過濾器材料的制作方法
【專利摘要】過濾器材料(1)和具有過濾器材料(1)的過濾器元件(29)。本發(fā)明涉及過濾器材料(1)，特別是用于液壓過濾器例如濾油器的過濾器材料(1)，所述過濾器材料(1)由至少一個玻璃纖維(7)與碳纖維(9)的復(fù)合物的單層(5)組成。本發(fā)明還涉及具有所述過濾器材料(1)的過濾器元件。
【專利說明】過濾器材料
[0001]本發(fā)明涉及過濾器材料，特別是用于液壓過濾器例如濾油器的過濾器材料，所述過濾器材料由至少一個玻璃纖維與碳纖維的復(fù)合物的單層組成。本發(fā)明還涉及具有所述過濾器材料的過濾器元件。
[0002]過濾器材料用于大量實施方式從而從負(fù)載有灰塵顆粒的氣流中沉積灰塵顆?；蛘邚囊后w介質(zhì)流中沉積其它固體顆粒。待沉積的顆粒污染物干擾工業(yè)過程并且加速機器和裝置的磨損。其還可能影響健康和舒適度。
[0003]在不同設(shè)計的過濾器元件中使用如下過濾器材料從而形成通常多層的過濾器介質(zhì)。所述過濾器材料不僅具有沉積可流動介質(zhì)中的顆粒的功能，還具有特別是從介質(zhì)中導(dǎo)出電勢的功能。在流過過濾器的過濾器材料時表明，其可以造成電位差并且因此造成靜電充電。這在液壓油的情況下可能例如造成增加的油的老化。任選地，不期望的放電也可能損壞過濾器材料。為了抵抗這種情況，可以通過合適的過濾器結(jié)構(gòu)并且通過合適的材料選擇有目的地影響所產(chǎn)生的電荷的大小以及過濾器材料和介質(zhì)之間的電位結(jié)構(gòu)。
[0004]DE 102 008 004 344 Al提出了不同的構(gòu)造上的措施，從而在過濾器元件的操作中避免有害電位差和電荷的產(chǎn)生。作為一個構(gòu)造上的措施，提出在過濾器中使用過濾器介質(zhì)從而凈化可流動介質(zhì)，所述過濾器介質(zhì)的電位差低于待凈化介質(zhì)的電位差。因此保證不產(chǎn)生大量靜電充電。所述文獻(xiàn)提出的另一個構(gòu)造上的措施是，部分過濾器介質(zhì)這樣設(shè)計，使其具有彼此不同和/或與待凈化流體不同的電位，使得電位至少部分地相互抵消。根據(jù)所述文獻(xiàn)的用于避免過濾器中的有害電位差的另一個構(gòu)造上的措施是，在過濾器中沿著預(yù)定路徑至少部分地使用導(dǎo)電材料從而有目的地導(dǎo)出電荷。
[0005]相比于導(dǎo)電過濾器，這種過濾器方案在時間上更緩慢地造成電荷，因此在過濾器的操作中所述介質(zhì)不會高度充電。在過濾器中不形成場強，場強可能造成放電同時對過濾器和介質(zhì)產(chǎn)生損壞作用。為了在過濾器元件的操作中避免有害電位差的形成，所述文獻(xiàn)公開了另一個構(gòu)造上的措施，使用位于過濾器介質(zhì)下游的電荷補償層。所述電荷補償層(其也可以通過在過濾器介質(zhì)上涂布而形成)減少了介質(zhì)和過濾器介質(zhì)的充電并且因此避免了過濾器中的放電。
[0006]WO 03/033100 Al描述了用于液體，特別是用于液壓液體的過濾器元件，所述過濾器元件具有過濾器材料并且具有以過濾器元件的流過方向計至少在干凈的一側(cè)支撐過濾器材料的格柵形式的支撐結(jié)構(gòu)，其中支撐結(jié)構(gòu)由塑料材料制成并且具有導(dǎo)電元件從而從待過濾的液體中導(dǎo)出電位。支撐結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電元件由金屬絲組成，所述金屬絲取決于待過濾流體的化學(xué)性質(zhì)特別優(yōu)選由不銹鋼形成。
[0007]US5, 527，569描述了聚四氟乙烯的多孔膜結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電過濾器材料。膜結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電顆粒。導(dǎo)電顆粒可以提供電導(dǎo)出路徑從而導(dǎo)出過濾器材料中的靜電荷。導(dǎo)電顆粒可以例如由金屬或碳形成。
[0008]US4, 606, 968描述了具有經(jīng)絲和緯絲的織物類型的紡織復(fù)合物過濾器材料,其中織入導(dǎo)電絲。導(dǎo)電絲可以例如由碳纖維形成。
[0009]可以避免待過濾介質(zhì)中的靜電充電或從介質(zhì)中導(dǎo)出靜電荷的已知的過濾器材料在其所基于的制造方法和制造成本方面需要改進(jìn)。
