WO2002055179A1 - Herstellungsverfahren für plissierbare filter und verfahrenserzeugnisse - Google Patents
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- B01D2279/51—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for air conditioning in clean rooms, e.g. production facilities for electronic devices, laboratories
Definitions
- the invention relates to the field of filter technology. It relates to a method for producing a filter and products of the method according to the preamble of the independent claims.
- Filter media for separating solid or gaseous contaminants in air, gases, water, liquids or the like are produced for a wide range of filter products.
- Proven materials for filters are u. a. Fleeces, felts and fabrics.
- the nonwovens can be dry or spunbonded such as. B. cotton, wet nonwovens such. B. papers, one- or both-sided laminated nonwovens such. B. glass / polyester fleece or otherwise constructed nonwovens.
- needle felts made of any synthetic fibers are used in the felts.
- Monofilament or multifilament fabrics can be made from natural or synthetic man-made fibers or from inorganic materials. Cotton fabrics, nylon fabrics or metal fabrics may be mentioned as examples.
- a parallel arrangement of pleats has the disadvantage of high flow resistance, high pressure losses and corresponding additional energy costs.
- the embossing is carried out regardless of the later position of the pleats or bending edges, so that embossing that is in the area of the bending edge causes undesired thickening.
- the filter material is deformed hot or cold, and possibly reheated.
- filter papers can be embossed directly in the manufacturing process or in a post-treatment process using embossing rollers with a wide range of geometric patterns.
- the embossing can be a flat deformation or knot or a scoring, in particular an interrupted scoring or oblique scoring.
- embossing processes for filter media only embossings with an embossing depth that is constant over the fold height are carried out, which leads to the high flow losses mentioned.
- the solution according to the invention consists in a method for producing a filter from a filter medium, the filter medium being produced in a web, provided with embossments and pleated along fold lines to form a filter, the embossments serving to keep the spacing between adjacent pleats in the pleated state, and furthermore the embossing is carried out with a variable embossing depth and the embossing depth is varied as a function of a distance from a fold line in such a way that a non-parallel profile of the spacer between the adjacent folds required for a predefinable fold shape results.
- embossing with variable embossing depth the use of separate spacers, such as e.g. B.
- the embossing depth as a function of the distance from a fold line, it is achieved on the one hand that embossed folds in the pleated state can be supported on possibly also embossed neighboring folds, so that filter short-circuits are avoided.
- the non-parallel spacer profile realizes any fold shape with a non-parallel alignment of pleated folds of the filter medium. Pleats that are not aligned in parallel are in turn advantageous for a high filter effect and a good utilization of the entire available filter area. Loss of space due to glued spacers is eliminated.
- spacer profiles for pleatable filter media can be tailored so that filters with a high degree of separation, large throughputs and good cake detachment are created.
- cleaning by shaking can be provided because the filter mats are not fixed by adhesive in the pleated state, but remain elastically movable.
- the embossing depth is changed by varying the lateral extent of the embossments. By varying the lateral expansion, different embossing depths can be achieved without overstressing the filter medium to be embossed.
- the filter medium can also be provided with convex embossments and concave embossments in order to produce spacers on both sides for several or all pleats in the pleated state. Convex and concave embossing can effectively prevent filter short-circuits on both sides of the pleats.
- the embossing depth is varied so that in the pleated state an increasing embossing depth is achieved with an increasing pleat height, and / or, if there are parallel fold lines, the embossing depths for such embossings or parts of embossings are kept the same Have clearances to one of the parallel fold lines.
- flat embossings are carried out for essentially punctiform or local spacing and / or elongated embossings for an extensive spacing.
- embossing depth can be varied by enlarging or reducing a size of the extensive embossing depending on the distance from one of the fold lines.
- Surface embossing can be done e.g. B. oval, elliptical or round with an in Dependence of the distance from one of the fold lines of variable diameter.
- the embossing depth can be varied by increasing or reducing the width of the elongated embossments depending on the distance from a fold line.
- elongated embossings can be carried out in a straight line for a linear spacer or bent, angled or meandering for a flat spacer.
- longitudinal embossing can be carried out parallel to one of the fold lines with a constant embossing depth and / or not parallel to a fold line with a variable embossing depth depending on the distance from the fold line.
- Embossing should be avoided in the area of fold lines because they would limit the ability of the filter medium to be pleated. It is thus avoided that, as was customary in the past, the embossing pattern is arranged randomly relative to the fold lines or bending edges of the pleating.
- increasing and decreasing embossing depths are alternately carried out along a longitudinal direction of the path of the filter medium between the fold lines, and / or convex and concave embossments are alternately carried out along a width of the path of the filter medium, and / or there is an increase and a decrease of the embossing depths for convex and concave embossings executed in opposite directions.
- the invention also relates to a filter medium which is in the form of a web and has embossments and fold lines for pleating, the embossments serving to maintain a distance between adjacent pleats in the pleated state, the embossments furthermore having a variable embossing depth and the embossing depth varies as a function of a distance from a fold line so that in the pleated state a non-parallel profile of the spacer between the adjacent folds required for a predeterminable fold shape results.
- the embossments are designed as described in the exemplary embodiments.
- the filter medium can be a fleece, in particular a paper, a felt or a fabric.
- the invention relates to a filter which is produced according to the method and which in particular a particulate filter, a liquid filter, a dust filter or a filter for air pollution z. B. in vehicles, rooms or production facilities.
- 1 shows a pleated filter with an unembossed or embossed filter medium with constant depth (prior art); 2 shows a web of a filter medium with convex and concave embossings according to an exemplary embodiment of the invention; and
- FIG. 3 shows the filter medium according to FIG. 2 in the pleated state.
