WO2020052884A1 - Filtermedium für die fluidfiltration, verfahren zur herstellung eines filtermediums und fluidfilter - Google Patents

Filtermedium für die fluidfiltration, verfahren zur herstellung eines filtermediums und fluidfilter Download PDF

Info

Publication number
WO2020052884A1
WO2020052884A1 PCT/EP2019/071639 EP2019071639W WO2020052884A1 WO 2020052884 A1 WO2020052884 A1 WO 2020052884A1 EP 2019071639 W EP2019071639 W EP 2019071639W WO 2020052884 A1 WO2020052884 A1 WO 2020052884A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filter layer
fibers
layer
meltblown
fine
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/071639
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Udaya Kumar Rao
Lothar Popp
Original Assignee
Sandler Ag
Mann+Hummel Gmbh
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 Sandler Ag, Mann+Hummel Gmbh filed Critical Sandler Ag
Priority to EP19753072.8A priority Critical patent/EP3849688A1/de
Priority to CN201980059013.7A priority patent/CN112912157A/zh
Priority to US17/274,533 priority patent/US20220047976A1/en
Publication of WO2020052884A1 publication Critical patent/WO2020052884A1/de

Links

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0622—Melt-blown
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0636—Two or more types of fibres present in the filter material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0668—The layers being joined by heat or melt-bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1216—Pore size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1233—Fibre diameter

