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DE102009006583A1 - Mehrlagiges Filtermaterial für die Flüssigkeitsfiltration - Google Patents

Mehrlagiges Filtermaterial für die Flüssigkeitsfiltration Download PDF

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Publication number
DE102009006583A1
DE102009006583A1 DE102009006583A DE102009006583A DE102009006583A1 DE 102009006583 A1 DE102009006583 A1 DE 102009006583A1 DE 102009006583 A DE102009006583 A DE 102009006583A DE 102009006583 A DE102009006583 A DE 102009006583A DE 102009006583 A1 DE102009006583 A1 DE 102009006583A1
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DE
Germany
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layer
filter material
material according
layers
air permeability
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102009006583A
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English (en)
Inventor
Christof Dr. Keppler
Jürgen Dr. Nientiedt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Neenah Gessner GmbH
Original Assignee
Neenah Gessner GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Neenah Gessner GmbH filed Critical Neenah Gessner GmbH
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Abstract

Ein mehrlagiges Filtermaterial zur Flüssigkeitsfiltration weist mindestens eine erste Lage, mindestens eine zweite Lage und mindestens eine dritte Lage auf, wobei in Durchströmungsrichtung gesehen die erste Lage ein nassgelegtes Vlies aus Zellulose oder Synthesefasern oder einer Mischung daraus ist, die zweite Lage ein Meltblownvlies ist und die dritte Lage ein offenporiges Spinnvlies ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft mehrlagige Filtermaterialien und daraus hergestellte Filterelemente zur Abtrennung von groben und feinen Verunreinigungen aus Flüssigkeiten.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Im Öl- und Kraftstofffilterbereich werden zunehmend höhere Anforderungen an die Filtermaterialien gestellt. Entweder wird ein erhöhter Abscheidegrad bei mindestens gleichbleibender Standzeit verlangt, oder es soll die Standzeit und somit das Wechselintervall deutlich verlängert werden, wobei der Abscheidegrad aber mindestens gleich bleiben soll.
  • In den USA werden aus diesem Grund glasfaserhaltige Papiere eingesetzt, die diesen Anforderungen in verbessertem Maß gerecht werden. In Europa kommen bisher noch reine, meist einlagige Papier- bzw. Vollsynthesematerialien zum Einsatz. Diese Papier- bzw. Vollsynthesematerialien erfüllen in zunehmendem Maße die erhöhten Anforderungen an die Filtrationsleistung nicht mehr. Der Einsatz von Glasfasern wird aber andererseits von der europäischen Automobilindustrie abgelehnt. Die europäische Automobilindustrie sieht bei glasfaserhaltigen Filtermaterialien die große Gefahr, dass sich Bruchstücke der Glasfasern während des Betriebs aus dem Filtermaterial herauslösen und zu schweren Schäden im Motor bzw. Kraftstoffeinspritzsystem führen. Es besteht daher ein Bedarf an einem Filtermaterial, das ohne Einsatz von Glasfasern die erhöhten Leistungsanforderungen erfüllt.
  • Mehrlagige Filtermaterialien sind seit langem bekannt. So beschreibt zum Beispiel die DE 197 52 143 A1 einen Aufbau, in Durchstömungsrichtung gesehen, aus mindestens einem Meltblownvlies und einem Filterpapier, wobei das Meltblownvlies einen geringeren Abscheidegrad, aber eine höhere Staubspeicherfähigkeit besitzt als das Filterpapier. Das Filterpapier übernimmt hier die hauptsächliche Abscheideleistung, während das Meltblownvlies dafür sorgt, dass das Filtermaterial nicht so schnell verstopft. Wie bereits eingangs erläutert, reichen die Filtrationseigenschaften von Filterpapieren jedoch nicht mehr aus, die hohen Anforderungen an die Abscheidung besonders kleiner Verunreinigungen zu erfüllen.
