DE102012010313A1 - Filter material for filter element, comprises filtration layer containing calendered melt-blown nonwoven fabric and having specified air permeability, and carrier layer containing wet-nonwoven fabric, dry-staple nonwoven fabric or mesh - Google Patents

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Andreas Demmel
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Abstract

A filter material comprises a filtration layer containing calendered melt-blown nonwoven fabric and having an air permeability of 2-100 l/m 2> second, and a carrier layer containing a wet-nonwoven fabric, a dry-staple nonwoven fabric, a spun-bonded nonwoven or a mesh.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtermaterial für Prozessflüssigkeiten des Funkenerosionsverfahrens und daraus hergestellte Filterelemente.The invention relates to a filter material for process fluids of the EDM process and filter elements produced therefrom.

Stand der TechnikState of the art

Zur Bearbeitung von elektrisch leitenden Werkstücken wird oft das Verfahren der Funken- oder Elektroerosion eingesetzt. Dieses Verfahren ist auch unter dem Namen EDM (Electrical discharge machining) bekannt. Bei diesem Verfahren wird zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und einer Gegenelektrode, dem Erodierdraht, eine elektrische Gleichspannung angelegt. Bei genügend hoher Spannung kommt es zu einem Lichtbogen zwischen dem Erodierdraht und dem Werkstück. Durch die im Lichtbogen herrschende hohe Temperatur wird Werkstoff von der Oberfläche des Werkstücks abgeschmolzen. Je nach Bedarf kann so das Werkstück punktuell oder flächig bearbeitet werden. Um den Abtrag des geschmolzenen Werkstoffes während der Funkenentladung zu gewährleisten, befinden sich Werkstück und Erodierdraht in einer isolierenden Flüssigkeit. Die Flüssigkeit nimmt die durch den Lichtbogen abgetragenen Werkstückpartikel auf und führt sie von der Oberfläche des Werkstückes weg. Da diese Werkstoffpartikel die Leitfähigkeit der Flüssigkeit erhöhen und somit den weiteren Prozess stören, müssen sie ausgefiltert werden. Durch die sehr geringe Partikelgröße sind dazu hochabscheidende Filtermaterialien nötig. Zusätzlich dürfen die eingesetzten Filtermaterialien keine Substanzen abgeben, die die Leitfähigkeit der Flüssigkeit erhöhen.For machining of electrically conductive workpieces, the method of spark erosion or electroerosion is often used. This method is also known by the name EDM (Electrical Discharge Machining). In this method, a DC electrical voltage is applied between the workpiece to be machined and a counter electrode, the erosion wire. At sufficiently high voltage, an arc occurs between the erosion wire and the workpiece. Due to the high temperature prevailing in the arc, material is melted off the surface of the workpiece. Depending on requirements, the workpiece can be processed selectively or over a wide area. In order to ensure the removal of the molten material during the spark discharge, workpiece and erosion wire are in an insulating liquid. The liquid absorbs the workpiece particles removed by the arc and leads them away from the surface of the workpiece. Since these material particles increase the conductivity of the liquid and thus disturb the further process, they must be filtered out. Due to the very small particle size, highly separating filter materials are required. In addition, the filter materials used must not release any substances that increase the conductivity of the liquid.

Deshalb werden heute vollsynthetische, meist mehrlagige Filtermaterialen eingesetzt. Ein solches Filtermaterial ist aus der JP 2005246162 A bekannt. Es besteht aus einer Spinnvlieslage und einer anschließenden Meltblownlage. Dabei hat sich jedoch gezeigt, dass der Abscheidegrad dieses Filtermaterials gerade für sehr feine Partikel den heutigen Anforderungen nicht mehr genügt.Therefore, fully synthetic, mostly multilayer filter materials are used today. Such a filter material is from the JP 2005246162 A known. It consists of a spunbonded layer and a subsequent meltblown layer. However, it has been shown that the degree of separation of this filter material just for very fine particles no longer meet today's requirements.

Die DE 4 443 158 A1 beschreibt ein abreinigbares Gasfiltermaterial aus einer Meltblownlage und einer Trägerlage. Die Meltblownlage kann in einer besonderen Ausführung kalandriert sein. Die Luftdurchlässigkeit liegt bei Gasfiltermaterialien üblicherweise im Bereich von einigen 100 l/m2s, wie auch Beispiel 1 der DE 4 443 158 A1 zu entnehmen ist. Die für die hohe Luftdurchlässigkeit verantwortlichen großen Porendurchmesser sind in der Flüssigkeitsfiltration aber nicht in der Lage, feinste Partikel abzuscheiden. Anders als in der Gasfiltration, kann in der Flüssigkeitsfiltration der Abscheidegrad eines Meltblownvlieses nicht durch den Einsatz einer Elektretladung verbessert werden. In der Flüssigkeitsfiltration wird der Abscheidegrad nur durch den Porendurchmesser bestimmt. Eine Leitfähigkeitserhöhung von Prozessflüssigkeiten durch das Filtermaterial braucht bei der Gasfiltration nicht berücksichtigt zu werden. Das zeigt auch die Auswahl der in der DE 4 443 158 A1 genannten Träger, Imprägnierungen und Kleber, die keinen Hinweis auf eine Verwendung besonders sauberer Materialien geben.The DE 4 443 158 A1 describes a cleanable gas filter material from a meltblown layer and a carrier layer. The meltblown layer can be calendered in a special embodiment. The air permeability is in gas filter materials usually in the range of several 100 l / m 2 s, as well as Example 1 of DE 4 443 158 A1 can be seen. However, the large pore diameters responsible for the high air permeability are not able to separate the finest particles in the liquid filtration. Unlike in gas filtration, the filtration efficiency of a meltblown web in liquid filtration can not be improved by using an electret charge. In the liquid filtration, the degree of separation is determined only by the pore diameter. A conductivity increase of process fluids through the filter material need not be taken into account in the gas filtration. This also shows the selection of the in the DE 4 443 158 A1 mentioned supports, impregnations and adhesives, which give no indication of the use of very clean materials.

