过滤器材料的制作方法
【专利摘要】过滤器材料(1)和具有过滤器材料(1)的过滤器元件(29)。本发明涉及过滤器材料(1)，特别是用于液压过滤器例如滤油器的过滤器材料(1)，所述过滤器材料(1)由至少一个玻璃纤维(7)与碳纤维(9)的复合物的单层(5)组成。本发明还涉及具有所述过滤器材料(1)的过滤器元件。
【专利说明】过滤器材料
[0001]本发明涉及过滤器材料，特别是用于液压过滤器例如滤油器的过滤器材料，所述过滤器材料由至少一个玻璃纤维与碳纤维的复合物的单层组成。本发明还涉及具有所述过滤器材料的过滤器元件。
[0002]过滤器材料用于大量实施方式从而从负载有灰尘颗粒的气流中沉积灰尘颗粒或者从液体介质流中沉积其它固体颗粒。待沉积的颗粒污染物干扰工业过程并且加速机器和装置的磨损。其还可能影响健康和舒适度。
[0003]在不同设计的过滤器元件中使用如下过滤器材料从而形成通常多层的过滤器介质。所述过滤器材料不仅具有沉积可流动介质中的颗粒的功能，还具有特别是从介质中导出电势的功能。在流过过滤器的过滤器材料时表明，其可以造成电位差并且因此造成静电充电。这在液压油的情况下可能例如造成增加的油的老化。任选地，不期望的放电也可能损坏过滤器材料。为了抵抗这种情况，可以通过合适的过滤器结构并且通过合适的材料选择有目的地影响所产生的电荷的大小以及过滤器材料和介质之间的电位结构。
[0004]DE 102 008 004 344 Al提出了不同的构造上的措施，从而在过滤器元件的操作中避免有害电位差和电荷的产生。作为一个构造上的措施，提出在过滤器中使用过滤器介质从而净化可流动介质，所述过滤器介质的电位差低于待净化介质的电位差。因此保证不产生大量静电充电。所述文献提出的另一个构造上的措施是，部分过滤器介质这样设计，使其具有彼此不同和/或与待净化流体不同的电位，使得电位至少部分地相互抵消。根据所述文献的用于避免过滤器中的有害电位差的另一个构造上的措施是，在过滤器中沿着预定路径至少部分地使用导电材料从而有目的地导出电荷。
[0005]相比于导电过滤器，这种过滤器方案在时间上更缓慢地造成电荷，因此在过滤器的操作中所述介质不会高度充电。在过滤器中不形成场强，场强可能造成放电同时对过滤器和介质产生损坏作用。为了在过滤器元件的操作中避免有害电位差的形成，所述文献公开了另一个构造上的措施，使用位于过滤器介质下游的电荷补偿层。所述电荷补偿层(其也可以通过在过滤器介质上涂布而形成)减少了介质和过滤器介质的充电并且因此避免了过滤器中的放电。
[0006]WO 03/033100 Al描述了用于液体，特别是用于液压液体的过滤器元件，所述过滤器元件具有过滤器材料并且具有以过滤器元件的流过方向计至少在干净的一侧支撑过滤器材料的格栅形式的支撑结构，其中支撑结构由塑料材料制成并且具有导电元件从而从待过滤的液体中导出电位。支撑结构中的导电元件由金属丝组成，所述金属丝取决于待过滤流体的化学性质特别优选由不锈钢形成。
[0007]US5, 527，569描述了聚四氟乙烯的多孔膜结构的导电过滤器材料。膜结构包括导电颗粒。导电颗粒可以提供电导出路径从而导出过滤器材料中的静电荷。导电颗粒可以例如由金属或碳形成。
[0008]US4, 606, 968描述了具有经丝和纬丝的织物类型的纺织复合物过滤器材料,其中织入导电丝。导电丝可以例如由碳纤维形成。
[0009]可以避免待过滤介质中的静电充电或从介质中导出静电荷的已知的过滤器材料在其所基于的制造方法和制造成本方面需要改进。
