DE102007018938A1

DE102007018938A1 - Filterelemente mit gefalteten und gewellten Filterkörpern mit Versteifungselementen aus strahlenvernetzten Polymeren

Info

Publication number: DE102007018938A1
Application number: DE102007018938A
Authority: DE
Inventors: Marcus Dr. Seitz
Original assignee: Helsa Automotive GmbH and Co KG
Current assignee: Mann and Hummel Innenraumfilter GmbH and Co KG
Priority date: 2007-04-21
Filing date: 2007-04-21
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2027-04-22
Also published as: DE102007018938B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Einsatz in einer Filtereinrichtung zur Reinigung von Luft mit einem gefalteten oder gewellten Filterkörper und mit mindestens einem Versteifungselement auf der Anström- und/oder Abströmseite des Filterkörpers, das quer zur Längsrichtung der Wellen oder Falten angeordnet ist, wobei das Versteifungselement ein strahlenvernetztes Polymer und mindestens einen Füllstoff umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Einsatz in eine Filtereinrichtung zur Reinigung von Luft mit einem gefalteten oder gewellten Filterkörper und mit mindestens einem Versteifungselement auf der Anström- und/oder Abströmseite des Filterkörpers, das quer zur Längsrichtung der Wellen oder Falten angeordnet ist, wobei das Versteifungselement ein strahlenvernetztes Polymer und mindestens einen Füllstoff umfasst.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung desselben Filterelementes sowie die Verwendung dieses Filterelementes als Kabinenluftfilter, Umluftfilter, Reinraumfilter, Abluftfilter, Wohnraumfilter und/oder Staubsaugerfilter.
Derartige Filterelemente sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Zur Verhinderung einer Verformung von Luftfiltern bei Durchströmung bzw. um die Verwendung von nicht-biegesteifen Filtermaterialien zu ermöglichen, werden im Stand der Technik sogenannte Kleberraupen beschrieben. Die Kleberraupen halten das Filterelement auch bei hohen Volumenströmen in seiner Form und verhindern eine Schädigung des Filters durch Verformung. Im Stand der Technik werden Heißkleber zur Herstellung der Versteifungselemente beschrieben ( DE 197 13 238 A1 ). Diese Kleber haben jedoch den großen Nachteil, dass sie bei Erwärmung ihre Eigensteifigkeit verlieren können und somit die Stabilisierungswirkung bei höheren Temperaturen verloren gehen kann. Eine ähnliche Problematik tritt auf, wenn thermostabile Versteifungselemente, beispielsweise in Vliesform, die mit einem Heißkleber an dem Filterelement befestigt werden, zur Stabilisierung verwendet werden.
Ferner wird auch die Verwendung von wärmehärtbaren Polymeren beschrieben. Derartige Polymere sind allerdings nicht geeignet, um Versteifungselemente bei Filtermaterialien zu bilden, welche nicht wärmebeständig sind ( US 2006/0005517 A1 ).
Aufgabe der vorliegende Erfindung ist es daher, Filterelemente mit gefalteten oder gewellten Filterkörper bereitzustellen, welche auch bei höheren Temperaturen dauerhaft stabil sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von Filterelementen bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Filterelement zum Einsatz in eine Filtereinrichtung zur Reinigung von Luft mit einem gefalteten oder gewellten Filterkörper und mindestens einem Versteifungselement auf der Anström- und/oder Abströmseite des Filterkörpers, das quer zur Längsrichtung der Wellen oder Falten angeordnet ist, wobei das Versteifungselement ein strahlenvernetztes Polymer und mindestens einen Füllstoff umfasst.
Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Filterelements sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 angegeben.
Die Erfindung betrifft ferner auch ein Filterelementzwischenprodukt für die Herstellung des erfindungsgemäßen Filterelements mit einem gefalteten oder gewellten Filterkörper und mit mindestens einem, vorzugsweise langgestreckten, Versteifungselement auf der Anström- und/oder Abströmseite des Filterkörpers, das quer zur Längsrichtung der Falten oder Wellen angeordnet ist, wobei das Versteifungselement eine strahlenvernetzbare Polymervorstufe und mindestens einen Füllstoff umfasst.