Aus der EP 1 133 342 B1 ist ein Filtermaterial für die Flüssigkeitsfiltration bekannt, das in einer bevorzugten Ausführungsform ein kalandriertes Meltblownvlies zwischen einer Vorfilterlage und einer Stützlage beschreibt. Die Stützlage ist dabei immer ein zellulosehaltiges Filterpapier. Solche Filterpapiere geben aber immer leitfähigkeitserhöhende Substanzen in die Prozessflüssigkeiten von EDM-Anlagen ab und sind somit als Filtermaterialien für diese Verfahren nach den neuesten Anforderungen nicht geeignet.From the EP 1 133 342 B1 For example, a filter material for liquid filtration is known, which in a preferred embodiment describes a calendered meltblown web between a prefilter layer and a support layer. The support layer is always a cellulosic filter paper. However, such filter papers always emit conductivity-increasing substances into the process fluids of EDM systems and are thus not suitable as filter materials for these processes according to the latest requirements.

Weiterhin beschreibt die US 4 824 451 A ein kalt kalandriertes Meltblownvlies als Filtermaterial für die Luftfiltration von Klimaanlagen. Wie bereits ausgeführt, erreichen Filtermaterialien für die Gasfiltration auf Grund der geforderten hohen Luftdurchlässigkeiten nicht die hohen Abscheidegrade für feinste Partikel in Flüssigkeiten.Furthermore, the describes US Pat. No. 4,824,451 a cold calendered meltblown web as filter material for the air filtration of air conditioners. As already stated, due to the required high air permeabilities, filter materials for gas filtration do not achieve the high separation rates for very fine particles in liquids.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Filtermaterial zur Verfügung zu stellen, das einen Abscheidegrad von mindestens 85% nach ISO 19438 und eine Standzeit von mindestens 1,5 g nach ISO 19438 aufweist und eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit der Prozessflüssigkeit von höchsten 50 μScm–1 verursacht.Object of the present invention is therefore to provide a filter material available, the degree of separation of at least 85% after ISO 19438 and a life of at least 1.5 g after ISO 19438 and causes an increase in the electrical conductivity of the process fluid of the highest 50 μScm -1 .

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Aufgabe wird durch ein zweilagiges Filtermaterial gelöst, das eine Filtrationslage aus einem kalandrierten Meltblownvlies mit einer Luftdurchlässigkeit von 2–100 l/m2s und eine Trägerlage umfasst, die ein nassgelestes Vlies, ein trockengelegtes Stapelfaservlies, ein Spinnvlies oder ein Gitter umfasst.The object is achieved by a two-layer filter material which comprises a filtration layer of a calendered meltblown nonwoven with an air permeability of 2-100 l / m 2 s and a carrier layer which comprises a wet-gel fleece, a dried staple fiber fleece, a spunbonded fabric or a grid.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention

Das erfindungsgemäße Filtermaterial umfasst eine Filtrationslage und eine Trägerlage. Es hat vorzugsweise eine Flächenmasse von 40 g/m2–400 g/m2, bevorzugt von 100 g/m2–250 g/m2, eine Dicke von 0,1 mm–2,0 mm, bevorzugt von 0,2 mm–0,6 mm, eine Luftdurchlässigkeit von 2 l/m2s–100 l/m2s, bevorzugt von 10 l/m2s–50 l/m2s, einen Anfangsabscheidegrad für 4 μm-Partikel nach ISO 19438 von mindestens 85%, bevorzugt von mindestens 92%, eine Staubspeicherfähigkeit nach ISO 19438 von mindestens 1,5 g, bevorzugt von 1,8 g und eine Leitfähigkeitserhöhung von höchstens 50 μScm–1, bevorzugt von höchstens 35 μScm–1.The filter material according to the invention comprises a filtration layer and a carrier layer. It preferably has a basis weight of 40 g / m 2 -400 g / m 2 , preferably of 100 g / m 2 -250 g / m 2 , a thickness of 0.1 mm-2.0 mm, preferably of 0.2 mm-0.6 mm, an air permeability of 2 l / m 2 s-100 l / m 2 s, preferably from 10 l / m 2 s-50 l / m 2 s, an initial separation efficiency for 4 micron particles after ISO 19438 of at least 85%, preferably of at least 92%, a dust storage capacity after ISO 19438 of at least 1.5 g, preferably of 1.8 g and a conductivity increase of at most 50 μScm -1 , preferably of at most 35 μScm -1 .

