers is melted in the corresponding surface area in order to define the respective other filter layer there.
- DE 10 2010 025 219 A1 relates to a filter medium having a support structure which is present in surface areas on at least one side of the filter medium and at least partially formed from plastic material.
- the filter medium and the support structure are connected to one another by means of lamination, lamination and / or by means of a reflow process.
- adhesive is applied to the filter medium in a spray application, and then the support structure initially formed as a separate material layer is placed on the filter medium and glued to it. Again, a surface treatment of the filter medium takes place in at least one surface area.
- the filter medium may be necessary and desirable to specify certain properties of the filter medium as needed.
- the process used should be simple and, if possible, independent of the preparation of the base filter medium.
- the invention thus sets itself the task to be able to specify certain properties of a filter medium in a simple manner as needed for the respective filter task. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 in its entirety.
- a method according to the invention is characterized in that at least one type of particle is deposited on at least one filter material by means of a vapor deposition method in the respective surface area, and that at least one property of the filter medium can be predetermined by the deposited particles at least in the respective surface area.
- the respective desired property is predetermined or set and the filter medium is functionalized or refined to that extent.
- gas phase deposition process covers all processes for surface treatment by means of chemical vapor deposition, in English “chemical vapor deposition” (CVD), gas plasma treatment, in English “gas plasma treatment” (GPT), as well as chemical graft processes, and PVD, Thermal evaporation, electron beam evaporation, laser beam evaporation, arc evaporation, molecular beam epitaxy, sputtering, ion beam assisted deposition, ICBD, ion plating, etc.
- surface area includes a certain depth of penetration of the deposited particles into the filter medium.
- the respective particles typically have at least one particular chemical, such as hydrophobic or hydrophilic, or physical, such as magnetic or electrical, property and / or specify the respective property after deposition from the filter medium.
- the particles particularly preferably have a certain electrical conductivity or predetermine this after separation from the filter medium. For example, certain temperature and / or pressure stability, electrical conductivity, abrasion behavior, surface cleaning, hydrophobicity, hydrophobicity, oleophobicity, oleophilicity and / or media resistance, optimized for the particular application of the filter medium, can be adjusted by the precipitated particles.
- one or more types of particles can be deposited in the respective surface region on the filter medium, parallel to one another or one after the other.
- the deposition of several types of particles may be required both for the specification of a specific property and one type of particles may specify several properties on the filter medium.
- the type of particles is chosen such that the most homogeneous possible deposition of particles in the respective surface area is achieved, so that the corresponding gas phase separation method can be performed relatively easily and in a relatively short time.
- the respective particles comprise atoms of the elements chlorine, calcium, potassium, carbon, oxygen, iron, sodium, magnesium, aluminum, silicon, sulfur.
- the elements are selected according to their chemical and physical properties and are deposited on the filter material individually or as needed. All metals can be deposited as particles.
- process gases such as oxygen, nitrogen, hydrocarbon, oxides, nitrides and carbides can be deposited.
- doping of the molecules with counter ions for example PEDOT, can be carried out.
- monomers or polymers assigned to a plastic material are deposited on the filter medium.
- the monomers or polymers polytetrafluoroethylene and / or polysiloxane.
- the respective plastic material is electrically conductive and / or hydrophobic or hydrophilic.
- corresponding aqueous fluid fractions advantageously on the raw side, can be retained or separated from the fluid.
- electrical properties, in particular an electrical conductivity, of the respective filter medium, in particular its static charge can be minimized during the filtration process, optimally completely prevented.
- the respective particles are deposited on a surface of the filter medium which is assigned to the fluid to be cleaned and / or the cleaned-off fluid, preferably over the whole area.
- the desired properties of the filter medium are achieved on the largest possible area. specified and achieved the best possible Filtration result accordingly.
- a single filter layer constitutes a filter medium, so that in the case of a multilayer structure of a filter medium, the respective surface region is not necessarily arranged on the outer surface of the assembled filter medium.
- the particles are deposited in a kind of spray application on the respective filter material.
- the pretreatment of the substrate for example in a plasma process or in a gas phase fluorination, lends itself to obtaining the best possible finishing result.
- the filter medium to be treated is arranged in a gas chamber which can preferably be evacuated and the gas phase deposition process is carried out by means of electrodes, an electron beam, an ion beam and / or by means of at least one tempering device.
- the invention further relates to a filter medium for at least partial cleaning of fluids, comprising at least one filter material, with at least one surface area treated by the method according to the invention.
