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DE2137309A1 - Filter aus einem zickzackfoermig gefalteten papierstreifen - Google Patents

Filter aus einem zickzackfoermig gefalteten papierstreifen

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DE2137309A1
DE2137309A1 DE2137309A DE2137309A DE2137309A1 DE 2137309 A1 DE2137309 A1 DE 2137309A1 DE 2137309 A DE2137309 A DE 2137309A DE 2137309 A DE2137309 A DE 2137309A DE 2137309 A1 DE2137309 A1 DE 2137309A1
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Gerhard Obernosterer
Karl-Heinz Schulz
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Purolator Filter GmbH
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Description

23* Juni 1971
PUROLATOR Filter GmbH,, 711 ÖHRINGEN, Poetfach 91 Filter aue einem zickzacfcförmig gefalteten Papierstreifen
Die Erfindung betrifft ein Filter mit einem aus einem zickzackförmig gefalteten mit thermoplastischem Kunstharz imprägnierten papieretreifen bestehenden Faltblock, der abgedichtet in einen Rahmen eingefaßt ist»
Filter dieser Art werden als Filtereinsätze quer in einen Strömungskanal für das zu filternde Medium, zum Beispiel die Ansaugluft für Verbrennungekraftmaschinen oder öl oder Treibstoff für Verbrennungskraftmaschinen, gestellt« Dabei durchsetzt das Filtermedium die Poren des Papierstreifens, wobei mit der Faltenstruktur der zur Verfugung stehende Filterpapierquersohnitt vergrößert wird« Um Nebenechlüese zu vermeiden dient der Rahmen, der gegen die Wand des Strömungskanala in dem das Filtermedium strömt abgedichtet ist.
Bei einem bekannten Filter dieser Art ist der Rahmen eine Kunststoffleiste, die den Faltblockrand vollständig einfaSt und mit diesem verklebt ist«
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ORIGINAL INSPECTED
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filter der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß es insbesondere im Zuge der Massenfertigung einfacher herstellbar ist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus dem zusammengepreßten,durch das Kunstharz der Imprägnierung verfestigten Band des Faltblockes besteht. Nach der Erfindung besteht der Rahmen aus dein bereits vorhandenen, verfestigten gefalteten Papierstreifen, wobei die Versteifung durch den Kunstharz der Imprägnierung erzielt wird, der zur Versteifung der Faltenstruktur im Faltblock bereits vorhanden ist·
Ein Filter nach der Erfindung läßt sich außerordentlich einfach herstellen, indem der Rand des Faltblockes, dessen Falten auf den endgültigen Abstand zusammengeschoben sind, in Richtung senkrecht zur Flächenausdehnung des Faltblockes gepreßt und gleichzeitig erwärmt wird, wobei der Preßdruck so hoch ist, daß die Poren des Filterpapiers verdichtet werden und die Erwärmung so hoch ist, daß das Kunstharz echweißfähig ist und daß dann unter weitgehender Aufrechterhaltung des PreSdruckes der zusammengepreßte Rand abgekühlt wird bi* zur Verfestigung des Kunstharzes und daß dann der Preßdruck abgesetzt wird«
Besonders vorteilhaft bei der Erfindung ist ee, daß der Rahmen, da er aus dem Filterblockmaterial besteht, mit diesem von vornherein dicht verbunden ist. Die Erfindung gestattet es, die Außenkonturen eines Flachfilters nahezu beliebig auszugestalten, zum Beispiel in rechteckiger Form, in kreisrunder Form, in ovaler Form, in dreieckiger Form und so weiter· Das Flachfilter kann auf diese Weise auch komplizierteren Querschnittsformen eines Strömungskanale für das Filteraedium angeformt werden.
