WO2026008233A1 - Filterelement - Google Patents

Filterelement

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WO2026008233A1
WO2026008233A1 PCT/EP2025/065369 EP2025065369W WO2026008233A1 WO 2026008233 A1 WO2026008233 A1 WO 2026008233A1 EP 2025065369 W EP2025065369 W EP 2025065369W WO 2026008233 A1 WO2026008233 A1 WO 2026008233A1
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WO
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nonwoven
filter element
sheath
filter
element according
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PCT/EP2025/065369
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English (en)
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Inventor
Matthias Schwender
Edwin Koch
Ute Lehmann
Timo LANG
Roman SANDER
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Hydac Filtertechnik GmbH
Original Assignee
Hydac Filtertechnik GmbH
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Filing date
Publication date
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    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1291—Other parameters

Definitions

  • the invention relates to a filter element, at least consisting of a pleated, hollow cylindrical filter mat, a support tube provided with fluid passages,
  • EP 1 015 095 B1 discloses a filter element with a fluid-permeable support tube surrounded by a filter mat, which in turn is enclosed by a filter jacket with passages defining a filter chamber and with two end caps arranged at the ends, wherein the filter jacket consists of a plastic material formed from a flat blank, the two ends of which are bent towards each other and are firmly connected to each other by a seam produced by a hot-melt adhesive, heating element or ultrasonic welding process, forming the filter chamber, wherein the filter mat, which is folded into a cylinder and pushed onto the support tube, has a larger outer diameter than the inner diameter of the filter jacket, and wherein the filter mat is gathered at one of its end faces such that A cone is formed, which facilitates insertion into the cylindrical filter jacket.
  • DE 10 2019 107 316 B4 discloses a method for manufacturing a filter element for filtering a fluid, in particular a hydraulic fluid, with a filter bellows comprising a flowable filter material, wherein the filter bellows is connected to an outer shell and the outer shell is printed before being connected to the filter bellows, wherein a carrier web made of the material of the outer shell is continuously fed to the filter element, the carrier web is guided planarly at least in one section, and the carrier web is printed in the area of the planar section using a digital printing process.
  • the printed carrier web is wrapped around the filter bellows and joined to it to form the outer shell, whereby a first bead of adhesive is applied to the filter bellows to join the outer shell to the filter bellows and a first layer of the outer shell is brought into contact with the first bead of adhesive to form a first seam, and
  • a second bead of adhesive is applied to the outside of the first layer, extending along the first seam and at least partially covering it, in particular completely covering it.
  • the finished filter element with its already attached outer shell is not printed, as in the pad printing process; rather, the outer shell is printed before being attached to the filter element using a digital printing process.
  • the aforementioned prior art relates to a filter element manufactured using this method.
  • the invention aims to create a filter element that, while retaining the advantages of known solutions, offers further improvements.
  • a filter element with the features of claim 1 as a whole achieves this objective.
  • the nonwoven sheath is constructed from individual bicomponent fibers, each having a core and a sheath made of plastic materials, and thermally bonded together in the form of continuous filaments.
  • This allows the nonwoven sheath to be provided with high functionality and, similar to a filter mat, to remove particle contamination and/or varnish from a fluid stream, thus forming a pre-filter to the main filter with the filter mat while maintaining the same filter functionality.
  • the bicomponent fibers are formed from continuous filaments that, when thermally bonded together, create a spunbond nonwoven with a fibrous structure, which can be used in a wide variety of applications.
  • the core of a bicomponent fiber consists of polyester and the sheath of polyamide. It has also proven particularly advantageous if the polyester content of a bicomponent fiber is in the range of 50 to 75% and the polyamide content in the range of 25 to 50%.
  • the fiber cross-sections used can be oval, star-shaped, trilobal, rhomboid, rectangular, in particular square and much more; however, a round fiber cross-sectional shape is preferred.
  • the nonwoven fabric of the cover is preferably open-pored and can be provided with organic particles, such as activated carbon, which typically results in a black color for the cover.
  • the carbon content is expressed as a percentage based on the basis weight.
  • the carbon content is preferably greater than 5% based on the basis weight of the nonwoven, particularly in the form of amorphous carbon.
  • the polyester core is made of PET and the polyamide cover of PA-6 plastic. Other material combinations are possible. Thanks to the carbon used, the filter element is electrically conductive. In particular, this also leads to a reduction in electrostatic fluid charging in conjunction with the filter mat component.
  • the fiber diameter of a bicomponent fiber is between 15 and 300 mm/m, preferably 26 mm/m
  • the diameter of the polyester core is between 18 and 25 mm/m, preferably 22 mm/m
  • the wall thickness of the polyamide sheath is between 1.5 and 3.25 mm/m, preferably 2 mm/m. This results in elastic behavior of up to approximately 30% due to the special material structure of the nonwoven sheath.
  • the nonwoven sheath consists of a flat blank which, with its open-pore fiber structure, forms a hollow cylinder when raised.
  • the free, raised longitudinal edges of the blank are butted together or overlapped with a predetermined overlap to form the hollow cylindrical nonwoven sheath.