  • Aus der US 5 427 597 A ist eine Meltblown-Papier-Kombination für ein HEPA-Filter bekannt, bei der das Meltblownvlies die gesamte Abscheideleistung der Verunreinigungen übernimmt und das Papier lediglich eine Stabilisierungs- und Stützfunktion für das recht weiche Meltblownvlies ausübt. Diese Kombination ist für die Öl- und Kraftstofffiltration nicht geeignet, da das Meltblownvlies für diese Anwendungsform sehr dicht sein muss und daher über keine für die Flüssigkeitsfiltration ausreichende Staubspeicherkapazität verfügt.
  • In der DE 196 18 758 A1 wird eine Papier-Meltblown-Kombination offenbart mit einer Filterpapierlage als Staubspeicher und einer Meltblownvlieslage als Filtrationsschicht. Das Meltblownvlies dieser Lehre ist aber in sich nicht weiter verfestigt und spaltet durch den hydrostatischen Druck, den die zu filtrierende Flüssigkeit auf das Meltblownvlies ausübt, einzelne Faserlagen ab. Dieser Effekt tritt umso schneller ein, je heißer die zu filtrierende Flüssigkeit ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Filtermaterial bereitzustellen, das gegen heiße Flüssigkeiten beständig ist und das ohne den Einsatz von Glasfasern die hohen Anforderungen an Abscheidegrad und Standzeit erfüllt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird durch ein mindestens dreilagiges Filtermaterial gelöst. Mindestens eine erste Lage besteht, in Durchströmungsrichtung gesehen, aus einem nassgelegten Vorfiltermaterial, mindestens eine zweite Lage aus einem feinfaserigen Meltblownvlies und mindestens eine dritte Lage aus einem offenporigen Spinnvlies. Alle Lagen sind vorteilhafterweise entweder durch einen heißölbeständigen Schmelzkleber oder durch Schweißverbindungen oder einer Kombination daraus miteinander verbunden.
  • Detailierte Beschreibung der Erfindung
  • Die in Durchstömungsrichtung gesehen erste Lage des erfindungsgemäßen Filtermaterials besteht aus einem nassgelegten, zweckmäßigerweise imprägnierten Vlies. Vorteilhafterweise besitzt eine solche erste Lage eine Flächenmasse von 80–230 g/m2, eine Luftdurchlässigkeit von 300–2000 l/m2s und eine Dicke von 0,3–1,0 mm, bevorzugt eine Flächenmasse von 110–170 g/m2, eine Luftdurchlässigkeit von 600–1200 l/m2s und eine Dicke von 0,4–0,8 mm und besonders bevorzugt eine Flächenmasse von 130–150 g/m2, eine Luftdurchlässigkeit von 800–1000 l/m2s und eine Dicke von 0,5–0,7 mm. Zur Herstellung dieses Vlieses ist jedes zur Erzeugung von Filterpapieren bekannte Verfahren geeignet. Diese erste Lage besteht aus Zellulosefasern, Synthesefasern oder einer Mischung daraus. Als Synthesefasern eignen sich z. B. Polyesterfasern, Mehrkomponentenfasern mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen der einzelnen Komponenten, Polyamidfasern, Polyacralnitrilfasern. Der Titer der Synthesefasern beträgt typischerweise 0,1 dtex bis 8,0 dtex, bevorzugt 0,5 dtex bis 5,0 dtex und besonders bevorzugt 1,0–3,0 dtex und die Schnittlänge typischerweise 3 mm bis 20 mm, bevorzugt 4 mm bis 12 mm und besonders bevorzugt 5 mm bis 8 mm. Als Zellulosematerial kommen holzhaltige und/oder holzfreie Zellulosen aus Nadel- und/oder Laubbäumen, Regeneratzellulosen und fibrillierte Zellulosen zum Einsatz. Die Art und den Anteil der einzelnen Faserarten bestimmt der Fachmann auf Grund der jeweils vorliegenden Anforderungen an den Abscheidegrad, die Staubspeicherkapazität und die Heißölbeständigkeit.
  • Bei einer Fasermischung aus Zellulose- und Polyesterfasern steigt die Heißölbeständigkeit z. B. mit zunehmendem Anteil an Polyesterfasern. Allerdings verschlechtern die Polyesterfasern wiederum den Abscheidegrad und verteuern das Papier, so dass der Fachmann von Fall zu Fall das optimale Mischungsverhältnis bestimmen muss.
  • Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit, der Steifigkeit und der Heißölbeständigkeit wird die erste Lage des erfin dungsgemäßen Filtermaterials vorteilhafterweise imprägniert. Als Imprägniermittel kommen die für Filterpapiere bekannten Substanzen zur Anwendung wie z. B. Phenolharze oder Epoxidharze aus alkoholischen Lösemitteln, aber auch wässrige Dispersionen z. B. von Acrylaten, Phenolharzen, Polyvinylchlorid. Soll das erfindungsgemäße Filtermaterial zusätzlich zu seiner Filtrationsaufgabe auch noch als Wasserabscheider eingesetzt werden, kann die Imprägnierung durch geeignete Zusätze wie z. B. oberflächenaktive Substanzen noch hydrophil eingestellt werden oder es wird ein an sich schon hydrophiles Imprägniermittel ausgewählt. Sollte der Bedarf bestehen, kann der Imprägnierung auch noch ein geeignetes Flammschutzmittel zugemischt werden. Der typische Anteil des trockenen Imprägniermittels am Gesamtgewicht der ersten Lage beträgt 0,5–50 Gew%, bevorzugt 10–30 Gew% und besonders bevorzugt 15–25 Gew%.
  • Die zweite Lage des erfindungsgemäßen Filtermaterials besteht aus einem Meltblownvlies. Typischerweise besitzt diese zweite Lage eine Flächenmasse von 15–80 g/m2, eine Luftdurchlässigkeit von 100–2000 l/m2s und eine Dicke von 0,05–1,0 mm, bevorzugt eine Flächenmasse von 20–60 g/m2, eine Luftdurchlässigkeit von 500–1500 l/m2 und eine Dicke von 0,1–0,5 mm, und besonders bevorzugt eine Flächenmasse von 30–50 g/m2, eine Luftdurchlässigkeit von 800–1300 l/m2s und eine Dicke von 0,1–0,3 mm. Zur Herstellung des Meltblownvlieses wird der in der Fachwelt bekannte Meltblownprozess verwendet wie er z. B. in Van A. Wente, „Superfine Thermoplastic Fibers", Industrial Engineering Chemestry, Vol. 48, S. 1342–1346 beschrieben ist. Geeignete Polymere sind z. B. Polyethlentherephtalat, Polybutylentherephthalat, Polyethylennaphthalat, Poly butylennaphthalat, Polyamid, Polyphenylensulfid. Die typischen Faserdurchmesser bewegen sich dabei zwischen 0,5 μm und 10 μm, bevorzugt zwischen 0,5 μm und 5 μm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 μm und 3 μm. Die zweite Lage kann aus einem oder auch aus mehreren Meltblownvliesen aufgebaut sein. Besteht die zweite Lage aus mehreren Meltblownvliesen, so nehmen Faserdurchmesser und Luftdurchlässigkeit der einzelnen Meltblownvliese vorteilhafterweise in Durchströmungsrichtung ab. Die einzelnen Meltblownvliese werden in ihren Eigenschaften so aufeinander abgestimmt, dass sie zusammen im Verbund gemessen typischerweise eine Flächenmasse von 15–80 g/m2, eine Luftdurchlässigkeit von 100–2000 l/m2s und eine Dicke von 0,05–1,0 mm, bevorzugt eine Flächenmasse von 20–60 g/m2, eine Luftdurchlässigkeit von 500–1500 l/m2 und eine Dicke von 0,1–0,5 mm, und besonders bevorzugt eine Flächenmasse von 30–50 g/m2, eine Luftdurchlässigkeit von 800–1300 l/m2s und eine Dicke von 0,1–0,3 mm besitzen.
