專利名稱：用于連續(xù)過濾的多層復合過濾件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的內容在于一種用于連續(xù)過濾的多層復合過濾件，其上有針對待過濾的介質的流入面和流出面。該復合過濾件可以用作發(fā)動機油過濾器、變速箱油過濾器、動力燃料過濾器或空氣過濾器的過濾件，并優(yōu)選用于變速箱油過濾器中。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，普遍將由整體構造的過濾纖維網所組成的過濾器用于變速箱油和發(fā)動機油的過濾。這里主要所指的就是所謂的纖維網，它們是無紡的并可包含玻璃、纖維素或合成纖維以及金屬纖維。利用這些過濾件就可以將粒度＞60μm的雜質從待過濾液體中有效除去。但是利用這種材料多數(shù)情況下卻并不足以過濾掉更小的顆粒。
隨著更先進的發(fā)動機和變速箱產品的發(fā)展，特別是無級CVT變速箱的出現(xiàn)，就需要提供能保證變速箱油具有更高純度的過濾材料和過濾器。所以這也就關系到，比如，在CVT變速箱中液壓調節(jié)是通過電子或壓力控制來進行的，因此最細小的雜質也可能會在變速箱控制操作過程中造成麻煩。為使這種變速箱進行工作所需要的純度級的油，可以只通過瞬時接入一附加的壓力油過濾器而獲得。同時其也可以用于提高發(fā)動機油的純度。
未來應該要使得在過濾器中的所有尺度的雜質顆粒都能通過吸油過濾而被過濾，同時應該僅只利用該步驟就獲得所需的純度級的油。因此為實現(xiàn)這一點，就迫切需要提供一種在雜質保留性方面更有效率且能回收更小粒徑雜質的過濾材料。為此，就要特別在過濾時的壓力損失、過濾效率和雜質吸收能力方面改善過濾件的性質。
為解決該問題，從現(xiàn)有技術中已知，可以使用多層過濾材料。利用這種多層過濾材料，人們致力于實現(xiàn)所謂的連續(xù)過濾，即首先經由一個或多個過濾件而將粗顆粒分離除去，接著再經由一個或多個其他過濾件而將細顆粒分離除去。這類復合過濾器已經應用于一些變速箱中，特別是在美國市場。這里所涉及的復合過濾件，其是由過濾纖維網和過濾織物材料組成的，而它們又是借助粘結劑連接起來的。作為粘結劑用的通常是敞開編織(offen gewebte)的聚酯粘結劑，以其上不規(guī)則地分布有網眼的粗眼篩網的形式置入到過濾纖維網和過濾織物之間。也可以使用的是散布在材料上的顆粒形式的粘結劑。然后再將過濾層加熱粘合。
但是這種復合過濾器具有如下缺點，即由于使用了粘結劑且進行了全面的粘結，過濾件的過濾能力會發(fā)生顯著降低，原因在于粘結劑會封閉住過濾織物上大部分的開孔并因此而急劇降低了有效過濾面積。此外，所用的粘結網有著完全無序的網絡結構，這就導致了粘結的不規(guī)則性。也就是說，過濾件中的某些位置較之另一些比如更高粘結劑濃度的位置，具有更好的過濾能力。其結果也就導致了復合過濾器在壓力損失、過濾效率和雜質吸收能力方面具有極不相同的性質，從而不可能獲得具有標準化性質的過濾器生產過程。更確切的說，在生產過程中會出現(xiàn)明顯的質量波動的現(xiàn)象并使得這種過濾器的制備相當昂貴。
另一個缺點在于粘結連接的穩(wěn)定性。過濾件會經受顯著的溫度波動，該溫度波動范圍在極端情況下可以為-30℃到+160℃之間。在高溫和在低溫下，都對粘結連接的強度提出了更高的要求。例如，粘結連接的強度特別是在高溫下會顯著降低，從而會在此情況下使得過濾層相互間發(fā)生部分脫落。
