WO2022229079A1 - Verfahren zur herstellung eines flexiblen flachfaltenfilters mit hoher abscheidewirksamkeit und flachfaltenfilter - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines flexiblen flachfaltenfilters mit hoher abscheidewirksamkeit und flachfaltenfilter Download PDF

Info

Publication number
WO2022229079A1
WO2022229079A1 PCT/EP2022/060862 EP2022060862W WO2022229079A1 WO 2022229079 A1 WO2022229079 A1 WO 2022229079A1 EP 2022060862 W EP2022060862 W EP 2022060862W WO 2022229079 A1 WO2022229079 A1 WO 2022229079A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
filter
filter medium
layers
flat
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/060862
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias POTZ
Christian Warning
Original Assignee
Hengst Se
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 Hengst Se filed Critical Hengst Se
Publication of WO2022229079A1 publication Critical patent/WO2022229079A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • 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
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0001—Making filtering elements
    • 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
    • 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
    • B01D2239/1291—Other parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2275/00—Filter media structures for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2275/10—Multiple layers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a flat pleated filter, in particular for use in vacuum cleaners and power tools, and a corresponding flat pleated filter.
  • the subject matter of the invention is defined in the appended claims.
  • filters with advantageous handling properties are regularly achieved through the selection of suitable materials and/or improved filter construction methods.
  • these improvements regularly also place high demands on the methods used to produce corresponding filters, so that the materials used can be processed reliably and efficiently and filters with advantageous properties can be obtained from them.
  • a particularly relevant category of filters are the so-called flat pleated filters, which are known to the person skilled in the art from the prior art, in particular also in the form of highly separating HEPA filters, which are known in particular as HEPA filters.
  • Corresponding flat pleated filters regularly consist of two or more layers of filter media Fold package to be folded. In the prior art, these (non-cleanable) flat pleated filters are usually provided with pocket bonding between the folded layers for sealing.
  • the inventors of the present task have therefore set themselves the basic task of developing a flat pleated filter which has improved cleanability and can nevertheless provide a particularly good filter performance.
  • the inventors recognized that at least one layer of the multi-layer filter medium used should be made of polytetrafluoroethylene (PTFE) in order to adapt the cleanability to industrial requirements.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the inventors have found that employing a PTFE layer in the multi-layer filter medium can result in the bag bonding adhesive not sufficiently penetrating the multi-layer filter medium in many cases.
  • the bag bonding adhesive in the side area does not result in a sufficiently strong seal between the layers of the multi-layer filter medium.
  • particles that should actually be caught by the filter can enter or exit laterally between the layers of the multi-layer filter medium and thus bypass part of the filter.
  • these leaks can already be decisive for a filter being considered insufficient.
  • the above-described effect of insufficient penetration of the multilayer filter medium by the bag bonding adhesive is particularly pronounced when a particularly high filter performance is to be achieved a multi-layer filter medium with more than two layers is used and one or more of these layers are PTFE layers.
  • the method to be specified could reduce the amount of material required, for example for side lamination, and also minimize the number of work steps required.
  • the aim was that the risk of processing errors can be minimized with the method to be specified and corresponding flat pleated filters can be reliably produced with a high level of reproducibility.
  • the process to be specified should have a reduced generation of waste and, in particular, that the multi-layer filter medium used in the process should contain as little waste as possible, so that the use of material is optimized.
  • the inventors of the present invention have now recognized that the tasks described above can surprisingly be achieved if the use of PTFE in the multi-layer filter media of a flat pleated filter, which is particularly advantageous in terms of cleanability, is retained, but an optimized manufacturing process is used.
  • the multi-layer filter medium is cut to size using a cutting process that can advantageously be operated continuously, which, as a result of an increased temperature at the cutting tool, leads to a fusion of the layers of the multi-layer filter medium in the cutting area, so that possible leakage points are eliminated by the thermal treatment of the plastic layers and the fusion of the different layers can be closed with each other.
  • the inventors have recognized that, surprisingly, not all thermal separation processes are equally suitable for such processing of these specific filter media.
  • the flat pleated filters obtained in this way are particularly flexible, in particular because of the reliable and resilient welding in the area of the cut edges and the lack of lamination, and can, for example, be easily bent reversibly and non-destructively in order, for example, to adapt to the requirements be able to be adapted by end products, so that there is greater design freedom for the end products, which is particularly advantageous together with the reduced weight of the flat pleated filter that can be produced.
  • the high mobility of the individual folds relative to one another and the possibility of fanning out the flat-fold filter synergistically support the desired improved cleanability, since particles and contaminants fixed between the folds can be removed more easily by this mechanical stress.
  • the invention relates to a method for producing a flat pleated filter, in particular for use in vacuum cleaners and power tools, comprising the steps: a) producing or providing a two- or multi-layer filter medium with at least a first layer and a second layer adjacent thereto, the first layer and the second layer consist of different materials, the first layer consisting at least partially of a thermoplastic material and the second layer consisting at least partially of polytetrafluoroethylene, b) cutting the two-layer or multi-layer filter medium with one or more electrically heated cutting knives to obtain a Filter cut, so that the layers of the filter cut are connected to one another in the region of the cut edges produced in this way, the one or more electrically heated cutting blades having a temperature of 330° C.
  • the method according to the invention serves to produce a flat pleated filter which is particularly suitable for use in household appliances, for example vacuum cleaners, and in power tools.
  • a two-layer or multi-layer filter medium preferably a multi-layer filter medium, is produced or provided. This means that a corresponding filter medium can either be produced directly in the process, for example by superimposing several layers of filter media, or it can be provided as a whole, for example in the form of a roll.
  • the two- or multi-layer filter medium correspondingly comprises at least two layers, namely a first layer and a second layer, which lie one above the other, ie are arranged next to one another.
  • the first and the second layer consist of different materials, an essential aspect of the present invention being that the second layer consists at least partially of PTFE.
  • the first layer is more flexible in terms of material selection, with the only requirement being that a thermoplastic is used. Thermoplastics are known to those skilled in the art and, if necessary, can be looked up by them from tabulated works. From the various thermoplastics, the person skilled in the art can in principle select those thermoplastics whose physico-chemical properties are particularly favorable for the intended applications in the flat pleated filter.
  • step b) of the method according to the invention the two-layer or multi-layer filter medium is cut to size. It is important that this cutting is not done in any form, but using one or more electrically heated cutting blades that have a temperature of 330°C or more. In this way, a cut piece of the two-layer or multi-layer filter medium is obtained, which in the context of the present invention is referred to as a filter cut.
  • This filter blank includes at least one cut edge produced by processing with the electrically heated cutting blades.
  • the cutting is carried out in such a way that the layers of the filter cut are connected to one another in the region of this cut edge.
  • the flat-pleated filter obtained can usually be provided with a pocket gluing that is typical for flat-pleated filters.
  • the top and/or the bottom layer of the multi-layer filter medium, preferably both of these layers, consist at least partially of polytetrafluoroethylene.
  • the flat pleated filter With a view to improving the handling of the flat pleated filter produced, it is preferred for certain applications to arrange the flat pleated filter in a carrier, for example a carrier frame.
  • a carrier for example a carrier frame.
  • the inventors propose using a carrier made of flexible plastic in this case, which allows the flexible deformation of the flat pleated filter and does not offer any great resistance.
  • a method according to the invention additionally comprising the step: d) arranging the flat pleated filter in a carrier, preferably a carrier frame, wherein the carrier is preferably made of plastic, particularly preferably made of a flexible plastic, very particularly preferably made of polyurethane, and wherein the flat pleated filter is particularly preferably fixed by gluing in the carrier or the carrier is formed by the bond.
  • the method according to the invention is suitable for the production of a large number of flat pleated filters with filter layers containing PTFE.
  • the flat pleated filter to be produced should not only be particularly flexible and have good cleanability, but that it should also have a particularly high filter performance, namely partly in the sense of an external specification that a minimum filter class must be achieved.
  • the production of corresponding flat pleated filters using the method according to the invention is particularly advantageous because the advantages of the method according to the invention are particularly evident in the production of correspondingly powerful flat pleated filters.
  • the flat pleated filter is a high-efficiency particulate filter, in particular with a filter class according to EN 1822-1:2009 of H13 or higher. Comparable standards with those of
  • very particularly powerful flat pleated filters can be achieved in particular when not only two layers are provided in the two-layer or multi-layer filter medium, but when this has three or particularly preferably even four layers.
  • the three or four layers are superimposed, and the inventors have identified that it is particularly advantageous to alternate layers of thermoplastic and polytetrafluoroethylene so that each layer of PTFE is in contact only with layers of thermoplastic of which it is is not PTFE.
  • Particularly advantageous filter performance has been achieved with flat pleated filters consisting of a total of four layers in the multi-layer filter medium, of which the second and fourth layers comprise polytetrafluoroethylene.
  • the multi-layer filter medium comprises a third layer which is adjacent to the second layer, consists of a different material than the second layer and which at least partially consists of a thermoplastic material, the first layer and the third Layer preferably comprise the same thermoplastic plastic, and / or wherein the multi-layer filter medium comprises a fourth layer, which is adjacent to the first layer or the third layer and which consists at least partially of polytetrafluoroethylene, the multi-layer filter medium preferably the third layer and the thereto includes adjacent fourth layer.
  • the method according to the invention is basically suitable for processing multi-layer filter media with a wide range of thicknesses of the layers.
  • layers that are too thin are generally disadvantageous, whereas layers that are too thick can have a negative effect on the permeability of the filter.
  • the inventors have identified particularly suitable thickness ranges for the layers.
  • a method according to the invention is preferred, in which the first layer, the second layer, the third layer and/or the fourth layer, preferably all layers, have an average thickness in the range from 0.05 to 0.2 mm, preferably in the range from 0. 08 to 0.12 mm.
  • a method according to the invention is particularly preferred in which the multi-layer filter medium is a four-layer filter medium and the four-layer filter medium has an average thickness in the range from 0.3 to 0.7 mm, preferably in the range from 0.45 to 0.5 mm /or wherein the four-layer filter medium has an average grammage in the range from 60 to 260 g/m 2 , preferably in the range from 130 to 220 g/m 2 , particularly preferably in the range from 180 to 210 g/m 2 .
  • the corresponding layers consist at least partially of the thermoplastic material or of PTFE, so that specialized layers can also be used in which these plastics are combined with other components, for example in order to to optimize chemical properties of the respective layers.