- Fig. 1 shows a conventional filter 1, which was made from a filter medium 2 by pleating in the form of accordion folds 3. If the harmonica folds 3 are placed close to one another, then two filter surfaces 4a, 4b can touch and short-circuit, i. H. become inactive for filtration.
- Previous distance maintenance has been achieved by spacing threads (not shown) impregnated with glue on one or better on both sides of the filter medium 2 before pleating, and the spacing threads of adjacent pleats 3 are fused together during pleating.
- spacer threads or hot glue provide a stable fold shape with folds 3 aligned in parallel.
- Fig. 2 shows a section of a web 5 of a filter medium 2, z. B. paper 2, with embossings 6, 7, which according to the invention have different embossing depths y.
- 5a denotes a longitudinal direction and 5b a width of the Web 5.
- fold lines 8, 9, namely lower fold lines 8 and upper fold lines 9, are provided for later pleating.
- a fold height x can be defined in the longitudinal direction 5a, the maximum amount 89 is equal to a distance between the lower fold line 8 and an adjacent upper fold line 9.
- a fold as a whole is designated by 10 and its two fold halves by 10a, 10b.
- embossments 6 Symmetrical to a lower fold line 8 are arranged positive or convex or upstanding embossments 6, the size w and thus the embossing depth y increases with increasing distance x from the lower fold line 8 to the two adjacent upper fold lines 9.
- the embossments 6 are also symmetrical with respect to the upper fold lines 9, namely with increasing distance x from the upper fold lines 9 with decreasing size w and thus decreasing embossing depth y.
- negative or concave or downward embossing are also possible
- the convex and concave embossments 6, 7 are thus varied in opposite directions in their size w, lateral extent w or their diameter w and thus in their embossing depth y. As shown, they are advantageously arranged alternately in the direction of the width 5b.
- FIG. 3 shows the mode of action of the embossings 6, 7 with a variable embossing depth y- according to the invention.
- two fold halves 10a, 10b are folded against one another or pleated, so that an upper side of the web 5 becomes the inside 11 of the fold 10 and a lower side of the web 5 becomes the outside 12 of the fold 10. Due to the pleating, the convex embossments 6 come into contact with one another on the inside of the fold 10 and can contact one another and thus the Support the fold halves 10a, 10b against each other. Due to the increasing or generally variable embossing depth y, a predeterminable spacer profile 67 and thus a predefinable fold shape can be realized.
- the concave embossments 7 located in the area of the lower fold line 8 fulfill the same function as the convex embossments 6, but with respect to the adjacent folds 10, ie they form a mutual support for the halves 10b, 10a of the adjacent folds 10. Note that for adjacent folds 10, the assignment of inside 11 and outside 12 to the original web 5 is reversed.
- a V-shaped spacing profile 67 and a V-shaped fold shape are realized in that the embossing depth y of the convex embossments 6 increases in proportion to the distance x from the lower fold line 8 and the embossing depth y of the concave embossings 7 in proportion to the distance x from the lower fold line 8 decreases.
- a pleating angle ⁇ desired for a filter 1 ' can be specified by choosing an appropriate proportionality factor.
- the embossments 6, 7 can instead of all for only a part of the folds 10 and / or only for parts, for. B. individual halves 10a, 10b, the folds 10 are performed.
- Convex embossments 6 can be on a first half 10a and / or a second half 10b Fold 10 and / or concave embossments 7 can be arranged on a second half 10b and / or a first half 10a of a fold 10.
- the convex embossments 6 can be carried out alone, ie without the concave embossments 1, or vice versa, so that only every second fold 10 has a support or spacer 67.
- a support can be dispensed with or another spacer can be used; convex embossments 6, or alternatively concave embossments 7, can also be arranged only on every second half 10a or 10b of a fold 10 and z. B.
- convex embossments 6 on a first half 10a and concave embossments 7 on a second half 10b of the folds 10 can be produced in particular with a double embossing depth y in order to support the folds 10 on both sides with a smaller number of embossments 6, 7 by means of a predeterminable spacer profile To reach 67;
- non-parallel fold lines 8, 9 and / or non-symmetrical distributions of embossing depths y can be produced to realize special filter geometries l 1 .
- the embossing depth y can be changed directly, ie without varying a lateral extension w of the embossings 6, 7.
- Another alternating pattern between convex and concave embossments 6, 7 can be carried out in the width direction 5b.
- the embossing molds 6, 7 can be designed as flat embossings 6, 7 for an essentially punctiform or local spacer 67 (as shown) and / or as elongated embossings for an extended spacer 67.
- the flat embossings 6, 7 can, for example, be oval, elliptical or round and in particular with a predeterminable embossing distance z between the embossings 6, 7 into the Filter medium 2 are impressed.
- a favorable choice of the embossing distance z is a value between 15 mm and 100 mm.
- Longitudinal embossings can in turn be produced in a wide variety of shapes, for example curved and / or angled and / or in a change of shape.
- the embossing depth y is advantageously increased or decreased by increasing or decreasing a width of the elongated embossments 6, 7.
- Linear spacers 67 can be created with straight-line embossings.
- Longitudinal embossing should be carried out parallel to one of the fold lines 8, 9 with a constant embossing depth y and / or not parallel to a fold line 8, 9 with a variable embossing depth y depending on the distance x from the fold line 8, 9.
- the fold shapes can be freely specified by choosing the profile of the spacers 67. Wrinkle shapes with non-parallel folds 10 are preferably produced. V-shaped pleat shapes are particularly favorable because they have the same inflow and outflow areas, cause low pressure losses, have a large usable filter area and are exposed to a uniform load and in particular contamination.
- a pleat height x 1 in the pleated state is advantageously chosen between 10 mm and 100 mm.