  • the nonwoven fabric is permanently welded together, particularly using an ultrasonic welding process, whereby the resulting weld seam remains open-pored. Because this specific joining method using ultrasonic welding leaves the material of the nonwoven jacket largely unaffected, especially since the resulting weld seam remains open-pored, the nonwoven jacket, acting as a pre-filter in combination with the filter mat as the main filter, has a significantly increased dirt-holding capacity.
  • the nonwoven sheath formed from the flat blank, has a basis weight between 10 and 500 g/ m2 , a material thickness of between 0.05 and 1.5 mm, preferably 0.5 mm, and an air permeability of between 2000 and 10000 l/ m2 /s, preferably substantially 4200 l/ m2 /s.
  • the special fiber structure results in homogeneous airflow through the element, and the aforementioned elastic behavior facilitates reverse airflow through the element when required.
  • the invention also relates to a nonwoven jacket, in particular for a filter element, as described above, wherein the nonwoven jacket consists of bicomponent fibers with a basis weight of the nonwoven jacket between 10 and 500 g/ m2 , wherein the material thickness of the nonwoven jacket is 0.05 to 1.5 mm, and wherein the air permeability of the nonwoven jacket is 2000 to 10000 l/ m2 /s.
  • the bicomponent fibers can be thermally bonded together in the range of approximately 200 to 300°C. connect in such a way that the nonwoven sheath structure is created in a particularly gentle manner, without damaging the plastic fiber material.
  • the filter element according to the invention will now be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing.
  • the drawing shows, in a general and not to scale, the following:
  • Figure 1 shows a perspective top view of individual components of the filter element, such as the fleece jacket, filter mat and perforated support tube in the assembled state;
  • Figure 2 shows the joining of two longitudinal edges of a blank using an ultrasonic welding process to produce the nonwoven sheath for a component assembly according to Figure 1;
  • Figure 3 shows the finished filter element, starting from the pre-product according to Figure 1, with two end caps attached opposite each other and with the lettering applied.
  • the filter element shown in Figure 1 features a filter mat 12 of conventional design encompassing a fluid chamber 10.
  • This filter mat 12 is designed as a pleated, i.e., folded, multi-layer filter mat, shaped like a hollow cylinder.
  • the aforementioned fluid chamber 10 also regularly forms the so-called filtrate chamber of the element shown in Figure 1.
  • the main function of the filter mat 12 is the filtration of fluids, i.e., the reduction of fluid contamination, particularly in the form of particulate contamination. Accordingly, the filter mat 12, or the associated filter element, serves to protect hydraulic systems in both mobile and stationary applications.
  • the filter mat 12, with its individual filter layers, is pleated in a star shape with a variable pleat height for the individual filter pleats, preferably of a certain size.
  • the filter mat 12 can be provided with a wire mesh (not shown) on its inner and/or outer circumference for stabilization.
  • fiberglass media and cellulose material can also be used. If the filter mat 12 contains carbon-containing media, static charging of the fluid is effectively prevented.
  • the filter mat 12 is typically formed from a multi-layered, flat blank and then, in pleated form, the two adjacent, free edges of the mat are joined together along a linear seam or connection point (not shown) during assembly into a hollow cylinder, for example, using an adhesive seam or a weldable connecting clip, as exemplified in DE 199 33 163 A1 of the patent holder.
  • the seam or connection construction in this respect, as well as the mat construction mentioned, is common practice, so it will not be discussed in more detail here.
  • the hollow cylindrical pleated filter mat 12 is precisely surrounded by a nonwoven jacket 14, the axial extent of which is selected such that it is flush with the free end faces of the filter mat 12 at the top and bottom.
  • the nonwoven jacket 14 can also be designed to allow flow behind it if it is variably offset on one or both sides. This means that the nonwoven jacket 14 can have a predefinable distance to an adjacent end cap or termination, at least on one side, while leaving the filter mat 12 exposed.
  • the nonwoven jacket 14 is obtained from a flat cut 16 of nonwoven material, which is accordingly folded up at the edges as shown in Figure 2 along its two longitudinal edges. Longitudinal sides 18, 20 are closed to form a cylindrical hollow body with the circumferential fleece sheath 14.
  • the two longitudinal sides 18, 20 can abut each other end-to-end to form a longitudinal seam 22, or the longitudinal sides 18, 20 can be overlapped after welding to form the respective longitudinal seam 22.
  • the longitudinal seam welding described above is performed using ultrasound, as shown in Figure 2, to maintain the closed, hollow cylindrical nonwoven sheath 14. If the two longitudinal edges or sides 18, 20 are partially overlapped, a projection 24 of a predefinable width is preferably formed. This projection, viewed from below in the direction of Figure 2, rests flat on a strip-shaped anvil 26 of the ultrasonic tool and is welded from above by the vertically movable strip-shaped sonotrode 28, thus creating the weld seam in the form of the longitudinal seam 22 as a whole.
  • the longitudinal sides 18, 20 can also be firmly joined together using a conventional adhesive bonding method or the like. In the present case, the right longitudinal side 20 is laid onto the longitudinal side 18, forming the projection 24.
  • Figure 2 shows a simplified representation of the nonwoven sheath 14 in its nonwoven structure with the individual thermally bonded bicomponent fibers 30, this nonwoven structure is omitted in Figures 1 and 3 for the sake of clarity.