Man kann den Rahmen mit einem Profil pressen, wodurch man unter Umständen günstige Angriffspunkte fiir Halte- und Mehtmittel,
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die am Rahmen anzusetzen sind, gewinnt· Ea ist auch leicht möglichs mehrere flache Filter durch abechnittsweises Ineinanderfügen ihrer gegenseitigen gewreßten Rahmen au einem mehrteiligen Filter zusammenzufügen. Das mehrteilige Filter kann ein Flachfilter sein, es kann sich aber auch in den Raum erstrecken, in dem einzelne Flachfiiter wie die Flächen eines mehrflächigen Raumkörpers zusammengesetzt sind.
In manchen Fällen ist es wünschenswert, daß Filter gegen Hitzeeinwirkung zu schützen. Das kann mit einem vorgesetzten Metallschutznetz geschehen. Ein solches Schutznetz läßt sich sehr ein ' fach mit dem Filter verbinden, indem es sich über die Filterfläche erstreckt und mit seinem Rand in den gepreßten Rahmen des Faltblockes eingepreßt ist und zwar vorzugsweise in einem Arbeitsgang mit dem Verfestigen des Filterblocksrandes zum Rahmen.
Bei sehr ausgedehnten Flachfiltern ist eine zusätzliche Versteifung in mittleren Bereichen wünschenswert« Dem trägt eine Weiterbildung Rechnung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß im Faltblock Versteifungsrippen vorgesehen sind, die aus zusammengepreßten durch das Kunstharz der Imprägnierung verfestigten Faltenabschnitten des Faltblocks bestehen. Auch diese Versteifungsrippen können sehr einfach, nämlich auf die gleiche Weise wie die Ränder und unter | Umständen sogar in einem einzigen Arbeitsgang mit diesen, hergestellt werden. Diese Versteifungsrippen stützen durch ihre eigene Steifigkeit den Faltblock. Wenn dies nicht ausreicht, können sie ihrerseits auf äußeren Haltemitteln abgestützt sein.
Bei d.er Imprägnierung des Papierstreifens für den Faltblock handelt es sich vorzugsweise um Phenolharz, in dem das poröse Filterpapier getränkt ist· Im fertigen Filterpapier beträgt der Gewichtsanteil des Phenolharzes etwa 16 bis 20 i*\
Der Druck zum Zusammenpressen und Befestigen des Randes des Faltblockes zu dem stabilen Dichtrahmen beträgt etwa eine Tonne pro Quadratzentimeter, Man kann aber auch mit se.ir viel geringeren
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Drücken, sum Beispiel drei- bis vierhundert Kilogramm pro Quadrat» Zentimeter» unter Umständen noch befriedigende Ergebnisse erzielen«
Zum Verfestigen des zusammengepreßten Randes wird dieser bei Einwirken des PreSdruckes erwärmt auf eine Temperatur zwischen hundert und zweihundert &raö, abhängig von der Schmelzfähigkeit des Kunstharzes der Iraurägnierung. Bei Phenolharz im Gewichtsanteil von 16$ hat sich eine Krwärmungsteraperatur von einhundertseehzig Grad Celsius als zweckmäßig erwiesen«
Zum Verfestigen des Randes wird zunächst der volle Preßdruck angesetzt und dabei der Kunstharz der Imprägnierung bis zur Schweißfähigkeit erwfänsit· Nach etwa zehn Sekunden Druckeinwirkung läßt man den nun zusammengepreßten Rand unter Aufrechterhaltung des PreS-druckeß abkühlen, soweit bis der zusammengepreßte Rand genügend Sigenfestigkelt hat« Das ist bei Verwendung von Phenolharz bei etwa fünfundneunzig Grad Celsius der Pail» Fünf Minuten haben sich sis AbkUhlseit als ausreichend erwiesen. Nach Ablauf dieser fünf Minuten tsirci der Preßdruck abgesetzt und der Rahmen ist fertig·
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert*
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P 15 04-3
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 Figur 2 schematiseh die Herstellung eines Filters nach der Erfindung,
