本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的过滤材料和一种按照权利要求7的由该过滤材料制造的过滤元件。
背景技术：
过滤材料在其在过滤元件中使用期间通常必须承受得住高的机械载荷。为了在过滤器壳体的受限制的空间中安置尽可能大的过滤面，大多数的过滤材料被折叠。过滤面越大，过滤元件的服务期限就越长，并且在要过滤的流体的体积流量预定的情况下压力差就越小。
过滤元件的服务期限亦或使用寿命是在使用过滤元件的情况下从安装时刻直至达到预定的最大压力差时所经过的时间。过滤元件的过滤面越大并且由于其表面特性过滤介质的灰尘存储能力越好，服务期限就越长。压力差说明在用要过滤的流体流经过滤材料时在该过滤材料的前面和后面产生的压力差别。压力差越小，在预定的泵功率的情况下可以设计越高的流体流量。
预定的过滤元件的过滤面越大，在该过滤材料中不仅服务期限而且压力差就变得越好。为了达到尽可能大的过滤面，争取密且深的折叠。为了使两个邻近折叠部的折叠面在尽可能小的距离的情况下彼此尽可能不相互贴靠并且因此不堵塞有价值的过滤面，经由压制将地点上受限制的凸出部和/或凹入部、所谓的粒结或者将沿纵向延伸的波纹部、所谓的沟槽压制到过滤材料中。例如在de102005021992a1中描述沟槽并且在de4126126a1中描述粒结压制。
为了使所折叠的过滤材料也承受得住高的机械载荷、例如在过滤高粘度液体时的液压压力，过滤材料必须是尽可能不易弯曲的。为了该目的，用粘合剂浸渍过滤材料，该粘合剂在折叠和压制之后热硬化并且因此得到硬的且不易弯曲的材料。这样的材料例如在de102009006586a1和ep1022375a1中有所描述。尽管浸渍部在硬化之后已经非常不易弯曲且硬，然而特别在过滤高粘度液体时总是又出现各折叠部承受不住过滤压力并且彼此压靠在一起的效果。这于是减小过滤表面，并且通常突然提高过滤器的压力差。
在折叠和压制过滤材料之后，通常将这两个松散的端部接合在一起以获得一个连续的波纹管。例如通过用额外施加的胶粘剂粘接、通过用金属夹夹紧或通过优选借助超声波焊接来实现接合。然而，为了焊接，过滤材料必须或者用热塑性粘合剂浸渍，或者在这两个要焊接的面之间铺设热塑性薄膜。但是，热塑性粘合剂通常不具有足够的不易弯曲性，而插入铺设热塑性薄膜要求额外的工序。
技术实现要素：
因此，本发明的任务在于，创造一种过滤材料，该过滤材料在折叠状态下具有足够的强度，以便也承受得住高粘度液体的过滤压力，并且可以在没有附加地施加的或引入的热塑性聚合物的情况下热焊接该过滤材料的端部。此外应利用这样的过滤材料创造一种过滤元件。
本发明的概述
该任务按照本发明通过具有权利要求1的特征的过滤材料和具有权利要求7的特征的过滤元件解决。在另外的权利要求中描述本发明的有利的实施方式。
按照本发明的过滤材料包括湿式铺设的无纺布、干式铺设的无纺布、织物或泡沫，其中，过滤材料在第一侧上用预交联的粘合剂系统浸渍并且在另外的第二侧上用能交联的、但仍未交联的粘合剂系统浸渍。
借助于本发明，创造一种具有改进的可变形性的过滤材料，其中，同时确保其能热焊接性。过滤材料的突出优点在于：尤其是借助超声波的非常好的热封性。
由该过滤材料制造的过滤元件尤其是在过滤高粘度液体时具有明显较低的初始压力差。
在本发明的范围内使用的术语“粘合剂系统”应该说明：粘合剂还可以包含另外的添加剂、如硬化剂或促进剂。