  • One way to fit the filter mat 12 into the nonwoven jacket 22, which is closed by welding or gluing, is to ensure that the filter mat 12, folded into a hollow cylinder, has a larger outer diameter than the inner diameter of the nonwoven jacket 22.
  • the specific joining method for this purpose between a filter jacket and a hollow cylindrical filter mat is illustrated by way of example in EP 1 015 095 B1 and is thus sufficiently disclosed to a person skilled in the art in filtration technology. Other joining techniques are possible, for example, by precisely fitting the filter mat 12 into the nonwoven jacket 14.
  • the composite of filter mat 12 and fleece jacket 14 is supported on the inner circumference in a known and proven manner by a support tube 32, which in the present case has circular openings as fluid passages 34.
  • the blank 16 can be printed on one side using a digital printing process, such as an inkjet process, with a print, in particular in the form of lettering, which, as indicated in Figure 3, faces a viewer from the surrounding area.
  • the individual bicoment fibers 30 of the nonwoven sheath 14 consist of extruded continuous fibers that are wound onto yarn spools during production.
  • the continuous fibers are then unwound from the yarn spools and, after passing through calender rollers, are bonded together or glued to form the finished nonwoven fabric in an oven at approximately 200 to 300°C.
  • the corresponding yarn and nonwoven fabric production The lung is common, so it will not be discussed in more detail here.
  • the respective bicomponent fiber 30, with a polyester core and a polyamide sheath can be further "equipped,” particularly along its surface, for example by hydrophobic or hydrophilic modification.
  • the polyester content of a bicomponent fiber designated 30 is between 50 and 75%, and the polyamide content is between 25 and 50%, wherein the polyester core is preferably equipped with carbon, i.e., preferably has a carbon content of greater than 5% based on the basis weight of the nonwoven, particularly in the form of amorphous carbon.
  • the polyester core is preferably equipped with carbon, i.e., preferably has a carbon content of greater than 5% based on the basis weight of the nonwoven, particularly in the form of amorphous carbon.
  • the element surface with the nonwoven sheath 14 can also be designed in white, green, and other colors, depending on the specific color particles applied or incorporated.
  • the yarn material can also be further enhanced by being flame-resistant, heat-resistant, and stable against ambient UV radiation.
  • the filter element as a whole is designed to be recyclable or incinerated.
  • all components of the filter element according to Figure 3 are made of recyclable plastic materials, including the two end caps 36 and 38 with the O-ring 40 and the support tube 32.
  • the antimony content of the continuous fiber must be extremely low.
  • the individual bicomponent fibers 30 are inherently stable and have a yarn fineness of preferably 7 to 15 dtex.
  • the respective font has an inclination (not shown) to the longitudinal axis of the element.
  • their respective axial installation lengths are selected such that the two end caps 36 and 38, which are fixed opposite each other to this assembly by means of an adhesive bed (not shown), accommodate all components flush between them.
  • the nonwoven jacket can be offset, preferably on both sides, or shortened in relation to the respective adjacent end caps 36 and 38, so that a free-flowing area is created, allowing for backflow.
  • the filter element as shown in Figure 3, is completed in this respect and is marked on the outside of the nonwoven jacket 14 by means of a laser printing process.
  • the upper end cap 36 viewed in the direction of Figure 3, has a flange-like, upwardly extending circular cylindrical opening 42 with the inserted inner sealing ring in the form of the elastomeric O-ring 40.
  • the other lower end cap 38 in contrast, is closed at the bottom.
  • the construction of filter elements according to Figure 3 is generally standard practice, so it will not be discussed in further detail here.
  • the nonwoven sheath 14 is smooth towards the surrounding area, i.e., without any protruding fiber material, and is made with the bicomponent fibers 30, making the filter element assembly easy to handle. In particular, replacing a used element with a new one is easily done manually.
  • the end caps 36 and 38 which are preferably used, are made of polyamide plastic in this case, as is the perforated support tube 32.
  • the nonwoven sheath 14 is smooth, i.e., without any protruding fiber material, and is made of bicomponent fibers 30, so that the assembly in the form of the filter element is easy to handle. In particular, replacing a used element with a new one is easily done manually.

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Abstract

Filterelement, zumindest bestehend aus - einer plissierten, hohlzylindrischen Filtermatte (12), - einem mit Fluiddurchlässen (34) versehenen Stützrohr (12), - einem Vliesmantel (14), der die Filtermatte (12) außenumfangsseitig umfasst, und - zwei Endkappen zwischen denen die Filtermatte (12), das Stützrohr (34) und der Vliesmantel (14) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesmantel (14) aus einzelnen Bikomponentenfasern aufgebaut ist, die einen Kern sowie einen Mantel aus Kunststoffmaterialien aufweisen und die in Form von Endlosfilamenten thermisch miteinander verbunden sind.

Description

Filterelement
Die Erfindung betrifft ein Filterelement, zumindest bestehend aus einer plissierten, hohlzylindrischen Filtermatte, einem mit Fluiddurchlässen versehenen Stützrohr,
- einem Vliesmantel, der die Filtermatte außenumfangsseitig umfasst, und - zwei Endkappen zwischen denen die Filtermatte, das Stützrohr und der
Vliesmantel angeordnet sind.