Definitions

  • Filter medium for fluid filtration method for producing a filter medium and fluid filter
  • the invention relates to a filter medium for fluid filtration, a method for producing a filter medium and a fluid filter.
  • filter media consisting of nonwovens for the filtration of liquid and / or gaseous fluids.
  • variation options and economical manufacture of the nonwovens enable them to be adapted to almost all filtration tasks.
  • DE 102 21 694 A1 discloses a multi-layer structure of a filter medium which is used especially for vacuum cleaner bags.
  • a coarse layer as a dust storage layer was placed in front of a fine filter layer made of meltblown fleece. With sufficient dust storage, the fine layer ensures good separation of even fine dust particles.
  • the structure produced in this way is not mechanically stable, so that a support layer is necessary on the downstream side in order to achieve mechanical strength. The result is a complex, multi-layered structure, with the adhesive bond of the individual layers using adhesive negatively influencing the air permeability. If less adhesive is used, the mechanical stability is again insufficient.
  • the filter medium comprises a coarse filter layer made of thermoplastic staple fiber nonwoven and a fine filter layer
  • meltblown fibers the meltblown fibers being connected to the staple fibers of the coarse filter layer by means of pressure and heat at defined embossing points they are.
  • the layers of the composite are joined together purely thermally using pressure and heat without the aid of adhesives.
  • the object of the invention is to provide a filter medium or a fluid filter which is simple to produce inexpensively and which has separation capacities which are at least equal to those of the filter media or filters known from the prior art. It is also an object to provide a method for producing a filter medium which is more economical than conventional production methods.
  • the filter medium according to the invention is characterized in that both the thermoplastic polymer fibers of the coarse filter layer and the thermoplastic polymer fibers of the fine filter layer are meltblown fibers.
  • Both filter layers ie both the coarse filter layer and the fine filter layer, each consist of a meltblown fleece.
  • meltblown nonwovens can be produced in a simple and inexpensive manner by the so-called meltblow process.
  • thermoplastic polymers are melted, in particular with the aid of extruders, and then pressed through a large number of small, very fine nozzles.
  • the polymer melt is caught at the nozzle outlet or immediately below by hot air, which stretches, swirls, and solidifies the emerging filaments in the still liquid state within a few milliseconds.
  • the coarse filter layer and also the fine filter layer are produced using the meltblow process, so that the same production process can be used both for the coarse filter layer and for the fine filter layer. Furthermore, it is possible to use meltblow processes, as described above, for the production of both the coarse filter layer and the fine filter layer. Compared to other manufacturing processes for filter layers made of thermoplastic polymer fibers, such as the segmented-pie process, the meltblow process is more cost-effective.
  • the variation in the fineness of fibers between the coarse filter layer and the fine filter layer can be set, for example, by the choice of the nozzle openings or the flow rate of the hot air.
  • meltblown nonwoven which can be produced by different manufacturing processes, is the same type of nonwoven, namely
  • the filter medium according to the invention is essentially, in particular 100% synthetic. Compared to a composite in which a layer contains glass fibers, this is particularly advantageous when such a filter medium is used in motor vehicle filters, in particular motor vehicle filters in injection systems, since the glass fiber breakage which damages the filter does not occur here.
  • the fiber diameter of the meltblown fibers in the coarse filter layer is in the range from 0, dmiti to 5.0 pm, in particular 1.0 to 3 pm.
  • the meltblown fibers of the fine filter layer are preferably nanofibers whose fiber diameter is in the range from 100 pm to 500 pm, in particular 150 pm to 400 pm.
  • the meltblown fibers of the coarse filter layer and / or fine filter layer are polyester fibers.
  • the polymer used in the meltblown process is therefore preferably a polyester.
  • the polyester fibers are preferably polyterephthalate fibers, preferably polyalkylene terephthalate fibers, in particular
  • PET Polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • polypropylene, polyamide, polycarbonate or thermoplastic polyurethane fibers it is also possible to use.
  • polystyrene resin e.g. polystyrene resin
  • polypropylene or polycarbonate fibers e.g. polypropylene or polycarbonate fibers.
  • the fiber diameter distribution of the meltblown fibers in the coarse filter layer and / or fine filter layer is uniform.
  • Meltblown fibers in the coarse filter layer and / or fine filter layer has a gradient, the fiber diameter in particular continuously decreasing in the direction of flow.
  • a protective layer of nonwoven fabric is provided in front of the coarse filter layer in the direction of flow and is connected to it without the use of chemical binding agents.
  • the fibers of the nonwoven fabric of the protective layer are expediently thermoplastic polymer fibers, in particular likewise meltblown fibers, as a result of which the protective layer can also be produced by the melt flow process.
  • the functionally different layers, protective layer, coarse filter layer and fine filter layer can be produced particularly economically by the same manufacturing process.
  • the fine filter layer has a plurality of filter layers which are connected to one another without the use of chemical binders Meltblown fleece, the average of the geometric pore size of the meltblown fleece decreasing in the flow direction from filter layer to filter layer.
  • the fine filter layer has a pre-separation layer made of meltblown nonwoven with pores with a pore size of 5miti to 15miti, in particular 8miti to 12miti.
  • the fine filter layer particularly preferably has a flake deposition layer as a meltblown nonwoven with pores with a pore size of 1 miti to 8mhh, in particular 3miti to 6miti.
  • a support layer made of nonwoven fabric is provided downstream of the fine filter layer and connected to it without the use of chemical binders.
  • the fibers of the nonwoven fabric of the protective layer preferably consist of thermoplastic
  • thermoplastic Polymer fibers. It is possible that the thermoplastic
  • Polymer fibers are spunbond, wetlaid and / or carded polymer fibers.
  • the protective layer has a pleating.
  • the invention further comprises a method for freezing a filter medium according to one of claims 1 to 13, which comprises the following steps:
  • meltblown fleece of the coarse filter layer is first produced by the meltblown process in a meltblow system and independently of which, in particular at another station of the meltblow plant, the
  • meltblown nonwovens for the coarse filter layer and meltbown nonwovens for the fine filter layer which are then placed on top of one another in a next step and connected to one another by the input of energy and melting of the fibers.
  • the other functional layers, in particular the protective layer can also be produced in the meltblow system, provided that they are also designed as meltblown nonwovens.
  • the various functional layers are then placed one on top of the other and connected to one another by the introduction of energy and melting of the meltbown fibers.
  • meltblown fibers for the coarse filter layer or alternatively meltblown fibers for the fine filter layer are first produced in the meltblow system and placed on a conveyor belt. The unconsolidated meltblown fibers can then be used for the
  • meltblown fleece of the coarse filter layer or alternatively of the fine filter layer are conveyed to a second work station, where meltblown fibers for the fine filter layer, if the meltblown fibers of the coarse filter layer have been deposited beforehand, or meltblown fibers for the fine filter layer if meltblown fibers for the fine filter layer have previously been deposited Meltblown fibers are stored.
  • the next step would then be to consolidate and connect the loose layers by introducing energy and melting the meltblown fibers.
  • the necessary work stations should be provided in accordance with the number of layers, so that the individual meltblown fibers of the different layers can be layered one on top of the other.
  • individual functional layers for example a support layer that does not consist of meltblown fibers. Layer and then lay it on the loose composite of the fiber layers already produced.
  • a separately produced functional layer for example a protective layer on the upstream side, and to deposit the meltblown fibers for the coarse filter layer and fine filter layer thereon.
  • the energy is introduced by pressing at elevated temperature and pressure.
  • the pressing is carried out at elevated temperature and pressure by means of thermal calendering with the aid of a thermal calender.
  • the energy can be introduced by ultrasound, preferably using an ultrasound calender.
  • the invention further comprises a fluid filter for the filtration of a fluid, for example air or fuel, with an inflow opening for raw fluid and an outflow opening for filtered pure fluid, which is characterized in that at least one in one flow direction between the inflow opening and the outflow opening from the inflow opening to the outflow opening of fluid to be filtered through which filter medium can be arranged according to one of claims 1 to 13.
  • the filter medium is suitable for a wide variety of applications, so that it can be used, for example, as an air filter, for example in intake systems of motor vehicles, or alternatively as a liquid filter, for example as a fuel filter.
  • FIG. 1 A preferred embodiment of the invention is shown in the single figure and is explained in more detail below.
  • the figure shows: a section in the flow direction through a preferred embodiment of the filter medium according to the invention, the filter medium being shown only schematically.
  • the single figure shows a preferred embodiment of the filter medium 11 according to the invention.
  • the filter medium 11 shown by way of example in this case consists of five layers or layers.