[0010]從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明所基于的目的在于提供過濾器材料，特別是用于液壓過濾器例如濾油器的過濾器材料，所述過濾器材料可以成本有利地制造，其過濾精度及其導(dǎo)電性可以以簡單的方式限制并且具有長的壽命。本發(fā)明所基于的目的還在于實現(xiàn)由所述過濾器材料組成的過濾器元件。
[0011]使用具有權(quán)利要求1的全部特征的過濾器材料和根據(jù)從屬權(quán)利要求的過濾器元件實現(xiàn)所述目的。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的過濾器材料由至少一個玻璃纖維與碳纖維的復(fù)合物的單層組成。相比于已知的過濾器材料(其中各個過濾器材料的相關(guān)基礎(chǔ)材料以不同的設(shè)計存在，或者相關(guān)基礎(chǔ)材料具有彼此對立的不同的物理性質(zhì)(金屬絲、紡織絲))，使用獨有的纖維-玻璃纖維、碳纖維-從而制備過濾器材料的至少一個單層使得對于兩種纖維類型能夠使用相同的加工工具和方法步驟。此外，玻璃纖維和碳纖維的特性相對于多種流體是惰性的。
[0013]玻璃纖維和碳纖維可以以“無規(guī)非織造物布置或基質(zhì)布置”的類型以特別簡單的方式彼此連接。因此過濾器材料可以成本有利地制造并且其過濾精度及其導(dǎo)電性可以以簡單的方式限制。
[0014]出人意料地顯示，為了有效地從待過濾介質(zhì)中導(dǎo)出靜電荷，復(fù)合物中的碳纖維的份數(shù)可以小于玻璃纖維的份數(shù)。當(dāng)復(fù)合物中的碳纖維份數(shù)僅為約10%時，甚至更容易有效地導(dǎo)出靜電荷。在過濾器材料的一個特別優(yōu)選的成本有利的實施例中，玻璃纖維可以由礦物質(zhì)玻璃例如硼硅酸鹽玻璃(70至80%的SiO ；7至13%的B2O2 ;4至8%的Na20、K20 ；2至7%的Al2O3)形成。玻璃纖維和/或碳纖維可以在復(fù)合物中無規(guī)或結(jié)構(gòu)化地以基質(zhì)或非織造物的形式布置。過濾器材料也可以優(yōu)選為防粘非織造物，即作為所謂的防粘型織物形成，其中防粘非織造物通過在基質(zhì)類型的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上無規(guī)鋪設(shè)熔紡長絲而制造。長絲則優(yōu)選由可熔紡聚合物材料的合成無端纖維形成。為了制備這種過濾器材料，適用于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的特別優(yōu)選為聚乙烯、聚酰胺或聚丙烯。
[0015]特別是當(dāng)玻璃纖維和碳纖維作為非織造物或氈(Matte)與無規(guī)纖維層彼此鋪設(shè)時，玻璃纖維和碳纖維的復(fù)合物也可以至少部分地通過粘合劑類型的添加劑形成，所述添加劑為例如丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂或經(jīng)聚合彈性體。粘合劑可以使纖維的接觸點彼此粘合，其中粘合劑不會不利地影響過濾器材料的期望的自由孔體積。特別通過考慮待過濾流體的化學(xué)材料性質(zhì)而進(jìn)行各種粘合劑的選擇，所述流體一方面應(yīng)當(dāng)不溶解與粘合劑實現(xiàn)接觸位置，另一方面粘合劑應(yīng)當(dāng)不以不利的方式在化學(xué)上影響流體。
[0016]對于多種液壓和氣壓使用目的顯示特別有利的是，過濾器材料由70%至90%，優(yōu)選約80 %的硼硅酸鹽玻璃，3 %至20 %，優(yōu)選約5 %的塑料熔體纖維，3 %至20 %，優(yōu)選約5 %的添加劑(粘合劑)和約5%至30%，優(yōu)選約10%的碳纖維形成。在過濾器中，根據(jù)本發(fā)明的過濾器材料優(yōu)選平面鋪置在至少另一個功能層，例如支撐層或預(yù)過濾層上。根據(jù)本發(fā)明的過濾器材料適用于各種設(shè)計的過濾器元件。在所述過濾器元件中，根據(jù)本發(fā)明的過濾器材料以如下的單層順序使用:
[0017]-支撐格柵
[0018]-非織造物材料
[0019]-大孔纖維材料[0020]-細(xì)孔纖維材料
[0021]-非織造物材料
[0022]-支撐格柵