Durch EP 1 015 095 B1 ist ein Filterelement mit einem fluiddurchlässigen Stützrohr bekannt, das von einer Filtermatte umgeben ist, die wiederum von einem einen Filterraum begrenzenden Filtermantel mit Durchlässen um- schlossen ist und mit zwei stirnseitig angeordneten Endkappen, wobei der Filtermantel aus einem Kunststoffmaterial besteht, der aus einem ebenen Zuschnitt gebildet ist, dessen beide aufeinander zugebogenen Enden unter Bildung des Filterraumes über eine durch eine Heißklebe-, Heizelementoder Ultraschall-Schweißverfahren hergestellte Verbindungsnaht fest mitei- nander verbunden sind, wobei die zum Zylinder aufgefaltete Filtermatte, die auf das Stützrohr aufgeschoben wird, einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des Filtermantels, und wobei die Filtermatte an einem ihrer stirnseitigen Enden derart zusammengefasst ist, dass ein Konus entsteht, der das Einführen in den zylindrischen Filtermantel erleichtert.
Hieraus ergibt sich ein passgenauer Einbau der Filtermatte innerhalb des Filterelementes, so dass sich die Filtermatte unmittelbar am Filtermantel und am Stützrohr abstützen kann und derart abgestützt unempfindlich gegen Druck-Wechselbeanspruchungen im Filterbetrieb ist.
Durch DE 10 2019 107 316 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes für die Filtration eines Fluids bekannt, insbesondere einer Hydraulikflüssigkeit, mit einem Filterbalg, der ein durchströmbares Filtermaterial aufweist, wobei der Filterbalg mit einer Außenhülle verbunden und die Außenhülle vor dem Verbinden mit dem Filterbalg bedruckt wird, wobei eine Trägerbahn aus dem Material der Außenhülle dem Filterelement kontinuierlich zugeführt wird, die Trägerbahn zumindest in einem Abschnitt planar geführt wird, die Trägerbahn im Bereich des planaren Abschnitts im Digitaldruckverfahren bedruckt wird,
- die bedruckte Trägerbahn um den Filterbalg gewickelt und zur Bildung der Außenhülle mit diesem verbunden wird, wobei zum Verbinden der Außenhülle mit dem Filterbalg eine erste Kleberaupe auf den Filterbalg aufgebracht wird und eine erste Lage der Außenhülle mit der ersten Kleberaupe zur Bildung einer ersten Verbindungsnaht in Berührung gebracht wird, und
- eine zweite Kleberaupe auf die Außenseite der ersten Lage aufgebracht wird, die sich entlang der ersten Verbindungsnaht erstreckt und diese zumindest teilweise überdeckt, insbesondere vollständig überdeckt. Im Unterschied zu sonstigen Lösungen wird nicht das fertige Filterelement mit der bereits verbundenen Außenhülle, wie beim Tampondruckverfahren, bedruckt; vielmehr wird die Außenhülle vor dem Verbinden mit dem Filterelement bedruckt und zwar mit einem Digitaldruckverfahren. Des Weiteren betrifft die genannte Entgegenhaltung ein Filterelement, das nach diesem Verfahren hergestellt ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement zu schaffen, das unter Beibehalten der Vorteile der bekannten Lösungen weitere Verbesserungen mit sich bringt. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Filterelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 der Vliesmantel aus einzelnen Bikomponentenfasern aufgebaut ist, die einen Kern sowie einen Mantel aus Kunststoffmaterialien aufweisen und die in Form von Endlosfilamenten thermisch miteinander verbunden sind, lässt sich der Vliesmantel mit einer hohen Funktionalität versehen und kann vergleichbar der Filtermatte dem Abreinigen von Partikelverschmutzung und/ oder Varnish aus einem Fluidstrom dienen und insoweit bei gleicher Filterfunktionalität einen Vorfilter zum Hauptfilter mit der Filtermatte bilden. Insbesondere sind die Bikomponentenfasern aus Endlosfilamenten gebildet, die thermisch miteinander verbunden einen Spinnvliesstoff mit fasriger Struktur ergeben, der sich vielfältigst einsetzen lässt.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der Kern einer Bikomponentenfaser aus Polyester und der Mantel aus Polyamid besteht. Als besonders vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn der Polyesteranteil einer Bikomponentenfaser im Bereich von 50 bis 75% und der Polyamidanteil in einem Bereich von 25 bis 50% liegt. Die zum Einsatz kommenden Faserquerschnitte können oval, sternförmig, trilobal, rautenförmig, rechteckförmig, insbesondere quadratisch und vieles mehr sein; bevorzugt ist jedoch eine runde Faserquerschnittsform vorgesehen.
