CN103153429A - 用于流体的过滤材料及用于制造过滤材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于流体、特别是用于液压液体的过滤材料(2)，所述过滤材料包括具有至少一层的过滤介质(4)和在所述过滤介质(4)的至少一侧上以表面区域贴靠的、至少部分由塑料材料形成的支撑结构(6)，其特征在于，过滤介质(4)和支撑结构(6)通过层压、覆层和/或通过熔融法相互结合。

Description

用于流体的过滤材料及用于制造过滤材料的方法
技术领域
本发明涉及一种用于流体、特别是用于液压液体的过滤材料，所述过滤材料包括具有至少一层的过滤介质和在所述过滤介质的至少一侧上以表面区域贴靠的、至少部分由塑料材料形成的支撑结构，以及一种用于制造这种过滤材料的方法。
背景技术
已知的用于制造液压设备中可更换过滤元件的过滤材料是多种多样的，例如由过滤无纺布构成，优选多层地构成，在一侧或双侧(流入侧与流出侧)上具有支撑结构。待过滤的液压液体流过这种过滤元件，在从未过滤面流向净化面时，产生一部分相当大的压力差。为了可以承受该压力差和未过滤的液体中动态的流动力，由相应过滤元素制成的过滤材料要具有所谓的支撑结构。这种支撑结构在过滤元件工作时承受强烈的压力变化负荷，且多数情况下由金属织物、特别是由不锈钢丝制成的织物形成。
EP 1436062 B1公开一种用于流体、特别是用于液压液体的过滤元件，所述过滤元件具有开头所述类型的过滤材料。该过滤材料包括一种过滤介质，该过滤介质具有关于所述过滤元件的流向至少在净化侧支撑所述过滤介质的栅网状支撑结构，其中该支撑结构由塑料材料制成，并具有导电部件。所述支撑结构作为支撑织物由金属丝及塑料丝形成，并平面地贴靠过滤介质。这种过滤介质和平面贴靠的支撑织物或者说支撑结构呈放射状展开。
DE20013839 U1公开了用于流体的另一种同类的过滤材料以及根据权利要求12前序部分所述的一种方法。该已知的过滤材料是一种纺织复合材料，其部分由导电材料组成，并且含有至少一个由相对彼此横向设置的细丝构成的支撑层和至少一个由针刺纤维无纺布构成的纤维覆盖层。所述支撑层或者支撑结构设计成织物或复合层点阵结构(Gelege)，其中所述织物细丝的一部分是由导电材料、优选由金属形成。其余的细丝由塑料材料形成，形成过滤介质的纤维无纺布本身也这样。为了实施针刺工艺，有利地这样选择刺入深度，使得刺针完全穿透纤维无纺布。针刺密度通常为800刺/cm2。两层用针刺法来接合是很麻烦的，因而成本高。
发明内容
从该现有技术出发，本发明的目的是提供一种过滤材料，其可以在没有限制其性能和稳定性的情况下以简单且成本低廉的方式提供或制造。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1全部特征的用于流体的过滤材料和根据权利要求12所述的一种用于制造用于流体的过滤材料的方法来实现。
通过利用层压、覆层和/或通过熔融将过滤介质和支撑结构相互结合，而使至少一层过滤介质与支撑结构之间简单地形成结合，使得既保证了支撑结构的强度，也保证了过滤介质与支撑结构的良好、持久的结合。这种改善并且更坚固的支撑使得过滤元件中的过滤材料的改善的压力差性能以及改善的耐塌陷性。根据本发明的过滤材料平面地相互结合的单层比传统材料基本上形状更稳定，因此很大程度上避免了空间方向上扭曲变形。
另一个优点是通过层压、覆层和/或熔融制得的过滤材料的薄的构造。特别地，这种过滤材料比单层更薄，因此通过形成额外的折叠使得在过滤元件中可以形成更大的过滤面积，从而使所提供的结构空间更好地充分用于过滤。根据本发明相互结合的过滤材料层的改善的引流性导致更低的压力差，因此导致用本发明过滤材料装备的过滤元件的工作性能的改善。
在本发明的过滤材料的一个有利的实施方式中，在过滤介质上至少部分附着以喷涂法涂布的粘合点，所述粘合点尤其是以不同大小和/或不规则的布置设置。特别优选地，所述粘合点和/或在过滤介质上设置的额外涂层可以分别部分地限定至少其中一些由支撑结构预给定的用于流体的通孔。按这种方式，过滤介质的流体通过性不会受到不利影响，因此尽管施加了支撑结构，其过滤能力基本上还能够保持。如此设计的过滤材料特别适用于精细过滤元件。通过胶黏剂的喷涂，一方面在过滤介质的表面上，在支撑结构和过滤介质之间实现均匀、牢固的粘合，以及在最小可能影响被过滤介质占用的通孔的流体通过性的情况下实现过滤介质额外的强化。