[0023]應(yīng)理解，任何其它的單層順序，特別是根據(jù)本發(fā)明的過濾器材料在過濾器元件的外周上的布置在導(dǎo)出靜電荷方面可以是有利的。由于低的碳纖維總份數(shù)(所述總份數(shù)足以在大量已知的介質(zhì)中導(dǎo)出靜電荷)，根據(jù)本發(fā)明的過濾器材料的材料成本也相對較低。
[0024]下文根據(jù)附圖借助實施例更詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的過濾器材料和配備有所述過濾器材料的過濾器元件。在此，未按比例繪制的原理圖顯示了
[0025]圖1以掃描電鏡圖像的方式顯示了根據(jù)本發(fā)明的過濾器材料的局部截面；
[0026]圖2以局部截面透視圖的方式顯示了具有根據(jù)本發(fā)明的過濾器材料的過濾器元件。
[0027]圖1中以掃描電鏡圖像的方式顯示了過濾器材料I的結(jié)構(gòu)，所述過濾器材料I用于液壓過濾器3，例如建筑機械的液壓設(shè)備的過濾器。由于掃描電鏡圖像，過濾器材料I的單層5以過濾器材料I的空間視圖的方式顯示。單層5基本上由無規(guī)重疊鋪設(shè)的玻璃纖維7和碳纖維9的復(fù)合物組成。玻璃纖維7和碳纖維9關(guān)于其縱軸走向彼此在平行的平面中，并且在圖1的圖像平面中以形成角度的走向布置。復(fù)合物中的碳纖維9的份數(shù)低于玻璃纖維7的份數(shù)。在所示復(fù)合物中，碳纖維份數(shù)約為玻璃纖維份數(shù)的10%。玻璃纖維7由礦物質(zhì)玻璃、硼硅酸鹽玻璃形成。復(fù)合物還具有額外份數(shù)的塑料熔體纖維13，特別是聚乙烯、聚酰胺和聚丙烯的塑料熔體纖維13。如圖所示，熔體纖維13特別用作過濾器材料I中的玻璃纖維7和碳纖維9之間的連接件。為了達(dá)到該目的，熔體纖維13這樣布置，使得熔體纖維13分別在多個位置處纏繞和包圍玻璃纖維7和碳纖維9，并且在過濾器材料I的深入范圍內(nèi)在過濾器材料I的每個空間方向上形成延伸的連接件。
[0028]通過在基質(zhì)的制備過程中或之后在無規(guī)基質(zhì)中加入的添加劑15(例如液體和聚合丙烯酸酯樹脂或環(huán)氧樹脂或合適的聚合彈性體)，熔體纖維13與玻璃纖維7和碳纖維9的連接在其強度特別是其耐磨性方面得以改進(jìn)。圖1中所示的過濾器材料I具有約80%的硼硅酸鹽玻璃纖維7含量，約5%的塑料熔體纖維13含量，約5%的添加劑15含量和約10%的碳纖維9含量。由于過濾器材料I中的碳纖維9的取向，在幾乎彼此平行的平面的重疊中以及在這些平面的結(jié)合中使得當(dāng)介質(zhì)流過過濾器材料I時優(yōu)選能夠不產(chǎn)生電荷分離，也不產(chǎn)生靜電電位。如果流入過濾器材料I的介質(zhì)已經(jīng)具有電位差，碳纖維9由于其在過濾器材料I中的空間布置而能夠形成連續(xù)的導(dǎo)出路徑，特別是用于靜電荷的多個導(dǎo)出路徑。如果在圖2中僅示例性顯示的過濾器3中使用過濾器材料1，靜電荷優(yōu)選通過過濾器3外周中的地線上的導(dǎo)出元件導(dǎo)出。
[0029]在這種過濾器3中，圖1中所示的過濾器材料I優(yōu)選保持平面鋪置在過濾器3的至少另一個功能層17上。功能層17可以是支撐格柵19或非織造物材料21。雖然所述添加劑15能夠明顯改進(jìn)玻璃纖維7和碳纖維9的復(fù)合物的纖維錨固，結(jié)合過濾器材料的高的彈性和機械承載能力，為了改進(jìn)過濾器材料的可操作性，適宜的和有利的是以具有過濾器材料I的過濾器元件29的類型以復(fù)合物使用所述支撐格柵和非織造物材料。
[0030]圖2中顯示的過濾器3以所謂的過濾器元件29的形式形成并且具有在兩個端蓋
33、35之間延伸的過濾器介質(zhì)31。端蓋33、35分別與過濾器介質(zhì)31的可分配端部區(qū)域37、39連接。過濾器介質(zhì)31在內(nèi)周側(cè)支撐流體流過的支撐管41。過濾器介質(zhì)31還在所述端部區(qū)域37和39通過粘合劑層43與端蓋33、35連接。