  • the layers of the multi-layer filter medium consist largely of the corresponding plastics, it being particularly preferred with a view to cost efficiency if the layers essentially consist entirely of the respective plastics.
  • the first layer and/or the third layer preferably both layers, consist of more than 80%, preferably more than 90%, particularly preferably completely, of a thermoplastic material
  • the second layer and/or the fourth layer preferably both layers, consist of more than 80%, preferably more than 90%, particularly preferably completely, of polytetrafluoroethylene.
  • a method according to the invention is preferred in which the first layer and/or the third layer, preferably both layers, consist at least partially of a thermoplastic which is preferably selected from the group consisting of polyolefins, polyamides, polyurethanes, polycarbonates and polyesters is selected from the group consisting of polyolefins and polyesters, particularly preferably selected from the group consisting of polyesters.
  • a thermoplastic which is preferably selected from the group consisting of polyolefins, polyamides, polyurethanes, polycarbonates and polyesters is selected from the group consisting of polyolefins and polyesters, particularly preferably selected from the group consisting of polyesters.
  • hotter cutting knives also mean that more energy is required in the method according to the invention and more precautions may have to be taken in terms of work technology.
  • the inventors have also identified certain temperature ranges of the electrically heated cutting blades that represent an optimal middle ground between reproducibility and filter quality on the one hand and energy consumption and occupational safety on the other.
  • a method according to the invention is preferred, in which the one or more electrically heated cutting knives have a temperature of 350° C. or more, preferably 400° C. or more, particularly preferably 450° C. or more, and/or in which one or the plurality of electrically heated cutting blades have a temperature in the range of 350°C to 450°C, preferably in the range of 375 to 425°C.
  • all types of electrically heated cutting blades can be used in the method according to the invention, with cutting blades being designed as severing tools that have a cutting edge that can be made of metal, for example.
  • the use of stationary knives, ie non-rotating cutting knives, has proven to be a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, in particular because corresponding cutting knives can be heated better electrically and less complex cabling is required for this.
  • Preference is thus a method according to the invention, wherein one or the several electrically heated cutting knives are designed as rotating circular knives or fixed knives, preferably as fixed knives.
  • Separation step can replace, so that the cutting in step b) can be done directly on a unrolled from the mother role filter medium.
  • This procedure not only saves one work step, but the part of the filter medium to be cut can be fixed particularly easily due to the stability generated by the master roll.
  • each blank in step b) automatically produces two cut edges with the advantageous merging of the layers, namely on the separated part and on the part remaining on the master roll.
  • a method according to the invention is therefore preferred, in which the two- or multi-layer filter medium is provided on a mother roll in step a) and the cutting in step b) takes place on the two- or multi-layer filter medium unrolled directly from the mother roll.
  • a method according to the invention is preferred, wherein the method with a cutting speed of in the range from 5 to 50 m/min, preferably in the range from 10 to 30 m/min, particularly preferably in the range from 15 to 25 m/min, is very particularly preferred less than 30 m/min.
  • step c) takes place in such a way that the bundle of folds comprises individual layers of the folded filter blank which essentially have the same size and the same shape.
  • a method according to the invention is preferred, in which the flat pleated filter is not covered by additional adhesive substances and/or material layers, for example nonwovens, on the sides of the fold package, and/or the flat pleated filter is not abraded on the sides of the fold package, and/or the method is carried out without the use of ultrasonic welding, and/or wherein the connection of the layers of the filter blank in the area of the cut edges produced during cutting is produced exclusively as a result of processing with the one or more electrically heated cutting knives.
  • the invention also relates to a flat pleated filter, preferably producible with the method according to the invention, comprising a fold package made of a folded two- or multi-layer filter medium with at least one first layer and a second layer adjacent thereto, the first layer and the second layer consisting of different materials, wherein the first layer consists at least partially of a thermoplastic material and wherein the second layer consists at least partially of polytetrafluoroethylene, and wherein the layers of the folded two- or multi-layer filter medium are connected to one another on at least two sides, the layers of the folded two- or multi-layer filter medium by processing the two- or multi-layer filter medium were connected to one or more electrically heated cutting blades, wherein the one or more electrically heated cutting blades had a temperature of 330 ° C or more.
  • the flat pleated filters according to the invention are preferably produced using a method according to the invention and comprise a pleated package made of a two-layer or multi-layer filter medium, which is designed as explained above.
  • the layers of the folded two- or multi-layer filter medium are connected to one another on at least two sides, with this processing being carried out analogously to the method according to the invention by cutting to size with one or more electrically heated cutting knives at a temperature of 330 °C.
  • Corresponding flat pleated filters according to the invention can be recognized by the structure of the cut edges produced, which for the person skilled in the art differ in a characteristic way from other cut edges which were produced, for example, by other separation methods.
  • a particular advantage of the flat pleated filter according to the invention is not only the achievable high separation efficiency and the good cleanability, but also in particular the high flexibility of the flat pleated filter obtained, which supports the improvement of the cleanability in a synergistic manner and in particular through the reliable and resilient connection of the layers of the multi-layer filter medium is possible without the need for additional lamination.
  • a flat pleated filter according to the invention is preferred, the flat pleated filter being reversible relative to its longitudinal axis in at least one spatial direction, preferably in at least two spatial directions, particularly preferably in at least four spatial directions is non-destructively flexible, wherein the flat pleated filter can preferably be bent reversibly and non-destructively in such a way that the surface normals of the top and bottom folds enclose an angle of more than 45°, preferably more than 90°, particularly preferably more than 135°.
  • a correspondingly curved flat pleated filter is still a flat pleated filter.
  • a flat-pleated filter Preference is also given to a flat-pleated filter according to the invention, the flat-pleated filter being arranged in a carrier, preferably a carrier frame, the carrier preferably being made of plastic, particularly preferably made of a flexible plastic, very particularly preferably made of polyurethane, and the flat-pleated filter particularly preferably being formed by a Bonding is fixed in the carrier.
  • the method according to the invention was developed for use in the production of flat pleated filters in which a PTFE layer is used.
  • the inventors see a further advantage of the basic principle of the method according to the invention in the fact that this method can in principle also be used in the production of other filters, ie filters that are not flat pleated filters, and that this method also allows two or multi-layer filter media that do not have a layer of PTFE can be advantageously processed.
  • three further aspects related to the method according to the invention are disclosed here.
  • the first aspect relates to a method for producing a filter comprising the steps: a) producing or providing a two-layer or multi-layer filter medium with at least a first layer and a second layer adjacent thereto, the first layer and the second layer consisting of different materials, wherein the first layer consists at least partially of a thermoplastic and wherein the second layer consists at least partially of polytetrafluoroethylene, and b) cutting the two-layer or multi-layer filter medium with one or more electrically heated cutting blades to obtain a filter cut, so that the layers of the filter cut in Area of the cutting edges produced in this way are connected to one another, the one or more electrically heated cutting blades having a temperature of 330° C. or more.
  • the second aspect relates to a method for producing a flat pleated filter, in particular for use in vacuum cleaners and power tools, comprising the steps: a) producing or providing a two- or multi-layer filter medium with at least a first layer and a second layer adjacent thereto, the first layer and the second layer independently of one another consist at least partially of a thermoplastic material, b) cutting the two-layer or multi-layer filter medium with one or more electrically heated cutting blades to obtain a filter cut, so that the layers of the filter cut are connected to one another in the area of the cut edges produced in this way , wherein the one or more electrically heated cutting blades have a temperature of 330° C. or more, and c) folding the filter blank into a fold package to obtain a flat fold filter.
  • the third aspect relates to a method for producing a filter, in particular a high-efficiency particulate filter, comprising the steps: a) producing or providing a two- or multi-layer filter medium with at least a first layer and a second layer adjacent thereto, the first layer and the second Layer independently of each other consist at least partially of a thermoplastic material, and b) cutting the two- or multi-layer filter medium with one or more electrically heated cutting knives to obtain a filter cut, so that the layers of the filter cut are connected to each other in the area of the cut edges produced in this way, with the one or more electrically heated cutting blades have a temperature of 330 °C or more.
  • Preferred features of these aspects and of the filters that can be produced with them result from preferred features of the method according to the invention.
  • FIG. 1 a schematic side view of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a detail from a flat pleated filter according to the invention in a preferred embodiment.
  • Fig. 3 is a micrograph of a with a conventional
  • Separation process generated cut edge in a four-layer filter medium shows a micrograph of a cut edge produced in the method according to the invention in a four-layer filter medium.
  • FIG. 5 shows a graphic plot of the integral degrees of separation (X) obtained for different temperatures of the cutting knives and different cutting speeds for flat pleated filters according to the invention produced with the method according to the invention.
  • the flat pleated filter 10 comprises a pleated package 14 which is formed from a pleated filter medium 12 with two or more layers.
  • the bundle of folds 14 is arranged in a support frame which is made of flexible plastic.
  • the multi-layer filter medium 12 comprises a total of four alternating layers, two of which are made of polytetrafluoroethylene and two of which are made of polyester.
  • Fig. 1 shows the top view of the side of the folded layers and thus of the cut edges on which the four layers of the multi-layer filter medium 12 are processed by processing the multi-layer filter medium 12 with one or more electrically heated cutting knives, the temperature of which is 400 ° in the present example C lay, were connected.
  • the filter shown is a particulate filter with a filter class of H13 according to EN 1822-1:2019 and was produced in a method according to the invention by cutting the multi-layer filter medium 12 directly from the master roll at a cutting speed of 20 m/min.
  • Fig. 2 shows a schematic section of the flat-pleated filter 10 according to Fig. 1, in which the flat-pleated filter 10 has been bent relative to its longitudinal axis, however, so that the folds of the multi-layer filter medium 12 projecting away from the flexible carrier are spread open, as a result of which a particularly advantageous cleanability is obtained.
  • 3 and 4 visualize the difference between a cut edge produced with a conventional cutting process in a four-layer Filter medium 12, the total thickness of which is approximately 0.5 mm, compared with the cut edge resulting from the method according to the invention.
  • 3 and 4 show that it is possible for a person skilled in the art to distinguish a flat pleated filter 10 produced using the method according to the invention from other flat pleated filters 10 by the nature of the cut edge.
