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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine plattenförmige Filtermasse für einen
Luftfilter für
einen eingeschlossenen Raum, insbesondere für Fahrzeugkabinen.
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Es
sind Filter bekannt, die an lufttechnischen Anlagen eingeschlossener
Räume installiert
werden, um die externe Luft, die in die eingeschlossenen Räume eintritt,
zu filtern; dies ist z.B. bei Fahrzeugkabinen oder bei Wohn- und
Arbeitsgebäuden
der Fall.
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Sehr
häufig
beinhalten diese Filter eine plattenförmige Filtermasse, die gefaltet
oder flach angeordnet in ein Stützgerüst eingeführt wird,
und gegenwärtig
wird die Filtermasse im Wesentlichen auf zwei Arten hergestellt.
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Eine
erste Filtermassenart besteht aus einer Platte gebildet aus Fasern
verschiedener reiner oder gemischter Materialien, wie bspw. Polyester,
Polyamid, Polypropylen, die eine als „nicht gewebten Stoff" (Vlies) bekannte
Struktur ergeben, oder auch aus im Wesentlichen reinen oder mit
Fasern anderer Materialien, bspw. den oben angeführten, gemischten Zellulosefasern,
welche eine als „Filterpapier" bekannte Struktur
ergeben.
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Auf
die gegenwärtig
verwendeten Materialien und Fasern wird nachfolgend jeweils als „Standardmaterialien" und „Standardfasern" Bezug genommen.
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Die
Faserdecke, die die plattenförmige
Filtermasse bilden soll, wird nachdem sie geformt wurde imprägniert,
um ihr die erforderliche mechanische Konsistenz sowie weitere Eigenschaften,
bspw. Feuerfestigkeit und antibakterielle Eigenschaften, zu verleihen,
und wird schließlich
einer Endbearbeitung unterzogen.
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Mit
dieser Filtermassenart werden Filter hergestellt, die als „Partikelfilter" bekannt sind, da
sie ausschließlich
dazu in der Lage sind, aus Partikeln bestehende Stoffe zurückzuhalten.
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Wenn
es auch erforderlich ist, unerwünschte gasförmige Substanzen
zurückzuhalten,
wird gegenwärtig
eine zweite Filtermassenart verwendet, die aus einer Zwischenschicht
aus Kohlekörnern
besteht, welche zwischen zwei Schichten aus Standardfasern eingeschlossen
ist, die dafür
sorgen, dass Partikel zurückgehalten
werden, während
die Zwischenschicht aus Kohlekörnern
die gasförmigen Substanzen
zurückhält.
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Diese
zweite Art einer plattenförmigen
Filtermasse hat jedoch Nachteile, bspw. hohe Kosten und das Erzeugen
hoher Belastungsverluste; zudem können Kohlekörner wegbrechen und in die
Umgebung dispergieren.
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Filtermassen
wie die im Oberbegriff des Anspruchs 1 dargelegten sind aus dem
Dokument Patent abstract of Japan Bd. 011, Nr. 369 (C-461), 2. Dezember
1987 &
JP 62 140614 A sowie
WO 01/66223A und
US-4 904 343 bekannt. Dokument
US 3 769 144 offenbart ein
wattiertes Gewebe mit auf der Oberfläche angeordneten Kohlefasern.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine plattenförmige Filtermasse
für einen
Luftfilter zu liefern, der in der Lage ist, sowohl aus Partikeln
bestehende Stoffe als auch unerwünschte
gasförmige
Substanzen zurückzuhalten,
wenig kostet, begrenzte Belastungsverluste erzeugt und keine Kontaminierung
verursachen kann.