  • the filter medium can be assembled in almost any way and can therefore be used, for example, as a filter material in a flat surface filter, bag filter, cartridge filter or depth filter for air filtration or belt filter, candle filter or drum filter for liquid filtration.
  • a fluid filter with such a filter medium 11 has at least one inflow opening (not shown), through which raw fluid to be filtered enters the fluid filter.
  • the fluid can be gaseous media such as air or other gases to be filtered, or alternatively liquids.
  • the raw fluid to be filtered reaches the raw fluid side 12 of the filter medium 11 and flows through it in a flow direction 13 and exits the filter medium 11 filtered on a clean fluid side 14.
  • the raw fluid to be filtered flows through the various functional layers of the filter medium 11 one after the other.
  • the raw fluid to be filtered first passes into an air-permeable protective layer 15, which is designed as a meltblown fleece and protects the coarse filter layer 16 behind it from abrasion.
  • the filter effect in the relatively thin protective layer is relatively low.
  • the protective layer expediently consists of meltblown fibers
  • Polybutylene terephthalate or alternatively polyethylene terephthalate are preferred.
  • the coarse filter layer which can also be referred to as a particle or dust storage layer.
  • This is a voluminous meltblown layer, i.e. a meltblown fleece.
  • Polybutylene terephthalate fibers or alternatively polyethylene terephthalate fiber is used.
  • the fiber diameter of the meltblown fibers in the coarse filter layer is in particular in the range from 1.0 pm to 3.0 mm. Since the coarse filter layer is a relatively voluminous meltblown layer, it makes sense for the fiber fineness of the meltblown fibers to have a gradient within this layer, the fiber fineness increasing in the flow direction.
  • the raw fluid After the passage of the pre-filtered raw fluid, which is freed from coarse particles that are retained in the coarse filter layer, the raw fluid enters a fine filter layer 17.
  • the fine filter layer 17 consists of two layers, a pre-separation layer 17a made of a meltblown fleece and a main separation layer 17b arranged in the flow direction 13 after the pre-separation layer also made of a meltblown fleece.
  • Polybutylene terephthalate fibers or alternatively polyethylene terephthalate fibers are used as meltblown fibers of both the pre-separation layer 17a and the main separation layer 17b.
  • the fiber structure of the pre-separation layer 17a differs from the fiber structure of the main separation layer 17b.
  • the meltblown fleece of the pre-separation layer 17a has pores with a pore size of dm ⁇ ti to 12m ⁇ ti.
  • the meltblown nonwoven of the main deposition layer 17b however, has smaller pores, namely those with a pore size of 3m ⁇ ti to 6m ⁇ ti.
  • the pore sizes can be determined using the so-called “bubble point test”.
  • the porous body to be characterized in this case the pre-deposition layer 17a and the main deposition layer 17b, is completely wetted with a test liquid, the surface tension of which is low and known. Then the sample is exposed to air on one side and the pressure is increased until the first bubble appears. This pressure is referred to as “bubble point pressure”.
  • bubble point pressure This pressure is referred to as “bubble point pressure”.
  • the diameter (d x ) denotes a circular pore, the area of which is equal to that of the real irregularly shaped pore.
  • Meltblow nonwovens not only have a discrete pore size, but also a pore size range.
  • the pore size spectrum can be determined using an automated measuring device. The materials are also tested in accordance with the DITF technical instructions for nonwovens "Determining the pore size on the" Coulter Porometer ". “Coulter Porofil” is used as the test liquid. The samples are punched out to a diameter of 25 mm (4.9 cm 2 ) before the measurement. The measuring range extends from 0.07m ⁇ ti to 300m ⁇ ti (theoretical pore size).
  • the fiber unit of the fine filter layer ie both in the pre-separation layer 17a and in the main separation layer 17b, is larger than the fiber fineness in the coarse filter layer.
  • the fiber diameter of the meltblown fibers in the fine filter layer is in the range from 150nm to 400nm.
  • a support layer 18 is arranged after the fine filter layer 17, which in the example is a spunbonded fabric made of spunbonded fibers.
  • the filter medium from more than five or less than five functional layers.
  • a coarse filter layer and a fine filter layer downstream in the direction of flow are required.
  • the coarse filter layer is also possible, for example, for the coarse filter layer to have a plurality of layers which differ from one another in terms of fiber properties (fiber diameter, fiber fineness).
  • the filter medium according to the invention is produced by the
  • a characteristic meltblow system (not shown) has an extruder in which plastic granules are melted.
  • plastic granules are melted.
  • polybutylene terephthalate granules or alternatively
  • Molten polyethylene terephthalate granules The melted granulate is continuously fed via a spinning pump to a nozzle pack, which has a melt distributor, melt filter, various temperature and pressure measurement errors and at least one meltblow nozzle.
  • the polymer melt extruded from the nozzle is captured immediately after exiting by a converging temperature air stream of the so-called primary air, which mixes with the ambient air, the so-called secondary air, immediately after the nozzle exits.
  • the fibers that form here from the melt cool down on the way to storage and are collected as intertwined fibers in the form of a nonwoven.
  • the deposit is usually made on an air-permeable structure such as a deposit belt or a sieve drum, which is additionally provided with a vacuum. This serves to keep the fibers on the shelf and to remove excess primary air.
  • the fibers for the coarse filter layer are first laid. Leaking polybutylene terephthalate or alternatively
  • Polyethylene terephthalate is deposited in the manner described above on a previously produced or separately produced meltblown nonwoven, which forms the protective layer.
  • the loose composite created here is conveyed further and moved to a second work station, at which the meltblown fleece of the fine filter layer 17 is produced.
  • Polyethylene terephthalate fibers for the pre-separation layer 17a are placed on the loose composite of protective layer and coarse filter layer and then the fibers for the meltblown fleece of the main separation layer 17b.
  • the carrier fleece of the support layer 18 is then placed on the loose composite.
  • the resulting loose composite of the protective layer 15, coarse filter layer 16, fine filter layer 17, with the pre-separation layer 17a and the main separation layer 17b and the support layer 18 are then connected to one another by means of thermal calendering.
  • the loose bond is fed into a thermal calendar; the loose composite passes through calender rolls, at least one of which is a
  • Engraving roller is.
  • the distances between the individual connection points must be selected so that they are sufficiently far apart that the filter properties, such as fluid permeability and particle storage capacity, remain largely unaffected.
  • the distances between the individual connection points must be too small that the downstream meltblown can only expand slightly, i.e. the risk of bursting is minimized.
  • the connection area (press area) is expediently not more than 25% in order to ensure the air permeability of the composite.
  • the connection area is in the range of 12% to 18% based on the total filter area.
  • Upstream side (coarse filter layer):
  • Polybutylene terephthalate deposited on a PET carrier layer.
  • the PBT meltblown has an average fiber titer of approximately 1.8dtex
  • the PET carrier is made of a thermally bonded carded fleece made of a bicomponent staple fiber CoPET jacket and with PET core formed. This fiber has a titer of approximately 4.4dtex (decitex) and a staple length of 51 mm.
  • the fleece has a weight per unit area of approximately 20 g / m 2 . The hardening area is 100%.
  • Downflow side (fine filter layer): ⁇ Meltblown fleece with a weight of 100g / m 2 on polybutylene terephthalate laid on a PET carrier layer
  • the PBT meltblown has an average fiber titer of approximately 1.0dtex
  • the PET carrier layer is formed from a thermally bonded carded fleece made from a bicomponent staple fiber CoPET jacket and with a PET core. This fiber has a titer of approximately 4.4dtex and one
  • the fleece has a weight per unit area of approximately 20 g / m 2 .
  • the hardening area is 100%.
  • Upstream side Polybutylene terephthalate (PBT) meltblown layer with a fiber distribution from 1.9 pm to 5.1 pm.
  • PBT Polybutylene terephthalate
  • Downflow side Bi-component layer based on polyamide (PA) on a PET carrier layer with a fiber distribution from 0.45 pm to 2.4 pm.
  • PA polyamide
  • the layer for the outflow side (fine filter layer) from the comparative example from the prior art is produced by a so-called segmented-pie process, which is more expensive than the meltblow process described, with which the layer for the outflow side is produced. diger and is associated with higher manufacturing costs.
  • the material according to the invention is in no way inferior to the material from the prior art in terms of degree of separation.
  • the dust storage capacity of the material according to the invention is increased compared to the prior art.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Bei einem Filtermedium für die Fluidfiltration, das wenigstens zwei Schichten aufweist, umfassen wenigstens eine Grobfilterschicht (16) und eine in eine Durchströmungsrichtung (13) nach der Grobfilterschicht (16) angeordnete Feinfilterschicht (17), wobei die Grobfilterschicht (16) und die Feinfilterschicht (17) ohne den Einsatz chemischer Bindemittel miteinander verbunden sind, und wobei die Grobfilterschicht (16) und die Feinfilterschicht (17) jeweils ein Polymervlies aus thermoplastischen Polymerfasern ist, wobei die Faserfeinheit die Polymerfasern in der Feinfilterschicht (17) größer ist als die Faserfeinheit der Polymerfasern in der Grobfilterschicht (16), sind sowohl die thermoplastischen Polymerfasern der Grobfilterschicht (16) als auch die thermoplastischen Polymerfasern der Feinfilterschicht (17) Meltblownfasern.