Durch Bestrahlung wird die strahlenvernetzbare Polymervorstufe in ein strahlen vernetztes Polymer überführt, wobei aus dem erfindungsgemäßen Filterelementzwischenprodukt das erfindungsgemäße Filterelement entsteht.
Unter dem Begriff "quer zur Längsrichtung der Falten oder Wellen" im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, daß die Versteifungselemente schräg, diagonal, im wesentlichen senkrecht oder senkrecht zu der Längsrichtung der Falten oder Wellen angeordnet sind.
Unter dem Begriff "gefalteter Filterkörper" sind vorzugsweise plissierte oder zickzackförmig gefaltete Filterkörper zu verstehen.
Bei einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Filterelement lang gestreckte Versteifungselemente auf, die sich sich von einem Ende zum anderen Ende des Filterkörpers erstrecken. Vorzugsweise verlaufen die Versteifungselemente in einer geraden Linie.
Bei einer Ausführungsform sind die Versteifungselemente im wesentlichen porenfrei ausgebildet.
Bei einer Ausführungsform ist das Versteifungselement selbstklebend und ist vorzugsweise ohne einen zusätzlichen Klebstoff auf dem Filterkörper fixiert.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Filterelement umfassend mindestens ein Versteifungselement auf der Anström- und auf der Abströmseite des Filterkörpers.
Bei einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Filterelement mindestens 2 Versteifungselemente auf. Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Filterelement 3 oder 4 Versteifungselemente auf. Vorzugsweise sind die Versteifungselemente am Rand des Filterelementes angeordnet. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes sind die Ränder der Versteifungselemente in einem Abstand von höchstens 5 cm, vorzugsweise in einem Abstand von 5 cm bis 2 cm, von einander angeordnet.
Bei einer Ausführungsform weist der Filterkörper zusätzlich einen Seitenstreifen auf, der in der seitlichen Öffnungsebene der Falten oder Wellen des Filterkörpers angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Filterkörper zusätzlich zwei Seitenstreifen auf, die beiderseits an der Seite der Öffnungsebenen der Falten oder Wellen des Filterkörpers angeordnet sind.
Unter Seitenstreifen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind strang- und/oder streifenförmige Elemente zu verstehen, die weiter zur Stabilisierung des Filterkörpers beitragen. Vorzugsweise bestehen die Verstärkungselemente aus dem gleichen Material wie die Versteifungselemente.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes besteht der Filterkörper aus einem biegsamen Material.
Die Versteifungselemente dienen als Abstandshalter der Falten oder Wellen zu einander und stabilisieren die Anordnung des Filterkörpers in dem Filterelement, insbesondere bei der Durchströmung mit einem flüssigen oder gasförmigen Fluid.
Die Versteifungselemente liegen vorzugsweise in langgestreckter Form vor und können in Strang- und/oder Streifenform aufgetragen werden und/oder angeordnet sein. Vorzugsweise weisen die Versteifungselemente eine Dicke in einem Bereich von 0,1 cm bis 0,8 cm, weiter bevorzugt in einem Bereich von 0,3 bis 0,5 cm, auf.
Die strahlenvernetzbare Polymervorstufe, welche zu dem strahlenvernetzten Polymer gehärtet wird, umfasst einen Füllstoff in einer Menge, so dass vor der Strahlenvernetzung die strahlenvernetzbare Polymervorstufe und der Füllstoff eine viskose Formmasse bilden, welche auf den Filterkörper aufgebracht werden kann und im wesentlichen kein Fließverhalten aufweist.
Vorzugsweise verbleibt die strahlenvernetzbare Polymervorstufe zu mindestens 95 Volumen-%, vorzugsweise zu 100 Volumen-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der strahlenvernetzbaren Polymervorstufe, in dem Bereich, in welchem die strahlenvernetzbare Polymervorstufe ursprünglich aufgebracht wurde. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements weist die Masse aus der strahlenvernetzbaren Polymervorstufe und dem Füllstoff thixotrope Eigenschaften auf.
Bei einer Ausführungsform liegt das strahlengehärtete Polymer in Form eines Netzwerks vor.
Bei einer Ausführungsform umfassen die Versteifungselemente 12,5 bis 27 Gew.-% Füllstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht des strahlenvernetzten Polymers und des Füllstoffs.