Der Vliesstoff des Vliesmantels ist bevorzugt offenporig ausgestaltet und kann mit organischen Partikeln, wie Aktivkohle, versehen sein, was regelmäßig zu einer schwarzen Farbgestaltung für den Vliesmantel führt. Der Carbongehalt bezieht sich als Angabe prozentual unter Bezugnahme auf das Flächengewicht. So ist der Carbongehalt bevorzugt größer als 5% bezogen auf das Flächengewicht des Vlieses, insbesondere in Form von amorphem Kohlenstoff. Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass der Polyesterkern aus PET und der Polyamidmantel aus PA-6-Kunststoffmaterial besteht. Andere Materialkombinationen sind hier möglich. Dank des eingesetzten Carbons respektive Kohlenstoffs ist das Filterelement elektrisch ableitfähig. Insbesondere kommt es auch zu einer Reduktion der elektrostatischen Fluidaufladung in Verbindung mit der Komponente Filtermatte.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements ist vorgesehen, dass der Faserdurchmesser einer Bikomponentenfaser zwischen 15 bis 300 /jm liegt, vorzugsweise 26 /jm beträgt, dass der Durchmesser des Polyesterkerns zwischen 18 bis 25 /jm liegt, vorzugsweise 22 /jm beträgt, und dass die Wandstärke des Polyamidmantels zwischen 1 ,5 bis 3,25 /jm liegt, vorzugsweise 2 /jm beträgt. Dergestalt entsteht ein elastisches Verhalten durch die besondere Materialstruktur des Vliesmantels bis zu ca. 30%.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements ist vorgesehen, dass der Vliesmantel aus einem ebenen Zuschnitt besteht, der mit seiner offenporigen Faserstruktur hochgestellt einen Hohlzylinder bildet. Vorzugsweise werden dabei die freien hochgestellten Längsränder des Zuschnittes unter Bilden des hohlzylindrischen Vliesmantels auf Stoß oder mit vorgebbarem Überstand übereinanderliegend mitei- nander dauerhaft verschweißt, insbesondere unter Verwendung eines Ultraschall-Schweißverfahrens, wobei die jeweils gebildete Schweißnaht offenporig bleibt. Dadurch, dass das angesprochene spezielle Verbindungsverfahren mittels Ultraschallschweißen das Material des Vliesmantels weitgehend unbeeinträchtigt lässt, insbesondere auch weil die gebildete Schweißnaht offenporig bleibt, ergibt sich eine deutlich erhöhte Schmutzaufnahmekapazität für den Vliesmantel als dem Vorfilter im Verbund mit der Filtermatte als dem Hauptfilter.
Bevorzugt ist dabei weiter vorgesehen, dass der Vliesmantel, gebildet aus dem ebenen Zuschnitt, ein Flächengewicht zwischen 10 bis 500g/m2 aufweist, dass die Materialdicke des Vliesmantels zwischen 0,05 bis 1 ,5 mm liegt, vorzugsweise 0,5 mm beträgt, und dass die Luftdurchlässigkeit des Vliesmantels zwischen 2000 bis 10000 l/m2/s liegt, vorzugsweise im Wesentlichen 4200 l/m2/s beträgt. Hieraus ergibt sich, dass der Vliesmantel eine Dicke aufweist, die derart transluzent gewählt ist, dass von der Umgebung her betrachtet ein Teil der Oberfläche der Filtermatte sichtbar ist, so dass insbesondere von außen her zumindest teilweise die Position der einzelnen Filterfalten der Filtermatte unter dem Vliesmantel auf ihre korrekte Abstandslage zueinander beobachtbar ist. Ferner ergibt sich durch die besondere Faserstruktur eine homogene Durchströmung des Elements und durch das bereits angesprochene elastische Verhalten ist eine rückwärtige Durchströmung des Elements im Bedarfsfall begünstigt.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Vliesmantel, insbesondere vorgesehen für ein Filterelement, wie vorstehend angegeben, wobei der Vliesmantel aus Bikomponentenfasern besteht mit einem Flächengewicht des Vliesmantels zwischen 10 bis 500 g/m2, wobei die Materialdicke des Vliesmantels 0,05 bis 1 ,5 mm beträgt, und wobei die Luftdurchlässigkeit des Vliesmantels 2000 bis 10000 l/m2/s beträgt. Insbesondere lassen sich die Bikomponentenfasern im Bereich von ca. 200 bis 300°C thermisch miteinander verbinden, so dass besonders schonend die Vliesmantelstruktur entsteht, ohne dass es zu einer Schädigung des Kunststoff-Fasermaterials kommt.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Filterelement anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
Figur 1 in perspektivischer Draufsicht einzelne Komponenten des Filterelementes, wie Vliesmantel, Filtermatte und perforiertes Stützrohr im zusammengesetzten Zustand;
Figur 2 die Verbindung zweier Längsränder eines Zuschnitts unter Verwendung eines Ultraschall-Schweißverfahrens zum Herstellen des Vliesmantels für einen Komponentenaufbau nach der Figur 1 ; und
Figur 3 ausgehend von dem Vorprodukt nach Figur 1 das fertig hergestellte Filterelement mit zwei gegenüberliegend endseitig angebrachten Endkappen nebst aufgebrachter Beschriftung.