Description

Filtermedium für die Fluidfiltration, Verfahren zur Herstellung eines Filtermediums und Fluidfilter
Die Erfindung betrifft ein Filtermedium für die Fluidfiltration, ein Verfahren zur Her- stellung eines Filtermediums und einen Fluidfilter.
Es ist bereits seit langem bekannt, aus Vliesstoffen bestehende Filtermedien zur Filtration von flüssigen und/oder gasförmigen Fluiden einzusetzen. Durch die Va- riationsmöglichkeiten und wirtschaftliche Herstellung der Vliesstoffe lassen sich diese an nahezu alle Filtrationsaufgaben anpassen.
In der DE 102 21 694 A1 ist ein mehrlagiger Aufbau eines Filtermediums offen- bart, der speziell für Staubsaugerbeutel verwendet wird. Hier wurde eine Grob- schicht als Staubspeicherlage einer Feinfilterlage aus Meltblown-Vlies vorgeschal- tet. Bei genügender Staubspeicherung wird durch die Feinschicht eine gute Ab- scheidung auch feiner Staubpartikel gewährleistet. Allerdings ist der so hergestell- te Aufbau mechanisch nicht stabil, so dass, um die mechanische Festigkeit zu er- reichen, abströmseitig eine Stützlage notwendig ist. Die Folge ist ein komplexer, vielschichtiger Aufbau, wobei der adhäsive Verbund der einzelnen Lagen mittels Klebstoff die Luftdurchlässigkeit negativ beeinflusst. Wird weniger Klebstoff einge- setzt, ist die mechanische Stabilität wiederum ungenügend.
In der DE 20 2007 008 372 U1 ist ein Filtermedium für die Luft- und Flüssigkeits- filtration beschrieben. Das Filtermedium umfasst eine Grobfilterschicht aus thermoplastischem Stapelfaservliesstoff und eine Feinfilterschicht aus
Meltblownfasern, wobei die Meltblownfasern mit den Stapelfasern der Grobfilter- schicht mittels Druck und Wärme an definierten Prägestellen miteinander verbun- den sind. Die Lagen des Verbunds werden ohne Zuhilfenahme von Klebstoffen rein thermisch mittels Druck und Hitze miteinander verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtermedium bzw. einen Fluidfilter zu schaffen, der in einfacher Weise kostengünstig herstellbar ist und das bzw. der über Abscheideleistungen verfügt, die denen aus dem Stand der Technik bekannten Filtermedien bzw. Filtern zumindest ebenbürtig sind. Ferner ist es Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines Filtermediums bereitzustellen, das gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren wirtschaftlicher ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Filtermedium mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 , ein Verfahren zur Herstellung eines Filtermediums mit den Merkma- len des Anspruchs 14 und einen Fluidfilter mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 18 gelöst.
Das erfindungsgemäße Filtermedium zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl die thermoplastischen Polymerfasern der Grobfilterschicht als auch die thermoplasti- sehen Polymerfasern der Feinfilterschicht Meltblownfasern sind.
Beide Filterschichten, also sowohl die Grobfilterschicht als auch die Feinfilter- schicht bestehen jeweils aus einem Meltblownvlies. Solche Meltblownvliese sind in einfacher und kostengünstiger Weise durch das sogenanntes Meltblow-Verfahren herzustellen. Bei einem Meltblow-Verfahren werden thermoplastische Polymere insbesondere mit Hilfe von Extrudern aufgeschmolzen und anschließend durch eine Vielzahl kleiner, sehr feiner Düsen gepresst. Die Polymerschmelze wird am Düsenaustritt oder unmittelbar darunter von Heißluft erfasst, die die austretenden Filamente im noch flüssigen Zustand verstreckt, verwirbelt und innerhalb weniger Millisekunden erstarren lässt. Bedingt durch die Kraft des Heißluftstromes und die Feinheit der Filamente zerreißen diese sehr häufig, so dass mehr oder weniger lange, sehr feine Filamentabschnitte unmittelbar zu einem Vlies auf einem Transportband ab- gelegt werden können. Demnach sind beim erfindungsgemäßen Filtermedium die Grobfilterschicht und auch die Feinfilterschicht im Meltblow-Verfahren hergestellt, so dass das gleiche Flerstellungsverfahren sowohl für die Grobfilterschicht als auch für die Feinfilter- schicht verwendet werden kann. Ferner ist es möglich, für die Herstellung sowohl der Grobfilterschicht als auch der Feinfilterschicht Meltblow-Verfahren, wie vorste- hend beschrieben, zu verwenden. Im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren für Filterschichten aus thermoplastischen Polymerfasern, wie beispielsweise segmented-pie Verfahren ist das Meltblow-Verfahren kostengünstiger. Die Variati- on der Faserfeinheiten zwischen Grobfilterschicht und Feinfilterschicht lässt sich beispielsweise durch die Wahl der Düsenöffnungen bzw. die Strömungsgeschwin- digkeit der Heißluft einstellen. Im Gegensatz zum zur vorbeschriebenen Stand der Technik, bei dem der Verbund aus einem Stapelfaservlies und einem
Meltblownvlies besteht, die durch verschiedene Herstellungsverfahren herzustel- len sind, werden erfindungsgemäß dieselben Arten von Vliesen, nämlich
Meltblownvliese, eingesetzt, wodurch Mischkomponenten wie im Stand der Tech- nik vermieden werden. Ein derartiger Verbund ist daher wirtschaftlicher herzustel- len. Das erfindungsgemäße Filtermedium ist im Wesentlichen, insbesondere zu 100% synthetisch. Im Vergleich zu einem Verbund, bei dem eine Schicht Glasfa- sern enthält, ist dies insbesondere beim Einsatz eines derartigen Filtermediums in Kfz-Filtern, insbesondere Kfz-Filtern in Einspritzsystemen von Vorteil, da hier den Filter beschädigender Glasfaserbruch nicht auftritt.
In besonders bevorzugter Weise liegt der Faserdurchmesser der Meltblownfasern in der Grobfilterschicht im Bereich von O,dmiti bis 5,0pm, insbesondere 1 ,0pm bis 3,0pm. Bei den Meltblownfasern der Feinfilterschicht handelt es sich vorzugsweise um Nanofasern, deren Faserdurchmesser im Bereich von 100pm bis 500pm, insbe- sondere 150pm bis 400pm, liegt.
In besonders bevorzugter weise sind die Meltblownfasern der Grobfilterschicht und/oder Feinfilterschicht Polyesterfasern. Das beim Meltblown-Verfahren einge- setzte Polymer ist also in bevorzugter Weise ein Polyester. Bei den Polyesterfasern handelt es sich in bevorzugter Weise um Polyterephtalat- Fasern, vorzugsweise Polyalkylenterephtalat-Fasern, insbesondere
Polyethylenterephtalat (PET)- und/oder Polybutylenterephtalat (PBT)-Fasern. Es ist jedoch auch möglich, Polypropylen, Polyamid, Polycarbonat oder thermoplasti- sehe Polyurethanfasern einzusetzen.
Die Auswahl des geeigneten Polymers richtet sich nach dem Anwendungszweck des Filtermediums. Insbesondere eignen sich Polybutylenterephtalat-Fasern auf- grund ihres hohen Schmelzpunktes und ihrer hohen Beständigkeit für Filtration von heißen und aggressiven Flüssigkeiten, z.B. Schmieröl oder Biodiesel. Bei Luft- filtrationsanwendungen kommen dagegen eher Polypropylen- oder Polycarbonat- Fasern zum Einsatz.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Faserdurchmesserverteilung der Meltblownfasern in der Grobfilterschicht und/oder Feinfilterschicht gleichmäßig.
Alternativ ist es möglich, dass die Faserdurchmesserverteilung der
Meltblownfasern in der Grobfilterschicht und/oder Feinfilterschicht einen Gradien- ten aufweist, wobei der Faserdurchmesser in Durchströmungsrichtung insbeson- dere kontinuierlich abnimmt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine in Durchströmungsrichtung vor der Grobfilterschicht angeordnete und mit dieser ohne den Einsatz chemischer Bin- demittel verbundene Schutzschicht aus Vliesstoff vorhanden. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei den Fasern des Vliesstoffes der Schutzschicht um thermoplas- tische Polymerfasern, insbesondere ebenfalls um Meltblownfasern, wodurch die Schutzschicht ebenfalls durch das Meltflow-Verfahren hergestellt werden kann.
In diesem Fall lassen sich die funktionell unterschiedlichen Schichten, Schutz- Schicht, Grobfilterschicht und Feinfilterschicht besonders wirtschaftlich durch das- selbe Fierstellungsverfahren hersteilen.
In besonders bevorzugter Weise weist die Feinfilterschicht mehrere ohne den Ein- satz chemischer Bindemittel miteinander verbundene Filterlagen aus Meltblownvlies auf, wobei der Durchschnitt der geometrischen Porengröße der Meltblownvliese in Durchströmungsrichtung von Filterlage zu Filterlage abnimmt.
In besonders bevorzugter Weise weist die Feinfilterschicht eine Vorabscheidungs- lage aus Meltblownvlies mit Poren mit einer Porengröße von 5miti bis 15miti, ins- besondere 8miti bis 12miti, auf.