Als Füllstoff wird vorzugsweise ein anorganischer, vorzugsweise mineralischer Füllstoff, verwendet. Der Füllstoff liegt dabei in partikulärer Form vor. Die Partikelgröße liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich von 10 nm bis 500 μm, weiter bevorzugt in einem Bereich 20 nm bis 50 μm, am meisten bevorzugt in einem Bereich von 1 μm bis 50 μm, vor.
Bei einer Ausführungsform ist der Füllstoff aus der Gruppe, bestehend aus SiO₂, Talk, Glas, Wollastonit, Al₂O₃, Kaolin, Calciumsulfat, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Aluminiumsilikat, Aluminiumnitrit, Aluminiumhydroxid und Mischungen davon ausgewählt.
Bei einer Ausführungsform ist das strahlenvernetzte Polymer aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten, Poly(meth)acrylaten, Polyolefine, Polyvinylether, Polyvinylamide, ungesättigte Polyester und Mischungen davon, ausgewählt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das strahlenvernetzte Polymer Polypropylen oder Polypropyleneinheiten.
Ferner sind Polymere auf der Basis von (Meth)acrylaten, wie Polyester(Methacrylate), Polyether(Methacrylate), Urethan(Methacrylate), Epoxy(Methacrylate), Silikon(Methacrylate), insbesondere deren Blockpolymere, Propfpolymere und/oder Copolymere, bevorzugt.
Das strahlenvernetzte Polymer kann ferner Pigmente, Farbstoffe, Stabilisatoren, usw. umfassen.
Die Anordnungen und chemischen Zusammensetzungen des erfindungsgemäßen Filterelements werden auch für das Filterelementzwischenprodukt eingesetzt mit dem Unterschied, dass an Stelle des strahlenvernetzten Polymers eine strahlenvernetzbare Polymervorstufe eingesetzt wird.
Bei einer Ausführungsform ist die strahlenvernetzbare Polymervorstufe aus Monomeren, Oligomeren und/oder vernetzbaren Polymeren der Gruppe, bestehend aus Acrylaten, (Meth)acrylaten, Olefinen, Vinylethern, Vinylamiden, ungesättigte Ester und Mischungen davon, ausgewählt.
Die strahlenvernetzbaren Verbindungen können weitere reaktive Gruppen, z. B. Melamin, Isocyanat, Anhydrid, Alkohol, Carbonsäuregruppen für eine zusätzliche thermische Stabilisierung, z. B. durch die chemische Reaktion von Alkohol-, Carbonsäure-, Amin-, Anhydrid-, Isocyanat- und/oder Melamingruppen enthalten.
Bei einer Ausführungsform umfassen die Versteifungselemente vor der Strahlenvernetzung 3 bis 5 Gew.-% Photoinitiatoren, bezogen auf das Gesamtgewicht des strahlenvernetzten Polymers und des Füllstoffs.
Als Photoinitiatoren kommen in Betracht z. B. Benzophenon, Alkylbenzophenon, halogenmethylierte Benzophenone, Michlerketone, Anthron, und halogenierte Benzophenone. Ferner eignen sich Benzoin und seine Derivate. Ebenfalls wirksame Photoinitiatoren sind Anthrachinon und zahlreiche seiner Derivate, bspw. β-Methylanthrachinon, tert.-Butylanthrachinon und Anthrachinoncarbonsäureester und besonders wirksame Photoinitiatoren mit einer Acylphosphinoxidgruppe, wie Acylphosphinoxid oder Bis-Acylphosphinoxid, z. B. 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid.
Bei einer Ausführungsform umfassen die Versteifungselemente zusätzlich zu der strahlenvernetzbaren Polymervorstufe und dem Füllstoff noch ein Trägermaterial, welches die zu härtenden Versteifungselemente stabilisiert und nach deren Strahlenvernetzung entfernt wird.
Bei einer Ausführungsform besteht der Filterkörper aus einem thermoplastischen Polymer. Die Kombination eines thermoplastischen Filterkörpers mit strahlenvernetzten Versteifungselementen ermöglicht die Herstellung und Verwendung eines stabilen Filterelementes bei niedrigeren Temperaturen, die zu keiner Verformung des Filterkörpers führen.
Bei einer Ausführungsform weisen die strahlenvernetzten Versteifungselemente duroplastische Eigenschaften auf. Das Filterelement wird daher auch bei höheren Temperaturen in Form gehalten.