- the respective filter material is typically nonwoven of individual fibers, preferably made of glass fibers and / or melt-blown fibers, a non-woven nonwoven, metal mesh, plastic fabric and / or plastic network.
- FIG. 1 shows the upper part of a filter element with a filter medium according to the invention or treated according to the invention
- FIG. 2 is a plan view of a surface area of the filter medium of FIG. 1;
- FIG. and FIG. 3 shows an exemplary apparatus for carrying out the method according to the invention.
- FIG. 1 shows in a partially cutaway and "exploded" illustration the upper part of a filter element 10 which is used, for example, in hydraulic systems of mobile working machines or in stationary hydraulic systems for purifying flowable fluids, such as hydraulic oils, from dirt particles 10, in the ready-to-install state, is cylindrical and rotationally symmetrical with respect to the rotation axis R.
- On the support tube 1 2, a filter medium 14 is supported on the circumference
- the filter medium 14 is surrounded by a filter casing 16 in the form of a fluid-permeable casing on an outer side opposite the support tube 12.
- the filter casing 16 is in the illustrated embodiment shown in FIG.
- the filter casing 16 is designed to be fluid-permeable, for example with a perforation or pores of predeterminable size (not shown), and constitutes a type of prefilter layer.
- a bypass valve 20 is integrated with a spring-loaded Ventilele- element which opens at "blocked" filter medium 14 and a fluid passage from the outside of the filter element 10, bypassing the filter medium 14 into the interior of the support tube 12 releases.
- the pleated filter medium 14 has a layer structure of two, an inner and an outer, support layers 22a, 22b and two, a first and an outer and a second or inner, filter layer 24a, 24b.
- the support layers 22a, 22b may be formed for example by a wire or plastic fabric.
- the first filter layer 24a consists of a protective fleece, preferably of a plastic fleece, and the second filter layer 24b of a filter material such as glass fibers, paper, cellulose paper, synthetic filter materials or melt-blown fibers.
- the filter layers 24a, 24b can also be constructed of so-called composite materials with a plurality of filter materials.
- the filter medium 14 as part of the filter element 10 has predefinable filter properties as a function of its structure and the filter materials used in each case.
- the filter medium 14, more precisely the support layers 22a, 22b and the filter layers 24a, 24b and the filter jacket 16, which can be assigned to the filter medium 14 as a prefilter layer, can be located in surface regions which are located radially outward here of the raw side of the filter element 10 or radially inwardly. lying here are assigned to the clean side of the filter element 10, provided with deposited particles and be functionalized in this way, so that certain chemical and physical properties of the filter medium 14 are given in the respective surface area.
- FIG. 2 shows a rectangular surface area of the filter medium 14 with the filter layer 24 and the support layer 22, which may be arranged radially inward or outward in the filter element 10.
- the support structure or support layer 22 comprises first thread elements 26 (not all denoted) running in a warp direction K and second thread elements 28 extending in a weft direction S.
- the first and second thread elements 26, 28 form a regular fabric in the manner of a so-called. Plain weave off.
- the material of the support layer 22 is, for example, PBT plastic, which can be applied to the filter layer 24 in a lamination process.
- the filter layer 24 is formed of a plastic nonwoven, in particular a polyester nonwoven, with individual fibers 32 (not all designated).
- the individual fibers 32 may be functionalized in a vapor deposition process, for example, to set the surface energy to a particular value.
- the particles deposited on the fibers 32 can consist of a polymer plastic material, particularly preferably of polytetrafluoroethylene or polysiloxane, in each case preferably electrically conductive and / or hydrophilic.
- a coating 34 shown only in a partial section in FIG. 2 can be applied to the filter layer 24 of the filter medium 14 and at least partially close the intermediate spaces predetermined by the fibers 32.
- particles in the form of material points 30, preferably also of a polymeric plastic material adhere to the individual fibers 32 of the filter layer 24.
- the particles have been applied or deposited on the filter layer 24 before the support layer 22 has been applied; however, it is also conceivable first to laminate the support layer 22 onto the filter layer 24 and then to apply the particles.
- FIG. 3 shows an exemplary device by means of which the filter medium 14 or its individual layers can be functionalized by means of a gas phase deposition method.
- the filter medium 14 to be treated is arranged in a gas chamber 36 and is exposed on a table-like support device 50.
- a vacuum pump 40 By means of a vacuum pump 40, the gas chamber 36 can be evacuated before carrying out the vapor deposition process.