在按照本发明的过滤材料的一个优选的实施方式中，支撑结构的材料包含聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)塑料。这样的塑料材料的特点是具有中等强度、高刚性和硬度。部分结晶的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的热使用限制范围为-20℃直至约+100℃，短时间直至+200℃。它们可耐受稀酸、脂肪族和芳香族碳水化合物、油、脂肪、酯和醇。聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯相比强度较低；其使用限制范围为约-40℃直至250℃。等规聚丙烯可在直至约150℃使用，而且证明化学耐受性很好。
在根据本发明的过滤材料的另一个优选的实施方式中，所述支撑结构被构成栅网或织物。通过细丝元素的栅网状或格状布置，实现过滤材料的表面上有规律的、均匀的形状稳定性和过滤特性。
特别是当纬纱方向的细丝元素与经纱方向的细丝元素相比具有不同厚度时，优选地形成栅网或织物的细丝元素的厚度在过滤材料表面上改变。通过设计成栅网或织物，实现了良好的强度特性和良好的流体通过性；通过使用不同厚度的细丝元素，进一步增大了流体可通流的通过面积。
纬纱方向上细丝元素的厚度优选是250微米，并且经纱方向上细丝元素的厚度优选是200微米。更为有利的是，栅网或织物的网孔大小为850微米×1200微米。在这样尺寸情况下，由细丝元素形成的支撑栅网或支撑织物具有良好的强度特性，且同时具有最大可能的流体通过面积，换句话说具有高的流体通过性。根据网孔大小的不同，所述支撑结构对那些其尺寸超过网孔大小的颗粒进行粗过滤。
此外，可以将至少一种导电线件加入支撑结构中，所述至少一种导电线件优选没有金属地形成和/或含有碳。特别优选地，所述导电线件被设计成含有涂覆碳的塑料纤维的双组分纤维。
起到真正过滤作用的过滤介质被设计成无纺布，优选设计成塑料无纺布，特别优选设计成聚酯无纺布。过滤介质的材料优选包含聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)塑料。另外，可以考虑将层压的无纺布设计成导电的，以便改善过滤材料的静电特性。
还有利的是，所述过滤介质与支撑结构整面相互结合。按照这种方式，避免了在某些使用过滤材料情况下，例如在折褶式折叠情况下，过滤介质与支撑结构在未相互结合的表面区域出现不希望的、影响支撑作用和过滤作用的彼此分离或间距。
在根据本发明的方法的一个优选的变型方案中，所述支撑结构作为涂层层压到过滤介质上。通过这种方式，实现过滤材料层的持久牢固的结合，这允许支撑结构在材料厚度较小情况下的较高强度。这样形成的、带有一侧或双侧施加到过滤介质、特别是过滤无纺布上的支撑结构的过滤材料可进一步加工成过滤元件，其即使在压力负荷变化情况下仍具有非常好的形状稳定性。所述过滤介质和支撑结构首先可以制成单独的材料层，接着相互结合。不过所述支撑结构也可以在一个工序中形成，并与过滤介质结合。用于将支撑结构固定在过滤介质上的压力例如可以通过滚筒施加。
所述支撑结构能够以浸渍方法施加到过滤介质上。在这里，例如将掩膜放到过滤介质上，接下来将过滤材料浸入具有包含塑料的用于支撑结构的材料的浴中。该掩膜的自由空间相应于要形成的支撑结构而被塑料材料所填充，其在浸渍后硬化并固定，通过这种方式该支撑结构形成与过滤介质的直接结合。可以额外进行加热或冷却以使该支撑结构硬化或固定。多余的材料可用刮板除去。
另外，该支撑结构能够以刮刀涂层法(Rakelverfahren)施加到过滤介质上。在刮刀涂层法的情况下，形成支撑结构的元素、例如栅网或织物的细丝元素以优选均匀的模式施加到过滤介质上。替代地，可以把预制的、尤其是部分固定或硬化的支撑结构借助载体辊平面地放到过滤介质上并与过滤介质结合。