Die Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements mit einem gefalteten oder gewellten Filterkörper gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines gefalteten oder gewellten Filterkörpers,
b) Aufbringen mindestens eines Versteifungselementes, in vorzugsweise langgestreckter Form, auf den Filterkörper auf der Anström- und/oder Abströmseite quer zur Längserstreckung der Wellen und Falten, wobei das Versteifungselement eine strahlenvernetzbare Polymervorstufe und mindestens einen Füllstoff umfasst, und
c) das Versteifungselement durch Bestrahlung gehärtet wird.

Die für das erfindungsgemäße Filterelement beschriebene Anordnungen und chemischen Zusammensetzungen können auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.
Vorzugsweise weist die strahlenvernetzbare Polymerstufe mit dem Füllstoff thixotrope Eigenschaften auf. Durch die Zugabe des Füllstoffs wird die Viskosität der strahlenvernetzbaren Polymervorstufe vorzugsweise so eingestellt, dass die strahlenvernetzbare Polymervorstufe auf den Filterkörper aufgebracht werden kann, ohne in die Falten und Wellen zu fliessen. Vorzugsweise verbleibt die aufgetragene Polymervorstufe zu 95%, vorzugsweise zu 100% an ihrem Auftragsort. Hierdurch wird beispielsweise die Durchführung eines kontinuierlichen Verfahrens ermöglicht.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Strahlenvernetzung unter Schutzgas durchgeführt. Als Schutzgas kommen bspw. Edelgase, wie Argon, Kohlenwasserstoffe und halogenierte Kohlenwasserstoffe, CO₂ und/oder Stickstoff in Betracht. Bei der Verwendung von Schutzgas kann für die Strahlenvernetzung eine Strahlung mit einer niedrigeren Energie verwendet werden.
Die Dauer, Intensität und Wellenlänge der Bestrahlung hängt von dem gewünschten Vernetzungsgrad sowie von der eingesetzten Polymervorstufe ab.
Zusätzlich kann die strahlenvernetzbare Polymervorstufe Photoinitiatoren enthalten.
Soweit die strahlenvernetzbaren Polymervorstufen Photoinitiatoren enthalten, sollten diese Photoinitiatoren Absorptionswellenlängen im Bereich des emittierten Lichtes haben. Geeignete Photoinitiatoren sind insbesondere die oben genannte Photoinitiatoren mit Acylphosphinoxidgruppen.
Die Versteifungselemente, umfassend die strahlenvernetzbare Polymervorstufe und den Füllstoff, können nach üblichen Verfahren auf den Filterkörper aufgebracht werden. Beispielsweise kann das Auftragen von oben erfolgen. Dabei werden die Versteifungselemente von oben auf den Filterkörper, der mit den Faltenkanten oder Biegungen nach oben weist, aufgebracht. Das Aufbringen der Versteifungselemente auf die Faltenkanten oder Biegungen des Filterkörpers kann auch dadurch erfolgen, dass die Versteifungselemente auf ein Trägerelement aufgebracht werden und anschließend von oben der Filterkörper mit den Faltenkanten oder Biegungen nach unten auf die Versteifungselemente aufgesetzt wird.
Die Viskosität der strahlenvernetzbaren Polymervorstufe mit dem Füllstoff ist vorzugsweise so gewählt, dass der Klebstoff nicht in die Falten und/oder Wellentäler hineinfließt, sondern lediglich die nach oben weisenden Kanten und/oder Biegungen des Filterkörpers verbindet. Das Auftragen der strahlenvernetzbaren Polymervorstufe mit dem Füllstoff kann strang-, und/oder streifenförmig erfolgen. Bspw. kann eine Düse zum Auftragen der strahlenvernetzbaren Polymervorstufe mit dem Füllstoff verwendet werden.
Die Strahlenvernetzung kann mit Elektronenstrahlen, Röntgen- oder Gammastrahlen, und/oder UV-Strahlung erfolgen.
Bei einer Ausführungsform erfolgt die Strahlenvernetzung bei einer Wellenlänge kleiner als 400 nm. Vorzugsweise liegt die Wellenlänge in einem Bereich von 30 bis 380 nm.