[0010]从现有技术出发，本发明所基于的目的在于提供过滤器材料，特别是用于液压过滤器例如滤油器的过滤器材料，所述过滤器材料可以成本有利地制造，其过滤精度及其导电性可以以简单的方式限制并且具有长的寿命。本发明所基于的目的还在于实现由所述过滤器材料组成的过滤器元件。
[0011]使用具有权利要求1的全部特征的过滤器材料和根据从属权利要求的过滤器元件实现所述目的。
[0012]根据本发明的过滤器材料由至少一个玻璃纤维与碳纤维的复合物的单层组成。相比于已知的过滤器材料(其中各个过滤器材料的相关基础材料以不同的设计存在，或者相关基础材料具有彼此对立的不同的物理性质(金属丝、纺织丝))，使用独有的纤维-玻璃纤维、碳纤维-从而制备过滤器材料的至少一个单层使得对于两种纤维类型能够使用相同的加工工具和方法步骤。此外，玻璃纤维和碳纤维的特性相对于多种流体是惰性的。
[0013]玻璃纤维和碳纤维可以以“无规非织造物布置或基质布置”的类型以特别简单的方式彼此连接。因此过滤器材料可以成本有利地制造并且其过滤精度及其导电性可以以简单的方式限制。
[0014]出人意料地显示，为了有效地从待过滤介质中导出静电荷，复合物中的碳纤维的份数可以小于玻璃纤维的份数。当复合物中的碳纤维份数仅为约10%时，甚至更容易有效地导出静电荷。在过滤器材料的一个特别优选的成本有利的实施例中，玻璃纤维可以由矿物质玻璃例如硼硅酸盐玻璃(70至80%的SiO ；7至13%的B2O2 ;4至8%的Na20、K20 ；2至7%的Al2O3)形成。玻璃纤维和/或碳纤维可以在复合物中无规或结构化地以基质或非织造物的形式布置。过滤器材料也可以优选为防粘非织造物，即作为所谓的防粘型织物形成，其中防粘非织造物通过在基质类型的基础结构上无规铺设熔纺长丝而制造。长丝则优选由可熔纺聚合物材料的合成无端纤维形成。为了制备这种过滤器材料，适用于基础结构的特别优选为聚乙烯、聚酰胺或聚丙烯。
[0015]特别是当玻璃纤维和碳纤维作为非织造物或毡(Matte)与无规纤维层彼此铺设时，玻璃纤维和碳纤维的复合物也可以至少部分地通过粘合剂类型的添加剂形成，所述添加剂为例如丙烯酸酯树脂、环氧树脂或经聚合弹性体。粘合剂可以使纤维的接触点彼此粘合，其中粘合剂不会不利地影响过滤器材料的期望的自由孔体积。特别通过考虑待过滤流体的化学材料性质而进行各种粘合剂的选择，所述流体一方面应当不溶解与粘合剂实现接触位置，另一方面粘合剂应当不以不利的方式在化学上影响流体。
[0016]对于多种液压和气压使用目的显示特别有利的是，过滤器材料由70%至90%，优选约80 %的硼硅酸盐玻璃，3 %至20 %，优选约5 %的塑料熔体纤维，3 %至20 %，优选约5 %的添加剂(粘合剂)和约5%至30%，优选约10%的碳纤维形成。在过滤器中，根据本发明的过滤器材料优选平面铺置在至少另一个功能层，例如支撑层或预过滤层上。根据本发明的过滤器材料适用于各种设计的过滤器元件。在所述过滤器元件中，根据本发明的过滤器材料以如下的单层顺序使用:
[0017]-支撑格栅
[0018]-非织造物材料
[0019]-大孔纤维材料[0020]-细孔纤维材料
[0021]-非织造物材料
[0022]-支撑格栅
[0023]应理解，任何其它的单层顺序，特别是根据本发明的过滤器材料在过滤器元件的外周上的布置在导出静电荷方面可以是有利的。由于低的碳纤维总份数(所述总份数足以在大量已知的介质中导出静电荷)，根据本发明的过滤器材料的材料成本也相对较低。