Das nach der Figur 1 teilweise fertiggestellte Filterelement weist eine einen Fluidraum 10 umfassende Filtermatte 12 üblicher Bauart auf. Die dahingehende Filtermatte 12 ist in Form einer plissierten, also aufgefalteten Mehrschicht-Filtermatte ausgebildet, die in der Art eines Hohlzylinders konzipiert ist. Der genannte Fluidraum 10 bildet dabei regelmäßig auch den sogenannten Filtratraum des in Figur 1 gezeigten Elementes aus. Die Hauptfunktion der Filtermatte 12 besteht in der Filtration von Fluiden sprich in der Reduzierung einer Fluid-Verschmutzung, insbesondere in Form von partikulärer Verschmutzung. Demgemäß dient die Filtermatte 12 respektive das zugehörige Filterelement dazu, Hydraulikanlagen sowohl in mobiler als auch in stationärer Form zu schützen. Die Filtermatte 12 mit ihren einzelnen Filterlagen ist insbesondere sternförmig plissiert mit einer variablen Faltenhöhe für die einzelnen Filterfalten in der bevorzugten Größenordnung von 5 bis 50 mm. In der genannten Filtermatte 12 können verschiedenste Kunststoffmedien Verwendung finden, wie Polyester, Polyamid, Polypropylen und vieles mehr. Des Weiteren kann die Filtermatte 12 innen- und/oder außenumfangsseitig mit einem Drahtgewebe (nicht dargestellt) zur Stabilisierung versehen sein. Neben den genannten Kunststoffmedien können auch Glasfasermedien zum Einsatz kommen sowie Zellulosematerial. Sofern die Filtermatte 12 carbonhaltige Medien beinhaltet, ist einer statischen Aufladung des Fluids wirksam begegnet. Die Filtermatte 12 wird regelmäßig aus einem mehrlagigen, ebenen Zuschnitt gebildet und anschließend in plissierter Form werden im Rahmen der Aufstellung zu einem Hohlzylinder die beiden einander benachbarten, freien Mattenränder entlang einer linienförmigen Naht oder Verbindungsstelle (nicht dargestellt) miteinander verbunden, beispielsweise unter Einsatz einer Klebenahtverbindung oder unter Einsatz eines schweißbaren Verbindungsclip, wie beispielhaft in DE 199 33 163 A1 der Schutzrechtsinhaberin aufgezeigt. Der dahingehende Naht- oder Verbindungsaufbau ist ebenso wie der angesprochene Mattenaufbau an sich üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird.
Wie sich des Weiteren aus der Figur 1 ergibt, ist passgenau die hohlzylindrisch plissierte Filtermatte 12 von einem Vliesmantel 14 umgeben, der von seiner axialen Erstreckung derart gewählt ist, dass er bündig mit den freien Stirnseiten der Filtermatte 12 nach oben und unten hin abschließt. Der Vliesmantel 14 kann aber auch hinterströmt werden, wenn er von einer oder von beiden Seiten her variabel abgesetzt gefertigt ist. D.h. der Vliesmantel 14 kann unter Freilassen der Filtermatte 12 zumindest zu einer Seite hin einen vorgebbaren Abstand zu einer benachbarten Abschluss- oder Endkappe aufweisen. Der Vliesmantel 14 wird aus einem ebenen Zuschnitt 16 aus Vliesmaterial erhalten, der entsprechend randseitig hochgestellt gemäß der Darstellung nach der Figur 2 entlang seiner beiden Längsränder oder Längsseiten 18, 20 unter Bilden eines zylindrischen Hohlkörpers zum umfangsseitigen Vliesmantel 14 geschlossen wird. Dabei können die beiden Längsseiten 18, 20 stirnseitig unter Bilden einer Längsnaht 22 aneinanderstoßen oder die Längsseiten 18, 20 werden in Übereinanderlage nach dem Schweißen die jeweilige Längsnaht 22 bilden. Das angesprochene Längs- nahtschweißen erfolgt durch Ultraschall wie in Figur 2 angegeben zwecks Erhalt des geschlossenen hohlzylindrischen Vliesmantels 14. Werden die beiden Längsränder respektive Längsseiten 18, 20 bereichsweise übereinandergelegt, entsteht bevorzugt ein Überstand 24 vorgebbarer Breite, der dann in Blickrichtung auf die Figur 2 gesehen von unten her auf einem leistenförmigen Amboss 26 des Ultraschall Werkzeuges flächig aufliegt und von oben her mit der in vertikaler Richtung verfahrbaren leistenförmigen Sonotrode 28 verschweißt wird, so dass die Schweißnahtverbindung in Form der Längsnaht 22 als Ganzes hergestellt ist. Anstelle der genannten Ultraschallschweißverbindung können die Längsseiten 18, 20 auch mittels eines üblichen Klebeverfahrens oder dergleichen miteinander fest verbunden werden. Im vorliegenden Fall ist die rechte Längsseite 20 unter Bilden des Überstandes 24 auf die Längsseite 18 gelegt.