- a pleating angle ⁇ can be specified which is equal to a ratio of the distance x of an embossing 6, 7 from a folding line 8, 9 to the embossing depth y at this distance x.
- Embossing methods known per se can be used to implement the invention.
- the filter material 2 is hot deformed or cold deformed and optionally reheated during embossing.
- the embossing can be done by nubbed rollers.
- the burling process can be integrated directly into the paper manufacturing process.
- knobs are used which have knobs, ie surfaces or grooves, for the embossments 6, 7 with a uniform depth.
- rollers with nubs are now used, in which the nub depth is varied in a manner according to the invention and in particular a required depth profile for the nubs on a nub roller is specified for a longitudinal direction 5a.
- the distance 89 between adjacent fold lines 8, 9 can be determined from the desired fold height x 'in the pleated state and the desired pleating angle.
- the fold lines 8, 9 and the knobs can then be arranged on the knob roller so that the knobs come to lie between the fold lines 8, 9.
- the invention also relates to a filter medium 2 which has been provided with embossings 6, 7 according to the method and a filter 1' which has been produced according to the method.
- the filter 1 'produced according to the invention can be a suspended matter filter 1', e.g. B. for the hospital area or for clean rooms, around a liquid filter 1 ', for. B. for the production of beverages, cosmetics or pharmaceuticals to a comfort filter 1 ', z. B. for room ventilation, air conditioning or vehicles, or a dedusting filter 1 '.
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Abstract
Es werden ein Verfahren zur Herstellung eines Filters (1') aus einem plissierbaren Filtermedium (2) und Verfahrenserzeugnisse offenbart. Distanzhalterungen zur parallelen Beabstandung von Falten (3) eines Filters (1) durch geklebte Distanzfäden oder durch Prägungen (4c) mit gleichförmiger Prägungstiefe (y) sind bekannt. Erfindungsgemäss werden Prägungen (6, 7) mit variabler Prägungstiefe (y) in ein Filtermedium (2) eingeprägt, wobei die Prägungstiefe (y) als Funktion eines Abstands (x) von einer Faltlinie (8, 9) variiert wird, um ein nicht paralleles Profil der Abstandshalterungsprofil (67) zwischen benachbarten Falten (10) und damit eine vorgebbare Faltenform zu erhalten. Ausführungsbeispiele betreffen u. a.: eine mit zunehmender Faltenhöhe (x') zunehmende Prägungstiefe (y), konvexe und konkave Prägungen (6, 7) für beidseitige Abstandshalterungen (67), eine Prägungstiefe (y) proportional zu einem Durchmesser (w) von Prägungen (6, 7) und flächenhafte (6, 7) oder längserstreckte Prägungen für eine lokale oder ausgedehnte Abstandshalterung (67). Das Verfahren ist besonders zur Herstellung von Filterformen mit geringen Strömungsverlusten, grossen Durchsatzmengen, hohem Abscheidegrad und guter Kuchenablösung geeignet.
Description
Herstellungsverfahren für plissierbare Filter und
Verfahrenserzeugnisse
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Filtertechnik. Sie betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filters und Erzeugnisse des Verfahrens gemäss Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche .
STAND DER TECHNIK
Filtermedien zur Abscheidung fester oder gasförmiger Verunreinigungen in Luft, Gasen, Wasser, Flüssigkeiten o. ä. werden für vielfältige Filterprodukte hergestellt. Bewährte Materialien für Filter sind u. a. Vliese, Filze und Gewebe. Die Vliese können Trocken- oder Spinnvliese wie z. B. Watte, Nassvliese wie z. B. Papiere, ein- oder beidseitig kaschierte Vliese wie z. B. Glas/Polyestervliese oder anderweitig aufgebaute Vliese sein. Bei den Filzen werden beispielsweise Nadelfilze aus beliebigen synthetischen Fasern verwendet. Monofile oder multifile Gewebe können aus natürlichen oder synthetischen Chemiefasern oder aus anorganischen Materialien hergestellt sein. Beispielhaft seien Baumwollgewebe, Nylongewebe oder Metallgewebe erwähnt .
Bekannte Techniken zur Filterherstellung sind die Faltung oder Plissierung des Filtermediums, d. h. die Herstellung von Handharmonika-Falten, oder auch das Zuschneiden spezieller Geometrien. Durch die Plissierung wird eine gros- se Filterfläche mit grosser Filterwirkung geschaffen. Dabei wird ein Berühren und Kurzschliessen benachbarter Filterfalten durch Distanzhalterungen verhindert. Bisherige Distanzhalterungen werden durch mit Leim getränkte Fäden oder durch Heissleim ("Hot Melt") realisiert. Pro-
blematisch daran ist, dass auf diese Weise nur im wesentlichen parallele Beabstandungen von Plissierfalten erreicht werden. Es ist auch bekannt, weitgehend parallele Abstände zwischen Plissierfalten zu realisieren, indem durch einseitiges Prägen des Filtermediums mit konstanter Prägungstiefe Distanzhalterungen oder Abstandselemente mit gleichförmiger Dicke entlang der Faltenhöhe geschaffen werden. Eine parallele Anordnung von Plissierfalten hat jedoch den Nachteil eines hohen Strömungswiderstands, hoher Druckverluste und entsprechender Energiezusatzkosten. Ausserdem werden die Prägungen ohne Rücksicht auf die spätere Lage der Plissierfalten oder Biegekanten durchgeführt, so dass Prägungen, die im Bereich von Biegekanten liegen, unerwünschte Verdickungen verursachen.