Besonders bevorzugt weist die Feinfilterschicht eine Flauptabscheidungslage als Meltblownvlies mit Poren mit einer Porengröße von 1 miti bis 8mhh, insbesondere 3miti bis 6miti, auf.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine in Durchströmungsrichtung nach der Feinfilterschicht angeordnete und mit dieser ohne den Einsatz chemischer Binde- mittel verbundene Stützschicht aus Vliesstoff vorgesehen. Vorzugsweise bestehen die Fasern des Vliesstoffes der Schutzschicht aus thermoplastischen
Polymerfasern. Es ist möglich, dass es sich bei den thermoplastischen
Polymerfasern um Spunbond-, Wetlaid-und/oder kardierte Polymerfasern handelt. Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Schutzschicht eine Plissierung auf.
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Fierstellung eines Filtermediums nach einem der Ansprüche 1 bis 13, das folgende Schritte umfasst:
- Anordnen der wenigstens einen Grobfilterschicht und der wenigstens einen Feinfilterschicht übereinander, - Eintrag von Energie in den losen Verbund aus Grobfilterschicht und Feinfilter- schicht, derart, dass die Meltblownfasern teilweise aufschmelzen und Grobfil- terschicht und Feinfilterschicht miteinander verbunden werden, wobei das Verbinden der Grobfilterschicht und der Feinfilterschicht ohne den Einsatz chemischer Bindemittel erfolgt. Es ist möglich, dass zunächst das Meltblownvlies der Grobfilterschicht durch das Meltblown-Verfahren in einer Meltblow-Anlage hergestellt wird und unabhängig davon, insbesondere an einer anderen Station der Meltblow-Anlage, das
Meltblownvlies der Feinfilterschicht. Auf diese Art lassen sich also parallel
Meltblownvliese für die Grobfilterschicht und Meltbownvliese für die Feinfilter schicht hersteilen, wobei diese dann in einem nächsten Schritt übereinander ge- legt und durch den Eintrag von Energie und Aufschmelzen der Fasern miteinander verbunden werden. Auch die anderen Funktionsschichten, insbesondere die Schutzschicht, lassen sich in der Meltblow-Anlage hersteilen, sofern diese eben- falls als Meltblownvliese auszubildet sind. Zur Herstellung des dann mehr als zwei Schichten umfassenden Verbunds werden die verschiedenen Funktionsschichten dann wieder übereinander gelegt und durch den Eintrag von Energie und Auf- schmelzen der Meltbownfasern miteinander verbunden.
Alternativ wäre es jedoch auch möglich, den Verbund aus Grobfilterschicht und Feinfilterschicht gleich bei der Herstellung des Meltblownvlieses der Grobfilter- Schicht und des Meltblownvlieses der Feinfilterschicht bereitzustellen. Hierzu wäre es denkbar, dass zunächst in der Meltblow-Anlage an einer ersten Arbeitsstation Meltblownfasern für die Grobfilterschicht oder alternativ Meltblownfasern für die Feinfilterschicht hergestellt und auf einem Transportband abgelegt werden. An- schließend können die gelegten unverfestigten Meltblownfasern für das
Meltblownvlies der Grobfilterschicht oder alternativ der Feinfilterschicht zu einer zweiten Arbeitsstation befördert werden, wo dann Meltblownfasern für die Feinfil terschicht, wenn zuvor die Meltblownfaser der Grobfilterschicht abgelegt sind oder Meltblownfasern für die Feinfilterschicht wenn zuvor Meltblownfasern für die Fein- filterschicht abgelegt wurden, auf die bereits abgelegten Meltblownfasern abgelegt werden. In einem nächsten Schritt wären dann die Verfestigung und die Verbin- dung der losen Lagen durch den Eintrag von Energie und Aufschmelzen der Meltblownfasern möglich.
Soll der Verbund mehr als zwei Schichten umfassen, wären dann entsprechend der Anzahl der Schichten erforderliche Arbeitsstationen vorzusehen, so dass die einzelnen Meltblownfasern der verschiedenen Schichten übereinander geschichtet werden können. Es wäre jedoch auch denkbar, einzelne Funktionsschichten sepa- rat herzustellen, beispielsweise eine nicht aus Meltblownfasern bestehende Stütz- Schicht und diese dann auf den losen Verbund der bereits hergestellten Faser- schichten abzulegen. Es wäre auch denkbar, eine separat hergestellte Funktions- schicht, beispielsweise eine anströmseitige Schutzschicht separat herzustellen und darauf die Meltblownfasern für die Grobfilterschicht und Feinfilterschicht abzu- legen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt der Energieeintrag durch Pressen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck.
In besonders bevorzugter Weise erfolgt das Pressen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck mittels thermischen Kalandrieren mit Hilfe eines Thermokalan- ders.
Alternativ ist es möglich, dass der Energieeintrag durch Ultraschall erfolgt, vor- zugsweise mit Hilfe eines Ultraschallkalanders.
Die Erfindung umfasst ferner einer Fluidfilter für die Filtration eines Fluids, bei- spielsweise Luft oder Kraftstoff, mit einer Anströmöffnung für Rohfluid und einer Abströmöffnung für gefiltertes Reinfluid, das sich dadurch auszeichnet, dass zwi- schen der Anströmöffnung und der Abströmöffnung wenigstens ein in einer Durchströmrichtung von der Anströmöffnung zur Abströmöffnung von zu filterndem Fluid durchströmbares Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis zu 13 ange- ordnet ist. Je nach Auswahl der Meltblownfasern eignet sich das Filtermedium für verschie- denste Anwendungszwecke, so dass es beispielsweise als Luftfilter, beispielswei- se in Ansaugsystemen von Kraftfahrzeugen, verwendet werden kann oder alterna- tiv als Flüssigkeitsfilter, beispielsweise als Kraftstofffilter, einsetzbar ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur dar- gestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Die Figur zeigt: einen Schnitt in Durchströmungsrichtung durch ein bevorzugtes Ausfüh- rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filtermediums, wobei das Filterme- dium nur schematisch gezeigt ist.
Die einzige Figur zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä- ßen Filtermediums 11. Das beispielhaft gezeigte Filtermedium 11 besteht in die- sem Fall aus fünf Schichten bzw. Lagen. Das Filtermedium kann nahezu beliebig konfektioniert werden und kann daher beispielsweise als Filtermaterial in einem flachen Oberflächenfilter, Schlauchfilter, Patronenfilter oder Tiefenfilter zur Luftfilt ration oder Bandfilter, Kerzenfilter oder Trommelfilter zur Flüssigkeitsfiltration ein- gesetzt werden.
Ein Fluidfilter mit einem derartigen Filtermedium 11 besitzt wenigstens eine An- strömöffnung (nicht dargestellt), über die zu filterndes Rohfluid in den Fluidfilter eintritt. Bei dem Fluid kann es sich um gasförmige Medien wie Luft oder andere zu filternde Gase oder alternativ um Flüssigkeiten handeln. Das zu filternde Rohfluid gelangt an die Rohfluidseite 12 des Filtermediums 11 und durchströmt dieses in einer Durchströmungsrichtung 13 und tritt an einer Reinfluidseite 14 gefiltert aus dem Filtermedium 11 aus.
Dabei durchströmt das zu filternde Rohfluid nacheinander die verschiedenen Funktionsschichten des Filtermediums 11. Gemäß bevorzugtem Ausführungsbeispiel gelangt das zu filternde Rohfluid zu- nächst in eine luftdurchlässige, als Meltblownvlies ausgebildete Schutzschicht 15, die die dahinter liegende Grobfilterschicht 16 vor Abrieb schützt. Die Filterwirkung in der relativ dünnen Schutzschicht ist relativ gering. Zweckmäßigerweise besteht die Schutzschicht im gezeigten Beispielsfall aus Meltblownfasern aus
Polybutylenterephtalat oder alternativ Polyethylenterephatalat.
Nach dem Durchtritt durch die Schutzschicht gelangt das noch praktisch ungefil- terte Rohfluid in die Grobfilterschicht, die auch als Partikel-/oder Staubspeicher- schicht bezeichnet werden kann. Hierbei handelt es sich um eine voluminöse Meltblownlage, also um ein Meltblownvlies. Als Fasern werden für das Meltblownvlies im beschriebenen Ausführungsbeispiel
Polybutylenterephtalatfasern oder alternativ Polyethylenterephtalatfaser verwen- det. Der Faserdurchmesser der Meltblownfasern in der Grobfilterschicht liegt ins- besondere im Bereich von 1 ,0pm bis 3,0 mm. Da es sich bei der Grobfilterschicht um eine relativ voluminöse Meltblownlage handelt, bietet es sich an, dass inner- halb dieser Schicht die Faserfeinheit der Meltblownfasern eine Gradienten auf- weist, wobei die Faserfeinheit in Durchströmungsrichtung größer wird.
Nach dem Durchtritt des vorgefilterten Rohfluids, das von groben Partikeln befreit ist, die in der Grobfilterschicht zurückgehalten werden, tritt das Rohfluid in eine Feinfilterschicht 17 ein.