还指出的是，可以通过使用预交联的粘合剂系统和能交联的、但仍未交联的粘合剂系统来创造过滤材料，所述过滤材料在该状态下可以被引入市场，以便然后由顾客必要时使其经受进一步的加工步骤、例如折叠、压制或成型至确定的过滤元件。然后，在这样的加工步骤之后可以实现粘合剂系统的最终交联。
本发明的详细描述
按照本发明的过滤材料包括浸渍的载体材料，该载体材料选自湿式铺设的无纺布、干式铺设的无纺布、织物或泡沫的组。
干式铺设的堆叠纤维无纺布由具有最终长度的纤维制成。不仅天然纤维而且合成纤维可以用于制造干式铺设的堆叠纤维无纺布。天然纤维例如是纤维素、毛、棉、亚麻。合成纤维例如是聚烯烃纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚四氟乙烯纤维、聚苯硫醚纤维。所使用的纤维可以或者是直的或者是卷曲的。为了加固，气流铺设的堆叠纤维无纺布可以包含单组分的或多组分的熔融粘合纤维，所述熔融粘合纤维在低于其他纤维的熔点的温度下完全地或部分地熔融并且加固无纺布。按照已知的现有技术、如在wiley-vch出版社于2000年出版的、作者为w·阿尔布雷希特、h·福克斯、w·科特尔曼的书《无纺布(vliesstoffe)》中描述的那样制造气流铺设的堆叠纤维无纺布。可以用已经提到的单组分的或多组分的熔融粘合纤维加固干式铺设的堆叠纤维无纺布。另外的加固可能性例如是针刺、水刺或用液态粘合剂浸湿或喷洒无纺布并紧接着干燥。
熔喷无纺布由聚合的连续纤维制成。为了制造用于按照本发明的过滤材料的熔喷无纺布，使用本领域已知的熔喷工艺，如其例如在范a·温特的《精制的热塑性纤维(superfinethemoplasticfibers)》，《化工工业(industrialengineeringchemestry)》第48卷第1342–1346页中所描述的那样。合适的聚合物例如是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚烯烃。在此，典型的纤维直径在0.5至10μm之间、优选在0.5至3μm之间变动。根据要求，还可以向聚合物混入添加剂、例如亲水剂、疏水剂、结晶促进剂或色素。根据要求，熔喷无纺布的表面可以通过表面处理方法、例如电晕处理或等离子处理而在其特性方面改变。此外，如果需要，可以借助砑光机使熔喷无纺布密实。
纺粘无纺布同样由聚合连续纤维制成，但是其纤维直径通常比熔喷纤维的纤维直径大得多。按照本领域已知的纺粘无纺布方法制造纺粘无纺布，如其例如在专利文献us4340563a、us3802817a、us3855046a和us3692618a中描述的那样。适合于纺粘无纺布方法的聚合物例如是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚烯烃。
“泡沫”应该理解为由有机聚合物制成的单元开放式的所有泡沫。由于所述泡沫的单元开放式的结构，所述泡沫是透气的并且适合于不同的过滤任务。示例性地在文献us3171820a、de1504551a、de601435a和gb1111928a中描述合适的泡沫的制造。