Beim Prägen wird das Filtermaterial heiss verformt oder kalt verformt und eventuell nachgewärmt. Beispielsweise können Filterpapiere direkt beim Herstellungsprozess oder in einem Nachbehandlungsverfahren durch Prägewalzen mit vielfältigen geometrischen Mustern geprägt werden. Die Prägung kann eine flächenhafte Verformung oder Noppung oder eine Rillierung, insbesondere eine unterbrochene Rillierung oder schräge Rillierung, sein. Bei bekannten Prägeverfahren für Filtermedien werden ausschliesslich Prägungen mit über die Faltenhöhe konstanter Prägungstiefe durchgeführt, was zu den erwähnten hohen Strömungsverlusten führt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein vereinfachtes Herstellungsverfahren für plissierbare Filter sowie solcherart hergestellte Filtermedien und Filter anzugeben, die zur Realisierung von Filtergeometrien mit hoher Filtrierwirkung und hoher Ausnutzung der Filterfläche geeignet sind. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die erfindungsgemässe Lösung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines Filters aus einem Filtermedium, wobei das Filtermedium in einer Bahn hergestellt, mit Prägungen versehen und entlang Faltlinien zu einem Filter plissiert wird, wobei die Prägungen zur Abstandshalterung zwischen benachbarten Falten im plissierten Zustand dienen, wobei ferner die Prägungen mit variabler Prägungstiefe ausgeführt werden und die Prägungstiefe als Funktion eines Abstandes von einer Faltlinie so variiert wird, dass ein für eine vorgebbare Faltenform erforderliches, nicht paralleles Profil der Abstandshalterung zwischen den benachbarten Falten resultiert. Durch die Verwendung von Prägungen mit variabler Prägungstiefe kann erstmals auf die Verwendung separater Distanzhalterungen, wie z. B. Fäden oder Heissleim, verzichtet werden und zugleich eine vorteilhafte Filtergeometrie realisiert werden. Durch die Variation der Prägungstiefe als Funktion des Abstands von einer Faltlinie wird nämlich einerseits erreicht, dass geprägt Falten im plissierten Zustand sich an gegebenenfalls auch geprägten Nachbarfalten abstützen können, so dass Filterkurzschlüsse vermieden werden. Andererseits wird durch das nicht parallele Abstandshalte- rungprofil eine beliebige Faltenform mit einer nicht parallelen Ausrichtung plissierter Falten des Filtermediums realisiert. Nicht parallel ausgerichtete Falten sind wiederum vorteilhaft für eine hohe Filterwirkung und eine gute Ausnutzung der gesamten zur Verfügung stehenden Filterfläche. Flächenverluste durch geklebte Distanzhalterungen entfallen. Durch das erfindungsgemässe Prägeverfahren können Abstandshalterungsprofile für plissierbare Filtermedien so massgeschneidert werden, dass Filter mit hohem Abscheidegrad, grossen Durchsatzmengen und guter Kuchenablösung geschaffen werden. Insbesondere kann eine Abreinigung durch Rütteln vorgesehen werden, weil die Filtermatten nicht durch Klebungen im plissierten Zustand fixiert sind, sondern elastisch beweglich bleiben.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Prägungstiefe dadurch verändert, dass eine seitliche Ausdehnung der Prägungen variiert wird. Durch Variation der seitlichen Ausdehnung können verschiedene Prägungstiefen ohne Überbeanspruchung des zu prägenden Filtermediums realisiert werden. Das Filtermedium kann auch mit konvexen Prägungen und konkaven Prägungen versehen werden, um beidseitige Abstandshalterungen für mehrere oder alle Falten im plissierten Zustand zu erzeugen. Durch konvexe und konkave Prägungen können Filterkurzschlüsse auf beiden Faltenseiten wirkungsvoll verhindert werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Prägungstiefe so variiert, dass im plissierten Zustand mit einer zunehmenden Faltenhöhe eine zunehmende Prägungstiefe erreicht wird, und/oder es werden, sofern parallele Faltlinien vorhanden sind, die Prägungstiefen für solche Prägungen oder Teile von Prägungen konstant gehalten, die gleiche Abstände zu einer der parallelen Faltlinien aufweisen. Durch die Wahl einer zunehmenden Prägungstiefe mit einer zunehmenden Faltenhöhe können ein Abstandsprofil zwischen den Falten und damit eine Faltenform so vorgegeben werden, dass zumindest näherungsweise ähnlich grosse freie Zu- und Abströmflächen geschaffen werden. Dadurch werden die Beschleunigung des Luftstroms innerhalb des Filtermedienpakets möglichst klein gehalten, die Strömungs- und Durckverluste reduziert und insgesamt die Energiekosten gesenkt.
In weiteren Ausführungsbeispielen werden flächenhafte Prägungen für eine im wesentlichen punktuelle oder lokale Abstandshalterung und/oder längserstreckte Prägungen für eine ausgedehnte Abstandshalterung ausgeführt . Bei flächenhaften Prägungen kann die Prägungstiefe variiert werden, indem eine Grosse der flächenhaften Prägungen in Abhängigkeit des Abstands von einer der Faltlinien ver- grössert oder verkleinert wird. Flächenhafte Prägungen können z. B. oval, elliptisch oder rund mit einem in
Abhängigkeit des Abstands von einer der Faltlinien variablen Durchmesser ausgeführt werden. Bei längserstreckten, insbesondere rillierten Prägungen kann die Prägungstiefe variiert werden, indem eine Breite der längserstreckten Prägungen in Abhängigkeit des Abstands von einer Faltlinie vergrössert oder verkleinert wird. Ferner können längserstreckte Prägungen geradlinig für eine lineare Abstandshalterung oder gebogen, gewinkelt oder mäanderför- mig für eine flächenhafte Abstandshalterung ausgeführt werden. Zudem können längserstreckte Prägungen parallel zu einer der Faltlinien mit einer konstanten Prägungstiefe und/oder nicht parallel zu einer Faltlinie mit einer in Abhängigkeit des Abstands von der Faltlinie variablen Prägungstiefe ausgeführt werden. Im Bereich von Faltlinien sollen Prägungen vermieden werden, weil sie die Plis- sierbarkeit des Filtermediums einschränken würden. Es wird also vermieden, dass, wie früher üblich, das Prägemuster relativ zu den Faltlinien oder Biegekanten der Plissierung zufällig angeordnet wird.