Die Filtrationslage des erfindungsgemäßen Filtermaterials umfasst vorzugsweise ein Meltblownvlies mit einer Flächenmasse von 25 g/m2–150 g/m2, bevorzugt von 80 g/m2–200 g/m2, einer Porosität von 30%–80%, bevorzugt von 40%–75%, einer Luftdurchlässigkeit von 10–50 l/m2s, einer Dicke von 0,05 mm–0,4 mm, bevorzugt von 0,1 mm–0,35 mm und einer Leitfähigkeitserhöhung von höchstens 50 μScm–1, bevorzugt von höchstens 35 μScm–1.The filtration layer of the filter material according to the invention preferably comprises a meltblown nonwoven with a basis weight of 25 g / m 2 -150 g / m 2 , preferably of 80 g / m 2 -200 g / m 2 , a porosity of 30% -80%, preferably from 40% -75%, an air permeability of 10-50 l / m 2 s, a thickness of 0.05 mm-0.4 mm, preferably of 0.1 mm-0.35 mm and a conductivity increase of at most 50 μScm - 1 , preferably of at most 35 μScm -1 .

Zur Herstellung des Meltblownvlieses für das erfindungsgemäße Filtermaterial wird der in der Fachwelt bekannte Meltblownprozess verwendet, wie er z. B. in Van A. Wente, „Superfine Themoplastic Fibers”, Industrial Engineering Chemestry, Vol. 48, S. 1342–1346 beschrieben ist. Geeignete Polymere sind zum Beispiel Polyethylentherephtalat, Polybutylentherephtalat, Polyethylennaphtalat, Polybutylennaphtalat, Polyamid, Polyphenylensulfid, Polyolefin, elastisches Polypropylen, thermoplastisches Polyurethan. Die typischen Faserdurchmesser bewegen sich dabei zwischen 0,5–10 μm, bevorzugt zwischen 0,5–3 μm. Den Polymeren können je nach Anforderungen noch Additive, wie zum Beispiel Hydrophilierungsmittel, Hydrophobierungsmittel, Kristallisationsbeschleuniger oder Farben, zugemischt werden. Je nach Anforderung kann die Oberfläche der Meltblownvliese durch Oberflächenbehandlungsverfahren, wie zum Beispiel Coronabehandlung oder Plasmabehandlung, in ihrer Eigenschaft verändert werden.To produce the meltblown web for the filter material according to the invention, the meltblown process known in the art is used, as described, for example, in US Pat. In Van A. Wente, "Superfine Themoplastic Fibers", Industrial Engineering Chemistry, Vol. 48, pp. 1342-1346 is described. Suitable polymers are, for example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyamide, polyphenylene sulfide, polyolefin, elastic polypropylene, thermoplastic polyurethane. The typical fiber diameter range between 0.5-10 μm, preferably between 0.5-3 μm. Depending on the requirements, additives such as, for example, hydrophilicizing agents, hydrophobizing agents, crystallization accelerators or paints can also be added to the polymers. Depending on requirements, the surface of the meltblown nonwoven can be changed in its property by surface treatment methods, such as corona treatment or plasma treatment.

Anschließend wird das Meltblownvlies zwischen mindestens zwei glatten, beheizbaren Kalanderwalzen verdichtet. Die Kalanderwalzentemperatur beträgt dabei 10–150°C, bevorzugt 20–120°C bei einem typischen Liniendruck von 50 N/mm–450 N/mm, bevorzugt von 70 N/mm–250 N/mm.Subsequently, the meltblown web is compressed between at least two smooth, heatable calender rolls. The calender roll temperature is 10-150 ° C, preferably 20-120 ° C at a typical line pressure of 50 N / mm-450 N / mm, preferably from 70 N / mm-250 N / mm.

In einer bevorzugten Ausführung bildet das kalandrierte Meltblownvlies des erfindungsgemäßen Filtermaterials in Durchströmungsrichtung gesehen die erste Lage.In a preferred embodiment, the calendered meltblown web of the filter material according to the invention forms the first layer in the flow direction.

Die zweite Lage des erfindungsgemäßen Filtermaterials dient als Träger zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit und der nötigen Steifigkeit für die Weiterverarbeitung zu einem Filterelement. Sie umfasst ein nassgelegtes Vlies, ein trockengelegtes Stapelfaservlies, ein Spinnvlies oder ein Gitter.The second layer of the filter material according to the invention serves as a carrier to increase the mechanical strength and the necessary rigidity for further processing to a filter element. It comprises a wet-laid nonwoven, a dry laid staple fiber fleece, a spunbonded nonwoven or a grid.