這也就導致目前在該領域中還是無法推行復合過濾器，而是寧可在絕大多數(shù)情況下使用整體構造的過濾纖維網作為過濾件。
另外，在現(xiàn)有技術中還嘗試著通過對過濾件進行打褶來改善過濾過程。為此最為經常的是使用折成鋸齒形的過濾面材料，從而實現(xiàn)特別是在空間體積盡可能小的情況下擴大過濾材料的表面。這種特別是用于發(fā)動機油和變速箱油的過濾器記載在比如DE 19735993 A1，WO 01/45823 A1和DE 4227744A1中。此外，在油過濾和空氣過濾領域中就使用了鋸齒形的過濾材料。
因此本發(fā)明的技術任務在于提供一種多層復合過濾件，其能保證足以過濾細雜質和粗雜質，能具有盡可能長的使用壽命并可以以簡單的過程生產制備，從而作為具有特定過濾面積的標準化過濾件。另外，還特別應在壓力損失、過濾效率和雜質吸收能力方面實現(xiàn)性能的最優(yōu)化，從而能毋需外加的壓濾過程而毫無問題地用于CVT變速箱中。

發(fā)明內容
本發(fā)明技術任務的解決有賴于一種能用于連續(xù)過濾的多層復合過濾件，其具有針對待過濾的介質的流入面和流出面，同時該過濾件包含至少兩個由相同或不同過濾材料組成的過濾層，并且過濾層在整個表面上是于特定的點和/或面上相互熔接的，并且至少有一個過濾件配置在流入面上，至少有一個過濾件配置在流出面上。
通過這種結構就可以獲得一種連續(xù)過濾過程，在該過程中首先是在預過濾階段內將過濾纖維網中的粗顆粒分離除去，接著在過濾織物中進行主過濾過程并同時可以將直徑大于10μm的雜質顆粒除去。
在一個優(yōu)選的實施方式中，復合過濾件是由至少一個過濾層的過濾織物和至少一個過濾層的過濾纖維網構成的。
另外，可以根據它們滿足各變速箱不同要求的性質來選擇纖維網和過濾織物，從而使得待過濾的介質的所需純度級得到保證。
在一個優(yōu)選的實施方式中，多層復合過濾件具有兩個過濾層，其中一個過濾層由過濾織物組成而另一個由過濾纖維網組成。
過濾纖維網材料是無紡的紡織復合材料，其中的紡織纖維通過纏繞，粘合或粘結連接而制得。過濾纖維網通常是由聚丙烯、聚酯、聚亞己基己二酰胺(Polyhexamethylenadipinamid)或粘膠纖維組成，且它們的相互粘結一般都是通過纖維自身特有的粘附性而實現(xiàn)的。此外，還可以用機械方法來增強這些過濾纖維網，比如通過滾針加工、加工成網或回旋操作。特別優(yōu)選的是聚酯纖維網，而其又優(yōu)選的是對苯二甲酸二甲酯和乙二醇的縮合產物。此外，這些過濾纖維網還是通過滾針加工增強的，并且在一優(yōu)選實施方式中其還具有一特別耐變速箱油或發(fā)動機油的酚醛樹脂的涂層。
根據本發(fā)明思想，作為過濾織物的是由如羊毛、棉花、合成纖維、碳、金屬、玻璃、石棉纖維或聚合物纖維一類的材料制成的具有十字交叉形式纖維的產品。這些過濾織物具有特定的孔徑，該孔徑就確定了過濾織物的透過性。在優(yōu)選的實施方式中，使用熱塑性織物作為過濾織物，該織物可以由例如聚乙烯、聚丙烯、聚亞己基己二酰胺、聚酯和它們的混合聚合物構成。
所用過濾纖維網的顆粒保留性優(yōu)選為＞60μm，更優(yōu)選＞100μm。所用熱塑性過濾織物的顆粒透過性在10到60μm，優(yōu)選25到45μm，特別優(yōu)選35到45μm的范圍內。
為簡化過濾織物和過濾纖維網的熔接，就要優(yōu)選使用具有盡可能相似的熔點和軟化點的熱塑性塑料作為過濾纖維網和過濾織物。在特別優(yōu)選的方法中，過濾纖維網和過濾織物由相同的熱塑性塑料組成。