Die Feinfilterschicht 17 besteht aus zwei Lagen, einer Vorabscheidelage 17a aus einem Meltblownvlies und eine in Durchströmungsrichtung 13 nach der Vorab- scheidungslage angeordnete Hauptabscheidungslage 17b ebenfalls aus einem Meltblownvlies. Als Meltblownfasern sowohl der Vorabscheidelage 17a als auch der Hauptabscheidungslage 17b sind Polybutylenterephtalatfasern oder alternativ Polyethylenterephtalatfasern eingesetzt. Die Faserstruktur der Vorabscheidelage 17a unterscheidet sich von der Faserstruktur der Hauptabscheidelage 17b. Das Meltblownvlies der Vorabscheidelage 17a weist Poren mit einer Porengröße von dmΐti bis 12mΐti auf. Das Meltblownvlies der Hauptabscheidungslage 17b hingegen weist kleinere Poren auf, nämlich solche mit einer Porengröße von 3mΐti bis6 mΐti.
Die Porengrößen lassen sich durch den sogenannten„Bubble-Point-Test“ be- stimmt. Hierzu ist der zu charakterisierende poröse Körper, in diesem Fall die Vor- abscheidungslage 17a und die Hauptabscheidungslage 17b, vollständig mit einer Prüfflüssigkeit benetzt, deren Oberflächenspannung niedrig und bekannt ist. Da- nach wird die Probe einseitig mit Luft beaufschlagt und der Druck solange gestei- gert, bis die erste Blase erscheint. Dieser Druck wird als„Bubble-Point-Druck“ be- zeichnet. Unter Berücksichtigung der Oberflächenspannung und des zum Öffnen der ersten Pore notwendigen Drucks kann die scheinbar größte Pore unter der Annahme kreisförmiger Poren nach folgender Gleichung berechnet werden: io dx = 4öcoscp/Ap dx: scheinbarer Porendurchmesser [m]
d: Oberflächenspannung [N/m]
coscp: Benetzungswinkel [-]
Dr: Druckdifferenz am Filter [Pa]
Der Durchmesser (dx)bezeichnet eine kreisrunde Pore, deren Fläche gleich dem der realen irregulär geformten Pore ist. Meltblow-Vliesstoffe weisen nicht nur eine diskrete Porengröße, sondern ein Po- rengrößenspektrum auf. Das Porengrößenspektrum lässt sich mittels eines auto- matisierten Messgerätes ermitteln. Flierzu werden die Materialien nach der techni- schen Anweisung des DITF für Vliesstoffe„Bestimmung der Porengröße am „Coulter Porometer“ geprüft. Dabei wird„Coulter Porofil“ als Prüfflüssigkeit ver- wendet. Die Proben werden vor der Messung auf einen Durchmesser von 25mm (4,9cm2) ausgestanzt. Der Messbereich erstreckt sich von 0,07mΐti bis 300mΐti (theoretische Porengröße).
Wie bereits erwähnt, ist die Fasereinheit der Feinfilterschicht, also sowohl in der Vorabscheidelage 17a als auch in der Hauptsabscheidelage 17b größer als die Faserfeinheit in der Grobfilterschicht. Der Faserdurchmesser der Meltblownfasern in der Feinfilterschicht liegt im Bereich von 150nm bis 400nm.
Wie insbesondere in der einzigen Figur gezeigt, ist nach der Feinfilterschicht 17 eine Stützschicht 18 angeordnet, die im Beispielsfall ein aus Spinnvliesfasern be- stehendes Spinnvlies ist. Selbstverständlich ist es möglich, das Filtermedium auch aus mehr als fünf oder weniger als fünf Funktionsschichten aufzubauen. Benötigt werden eine Grobfilter- schicht und eine in Durchströmungsrichtung nachgelagerte Feinfilterschicht. Es ist beispielsweise auch möglich, dass die Grobfilterschicht mehrere Lagen aufweist, die sich hinsichtlich Fasereigenschaften (Faserdurchmesser, Faserfeinheit) vonei- nander unterscheiden. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Filtermediums erfolgt durch das
Meltblow-Verfahren. Eine charakteristische Meltblow-Anlage (nicht dargestellt) besitzt einen Extruder, indem Kunststoffgranulat aufgeschmolzen wird. Im Bei- spielsfall wird hier Polybutylenterephtalat-Granulat oder alternativ
Polyethylenterephtalat-Granulat aufgeschmolzen. Das geschmolzene Granulat wird über eine Spinnpumpe kontinuierlich einem Düsenpaket zugeführt, das einen Schmelzverteiler, Schmelzfilter, verschiedene Temperatur- und Druckmessfehler sowie wenigstens eine Meltblow-Düse aufweist. Die aus der Düse extrudierte Polymerschmelze wird unmittelbar nach Austritt von einem konvergierenden tem- perierten Luftstrom der sogenannten Primärluft erfasst, welches sich unmittelbar nach Düsenaustritt mit der Umgebungsluft, der sogenannten Sekundärluft, mischt. Die hier aus der Schmelze sich bildenden Fasern kühlen auf dem Weg zur Ablage ab und werden als verschlungene Fasern in Form eines Vliesstoffes aufgefangen. Die Ablage erfolgt meist auf einer luftdurchlässigen Struktur wie einem Ablage- band oder einer Siebtrommel, die zusätzlich mit einem Unterdrück versehen ist. Dies dient dazu, die Fasern auf der Ablage zu halten und überschüssige Primärluft abzuführen.
Im konkreten Beispielsfall werden zunächst die Faser für die Grobfilterschicht ge- legt. Dabei wird austretendes Polybutylenterephtalat oder alternativ
Polyethylenterephtalat in zuvor beschriebener Weise auf ein zuvor hergestelltes oder separat hergestelltes Meltblownvlies, das die Schutzschicht bildet, abgelegt. Der hier entstandene lose Verbund wird weiter befördert und zu einer zweiten Ar- beitsstation bewegt, an der das Meltblown-Vlies der Feinfilterschicht 17 entsteht. Dabei werden zunächst die Polybutylenterephtalat oder alternativ
Polyethylenterephtalatfasern für die Vorabscheidelage 17a auf dem losen Verbund aus Schutzschicht und Grobfilterschicht gelegt und danach die Fasern für das Meltblownvlies der Hauptabscheidelage 17b.
In einem nachfolgenden Arbeitsschritt wird dann noch das Trägervlies der Stütz- schicht 18 auf den losen Verbund abgelegt. Der nun entstandene lose Verbund aus der Schutzschicht 15, Grobfilterschicht 16, Feinfilterschicht 17, mit der Vorabscheidelage 17a und der Hauptabscheidelage 17b und die Stützschicht 18 werden danach mittels thermischem Kalandrieren miteinander verbunden. Hierzu wird der lose Verbund einem Thermokalender zugeführt; dabei gelangt der lose Verbund durch Kalanderwalzen, von denen wenigstens eine eine
Gravurwalze ist. Die Abstände der einzelnen Verbindungspunkte sind so zu wäh- len, dass sie einerseits weit genug auseinanderliegen, dass die filtertechnischen Eigenschaften wie Fluiddurchlässigkeit und Partikelspeicherfähigkeit weitgehend unbeeinflusst bleiben. Zum anderen müssen aber die Abstände der einzelnen Verbindungspunkte zueinander zu gering ausfallen, dass das abströmseitige Meltblown sich nur wenig ausdehnen kann, d.h. die Gefahr des Aufplatzens mini- miert wird. Es ist beispielsweise möglich, Kalandergravuren mit einer Gravurtiefe von > 1 mm und max. 3 mm vorzusehen. Zweckmäßigerweise liegt die Verbin- dungsfläche(Pressfläche) nicht über 25%, um die Luftdurchlässigkeit des Ver- bunds zu gewährleisten. Die Verbindungsfläche liegt im Bereich von 12% bis 18% bezogen auf die gesamte Filterfläche.
Nachstehend wird eine Gegenüberstellung der technischen Daten eines erfin- dungsgemäßen Filtermediums zum bekannten Stand der Technik gegeben. Das erfindungsgemäße Produkt hat dabei folgenden Aufbau:
Anströmseite (Grobfilterschicht):
• Meltblown-Vlies mit einem Gewicht von 100g/m2 auf
Polybutylenterephthalat abgelegt auf einer PET-Trägerlage.
Das PBT-Meltblown weist einen mittleren Fasertiter von ca. 1 ,8dtex
(Dezitex)
Die PET-Träg erläge wird von einem thermisch Kalander-verfestigtes kar- diertes Vlies aus einer bikomponenten Stapelfaser CoPET-Mantel und mit PET-Kern gebildet. Dieser Faser hat eine Titer von ca 4.4dtex (Dezitex) und eine Stapellänge von 51 mm. Das Vlies weist ein Flächengewicht von ca 20g/m2 auf. Die Verfestigungsfläche beträgt 100%.
Abströmseite (Feinfilterschicht): · Meltblown-Vlies mit einem Gewicht von 100g/m2 auf Polybutylenterephtha- lat abgelegt auf einer PET-Trägerlage
• Das PBT-Meltblown weist einen mittleren Fasertiter von ca 1 ,0dtex
• Die PET-Trägerlage wird von einem thermisch Kalander-verfestigtes kardi- ertes Vlies aus einer bikomponenten Stapelfaser CoPET-Mantel und mit PET-Kern gebildet. Dieser Faser hat eine Titer von ca 4.4dtex und eine
Stapellänge von 51 mm. Das Vlies weist ein Flächengewicht von ca 20g/m2 auf. Die Verfestigungsfläche beträgt 100%.
Gravur: Kalandergravur mit einem Pressflächenanteil von 6% mit 6,9Punkten/cm2
Vergleichsbeispiel gemäß Stand der Technik:
Anströmseite (Grobfilterschicht): Polybutylenterephthalat (PBT) Meltblownlage mit einer Faserverteilung von 1.9 pm bis 5.1 pm.
Abströmseite (Feinfilterschicht): Bi-Komponentenlage auf Polyamid (PA)-Basis auf einer PET-Trägerlage mit einer Faserverteilung von 0.45 pm bis 2.4 pm.
Tabelle: Vergleich der technischen Daten:
Figure imgf000016_0001
Es ist festzuhalten, dass die Lage für die Abströmseite (Feinfilterschicht) aus dem Vergleichsbeispiel aus dem Stand der Technik durch einen sogenannten segmented-pie Prozess hergestellt ist, der gegenüber dem beschriebenen Meltblow-Verfahren, mit dem die Lage für die Abströmseite hergestellt ist aufwän- diger und damit mit höheren Herstellungskosten verbunden ist.
Trotzdem steht das erfindungsgemäße Material in Sachen Abscheidegrad dem Material aus dem Stand der Technik in nichts nach. Die Staubspeicherfähigkeit beim erfindungsgemäßen Material ist gegenüber dem Stand der Technik erhöht.