  • FIG 5 is the graphic plot of the integral degrees of separation (X) determined by the inventors in their own experiments for various flat pleated filters 10 according to the invention, which were each produced using the method according to the invention. In each of these experiments, four-layer filter media with alternating PTFE and polyester layers were used. The determination of the integral degree of separation was based on DIN EN 1822-1:2019-10 and using a test aerosol (paraffin oil).
  • the mean integral degree of separation is lower at the same temperature for high cutting speeds and that there is also a greater deviation between the individual measurements. This difference decreases with increasing temperature, with the smallest overall scatter being obtained at higher temperatures.
  • the average degree of separation is also higher at temperatures of 400 °C or 450 °C than at 350 °C. 5 also makes it clear that, despite the observed differences in the integral degree of separation, all of the flat pleated filters 10 according to the invention have likewise reliably achieved the degree of separation of more than 99.95% required for classification H13. In addition, excellent cleanability was found for all of the flat pleated filters 10 examined.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flachfaltenfilters, insbesondere für den Einsatz in Staubsaugern und Elektrowerkzeugen, umfassend die Schritte: a) Herstellen oder Bereitstellen eines zwei- oder mehrlagigen Filtermediums mit zumindest einer ersten Lage und einer hierzu benachbarten zweiten Lage, wobei die erste Lage und die zweite Lage aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei die erste Lage zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und wobei die zweite Lage zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen besteht, b) Zuschneiden des zwei- oder mehrlagigen Filtermediums mit einem oder mehreren elektrisch beheizten Schneidmessern zum Erhalt eines Filterzuschnitts, sodass die Lagen des Filterzuschnitts im Bereich der hierbei erzeugten Schnittkanten miteinander verbunden sind, wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser eine Temperatur von 330 °C oder mehr aufweisen, und c) Falten des Filterzuschnitts zu einem Faltenpaket zum Erhalt eines Flachfaltenfilters.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES FLEXIBLEN FLACHFALTENFILTERS MIT HOHER ABSCHEIDEWIRKSAMKEIT UND FLACH FALTEN FILTER
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flachfaltenfilters, insbesondere für den Einsatz in Staubsaugern und Elektrowerkzeugen, sowie einen entsprechenden Flachfaltenfilter. Der Gegenstand der Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen definiert.
In vielen Industriezweigen, beispielsweise im Bereich der Haushaltsgeräte oder der Elektrowerkzeuge, besteht ein kontinuierlicher Bedarf nach leistungsfähigeren Filtern mit vorteilhaften Handhabungseigenschaften. Viele dieser Eigenschaften werden regelmäßig durch die Auswahl geeigneter Materialien und/oder verbesserte Konstruktionsweisen der Filter erreicht. Diese Verbesserungen stellen jedoch regelmäßig auch hohe Anforderungen an die zur Herstellung entsprechender Filter verwendeten Verfahren, sodass sich die eingesetzten Materialien zuverlässig und effizient verarbeiten lassen und daraus Filter mit vorteilhaften Eigenschaften erhalten werden können. Eine besonders relevante Kategorie von Filtern sind die sogenannten Flachfaltenfilter, die dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt sind, insbesondere auch in der Form von hochabscheidende Schwebstofffiltern, die insbesondere als HEPA-Filter bekannt sind. Entsprechende Flachfaltenfilter bestehen regelmäßig aus zwei- oder mehrlagigen Filtermedien, die zur einem Faltenpaket gefaltet werden. Im Stand der Technik werden diese (nicht abreinigbaren) Flachfaltenfilter zwischen den umgefalteten Lagen zur Abdichtung üblicherweise mit einer Taschenverklebung versehen.
Bei solchen Flachfaltenfiltern, insbesondere bei hochabscheidende Schwebstofffiltern, wird in vielen Fällen die Abreinigbarkeit, d. h. die Möglichkeit, den Flachfaltenfilter nach einer längeren Benutzung effizient zu reinigen, insbesondere durch einfache mechanische Belastung und/oder die Applikation einer Druckdifferenz, als unzureichend empfunden.
Die Erfinder der vorliegenden Aufgabe haben sich daher die grundlegende Aufgabe gestellt, einen Flachfaltenfilter zu entwickeln, welcher über eine verbesserte Abreinigbarkeit verfügt und trotzdem eine besonders gute Filterleistung erbringen kann. Zur Lösung dieser Aufgabe haben die Erfinder erkannt, dass zumindest eine Lage des eingesetzten mehrlagigen Filtermediums aus Polytetraflurethylen (PTFE) ausgebildet werden sollte, um die Abreinigbarkeit an die industriellen Anforderungen anzupassen.
Bei einer derartigen Modifikation gegenüber den herkömmlichen Flachfaltenfiltern haben die Erfinder jedoch festgestellt, dass das Einsetzen einer PTFE-Lage im mehrlagigen Filtermedium dazu führen kann, dass der Taschenverklebungskleber das mehrlagige Filtermedium in vielen Fällen nicht ausreichend durchdringt. In diesen Fällen kommt es durch den Taschenverklebungskleber im Seitenbereich nicht zu einer ausreichend festen Abdichtung zwischen den Lagen des mehrlagigen Filtermediums. Dies hat zur Folge, dass Partikel, die eigentlich vom Filter erfasst werden sollten, seitlich zwischen den Lagen des mehrlagigen Filtermediums aus- bzw. eintreten und damit einen Teil des Filters umgehen können. Angesichts der hohen Anforderungen, die in vielen Industriebereichen an die Anforderungen entsprechender Flachfaltenfilter gestellt werden, können diese Leckagen bereits dafür ausschlaggebend sein, dass ein Filter als ungenügend angesehen wird.
Der vorstehend beschriebene Effekt der unzureichenden Durchdringung des mehrschichtigen Filtermediums durch den Taschenverklebungskleber ist dabei besonders ausgeprägt, wenn zum Erreichen einer besonders hohen Filterleistung ein mehrlagiges Filtermedium mit mehr als zwei Lagen eingesetzt wird und hiervon eine oder mehrere Lagen PTFE-Lagen sind.
Ein aus dem Stand der Technik bekannter Ansatz, die seitliche Leckage zu verhindern, der auch bei Flachfaltenfiltern mit PTFE-Lageeingesetzt wird, ist die nachträgliche Kaschierung der seitlichen Bereiche des Flachfaltenfilters. Dies kann beispielsweise durch die Anbringung eines Vlieses oder durch die seitliche Applikation von zusätzlichen Beschichtungsmassen, beispielsweise Vergusskleber, erreicht werden. Dieses Vorgehen wird jedoch regelmäßig als nachteilig empfunden, da diese nachgelagerte Kaschierung des Flachfaltenfilters zusätzliche Arbeitsschritte erfordert und damit regelmäßig nicht als zeit- und kosteneffizient empfunden wird. Zudem sind die entsprechenden Kaschierungen, insbesondere, wenn sie nicht von geschultem Personal aufgebracht werden, mögliche zusätzliche Quellen für Verarbeitungsfehler, durch die die Filterleistung sinken kann. Ein zusätzlicher Nachteil der Verwendung von Vergusskleber, ist, dass relativ viel Filterfläche verloren geht, weil die Faltenkanten relativ tief vollgespritzt werden müssen.
Darüber hinaus hat die Fixierung der Falten des Flachfaltenfilters durch die seitliche Kaschierung regelmäßig einen negativen Effekt auf die Abreinigbarkeit, da die einzelnen Falten durch die Kaschierung relativ zueinander fixiert werden und es schwieriger ist, die Abreinigung durch eine mechanische Behandlung der einzelnen Falten zu unterstützen oder zu bewirken. Somit steht diese Verarbeitung mit Blick auf die angestrebte Verbesserung der Abreinigbarkeit, die den Grund für die Auswahl des in seiner Verarbeitung schwierigen PTFE war, fundamental entgegen. Darüber hinaus wird für viele moderne Anwendungen bei entsprechend kaschierten Flachfaltenfiltern als besonders nachteilig empfunden, dass diese insgesamt vergleichsweise starr sind und sich nur schlecht biegen lassen, sodass die Konturen der Flachfaltenfilter schlecht an bauliche Gegebenheiten von Endprodukten, beispielsweise Haushaltsgeräten oder Werkzeugen, angepasst werden können. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung standen somit vor der Aufgabe, das Problem der Leckage bei Flachfaltenfiltern mit PTFE-Lagen auf vorteilhaftere Weise zu lösen.
Es war somit die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beheben oder zumindest abzuschwächen.
Insbesondere war es eine Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines Flachfaltenfilters anzugeben, mit dem in zeit- und kosteneffizienter Art und Weise ein Flachfaltenfilter mit hoher Abscheidewirksamkeit erhalten werden kann, dessen Abreinigbarkeit gegenüber dem Stand der Technik stark verbessert ist und der über eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöhte Flexibilität verfügen sollte.
Hierbei war es wünschenswert, dass das anzugebende Verfahren den Materialbedarf, wie er beispielsweise zur Seitenkaschierung benötigt wird, reduzieren und auch die Zahl der benötigten Arbeitsschritte minimieren kann. Darüber hinaus wurde angestrebt, dass mit dem anzugebenden Verfahren die Gefahr von Verarbeitungsfehlern minimiert werden kann und sich entsprechende Flachfaltenfilter mit einer hohen Reproduzierbarkeit zuverlässig hersteilen lassen.
Es war eine ergänzende Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das anzugebende Verfahren eine reduzierte Abfallentwicklung aufweisen sollte und insbesondere von dem eingesetzten mehrlagigen Filtermedium im Verfahren möglichst wenig Ausschuss entsteht, so dass die Materialausnutzung optimiert wird.
Mit Blick auf die verbesserte Filterleistung war es eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das anzugebende Verfahren so auszugestalten, dass die im Flachfaltenfilter effektiv für eine Filterung zur Verfügung stehende Fläche pro eingesetzter Fläche des mehrlagigen Filtermediums maximiert wird.
Grundsätzlich war es wünschenswert, dass das anzugebende Verfahren idealerweise kontinuierlich ausgestaltet werden kann und dass es sich idealerweise unmittelbar in die übrigen Prozessschritte der Flachfaltenfilterfertigung integrieren lässt, sodass die Flachfaltenfilterfertigung in synergistischer Weise verbessert wird.