ein Diagramm über den Druck- und Temperaturverlauf fceim Zusammenpressen des Randes»
Figur 3 ein rechteckiges Flachfilter nach der Erfindung, perspektivisch,
Figur 4 Figur 5 Figur 6 Figur 7
Figur 8 Figur 9
Figur 10 ein rundes Flachfilter nach der Erfindung in Draufsicht, ,
ein unregelmäßig geformtes Flachfilter nach der Erfindung in Draufsicht,
ein ringförraiges Flachfilter nach der Erfindung in Draufsicht,
den Schnitt YII aus Figur 6,
ein ringförmiges ssylindriechee Filter nach der Erfindung, perspektivisch,
im Schnitt die Ränder zweier Flachfilter nach der Erfindung, die zu einem kombinierten Filter zusammengesetzt sind,
ausschnittsweise perspektivisch den Rand eines Flachfilters nach der Erfindung mit anvulkanisierter Dichtlippe,
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Figur 11 ein rechteckiges Flaehfilter nach der
Erfindung mit einem Schutznetz, und zwar in Draufeicht,
Figur 12 den Schnitt XII aus Figur 11,
Figur 13 ein unregelmäßig geformtes Flachfilter
nach der Erfindung in Draufsicht mit eingedrückten Verstärkungsrippen und
Figur 14 den Schnitt XIV aus Figur 13·
Gemäß Figur 1 wird ein Filterpapierstreifen 1 aus porösem Filterpapier durch ein Imprägnierangsbad 2 geführt, in welchem er mit Phenolhars getränkt wird, und zwar so, daß sechzehn bis zwanzig Gewichtsprozent, besagen auf das Filterpapiergewicht, haften bleiben· Anschließend gelangt der Papierstreifen 1 in eine Heiz- und Trockenvorrichtung 3 und daran anschließend in eine Faltvorrichtung 4i in der er ziekzackförmig quer zur Förderrichtung gemäß Pfeil 5 gefaltet wird· Der gefaltete Streifen wird anschließend in einer Schere 6 in Faltblöcke 7 zerschnitten, und zwar so, daß der Sehnitt entlang der Faitkanten läuft. Die Faltblöoke gelangen dann in eine kombinierte Preß-» und Heizvorrichtung 8, in der der Handisereich des l&ltblockes auf dem ganzen Umfang auf einen Rahmen 9 zusammengepreßt und verfestigt wird. Das fertige Filter 10 mit verfestigten Hand verläßt dann die Fertigungsstraße·
In Figur 2 ist auf der horizontalen Achse die Zeit T aufgetragen, auf der vertikalen Achse für dis Kurve 11 der Druck P und für die Kurve 12 die temperatur t„ Die beiden Kurven 11 und 12 beziehen eich auf einen Preßvorgang« also die Herstellung eins-s Rahmens. Zunächst liegt kein PreSdruck an und die Temperatur ist Zimmertemperatur, also achtzehn iJrßd Celeius« Beim Einlauf in die Heizend Stanzvorrichtung 8 werden die Randbereiche des Faltblocks 7
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auf eine Temperatur von hundertundachtunäeeohzig Grad Celsius erhitzt und gleichzeitig wird auf die Handbereiche Preßdruck von einer Tonne pro Quadratsentimeter angesetzt, der ,jedoch, nachdem üer Eanäbereieh die Temperatur von hunäezrkunSaciitundsechzig Grad Celsius erreicht hat, ^as nach neun Sekunden der Pail ist, euf siebenhundertundfünfzig Kilogramm pro Quaärataentimeter gemindert ^irtL Gleichzeitig -wird die Heizung sfcgeeehaltetj ao daß der Rand-"bereich sich abkühlen kann« lach stwa fünf Minuten ist die Tempe« ratur des ü&ndbereiehs auf unter fUßfuriäneunzig Grad Celsius ab~ gesunkene Bei dieser Temperatur ist eier thermoplastische Kunstharzj, g mit dem der Papierstreifen 1 getränkt worden ist? so weit verfestigt, daß sich der sum Rahmen zusammengepreßt© Bandbereieh nicht mehr ausdehnt, wenn der Preßdruek nun nach fünf Minuten vollständig abgesetzt wird* Der Randbereich kUhlt nun an der Luft reiter ab auf achtsehn ßraä öaleime* Der auf diese Weise~erzeugte Rahmen 9 ist flach und außerordentlich steif.