In wichtigen Ausführungsbeispielen werden entlang einer Längsrichtung der Bahn des Filtermediums zwischen den Faltlinien abwechselnd zunehmende und abnehmende Prägungstiefen ausgeführt, und/oder es werden entlang einer Breite der Bahn des Filtermediums abwechselnd konvexe und konkave Prägungen ausgeführt, und/oder es werden eine Zunahme und eine Abnahme der Prägungstiefen für konvexe und konkave Prägungen gegenläufig ausgeführt. Durch in Längsrichtung zwischen den Faltlinien abwechselnd zu- und abnehmende Prägungstiefen werden unmittelbar benachbarte Falten zumindest einseitig mit Prägungen zur Abstandshalterung versehen und dadurch eine stabile und zuverlässige Plissierung gewährleistet. Durch in Breitenrichtung abwechselnd konvexe und konkave Prägungen werden auf beiden Seiten von Filterfalten gleich viele, nahe beabstandete und regelmässig angeordnete Abstandshalterungen für eine besonders stabile Plissierung geschaffen. Durch konvexe und konkave Prägungen mit gegenläufig zu- und abnehmenden
Prägungstiefen werden auf Innenflächen und Aussenflachen von Falten zwei gegenläufige Abstandshalterungsprofile geschaffen, die einander zur Schaffung einer vorgebbaren Faltenform ergänzen und eine weitgehend vollflächige, beidseitige Abstützung benachbarter Falten ermöglichen.
In einem zweiten Aspekten betrifft die Erfindung auch ein Filtermedium, das die Form einer Bahn hat und Prägungen und Faltlinien zur Plissierung aufweist, wobei die Prägungen zu einer Abstandshalterung zwischen benachbarten Falten im plissierten Zustand dienen, wobei ferner die Prägungen eine variable Prägungstiefe aufweisen und die Prägungstiefe als Funktion eines Abstands von einer Faltlinie so variiert, dass im plissierten Zustand ein für eine vorgebbare Faltenform erforderliches, nicht paralleles Profil der Abstandshalterung zwischen den benachbarten Falten resultiert. Insbesondere sind die Prägungen wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben ausgestaltet. Das Filtermedium kann ein Vlies, insbesondere ein Papier, ein Filz oder ein Gewebe sein.
In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Filter, das gemäss dem Verfahren hergestellt ist und das insbesondere ein Schwebstofffilter, ein Flüssigkeitsfilter, ein Entstaubungsfilter oder ein Filter zur Luftreinhaltung z. B. in Fahrzeugen, Räumen oder Produktionsstätten ist.
Weitere Ausführungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 zeigt ein plissiertes Filter mit einem ungepräg- ten oder einseitig mit konstanter Tiefe geprägten Filtermedium (Stand der Technik) ;
Fig. 2 zeigt eine Bahn eines Filtermediums mit konvexen und konkaven Prägungen gemäss einem Ausführungs- beispiel der Erfindung; und
Fig. 3 zeigt das Filtermedium nach Fig. 2 im plissierten Zustand.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
WEGE ZUR AUSFUHRUNG DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Filter 1, das aus einem Filtermedium 2 durch Plissierung in Form von Handharmonika-Falten 3 hergestellt wurde. Werden die Handharmonika- Falten 3 nahe aneinander gelegt, so können sich jeweils zwei Filterflächen 4a, 4b berühren und kurzschliessen, d. h. für die Filtration inaktiv werden. Bisherige Distanzhaiterungen wurden dadurch realisiert, dass vor dem Plissieren Distanzfäden (nicht dargestellt) mit Leim getränkt ein- oder besser beidseitig auf das Filtermedium 2 aufgebracht wurden und beim Plissieren die Distanzfäden benachbarter Falten 3 miteinander verschmolzen werden. Durch solche Distanzfäden oder auch Heissleim wird eine stabile Faltenform mit parallel ausgerichteten Falten 3 realisiert. Nachteilig ist jedoch, dass durch die Distanzfäden nur weitgehend parallele Faltenformen gebildet werden können und die aktive, durchströmbare Filterfläche reduziert wird. Bekannt sind auch einseitige, gleichmässig ausgeführte Prägungen 4c (gestrichelt dargestellt) des Filtermediums 2 zur gegenseitigen Abstützung der Falten 3. Wiederum ist nur ein paralleles Abstandshalterungsprofil herstellbar, bei dem die Filterfläche un- gleichmässig durchströmt wird und der Luftstrom mehrfach umgelenkt werden muss .