- the vacuum pump 40 associated with the outlet of the gas chamber 36 is secured by a valve 38.
- a pressure measuring device 42 for monitoring the gas pressure in the gas chamber 36 is in communication with a controller 44, which controls the valve 38 and the vacuum pump 40 as a function of the gas pressure.
- a plate assembly of two electrodes 46a, 46b is provided, wherein the lower electrode 46b is part of the support means 50 with the filter medium 14 arranged thereon.
- the upper electrode 46b is part of a feed device 48, via which a corresponding gas, for example with particles or monomers, can be supplied to the gas chamber 36 for deposition on the filter medium 14.
- the lower and upper electrodes 46a, 46b are each connected to a voltage source 52a, 52b and can be supplied with voltage by the latter in accordance with the particular gas-phase deposition process carried out. It is understood that one of the two electrodes 46a, 46b may be grounded.
- the support device 50 can be tempered via a tempering device, not shown, in particular a cooling device.
- tempering in particular a heater can be arranged in the interior of the gas chamber 36 and, for example, a heating coil in the region of the supplied gas, ie between the two electrodes 46a, 46b, have. Both the temperature of the supplied gas and the temperature of the filter medium 14 as a location of the deposition can be adjusted as required via the tempering devices.
- the feed device 48 has a showerhead-type outlet head 54, at which the supplied gas or substance mixture enters or flows into the gas chamber 36 in a predeterminable surface area. In this way, a uniform deposition of particles on the surface of the filter medium 14 is achieved.
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Abstract
Ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung, insbesondere Veredelung, eines Filtermediums (14) zum zumindest teilweisen Abreinigen von Fluiden, wobei das aus mindestens einem Filtermaterial bestehende Filtermedium (14) in zumindest einem Oberflächenbereich behandelt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass im jeweiligen Oberflächenbereich auf mindestens einem Filtermaterial mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens zumindest eine Art von Teilchen abgeschieden wird, und dass durch die abgeschiedenen Teilchen zumindest eine Eigenschaft des Filtermediums (14) zumindest im jeweiligen Oberflächenbereich vorgebbar ist.
Description
Hydac Filtertechnik GmbH, Industriegebiet, 66280 Sulzbach/Saar Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Filtermediums
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung, insbesondere Veredelung, eines Filtermediums zum zumindest teilweisen Abreinigen von Fluiden, wobei das aus mindestens einem Filtermaterial bestehende Filtermedium in zumindest einem Oberflächenbereich behandelt wird.
Filtermedien zur Herstellung von austauschbaren Filterelementen für hyd- ' raulische Anlagen sind in mannigfacher Ausgestaltung bekannt und weisen als Filtermaterial beispielsweise ein Filtervlies, insbesondere ein Kunststoffvlies, auf. Ein aus dem Filtermedium hergestelltes Filterelement wird von einem abzureinigenden Fluid, wie einer zu filtrierenden Hydraulikflüssigkeit, durchströmt, wobei sich von der Rohseite zu der Reinseite eine zum Teil beträchtliche Druckdifferenz ergeben kann. Um dieser Druckdifferenz standhalten zu können, weisen die Filtermedien auf der rohseitigen Anströmseite und/oder der reinseitigen Abströmseite eine Stützstruktur auf. Die Stützstrukturen sind aus Metallgeweben oder aus Kunststoff gebildet.
Für die jeweilige Filteraufgabe gewünschte Eigenschaften des Filtermediums können dadurch eingestellt werden, dass zusätzliche Materialien in dieses integriert werden. Bei einem aus US 4,433,024 bekannten Filtermedium werden Dampf absorbierende Teilchen in ein Filtervlies aus Melt-Blown- Fasern eingebunden. Hierfür werden bei der Herstellung des Filtervlieses
die Dampf absorbierenden Teilchen mit den Melt-Blown-Fasern vermischt und auf diese Weise ein Dampf absorbierendes Filtervlies bereitgestellt.
Die EP 0 324 601 A2 offenbart ein Verfahren zur Bereitstellung eines Fil- terelements, dessen Filtermedium als Filtermaterial elektrisch aufgeladene bzw. aufladbare Kunststofffasern umfasst. Die elektrisch aufgeladenen bzw. aufladbaren Fasern werden als Filterlage bzw. Filtervlies mit einer weiteren Filterlage verpresst und über eine Schmelzverbindung mit dieser verbunden. Zur Ausbildung der Schmelzverbindung wird zumindest eine der bei- den Filterlagen im entsprechenden Oberflächenbereich aufgeschmolzen, um dort die jeweils andere Filterlage festzulegen.