"Bei dem in Figur 3 dargestellten Filter« fe© aus einem rechteckigen faltblock 20 gebildet ist, erstreckt sich der verfestigte Hahrnen entlang der Rechteckkanten 22 bis 25 und ist an den Ecken 26 biß abgerundet* Die Palten sind su diesem Zweck im Sckbereieh vor dem Pressen einwärts gebogen, wie aus den Krümmungen 30 der Ecke 27 noch ersichtlich, so daß auch im Bereich der Bcken außen der Rahmen gerundet entsteht^ Bei dem in Figur 4 dargestellten kreisrunden Flachfilter geht man zweckmäßig von einem Faltblock auss der zunächst einmal in kreisrunde Form geschnitten ist und dann wird der geschlossene Rahmen 35 durch Zusammenpressen des Randes des runden Faltblocks 36 gebildet* Man kann natürlich entsprechend wie bei den Ecken aus Figur 3 auch bei dem Faltblock nach Figur 4 die am Rand gelegenen Falten 37 krümmen und der Außenkontur anschmiegen und verkleinert auf diese Weise den Verschnitt*
In dieser Weise kann man beliebig geformte Flachfilter herstellen, indem man den Faltblock 38 gemäß Figur 5 entsprechend x'orschneidet
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und dann den Rand ringsherum zum Rahmen 39 zusammenpreßt«
Figur 6 zeigt ein ringförmiges Flachfilter, dessen Filterbloek 70 aus einem rechteckigen Filterblock aufgewickelt ist. An den beiden Stoßstellen, die eich entlang der gestrichelten Linie 71 erstrecken, sind die Falten miteinander verklebt· Die Falten erstrecken sich bei dem Filterblock in radialer Richtung. Dieser ringförmige Filterblock wird dann auf seinem gesamten äußeren und inneren Umfang im Randbereich gepreßt , bo daß ein äußerer Rahraen 72 und ein innerer Rahmen 73 entsteht«
Bei dem in Figur 8 dargestellten zylinderförmigen Filter vmrde von einem rechteckigen Filterblock 75 ausgegangen, der au einem Zylindermantel aufgewickelt worden ist, so daß sich die Falten parallel zur Wickelachse 76 erstrecken· Die beiden entlang der Linie 77 aneinanderstoßenden Endfalten sind miteinander verklebt* Dann ist der obere Rand öes Hinges nach außen umgebogen und zu dem geschlossenen Hahmen 78 zusammengepreßt worden· In entsprechender Weise ist aueh $u@ dem unteren Rand ein geschlossener Rahmen gepreßt iforden. Di€ beiden Ränder ragen radial nach außen, um das Ansetzen des Pre!3drueks für das Bilden des Rahmens zu erleichtern· In Abänderung dessen könnten sie zu dem gleichen Zweck auch radial einwärts ragen« Man kann sie auch schräg, also konisch, ansetzen. Schließlich ist es auch möglich, die Rahmen in Verlängerung äer zylinderförmigen Mittelebene des Faltblocks 75 auszubilden, aber das bereitet "beim Ansetzen des Preßdrucks in einer Stanze Probleme· Man vird dann es vorziehen, den Rahmen durch Abrollen zwischen zwei treßrollen zu pressen·
Den Rahmen kann man bei Filtern nach der Erfindung profilieren, indem man ihn gleich beim Pressen in der gewünschten Profilform ausformt* Ein zu einem Winkelprofil ausgeformter Rahmen ist in Figur 9 dargestellt und mit 40 bezeichnet. Das Filter 41 mit dem profilierten Rahmen wird an das Filter 42 mit geradem Rahmen 43 angesetzt, indem die beiden Rahmen 43 und 40 aneinandergefügt
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werden* Gestaltet man die Verbindungsstelle dicht für das Filtermedium aus, was zum Beispiel durch Verkleben oder Verschweißen geschehen kann, dann, hat man ein kombiniertes Filter, bestehend aus zwei Filtern nach der Erfindung, und auf diese Weise lasserl sich kombinierte Flachfilter und auch kombinierte räumliche Filter herstellen·
Der Rahmen, liegt,vorzugsweise wie in Figur 1 und 7?für die Rahmen 9 und 72 gezeigten der Filterblockmittelebene. Der lahmen kann aber auch in der Ebene einer Filterblockoberfläche liegen,wie dico bsiia Rahmen 43 der· Fall ist und er kann auch Zwisohenlagen einnehmen.