Fig. 2 zeigt ausschnittsweise eine Bahn 5 eines Filtermediums 2, z. B. Papier 2, mit Prägungen 6, 7, die erfindungsgemass unterschiedliche Prägungstiefen y aufweisen. 5a bezeichnet eine Längsrichtung und 5b eine Breite der
Bahn 5. Entlang der Breite 5b sind zur späteren Plissierung Faltlinien 8, 9, nämlich untere Faltlinien 8 und obere Faltlinien 9, vorgesehen. Ausgehend von einer Faltlinie 8, 9, z. B. der unteren Faltlinie 8, kann in Längsrichtung 5a eine Faltenhöhe x definiert werden, deren Maximalbetrag 89 gleich einem Abstand zwischen der unteren Faltlinie 8 und einer benachbarten oberen Faltlinie 9 ist. Eine Falte gesamthaft ist mit 10 bezeichnet und ihre beiden Faltenhälften mit 10a, 10b. Symmetrisch zu einer unteren Faltlinie 8 sind positive oder konvexe oder nach oben stehende Prägungen 6 angeordnet, deren Grosse w und damit auch Prägungstiefe y mit zunehmenden Abstand x von der unteren Faltlinie 8 bis zu den beiden benachbarten oberen Faltlinien 9 zunimmt. Die Prägungen 6 sind auch bezüglich der oberen Faltlinien 9 symmetrisch ausgeführt, nämlich mit zunehmendem Abstand x von den oberen Faltlinien 9 mit abnehmender Grosse w und damit abnehmender Prägungstiefe y. Alternativ oder ergänzend werden auch negative oder konkave oder nach unten stehende Prägungen
7 hergestellt, deren Grosse w und damit auch Prägungstiefe y mit zunehmenden Abstand x von der unteren Faltlinie
8 bis zu den beiden benachbarten oberen Faltlinien 9 abnimmt und von dort an wieder symmetrisch zunimmt. Die konvexen und konkaven Prägungen 6, 7 werden also in ihrer Grosse w, seitlichen Ausdehnung w oder ihrem Durchmesser w und damit in ihrer Prägungstiefe y gegenläufig variiert. Mit Vorteil werden sie, wie dargestellt, in Richtung der Breite 5b abwechselnd angeordnet.
Aus Fig. 3 ist die Wirkungsweise der Prägungen 6, 7 mit erfindungsgemass variabler Prägungstiefe y- ersichtlich. Im Bereich einer unteren Faltlinie 8 werden zwei Faltenhälften 10a, 10b gegeneinander geklappt oder plissiert, so dass eine Oberseite der Bahn 5 zur Innenseite 11 der Falte 10 und eine Unterseite der Bahn 5 zur Aussenseite 12 der Falte 10 wird. Durch die Plissierung kommen die konvexen Prägungen 6 auf der Innenseite der Falte 10 miteinander in Kontakt und können einander und damit die
Faltenhälften 10a, 10b gegenseitig abstützen. Durch die zunehmende oder im allgemeinen variable Prägungstiefe y können ein vorgebbares Abstandshalterungsprofil 67 und damit eine vorgebbare Faltenform realisiert werden. Die im Bereich der unteren Faltlinie 8 aussen liegenden konkaven Prägungen 7 erfüllen die gleiche Funktion wie die konvexen Prägungen 6, jedoch bezüglich der benachbarten Falten 10, d. h. sie bilden eine gegenseitige Stütze für die Hälften 10b, 10a der benachbarten Falten 10. Man beachte, dass für benachbarte Falten 10 die Zuordnung von Innenseite 11 und Aussenseite 12 zur ursprünglichen Bahn 5 vertauscht ist.
Im gezeigten Beispiel sind ein V-förmiges Abstandsprofil 67 und eine V-förmige Faltenform dadurch realisiert, dass die Prägungstiefe y der konvexen Prägungen 6 proportional zum Abstand x von der unteren Faltlinie 8 zunimmt und die Prägungstiefe y der konkaven Prägungen 7 proportional zum Abstand x von der unteren Faltlinie 8 abnimmt . Ein für ein Filter 1' gewünschter Plissierwinkel α kann durch Wahl eines entsprechenden Proportionalitätsfaktors vorgegeben werden. Durch die in Längsrichtung 5a durchgehende Anordnung von Prägungen 6, 7, durch die in Breitenrichtung 5b abwechselnde Anordnung konvexer Prägungen 6 und konkaver Prägungen 7 und durch die bezüglich Faltlinien 8, 9 spiegelsymmetrische, für konvexe und konkave Prägungen 6, 7 gegenläufige Verteilung der Prägungstiefen y wird eine äusserst stabile, vielseitig gestaltbare und für optimale Strömungsverhältnisse anpassbare Abstandshalterung 67 für plissierbare Filtermedien 2 geschaffen.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 und 3 kann auf vielfältige Weise variiert werden. Hierzu im folgenden einige Beispiele: Die Prägungen 6, 7 können statt für alle nur für einen Teil der Falten 10 und/oder nur für Teile, z. B. einzelne Hälften 10a, 10b, der Falten 10 durchgeführt werden. Konvexe Prägungen 6 können auf einer ersten Hälfte 10a und/oder einer zweiten Hälfte 10b einer
Falte 10 und/oder konkave Prägungen 7 können auf einer zweiten Hälfte 10b und/oder einer ersten Hälfte 10a einer Falte 10 angeordnet werden. Insbesondere können die konvexen Prägungen 6 alleine, d. h. ohne die konkaven Prägungen 1 , oder umgekehrt ausgeführt werden, so dass nur jede zweite Falte 10 eine Abstützung oder Abstandshalterung 67 besitzt. Für die verbleibenden Falten 10 kann auf eine Abstützung verzichtet oder eine andere Distanzhalte- rung verwendet werden; konvexe Prägungen 6, oder alternativ konkave Prägungen 7, können auch nur auf jeder zweiten Hälfte 10a oder 10b einer Falte 10 angeordnet werden und z. B. mit einer doppelten Prägungstiefe y geprägt werden, um das gewünschte Abstandshalterungsprofil 67 zu erzeugen; ferner können konvexe Prägungen 6 auf einer ersten Hälfte 10a und konkave Prägungen 7 auf einer zweiten Hälfte 10b der Falten 10 insbesondere mit einer doppelten Prägungstiefe y hergestellt werden, um mit einer geringeren Anzahl Prägungen 6, 7 eine beidseitige Abstützung der Falten 10 durch ein vorgebbares Abstandshalterungsprofil 67 zu erreichen; ebenso können zur Realisierung spezieller Filtergeometrien l1 nicht parallele Faltenlinien 8, 9 und/oder bezüglich der Faltenlinien 8, 9 nicht symmetrische Verteilungen von Prägungstiefen y hergestellt werden.