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Dieses
Ziel wird erreicht durch eine plattenförmige Filtermasse für einen
Luftfilter für
einen eingeschlossenen Raum, insbesondere eine Fahrzeugkabine, nach
der Erfindung bestehend aus Elementen aus Standardmaterialien, die üblicherweise
für die
Herstellung von Filtermassen verwendet werden, und aus für die Absorption
von gasförmigen
Substanzen aktivierten Kohlenstoffelementen, dadurch gekennzeichnet,
dass sie wenigstens eine Schicht beinhaltet, die aus den genannten
Elementen aus reinen Standardmaterialien und reinem aktiven Kohlenstoff in
Form von Fäden
besteht, die so miteinander verwoben sind, dass sie ein richtiges
Gewebe bilden, in dem die Fäden
aus reinen Standardmaterialien und die reinen Kohlefäden jeweils
als parallele und Einschlagfäden
angeordnet sind.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die Beschreibung
einiger ihrer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen
Ausführungsformen,
die nicht einschränkend
beispielhaft in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, deutlicher
werden, in denen:
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1 eine
Ansicht eines Teils einer Filtermassenplatte mit einer einzigen
Schicht faserförmiger
Elemente ist;
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2 und 5 Ansichten
von Teilen verschiedener Filtermassenplatten mit zwei Schichten faserförmiger Elemente
sind;
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6 eine
Ansicht eines Teils einer Filtermassenplatte mit einer einzigen
Gewebeschicht bestehend aus faserförmigen Elementen ist;
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7 eine
Ansicht eines Teils einer Filtermassenplatte mit einer aus fadenförmigen Elementen
gebildeten Gewebeschicht und einer Schicht faserförmiger Elemente
ist;
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8 eine
Ansicht eines Teils einer Filtermassenplatte mit drei Schichten
faserförmiger
Elemente ist.
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Die
Ausführungsformen
der 6 und 7 werden vom Schutzumfang der
Ansprüche
umfasst.
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Im
Kontext der beanspruchten Erfindung wird daher davon ausgegangen,
dass die Ausführungsformen
der anderen Figuren Beispiele sind, die zum Verständnis der
Erfindung beitragen.
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Mit
Bezug auf 1 bezeichnet Bezugsziffer 1 einen
Teil einer Filtermassenplatte, die eine einzige Schicht faserförmiger Elemente
aus normalerweise in der Herstellung von Filtern verwendeten Materialien
umfasst, die hier wie erwähnt
als Standardfasern bezeichnet, in dünnen Linien dargestellt und
durch die Bezugsziffer 2 gekennzeichnet sind; diese Fasern sind
mit Kohlefasern gemischt, in dicken Linien abgebildet und mit der
Bezugsziffer 3 bezeichnet, sie werden üblicherweise aus pflanzlichen
oder synthetischen Polymeren gewonnen, aktiviert für die Adsorption
gasförmiger
Substanzen durch bekannte Prozesse.
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Alle
von dieser Ausführungsform
umfassten Fasern sowie die von den nachfolgend beschriebenen anderen
Ausführungsformen
umfassten Fasern können
jede beliebige Länge
haben und auf jede Weise gewonnen werden, bspw. durch Auflösen von Fäden, was
Kohlefasern betrifft, die offensichtlich, unabhängig davon, wie sie gewonnen
werden, immer aktiviert werden für
die Adsorption gasförmiger
Substanzen.
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Die
Matte, die zur Bildung der beschriebenen Platte führt, kann
in einem herkömmlichen
mit den angeführten
Materialien in den benötigten
Proportionen angebotenen Apparat hergestellt werden.
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Auf
diese Weise ist eine Filtermassenplatte gewonnen worden, die in
der Lage ist, sowohl den partikularen Anteil aufgrund des Vorhandenseins
von Standardfasern als auch durch das Vorhandensein von Kohlefasern
die unerwünschten
gasförmigen Substanzen
zurückzuhalten,
die sich in der Luft befinden, die sie in einer durch die Pfeile
in der Figur angedeuteten Richtung oder auch in entgegengesetzter Richtung
durchqueren können.
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Weitere
Ausführungsformen
werden nun beschrieben, wobei immer die grafische Darstellung angenommen
wird, in der die Standardfasern 2 in dünnen Linien und die Kohlefasern 3 in
dicken Linien dargestellt sind.
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Die
Platte 4 aus 2 umfasst zwei Schichten, d.h.
eine Schicht 4a aus reinen Standardfasern 2 und
eine Schicht 4b aus reinen Kohlefasern 3.
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Die
Platte 5 aus 3 umfasst ebenfalls zwei Schichten 5a, 5b,
welche beide Standardfasern 2 und Kohlefasern 3 beinhalten.
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Die
Platte 6 aus 4 umfasst zwei Schichten: eine
Schicht 6a, welche reine Standardfasern 2 beinhaltet,
und eine Schicht 6b, die Standardfasern 2 und
Kohlefasern 3 beinhaltet.
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Schließlich umfasst
die Platte 7 aus 5 zwei Schichten 7a und 7b:
Die erste beinhaltet reine Kohlefasern 3 und die zweite
beinhaltet Standardfasern 2 und Kohlefasern 3.