Die DE 10 2010 025 219 A1 betrifft ein Filtermedium mit einer auf zumindest einer Seite des Filtermediums in Flächenbereichen anliegenden, zu- mindest teilweise aus Kunststoffmaterial gebildeten Stützstruktur. Das Filtermedium und die Stützstruktur werden mittels Laminieren, Kaschieren und/oder mittels eines Aufschmelzverfahrens miteinander verbunden. Beispielsweise wird auf das Filtermedium in einem Sprühauftrag Klebstoff aufgetragen und anschließend die zunächst als separate Material lage ausgebil- dete Stützstruktur auf das Filtermedium aufgelegt und mit diesem verklebt. Auch hier findet eine Oberflächenbehandlung des Filtermediums in zumindest einem Oberflächenbereich statt.
Je nach Filteraufgabe kann es erforderlich und wünschenswert sein, be- stimmte Eigenschaften des Filtermediums bedarfsgerecht vorzugeben. Hierbei ist es besonders wünschenswert, das Filtermedium als eine Art Basismaterial vorzuhalten und je nach Filteraufgabe die jeweiligen Eigenschaften vorzugeben und das entsprechende Filterelement fertigzustellen. Das zur Anwendung kommende Verfahren sollte in einfacher Weise und wenn möglich unabhängig von der Herstellung des Basis-Filtermediums durchgeführt werden können.
Die Erfindung stellt sich mithin die Aufgabe, bestimmte Eigenschaften eines Filtermediums in einfacher Weise bedarfsgerecht für die jeweilige Filteraufgabe vorgeben zu können. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass im jeweiligen Oberflächenbereich auf mindestens einem Filtermaterial mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens zumindest eine Art von Teilchen abgeschieden wird, und dass durch die abgeschiedenen Teilchen zumindest eine Eigenschaft des Filtermediums zumindest im jeweiligen Oberflächenbereich vorgebbar ist.
Durch die im jeweiligen Oberflächenbereich abgeschiedenen Teilchen wird die jeweils gewünschte Eigenschaft vorgegeben bzw. eingestellt und das Filtermedium insoweit funktionalisiert bzw. veredelt.
Der Begriff„Gasphasenabscheideverfahren" umfasst sämtliche Verfahren zur Oberflächenbehandlung mittels chemischer Gasphasenabscheidung, in Englisch„chemical vapour deposition" (CVD), Gas-Plasmabehandlung, in Englisch„gas plasma treatment" (GPT), sowie Chemical-graft-Verfahren, sowie PVD, thermisches Verdampfen, Elektronenstrahlverdampfen, Laserstrahlverdampfen, Lichtbogenverdampfen, Molekularstrahlepitaxie, Sput- tern, ionenstrahlgestützte Deposition, ICBD und lonenplattieren. Neben einer flächenmäßigen Ausdehnung an der vom Filtermedium vorgegebenen Oberfläche schließt der Begriff„Oberflächenbereich" eine bestimmte Eindringtiefe der abgeschiedenen Teilchen in das Filtermedium mit ein. Weiter können als eine Art„Coating" dünne Schichten mit einer Schichtdicke kleiner als 1/ym im jeweiligen Oberflächenbereich abgeschie- den werden.
Die jeweiligen Teilchen weisen typischerweise zumindest eine bestimmte chemische, wie hydrophobe oder hydrophile, oder physikalische, wie magnetische oder elektrische, Eigenschaft auf und/oder geben die jeweilige Eigenschaft nach Abscheiden aus dem Filtermedium vor. Besonders bevor- zugt weisen die Teilchen eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit auf bzw. geben diese nach Abscheiden aus dem Filtermedium vor. Beispielsweise kann eine bestimmte Temperatur- und/oder Druckstabilität, elektrische Leitfähigkeit, Abrasionsverhalten, Oberflächenabreinigung, Hydrophobie, Hyd- rophilie, Oleophobie, Oleophilie und/oder Medienbeständigkeit, optimiert für die jeweilige Anwendung des Filtermediums, durch die abgeschiedenen Teilchen eingestellt werden.