In manchen Fällen sind zusätzliche Dichtlippen oder Befestigungselemente oder dergleichen am Rahmen erforderneho Diese können I unter Umständen durch eine einfache Profilierung des Rahmens erseugt werden und da© kann gleich beim Fressrorg&ng erfolgen« So können, wenn man zum Beispiel vorspringende Befestigungsrippen, vorspringende Befestigungsnoppen oder Durehbrüehe oder dergleichen im Rahmen wünscht, diese beim Pressen des Rahmens gleich mit eingeformt beziehungsweise eingestanzt werden., Die in Figur 10 gezeigten am Rahmen 44 vorspringenden Dichtlippen 45?46 können ©uf diese TTeise als Profilstrukturen des Rahmens 44 bei übt Herstellung des Rahmens erzeugt worden sein, es kann sich aber auch uaa Diehtlippen aus Gummi oder dergleichen handeln, die nachträglich aufgeklebt oder aufvulkanisiert sind.
Bei dem in Figur 11 dargestellten rechteckigen Flachfilter nach der Erfindung ist der,, Filterblock mit 50 und der durch Pressen gebildete, den ganzen Filterblock umgebende Rahmen mit 51 bezeichnet« Auf der dem Beschauer von Figur 11 zugekehrten Seite ist ein Schutzdrahtnetz 52 vorgesehen, das den gesamten Filterblock überdeckt und das mit seinem Rand 53 in das Material des Rahmens 51 eingedrückt ist und dadurch an diesem befestigt ist. Zu diesem Zweck wird das Schutzdrahtnetz 52 zusammen mit dem Filterblock in die Stanz- und Heizvorrichtung 8 gemäß Figur 1 eingelegt, wobei das Sehutzdrahtnetz so bemessen ist, daß es mit gutem Spiel auch über die zusammenzupressenden Randbereiche des Filterblocks ragt* Beim Zusammendrücken dieser Randbereiche verfestigt sieh dann der Hand des Schutzdrahtnetzes 52 mit dem Rahmen infolge der dem thermoplastischen Kunstharz der Imprägnierung innewohnenden Klebkraft»
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Figur 14 zeigt ein trapezförnigss Flachfilter mit gepreßtem Rand 80, In der Mitte erstrecken sich parallel satt den Falten 81 quer über den Faltbloek 82 Yersteifitngsrippen 835,84f die auf entsprechende Weise wie der Rahmen hergestellt sind, näsilieh dadurch, daß einige der Papierfalten mit hohem Druck unter Wärmeeinwirkung zusammengepreßt sind? so daß eie eieh zu den Yerstärkungarit>pen versteifen.