  • Soll das erfindungsgemäße Filtermaterial in einem Ölfilter verwendet werden, so werden die Filtrationseigenschaften der zweiten Lage vorteilhafterweise so gewählt, dass der mittlere Abscheidegrad nach ISO 4548-12 der zweiten Lage höher ist als der der ersten Lage. Wird das erfindungsgemäße Filtermaterial in einem Kraftstofffilter eingesetzt, so werden die Filtrationseigenschaften der zweiten Lage so gewählt, dass der Anfangsabscheidegrad nach ISO 19438 der zweiten Lage höher ist als der der ersten Lage. Als Filtrationseigenschaft im Sinne der vorliegenden Erfindung ist das Zusammenwirken von Flächenmasse, Luftdurchlässigkeit, Dicke und Faserdurchmesser zu verstehen.
  • Die zweite Lage kann bei Bedarf imprägniert sein. Als Imprägniermittel kommen die für Filterpapiere bekannten Substanzen zur Anwendung, wie z. B. Phenolharze oder Epoxidharze aus alkoholischen Lösemitteln, aber auch wässrige Dispersionen von z. B. Acrylaten, Phenolharzen, Polyvinylchlorid. Soll das erfindungsgemäße Filtermaterial zusätzlich zu seiner Filtrationsaufgabe auch noch als Wasserabscheider eingesetzt werden, kann die Imprägnierung durch geeignete Zusätze wie z. B. oberflächenaktive Substanzen noch hydrophil eingestellt werden oder es wird eine an sich schon hydrophiles Imprägniermittel ausgewählt. Sollte der Bedarf bestehen, kann der Imprägnierung auch noch ein geeignetes Flammschutzmittel zugemischt werden. Der typische Anteil des trockenen Imprägniermittels am Gesamtgewicht der zweiten Lage beträgt 0,5–50 Gew%, bevorzugt 10–30 Gew% und besonders bevorzugt 15–25 Gew%. Das Meltblownvlies der zweiten Lage kann entweder einzeln oder zusammen mit der ersten Lage des erfindungsgemäßen Filtermaterials imprägniert werden.
  • Die dritte Lage des erfindungsgemäßen Filtermaterials besteht aus einem offenporigen Spinnvlies. Geeignete Spinnvliese haben typischerweise eine Flächenmasse von 5–50 g/m2 und eine Luftdurchlässigkeit von 500–30000 l/m2s, bevorzugt eine Flächenmasse von 10–40 g/m2 und eine Luftdurchlässigkeit von 1000–20000 l/m2s, und besonders bevorzugt eine Flächenmasse von 15–30 g/m2 und eine Luftdurchlässigkeit von 2000–15000 l/m2s.
  • Spinnvliese werden nach dem in der Fachwelt bekannten Spinnvliesverfahren hergestellt. Dabei wird ein thermoplastisches Polymer in einem Extruder aufgeschmolzen und durch eine Spinndüse gedrückt. Die in den Kapillaren der Spinndüse gebildeten Endlosfasern werden nach Austritt aus der Düse verstreckt, in einem Ablagekanal verwirbelt und auf einem Siebband bahnförmig abgelegt. Anschließend wird das Vlies mit einem Prägekalander unter Anwendung von Druck und Temperatur verfestigt. Geeignete Polymere sind z. B. Polyethlentherephtalat, Polybutylentherephthalat, Polyethylennaphthalat, Polybutylennaphthalat, Polyamid, Polyphenylensulfid.
  • Das Spinnvlies wurde zunächst nur als Schutz für die zuvor beschriebene zweite Lage des erfindungsgemäßen Filtermaterials eingesetzt. Meltblownvliese sind auf Grund ihrer verhältnismäßig geringen Bindung zwischen den einzelnen Fasern mechanisch nicht sehr stabil. Durch den hohen hydrostatischen Druck, der in einem Flüssigkeitsfilter herrscht, können sich einzelne Faserschichten ablösen. Schäden z. B. im Einspritzsystem oder im Motor einer Brennkraftmaschine wären die Folge. Zur Vermeidung dieser Gefahr wird daher ein deutlich festeres, luftdurchlässiges Material so zu sagen als Stützgitter auf das Meltblownvlies gelegt. Die üblicherweise verwendeten Spinnvliese haben mit ihrer sehr hohen Luftdurchlässigkeit und Porosität normalerweise keinen Einfluß auf den Abscheidegrad und die Staubspeicherfähigkeit des Filtermaterials im relevanten Partikelgrößenbereich. Zu unserem Erstaunen hat sich aber gezeigt, dass die verwendeten Spinnvliese den Abscheidegrad und die Staubspeicherfähigkeit des erfindungsgemäßen Filtermaterials deutlich verbessern, wie aus Tabelle 1 zu entnehmen ist.