Es war eine ergänzende Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Optik und Haptik der herstellbaren Flachfaltenfilter zu verbessern und in den hergestellten Filtern zudem idealerweise eine Reduktion des Gewichts bei gleicher Filterleistung zu ermöglichen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr erkannt, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben überraschenderweise lösen lassen, wenn an dem mit Blick auf die Abreinigbarkeit besonders vorteilhaften Einsatz von PTFE in den mehrlagigen Filtermedien eines Flachfaltenfilters festgehalten wird, jedoch ein optimiertes Herstellungsverfahren eingesetzt wird. Bei diesem Herstellungsverfahren erfolgt der Zuschnitt des mehrlagigen Filtermediums durch ein vorteilhafterweise kontinuierlich betreibbares Trennverfahren, welches infolge einer erhöhten Temperatur am Trennwerkzeug zu einer Verschmelzung der Lagen des mehrlagigen Filtermediums im Schnittbereich führt, sodass die möglichen Leckage-Stellen durch die thermische Behandlung der Kunststofflagen und das Verschmelzen der verschiedenen Lagen miteinander verschlossen werden.
Die Erfinder haben hierbei erkannt, dass sich für eine solche Bearbeitung dieser spezifischen Filtermedien überraschenderweise nicht alle thermischen Trennverfahren in gleicher Weise eignen.
In anderen Bereichen der Filterherstellung wurde zur Bearbeitung von mehrlagigen Filtermedien der Einsatz von Ultraschallschweißverfahren vorgeschlagen, bei denen die Verbindung der Lagen durch eine hochfrequente mechanische Belastung im Bereich von etwa 30 KHz erreicht wird, wobei es zumindest im Grenzflächenbereich der Schichten auch zu einer Erwärmung kommen kann. Zum Teil werden entsprechende Schweißverfahren, mit denen regelmäßig ein flächiger Bereich des mehrlagigen Filtermediums großflächig verschweißt wird, mit einem nachgelagerten Trennschritt kombiniert, bei dem ein Teil des so verschweißten Bereiches abgeschnitten wird, da dieser für die Filterleistung ohnehin nicht zur Verfügung steht. Offenbarungen zu Ultraschallschweißverfahren findet sich beispielsweise in den Dokumenten EP 1 043055 A1, EP 1 249 182 A1, EP 2 777 797 A1 und DE 501 02 713 A1.
Das aus dem Stand der Technik bekannte Ultraschallschweißverfahren wird jedoch regelmäßig als nachteilig empfunden. Dies liegt insbesondere daran, dass dieses Verfahren regelmäßig nicht leicht kontinuierlich ausgeführt werden kann und sich teilweise schwer in bestehende Fertigungsprozesse eingliedern lässt bzw. hinsichtlich des pro Zeiteinheit herstellbaren Filtermaterials als nachteilig empfunden wird.
Zudem erzeugen entsprechende Ultraschallschweißverfahren zumeist recht ausgedehnte flächige Schweißbereiche, die zwar eine sichere Verbindung der Lagen ermöglichen, durch die jedoch ein signifikanter Teil des mehrlagigen Filtermediums nicht mehr für die spätere Filterung zur Verfügung steht. Mit Blick auf die Haltbarkeit der Verschweißung sind dünnere Bereiche, sofern sich diese überhaupt apparativ erhalten lassen, häufig nicht ausreichend. Durch das nachträgliche Abtrennen von überstehendem, verschweißtem Filtermedium in den breiten Schweißbereichen lässt sich zwar das Gewicht reduzieren, jedoch entsteht hierdurch ungewünschter Ausschuss an mehrlagigem Filtermedium, welcher als Abfall anfällt.
Als nachteilig wird auch angesehen, dass entsprechende Ultraschallschweißverfahren zur Verbindung von PTFE-Lagen mit anderen Lagen weniger vorteilhaft sind als das von den Erfindern identifizierte und nachfolgend offenbarte Verfahren.
Nach Erkenntnis der Erfinder der vorliegenden Erfindung ist es nämlich wesentlich, in dem erfindungsgemäßen Verfahren elektrisch beheizte Schneidmesser mit einer Temperatur von 330 °C oder mehr einzusetzen, um das mehrlagige Filtermedium zu bearbeiten. Durch den Einsatz entsprechender elektrisch beheizter Schneidmesser konnten selbst beim Einsatz von ein oder mehreren PTFE-Lagen im mehrlagigen Filtermedium Flachfaltenfilter mit ausgezeichneter Abscheidewirksamkeit und Abreinigbarkeit erhalten werden, wobei überraschenderweise eine ausreichende Verschmelzung der Lagen im Randbereich mit lediglich einem Arbeitsschritt möglich war, der darüber hinaus besonders leicht in kontinuierlicher Form ausgeführt werden kann.
Durch den Einsatz von elektrisch beheizten Schneidmessern ist es möglich, das mehrlagige Filtermedium direkt von der Mutterrolle zu bearbeiten und damit immer gleichzeitig die Schnittkanten von zwei Filterzuschnitten für die spätere Faltung zu bearbeiten. In den Versuchen der Erfinder hat sich dabei gezeigt, dass nicht nur eine besonders zuverlässige und belastbare Versiegelung der Seitenbereiche erzielt wird, sondern dass die erzeugten Seitenbereiche im Vergleich zu anderen Methoden auch besonders schmal sind, sodass der Verlust an effektiver Filterfläche mit diesem Verfahren besonders niedrig ist. Auf diese Weise ist es möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren trotz des Einsatzes von PTFE- Lagen auf eine nachträgliche Kaschierung zu verzichten und damit Flachfaltenfilter mit hoher Abscheidewirksamkeit und einer besonders guten Abreinigbarkeit zu erhalten, wobei in dem erfindungsgemäßen Verfahren der Materialbedarf reduziert und die Anfälligkeit für Verarbeitungsfehler minimiert wird. Somit wird insgesamt ein besonders zeit- und kosteneffizientes Verfahren erhalten.
Als besonders vorteilhaft hat es sich zudem erwiesen, dass die derart erhaltenen Flachfaltenfilter, insbesondere wegen der zuverlässigen und belastbaren Verschweißung im Bereich der Schnittkanten und die fehlende Kaschierung, besonders flexibel sind und beispielsweise leicht reversibel und zerstörungsfrei gebogen werden können, um bspw. an die Erfordernisse von Endprodukten angepasst werden zu können, sodass sich für die Endprodukte eine größere Designfreiheit ergibt, was zusammen mit dem reduzierten Gewicht der herstellbaren Flachfaltenfilter besonders vorteilhaft ist. Die hohe Beweglichkeit der einzelnen Falten zueinander und die Möglichkeit des Auffächerns des Flachfaltenfilters unterstützen dabei in synergistischer Weise die angestrebte verbesserte Abreinigbarkeit, da zwischen den Falten fixierte Partikel und Verunreinigungen durch diese mechanische Belastung leichter entfernt werden können. Die vorstehend genannten Aufgaben werden entsprechend durch Verfahren und Flachfaltenfilter gelöst, wie sie in den Ansprüchen definiert sind, bzw. durch Verwendungen, wie sie nachfolgend offenbart sind. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.
Solche Merkmale erfindungsgemäßer Verfahren oder Flachfaltenfilter, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit anderen als bevorzugt bezeichneten Merkmalen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal mit ein oder mehreren weiteren Merkmalen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Flachfaltenfilter und Verwendungen ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter Verfahren.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flachfaltenfilters, insbesondere für den Einsatz in Staubsaugern und Elektrowerkzeugen, umfassend die Schritte: a) Herstellen oder Bereitstellen eines zwei- oder mehrlagigen Filtermediums mit zumindest einer ersten Lage und einer hierzu benachbarten zweiten Lage, wobei die erste Lage und die zweite Lage aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei die erste Lage zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und wobei die zweite Lage zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen besteht, b) Zuschneiden des zwei- oder mehrlagigen Filtermediums mit einem oder mehreren elektrisch beheizten Schneidmessern zum Erhalt eines Filterzuschnitts, sodass die Lagen des Filterzuschnitts im Bereich der hierbei erzeugten Schnittkanten miteinander verbunden sind, wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser eine Temperatur von 330 °C oder mehr aufweisen, und c) Falten des Filterzuschnitts zu einem Faltenpaket zum Erhalt eines Flachfaltenfilters. Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung eines Flachfaltenfilters, welcher besonders geeignet für den Einsatz in Haushaltsgeräten, beispielsweise Staubsaugern, sowie in Elektrowerkzeugen ist. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein zwei- oder mehrlagiges Filtermedium, bevorzugt ein mehrlagiges Filtermedium, hergestellt oder bereitgestellt. Dies bedeutet, dass ein entsprechendes Filtermedium entweder im Verfahren unmittelbar hergestellt werden kann, beispielsweise durch Überlagerung mehrerer Lagen von Filtermedien, oder als Ganzes bereitgestellt werden kann, beispielsweise in Form einer Rolle. Das zwei- oder mehrlagige Filtermedium umfasst entsprechend zumindest zwei Lagen, nämlich eine erste Lage und eine zweite Lage, die übereinander liegen, d.h. nebeneinander angeordnet sind. In dem erfindungsgemäßen Verfahren bestehen die erste und die zweite Lage aus unterschiedlichen Materialien, wobei ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung darin zu sehen ist, dass die zweite Lage zumindest teilweise aus PTFE besteht. Die erste Lage ist hinsichtlich der Materialauswahl flexibler, wobei lediglich gefordert wird, dass ein thermoplastischer Kunststoff eingesetzt wird. Thermoplastische Kunststoffe sind dem Fachmann bekannt und von diesem notfalls aus tabellierten Werken nachzuschlagen. Unter den verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen kann der Fachmann prinzipiell solche thermoplastischen Kunststoffe auswählen, deren physikalisch-chemische Eigenschaften für die beabsichtigten Anwendungen im Flachfaltenfilter besonders günstig sind.