Als Strahlungsquelle können Leuchtmittel, die ein Linienspektrum oder ein Breitbandspektrum abstrahlen, verwendet werden. Bspw. können als Strahlungsquelle Glühlampen, Halogenlampen, Xenonlampen, Quecksilberdampflampen, gepulste Lampen verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Bestrahlung indirekt durch den Filterkörper. Vorzugsweise besteht der Filterkörper aus einem strahlungsdurchlässigen Material. Besonders bevorzugt besteht der Filterkörper aus Polypropylen oder umfasst Polypropylen.
Bei einer Ausführungsform besteht der Filterkörper aus einem thermoplastischen Material.
Bei einer Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich vorzugsweise mit einem Transportband durchgeführt.
Bei einer Ausführungsform wird die strahlenvernetzbare Polymervorstufe mit dem Füllstoff durch Aufdüsen auf den Filterkörper aufgetragen, wobei eine auf das Transferband gerichtete Düse zum Auftragen des Klebstoffs verwendet wird.
Der Auftrag des Klebstoffes kann auch indirekt erfolgen. Hierzu wird der Klebstoff mittels einer Düse beispielsweise streifenförmig auf ein Transferband aufgetragen. Über Druck der Düse und Geschwindigkeit des Transferbandes kann die Menge des aufzutragenden Klebstoffs reguliert werden. Im Anschluß an das Klebstoffauftragen erfolgt das Eindrücken des Filterkörpers in die strahlenvernetzbare Polymervorstufe, die einen Füllstoff enthält. Für die Stabilisierung von Filtern ist ein regelmäßiger Abstand der Filterfalten oder Filterwellen vorteilhaft.
Die Kombination eines Transferbandes und die Vernetzung unter Schutzgas ermöglicht die Herstellung von Filterelementen in einem sehr wirtschaftlichen Prozeß.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Filterelement um einen Luftfilter.
Das Filterelement kann als Kabinenluftfilter, Umluftfilter, Reinraumfilter, Abluftfilter, Wohnraumfilter und/oder Staubsaugerfilter verwendet werden.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, jedoch in keiner Weise beschränken.
Beispiele
Beispiel 1
Einem handelsüblichen UV-härtbaren Lack auf Acrylatbasis (BASF 5191/1) wurde solange Kieselgel (Levasil 200, H. C. Starck ca. 40 nm mittlerer Teilchendurchmesser) zugegeben bis ein pastöses Gemisch mit thixotrophen Eigenschaften entstand. In diesem Beispiel betrug der Gewichtsanteil an Kieselgel 18 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des pastösen Gemisches. Dem pastösen Gemisch wurden 4 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des pastösen Gemisches eines Photoinitiator auf Acyloxidbasis zugesetzt, der ein Absorptionsmaximum im langwelligen UV-Bereich (ca. 380 nm) besitzt. Die pastöse Polymervorstufe wurde mit Hilfe einer Spritzenvorrichtung in Strangform auf ein Transferband aufgebracht. Dabei wurden Versteifungselemente mit ca. 4 mm Breite und ca. 6 mm Höhe geformt. In die Versteifungselemente wurde ein gefalteter Kabinenluftfilter aus Polypropylen eingelegt, so dass die Faltenspitzen senkrecht zu den Versteifungselementen angeordnet wurden. Die Vernetzung des Versteifungselementes erfolgte durch drei unterschiedliche Methoden:

a) Das Filterelement wurde vom Transportband abgenommen und die Streifen der strahlenvernetzbaren Polymervorstufe wurden durch direkte, einminütige Bestrahlung mit einem langwellig emittierenden Strahler (Gallium dotiert) mit ca. 2000 Watt Leistung bei einer Wellenlänge von ca. 380 nm ausgehärtet.
b) Das Filterelement wurde auf dem Transportband belassen und die strahlenvernetzbare Polymervorstufe wurde von der Seite des Filterkörper bestrahlt, der nicht mit der Polymervorstufe belegt war (3). Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die Vernetzung bei Polypropylenfiltermaterialien auch durch die indirekte Bestrahlung durch den Filterkörper erfolgen kann, falls die UV-Transparenz dieses Merkmals hierfür ausreicht. Auf diese Weise können Filterelemente hergestellt werden, bei denen die Abnahme vom Transferband erst nach der Vernetzung der Streifen erfolgte. Dies ermöglicht eine extrem wirtschaftliche Herstellung der Filterelemente in einem kontinuierlichen Prozess.
c) Die Vernetzung wurde wie unter a) beschrieben durchgeführt mit dem Unterschied, dass das Filterelement mit 400 Watt 30 Sekunden in einer Wanne unter CO₂-Atmosphäre bestrahlt wurde. Die Vernetzung war dabei vergleichbar zu der längeren hochenergetischen Bestrahlung an Luft in Schritt a). Die Variante c) zeigt deutlich, dass die Leistung des UV-Strahlers reduziert werden kann, falls die Vernetzung unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird.