在根据本发明方法的另一优选的变型方案中，支撑结构以粘合法覆层到过滤介质上。这样可以相应于对过滤材料的要求，将不同设计和构造的支撑结构施加到过滤介质上。特别地，支撑结构的形成和涂布可以在一个工序中完成，也就是，具有粘合性的塑料材料相应于所希望的支撑结构而施加到过滤介质上，然后再硬化。通过塑料细丝或塑料纤维的类型和取向以及塑料材料的选择，可以形成符合要求的具有一定支撑和过滤性能的支撑结构。
此外，有利的是，以载体涂布方式将粘合剂施加到过滤介质上。在这里，粘合剂不是直接地，例如通过喷嘴施加到过滤介质上，而是首先施加到载体、如载体辊上，并且接着施加到过滤介质上。由此产生的优点是，首先在载体上形成载体结构，部分硬化，并在粘合或覆层到过滤介质上之前可以先检查缺陷。
优选以喷涂法将粘合剂施加到过滤介质上。通过喷涂粘合剂可以在过滤介质上形成滴状粘合点。当支撑结构贴靠时，该粘合点使过滤介质与支撑结构之间产生粘合连接。没有用于粘合的、位于支撑结构通道区域的粘合点或粘合滴能够增强无纺布式过滤介质，其中，几乎不影响流体通道和过滤介质的空间形变可能性。作为粘合剂的粘合点的替代或附加，可以将额外的涂层施加到过滤介质上，其中，将粘合点和/或涂层有利地这样施加到过滤介质上，使得至少一些由支撑结构预定的用于流体的通孔分别受到部分限定或覆盖。
此外，有利的是，将粘合层施加到过滤介质和/或支撑结构上。在此，利用支撑结构和过滤介质之间的整个贴靠表面作为结合或粘合面，由此确保两个材料层之间良好结合。当与通道区域相比支撑结构具有细的细丝元素时，这点特别重要。
有利的是，使用自粘合的、将过滤介质与支撑结构结合的粘合剂、特别是热熔粘合剂。这样可以省去额外加热粘合剂以形成粘合连接，从而可以以简单方式实施根据本发明的方法。
在根据本发明方法另一优选的变型方案中，支撑结构以热熔融法、特别是以超声波法施加到过滤介质上。在超声波熔接过程中，在压力下机械振动传递到塑料部分上。通过在分子及界面摩擦产生热量，所述热量增大材料的阻尼系数且使塑料局部软化。因为基于塑性材料的阻尼因数的增大使较大部分振动能转换为热能，上述反应自动加速。当声波放射停止后，为了使事先塑化的材料均匀固化，在尚存的接合压力下短暂的冷却阶段是必要的。之后可对这时借助超声波能量结合的材料层进一步加工。通过合适的的焊接几何形状，如尖端、棱边或者接合区的旋转或音超音波扫描(Sonotrone)或热板熔接(Amboss)，实现快速和有针对性地溶化材料。由于超声波熔接的能量需求小，部件仅微小地承受热负荷。采用超声波不改变要熔接材料的基本性能。高的处理速度以及同时执行加工步骤，如超声波熔接、卷绕和/或折叠，使有效的生产过程成为可能。
支撑结构还可以由化学熔融法施加到过滤介质上。此外，还可考虑物理熔融法、尤其是粘连法，以便使支撑结构和过滤介质进行结合。特别优选聚乙烯基硅氧烷用于形成塑料栅网或支撑结构。
附图说明
由附图的描述和这些附图说明本发明的优点和特征。上述提到的和进一步举出的特征根据本发明可以单独实现或者以相互间任何组合实现。在图中所示的特征只是示意性的，且非按比例画的，其中：
图1-4分别示出根据本发明的过滤材料的实施例的部分表面的放大平面图。
具体实施方式
图1表示过滤材料2的矩形区段，其平面形构造并且并由过滤介质4和支撑结构6多层地构造。过滤介质4以一个层由塑料无纺布制成。支撑结构6包括沿经纱方向8走向的细丝元素10a、10b、10c、10d、10e和沿纬纱方向12走向的另外的细丝元素14a、14b、14c。细丝元素10a、10b、…，14a、14b、…形成规则的织物，其中，按照所谓的平纹织法方式，细丝元素10a、10b、…，14a、14b、…分别交替地在交叉位置处在最近的细丝元素10a、10b、…，14a、14b、…上方且接着又在最近的细丝元素下方交织。细丝元素10a、10b、…，14a、14b、…基本上具有同样的厚度dS、dK。dK的值例如为246微米和262.4微米；dS的值例如为252.6微米和242.8微米。此外，成组相互平行分布的细丝元素10a、10b、…，和14a、14b、…分别彼此等距地布置，由此形成在细丝元素10a、10b、…，14a、14b、…之间布置的通孔16a、16b、16c、16d、16e、…同样的网孔大小。形成支撑结构6的织物的网孔大小用LS x LK表示，例如对于通孔16b为869.3微米x 1243.3微米，对于通孔16c为862.8微米×1217.1微米，对于通孔16d为908.7微米x 1233.5微米。