Im Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Zuschneiden des zwei- oder mehrlagigen Filtermediums. Es ist wichtig, dass dieses Zuschneiden nicht in einer beliebigen Form erfolgt, sondern unter Einsatz eines oder mehrerer elektrisch beheizter Schneidmesser, die eine Temperatur von 330 °C oder mehr aufweisen. Hierdurch wird ein zugeschnittenes Stück des zwei- oder mehrlagigen Filtermediums erhalten, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Filterzuschnitt bezeichnet wird. Dieser Filterzuschnitt umfasst zumindest eine durch die Bearbeitung mit den elektrisch beheizten Schneidmessern erzeugte Schnittkante. In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass das Zuschneiden so erfolgt, dass die Lagen des Filterzuschnitts im Bereich dieser Schnittkante miteinander verbunden sind. In der Kombination der Auswahl der Materialien, d. h. PTFE in Kombination mit einem thermoplastischen Kunststoff, und unter Einsatz entsprechend beheizter Schneidmesser wurde die entsprechende Verbindung der Lagen in den Experimenten der Erfinder zuverlässig und reproduzierbar erreicht. Das funktionale Merkmal stellt jedoch klar, dass das erfindungsgemäße Verfahren in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis nicht in einer technisch unsinnigen Weise derart betrieben werden sollte, dass mit aktiven Maßnahmen eine Verbindung der Lagen im Bereich der Schnittkante, trotz des Zuschneidens mit beheizten Schneidmessern, verhindert wird. Auch wenn solche Verfahrensführungen, wie beispielsweise das Aufspreizen der Lagen im Moment des Zuschnitts, denkbar wären, widersprächen sie eindeutig dem vorteilhaften Grundgedanken der vorliegenden Erfindung. Der erhaltene Filterzuschnitt wird anschließend zu einem Faltenpaket gefaltet, wodurch ein Flachfaltenfilter erhalten wird. Entsprechende Faltenpakete sind dem Fachmann bekannt und von diesem aus dem Filterzuschnitt ohne große Probleme herzustellen. Der erhaltene Flachfaltenfilter kann in üblicherweise mit einer für Flachfaltenfilter typischen Taschenverklebung versehen werden. Mit Blick auf die Abreinigbarkeit ist es besonders bevorzugt, wenn die oberste und/oder die unterste Lage des mehrlagigen Filtermediums, bevorzugt beide dieser Lagen, zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen bestehen.
Mit Blick auf eine verbesserte Handhabbarkeit der hergestellten Flachfaltenfilter ist es für bestimmte Anwendungen bevorzugt, den Flachfaltenfilter in einem Träger, beispielsweise einem Trägerrahmen anzuordnen. Um die Vorteile des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Flachfaltenfilters vollständig ausnutzen zu können, schlagen die Erfinder vor, in diesem Fall einen Träger aus flexiblem Kunststoff einzusetzen, der die flexible Verformung des Flachfaltenfilters zulässt und dieser keinen großen Widerstand entgegensetzt. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, zusätzlich umfassend den Schritt: d) Anordnen des Flachfaltenfilters in einem Träger, bevorzugt einem Trägerrahmen, wobei der Träger vorzugsweise aus Kunststoff, besonders bevorzugt aus einem flexiblen Kunststoff, ganz besonders bevorzugt aus Polyurethan ausgebildet ist, und wobei der Flachfaltenfilter besonders bevorzugt durch eine Verklebung im T räger fixiert wird oder der T räger durch die Verklebung gebildet wird.
Grundsätzlich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für die Herstellung einer Vielzahl von Flachfaltenfiltern mit PTFE-haltigen Filterlagen. Wie vorstehend erläutert, war es jedoch eine besondere Maßgabe der vorliegenden Erfindung, dass der herzustellende Flachfaltenfilter nicht nur besonders flexibel sein und über eine gute Abreinigbarkeit verfügen sollte, sondern dass dieser auch über eine besonders hohe Filterleistung verfügen sollte, nämlich teilweise im Sinne einer externen Vorgabe, dass eine Mindestfilterklasse erreicht werden muss. Die Herstellung entsprechender Flachfaltenfilter mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist deshalb besonders vorteilhaft, weil die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung entsprechend leistungsstarker Flachfaltenfilter besonders stark zum T ragen kommen. Für die Herstellung weniger leistungsstarker Filter unter Einsatz von PTFE-Lagen könnten hingegen möglicherweise auch apparativ weniger aufwendige Verfahren benutzt werden, die ohne den energieintensiveren Einsatz von beheizten Klingen auskommen, wohingegen im Bereich der leistungsfähigen Filter nach Einschätzung der Erfinder kaum Alternativen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren bestehen. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Flachfaltenfilter ein hochabscheidender Schwebstofffilter, insbesondere mit einer Filterklasse nach EN 1822-1:2009 von H13 oder höher ist. Vergleichbare Normen, mit denen vom
Fachmann die Eignung als hochabscheidender Schwebstofffilter bestimmt werden können, sind das Bestehen der US HEPA nach IEST-RP-C001.5 bzw. die Einordnung des Filters in Staubklasse H nach DIN EN 60335-2-69:2010.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich ganz besonders leistungsstarke Flachfaltenfilter insbesondere dann erreichen, wenn nicht lediglich zwei Lagen im zwei- oder mehrlagigen Filtermedium vorgesehen werden, sondern wenn dieses über drei oder besonders bevorzugt sogar über vier Lagen verfügt. Die drei oder vier Lagen sind übereinander angeordnet, wobei die Erfinder identifiziert haben, dass es besonders vorteilhaft ist, die Lagen aus thermoplastischem Kunststoff und Polytetraflurethylen alternierend anzuordnen, sodass jede Lage aus PTFE lediglich mit Lagen aus thermoplastischem Kunststoff in Kontakt steht, bei dem es sich nicht um PTFE handelt. Ganz besonders vorteilhafte Filterleistungen wurden mit Flachfaltenfiltern erreicht, die aus insgesamt vier Lagen im mehrlagigen Filtermedium bestehen, von denen die zweite und die vierte Lage Polytetraflurethylen umfassen. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das mehrlagige Filtermedium eine dritte Lage umfasst, die zu der zweiten Lage benachbart ist, aus einem anderen Material besteht als die zweite Lage und die zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, wobei die erste Lage und die dritte Lage vorzugsweise den gleichen thermoplastischen Kunststoff umfassen, und/oder wobei das mehrlagige Filtermedium eine vierte Lage umfasst, die zu der ersten Lage oder der dritten Lage benachbart ist und die zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen besteht, wobei das mehrlagige Filtermedium bevorzugt die dritte Lage und die hierzu benachbarte vierte Lage umfasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich geeignet, mehrlagige Filtermedien mit einem breiten Dickenbereich der Lagen zu bearbeiten. Mit Blick auf die Handhabung und die Verarbeitbarkeit sind jedoch zu dünne Lagen regelmäßig nachteilig, wohingegen zu dicke Lagen die Durchlässigkeit des Filters negativ beeinflussen können. Vor diesem Hintergrund haben die Erfinder besonders geeignete Dickenbereich für die Lagen identifiziert. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Lage, die zweite Lage, die dritte Lage und/oder die vierte Lage, bevorzugt sämtliche Lagen, eine mittlere Dicke im Bereich von 0,05 bis 0,2 mm, bevorzugt im Bereich von 0,08 bis 0,12 mm, aufweisen. Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das mehrlagige Filtermedium ein vierlagiges Filtermedium ist und wobei das vierlagige Filtermedium eine mittlere Dicke im Bereich von 0,3 bis 0,7 mm, bevorzugt im Bereich von 0,45 bis 0,5 mm, aufweist und/oder wobei das vierlagige Filtermedium eine mittlere Grammatur im Bereich von 60 bis 260 g/m2, bevorzugt im Bereich von 130 bis 220 g/m2, besonders bevorzugt im Bereich von 180 bis 210 g/m2, aufweist. Nach den Erkenntnissen der Erfinder ist es grundsätzlich ausreichend, wenn die entsprechenden Lagen zumindest teilweise aus dem thermoplastischen Kunststoff bzw. aus PTFE bestehen, sodass auch spezialisierte Lagen eingesetzt werden können, in denen diese Kunststoffe mit anderen Komponenten kombiniert sind, um bspw. die physikalisch-chemischen Eigenschaften der jeweiligen Lagen zu optimieren. Es ist jedoch eindeutig bevorzugt, dass die Lagen des mehrlagigen Filtermediums zu einem Großteil aus den entsprechenden Kunststoffen bestehen, wobei es mit Blick auf die Kosteneffizienz besonders bevorzugt ist, wenn die Lagen im Wesentlichen vollständig aus den jeweiligen Kunststoffen bestehen. Bevorzugt ist daher ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Lage und/oder die dritte Lage, bevorzugt beide Lagen, zu mehr als 80 %, bevorzugt zu mehr als 90 %, besonders bevorzugt vollständig, aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, und/oder wobei die zweite Lage und/oder die vierte Lage, bevorzugt beide Lagen, zu mehr als 80 %, bevorzugt zu mehr als 90 %, besonders bevorzugt vollständig, aus Polytetrafluorethylen bestehen.
Ausgehend von den Versuchen der Erfinder und den Erfahrungen mit dem Einsatz von elektrisch beheizten Schneidmessern haben die Erfinder keinen Grund zu der Annahme, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht letztlich für im Wesentlichen alle thermoplastischen Kunststoffe eignen würde, wobei ggf. die Temperatur der elektrisch beheizten Schneidmesser variiert werden kann, um verbesserte Ergebnisse zu erhalten. Trotzdem konnten die Erfinder spezifische thermoplastische Kunststoffe identifizieren, mit denen sich besonders gute Ergebnisse erhalten lassen, wobei insbesondere der Einsatz von Polyestern in besonders leistungsstarken Flachfaltenfiltern resultiert. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Lage und/oder die dritte Lage, bevorzugt beide Lagen, zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden, Polyurethanen, Polycarbonaten und Polyestern, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen und Polyestern, besonders bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyestern. Die Erfinder haben erkannt, dass für die zuverlässige und reproduzierbare Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Temperaturen der Schneidmesser von mindestens 330 °C vorgesehen werden müssen. In den Experimenten der Erfinder hat sich jedoch darüber hinaus gezeigt, dass höhere Temperaturen der Schneidmesser überraschenderweise mit einem positiven technischen Effekt verknüpft sind. So ließen sich in den Experimenten der Erfinder mit heißeren Schneidmessern nicht nur im Durchschnitt bessere Abscheidewirksamkeiten erzielen, sondern die Reproduzierbarkeit ließ sich auch steigern, da die Standardabweichung in der bestimmten Abscheidewirksamkeit niedriger ausfällt. Gleichzeitig bedeuten heißere Schneidmesser jedoch auch, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren mehr Energie benötigt wird und in arbeitstechnischer Hinsicht ggf. mehr Vorkehrungen getroffen werden müssen. Ausgehend von experimentellen Ergebnissen haben die Erfinder somit auch bestimmte Temperaturbereiche der elektrisch beheizten Schneidmesser identifiziert, die einen optimalen Mittelweg zwischen Reproduzierbarkeit und Filterqualität auf der einen Seite sowie dem Energieverbrauch und der Arbeitssicherheit auf der anderen Seite darstellen. Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser eine Temperatur von 350 °C oder mehr, bevorzugt 400 °C oder mehr, besonders bevorzugt 450 °C oder mehr, aufweisen, und/oder wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser eine Temperatur im Bereich von 350 °C bis 450 °C, vorzugsweise im Bereich von 375 bis 425 °C, aufweisen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren können grundsätzlich alle Arten von elektrisch beheizte Schneidmessern eingesetzt werden, wobei Schneidmesser auszulegen sind als Trennwerkzeuge, die über eine Schneide verfügen, die beispielsweise aus Metall ausgebildet sein kann. Als besonders vorteilhafte Ausgestaltung für das erfindungsgemäße Verfahren hat sich der Einsatz feststehender Messer, d. h. von nicht-rotierenden Schneidmessern erwiesen, insbesondere, weil entsprechende Schneidmesser besser elektrisch beheizt werden können und hierfür eine weniger aufwendige Verkabelung notwendig ist. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser als rotierende Rundmesser oder feststehende Messer ausgeführt sind, bevorzugt als feststehende Messer.