  • Die mindestens drei Lagen des erfindungsgemäßen Filtermaterials werden entweder mit einem Kleber oder über Schweißverbindungen oder eine Kombination daraus miteinander verbunden.
  • Vorteilhafte Kleber haben einen Erweichungspunkt über 200°C. Bei der bestimmungsgemäßen Anwendung wird das erfindungsgemäße Filtermaterial Temperaturen bis zu 150°C und hohen hydrostatischen Drücken ausgesetzt. Dabei darf sich die Klebstoffverbindung nicht lösen. Geeignete Kleber für diese Anwendung sind Polyurethankleber, Polyamidkleber oder Polyesterkleber. Besonders bevorzugt sind dabei Polyurethankleber, die mit der Luftfeuchtigkeit vernetzen. Die Kleber können als Pulver oder aufgeschmolzen mittels Rasterwalzen oder Sprühdüsen aufgebracht werden. Wird der Kleber als Pulver aufgebracht, muss der Kleber anschließend durch eine Thermobehandlung aufgeschmolzen werden. Dabei werden dann die benachbarten Lagen des erfindungsgemäßen Filtermaterials unter Druck miteinander verbunden. Wird der Kleber über Rasterwalzen oder Sprühdüsen aufgebracht, wird er bereits vor dem Versprühen aufgeschmolzen. Der Auftrag über Sprühdüsen kann in Form von feinen Tropfen oder in Form von Fäden geschehen. Anschließend werden auch bei diesem Verfahren die benachbarten Lagen des erfindungsgemäßen Filtermaterials durch Druck miteinander verbunden. Das Auftragsgewicht des Klebers bewegt sich typischerweise zwischen 5–20 g/m2, bevorzugt zwischen 5–15 g/m2 und besonders bevorzugt zwischen 5–10 g/m2.
  • Die Schweißverbindung kann sowohl durch eine Ultraschallanlage als auch durch einen Thermokalander erfolgen. Dabei werden die Polymere der zu verschweißenden Lagen bereichsweise aufgeschmolzen und miteinander verschweißt. Dabei können die Schweißverbindungen beliebige geometrische Formen haben wie z. B. Punkte, gerade Linien, gekrümmte Linien, Rauten, Dreiecke usw. Die Fläche der Schweißverbindungen beträgt vorteilhafterweise höchstens 10% der Gesamtfläche des erfindungsgemäßen Filtermaterials.
  • Verkleben und Verschweißen können auch beliebig miteinander kombiniert werden. So ist es z. B. möglich, die erste Lage mit der zweiten Lage des erfindungsgemäßen Filtermaterials miteinander zu verkleben und die dritte Lage durch Verschweißen mit dem Verbund aus der ersten Lage und der zweiten Lage zu verbinden.
  • Bei der Verbindung der ersten und der zweiten Lage hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Siebseite der ersten Lage mit der Oberseite der zweiten Lage miteinander verbunden wird. Die Siebseite im Sinne der vorliegenden Erfindung ist die Seite eines Vlieses, die mit dem Ablagesieb der Papiermaschine bzw. der Meltblownanlage in Berührung ist, während die Oberseite die gegenüber liegende Seite ist. Die Oberseite von nassgelegten Vliesen ist immer offener als deren Siebseite. Um eine deutlich verbesserte Staubspeicherkapazität zu erhalten, ist es vorteilhaft, die Oberseite der ersten Lage zuerst anzuströmen. Das gleiche gilt für Meltblownvliese, deren Oberseite ebenfalls deutlich offener ist als deren Siebseite. Dadurch ergibt sich in Durchströmungsrichtung gesehen folgender vorteilhafter Aufbau: Oberseite der ersten Lage – Siebseite der ersten Lage – Oberseite der zweiten Lage – Siebseite der zweiten Lage. Die dritte Lage hat eine so hohe Porosität, dass kein Unterschied zwischen Unterseite und Oberseite besteht. Somit ist es egal, mit welcher Seite die dritte Lage mit der zweiten Lage des erfindungsgemäßen Filtermaterials verbunden wird. Der so erzielte Gradient bewirkt einen hohen Abscheidegrad bei gleichzeitig hoher Staubkapazität.