[0024]下文根据附图借助实施例更详细地解释根据本发明的过滤器材料和配备有所述过滤器材料的过滤器元件。在此，未按比例绘制的原理图显示了
[0025]图1以扫描电镜图像的方式显示了根据本发明的过滤器材料的局部截面；
[0026]图2以局部截面透视图的方式显示了具有根据本发明的过滤器材料的过滤器元件。
[0027]图1中以扫描电镜图像的方式显示了过滤器材料I的结构，所述过滤器材料I用于液压过滤器3，例如建筑机械的液压设备的过滤器。由于扫描电镜图像，过滤器材料I的单层5以过滤器材料I的空间视图的方式显示。单层5基本上由无规重叠铺设的玻璃纤维7和碳纤维9的复合物组成。玻璃纤维7和碳纤维9关于其纵轴走向彼此在平行的平面中，并且在图1的图像平面中以形成角度的走向布置。复合物中的碳纤维9的份数低于玻璃纤维7的份数。在所示复合物中，碳纤维份数约为玻璃纤维份数的10%。玻璃纤维7由矿物质玻璃、硼硅酸盐玻璃形成。复合物还具有额外份数的塑料熔体纤维13，特别是聚乙烯、聚酰胺和聚丙烯的塑料熔体纤维13。如图所示，熔体纤维13特别用作过滤器材料I中的玻璃纤维7和碳纤维9之间的连接件。为了达到该目的，熔体纤维13这样布置，使得熔体纤维13分别在多个位置处缠绕和包围玻璃纤维7和碳纤维9，并且在过滤器材料I的深入范围内在过滤器材料I的每个空间方向上形成延伸的连接件。
[0028]通过在基质的制备过程中或之后在无规基质中加入的添加剂15(例如液体和聚合丙烯酸酯树脂或环氧树脂或合适的聚合弹性体)，熔体纤维13与玻璃纤维7和碳纤维9的连接在其强度特别是其耐磨性方面得以改进。图1中所示的过滤器材料I具有约80%的硼硅酸盐玻璃纤维7含量，约5%的塑料熔体纤维13含量，约5%的添加剂15含量和约10%的碳纤维9含量。由于过滤器材料I中的碳纤维9的取向，在几乎彼此平行的平面的重叠中以及在这些平面的结合中使得当介质流过过滤器材料I时优选能够不产生电荷分离，也不产生静电电位。如果流入过滤器材料I的介质已经具有电位差，碳纤维9由于其在过滤器材料I中的空间布置而能够形成连续的导出路径，特别是用于静电荷的多个导出路径。如果在图2中仅示例性显示的过滤器3中使用过滤器材料1，静电荷优选通过过滤器3外周中的地线上的导出元件导出。
[0029]在这种过滤器3中，图1中所示的过滤器材料I优选保持平面铺置在过滤器3的至少另一个功能层17上。功能层17可以是支撑格栅19或非织造物材料21。虽然所述添加剂15能够明显改进玻璃纤维7和碳纤维9的复合物的纤维锚固，结合过滤器材料的高的弹性和机械承载能力，为了改进过滤器材料的可操作性，适宜的和有利的是以具有过滤器材料I的过滤器元件29的类型以复合物使用所述支撑格栅和非织造物材料。
[0030]图2中显示的过滤器3以所谓的过滤器元件29的形式形成并且具有在两个端盖
33、35之间延伸的过滤器介质31。端盖33、35分别与过滤器介质31的可分配端部区域37、39连接。过滤器介质31在内周侧支撑流体流过的支撑管41。过滤器介质31还在所述端部区域37和39通过粘合剂层43与端盖33、35连接。