Grundsätzlich ist es möglich, das zwei- oder mehrlagige Filtermedium zunächst auf herkömmliche Weise zuzuschneiden, beispielsweise durch Abrollen eines Stückes von einer Mutterrolle und anschließendes Abtrennen mit einer herkömmlichen Schere. In diesem Fall erfolgt das Zuschneiden in Schritt b) an dem Vorzuschnitt, bevor in Schritt c) der Flachfaltenfilter hergestellt wird. Dieses Vorgehen wird jedoch regelmäßig als nachteilig anzusehen sein, da hierdurch nicht nur ein zusätzlicher Arbeitsschritt notwendig ist, sondern auch unweigerlich Verschnitt am Filtermedium entstünde, wodurch die Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens sinkt. Zudem sind entsprechende Vorzuschnitte umständlicher mit den elektrisch beheizten Schneidmessern zu behandeln, da sie in den meisten Fällen fixiert werden müssten, um ein sauberes Zuschneiden zu ermöglichen. Als besonders vorteilhaft hat sich an dem erfindungsgemäßen Verfahren erwiesen, dass dieses in synergistischer Weise den ersten
Abtrennschritt ersetzen kann, sodass das Zuschneiden in Schritt b) unmittelbar an einem von der Mutterrolle abgerollten Filtermedium erfolgen kann. Durch dieses Vorgehen kann nicht nur ein Arbeitsschritt eingespart werden, sondern die Fixierung des zuzuschneidenden Teils des Filtermediums kann durch die durch die Mutterrolle erzeugte Stabilität besonders leicht erfolgen. Zudem erzeugt auf diese Weise jeder Zuschnitt in Schritt b) automatisch gleich zwei Schnittkanten mit der vorteilhaften Verschmelzung der Lagen, nämlich an dem abgetrennten Teil und an dem auf der Mutterrolle verbleibenden Teil. Bevorzugt ist daher ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das zwei- oder mehrlagige Filtermedium in Schritt a) auf einer Mutterrolle bereitgestellt wird und das Zuschneiden in Schritt b) an dem direkt von der Mutterrolle abgerollten zwei- oder mehrlagigen Filtermedium erfolgt.
Es kann als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens angesehen werden, dass dieses besonders leicht als kontinuierliches Verfahren betrieben werden kann. Bevorzugt ist also ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren als kontinuierliches oder halbkontinuierliches, bevorzugt als kontinuierliches Verfahren betrieben wird. In den Experimenten der Erfinder hat sich gezeigt, dass neben der Temperatur der elektrisch beheizten Schneidmesser auch die Schneidgeschwindigkeit einen Einfluss auf die Filterleistung der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Filter hat. In den Experimenten konnten die Erfinder beobachten, dass bei höheren Schneidgeschwindigkeiten eine höhere Varianz in den Abscheidegraden erhalten wird, wobei auch der mittlere Abscheidegrad reduziert wird. Da für industriell relevante Prozesse hohe Schneidgeschwindigkeiten grundsätzlich bevorzugt sind, konnten die Erfinder ausgehend von den experimentellen Daten geeignete Bereiche für die Schneidgeschwindigkeit in dem erfindungsgemäßen Verfahren identifizieren, mit denen ein guter Kompromiss zwischen der Herstellungsgeschwindigkeit und der Filterleistung erreicht werden kann. Bevorzugt ist nämlich ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren mit einer Schneidgeschwindigkeit von im Bereich von 5 bis 50 m/min, bevorzugt im Bereich von 10 bis 30 m/min, besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 25 m/min, ganz besonders bevorzugt von weniger als 30 m/min, betrieben wird.
Auch wenn an sich die Herstellung unsymmetrischer Faltenpakete möglich ist, hat es sich für die meisten Anwendungen als vorteilhaft erwiesen, das mehrlagige Filtermedium durch Falten in einzelne Falten zu überführen, die im Wesentlichen die gleiche Größe bzw. die gleiche Form aufweisen. Bevorzugt ist deshalb ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Falten in Schritt c) so erfolgt, dass das Faltenpaket einzelne Lagen des gefalteten Filterzuschnitts umfasst, die im Wesentlichen die gleiche Größe und die gleiche Form aufweisen.
Auch wenn es möglich ist, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Schneidkanten durch das Falten an den kurzen Seiten des hergestellten Flachfaltenfilters anzuordnen, d. h. dass die Faltung so erfolgt, dass die erzeugten Schneidkanten nur die oberste und die unterste Falte abschließen, ist es in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis explizit bevorzugt, das Falten so vorzunehmen, dass die in dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte versiegelte Schnittkante an den längsseitigen Flanken des Flachfaltenfilters liegt, was dadurch erreicht wird, dass die zur Faltung angesetzten Knicke im Wesentlichen orthogonal zu den in Schritt b) erzeugten Schnittkanten angelegt werden. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßes Verfahren wobei das Falten in Schritt c) so erfolgt, dass die Faltkanten im Wesentlichen orthogonal zu den in Schritt b) erzeugten Schnittkanten liegen.
Bei den in dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Flachfaltenfiltern ist es vorteilhafterweise nicht nötig, weitere Maßnahmen zur Kaschierung der Seiten vorzusehen. Hierdurch wird jedoch nicht ausgeschlossen, dass eine entsprechende zusätzliche Kaschierung angebracht wird, die beispielsweise aus anderen Gründen als notwendig erachtet wird, beispielsweise zur Stabilisierung des Filters für Anwendungen, in denen ein starrer Filter benötigt wird. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis sind solche Ausgestaltungen, in denen letztlich ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens entfällt, jedoch explizit weniger bevorzugt. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Flachfaltenfilter an den Seiten des Faltenpaket nicht durch zusätzliche Adhäsivstoffe und/oder Materiallagen, beispielsweise Vliesstoffen, kaschiert wird, und/oder der Flachfaltenfilter an den Seiten des Faltenpakets nicht angeschliffen wird, und/oder wobei das Verfahren ohne den Einsatz von Ultraschallschweißen durchgeführt wird, und/oder wobei die Verbindung der Lagen des Filterzuschnitts im Bereich der beim Zuschneiden erzeugten Schnittkanten ausschließlich in Folge der Bearbeitung mit dem einen oder den mehreren elektrisch beheizten Schneidmessern erzeugt wird.
Die Erfindung betrifft zudem einen Flachfaltenfilter, vorzugsweise herstellbar mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, umfassend ein Faltenpaket aus einem gefalteten zwei- oder mehrlagigen Filtermedium mit zumindest einer ersten Lage und einer hierzu benachbarten zweiten Lage, wobei die erste Lage und die zweite Lage aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei die erste Lage zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und wobei die zweite Lage zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen besteht, und wobei die Lagen des gefalteten zwei- oder mehrlagigen Filtermediums an zumindest zwei Seiten mit einander verbunden sind, wobei die Lagen des gefalteten zwei- oder mehrlagigen Filtermediums durch Bearbeitung des zwei- oder mehrlagigen Filtermediums mit einem oder mehreren elektrisch beheizten Schneidmessern verbunden wurden, wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser eine Temperatur von 330 °C oder mehr aufwiesen.
Die erfindungsgemäßen Flachfaltenfilter werden vorzugsweise mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und umfassen ein Faltenpaket aus einem zwei- oder mehrlagigen Filtermedium, welches wie vorstehend erläutert ausgeführt ist. Bei den erfindungsgemäßen Flachfaltenfiltern sind die Lagen des gefalteten zwei- oder mehrlagigen Filtermediums an zumindest zwei Seiten miteinander verbunden, wobei diese Bearbeitung analog zu dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Zuschneiden mit einem oder mehreren elektrisch beheizten Schneidmessern mit einer Temperatur von 330 °C erfolgt ist.
Entsprechende erfindungsgemäße Flachfaltenfilter sind an der Struktur der erzeugten Schnittkanten zu erkennen, die sich für den Fachmann in charakteristischer Weise von anderen Schnittkanten unterscheiden, die beispielsweise durch andere Trennverfahren erzeugt wurden. Wie in vielen Bereichen der Kunststoffverarbeitung üblich, ist es vorliegend zielführend, die durch thermische Bearbeitung der Kunststoffe erzeugte Schnittkante, die für die erfindungsgemäßen Flachfaltenfilter charakteristisch ist, durch das zu ihrer Erzeugung verwendete Verfahren zu definieren, da eine andere präzise Definition nicht möglich ist.
Als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Flachfaltenfilters kann nicht nur die erzielbare hohe Abscheidewirksamkeit und die gute Abreinigbarkeit angesehen werden, sondern insbesondere auch die hohe Flexibilität des erhaltenen Flachfaltenfilters, die die Verbesserung der Abreinigbarkeit in synergistischer Weise unterstützt und die insbesondere durch die zuverlässige und belastbare Verbindung der Lagen des mehrschichtigen Filtermediums ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen Kaschierung möglich wird.