Während in der Figur 2 der Vliesmantel 14 in seiner Vliesstruktur mit den einzelnen thermisch miteinander verbundenen Bikomponentenfasern 30 in vereinfachter Weise gezeigt ist, ist der einfacheren Darstellung wegen die dahingehende Vliesstruktur in den sonstigen Figuren 1 und 3 weggelassen. Mit Vervollständigen der Schweißnaht 22 ist jedenfalls der Vliesmantel 22 unter Aufziehen auf die Filtermatte 12 bündig auf den Faltenrücken der plissierten Filtermatte 12 festgelegt und zwar mit einer vorgebbaren Vorspannung, so dass die einzelnen Filterfalten des Faltenverbundes definiert auf Abstand zueinander gehalten sind und im Filterbetrieb nicht ungewollt sich aneinander anlegen können, um dergestalt das Filtermaterial der Filtermatte 12 zu verblocken, was die Filtrationsleistung regelmäßig beeinträchtigt. Eine Möglichkeit die Filtermatte 12 in den durch Schweißen oder Kleben geschlossenen Vliesmantel 22 einzustellen, besteht darin, dass die zum Hohlzylinder aufgefaltete Filtermatte 12 einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des Vliesmantels 22, so dass die nachgiebige Filtermatte 12 an einem ihrer stirnseitigen Enden, hier das obere Ende, derart zusammengefasst ist, dass ein Konus (nicht dargestellt) entsteht, der das Einführen in den hohlzylindrischen Vliesmantel 22 erleichtert. Das dahingehende spezifische Verbindungsverfahren zwischen einem Filtermantel und einer hohlzylindrischen Filtermatte ist beispielhaft in EP 1 015 095 B1 aufgezeigt und dahingehend für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Filtrationstechnologie hinreichend offenbart. Andere Verbindungstechniken sind hier möglich, beispielsweise indem die Filtermatte 12 eben passgenau in den Vliesmantel 14 eingestellt wird. In jedem Fall ist der Verbund aus Filtermatte 12 und Vliesmantel 14 innenumfangsseitig in bekannter und bewährter Weise durch ein Stützrohr 32 abgestützt, das im vorliegenden Fall als Fluiddurchlässe 34 kreisrunde Öffnungen aufweist.
Bevor gemäß der Darstellung nach der Figur 2 der ebene Zuschnitt 16 mit hochgestellten Längsseiten 18, 20 zum Vliesmantel 14 durch Schweißen vervollständigt wird, kann der angesprochene Zuschnitt 16 auf einer Seite mittels eines Digitaldruckverfahrens , wie einem Tintenstrahlverfahren, mit einem Aufdruck, insbesondere in Form einer Beschriftung versehen werden, die, wie dies in Figur 3 angedeutet ist, einem Betrachter aus der Umgebung zugewandt ist. Die einzelnen Bikomonentenfasern 30 des Vliesmantels 14 bestehen aus extrudierten Endlosfasern, die während der Produktion auf Garnrollen aufgerollt werden. Zur weiteren Fertigung in Richtung eines fertigen Vliesstoffes lassen sich dann die Endlosfasern wiederum von den Garnrollen abrollen und werden nach Passieren von Kalandrierwalzen in einem Ofen bei ca. 200 bis 300° zum fertigen Vliesstoff miteinander verbunden respektive verklebt. Die dahingehende Garn- und Vliesstoff-Herstel- lung ist üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Die jeweilige Bikomponentenfaser 30 mit einem Kern aus Polyester und einem Mantel aus Polyamid kann sich insbesondere entlang ihrer Oberfläche weiter „ausrüsten" lassen, beispielsweise durch hydrophobe oder hydrophile Modifikation.
Bevorzugt liegt der Polyesteranteil einer mit 30 bezeichneten Bikomponentenfaser bei 50 bis 75% und der Polyamidanteil liegt bei 25 bis 50%, wobei bevorzugt der Polyesterkern mit Carbon ausgerüstet ist sprich bevorzugt einen Carbongehalt von größer 5% bezogen auf das Flächengewicht des Vlieses aufweist, insbesondere in Form von amorphem Kohlenstoff. Weitere technische Werte wurden bereits in der Beschreibungseinleitung im Einzelnen erwähnt, so dass um Wiederholungen zu vermeiden, diese im Folgenden nicht mehr näher erwähnt werden.
Neben der bereits angesprochenen Farbe schwarz lässt sich die Elementoberfläche mit dem Vliesmantel 14 auch in weiß, grün u.v.m. gestalten in Abhängigkeit der jeweils aufgebrachten respektive eingetragenen Farbpartikel. Neben der Farbgebung kann als weitere Ausrüstung für das Garnmaterial auch vorgesehen sein, dass dieses flammbeständig und hitzeresistent ist sowie gegenüber UV-Strahlung aus der Umgebung sich als stabil erweist. Für eine gute Umweltverträglichkeit ist vorgesehen, dass sich das Filterelement als Ganzes recyceln oder veraschen lässt, wobei dann bevorzugt alle Komponenten des Filterelementes nach der Figur 3 aus recycelbaren Kunststoffmaterialien bestehen einschließlich der beiden Endkappen 36 und 38 mit dem O-Dichtring 40 unter Einbezug des Stützrohres 32. Für eine dahingehende Umweltverträglichkeit ist dafür Sorge zu tragen, dass der Antimongehalt für die Endlosfaser ausgesprochen gering ist. Die einzelnen Bikomponentenfasern 30 sind entsprechend eigenstabil und weisen eine Garn-Feinheit von bevorzugt 7 bis 15 dtex auf. Bevorzugt weist die jeweilige Schrift eine Schrägstellung (nicht dargestellt) zur Längsachse des Elementes auf. Wie sich des Weiteren aus den Figuren 1 und 3 ergibt, sind im ineinandergestellten Zustand sprich im Verbund der Komponenten in Form des Vliesmantels 14, der Filtermatte 12 und des Stützrohres 32, deren jeweilige axiale Einbaulänge derart gewählt, dass die beiden stirnseitig an diesem Verbund mittels eines Klebstoffbettes (nicht dargestellt) gegenüberliegend festgelegten Endkappen 36, 38 zwischen sich alle Komponenten bündig aufnehmen. Alternativ kann bei einer nicht dargestellten Ausführungsform vorgesehen sein, den Vliesmantel, vorzugsweise nach beiden Seiten hin, derart abzusetzen respektive in Bezug zu der jeweils benachbarten Endkappe 36, 38 zu verkürzen, dass ein frei durchströmbarer Bereich entsteht mit der Möglichkeit der Hinterströmung. Das insoweit in der Figur 3 fertiggestellte Filterelement ist auf der Außenseite des Vliesmantels 14 mittels des Laserdruckverfahrens beschriftet und die in Blickrichtung auf die Figur 3 gesehen obere Endkappe 36 weist eine flanschartig nach oben sich erstreckende kreiszylindrische Öffnung 42 auf mit dem eingelegten Innendichtring in Form des elastomeren O-Dichtringes 40. Die andere untere Endkappe 38 ist demgegenüber bodenseitig geschlossen aufgeführt.