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Alle
diese Platten sind in dem Filter so angeordnet, dass die erste Schicht,
die von der Luft durchquert wird, diejenige ist, die Standardfasern
beinhaltet, wie durch die Pfeile in den Figuren dargestellt.
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Ein
Verfahren zur Herstellung einer Filtermassenplatte der beschriebenen
Art mit Bezug auf die 2 bis 5 umfasst
einen ersten Schritt, bei dem aus einem passend angebotenen Apparat
eine Matte ausgegeben wird, die dazu geeignet ist, die erste Schicht
der Platte zu bilden, und einen zweiten Schritt zur Ablagerung loser
Fasern, die dazu geeignet sind, die zweite Schicht zu bilden, auf
dieser Matte bei Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Klebstoffs;
hieran schließen
sich die Imprägnierungs- und
Endbearbeitungsschritte an.
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Ein
anderes Verfahren zu Herstellung einer Platte der in den 2 bis 5 gezeigten
Art umfasst einen ersten Schritt, in dem zwei Matten in einer übereinander
liegenden Konfiguration durch zwei verschiedene entsprechend angebotene
Apparate geformt werden, wobei diese Matten dazu geeignet sind,
jeweils die erste bzw. zweite Schicht der Platte zu bilden, sowie
anschließende
Imprägnierungs-
und Endbearbeitungsschritte.
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Ein
weiteres Verfahren zur Herstellung einer Filtermassenplatte mit
zwei Schichten sieht die Bildung zweier perfekt endbearbeiteter
separater Matten vor, wobei diese Matten dazu geeignet sind, jeweils
die erste und zweite Schicht der Platte zu bilden, sowie das Zusammenkleben
dieser Schichten in einer übereinander
liegenden Konfiguration.
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6 veranschaulicht
eine Ausführungsform 8 der
Erfindung, die eine einzige Schicht gebildet durch faserförmige Elemente
aus Standardmaterialien wie 9 und Kohlefäden wie 10,
die so verwoben sind, dass sie ein richtiges Gewebe bilden, umfasst.
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Natürlich sind
die Kohlefäden
wie 10 für
die Adsorption gasförmiger
Substanzen aktiviert, ebenso die bereits betrachteten Kohlefasern.
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In
der Ausführungsform 11 der 7 befindet
sich eine erste Schicht 11a aus exakt dem in 6 gezeigten
Gewebe und eine zweite Schicht 11b bestehend aus reinen
Standardfasern.
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Weitere
Abwandlungen können
vorgesehen werden durch das Kombinieren einer richtigen Gewebeschicht,
wie 8 aus 6 oder 11a aus 7,
mit einer Schicht aus reinen Kohlefasern oder mit einer Schicht
aus gemischten Standardfasern und Kohlefasern.
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All
die oben beschriebenen Ausführungsformen
können
mit einer zusätzlichen
stützenden Schicht
versehen werden, die normalerweise auf der Luftaustrittseite angeordnet
ist, wie bspw. im Fall der Platte 12 aus 8,
indem man diese einer Platte mit zwei Schichten 12a und 12b hinzufügt, wie
in der in 2 gezeigten, wobei eine dritte
Schicht 12c aus Standardfasern 2 besteht.
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Eine
Platte wie die oben beschriebene kann hergestellt werden mit einem
Verfahren, das einen ersten Schritt zur Bildung dreier übereinander
liegender durch verschiedene Apparate produzierte Matten, die jeweils
für die
Herstellung der drei Schichten geeignet sind, und abschließende Schritte
für die
Imprägnierung
und Endbearbeitung vorsieht, oder auch mit einem Verfahren, das
einen Schritt zum Zusammenkleben zweier fertiger Matten aus Standardfasern
vorsieht, nachdem Kohlefasern auf irgendeine Weise zwischen sie
geschoben worden sind.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann die stützende
Schicht durch ein Netz vorgesehen sein.
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Die
Erfindung unterliegt einer Anzahl anderer Modifikationen und Abwandlungen,
die alle im Bereich der anliegenden Ansprüche liegen.
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Wo
in einem der Ansprüchen
erwähnten technischen
Eigenschaften Bezugsziffern folgen, sind diese Bezugsziffern nur
zu dem Zweck eingefügt worden,
die Verständlichkeit
der Ansprüche
zu erhöhen
und folglich haben solche Bezugsziffern keine beschränkende Wirkung
auf die Interpretation jedes dieser beispielhaft durch solche Bezugsziffern
ausgewiesenen Elemente.