Bevorzugt ist im Lichte der vorstehenden Ausführungen ein erfindungsgemäßer Flachfaltenfilter, wobei der Flachfaltenfilter relativ zu seiner Längsachse in zumindest eine Raumrichtung, bevorzugt in zumindest zwei Raumrichtungen, besonders bevorzugt in zumindest vier Raumrichtungen, reversibel und zerstörungsfrei biegsam ist, wobei der Flachfaltenfilter bevorzugt reversibel und zerstörungsfrei derart gebogen werden kann, dass die Flächennormalen der obersten und untersten Faltung einen Winkel von mehr als 45°, bevorzugt von mehr als 90°, besonders bevorzugt von mehr als 135°, einschließen. Zur Vermeidung von Missverständnissen wird klargestellt, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein entsprechend gebogener Flachfaltenfilter immer noch ein Flachfaltenfilter ist.
Bevorzugt ist zudem ein erfindungsgemäßer Flachfaltenfilter, wobei der Flachfaltenfilter in einem Träger angeordnet ist, bevorzugt einem Trägerrahmen, wobei der Träger vorzugsweise aus Kunststoff, besonders bevorzugt aus einem flexiblen Kunststoff, ganz besonders bevorzugt aus Polyurethan ausgebildet ist, und wobei der Flachfaltenfilter besonders bevorzugt durch eine Verklebung im Träger fixiert wird.
Offenbart wird zudem die Verwendung eines oder mehrerer elektrisch beheizter Schneidmesser mit einer Temperatur von 330 °C oder mehr zum Zuschneiden von zwei- oder mehrlagigen Filtermedien mit zumindest einer ersten Lage und einer hierzu benachbarten zweiten Lage, wobei die erste Lage und die zweite Lage aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei die erste Lage zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und wobei die zweite Lage zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen besteht, in der Herstellung von Flachfaltenfiltern zur Steigerung der Flexibilität und zur Verbesserung der Abreinigbarkeit.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist, wie vorstehend erläutert, für den Einsatz bei der Herstellung von Flachfaltenfiltern, in denen eine PTFE-Lage eingesetzt wird, entwickelt worden. Die Erfinder sehen einen weiteren Vorteil des Grundprinzips des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch darin, dass dieses Verfahren grundsätzlich auch bei der Fertigung von anderen Filtern, d. h. bei Filtern, bei denen es sich nicht um Flachfaltenfilter handelt, Verwendung finden kann und dass mit diesem Verfahren auch zwei- oder mehrlagige Filtermedien in vorteilhafterweise bearbeitet werden können, die nicht über eine Lage aus PTFE verfügen. Vor diesem Hintergrund werden vorliegend drei weitere Aspekte offenbart, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Zusammenhang stehen.
Der erste Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filters umfassend die Schritte: a) Herstellen oder Bereitstellen eines zwei- oder mehrlagigen Filtermediums mit zumindest einer ersten Lage und einer hierzu benachbarten zweiten Lage, wobei die erste Lage und die zweite Lage aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei die erste Lage zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und wobei die zweite Lage zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen besteht, und b) Zuschneiden des zwei- oder mehrlagigen Filtermediums mit einem oder mehreren elektrisch beheizten Schneidmessern zum Erhalt eines Filterzuschnitts, sodass die Lagen des Filterzuschnitts im Bereich der hierbei erzeugten Schnittkanten miteinander verbunden sind, wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser eine Temperatur von 330 °C oder mehr aufweisen.
Der zweite Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flachfaltenfilters, insbesondere für den Einsatz in Staubsaugern und Elektrowerkzeugen, umfassend die Schritte: a) Herstellen oder Bereitstellen eines zwei- oder mehrlagigen Filtermediums mit zumindest einer ersten Lage und einer hierzu benachbarten zweiten Lage, wobei die erste Lage und die zweite Lage unabhängig voneinander zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, b) Zuschneiden des zwei- oder mehrlagigen Filtermediums mit einem oder mehreren elektrisch beheizten Schneidmessern zum Erhalt eines Filterzuschnitts, sodass die Lagen des Filterzuschnitts im Bereich der hierbei erzeugten Schnittkanten miteinander verbunden sind, wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser eine Temperatur von 330 °C oder mehr aufweisen, und c) Falten des Filterzuschnitts zu einem Faltenpaket zum Erhalt eines Flachfaltenfilters.
Der dritte Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filters, insbesondere eines hochabscheidenden Schwebstofffilters, umfassend die Schritte: a) Herstellen oder Bereitstellen eines zwei- oder mehrlagigen Filtermediums mit zumindest einer ersten Lage und einer hierzu benachbarten zweiten Lage, wobei die erste Lage und die zweite Lage unabhängig voneinander zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, und b) Zuschneiden des zwei- oder mehrlagigen Filtermediums mit einem oder mehreren elektrisch beheizten Schneidmessern zum Erhalt eines Filterzuschnitts, sodass die Lagen des Filterzuschnitts im Bereich der hierbei erzeugten Schnittkanten miteinander verbunden sind, wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser eine Temperatur von 330 °C oder mehr aufweisen. Bevorzugte Merkmale dieser Aspekte und der damit Herstellbaren Filter ergeben sich aus bevorzugten Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Nachfolgend werden die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert und beschrieben. In den Figuren zeigen dabei: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Flachfaltenfilters in einer bevorzugten Ausführungsform.
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem erfindungsgemäßen Flachfaltenfilter in einer bevorzugten Ausführungsform. Fig. 3 eine Mikroskopaufnahme einer mit einem herkömmlichen
Trennverfahren erzeugten Schnittkante in einem vierlagigen Filtermedium. Fig. 4 eine Mikroskopaufnahme einer im erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Schnittkante in einem vierlagigen Filtermedium.
Fig. 5 eine grafische Auftragung der für unterschiedliche Temperaturen der Schneidmesser und unterschiedliche Schneidgeschwindigkeiten erhaltenen integralen Abscheidegrade (X) für mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte erfindungsgemäße Flachfaltenfilter.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Flachfaltenfilters 10 in einer vereinfachten Seitenansicht. Der Flachfaltenfilter 10 umfasst ein Faltenpaket 14, welches aus einem gefalteten zwei- oder mehrlagigen Filtermedium 12 ausgebildet ist. Das Faltenpaket 14 ist im gezeigten Beispiel in einem Trägerrahmen angeordnet, welcher aus flexiblem Kunststoff ausgebildet ist.
In der gezeigten Darstellung umfasst das mehrlagige Filtermedium 12 insgesamt vier alternierend angeordnete Lagen, von denen zwei aus Polytetraflurethylen und zwei aus Polyester bestehen. In Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf die Seite der gefalteten Lagen und damit auf die Schnittkanten, an denen die vier Lagen des mehrlagigen Filtermediums 12 durch Bearbeitung des mehrlagigen Filtermediums 12 mit einem oder mehreren elektrisch beheizten Schneidmessern, deren Temperatur im vorliegenden Beispiel bei 400 °C lag, verbunden wurden. Der gezeigte Filter ist ein Schwebstofffilter mit einer Filterklasse nach EN 1822-1:2019 von H13 und wurde in einem erfindungsgemäßen Verfahren unter Zuschneiden des mehrlagigen Filtermediums 12 direkt von der Mutterrolle mit einer Schneidgeschwindigkeit von 20 m/min hergestellt.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Ausschnitt des Flachfaltenfilters 10 gemäß Fig. 1, in dem der Flachfaltenfilter 10 jedoch relativ zu seiner Längsachse gebogen wurde, sodass die vom flexiblen Träger wegragenden Falten des mehrlagigen Filtermediums 12 aufgespreizt werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Abreinigbarkeit erhalten wird.
Die Fig. 3 und 4 visualisieren den Unterschied zwischen einer mit einem herkömmlichen Trennverfahren erzeugten Schnittkante in einem vierlagigen Filtermedium 12, dessen Gesamtdicke etwa 0,5 mm beträgt, im Vergleich mit der sich im erfindungsgemäßen Verfahren ergebenden Schnittkante. Die Fig. 3 und 4 zeigen dadurch, dass es dem Fachmann möglich ist, einen im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Flachfaltenfilter 10 von anderen Flachfaltenfiltern 10 durch die Beschaffenheit der Schnittkante zu unterscheiden.
Fig. 5 ist die grafische Auftragung der von den Erfindern in eigenen Experimenten bestimmten integralen Abscheidegraden (X) für verschiedene erfindungsgemäße Flachfaltenfilter 10, die jeweils mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden. In diesen Experimenten wurden jeweils vierlagige Filtermedien mit alternierend angeordneten PTFE- und Polyester-Lagen eingesetzt. Die Bestimmung des integralen Abscheidegrades erfolgte in Anlehnung an DIN EN 1822-1:2019-10 und unter Einsatz eines Testaerosols (Paraffinöl).
Es ist zu erkennen, dass der mittlere integrale Abscheidegrad bei gleicher Temperatur für hohe Schneidgeschwindigkeiten niedriger ist und zudem eine höhere Abweichung zwischen den einzelnen Messungen erhalten wird. Dieser Unterschied verringert sich mit zunehmender Temperatur, wobei bei höheren Temperaturen insgesamt die kleinsten Streuungen erhalten werden. Der mittlere Abscheidegrad ist darüber hinaus bei T emperaturen von 400 °C oder 450 °C höher als bei 350 °C. Fig. 5 verdeutlicht auch, dass trotz der beobachteten Unterschiede im integralen Abscheidegrad sämtliche erfindungsgemäßen Flachfaltenfilter 10 erfreulicherweise die für die Klassifizierung H13 notwendigen Abscheidegrade von mehr als 99,95 % zuverlässig erreicht haben. Darüber hinaus wurde für sämtliche der untersuchten Flachfaltenfilter 10 eine ausgezeichnete Abreinigbarkeit gefunden.