Die Prägungstiefe y kann direkt, d. h. ohne Variation einer seitlichen Ausdehnung w der Prägungen 6, 7, verändert werden. In der Breitenrichtung 5b kann ein anderes Abwechslungsmuster zwischen konvexen und konkaven Prägungen 6, 7 ausgeführt werden. Die Prägeformen 6, 7 können als flächenhafte Prägungen 6, 7 für eine im wesentlichen punktuelle oder lokale Abstandshalterung 67 (wie dargestellt) und/oder als längserstreckte Prägungen für eine ausgedehnte Abstandshalterung 67 gestaltet werden. Die flächenhaften Prägungen 6, 7 können beispielsweise oval, elliptisch oder rund und insbesondere mit einer vorgebbaren Prägedistanz z zwischen den Prägungen 6, 7 in das
Filtermedium 2 eingeprägt werden. Eine günstige Wahl der Prägedistanz z ist ein Wert zwischen 15 mm und 100 mm.
Längserstreckte Prägungen können wiederum in vielfältigen Formen, beispielsweise gebogen und/oder abgewinkelt und/oder äanderförmig, hergestellt werden. Mit Vorteil wird die Prägungstiefe y erhöht oder erniedrigt, indem eine Breite der längserstreckten Prägungen 6, 7 vergrö- ssert oder verkleinert wird. Mit geradlinigen Prägungen können lineare Abstandshalterungen 67 geschaffen werden. Längserstreckte Prägungen sollen parallel zu einer der Faltlinien 8, 9 mit einer konstanten Prägungstiefe y und/oder nicht parallel zu einer Faltlinie 8, 9 mit einer in Abhängigkeit des Abstands x von der Faltlinie 8, 9 variablen Prägungstiefe y ausgeführt werden.
Die Faltenformen können durch Wahl des Profils der Abstandshalterungen 67 frei vorgegeben werden. Bevorzugt werden Faltenformen mit nicht parallelen Falten 10 hergestellt. V-förmige Faltenformen sind besonders günstig, da sie gleich grosse Zu- und Abströmflächen haben, geringe Druckverluste verursachen, eine grosse nutzbare Filterfläche aufweisen und einer gleichmässigen Belastung und insbesondere Verschmutzung ausgesetzt sind.
Mit Vorteil wird eine Faltenhöhe x1 im plissierten Zustand zwischen 10 mm und 100 mm gewählt. Für eine V- förmige Faltenform kann ein Plissierwinkel α vorgegeben werden, der gleich einem Verhältnis des Abstands x einer Prägung 6, 7 von einer Faltlinie 8, 9 zu der Prägungstiefe y bei diesem Abstand x ist.
Zur Ausführung der Erfindung kann auf an sich bekannte Prägeverfahren zurückgegriffen werden. Typischerweise wird beim Prägen das Filtermaterial 2 heiss verformt oder aber kalt verformt und gegebenenfalls nachgewärmt. Die Prägung kann durch genoppte Walzen erfolgen. Bei einem Papier- Filtermedium 2 kann der Noppungsvorgang unmittelbar in den Papierherstellungsprozess integriert werden. Bei bisheri-
gen Noppungen werden jedoch nur Walzen verwendet, die Noppen, d. h. Flächen oder Rillen, für die Prägungen 6, 7 mit gleichmässiger Tiefe besitzen. Zur Ausführung der Erfindung werden nun Walzen mit Noppen verwendet, bei denen die Noppentiefe auf eine erfindungsgemässe Weise variiert wird und insbesondere für eine Längsrichtung 5a ein erforderliches Tiefenprofil für die Noppen auf einer Noppenwalze vorgegeben wird. Zudem können aus der gewünschten Faltenhöhe x' im plissierten Zustand und dem gewünschten Plissierwinkel der Abstand 89 zwischen benachbarten Faltlinien 8, 9 bestimmt werden. Dann lassen sich die Faltlinien 8, 9 und die Noppen auf der Noppenwalze so anordnen, dass die Noppen zwischen die Faltlinien 8, 9 zu liegen kommen.