Claims

Ansprüche
1. Filtermedium für die Fluidfiltration, das wenigstens zwei Schichten aufweist, umfassend wenigstens eine Grobfilterschicht (16) und eine in einer Durch- strömungsrichtung (13) nach der Grobfilterschicht (16) angeordnete Feinfil terschicht (17), wobei die Grobfilterschicht (16) und die Feinfilterschicht (17) ohne den Einsatz chemischer Bindemittel miteinander verbunden sind, und wobei die Grobfilterschicht (16) und die Feinfilterschicht (17) jeweils ein Polymervlies aus thermoplastischen Polymerfasern ist, wobei die Faser- feinheit der thermoplastischen Polymerfasern in der Feinfilterschicht (17) größer ist als die Faserfeinheit der thermoplastischen Polymerfasern in der Grobfilterschicht (16), dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die thermo- plastischen Polymerfasern der Grobfilterschicht (16) als auch die thermo- plastischen Polymerfasern der Feinfilterschicht (17) Meltblownfasern sind.
2. Filtermedium nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Faser- durchmesser der Meltblownfasern in der Grobfilterschicht (16) im Bereich von O,dmhh bis d,Omΐti, insbesondere 1 ,Omΐti bis 3,0mΐti, liegt.
3. Filtermedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserdurchmesser der Meltblownfasern in der Feinfilterschicht (17) im Be- reich von 100nm bis 500nm, insbesondere 150nm bis 400nm, liegt.
4. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Meltblownfasern der Grobfilterschicht (16) und/oder
Feinfilterschicht (17) Polyesterfasern sind.
5. Filtermedium nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Polyesterfasern um Polyterephtalat-Fasern, vorzugsweise
Polyalkylenterephtalat-Fasern, insbesondere Polyethylenterephtalat (PET)- und/oder Polybutylenterephtalat (PBT)-Fasern handelt.
6. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Faserdurchmesserverteilung der Meltblownfasern in der Grobfilterschicht (16) und/oder Feinfilterschicht (17) gleichmäßig ist.
7. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserdurchmesserverteilung der Meltblownfasern in der Grobfilter- schicht (16) und/oder Feinfilterschicht (17) einen Gradienten aufweist, wo- bei der Faserdurchmesser in Durchströmungsrichtung (13) insbesondere kontinuierlich abnimmt.
8. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine in Durchströmungsrichtung (13) vor der Grobfilter- schicht (16) angeordnete und mit dieser ohne den Einsatz chemischer Bin- demittel verbundene Schutzschicht (18) aus Vliesstoff vorgesehen ist, wo- bei vorzugsweise die Fasern des Vliesstoffes der Schutzschicht thermo- plastische Polymerfasern sind, insbesondere Meltblownfasern.
9. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Feinfilterschicht (17) mehrere ohne den Einsatz chemischer Bindemittel miteinander verbundene Filterlagen aus
Meltblownvlies aufweist, wobei der Durchschnitt der geometrischen Poren- größen der Meltblownvliese in Durchströmungsrichtung (13) von Filterlage zu Filterlage abnimmt.
10. Filtermedium nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinfil- terschicht (17) eine Vorabscheidungslage (17a) aus Meltblownvlies mit Po- ren mit einer Porengröße von 5mΐti bis 15mΐti, insbesondere 8mΐti bis 12mΐti, aufweist.
11. Filtermedium nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Feinfilterschicht (17) eine Flauptabscheidungslage (17b) aus Meltblownvlies mit Poren mit einer Porengröße von 1 mΐti bis 8mΐti, insbesondere 3mΐti bis 6mΐti, aufweist.
12. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine in Durchströmungsrichtung (13) nach der Feinfil terschicht (17) angeordnete und mit dieser ohne den Einsatz chemischer Bindemittel verbundene Stützschicht (18) aus Vliesstoff vorgesehen ist, wo- bei vorzugsweise die Fasern des Vliesstoffes der Stützschicht (18) thermo- plastische Polymerfasern sind, insbesondere Spunbond, Wetlaid- und/oder kardierte thermoplastische Polymerfasern.
13. Filtermedium nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütz- schicht (18) eine Plissierung aufweist. 14. Verfahren zur Herstellung eines Filtermediums (11 ) nach einem der vorhe- rigen Ansprüche, umfassend die Schritte:
Anordnen der wenigstens einen Grobfilterschicht (16) und der wenigs- tens einen Feinfilterschicht (17) übereinander,
Eintrag von Energien in den losem Verbund aus Grobfilterschicht (16) und Feinfilterschicht (17), derart, dass die Meltblownfasern teilweise aufschmelzen und Grobfilterschicht (16) und Feinfilterschicht (17) mitei- nander verbunden werden, wobei das Verbinden der Grobfilterschicht (16) und der Feinfilterschicht (17) ohne den Einsatz chemischer Binde- mittel erfolgt 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Energie- eintrag durch Pressen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck mittels thermischem Kaland- rieren mit Hilfe eines Thermokalanders erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Energie- eintrag mittels Ultraschall erfolgt, vorzugsweise mit Hilfe eines Ultraschall kalanders.
18. Fluidfilter für die Filtration eines Fluides, beispielsweise Luft, mit einer An- strömöffnung für Rohfluid und einer Abströmöffnung für gefiltertes Reinfluid, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Anströmöffnung und der Abströmöffnung wenigstens ein in einer Durchströmungsrichtung (13) von der Anströmöffnung zur Abströmöffnung von zu filterndem Fluid
durch ström bares Filtermedium (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 an- geordnet ist.
PCT/EP2019/071639 2018-09-10 2019-08-13 Filtermedium für die fluidfiltration, verfahren zur herstellung eines filtermediums und fluidfilter WO2020052884A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19753072.8A EP3849688A1 (de) 2018-09-10 2019-08-13 Filtermedium für die fluidfiltration, verfahren zur herstellung eines filtermediums und fluidfilter
CN201980059013.7A CN112912157A (zh) 2018-09-10 2019-08-13 用于流体过滤的过滤介质、用于制造过滤介质的方法和流体过滤器
US17/274,533 US20220047976A1 (en) 2018-09-10 2019-08-13 Filter Medium for Fluid Filtration, a Method for Manufacturing a Filter Medium and a Fluid Filter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018215358.2 2018-09-10
DE102018215358.2A DE102018215358A1 (de) 2018-09-10 2018-09-10 Filtermedium für die Fluidfiltration, Verfahren zur Herstellung eines Filtermediums und Fluidfilter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020052884A1 true WO2020052884A1 (de) 2020-03-19