支撑结构6的材料是PBT塑料，其是以胶合过程涂布在作为聚酯无纺布形成的过滤介质4上。在这里，首先用喷涂法将粘合剂涂布到或喷涂到过滤介质4上，因此形成不同大小的液滴状粘合点18、18′、18″、…，并且以不规则布置附着在过滤介质4上。随后，首先作为单独材料层形成的支撑结构6放到或压到过滤介质4上，因此在位于细丝元素10a、10b、…，14a、14b、…和过滤介质4的无纺布细丝20、20′、20″、…之间的粘合点18、18′、18″、…上形成粘合连接，并最终制成多层过滤材料2。通过喷涂粘合剂，一方面在过滤介质4表面上实现支撑结构6与过滤介质4之间均匀牢固的粘合连接，以及在尽可能小地影响被过滤介质4覆盖的通孔16a、16b、…的流体通过性的情况下，额外增强由聚酯无纺布制成的过滤介质4。
图2中表示的过滤材料2与图1中所示的过滤材料的区别在于，过滤介质4有额外的涂层22，通过该涂层将过滤介质4的无纺布细丝20、20′、20″(准确地说是其间隙)大部分封闭。涂层22示例性地以细丝元素10c、10d、14a、14b之间的通道区域示出，然而在整体的过滤介质4上延伸。通过这种方式降低了过滤介质4的流体通过性，因而改善了其过滤能力。以喷涂涂布的粘合点18、18′、18″、…同样能够很好地辨识。图2中所示的过滤材料2尤其用于精密过滤元件。织物类的支撑结构6的细丝元素10a、10b、…，14a、14b、…成组相互平行分部，并以直角相交。不过还可考虑以平行四边形的、尤其是菱形的织物类支撑结构6。
图3示出含有织入织物类支撑结构6中的、构造成碳丝的导电的细丝24的一个实施例。通过导电的细丝24可以改善过滤材料2的静电性能并将其机械地增强。如在图3中所示，织入的导电的细丝24可以沿纬纱方向12延伸，但也可考虑沿经纱方向8布置。如在图3中所示，导电的细丝可以替换常规的细丝元素14c，但也可以附加地被添入。特别是可以将其他的(未示出的)导电细丝添入支撑结构6中。
在图1至图3所示的实施例中，细丝元素10a、10b、…，14a、14b、…的厚度分别基本上相等且约为250微米，但是在图4中示出具有不同厚度的细丝元素10a、10b、…，14a、14b的过滤材料2。沿经纱方向8分布的细丝元素10a、10b、…的厚度dK约为250微米，例如262.4微米、252.6微米和259.2微米。沿纬纱方向12分布的另外的细丝元素14a、14、…的直径或厚度dS约为200微米，例如193.6微米、200.1微米。由此形成较大的通孔16a、16b、…，从而形成支撑结构6或者整体的过滤材料2的改善的流体通过性。

Claims (26)

1.用于流体、特别是用于液压液体的过滤材料(2)，所述过滤材料包括具有至少一层的过滤介质(4)和在所述过滤介质(4)至少一侧上以表面区域贴靠的、至少部分由塑料材料形成的支撑结构(6)，其特征在于，过滤介质(4)和支撑结构(6)通过层压、覆层和/或通过熔融法相互结合。
2.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，在过滤介质(4)上至少部分附着以喷涂法涂布的粘合点(18-18″)，这些粘合点尤其是以不同大小和/或不规则的布置粘附。
3.根据权利要求1或2所述的过滤材料。其特征在于，粘合点(18-18″)和/或在过滤介质(4)上设置的额外涂层(22)分别部分地限定或覆盖至少其中一些由支撑结构(6)预给定的用于流体的通孔(16a-16f)。
4.根据前述权利要求之一所述的过滤材料，其特征在于，支撑结构(6)的材料包含聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)和/或聚乙烯塑料。
5.根据上述的权利要求之一所述的过滤材料，其特征在于，支撑结构(6)被构成栅网或织物。