湿式铺设的无纺布或纸在本发明的意义中是可以用用于制造过滤纸的在本领域中已知的湿式铺设工艺生产的全部的无纺布。用于按照本发明的过滤材料的纸由天然纤维、合成纤维、无机纤维或其混合物制成。天然纤维例如是纤维素、棉、毛、麻，其中，所使用的纤维素材料可以是针叶和/或阔叶树的不含木浆的和/或含木浆的纤维素、再生纤维素和原纤化的纤维素。无机纤维例如是玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维和金属纤维。例如聚酯纤维、聚丙烯纤维、各个组分具有不同熔点的多组分纤维、聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维适合作为合成纤维。合成纤维的纤度典型地为0.1dtex至8.0dtex、优选0.5dtex至5dtex，并且切割长度典型地为3mm至20mm、优选4mm至12mm。用于按照本发明的过滤材料的纸可以至100％地由天然纤维、合成纤维或无机纤维制成，但是由这些纤维类型构成的各种任意混合物也是可能的。纸层体可以由多个层组成，所述多个层或者在一个造纸机中利用一种适合于此的材料卷取(stoffauflauf)生产并且接合在一起，或者由在单独的工序中彼此连接的单个纸张生产。在此，各个层可以在其特性方面不同。
通常，在例如浸渗池中完全地用粘合剂浸渍载体材料并且紧接着将其干燥。完全的浸渍具有如下优点：全部纤维被用粘合剂包围并且因此牢固地彼此连接。由此，纤维因此还有过滤材料得到保护免受侵蚀性液体的侵袭。但是，粘合剂对过滤材料的可进一步加工性也有重大影响，并且最佳选择通常不是很容易的。为了产生尽可能清晰的且形状稳定的折叠部，不易弯曲的过滤材料是有利的。为此，通常用能热硬化的粘合剂、例如酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂浸湿过滤材料，将其干燥并且完全地或部分地硬化。如此制造的过滤材料虽然可以很好地折叠，但具有几乎不再能塑性变形的缺点。压制深的且稳定的对于保持折叠部距离非常重要的粒结或波纹只能更多地有条件限制地实现。通常不再可能利用这些过滤材料热焊接松散的各端部以生产连续的折叠波纹管。
当例如使用热塑性粘合剂时，获得可塑性变形的且较软的过滤材料。通常的热塑性粘合剂例如是丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯和乙烯/乙酸乙烯酯分散体。这些过滤材料能非常好地压制并且焊接，但是具有不能形状稳定地折叠的缺点。
通过强化的试验，本发明人现在已经成功地制造一种过滤材料，该过滤材料一方面可以非常好地且形状稳定地折叠，并且另一方面但是也能非常好地且形状稳定地压制并且热焊接。
按照本发明的过滤材料包括载体材料，该载体材料在一侧(第一侧)上用预交联的(预硬化的)粘合剂系统浸渍并且在另一侧(第二侧)上用未交联的(未硬化的)、但同样能交联的(能硬化的)粘合剂系统浸渍。在此，粘合剂系统是能热硬化还是冷硬化的并不重要。粘合剂系统可以或者仅由一种粘合剂树脂制成，或者由具有或不具有硬化剂和促进剂的一种或多种粘合剂树脂制成。
存在能硬化的或者说硬化的粘合剂系统可以如何组成以获得较快或较慢硬化的多种可能性。因此，以下的实例应该仅更详细地描述本发明，而不以任何方式限制本发明构思。对于本发明重要的是提供一种过滤材料，该过滤材料在一侧上用比相对侧的粘合剂系统更强地交联的粘合剂系统进行处理，与这两种粘合剂系统是哪种类型无关。
预硬化和未硬化的粘合剂系统在其反应性方面不同。预硬化的粘合剂系统例如由粘合剂树脂制成，该粘合剂树脂借助促进剂、硬化剂和/或催化剂调节成，使得所述粘合剂系统在浸渍并且在低于120℃的温度下进行第一热处理之后部分硬化。不过，也可想到在没有温度作用的情况下部分硬化的粘合剂系统、例如环氧树脂/硬化剂系统。部分硬化意味着，达到理论上可能的最终硬化的30％至80％。