Gegenstand der Erfindung ist neben dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Filters 1' aus einem Filtermedium 2 auch ein Filtermedium 2, das gemäss dem Verfahren mit Prägungen 6, 7 versehen wurde, und ein Filter 1', das gemäss dem Verfahren hergestellt wurde. Bei dem erfindungsgemass hergestellten Filter 1 ' kann es sich um einen Schwebstofffilter 1', z. B. für den Spitalbereich oder für Reinräume, um einen Flüssigkeitsfilter 1', z. B. für die Herstellung von Getränken, Kosmetika oder Pharma- zeutika, um einen Komfortfilter 1', z. B. für Raumbelüftungen, Klimaanlagen oder Fahrzeuge, oder um einen Ent- staubungsfilter 1' handeln.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Filters (1') aus einem Filtermedium (2), wobei das Filtermedium (2) in einer Bahn (5) hergestellt wird, mit Prägungen (6, 7) versehen wird und entlang Faltlinien (8, 9) zu einem Filter (l1) plissiert wird, wobei die Prägungen (6, 7) zu einer Abstandshalterung (67) zwischen benachbarten Falten (10) im plissierten Zustand dienen, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Prägungen (6, 7) mit einer variablen Prägungstiefe (y) ausgeführt werden und b) die Prägungstiefe (y) als Funktion eines Abstands
(x) von einer Faltlinie (8, 9) so variiert wird, dass ein für eine vorgebbare Faltenform erforderliches, nicht paralleles Profil der Abstandshalterung (67) zwischen den benachbarten Falten (10) resultiert .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Prägungstiefe (y) dadurch variiert wird, dass eine seitliche Ausdehnung (w) der Prägungen (6, 7) variiert wird und/oder b) das Filtermedium (2) mit konvexen Prägungen (6) und konkaven Prägungen (7) versehen wird, um beid- seitige Abstandshalterungen (67) für mehrere oder alle Falten (10) im plissierten Zustand zu erzeugen.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Prägungstiefe (y) so variiert wird, dass im plissierten Zustand mit einer zunehmenden Faltenhöhe (x1 ) eine zunehmende Prägungstiefe (y) erreicht wird und/oder b) parallele Faltlinien (8, 9) vorhanden sind und die Prägungstiefen (y) für solche Prägungen (6, 7) oder Teile von Prägungen konstant gehalten werden, die gleiche Abstände (x) zu einer der parallelen Faltlinien (8, 9) aufweisen.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Prägungstiefe (y) ausgehend von einer Faltlinie (8, 9), in deren Bereich Prägungen (6, 7) im plissierten Zustand innenliegend sind, mit einem zunehmenden Abstand (x) zu der Faltlinie (8, 9) zunehmend gewählt wird und/oder b) die Prägungstiefe (y) ausgehend von einer Faltlinie (8, 9), in deren Bereich Prägungen (7, 6) im plissierten Zustand aussenliegend sind, mit einem zunehmenden Abstand (x) zu der Faltlinie (8, 9) abnehmend gewählt wird und c) insbesondere dass eine V-förmige Faltenform vorgegeben wird und die Prägungstiefe (y) proportional zu dem Abstand (x) variiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) flächenhafte Prägungen (6, 7) für eine im wesentlichen punktuelle Abstandshalterung (67) und/oder längserstreckte Prägungen für eine ausgedehnte Abstandshalterung (67) ausgeführt werden und b) insbesondere dass im Bereich von Faltlinien (8, 9) keine Prägungen (6, 7) ausgeführt werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) bei flächenhaften Prägungen (6, 7) die Prägungstiefe (y) variiert wird, indem eine Grosse
(w) der flächenhaften Prägungen (6, 7) in Abhängigkeit des Abstands von einer der Faltlinien (8, 9) vergrössert oder verkleinert wird und/oder b) flächenhafte Prägungen (6, 7) oval, elliptisch oder rund mit einem in Abhängigkeit des Abstands (x) von einer der Faltlinien (8, 9) variablen Durchmesser (w) ausgeführt werden und/oder c) eine Prägedistanz (z) zwischen flächenhaften Prägungen (6, 7) zwischen 15 mm und 100 mm gewählt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) bei längserstreckten Prägungen die Prägungstiefe
(y) variiert wird, indem eine Breite der längserstreckten Prägungen in Abhängigkeit des Abstands (x) von einer Faltlinie (8, 9) vergrössert oder verkleinert wird und/oder b) längserstreckte Prägungen geradlinig für eine lineare Abstandshalterung (67) oder gebogen, gewinkelt oder mäanderförmig für eine flächenhafte Abstandshalterung (67) ausgeführt werden und/oder c) längserstreckte Prägungen parallel zu einer der Faltlinien (8, 9) mit einer konstanten Prägungstiefe (y) und/oder nicht parallel zu einer Faltlinie (8, 9) mit einer in Abhängigkeit des Abstands (x) von der Faltlinie (8, 9) variablen Prägungstiefe (y) ausgeführt werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Faltenhöhe (x1 ) im plissierten Zustand zwischen 10 mm und 100 mm gewählt wird und/oder b) für eine V-förmige Faltenform ein Plissierwinkel (α) vorgegeben wird, der gleich einem Verhältnis des Abstands (x) einer Prägung (6, 7) von einer Faltlinie (8, 9) zu der Prägungstiefe (y) bei diesem Abstand (x) ist.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) entlang einer Längsrichtung (5a) der Bahn (5) des Filtermediums (2) zwischen den Faltlinien (8, 9) abwechselnd zunehmende und abnehmende Prägungstiefen (y) ausgeführt werden und/oder b) entlang einer Breite (5b) der Bahn (5) des Filtermediums (2) abwechselnd konvexe und konkave Prägungen (6, 7) ausgeführt werden und/oder c) eine Zunahme und eine Abnahme der Prägungstiefen (y) für konvexe Prägungen (6) und konkave Prägungen (7) gegenläufig ausgeführt werden.
10. Filtermedium (2), das die Form einer Bahn (5) hat und Prägungen (6, 7) und Faltlinien (8, 9) zur Plissierung aufweist, wobei die Prägungen (6, 7) zu einer Abstandshalterung (67) zwischen benachbarten Falten
(10) im plissierten Zustand dienen, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Prägungen (6, 7) eine variable Prägungstiefe (y) aufweisen und b) die Prägungstiefe (y) als Funktion eines Abstands (x) von einer Faltlinie (8, 9) so variiert, dass im plissierten Zustand ein für eine vorgebbare Faltenform erforderliches, nicht paralleles Profil der Abstandshalterung (67) zwischen den benachbarten Falten (10) resultiert.
11. Filtermedium (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Prägungen (6, 7) gemäss den kennzeichnenden Verfahrensschritten nach einem der Ansprüche 2-9 ausgeführt sind und/oder b) das Filtermedium (2) ein Vlies, insbesondere ein Papier (2), ein Filz oder ein Gewebe ist.
12. Filter (l1), hergestellt durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9.
13. Filter (1') nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (1') ein Schwebstofffilter (1"), ein Flüssigkeitsfilter (1'), ein Entstaubungsfilter (l1) oder ein Filter (!') zur Luftreinhaltung ist.
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