[0031]为了进行净化，介质由外而内穿过过滤器介质31，其中为了简单显示，过滤器介质31以圆柱形过滤器毡部件的形式显示。有利地，过滤器介质31也可以打褶地形成并且以过滤器褶状物的形式围绕支撑管41布置。过滤器介质31以多层构造，其中多层结构特别具有外部支撑格栅19并且用于稳定其它层结构。与此相当的可以存在其它内部支撑格栅28。在各个支撑格栅19、28上分别连接非织造物材料21、27。过滤器介质31的结构在其深度上观察首先是对称的。在非织造物材料21上连接玻璃纤维7和碳纤维9的大孔纤维材料23的单层5。在所述单层上设置玻璃纤维7和碳纤维9的细孔纤维材料25的另一个单层5。两个单层23、25基本上如图1中所示构造，特别地，其碳纤维9通过端盖33、35中的未详细显示的导出元件与过滤器元件29的外表面的至少一个平面区域导电连接。通过这种方式，静电荷可以从过滤器元件29导出至过滤器元件29外周的形成地线的部件，例如液压设备。所述过滤器元件29的基础结构在本 申请人:的在先申请(DE 10 2008 004 344 Al)中详细描述，因此在此免去了过滤器元件29的其它显示的构件和功能的描述。
【权利要求】
1.过滤器材料，特别是用于液压过滤器(3)例如滤油器的过滤器材料，所述过滤器材料由至少一个玻璃纤维(7)与碳纤维(9)的复合物的单层(5)组成。
2.根据权利要求1所述的过滤器材料，其特征在于，复合物中的碳纤维(9)的份数小于玻璃纤维(7)的份数。
3.根据权利要求1或2所述的过滤器材料，其特征在于，复合物中的碳纤维(9)的份数为约5%至30%，优选约10%。
4.根据前述权利要求任一项所述的过滤器材料，其特征在于，玻璃纤维(7)由硼硅酸盐玻璃形成。
5.根据前述权利要求任一项所述的过滤器材料，其特征在于，复合物中的玻璃纤维(7)和/或碳纤维(9)以无规形式或织物形式存在。
6.根据前述权利要求任一项所述的过滤器材料，其特征在于，玻璃纤维(7)和碳纤维(9)的复合物还具有塑料的熔体纤维(13)，所述塑料例如聚乙烯、聚酰胺或聚丙烯。
7.根据前述权利要求任一项所述的过滤器材料，其特征在于，玻璃纤维(7)和碳纤维(9)的复合物至少部分地通过粘合剂类型的添加剂(15)，例如丙烯酸酯树脂、环氧树脂或聚合弹性体形成。
8.根据前述权利要求任一项所述的过滤器材料，其特征在于，过滤器材料(I)由约70 %至90 %，优选约80 %的硼硅酸盐玻璃纤维(7)，3 %至20 %，优选约5 %的塑料熔体纤维(13)，3%至20%，优选约5%的添加剂(15)和约5%至30%，优选10%的碳纤维(9)形成。
9.根据前述权利要求任一项所述的过滤器材料，其特征在于，过滤器材料(I)平面铺置在过滤器(3)的至少另一个功能层(17)上。
10.根据权利要求9所述的过滤器材料，其特征在于，功能层(17)为支撑格栅(19、28)。
11.过滤器元件，其特征在于，所述过滤器元件包括根据前述权利要求任一项所述的过滤器材料(I)。
12.根据权利要求11所述的过滤器元件，其特征在于，所述过滤器元件(29)至少具有如下的单层(5)顺序: -支撑格栅(19) -非织造物材料(21) -大孔纤维材料(23) -细孔纤维材料(25) -非织造物材料(27) -支撑格栅(28)。
【文档编号】B01D39/20GK103930184SQ201280054556
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2011年9月22日
【发明者】E·克啻, M·施文德, A·施米茨, S·约胡姆 申请人:Hydac过滤技术有限公司