在未硬化的粘合剂系统中基本上省去促进剂和催化剂。通过合适地选择硬化剂，这些粘合剂被调节成使得所述粘合剂在低于120℃的温度下进行第一热处理之后基本上未硬化。基本上未硬化意味着，最多达到理论上可能的最终硬化的30％。该硬化度在确定的粘合剂树脂系统、例如环氧树脂/硬化剂系统中在没有温度作用的情况下也可以实现。
不仅适合于预硬化的应用、而且适合于未硬化的应用的能热硬化的粘合剂树脂例如是酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、乙烯乙酸乙烯酯树脂或其混合物。粘合剂或者以固态形式、例如作为粉末存在，或者作为在例如水或低级醇中的溶液或者说分散体存在。
合适的硬化剂例如是三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、间苯二酚、二胺、二官能有机酸。
合适的促进剂例如是仲胺、叔胺、有机酸、无机酸、潜酸。
根据需要，还可以向粘合剂系统混入不同的添加剂、例如亲水剂、疏水剂、阻燃剂、色素。
制造按照本发明的过滤材料包括双侧浸渍。在此，用第一粘合剂系统浸渍一个表面，并且用第二粘合剂系统浸渍第二表面。这两种粘合剂系统在其交联度方面不同。第一粘合剂和第二粘合剂的涂布例如经由粘合剂溶液的粘度或通过合适地调节方法参数如此控制，使得这两个粘合剂系统中的至少一个粘合剂系统透入过滤材料至少至其厚度的一半、但至多至其厚度的四分之三。优选地，这两种粘合剂系统中的每一种粘合剂系统透入过滤材料至少至其厚度的一半、但至多至其厚度的四分之三。在用第二粘合剂系统浸渍之前，可以将第一粘合剂干燥或熔融并且部分地交联。然后，将第二粘合剂系统单独地干燥或熔融。然而，也可以在涂布第二粘合剂系统之后将两种粘合剂系统一起干燥或熔融并且在此使第一粘合剂系统部分地交联。
按照本发明的过滤材料在用第一粘合剂系统浸渍之后具有1至30％、优选5至20％的树脂含量，并且在用第二粘合剂系统浸渍之后具有2至50％、优选5至30％的总树脂含量。总树脂含量是第一粘合剂系统和第二粘合剂系统共计的树脂含量。
结合粘合剂系统或树脂含量所提到的％说明涉及重量百分比。
适用于双侧浸渍的方法例如是双侧辊涂、双侧喷涂、借助刮刀的双侧涂布或双侧粉末涂布。
如果过滤材料应该具有较密实的和较开放的侧、如其例如在大多数过滤纸中是这种情况，则预热交联的粘合剂系统优选施加到较密实的侧上。
按照本发明的过滤材料的一种优选的实施方式是由天然纤维、合成纤维、无机纤维或其混合物制成的纸，该纸在一侧上以这样的方式用第一粘合剂系统浸渍，使得第一粘合剂系统透入纸厚度的大约三分之二，并且在相对侧上以这样的方式用第二粘合剂系统浸渍，使得第二粘合剂系统同样地透入纸厚度的大约三分之二。该过滤材料具有50g/m2至400g/m2、优选100g/m2至300g/m2的纸张定量，0.1mm至2.0mm、优选0.3mm至1.5mm的厚度，1l/m2s至1500l/m2s、优选5l/m2s至800l/m2s的透气性，1至30％、优选5至20％的针对第一粘合剂系统的浸渍剂含量，2％至30％、优选5％至50％的总浸渍剂含量，50至100％、优选60至90％的未硬化侧的丙酮萃取物和0至50％、优选0至30％的硬化侧的丙酮萃取物。
在本发明的范围内，按照本发明的过滤材完全可以由多个层体或者说层制成。此外，也可以在按照本发明的过滤材料前面和/或后面设有由其他材料制成的一个或多个层体。