[0031]為了進(jìn)行凈化，介質(zhì)由外而內(nèi)穿過過濾器介質(zhì)31，其中為了簡單顯示，過濾器介質(zhì)31以圓柱形過濾器氈部件的形式顯示。有利地，過濾器介質(zhì)31也可以打褶地形成并且以過濾器褶狀物的形式圍繞支撐管41布置。過濾器介質(zhì)31以多層構(gòu)造，其中多層結(jié)構(gòu)特別具有外部支撐格柵19并且用于穩(wěn)定其它層結(jié)構(gòu)。與此相當(dāng)?shù)目梢源嬖谄渌鼉?nèi)部支撐格柵28。在各個支撐格柵19、28上分別連接非織造物材料21、27。過濾器介質(zhì)31的結(jié)構(gòu)在其深度上觀察首先是對稱的。在非織造物材料21上連接玻璃纖維7和碳纖維9的大孔纖維材料23的單層5。在所述單層上設(shè)置玻璃纖維7和碳纖維9的細(xì)孔纖維材料25的另一個單層5。兩個單層23、25基本上如圖1中所示構(gòu)造，特別地，其碳纖維9通過端蓋33、35中的未詳細(xì)顯示的導(dǎo)出元件與過濾器元件29的外表面的至少一個平面區(qū)域?qū)щ娺B接。通過這種方式，靜電荷可以從過濾器元件29導(dǎo)出至過濾器元件29外周的形成地線的部件，例如液壓設(shè)備。所述過濾器元件29的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在本 申請人:的在先申請(DE 10 2008 004 344 Al)中詳細(xì)描述，因此在此免去了過濾器元件29的其它顯示的構(gòu)件和功能的描述。
【權(quán)利要求】
1.過濾器材料，特別是用于液壓過濾器(3)例如濾油器的過濾器材料，所述過濾器材料由至少一個玻璃纖維(7)與碳纖維(9)的復(fù)合物的單層(5)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器材料，其特征在于，復(fù)合物中的碳纖維(9)的份數(shù)小于玻璃纖維(7)的份數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過濾器材料，其特征在于，復(fù)合物中的碳纖維(9)的份數(shù)為約5%至30%，優(yōu)選約10%。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的過濾器材料，其特征在于，玻璃纖維(7)由硼硅酸鹽玻璃形成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的過濾器材料，其特征在于，復(fù)合物中的玻璃纖維(7)和/或碳纖維(9)以無規(guī)形式或織物形式存在。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的過濾器材料，其特征在于，玻璃纖維(7)和碳纖維(9)的復(fù)合物還具有塑料的熔體纖維(13)，所述塑料例如聚乙烯、聚酰胺或聚丙烯。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的過濾器材料，其特征在于，玻璃纖維(7)和碳纖維(9)的復(fù)合物至少部分地通過粘合劑類型的添加劑(15)，例如丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂或聚合彈性體形成。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的過濾器材料，其特征在于，過濾器材料(I)由約70 %至90 %，優(yōu)選約80 %的硼硅酸鹽玻璃纖維(7)，3 %至20 %，優(yōu)選約5 %的塑料熔體纖維(13)，3%至20%，優(yōu)選約5%的添加劑(15)和約5%至30%，優(yōu)選10%的碳纖維(9)形成。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的過濾器材料，其特征在于，過濾器材料(I)平面鋪置在過濾器(3)的至少另一個功能層(17)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾器材料，其特征在于，功能層(17)為支撐格柵(19、28)。
11.過濾器元件，其特征在于，所述過濾器元件包括根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的過濾器材料(I)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾器元件，其特征在于，所述過濾器元件(29)至少具有如下的單層(5)順序: -支撐格柵(19) -非織造物材料(21) -大孔纖維材料(23) -細(xì)孔纖維材料(25) -非織造物材料(27) -支撐格柵(28)。
【文檔編號】B01D39/20GK103930184SQ201280054556
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月22日
【發(fā)明者】E·克啻, M·施文德, A·施米茨, S·約胡姆 申請人:Hydac過濾技術(shù)有限公司