Trockengelegte StapelfaservlieseDry laid staple fiber fleece

Trockengelegte Stapelfaservliese bestehen aus Fasern mit endlicher Länge. Zur Herstellung von trockengelegten Stapelfaservliesen für das erfindungsgemäße Filtermaterial kommen ausschließlich synthetische Fasern zum Einsatz. Beispiele sind Polyolefinfasern, Polyesterfasern, Polyamidfasern, Polytetrafluorethylenfasern, Polyphenylensulfidfasern. Natürliche Rohstoffe, wie zum Beispiel Zellulose, Wolle, Stärke erhöhen die elektrische Leitfähigkeit der Prozessflüssigkeit sehr stark. Anorganische Rohstoffe, wie zum Beispiel Glasfasern haben den gleichen negativen Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit. Die eingesetzten Fasern können entweder gerade oder gekräuselt sein. Zur Verfestigung kann das luftgelegte Stapelfaservlies ein- oder mehrkomponentige Schmelzbindefasern enthalten, die bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der anderen Fasern ganz oder teilweise aufschmelzen und das Vlies verfestigen. Die Herstellung der luftgelegten Stapelfaservliese erfolgt nach dem bekannten Stand der Technik, wie in im Buch „Vliesstoffe, W. Albrecht, H. Fuchs, W. Kittelmann, Wiley-VCH, 2000” beschrieben. Die trockengelegten Stapelfaservliese können durch die bereits erwähnten ein- oder mehrkomponentigen Schmelzbindefasern verfestigt werden. Weitere Verfestigungsmöglichkeiten sind zum Beispiel Vernadeln, Wasserstrahlvernadeln oder das Tränken oder Besprühen des Vlieses mit geeigneten Bindemitteln und anschließender Trocknung. Geeignete Bindemittel sind nur solche Substanzen, die entweder in der Prozessflüssigkeit nicht löslich sind, oder keine löslichen Vernetzungsprodukte abspalten und keine löslichen Additive enthalten, wie zum Beispiel vollaushärtende Duroplaste, wie Epoxidharze, Phenolharze, Melamin-Formaldehydharze, Harnstoff-Formaldehydharze.Dry laid staple fiber webs consist of fibers of finite length. For the production of dry staple fiber webs for the filter material according to the invention exclusively synthetic fibers are used. Examples are polyolefin fibers, polyester fibers, polyamide fibers, polytetrafluoroethylene fibers, polyphenylene sulfide fibers. Natural raw materials, such as cellulose, wool, starch increase the electrical conductivity of the process fluid very strong. Inorganic raw materials such as glass fibers have the same negative influence on the electrical conductivity. The fibers used can either be straight or crimped. For solidification, the air-laid staple fiber fleece can contain one-component or multi-component meltbond fibers which melt completely or partially at a temperature below the melting temperature of the other fibers and solidify the fleece. The preparation of the air-laid Stapelfaservliese takes place according to the known prior art, as in the book "Nonwovens, W. Albrecht, H. Fuchs, W. Kittelmann, Wiley-VCH, 2000" described. The dried Stapelfaservliese can be solidified by the aforementioned one- or multi-component meltbonding fibers. Other solidification options are, for example, needling, water jet needling or soaking or spraying the fleece with suitable binders and subsequent drying. Suitable binders are only those substances which are either insoluble in the process liquid, or do not cleave soluble crosslinking products and contain no soluble additives, such as fully thermosets such as epoxy resins, phenolic resins, melamine-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins.

Spinnvliese spunbondeds

Spinnvliese bestehen ebenfalls aus polymeren Endlosfasern, deren Faserdurchmesser aber meistens deutlich größer ist als der von Meltblownfasern. Spinnvliese werden nach dem der Fachwelt bekannten Spinnvliesverfahren hergestellt, wie es zum Beispiel in den Patentschriften US 4 340 563 A , US 3 802 817 A , US 3 855 046 A und US 3 692 618 A beschrieben ist. Für das Spinnvliesverfahren geeignete Polymere sind z. B. Polyethylentherephtalat, Polybutylentherephtalat, Polyethylennaphtalat, Polybutylennaphtalat, Polyamid, Polyphenylensulfid, Polyolefin.Spunbonded nonwovens are also made of polymeric filaments whose fiber diameter is usually much larger than that of meltblown fibers. Spun nonwovens are produced by the spunbonding process known to the experts, as described, for example, in the patents US 4,340,563 A. . US Pat. No. 3,802,817 A . US Pat. No. 3,855,046 and US Pat. No. 3,692,618 is described. For the spunbonding process suitable polymers are, for. For example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyamide, polyphenylene sulfide, polyolefin.