将按照本发明浸渍的纸在浸渍之后压制。该压制优选波纹状地沿纵向(沟槽)或以有限的面状的凹入部和/或凸出部(粒结)的形式进行。紧接着折叠所压制的过滤材料，其中，折叠线优选横向于过滤材料的延展方向。在预定次数的折叠之后，将所折叠的过滤材料与剩余部分的仍未折叠的材料分离，从而产生松散的折叠波纹管。然后在一个继续的工作步骤中，将折叠波纹管的松散的各端部以这样的方式彼此贴合，使得带有未预硬化的粘合剂系统侧的两个面彼此贴合。然后，借助热作用、优选通过超声波将这些面彼此焊接并且产生无缝的折叠波纹管。
为了最终的加固，然后将由按照本发明的过滤材料制成的连续的波纹管在130至220℃下热处理1至20分钟，其中，不仅预硬化的、而且使未硬化的粘合剂系统完全硬化。完全硬化意味着，硬化的过滤材料的丙酮萃取物最多为4％。结果是以优异方式承受得住特别是在过滤高粘度液体时出现的过滤压力的过滤材料。
检验办法
按照dineniso536的纸张定量
按照dineniso534的厚度
按照dineniso9237在200帕压力差的情况下的透气性
按照diniso4548/1的初始压力差，利用粘度为300cst且流量为40l/分的机油或利用粘度为2900cst且流量为4l/分的机油测量。
在纸中浸渍剂的比例按照以下公式计算：
以％为单位的浸渍剂含量＝(fmimp./fm纸)*100％
其中，fmimp.＝每平方米纸的干燥的浸渍剂质量
fm纸＝所浸渍的纸的纸张定量
丙酮萃取物
将所浸渍的过滤材料在标准空气(23℃、相对湿度50％)中调节24小时。用分析天平称量大约2g所调节的过滤纸。将该样品转移到索格利特装置中并且在回流中用300ml丙酮萃取2小时。紧接着，将样品在105℃下干燥10分钟并且在标准空气中调节24小时。将所调节的样品取回称重并且按照以下公式从重量差中计算丙酮萃取物：以％计的丙酮萃取物＝(未萃取的fm-萃取的fm)/未萃取的fm*100
未萃取的fm＝样品在萃取之前的纸张定量
萃取的fm＝样品在萃取之后的纸张定量
超声波焊接
焊接借助型号为hsdialog的herrmannultraschall公司的实验室超声波焊接设备进行，主动控制，在1200n接触压力下保持2秒。
实例1(比较例)
按照普遍已知的造纸方法，在造纸机中生产由80％纤维素和20％聚酯纤维(1.7dtex/6mm)制成的纸张。如此制造的纸的纸张定量为168g/m2，厚度为0.94mm，透气性为500l/m2s。紧接着，将该纸借助双辊涂布在每侧上用prefere，erkner公司的甲阶酚醛树脂prefere943193p浸渍并且在120℃下干燥。所浸渍的纸的纸张定量为213g/m2，厚度为0.94mm，透气性为488l/m2s并且浸渍剂含量为27％。
对该过滤材料借助超声波测量热封性。将如此制造的过滤材料加工成商业上常见的、星形折叠的滤油器，该滤油器要求初始压力损失小于2.2巴，按照iso4548/1用粘度为300cst且流量为40l/分的机油测量。对该滤油器在给出的条件下确定初始压力损失。结果在表1中示出。
实例2(比较例)
将实例1中的纸借助双辊涂布在每侧上用粘合剂系统浸渍并且在120℃下干燥。粘合剂系统由重量百分比为94％的prefere，erkner公司的甲阶酚醛树脂prefere943193p和重量百分比为6％的间苯二酚制成。借助二乙醇胺将粘合剂系统调节成ph值为8。所浸渍的纸的纸张定量为211g/m2，厚度为0.92mm，透气性为484l/m2s，浸渍剂含量为27％。