Je nach vorgebbarer Eigenschaft können eine oder mehrere Arten von Teilchen im jeweiligen Oberflächenbereich auf dem Filtermedium, parallel zu- einander oder nacheinander, abgeschieden werden. Hierbei kann sowohl für das Vorgeben einer bestimmten Eigenschaft das Abscheiden mehrerer Arten von Teilchen erforderlich sein als auch eine Art von Teilchen mehrere Eigenschaften am Filtermedium vorgeben. Zweckmäßigerweise wird die Art der Teilchen derart gewählt, dass eine möglichst homogene Abscheidung von Teilchen im jeweiligen Oberflächenbereich erreicht wird, so dass das entsprechende Gasphasenabscheideverfahren vergleichsweise einfach und in vergleichsweise kurzer Zeit durchgeführt werden kann.
Als Teilchen werden vorzugsweise einzelne Atome, Atomgruppen, Radika- le, Moleküle und/oder Molekülketten auf dem jeweiligen Filtermaterial abgeschieden. Die einzelnen Teilchen, insbesondere Radikale, können nach dem Abscheiden nicht nur am jeweiligen Filtermaterial anhaften, sondern auch mit diesem chemisch reagieren. Die jeweils vorzugebende Eigenschaft kann auch erst durch eine Reaktion des jeweiligen Filtermaterials mit den abgeschiedenen Teilchen ausgebildet bzw. eingestellt werden.
In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die jeweiligen Teilchen Atome der Elemente Chlor, Kalzium, Kalium, Kohlenstoff, Sauerstoff, Eisen, Natrium, Magnesium, Aluminium, Silizium, Schwefel. Die Elemente werden entsprechend ihrer chemischen und physi- kaiischen Eigenschaften gewählt und bedarfsgerecht einzeln oder im Verbund auf dem Filtermaterial abgeschieden. Alle Metalle können als Teilchen abgeschieden werden. Durch Zuführen von Prozessgasen, wie Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenwasserstoff, lassen sich auch Oxide, Nitride und Carbide abscheiden. Weiter ist eine Dotierung der Moleküle mit Gegenio- nen, beispielsweise PEDOT, durchführbar.
In einer weiteren bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden einem Kunststoffmaterial zugeordnete Monomere oder Polymere auf dem Filtermedium abgeschieden. Besonders bevorzugt sind den Mo- nomeren oder Polymeren Polytetrafluorethylen und/oder Polysiloxan zugeordnet. Besonders bevorzugt ist das jeweilige Kunststoffmaterial elektrisch leitfähig und/oder hydrophob oder hydrophil ausgebildet.
Durch hydrophobe oder hydrophile Kunststoffmaterialien können entspre- chende wässrige Fluidanteile, vorteilhafterweise auf der Rohseite, zurückgehalten oder vom Fluid abgetrennt werden. Durch entsprechende elektrische Eigenschaften, insbesondere eine elektrische Leitfähigkeit, des jeweiligen Filtermediums kann insbesondere dessen statische Aufladung während des Filtrationsvorganges minimiert, optimalerweise gänzlich unterbunden, werden.
Typischerweise werden die jeweiligen Teilchen an einer dem abzureini- genden Fluid und/oder dem abgereinigten Fluid zugeordneten Oberfläche des Filtermediums, vorzugsweise vollflächig, abgeschieden. Bei einer voll- flächigen Ausbildung über die gesamte jeweilige Oberfläche werden die gewünschten Eigenschaften des Filtermediums auf der größtmöglichen Flä-
che vorgegeben und entsprechend das bestmögliche Filtrationsergebnis erreicht. Eine einzelne Filterlage stellt insoweit ein Filtermedium dar, so dass bei einem mehrlagigen Aufbau eines Filtermediums der jeweilige Oberflächenbereich nicht zwingend an der Außenoberfläche des zusam- mengesetzten Filtermediums angeordnet ist.
Vorteilhafterweise werden die Teilchen in einer Art Sprühauftrag auf dem jeweiligen Filtermaterial abgeschieden. Die Vorbehandlung des Substrats beispielsweise in einem Plasmaverfahren oder in einer Gasphasenfluorie- rung bietet sich zum Erhalt eines bestmöglichen Veredelungsergebnisses an.
In einer besonders einfachen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zu behandelnde Filtermedium in einer bevorzugt evakuierbaren Gaskammer angeordnet und das Gasphasenabscheideverfahren mittels Elektroden, einem Elektronenstrahl, einem lonenstrahl und/oder mittels mindestens einer Temperiereinrichtung durchgeführt.