  • Beschreibung der Prüfmethoden
    • Flächenmasse nach DIN EN ISO 536
    • Dicke nach DIN EN ISO 534
    • Luftdurchlässigkeit nach DIN EN ISO 9237 bei 200 Pa Druckdifferenz
    • Mittlere Effizienz und Staubspeicherfähigkeit für Öl nach ISO 4548-12
  • Beispiel 1 (zweilagiges Vergleichsbeispiel)
  • Die Siebseite einer ersten Lage aus einem Filterpapier wurde mit der Oberseite einer zweiten Lage aus einem Meltblownvlies verklebt. Für die erste Lage wurde ein phenolharzimprägniertes Papier aus 78% Zellulose und 22% Polyesterfasern mit 1,7 dtex und 6 mm Schnittlänge verwendet. Das Papier ist unter der Bezeichnung L1PESi25 von der Fa. Neenah Gessner, Bruckmühl erhältlich und hat eine Flächenmasse von 140 g/m2, eine Dicke von 0,65 mm und eine Luftdurchlässigkeit von 900 l/m2s. Die zweite Lage war ein Meltblownvlies aus Polybutylentherephthalat Celanex 2008 mit einer Flächenmasse von 35 g/m2, einer Dicke von 0,25 mm und einer Luftdurchlässigkeit von 1100 l/m2s und einem mittleren Faserdurchmesser von 2,6 μm. Als Kleber wurde ein feuchtigkeitsvernetzender Polyurethankleber Typ PUR 700.7 der Firma Kleiberit verwendet. Der Auftrag erfolgte über eine Sprühdüse in Form von Fäden mit einem Auftragsgewicht von 7 g/m2. Das gesamte Filtermaterial hatte eine Flächenmasse von 182 g/m2, eine Dicke von 0,90 mm und eine Luftdurchlässigkeit von 470 l/m2s. An diesem zweilagigen Filtermaterial wurde dann der mittlere Abscheidegrad und die Staubspeicherfähigkeit nach ISO 4548-12 bestimmt. Dabei wurde die erste Lage angeströmt. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 dargestellt.
  • Beispiel 2 (Erfindung)
  • Es wurde ein Verbund wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Auf die Siebseite der zweiten Lage dieses Verbundes wurde als dritte Lage ein Polyesterspinnvlies der Fa. Johns Manville mit der Bezeichnung T488/20 geklebt. Das Spinnvlies hat eine Flächenmasse von 20 g/m2, eine Dicke von 0,20 mm und eine Luftdurchlässigkeit von 11000 l/m2s. Als Kleber wurde ein feuchtigkeitsvernetzender Polyurethankleber Typ PUR 700.7 der Firma Kleiberit verwendet. Der Auftrag erfolgte über eine Sprühdüse in Form von Fäden mit einem Auftragsgewicht von 7 g/m2. Das gesamte erfindungsgemäße Filtermaterial hatte eine Flächenmasse von 209 g/m2, eine Dicke von 1,10 mm und eine Luftdurchlässigkeit von 470 l/m2s. An diesem dreilagigen erfindungsgemäßen Filtermaterial wurde dann der mittlere Abscheidegrad und die Staubspeicherfähigkeit nach ISO 4548-12 bestimmt. Dabei wurde die erste Lage angeströmt. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 dargestellt.