6.根据权利要求5的过滤材料，其特征在于，形成栅网或织物的细丝元素(10a、10b、…，14a、14b、…)的厚度在过滤材料(2)表面上变化，特别地，纬纱方向的细丝元素(14a、14b、…)具有与经纱方向的细丝元素(10a、10b、…)不同的厚度(dS)。
7.根据权利要求6所述的过滤材料，其特征在于，细丝元素的厚度(dS、dK)在纬纱方向为250微米(dS)，并且在经纱方向为200微米(dK)。
8.根据权利要求5至7之一所述的过滤材料，其特征在于，栅网或织物的网孔大小(LS x LK)为850微米×1200微米。
9.根据前述权利要求之一所述的过滤材料，其特征在于，过滤介质(4)被构成为无纺布，优选构成为塑料无纺布，特别优选构成为聚酯无纺布。
10.根据前述权利要求之一所述的过滤材料，其特征在于，过滤介质(4)的材料包含聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)和/或聚乙烯塑料。
11.根据前述权利要求之一所述的过滤材料，其特征在于，过滤介质(4)与支撑结构(6)整面地相互结合。
12.用于制造用于流体、特别是液压液体的过滤材料(2)的方法，其中，具有至少一层的过滤介质(4)在至少一侧上以表面区域与部分由塑料材料形成的支撑结构(6)平面地结合，其特征在于，过滤介质(4)与支撑结构(6)通过层压、覆层和/或通过熔融法相互结合。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，支撑结构(6)作为涂层层压到过滤介质(4)上。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，支撑结构(6)以浸渍法施加到过滤介质(4)上。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，支撑结构(6)以刮刀涂层法施加到过滤介质(4)上。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，支撑结构(6)以粘合法覆层到过滤介质(4)上。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，以载体涂布方式将粘合剂(18、18′、…)施加到过滤介质(5)上。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，以喷涂法将粘合剂(18、18′、…)施加到过滤介质上。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，将滴状粘合点(18-18″)尤其是以不同大小和/或不规则布置地施加到过滤介质(4)上。
20.根据权利要求16至19之一所述的方法，其特征在于，将粘合层施加到过滤介质(4)和/或支撑结构(6)上。
21.根据权利要求16至20之一所述的方法，其特征在于，使用自粘合的、将过滤介质(4)与支撑结构(6)结合的粘合剂(18、18′、…)、特别是热熔粘合剂。
22.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将支撑结构(6)以热熔融法、特别是以超声波法施加到过滤介质(4)上。
23.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将支撑结构(6)以化学熔融法施加到过滤介质(4)上。
24.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将支撑结构(6)以物理熔融法、特别是粘连法施加到过滤介质(4)上。
25.根据权利要求12至24之一所述的方法，其特征在于，将额外的涂层(22)施加到过滤介质(4)上。
26.根据权利要求19或25所述的方法，其特征在于，将粘合点(18-18″)和/或涂层(22)这样涂布到过滤介质(4)上，使得至少其中一些由支撑结构(6)预给定的用于流体的通孔(16a-16f)分别被部分限定或覆盖。
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