Die Erfindung betrifft weiter ein Filtermedium zum zumindest teilweisen Abreinigen von Fluiden, bestehend aus mindestens einem Filtermaterial, mit zumindest einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Oberflächenbereich. Das jeweilige Filtermaterial ist typischerweise vliesartig aus einzelnen Fasern, vorzugsweise aus Glasfasern und/oder Melt- Blown-Fasern, einem Non-woven Vlies, Metallgewebe, Kunststoffgewebe und/oder Kunststoff netz aufgebaut.
Bei besonders dünnen Filterlagen bzw. Filtermedien ist es durchaus vorstellbar, dass die jeweils abgeschiedenen Teilchen bzw. die jeweilige Funk- tionalisierung, insbesondere bei beidseitiger Abscheidung bzw. beidseitiger Oberflächenbehandlung, die jeweilige Filterlage nahezu vollständig durch- dringt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren und der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Die vorstehend genannten und die weiter angeführten Merkmale können jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen an einem erfindungsgemäßen Filtermedium oder in einem erfindungsgemäßen Verfahren realisiert sein. Die in den Figuren gezeigten Merkmale sind rein schematisch und nicht maßstäblich zu verstehen. Es zeigt:
Fig. 1 den oberen Teil eines Filterelements mit einem erfindungs- gemäßen bzw. erfindungsgemäß behandelten Filtermedium;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Oberflächenbereich des Filtermediums aus Fig. 1 ; und Fig. 3 eine beispielhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt in einer teilweise aufgeschnittenen und„auseinandergezoge- nen" Darstellung den oberen Teil eines Filterelements 10, welches beispielsweise in hydraulischen Anlagen mobiler Arbeitsmaschinen oder in stationären hydraulischen Anlagen zum Abreinigen strömungsfähiger Fluide, wie Hydraul iköle, von Schmutzpartikeln eingesetzt ist. Das Filterelement 10 ist im einbaufertigen Zustand zylindrisch und rotationssymmetrisch zur Rotationsachse R ausgebildet. Im Inneren des Filterelements 10 ist ein . fluiddurchlässiges, zylindrisches Stützrohr 1 2 angeordnet, welches vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Am Stützrohr 1 2 stützt sich umfangsseitig ein Filtermedium 14 in der Art einer plissierten Filtermatte ab. An einer dem Stützrohr 12 entgegengesetzten Außenseite ist das Filtermedium 14 von einem Filtermantel 16 in Form einer fluiddurch- lässigen Hülle umgeben. Der Filtermantel 1 6 ist im gezeigten Ausführungs-
beispiel mehrlagig aus drei einzelnen Kunststofflagen aufgebaut, kann jedoch auch einlagig ausgebildet sein. Der Filtermantel 16 ist fluiddurchlässig beispielsweise mit einer Perforation oder mit Poren vorgebbarer Größe (nicht gezeigt) ausgebildet und stellt eine Art Vorfilterlage dar.
Am in Fig. 1 gezeigten oberen Ende des Filterelements 10 sind das Stützrohr 12, das Filtermedium 14 und der Filtermantel 16 in einer Endkappe 1 8 aufgenommen und auf diese Weise lagefixiert. In die Endkappe 18 und das Stützrohr 12 ist ein Bypassventil 20 mit einem federbelasteten Ventilele- ment integriert, welches bei„verblocktem" Filtermedium 14 öffnet und einen Fluiddurchlass von der Außenseite des Filterelements 10 unter Umgehung des Filtermediums 14 ins Innere des Stützrohres 12 freigibt.
Das plissierte Filtermedium 14 weist einen Lagenaufbau aus zwei, einer inneren und einer äußeren, Stützlagen 22a, 22b und zwei, einer ersten bzw. äußeren und einer zweiten bzw. inneren, Filterlage 24a, 24b auf. Die Stützlagen 22a, 22b können beispielsweise durch ein Draht- oder Kunststoffgewebe ausgebildet sein. In Abhängigkeit vom Einsatzzweck des Filtermediums 14 besteht die erste Filterlage 24a aus einem Schutzvlies, vor- zugsweise aus einem Kunststoffvlies, und die zweite Filterlage 24b aus einem Filtermaterial wie Glasfasern, Papier, Cellulosepapier, synthetischen Filtermaterialien oder Melt-Blown-Fasern. Die Filterlagen 24a, 24b können auch aus sog. Composite-Materialien mit mehreren Filtermaterialien aufgebaut sein. Das Filtermedium 14 als Teil des Filterelements 10 weist in Ab- hängigkeit seines Aufbaus und der jeweils eingesetzten Filtermaterialien vorgebbare Filtereigenschaften auf.