Beispiel 2
Um die Versteifungswirkung zu testen, wurden auf einen Filterkörper aus Polypropylen mit einer Grundfläche von 300 × 210 mm 2 Streifen aus einem handelsüblichen UV-vernetzbaren Lack (BASF 5191/1) mit 20 Gew.-% Bariumsulfat (bezogen auf die Gesamtmenge des UV-vernetzbaren Lacks) aufgebracht und mit einer Strahlung von 2000 Watt, bei einer Wellenlänge von ca. 380 nm, für 1 min gehärtet. Anschließend wurde das erfindungsgemäße Filterelement in einem Klimaschrank einer Kfz-Klimaanlage durchströmt. Die Durchströmung erfolgte bei 60°C. Im Vergleich hierzu wurden Filterelemente mit Versteifungselementen aus thermoplastischen Schmelzklebern auf Polyolefinbasis bei 60°C unter den gleichen Bedingungen getestet. Diese wurden zum Teil vom Lüfter der Klimaanlage aufgrund einer massiven Verformung zerstört. Im Unterschied hierzu wies das erfindungsgemäße Filterelement eine hervorragende Formstabilität auf. Das Beispiel zeigt deutlich die verbesserte Stabilität von Filterelementen, welche mit Versteifungselementen aus einem strahlenvernetzten Polymer mit einem Füllstoff hergestellt sind.
Figuren
In 1a), 1b) und 2) sind Ausführungsbeispiele des Filterelements dargestellt.
Dabei zeigt 1a) eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Filterelementes. Das Filterelement 1 weist einen gefalteten Filterkörper 2 mit Faltenkanten 3 und mit einem langgezogenen Versteifungselement 4 auf.
1b) zeigt wie 1a) ein Filterelement eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Filterelementes mit dem Unterschied, dass der Filterkörper gewellt ist.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Filterelements 1 entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1a) mit 2 Versteifungselementen 4.
3 zeigt eine Anlage zur kontinuierlichen Produktion der Filterelemente 1, wobei die Strahlenvernetzung durch den Filterkörper 2 hindurch durchgeführt wird. Hierbei wird zunächst durch eine Auftragsvorrichtung 5 eine strahlenvernetzbare Polymervorstufe mit Füllstoff als Versteifungselement 4 auf das Transportband 6 aufgebracht. Anschließend wird der Filterkörper 2 auf das Versteifungselement 4 aufgesetzt. Das Transportband 6 durchläuft eine Wanne mit Schutzgasatmosphäre 8 und wird von oben mit einer UV-Lichtquelle 7 bestrahlt. Das fertige Filterelement 1 verläßt auf dem Transportband 6 die Wanne mit der Schutzgasatmosphäre 8.

1: Filterelement
2: Filterkörper
3: Faltenkante
4: Versteifungselement
5: Auftragsvorrichtung strahlenvernetzbares Polymer
6: Transportband
7: UV-Lichtquelle
8: Wanne mit Schutzgasatmosphäre

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19713238 A1 [0003]
- US 2006/0005517 A1 [0004]

Claims

Filterelement (1) zum Einsatz in eine Filtereinrichtung zur Reinigung von Luft mit einem gefalteten oder gewellten Filterkörper (2) und mit mindestens einem Versteifungselement (4) auf der Anström- und/oder Abströmseite des Filterkörpers (2), das quer zur Längsrichtung der Wellen oder Falten angeordnet ist, wobei das Versteifungselement (4) ein strahlenvernetztes Polymer und mindestens einen Füllstoff umfasst.
Filterelement (1) nach Anspruch 1, umfassend mindestens ein Versteifungselement (4) auf der Anström- und auf der Abströmseite des Filterkörpers (2).
Filterelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das strahlenvernetzte Polymer duroplastische Eigenschaften aufweist.
Filterelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Versteifungselement (4) im wesentlichen porenfrei ausgebildet ist.
Filterelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Versteifungselement (4) ohne einen zusätzlichen Klebstoff auf dem Filterkörper (2) fixiert ist.
Filterelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Versteifungselement (4) 12,5 bis 27 Gew.-% Füllstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht des Füllstoffs und des strahlenvernetzten Polymers, umfasst.
Filterelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Füllstoff aus der Gruppe, bestehend aus SiO₂, Talk, Glas, Wollastonit, Al₂O₃, Kaolin, Calciumsulfat, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Aluminiumsilikat, Aluminiumnitrit, Aluminiumhydroxid und Mischungen davon, ausgewählt ist.
Filterelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das strahlenvernetzte Polymer aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten, Poly(meth)acrylaten, Polyolefinen, Polyvinylethern, Polyvinylamiden, ungesättigten Polyestern, und Mischungen davon, ausgewählt ist.
Filterelement (1) nach Anspruch 8, wobei das strahlenvernetzte Polymer ein Polypropylen ist.
Filterelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Versteifungselement (4) vor der Strahlenvernetzung 3 bis 5 Gew.-% Photoinitiatoren, bezogen auf das Gesamtgewicht der Photoinitiatoren und des strahlenvernetzten Polymers, enthält.
Filterelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filterkörper (2) aus einem thermoplastischen Polymer besteht.
Filterelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Seitenstreifen, der an der seitlichen Öffnungsebene der Falten oder Wellen des Filterkörpers (2) angeordnet ist.
Filterelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend 2 Seitenstreifen, die beiderseits an den seitlichen Öffnungsebenen der Falten oder Wellen des Filterkörpers (2) angeordnet sind.
Filterelementzwischenprodukt für die Herstellung eines Filterelements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit einem gefalteten oder gewellten Filterkörper (2) und mit mindestens einem langgestreckten Versteifungselement (4) auf der Anström- und/oder Abströmseite des Filterkörpers (2), das quer zur Längsrichtung der Falten oder Wellen angeordnet ist, wobei das Versteifungselement (4) eine strahlenvernetzbare Polymervorstufe und mindestens einen Füllstoff umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Filterelements mit einem gefalteten oder gewellten Filterkörper, umfassend folgende Schritte: a) Bereitstellen eines gefalteten oder gewellten Filterkörper, b) Aufbringen mindestens eines Versteifungselementes auf den Filterkörper auf der Anström- und/oder Abströmseite quer zur Längserstreckung der Wellen und Falten, wobei das Versteifungselement eine strahlenvernetzbare Polymervorstufe und mindestens einen Füllstoff umfasst, und c) das Versteifungselement durch Bestrahlung gehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die strahlenvernetzbare Polymervorstufe aus Monomeren, Oligomeren und vernetzungsfähigen Polymeren der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten, Poly(meth)acrylaten, Polyolefinen, Polyvinylether, Polyvinylamide, ungesättigte Polyester und Mischungen davon, ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, wobei die Strahlenvernetzung unter Schutzgas durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die strahlenvernetzbare Polymervorstufe 3 bis 5 Gew.-% Photoinitiatoren, bezogen auf das Gesamtgewicht der Photoinitiatoren und der strahlenvernetzbaren Polymervorstufe, zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Bestrahlung indirekt durch das Filterelement und/oder den Filterkörper erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das Verfahren ein kontinuierliches Verfahren ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei die strahlenvernetzbare Polymervorstufe strangförmig oder streifenförmig auf ein Transferband aufgetragen wird, anschließend der gefaltete oder gewellte Filterkörper auf die strahlenvernetzbare Polymervorstufe aufgebracht wird und die Polymervorstufe durch Bestrahlung, vorzugsweise von der der strahlenvernetzbaren Polymervorstufe abgewandten Seite des Filterkörpers, gehärtet wird und anschließend das Filterelement von dem Transferband abgelöst wird.
Verwendung des Filterelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Kabinenluftfilter, Umluftfilter, Reinraumfilter, Abluftfilter, Wohnraumfilter und/oder Staubsaugerfilter.