Statt den für die Rahraenbildung erforderlichen Preßdruck durch eine Stanze aufzubringen, kann man diesen auch durch Preßrollen aufbringen, zwischen denen man die zusammenzupressenden Randabschnitte abrollen läßt* Die Temperatursteuerung wird dann etwas kritischer^ wenn man dafür sorgen wfll, daß nur während des Eingriffe der Preßrollen die Tenroeratur oberhalb der Sehweißtemperatur des Kunstharzes der Imprägnierung liegte Wenn im Interesse des schnellen Rollvorgange der Eingriff der Rollen nur sehr kurzzeitig erfolgt, dann muß man dafür sorgen, daß der Bahnen schnell genug wieder auf eine !temperatur abgektihlt wird, bei der er genügende !festigkeit hat· Is hat sieh übrigens geseigt, daß, wenn der lahmen naei* Entlastung dursh den Preßöruck noch kurze Zeit weich ist, dies in vielen Fällen durchaus in Kauf genommen werden kann, weil bei vorsichtiger Handhabung dennoch sine unerwünschte Verformung des Rahmens vermeidbar ist·
209

Claims (1)

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    23. Juni 1971 j
    AHSPBl)CHS
    ·) Filter mit einem aus ©inem aickz&ekfö'rmig gefalteten» nait thermoplastischem Kunstharz imprägnierten Filterpapierstreifen bestehenden Faltblocks der abgedichtet in einen Rshmea eingefaßt ist, dadurch gekennzeichnet daß eier lahm©« (21 ) aus dem zusammengepreßten durch das Kunstharz der Imprägnierung ■verfestigten Band des UTaltbloeke® (20 5 be®tefet&
    2» Filter nach Anspruch 1, daäurdh gekennzeichnet, elaß der lahmen (21 ) in der Mitteleben© des F&ltbloctee ( 20 ) in g diesen Übergeht»
    3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen profiliert gepreßt ist. ( Fig. 9, 10 )
    4. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere flache Filter durch abschnittsweises Aneinanderfügen ihrer gegenseitigen gepreßten Rahmen au einem mehrteiligen Filter ( Fig.9) zusammengefügt sind.
    5. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet« daS ein Metallschutsnetss ( 52 )» das sich über
    209888/106S
    - r- P 15 043
    /β
    die Filterfläche erstreckt, mit seinem Rand in den gepreßten Rahmen des Faltblockes eingepreßt ist.
    6. .Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Faltblock ( 82 ) Versteifungsrippen (83,84) vorgesehen sind, die aus zusammengepreßten durch das Kunstharz cer Imprägnierung verfestigten Faltenabschnitten des Faltblocks bestehen«.
    7» Filter nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, iaS der Hand eines rechteckigen flachen FaItblockes ringsherum zu® Rahmen (21 ) zusammengepreßt und verfestigt ist9 der entlang der Rechteckseiten geradlinig und an den Reehteckeeke« abgerundet verläuft«
    8* Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, übB bei eine® ringförmig flach mit radialer Faltenerstreckung aufgenundsnea FaI tenb lock der äußere und der innere Rand au ,ie einem Hahmen (.72,7$ zusasaiengepreSt und verfestigt ist.
    9· Verfahren sur Änformung des Eahmens an einen Faltblock, der aus einem aiekaaekförraig gefalteten mit thermoplastischem Kunstharz imprägnierten Papierstreifen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Eani des 3altbloc2ses ( 7 ), dessen Palten auf den endgültigen Abstand Znsesssesgeaehoben sind, in Richtung senkrecht sur Fl.ächenausdetmung des Faltblockes gepreßt und gleich zeitig erwärmt w±tü9 wobei der Preßdruck so hoch ist, daß die Poren des Filterpapiers v€rdichtet werden und die Erwärmung so hoeh ist» daß Sas Kunstharz schweiSfähig ist und daß dann unter weitgehender Aufrechterhaltung des Preßdruckes der zusammengepreßte Rand abgekühlt wis»d bis zur Verfestigung des Kunstharzes und daß dann der PreSdruck abgesetzt wird.
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    10· Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dsB die Pressung mit einem Druck in der GrÖSenordnung von einer Tonne pro Quadratzentimeter erfolgt·
    11· Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung auf eine Temperatur zwischen hundert Grad Celsius und zweihundert Grad Celsius, vorzugsweise etwa einhundertsechzig Grad Celsius, erfolgt.
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DE2137309A 1971-07-26 1971-07-26 Filter mit einem aus einem Zickzack förmig gefalteten, mit thermoplastischem Kunstharz imprägnierten Filterpapierstreifen bestehenden Faltblock Expired DE2137309C3 (de)

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