Das Filtermedium 14, genauer die Stützlagen 22a, 22b und die Filterlagen 24a, 24b sowie der Filtermantel 16, welcher als Vorfilterlage dem Filterme- dium 14 zugeordnet werden kann, können in Oberflächenbereichen, die radial außenliegend hier der Rohseite des Filterelements 10 oder radial in-
nenliegend hier der Reinseite des Filterelements 10 zugeordnet sind, mit abgeschiedenen Teilchen versehen und auf diese Weise funktionalisiert sein, so dass im jeweiligen Oberflächenbereich bestimmte chemische und physikalische Eigenschaften des Filtermediums 14 vorgegeben sind.
Fig. 2 zeigt einen rechteckförmigen Oberflächenbereich des Filtermediums 14 mit der Filterlage 24 und der Stützlage 22, welche radial innen- oder außenliegend im Filterelement 10 angeordnet sein können. Die Stützstruktur bzw. Stützlage 22 umfasst in einer Kettrichtung K verlaufende erste Fa- denelemente 26 (nicht sämtliche bezeichnet) und in einer Schussrichtung S verlaufende zweite Fadenelemente 28. Die ersten und zweiten Fadenelemente 26, 28 bilden ein regelmäßiges Gewebe in der Art einer sog. Leinwandbindung aus. Das Material der Stützlage 22 ist beispielsweise PBT- Kunststoff, welcher in einem Kaschiervorgang auf die Filterlage 24 aufgetra- gen werden kann.
Die Filterlage 24 ist aus einem Kunststoffvlies, insbesondere einem Polyestervlies, mit einzelnen Fasern 32 (nicht sämtliche bezeichnet) ausgebildet. Die einzelnen Fasern 32 können in einem Gasphasenabscheideverfahren funktionalisiert werden, um beispielsweise die Oberflächenenergie auf einen bestimmten Wert einzustellen. Die auf den Fasern 32 abgeschiedenen Teilchen können aus einem polymeren Kunststoffmaterial, besonders bevorzugt aus Polytetrafluorethylen oder Polysiloxan, jeweils vorzugsweise elektrisch leitfähig und/oder hydrophil, bestehen. Zusätzlich kann eine in Fig. 2 nur in einem Teilausschnitt gezeigte Beschichtung 34 auf die Filterlage 24 des Filtermediums 14 aufgebracht sein und die von den Fasern 32 vorgegebenen Zwischenräume zumindest teilweise verschließen.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 haften weiter abgeschiedene Teilchen in Form von Materialpunkten 30, bevorzugt ebenfalls aus einem polymeren Kunststoffmaterial, an den einzelnen Fasern 32 der Filterlage 24 an. Im in
Fig. 2 gezeigten Beispiel sind die Teilchen vor Auflage der Stützlage 22 auf die Filterlage 24 aufgebracht bzw. abgeschieden worden, es ist jedoch auch denkbar, zunächst die Stützlage 22 auf die Filterlage 24 aufzukaschieren und anschließend die Teilchen aufzubringen.
In Fig. 3 ist eine beispielhafte Vorrichtung gezeigt, mittels der das Filtermedium 14 bzw. dessen einzelne Lagen mittels eines Gasphasenabscheidever- fahrens funktionalisiert werden können. Das zu behandelnde Filtermedium 14 ist in einer Gaskammer 36 angeordnet und liegt exponiert auf einer tischartigen Auflageeinrichtung 50 auf. Durch eine Vakuumpumpe 40 ist die Gaskammer 36 vor Durchführung des Gasphasenabscheideverfahrens evakuierbar. Der der Vakuumpumpe 40 zugeordnete Auslass der Gaskammer 36 ist über ein Ventil 38 gesichert. Eine Druckmesseinrichtung 42 zur Überwachung des Gasdruckes in der Gaskammer 36 steht in Verbindung mit einer Steuerung 44, welche das Ventil 38 und die Vakuumpumpe 40 in Abhängigkeit des Gasdruckes ansteuert.