Nassgelegte VlieseWet-laid nonwovens

Nassgelegte Vliese oder Papiere im Sinne dieser Erfindung sind alle Vliese, die mit den in der Fachwelt bekannten Nasslegeprozessen zur Herstellung von Filterpapieren erzeugt werden können. Die Papiere für das erfindungsgemäße Filtermaterial bestehen ebenfalls ausschließlich aus synthetischen Fasern. Es eignen sich zum Beispiel Polyesterfasern, Polypropylenfasern, Mehrkomponentenfasern mit unterschiedlichen Schmelzpunkten der einzelnen Komponenten, Polyamidfasern und Polyacrylnitrilfasern. Der Titer der Synthesefasern beträgt typischerweise 0,1 dtex–8,0 dtex, bevorzugt 0,5 dtex–5 dtex und die Schnittlänge typischerweise 3 mm–20 mm, bevorzugt 4 mm–12 mm. Die Papiere für das erfindungsgemäße Filtermaterial können aus einer Mischung unterschiedlicher Synthesefasern bestehen. Die Papierlage kann aus mehreren Schichten bestehen, die entweder in einer Papiermaschine mit einem dazu geeigneten Stoffauflauf erzeugt und zusammengeführt werden oder aus einzelnen Papierbahnen, die miteinander in einem separaten Arbeitsgang verbunden werden. Die einzelnen Schichten können dabei in ihren Eigenschaften unterschiedlich ausgestaltet sein.Wet-laid nonwovens or papers in the sense of this invention are all nonwovens which can be produced with the wet-laying processes known in the art for the production of filter papers. The papers for the filter material according to the invention also consist exclusively of synthetic fibers. There are, for example, polyester fibers, polypropylene fibers, multi-component fibers with different melting points of the individual components, polyamide fibers and polyacrylonitrile fibers. The denier of the synthetic fibers is typically 0.1 dtex-8.0 dtex, preferably 0.5 dtex-5 dtex, and the cut length is typically 3 mm-20 mm, preferably 4 mm-12 mm. The papers for the filter material according to the invention may consist of a mixture of different synthetic fibers. The paper layer can consist of several layers, which are produced and brought together either in a paper machine with a suitable headbox or made up of individual paper webs which are joined together in a separate operation. The individual layers can be designed differently in their properties.

Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit, der Steifigkeit und der Beständigkeit gegen heiße Flüssigkeiten werden die Papiere für das erfindungsgemäße Filtermaterial vorteilhafterweise imprägniert. Als Imprägniermittel kommen nur solche Substanzen zur Anwendung, die entweder in der Prozessflüssigkeit nicht löslich sind, oder keine löslichen Vernetzungsprodukte abspalten und keine löslichen Additive enthalten. Geeignete Imprägniermittel sind zum Beispiel vollaushärtende Duroplaste, wie Epoxidharze, Phenolharze, Melamin-Formaldehydharze, Harnstoff-Formaldehydharze. Ungeeignet sind zum Beispiel alle Polymerdispersionen, Polyvinylalkohol, Stärke. Zur Verbesserung der Benetzbarkeit und somit zur Steigerung der Durchflussrate kann die Imprägnierung durch geeignete Zusätze wie z. B. oberflächenaktive Substanzen oder Fluorkarbonharze hydrophil oder hydrophob eingestellt werden, vorausgesetzt sie verursachen in der Prozessflüssigkeit keine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit. Die Imprägnierung erfolgt nach dem bekannten Stand der Technik. So kann das Papier zum Beispiel durch Tauchen oder einem ein- oder beidseitigen Auftrag mittels Sprühen oder Beschichten mit dem Imprägniermittel getränkt werden. Der typische Anteil des trockenen Imprägniermittels am Gesamtgewicht des Papiers beträgt 0,5–50 Gew.-%, bevorzugt 10–30 Gew.-%.To increase the mechanical strength, the rigidity and the resistance to hot liquids, the papers for the filter material according to the invention are advantageously impregnated. The impregnating agents used are only those substances which are either insoluble in the process liquid or which do not split off any soluble crosslinking products and contain no soluble additives. Suitable impregnating agents are, for example, fully hardening thermosets, such as epoxy resins, phenolic resins, melamine-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins. For example, all polymer dispersions, polyvinyl alcohol, starch are unsuitable. To improve the wettability and thus increase the flow rate, the impregnation by suitable additives such. B. surface-active substances or fluorocarbon resins are hydrophilic or hydrophobic, provided they do not cause in the process fluid increase in electrical conductivity. The impregnation takes place according to the known prior art. Thus, for example, the paper can be soaked by dipping or a one- or two-sided application by spraying or coating with the impregnating agent. The typical proportion of the dry impregnating agent in the total weight of the paper is 0.5-50% by weight, preferably 10-30% by weight.

Gittergrid

Bei den Gittern im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich um Gitter, wie sie beispielsweise in Form von Fliegengittern bekannt sind. Die Gitter können aus Kunststoff oder Metall bestehen und besitzen vorzugsweise eine Maschenweite von maximal 15 mm.For the purposes of the present invention, the grids are lattices, as are known, for example, in the form of fly screens. The grids can be made of plastic or metal and preferably have a mesh size of a maximum of 15 mm.