Family

ID=67620482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/071639 WO2020052884A1 (de) 2018-09-10 2019-08-13 Filtermedium für die fluidfiltration, verfahren zur herstellung eines filtermediums und fluidfilter

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220047976A1 (de)
EP (1) EP3849688A1 (de)
CN (1) CN112912157A (de)
DE (1) DE102018215358A1 (de)
WO (1) WO2020052884A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107847839B (zh) * 2015-08-21 2020-05-29 康明斯过滤Ip公司 高速旋转曲轴箱通风过滤介质和介质包
WO2017040256A1 (en) 2015-08-28 2017-03-09 Cummins Filtration Ip, Inc Rotating coalescing element with directed liquid drainage and gas outlet
CN114082310B (zh) * 2022-01-20 2022-04-19 湖南叶之能科技有限公司 一种卷式膜元件及其制备方法与应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10221694A1 (de) 2002-05-16 2003-12-04 Branofilter Gmbh Mehrlagiger Filteraufbau und Verwendung eines mehrlagigen Filteraufbaus
US20060266701A1 (en) * 2005-05-31 2006-11-30 Dickerson David P Gradient density depth filtration system
DE202007008372U1 (de) 2007-06-11 2007-08-23 Sandler Ag Filtermedium für die Luft- und Flüssigkeitsfiltration
US20140202951A1 (en) * 2013-01-18 2014-07-24 Kuss Filtration, Inc. Channel depth filtration media
US9149748B2 (en) * 2012-11-13 2015-10-06 Hollingsworth & Vose Company Multi-layered filter media
US20160136554A1 (en) * 2014-05-15 2016-05-19 Hollingsworth & Vose Company Surface modified filter media

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1761511A (zh) * 2003-03-20 2006-04-19 Ambic有限公司 内燃机用无纺布空气过滤器
US8257459B2 (en) * 2007-02-28 2012-09-04 Hollingsworth & Vose Company Waved filter media and elements
US7927400B2 (en) * 2008-04-03 2011-04-19 Cummins Filtration Ip, Inc. Static dissipative filtration media
DE102010011512A1 (de) * 2010-03-12 2011-09-15 Mann+Hummel Gmbh Filtermedium eines Filterelements, Filterelement und Verfahren zur Herstellung eines Filtermediums
DE102011111738A1 (de) * 2011-08-26 2013-02-28 Neenah Gessner Gmbh Mehrlagiges Filtermaterial und daraus hergestelltes Filterelement
WO2014149750A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Donaldson Company, Inc. Filter media and elements
US20180272258A1 (en) * 2017-03-22 2018-09-27 Hollingsworth & Vose Company Filter media including a waved filtration layer having a gradient

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10221694A1 (de) 2002-05-16 2003-12-04 Branofilter Gmbh Mehrlagiger Filteraufbau und Verwendung eines mehrlagigen Filteraufbaus
US20060266701A1 (en) * 2005-05-31 2006-11-30 Dickerson David P Gradient density depth filtration system
DE202007008372U1 (de) 2007-06-11 2007-08-23 Sandler Ag Filtermedium für die Luft- und Flüssigkeitsfiltration
US9149748B2 (en) * 2012-11-13 2015-10-06 Hollingsworth & Vose Company Multi-layered filter media
US20140202951A1 (en) * 2013-01-18 2014-07-24 Kuss Filtration, Inc. Channel depth filtration media
US20160136554A1 (en) * 2014-05-15 2016-05-19 Hollingsworth & Vose Company Surface modified filter media

Also Published As

Publication number Publication date
CN112912157A (zh) 2021-06-04
US20220047976A1 (en) 2022-02-17
EP3849688A1 (de) 2021-07-21
DE102018215358A1 (de) 2020-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007000938B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Filterelements
EP0993854B1 (de) Luftfilter
DE69729936T2 (de) Hochpräzisionsfilter
EP2544791B1 (de) Filtermedium eines filterelements und ein filterelement
DE19845526C2 (de) Filtermaterial für fluide Medien sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Filtermaterials
EP1790406B1 (de) Filterelement und Verfahren zu seiner Herstellung
EP1791617B1 (de) Verfahren zum herstellen einer filterlage sowie filterlage insbesondere für einen staubfilterbeutel eines staubsaugers
EP3849688A1 (de) Filtermedium für die fluidfiltration, verfahren zur herstellung eines filtermediums und fluidfilter
EP0432586A2 (de) Zweischichtiges Vliesstoffmaterial, insbesondere mit Langzeitfiltereigenschaften, sowie Verfahren zu seiner Herstellung
WO2008141687A2 (de) Lagenverbund zur verwendung in einem luftfilter
EP3523472B1 (de) Verfahren zur herstellung eines plissierbaren textilen gebildes mit elektrostatisch geladenen fasern und plissierbares textiles gebilde
DE10332439B3 (de) Zweilagen-Synthetik Filterelement
EP2475444B1 (de) Verfahren zur herstellung eines filterelements mit einem filtermedium
EP2279783A1 (de) Mehrlagiges Verbundfiltermedium zur Serienfiltration
EP3601656B1 (de) Spinnvliesmaterial, gegenstand umfassend ein spinnvliesmaterial, filtermedium, filterelement und deren verwendung
EP2997185B1 (de) Faservlies und verfahren zur herstellung desselben
DE102020116689A1 (de) Melaminharz-Filtervlies
DE202010009671U1 (de) Schmelzblas-Filtermaterial, zugehörige Einsatzmöglichkeiten und Verwendungen
EP3721965A1 (de) Filtermedium mit vliesstoff als einlagiger faserverbund und verfahren zur herstellung eines solchen filtermediums
EP3601657B1 (de) Filtermedium, filterelement und deren verwendung und filteranordnung
EP3630335B1 (de) Filtermedium, verfahren zu dessen herstellung und verwendung des filtermediums in einem filterelement
EP2006007B1 (de) Luftfilter mit mehrschichtigem Aufbau
DE102014011443B4 (de) Filtermedium, Filterelement und Wechselfilter zur Filterung von partikulären Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit
EP1239063A1 (de) Verfahren zur Herstellung von schmelzgeblasenen Vliesstoffen, daraus hergestellte schmelzgeblasene Vliesstoffe und Verwendung der schmelzgeblasenen Vliesstoffe
DE102015002323A1 (de) Mehrschichten-Filtermedium und diesbezügliches Herstellungsverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19753072

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019753072

Country of ref document: EP

Effective date: 20210412