Innerhalb der Gaskammer 36 ist eine Plattenanordnung von zwei Elektroden 46a, 46b vorgesehen, wobei die untere Elektrode 46b Teil der Auflage- einrichtung 50 mit dem darauf angeordneten Filtermedium 14 ist. Die obere Elektrode 46b ist Teil einer Zuführeinrichtung 48, über welche ein entsprechendes Gas, beispielsweise mit Partikeln oder Monomeren, zur Ab- scheidung am Filtermedium 14 der Gaskammer 36 zugeführt werden kann. Die untere und die obere Elektrode 46a, 46b sind jeweils an eine Span- nungsquelle 52a, 52b angeschlossen und können von dieser entsprechend dem jeweils durchgeführten Gasphasenabscheideverfahren mit Spannung beaufschlagt werden. Es versteht sich, dass eine der beiden Elektroden 46a, 46b geerdet sein kann. Die Auflageeinrichtung 50 kann über eine nicht dargestellte Temperiereinrichtung, insbesondere eine Kühlvorrichtung, temperierbar sein. Eine weite-
re, ebenfalls nicht dargestellte Temperiereinrichtung, insbesondere eine Heizeinrichtung, kann im Inneren der Gaskammer 36 angeordnet sein und beispielsweise eine Heizwendel im Bereich des zugeführten Gases, d.h. zwischen den beiden Elektroden 46a, 46b, aufweisen. Über die Temperier- einrichtungen können sowohl die Temperatur des zugeführten Gases als auch die Temperatur des Filtermediums 14 als Ort der Abscheidung bedarfsgerecht eingestellt werden. Die Zuführeinrichtung 48 weist einen duschkopfartigen Auslasskopf 54 auf, an welchem das zugeführte Gas- bzw. Stoffgemisch in einem vorgebbaren Flächenbereich in die Gaskammer 36 eintritt bzw. einströmt. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Abscheidung von Teilchen an der Oberfläche des Filtermediums 14 erreicht.
Claims
P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Oberflächenbehandlung, insbesondere Veredelung, eines Filtermediums (14) zum zumindest teilweisen Abreinigen von Fluiden, wobei das aus mindestens einem Filtermaterial bestehende Filtermedium (14) in zumindest einem Oberflächenbereich behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im jeweiligen Oberflächenbereich auf mindestens einem Filtermaterial mittels eines Gasphasenab- scheideverfahrens zumindest eine Art von Teilchen abgeschieden wird, und dass durch die abgeschiedenen Teilchen zumindest eine Eigenschaft des Filtermediums (14) zumindest im jeweiligen Oberflächenbereich vorgebbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Teilchen zumindest eine bestimmte chemische, wie hydrophobe oder hydrophile, oder physikalische, wie magnetische oder elektrische, Eigenschaft, besonders bevorzugt eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit, aufweisen und/oder die jeweilige Eigenschaft nach Abscheiden auf dem Filtermedium (14) vorgeben.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Teilchen einzelne Atome, Atomgruppen, Radikale, Moleküle und/oder Molekülketten auf dem jeweiligen Filtermaterial abgeschieden werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einem Kunststoffmaterial, besonders bevorzugt Polytetrafluorethylen und/oder Polysiloxan, zugeordnete Monomere oder Polymere auf dem Filtermedium (14) abgeschieden werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Teilchen Atome der Elemente Chlor, Kalzium, Kalium, Kohlenstoff, Sauerstoff, Eisen, Natrium, Magnesium, Aluminium, Silizium, Schwefel umfassen.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Teilchen auf einer dem abzureinigenden Fluid und/oder dem abgereinigten Fluid zugeordneten Oberfläche des Filtermediums (14), vorzugsweise vollflächig, abgeschieden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zueinander oder nacheinander mehrere Arten von Teilchen im jeweiligen Oberflächenbereich auf dem Filtermedium (14) abgeschieden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Teilchen in einem Sprühauftrag auf dem jeweiligen Filtermaterial abgeschieden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu behandelnde Filtermedium (14) in einer bevorzugt evakuierbaren Gaskammer angeordnet wird, und dass das Gasphasenabscheideverfahren mittels Elektroden, einem Elektronenstrahl, einem lonenstrahl und/oder mittels mindestens einer Temperiereinrichtung durchgeführt wird.
Filtermedium (14) zum zumindest teilweise Abreinigen von Fluiden, bestehend aus mindestens einem Filtermaterial, mit zumindest einem nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche behandelten Oberflächenbereich.
Filtermedium nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Filtermaterial vliesartig aus einzelnen Fasern (32), vorzugsweise aus Glasfasern und/oder Melt-Blown-Fasern, einem Non-woven Vlies, Metallgewebe, Kunststoffgewebe und/oder Kunststoff netz aufgebaut ist.
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