  • Beispiel 3 (einlagiges Vergleichsbeispiel)
  • Verwendet wurde ein phenolharzimprägniertes Papier aus 100% Zellulose. Das Papier ist unter der Bezeichnung H9iSG3 von der Fa. Neenah Gessner, Bruckmühl erhältlich und hat eine Flächenmasse von 205 g/m2, eine Dicke von 0,86 mm und eine Luftdurchlässigkeit von 400 l/m2s. Der Gehalt an Imprägniermittel bezogen auf das imprägnierte Papier beträgt 20%. An diesem Papier wurde dann der mittlere Abscheidegrad und die Staubspeicherfähigkeit nach ISO 4548-12 bestimmt. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 dargestellt.
  • Beispiel 4 (glasfaserhaltiges Vergleichsbeispiel)
  • Verwendet wurde ein mit einer methanolischen Phenolharzlösung imprägniertes glasfaserhaltiges Papier aus 95% Zellulose und 5% Microglasfasern 902-106 von Johns Manville. Nach dem Trocknen der Imprägnierung lag der Gehalt an Imprägniermittel bezogen auf das imprägnierte Papier bei 20 Gew%. Das phenolharzimprägnierte glasfaserhaltige Papier hat eine Flächenmasse von 200 g/m2, eine Dicke von 0,94 mm und eine Luftdurchlässigkeit von 400 l/m2s. An diesem Papier wurde dann der mittlere Abscheidegrad und die Staubspeicherfähigkeit nach ISO 4548-12 bestimmt. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
    Beispiel 1 (Vergleich) Beispiel 2 (Erfindung) Beispiel 3 (Vergleich) Beispiel 4 (Vergleich)
    mittlerer Abscheidegrad nach ISO 4548-12 50% bei 14,7 μm 50% bei 8,6 μm 50% bei 14,0 μm 50% bei 13,7 μm
    Staubspeicherfähigkeit nach ISO 4548-12 1,30 g pro 50 cm2 0,94 g pro 50 cm2 0,90 g pro 50 cm2 1,1 g pro 50 cm2
    Luftdurchlässigkeit nach DIN EN ISO 9237 bei 200 Pa Druckdifferenz 470 l/m2s 470 l/m2s 400 l/m2s 400 l/m2s
  • Wie aus der Tabelle 1 hervorgeht, hat das erfindungsgemäße dreilagige Filtermaterial gemäß Beispiel 2 bei ähnlicher Luftdurchlässigkeit wie Beispiel 3 und 4 einen deutlich besseren mittleren Abscheidegrad nach ISO 4548-12. Hieraus geht hervor, dass die dritte Lage nicht nur eine Stützfunktion (wie ursprünglich angenommen) hat, sondern auch zum Filtrationsergebnis beiträgt. Während Beispiel 1 bei zwar deutlich höherer Staubspeicherfähigkeit einen fast gleichen Abscheidegrad hat wie Beispiel 3, zeigt das Beispiel 2 eine deutliche Verbesserung des mittleren Abscheidegrades nach ISO 4548-12. Die Staubspeicherfähigkeit ist bei Beispiel 2 ähnlich der des Beispiels 3 und nur geringfügig schlechter als bei Beispiel 4. Somit wird durch das erfindungsgemäße Filtermaterial eine deutliche Verbesserung des mittleren Abscheidegrades nach ISO 4548-12 bei gleichbleibender Staubspeicherfähigkeit im Vergleich zu herkömmlichem phenolharzimprägniertem Papier und phenolharimprägniertem glasfaserhaltigem Papier erzielt.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es ohne weiteres möglich, dass mindestens eine der ersten, zweiten und dritten Lage aus mehreren Lagen bzw. Schichten besteht. Weiterhin ist es auch möglich, dass zwischen der ersten und zweiten Lage und/oder zwischen der zweiten und dritten Lage eine oder mehrere weitere Lagen aus anderen Materialien vorhanden sind, falls diese die Filtrationsleistung nicht oder zumindest nicht wesentlich beeinflussen. Ferner ist es auch möglich, dass vor der ersten Lage und/oder nach der dritten Lage eine oder mehrere Lagen aus anderen Materialien vorgesehen sind, falls hierdurch die Filtrationsleistung nicht oder zumindest nicht wesentlich beeinflusst wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19752143 A1 [0004]
    • - US 5427597 A [0005]
    • - DE 19618758 A1 [0006]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - Van A. Wente, „Superfine Thermoplastic Fibers”, Industrial Engineering Chemestry, Vol. 48, S. 1342–1346 [0012]