Der dahingehende Aufbau von Filterelementen nach der Figur 3 ist grundsätzlich üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Der Vliesmantel 14 ist zur Umgebung hin glatt, d.h. ohne vorstehendes Fasermaterial mit den Bikomponentenfasern 30 ausgeführt, so dass die Baueinheit in Form des Filterelementes gut handhabbar ist, insbesondere ist der Austausch eines verbrauchten Elementes gegen ein Neuelement derart leicht manuell durchführbar. Die bevorzugt zum Einsatz kommenden Endkappen 36, 38 sind im vorliegenden Fall aus Polyamid-Kunststoff gebildet ebenso wie das perforierte Stützrohr 32.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Filterelement, zumindest bestehend aus
- einer plissierten, hohlzylindrischen Filtermatte (12),
- einem mit Fluiddurchlässen (34) versehenen Stützrohr (32),
- einem Vliesmantel (14), der die Filtermatte (12) außenumfangsseitig umfasst, und
- zwei Endkappen (36, 38) zwischen denen die Filtermatte (12), das Stützrohr (32) und der Vliesmantel (14) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesmantel (14) aus einzelnen Bikomponentenfasern (30) aufgebaut ist, die einen Kern sowie einen Mantel aus Kunststoffmaterialien aufweisen und die in Form von Endlosfilamenten thermisch miteinander verbunden sind.
2. Filterelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kern einer Bikomponentenfaser (30) aus Polyester und der Mantel aus Polyamid besteht.
3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyesteranteil einer Bikomponentenfaser (30) bei 50 bis 75% und der Polyamidanteil bei 25 bis 50% liegt.
4. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyesterkern einen Carbongehalt, insbesondere in Form von amorphem Kohlenstoff, von größer 5% bezogen auf das Flächengewicht des Vliesmantels (14) aufweist.
5. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserdurchmesser einer Bikomponentenfaser (30) zwischen 15 bis 300 /jm liegt, vorzugsweise 26 m beträgt, dass der Durchmesser des Polyesterkerns zwischen 18 bis 25 /jm liegt, vorzugsweise 22 /jm beträgt, und dass die Wandstärke des Polyamidmantels zwischen 1 ,5 bis 3,25 /jm liegt, vorzugsweise 2 /jm beträgt.
6. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesmantel (14) aus einem ebenen Zuschnitt (16) besteht, der mit seiner offenporigen Faserstruktur hochgestellt einen Hohlzylinder bildet.
7. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien, hochgestellten Längsränder (18, 20) des Zuschnitts (16) unter Bilden des hohlzylindrischen Vliesmantels (14) auf Stoß oder mit vorgebbarem Überstand (24) übereinanderliegend miteinander dauerhaft verschweißt sind, insbesondere unter Verwendung eines Ultraschall-Schweißverfahrens, und dass die jeweils gebildete Schweißnaht (22) offenporig bleibt.
8. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesmantel (14), gebildet aus dem ebenen Zuschnitt (16), ein Flächengewicht zwischen 10 bis 500 g/m2 aufweist.
9. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke des Vliesmantels (14) zwischen 0,05 bis 1 ,5 mm liegt, vorzugsweise 0,5 mm beträgt.
10. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftdurchlässigkeit des Vliesmantels (14) zwischen 2000 bis 10000 l/m2/s liegt, vorzugsweise im Wesentlichen 4200 l/m2/s beträgt.
1 1 . Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Vliesmantels (14) derart transluzent gewählt ist, dass von der Umgebung her betrachtet ein Teil der Oberfläche der Filtermatte (12) sichtbar ist.
12. Vliesmantel, insbesondere vorgesehen für ein Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesmantel (14) aus Bikomponentenfasern (30) besteht mit einem Flächengewicht des Vliesmantels (14) zwischen 10 bis 500 g/m2, dass die Materialdicke des Vliesmantels (14) 0,05 bis 1 ,5 mm beträgt, und dass die Luftdurchlässigkeit des Vliesmantels (14) 2000 bis 10000 l/m2/s beträgt.
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