Bezuqszeichen
10 Flachfaltenfilter
12 zwei- oder mehrlagiges Filtermedium
14 Faltenpaket

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Flachfaltenfilters (10), insbesondere für den Einsatz in Staubsaugern und Elektrowerkzeugen, umfassend die Schritte: a) Herstellen oder Bereitstellen eines zwei- oder mehrlagigen Filtermediums (12) mit zumindest einer ersten Lage und einer hierzu benachbarten zweiten Lage, wobei die erste Lage und die zweite Lage aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei die erste Lage zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und wobei die zweite Lage zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen besteht, b) Zuschneiden des zwei- oder mehrlagigen Filtermediums (12) mit einem oder mehreren elektrisch beheizten Schneidmessern zum Erhalt eines Filterzuschnitts, sodass die Lagen des Filterzuschnitts im Bereich der hierbei erzeugten Schnittkanten miteinander verbunden sind, wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser eine Temperatur von 330 °C oder mehr aufweisen, und c) Falten des Filterzuschnitts zu einem Faltenpaket (14) zum Erhalt eines Flachfaltenfilters (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Flachfaltenfilter (10) ein hochabscheidender Schwebstofffilter, bevorzugt mit einer Filterklasse nach EN 1822-1:2009 von H13 oder höher ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das mehrlagige
Filtermedium (12) eine dritte Lage umfasst, die zu der zweiten Lage benachbart ist, aus einem anderen Material besteht als die zweite Lage und die zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, wobei die erste Lage und die dritte Lage vorzugsweise den gleichen thermoplastischen Kunststoff umfassen, und/oder wobei das mehrlagige Filtermedium (12) eine vierte Lage umfasst, die zu der ersten Lage oder der dritten Lage benachbart ist und die zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen besteht, wobei das mehrlagige Filtermedium (12) bevorzugt die dritte Lage und die hierzu benachbarte vierte Lage umfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Lage und/oder die dritte Lage, bevorzugt beide Lagen, vollständig aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, und/oder wobei die zweite Lage und/oder die vierte Lage, bevorzugt beide Lagen, vollständig aus Polytetrafluorethylen bestehen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Lage und/oder die dritte Lage, bevorzugt beide Lagen, zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden, Polyurethanen, Polycarbonaten und Polyestern, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen und Polyestern, besonders bevorzugt ausgewählt ist aus der
Gruppe bestehend aus Polyestern.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser eine Temperatur von 350 °C oder mehr, bevorzugt 400 °C oder mehr, besonders bevorzugt 450 °C oder mehr, aufweisen, und/oder wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 350 °C bis 450 °C, besonders vorzugsweise im Bereich von 375 bis 425 °C, aufweisen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zwei- oder mehrlagige Filtermedium (12) in Schritt a) auf einer Mutterrolle bereitgestellt wird und das Zuschneiden in Schritt b) an dem direkt von der Mutterrolle abgerollten zwei- oder mehrlagigen Filtermedium (12) erfolgt.
8 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren mit einer Schneidgeschwindigkeit von im Bereich von 5 bis 50 m/min, bevorzugt im Bereich von 10 bis 30 m/min, besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 25 m/min, ganz besonders bevorzugt von weniger als 30 m/min, betrieben wird.
9. Flachfaltenfilter (10), vorzugsweise herstellbar mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend ein Faltenpaket (14) aus einem gefalteten zwei- oder mehrlagigen Filtermedium (12) mit zumindest einer ersten Lage und einer hierzu benachbarten zweiten Lage, wobei die erste Lage und die zweite Lage aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei die erste Lage zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und wobei die zweite Lage zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen besteht, und wobei die Lagen des gefalteten zwei- oder mehrlagigen Filtermediums (12) an zumindest zwei Seiten mit einander verbunden sind, wobei die Lagen des gefalteten zwei- oder mehrlagigen Filtermediums (12) durch Bearbeitung des zwei- oder mehrlagigen Filtermediums (12) mit einem oder mehreren elektrisch beheizten Schneidmessern verbunden wurden, wobei das eine oder die mehreren elektrisch beheizten Schneidmesser eine T emperatur von
330 °C oder mehr aufwiesen.
10. Flachfaltenfilter (10) nach Anspruch 9, wobei der Flachfaltenfilter (10) relativ zu seiner Längsachse in zumindest eine Raumrichtung, bevorzugt in zumindest zwei Raumrichtungen, besonders bevorzugt in zumindest vier Raumrichtungen, reversibel und zerstörungsfrei biegsam ist, wobei der Flachfaltenfilter (10) bevorzugt reversibel und zerstörungsfrei derart gebogen werden kann, dass die Flächennormalen der obersten und untersten Faltung einen Winkel von mehr als 45°, bevorzugt von mehr als 90°, besonders bevorzugt von mehr als 135°, einschließen.
PCT/EP2022/060862 2021-04-26 2022-04-25 Verfahren zur herstellung eines flexiblen flachfaltenfilters mit hoher abscheidewirksamkeit und flachfaltenfilter WO2022229079A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021110554.4 2021-04-26
DE102021110554.4A DE102021110554A1 (de) 2021-04-26 2021-04-26 Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Flachfaltenfilters mit hoher Abscheidewirksamkeit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022229079A1 true WO2022229079A1 (de) 2022-11-03

Family

ID=81846378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/060862 WO2022229079A1 (de) 2021-04-26 2022-04-25 Verfahren zur herstellung eines flexiblen flachfaltenfilters mit hoher abscheidewirksamkeit und flachfaltenfilter

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021110554A1 (de)
WO (1) WO2022229079A1 (de)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4588464A (en) * 1983-09-09 1986-05-13 Kurashiki Boseki Kabushiki Kaisha Method of producing a fluorocarbon filter element
JPS6359305A (ja) * 1986-08-27 1988-03-15 Kurabo Ind Ltd フツ素樹脂製プリ−ツ状フイルタ−部材
US5114508A (en) * 1984-12-24 1992-05-19 Tokuya Miyagi Filter element and its production
EP1043055A1 (de) 1999-04-05 2000-10-11 Filtertek, Inc. Kombiniertes Schweiss-und Trenn-Verfahren zur Herstellung eines Filters
EP1249182A2 (de) 2000-06-16 2002-10-16 Eul & Günther GmbH Mehrlagiges Produkt
US20090183475A1 (en) * 2008-01-22 2009-07-23 Dauber Edwin G Pleated recirculation filter
WO2012108102A1 (ja) * 2011-02-07 2012-08-16 富士フイルム株式会社 結晶性ポリマー微孔性膜及びその製造方法、並びに濾過用フィルタ
KR20130002391A (ko) * 2011-06-29 2013-01-08 이종원 주름 필터 절단 장치
US20130097982A1 (en) * 2010-06-17 2013-04-25 Kunihiko Inui Filter medium equipped with porous film, method of manufacturing same, filter pack, and filter unit
EP2777797A2 (de) 2013-03-13 2014-09-17 Mann + Hummel Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Filterelements und Filterelement

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4588464A (en) * 1983-09-09 1986-05-13 Kurashiki Boseki Kabushiki Kaisha Method of producing a fluorocarbon filter element
US5114508A (en) * 1984-12-24 1992-05-19 Tokuya Miyagi Filter element and its production
JPS6359305A (ja) * 1986-08-27 1988-03-15 Kurabo Ind Ltd フツ素樹脂製プリ−ツ状フイルタ−部材
EP1043055A1 (de) 1999-04-05 2000-10-11 Filtertek, Inc. Kombiniertes Schweiss-und Trenn-Verfahren zur Herstellung eines Filters
EP1249182A2 (de) 2000-06-16 2002-10-16 Eul & Günther GmbH Mehrlagiges Produkt
US20090183475A1 (en) * 2008-01-22 2009-07-23 Dauber Edwin G Pleated recirculation filter
US20130097982A1 (en) * 2010-06-17 2013-04-25 Kunihiko Inui Filter medium equipped with porous film, method of manufacturing same, filter pack, and filter unit
WO2012108102A1 (ja) * 2011-02-07 2012-08-16 富士フイルム株式会社 結晶性ポリマー微孔性膜及びその製造方法、並びに濾過用フィルタ
KR20130002391A (ko) * 2011-06-29 2013-01-08 이종원 주름 필터 절단 장치
EP2777797A2 (de) 2013-03-13 2014-09-17 Mann + Hummel Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Filterelements und Filterelement

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021110554A1 (de) 2022-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3415213B1 (de) Filterelement
DE69910603T2 (de) Gleichmässiger meltblown-vliesstoff, zugehörige vorrichtung und herstellungsverfahren
DE60223312T2 (de) Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Substraten mit einer Klebenaht
EP2501454B1 (de) Verfahren zur bildung einer filtermatte
DE69223297T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Filters und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP2522595B1 (de) Mehrschichtige Folie für Aufreißverpackungen
DE112010005044B4 (de) Filterelement, Filtereinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Filterelements
DE202020005962U1 (de) Elastischer Einschluss mit Taillenkappenverbindung
DE602005002729T2 (de) Verpackung mit mindestens einer Tasche
EP0353413B1 (de) Faltenbalg
WO2022229079A1 (de) Verfahren zur herstellung eines flexiblen flachfaltenfilters mit hoher abscheidewirksamkeit und flachfaltenfilter
EP3915647A1 (de) Atemschutzmaske
EP3672784B1 (de) Schweissverfahren für einen mehrschichtigen verbund mit barriereschicht
EP2673207B1 (de) VERFAHREN ZUM VERSCHLIEßEN EINES SCHLAUCHFÖRMIGEN SACKKÖRPERS
EP1535723A2 (de) Vorrichtung zum Verschweissen von mehrlagigen Laminaten
EP2603302A1 (de) Filtermattenbahn und daraus hergestelltes filterelement
EP1034028B1 (de) Wickelmodul
DE69930743T2 (de) Faltenfilter und verfahren zur seiner herstellung
EP4139024A1 (de) Zickzack-gefaltetes vliesmaterial
DE1230300B (de) Verfahren zum Verbinden zweier mit unterschiedlichem Material beschichteter Bahnen entlang ihren Raendern
DE202020101703U1 (de) Körperschutzfolie oder -vlies, Folienbahn und Rolle mit einer Folienbahn
DE102004015377B4 (de) Luftfiltervorrichtung, Luftzirkulationsanlage sowie Verfahren zur Herstellung einer Luftfiltervorrichtung
EP3191643B1 (de) Bespannung und verfahren zu deren herstellung
WO2012103560A1 (de) Sack
EP1884469B1 (de) Werkzeug zum Verschweissen und Trennen von kontinuierlich geförderten Folien aus einem thermoplastischen Material

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: 22725428

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22725428

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1