Im Rahmen der Erfindung ist es ohne weiteres möglich, dass mindestens eine der Filtrationslage und Trägerlage aus mehreren Lagen bzw. Schichten besteht. Weiterhin ist es auch möglich, dass zwischen der Filtrationslage und der Trägerlage eine oder mehrere weitere Lagen aus anderen Materialien vorhanden sind, falls diese die Filtrationsleistung und die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit nicht oder zumindestens nicht wesentlich beeinflussen. Ferner ist es auch möglich, dass vor der Filtrationslage und/oder nach der Trägerlage eine oder mehrere Lagen aus anderen Materialien vorgesehen sind, falls hierdurch die Filtrationsleistung und die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit nicht oder zumindestens nicht wesentlich beeinflusst wird.In the context of the invention, it is readily possible that at least one of the filtration layer and carrier layer consists of several layers or layers. Furthermore, it is also possible that one or more further layers of other materials are present between the filtration layer and the carrier layer, if they do not or not at least substantially influence the filtration performance and the increase in electrical conductivity. Furthermore, it is also possible for one or more layers of other materials to be provided in front of the filtration layer and / or after the carrier layer, if this does not or at least not substantially influence the filtration performance and the increase in electrical conductivity.

Die einzelnen Lagen des erfindungsgemäßen Filtermaterials werden entweder mit einem Kleber oder über Schweißverbindungen oder einer Kombination daraus verbunden.The individual layers of the filter material according to the invention are connected either with an adhesive or via welded joints or a combination thereof.

Vorteilhafte Kleber haben einen Erweichungspunkt von über 200°C. Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung wird das erfindungsgemäße Filtermaterial Temperaturen bis 150°C und hohen hydrostatischen Drücken ausgesetzt. Dabei darf sich die Kleberverbindung nicht lösen. Geeignete Kleber für diese Anwendung sind Schmelzkleber, wie zum Beispiel Polyurethankleber, Polyamidkleber oder Polyesterkleber. Besonders bevorzugt sind dabei Polyurethankleber, die mit der Luftfeuchtigkeit vernetzen. Die Kleber können entweder als Pulver oder aufgeschmolzen mittels Rasterwalzen oder Sprühdüsen aufgebracht werden. Das Auftragsgewicht des Klebers liegt typischerweise zwischen 2–20 g/m2, bevorzugt zwischen 5–10 g/m2. Ungeeignet sind zum Beispiel Dispersionskleber und wasserlösliche Kleber, da diese die elektrische Leitfähigkeit der Prozessflüssigkeit erhöhen.Advantageous adhesives have a softening point of over 200 ° C. When used as intended, the filter material of the invention is exposed to temperatures up to 150 ° C and high hydrostatic pressures. The adhesive connection must not come loose. Suitable adhesives for this application are hot melt adhesives, such as polyurethane adhesive, polyamide adhesive or polyester adhesive. Particularly preferred are polyurethane adhesives that crosslink with the humidity. The adhesives can be applied either as a powder or melted by means of anilox rolls or spray nozzles. The Application weight of the adhesive is typically between 2-20 g / m 2 , preferably between 5-10 g / m 2 . For example, dispersion adhesives and water-soluble adhesives are unsuitable because they increase the electrical conductivity of the process fluid.

Die Schweißverbindung kann sowohl durch eine Ultraschallanlage als auch durch einen Thermokalander erfolgen. Dabei werden die Polymere der zu verschweißenden Lagen entweder vollflächig oder bereichsweise aufgeschmolzen und miteinander verschweißt. Dabei können die bereichsweisen Schweißverbindungen beliebige geometrische Formen haben, wie zum Beispiel Punkte, gerade Linien, gekrümmte Linien, Rauten, Dreiecke, usw. Die Fläche der bereichsweisen Schweißverbindungen beträgt vorteilhafterweise höchstens 10% der Gesamtfläche des erfindungsgemäßen Filtermaterials.The welded connection can be made both by an ultrasonic system and by a thermal calender. The polymers of the layers to be welded are either completely or partially melted and welded together. In this case, the area-wise welded joints can have any geometric shapes, such as points, straight lines, curved lines, diamonds, triangles, etc. The area of the area-wise welded joints is advantageously at most 10% of the total area of the filter material according to the invention.

Verkleben und Verschweißen können auch beliebig miteinander kombiniert werden.Gluing and welding can also be combined with each other.

PrüfmethodenTest Methods

  • Flächenmasse nach DIN EN ISO 536 Surface mass after DIN EN ISO 536
  • Dicke nach DIN EN ISO 534 Thickness after DIN EN ISO 534
  • Luftdurchlässigkeit nach DIN EN ISO 9237 bei 200 Pa DruckdifferenzAir permeability after DIN EN ISO 9237 at 200 Pa pressure difference

Anfangsabscheidegrad von 4 μm-Partikeln und Staubspeicherfähigkeit nach ISO 19438 mit 200 cm2 Probenfläche, 100 mg/l Aufstromkonzentration und 0,71 l/min Volumenstrom. Testende bei 0,7 bar Differenzdruckanstieg.Initial separation efficiency of 4 μm particles and dust storage capacity ISO 19438 with 200 cm 2 sample area, 100 mg / l upflow concentration and 0.71 l / min volumetric flow. Test end at 0.7 bar differential pressure rise.

Zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeitserhöhung wird eine 5,7 g schwere Probe 24 h bei 21°C in 0,20 l deionisiertem Wasser eingelagert, wobei das Wasser durch ständiges Rühren in Bewegung gehalten wird. Die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit errechnet sich aus der Differenz der Leitfähigkeit des deionisierten Wassers ohne Probe und der Leitfähigkeit des deionisierten Wassers nach 24 h Testzeit. Gemessen wird mit einem WTW LF 197.To determine the increase in electrical conductivity, a 5.7 g sample is stored for 24 hours at 21 ° C in 0.20 liters of deionized water, the water is kept in motion by constant stirring. The increase in electrical conductivity is calculated from the difference between the conductivity of the deionized water without sample and the conductivity of the deionized water after a test time of 24 hours. It is measured with a WTW LF 197.

Die Porosität berechnet sich aus der tatsächlichen Dichte des Filtermediums und der durchschnittlichen Dichte der eingesetzten Fasern nach folgender Formel: Porosität = (1 – Dichte Filtermedium [g/cm3]/Dichte Fasern [g/cm3])·100% The porosity is calculated from the actual density of the filter medium and the average density of the fibers used according to the following formula: Porosity = (1 - density filter medium [g / cm 3 ] / density fibers [g / cm 3 ]) · 100%

Der Anteil des Imprägniermittels in einem Papier berechnet sich nach folgender Formel: Imprägniermittelanteil in % = (FM Imp./FM Papier)·100% mit
FM Imp. = Masse des trockenen Imprägniermittels pro m2 Papier
FM Papier = Flächenmasse des imprägnierten PapiersThe proportion of the impregnating agent in a paper is calculated according to the following formula: Impregnating agent content in% = (FM Imp./FM paper) · 100% With
FM Imp. = Mass of dry impregnating agent per m 2 of paper
FM paper = basis weight of the impregnated paper

BeispieleExamples

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)Example 1 (comparative example)

Nach dem der Fachwelt bekannten Verfahren wurde ein Papier aus 100% Zellulose hergestellt und anschließend mit Phenolharz imprägniert. Das Papier hatte eine Flächenmasse von 168 g/m2, eine Dicke von 0,46 mm, eine Luftdurchlässigkeit von 45 l/m2s und einen Harzgehalt von 17%. Dieses Papier findet bereits als Erodierfiltermedium breite Anwendung und ist von der Fa. NEENAH Gessner, Brückmühl, unter der Bezeichnung K6iHD erhältlich. An diesem Filtermaterial wurden der Abscheidegrad, die Standzeit und die elektrische Leitfähigkeitserhöhung gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.After the process known in the art, a paper made of 100% cellulose was prepared and then impregnated with phenolic resin. The paper had a basis weight of 168 g / m 2 , a thickness of 0.46 mm, an air permeability of 45 l / m 2 s and a resin content of 17%. This paper is already widely used as EDM filter medium and is available from Messrs. NEENAH Gessner, Brückmühl, under the name K6iHD. On this filter material, the separation efficiency, the service life and the electrical conductivity increase were measured. The results are summarized in Table 1.

Beispiel 2 (Erfindung)Example 2 (Invention)

Nach dem bekannten Meltblownverfahren wurde ein Meltblownvlies aus Polybutylentherephthalat mit einer Flächenmasse von 106 g/m2, einer Dicke von 0,47 mm, einer Luftdurchlässigkeit von 68 l/m2s und einer Porosität von 84% hergestellt. Dieses Meltblownvlies wurde anschließend zwischen zwei 30°C warmen Walzen bei einem Liniendruck von 170 N/mm kalandriert. Nach dem Kalandrieren hatte das Meltblownvlies eine Dicke von 0,14 mm, eine Luftdurchlässigkeit von 18 l/m2s und eine Porosität von 50%. Das kalandrierte Meltblownvlies wurde dann in der Weise auf ein Spinnvlies aus Polyethylentherephthalat geklebt, dass die Siebseite des Meltblownvlieses auf die Oberseite des Spinnvlieses zu liegen kam. Das Spinnvlies hatte eine Flächenmasse von 40 g/m2, eine Dicke von 0,3 mm, eine Luftdurchlässigkeit von 3700 l/m2s und eine Porosität von 90%. Es ist unter der Bezeichnung T 568-40 bei der Fa.According to the known meltblown process, a meltblown web of polybutylene terephthalate having a basis weight of 106 g / m 2 , a thickness of 0.47 mm, an air permeability of 68 l / m 2 s and a porosity of 84% was produced. This meltblown web was then calendered between two 30 ° C rolls at a line pressure of 170 N / mm. After calendering had the meltblown fleece a thickness of 0.14 mm, an air permeability of 18 l / m 2 s and a porosity of 50%. The calendered meltblown web was then bonded to a polyethylene terephthalate spunbonded web such that the screen side of the meltblown web came to rest on top of the spunbond web. The spunbonded web had a basis weight of 40 g / m 2 , a thickness of 0.3 mm, an air permeability of 3700 l / m 2 s and a porosity of 90%. It is under the name T 568-40 in the Fa.