对该过滤材料借助超声波测量热封性。将如此制造的过滤材料加工成商业上常见的、星形折叠的滤油器，该滤油器要求初始压力损失小于2.2巴，按照iso4548/1用粘度为300cst且流量为40l/分的机油测量。对该滤油器在给出的条件下确定初始压力损失。结果在表1中示出。
实例3(本发明)
实例1中的纸借助双辊涂布在一侧上用prefere，erkner公司的甲阶酚醛树脂prefere943193p浸渍并且在相对侧上用实例2中的粘合剂系统浸渍。将如此浸渍的纸在120℃下干燥。所浸渍的纸的纸张定量为212g/m2，厚度为0.93mm，透气性为480l/m2s。纯的甲阶酚醛树脂的浸渍剂含量为14％并且粘合剂系统的浸渍剂含量同样为14％。不仅纯的甲阶酚醛树脂而且粘合剂系统分别透入纸中直至纸厚度的一半。
对该过滤材料借助超声波测量热封性。将如此制造的过滤材料加工成商业上常见的、星形折叠的滤油器，该滤油器要求初始压力损失小于2.2巴，按照iso4548/1用粘度为300cst且流量为40l/分的机油测量。对该滤油器在给出的条件下确定初始压力损失。结果在表1中示出。
表1
从三个实例的比较中可以明显地看出，实例3中的按照本发明的过滤材料将实例1中的能热焊接性的优点与比实例1和2明显更低的初始压力损失集于自身中。附加地，在按照本发明的根据实施例3的过滤材料中，在超声波发生器上未涂覆浸渍剂，如其在实例2中的情况那样。
附图说明
以下借助附图示例性地更详细地阐明本发明。在图中：
图1示出按照本发明的过滤材料的第一实施方式的示意性的剖视图；
图2示出按照本发明的过滤材料的第二实施方式的示意性的剖视图；
图3示出按照本发明的过滤材料的第三实施方式的示意性的剖视图；
图4示出星形折叠的过滤元件的第一实施方式的从上方观察的俯视图；和
图5示出星形折叠的过滤元件的第二实施方式的从上方观察的俯视图。
具体实施方式
在图1中示出按照本发明的过滤材料的第一实施方式的示意性地剖视图。预交联的粘合剂系统vb从第一侧1透入过滤材料的厚度至50％，而未交联的粘合剂系统ub从第二侧2透入过滤材料同样地至其厚度的50％。
在图2中示意性地示出按照本发明的过滤材料的第二实施方式的剖视图。预交联的粘合剂系统vb从第一侧1透入过滤材料的厚度至75％，而未交联的粘合剂系统ub从第二侧2透入过滤材料至其厚度的25％。
在图3中示意性地示出按照本发明的过滤材料的第三实施方式的剖视图。预交联的粘合剂系统vb从第一侧1透入过滤材料的厚度至25％，而未交联的粘合剂系统ub从第二侧2透入过滤材料至其厚度的75％。
图4示出星形折叠的过滤元件的第一实施方式的从上方观察的俯视图。由按照本发明的锯齿状折叠的过滤材料、例如在图1至3中所示出的过滤材料制成的环通过如下方式闭合，即，将环的形成第一连接区域3a的其中一个端部的具有未交联的粘合剂系统ub的第二侧2靠放到形成第二连接区域3b的另一个端部的具有未交联的粘合剂系统ub的第二侧2上并且将两个端部以适合的方式、尤其是通过超声波焊接彼此连接。在该实施方式中，第二侧2位于按照本发明的过滤元件的内侧。连接区域3a、3b沿侧向向外伸出于过滤元件的星形折叠的轮廓。
图5示出星形折叠的过滤元件的第二实施方式的从上方观察的俯视图。将由按照本发明的过滤材料制成的环通过如下方式闭合，即，将环的形成第一连接区域3a的第一端部的具有未交联的粘合剂系统ub的第二侧2靠放到形成第二连接区域3b的另一个端部的具有未交联的粘合剂系统ub的第二侧2上并且将两个端部或者说连接区域以适合的方式、尤其是超声波焊接彼此连接。在该实施方式中，第二侧2位于按照本发明的过滤元件的外侧，其中，连接区域3a、3b伸进过滤元件的内部中。