    • - ISO 4548-12 [0013]
    • - ISO 19438 [0013]
    • - DIN EN ISO 536 [0022]
    • - DIN EN ISO 534 [0022]
    • - DIN EN ISO 9237 [0022]
    • - ISO 4548-12 [0022]
    • - ISO 4548-12 [0023]
    • - ISO 4548-12 [0024]
    • - ISO 4548-12 [0025]
    • - ISO 4548-12 [0026]
    • - ISO 4548-12 [0026]
    • - ISO 4548-12 [0026]
    • - DIN EN ISO 9237 [0026]
    • - ISO 4548-12 [0027]
    • - ISO 4548-12 [0027]
    • - ISO 4548-12 [0027]

Claims (17)

  1. Mehrlagiges Filtermaterial zur Flüssigkeitsfiltration mit mindestens einer ersten Lage, mindestens einer zweiten Lage und mindesten einer dritten Lage, wobei in Durchströmungsrichtung gesehen die erste Lage ein nassgelegtes Vlies aus Zellulose oder Synthesefasern oder einer Mischung daraus ist, die zweite Lage ein Meltblownvlies ist und die dritte Lage ein offenporiges Spinnvlies ist.
  2. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Lage jeweils eine Siebseite und eine Oberseite aufweisen, wobei die Siebseite der ersten Lage mit der Oberseite der zweiten Lage verbunden ist.
  3. Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lagen miteinander durch Kleben und/oder Schweißen miteinander verbunden sind.
  4. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei benachbarte Lagen mittels eines Klebers miteinander verbunden sind, der einen Erweichungspunkt von über 200°C besitzt.
  5. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der benachbarten Lagen mittels eines feuchtigkeitsvernetzenden Polyurethanklebers miteinander verbunden sind.
  6. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Lagen durch Schweißverbindungen miteinander verbunden sind, wobei die Fläche der Schweißverbindungen maximal 10% der Gesamtfläche ausmacht.
  7. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage aus mehreren Schichten besteht, wobei die Luftdurchlässigkeit der einzelnen Schichten in Durchströmungsrichtung abnimmt.
  8. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage imprägniert ist.
  9. Filtermaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung hydrophil ist.
  10. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage eine Flächenmasse von 80–230 g/m2, eine Dicke von 0,3–1,0 mm und eine Luftdurchlässigkeit von 300–2000 l/m2s hat.
  11. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage eine Flächenmasse von 15–80 g/m2, eine Dicke 0,05–1,0 mm, eine Luftdurchlässigkeit von 100–2000 l/m2s und einen Faserdurchmesser von 0,5–10 μm hat.
  12. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Meltblownvlies der zweiten Lage aus einem Polymer besteht, das ein Polybutylentherephtalat, ein Polyethylentherephthalat, ein Polyamid oder ein Polyphenylensulfid ist.
  13. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage einen Anfangsabscheidegrad nach ISO 19438 aufweist, der höher ist als der der ersten Lage.
  14. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage einen mittleren Abscheidegrad nach ISO 4548-12 aufweist, der höher ist als der der ersten Lage.
  15. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Lage eine Flächenmasse von 5–50 g/m2 und eine Luftdurchlässigkeit von 500–30000 l/m2s hat.
  16. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das offenporige Spinnvlies der dritten Lage aus Fasern besteht, die aus einem oder mehreren Polymeren der Gruppe Polyethlentherephtalat, Polybutylentherephthalat, Polyethylennaphthalat, Polybutylennaphthalat, Polyamid oder Polyphenylensulfid bestehen.
  17. Filterelement, hergestellt aus einem Filtermaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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