Johns Manville, Bobingen, erhältlich. Zur Verklebung wurden 6 g/m2 Polyurethankleber Kleiberit 700.7 der Fa. Kleiberit verwendet. An diesem Filtermaterial wurden der Abscheidegrad, die Standzeit und die elektrische Leitfähigkeitserhöhung gemessen, wobei das Meltblownvlies angeströmt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1 Beispiel 2 Beispiel 3 (Vergleich) (Erfindung) Anfangsabscheidegrad nach ISO 19348 61% 97% Staubspeicherfähigkeit nach ISO 19348 1,6 g 2,5 g elektrische Leitfähigkeitserhöhung 59 μScm–1 0,7 μScm–1 Johns Manville, Bobingen, available. For bonding, 6 g / m 2 of Kleiberit 700.7 polyurethane adhesive from Kleiberit were used. On this filter material, the degree of separation, the service life and the electrical conductivity increase were measured, whereby the meltblown fleece was flown. The results are summarized in Table 1. Table 1 Example 2 Example 3 (Comparison) (Invention) Initial separation degree after ISO 19348 61% 97% Dust storage capability after ISO 19348 1.6 g 2.5 g electrical conductivity increase 59 μScm -1 0.7 μScm -1

Wie aus der Tabelle 1 zu entnehmen ist, stellt das erfindungsgemäße Filtermaterial eine deutliche Verbesserung bezüglich Anfangsabscheidegrad, Staubspeicherfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeitserhöhung gegenüber dem bisher für den gleichen Zweck eingesetzten Filtermaterial dar.As can be seen from Table 1, the filter material according to the invention represents a significant improvement in terms of initial separation efficiency, dust storage capacity and electrical conductivity increase over the filter material previously used for the same purpose.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (9)

Filtermaterial für die Filtration von Prozessflüssigkeiten des Funkenerosionsverfahrens, umfassend eine Filtrationslage aus einem kalandrierten Meltblownvlies, das eine Luftdurchlässigkeit von 2–100 l/m2s aufweist, und eine Trägerlage, die ein nassgelegtes Vlies, ein trockengelegtes Stapelvlies, ein Spinnvlies oder ein Gitter umfasst.A filtration material for the filtration of process fluids of the EDM process, comprising a calendered meltblown nonwoven filtration layer having an air permeability of 2-100 l / m 2 s, and a support layer comprising a wetlaid nonwoven, a dry laid staple nonwoven, a spunbonded nonwoven or a grid , Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial eine Flächenmasse von 40–400 g/m2, eine Dicke von 0,1–2,0 mm, einen Abscheidegrad für 4 μm – Partikel nach ISO 19438 von mindestens 82%, eine Staubspeicherfähigkeit nach ISO 19438 von mindestens 1,5 g und eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit der Prozessflüssigkeit von höchstens 50 μScm–1 besitzt.Filter material according to claim 1, characterized in that the filter material has a basis weight of 40-400 g / m 2 , a thickness of 0.1-2.0 mm, a separation efficiency of 4 μm particles according to ISO 19438 of at least 82%, a Dust storage capability according to ISO 19438 of at least 1.5 g and an increase in the electrical conductivity of the process fluid of at most 50 μScm -1 has. Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kalandrierte Meltblownvlies eine Dicke von 0,05–0,4 mmm, eine Porosität von 30–80% und eine Flächenmasse von 25–150 g/m2 besitzt.Filter material according to claim 1 or 2, characterized in that the calendered meltblown web has a thickness of 0.05-0.4 mm, a porosity of 30-80% and a basis weight of 25-150 g / m 2 . Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Meltblownvlies aus einem zwischen mindestens zwei glatten Kalanderwalzen bei einer Temperatur von 10–150°C und einem Liniendruck von 50–450 N/mm verdichteten Meltblownvlies besteht.Filter material according to one of the preceding claims, characterized in that the meltblown nonwoven consists of a compressed between at least two smooth calender rolls at a temperature of 10-150 ° C and a line pressure of 50-450 N / mm meltblown nonwoven. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerlage aus synthetischen Polymeren besteht.Filter material according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier layer consists of synthetic polymers. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerlage eine Flächenmasse von 15 g/m2–300 g/m2, eine Dicke von 0,1 mm–2,0 mm, eine Porosität von 70%–95% und eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit der Prozessflüssigkeit von höchstens 50 μScm–1 besitzt.Filter material according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier layer has a basis weight of 15 g / m 2 -300 g / m 2 , a thickness of 0.1 mm-2.0 mm, a porosity of 70% -95% and has an increase in the electrical conductivity of the process fluid of at most 50 μScm -1 . Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerlage ein Gitter aus Kunststoff oder Metall mit einer Maschenweite von maximal 15 mm umfasst.Filter material according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier layer comprises a grid made of plastic or metal with a mesh size of a maximum of 15 mm. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtrationslage in Durchströmungsrichtung gesehen die erste Lage bildet.Filter material according to one of the preceding claims, characterized in that the filtration layer as seen in the flow direction forms the first layer. Filterelement, hergestellt aus einem Filtermaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Filter element made of a filter material according to one of the preceding claims.
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