利用過濾件，如過濾纖維網和過濾織物的熔接，就可以在完全特定的過濾表面的點和/或面上實現(xiàn)特定的連接。優(yōu)選這種熔接區(qū)域總共占復合過濾件表面的0.5到15％。它們可以以網柵或任意排布形式分布在過濾件的表面上。在更為優(yōu)選的實施方式中，熔接點總計占復合過濾件表面的1到10％，最為優(yōu)選是占2到8％。
本發(fā)明的多層復合過濾件按如下方式制備將相互層疊的過濾層插入到上下模具之間的空隙中，將過濾層引入上下模具之間并通過施加能量于特定的點和/或面上而使之相互熔接。熔接后再將復合的過濾層從模具中抽出。
熔接過程可以優(yōu)選通過熱致加熱或是通過超聲熔接來進行。特別優(yōu)選的是超聲熔接。
在超聲熔接過程中，將相互層疊的過濾層放置于超聲熔接裝置的超聲熔極和砧座之間。接著，利用超聲波能量通過超聲熔極作用于特定的點和/或面上而將置于砧座和超聲熔極之間的過濾層相互熔接起來。然后將復合好的過濾層材料從裝置中抽出。在優(yōu)選的實施方式中，在超聲熔接時是將過濾織物面放置在朝向超聲熔極的那面上。
通過這種制備方法就可以保證在過濾件之間獲得堅固而持久的粘結，而毋需另外再使用膠粘材料。此外，熔接外形是由熔接區(qū)的形狀和排布決定的，這是可重復再現(xiàn)的，并因此而允許制備那些標準化復合過濾器的產品。另外，還避免了如現(xiàn)有技術中通過使用膠粘劑而導致過濾織物孔的非特定粘結，同時也保證了不必考慮熔接區(qū)就能毫無阻礙地實現(xiàn)過濾作用。
這種多層復合過濾件優(yōu)選用作機動車的油過濾器、空氣過濾器或動力燃料過濾器中的，特別優(yōu)選是機動車變速箱油過濾器中的過濾件。
本發(fā)明的另一內容在于一種過濾器，其包含有本發(fā)明的多層復合過濾件。優(yōu)選過濾器中的過濾件具有扁平、袋形或褶皺的形狀。
利用本發(fā)明的多層復合過濾件就可以特別是在用于變速箱和發(fā)動機中時，在吸油區(qū)和壓力油區(qū)中獲得很高的工作效率。同時也實現(xiàn)了連續(xù)過濾過程，該過程中優(yōu)選將粗雜質顆粒滯留在過濾纖維網中而將細雜質顆粒保留在其后連接的過濾織物中。過濾件的這種結構可以將表面過濾和深層過濾的優(yōu)點結合起來。利用本發(fā)明的、特別是優(yōu)選用超聲熔接復合而得到的復合過濾件，就能獲得一種特殊的熔接形狀，其能保證在敞開面和流過面上獲得最佳值并還保證了過濾層的持久粘結。此外還實現(xiàn)了這類過濾件的標準化生產并且在生產中誤差很小。如此制得的過濾件在壓力損失、過濾效率和雜質吸收能力方面都具有更好的性能，并特別適用于CVT變速箱中的變速箱油過濾，而毋需如從前一樣再使用壓力油過濾。更確切的說，就是保證變速箱完全正常的工作并保持為此所需的油的純度級。


圖1所示為根據本發(fā)明的一種多層復合過濾件。
具體實施例方式
下圖將更為詳盡地闡述本發(fā)明圖1所示為根據本發(fā)明的一種多層復合過濾件。數(shù)字1表示過濾纖維網，數(shù)字3表示過濾織物而數(shù)字2顯示了超聲熔接后的形狀，其是以網柵形式分布在過濾件的表面上。
實施例以下將通過實施例來進一步詳盡闡述本發(fā)明的多層復合過濾件的優(yōu)點。
所用材料實驗中使用化學增強的無紡的聚酯過濾纖維網和其后連接的40μm的過濾織物。兩種材料都是由聚酯組成的。接著對材料進行超聲熔接，條件是在20kHz的頻率和100％的振幅下，速度為5m/s且超聲熔極和輥間的間距為1.7mm。熔接點呈網柵形分布，使熔接點總計占過濾材料表面的2.5％。接著將如此制得的復合過濾件的性質和傳統(tǒng)的、借助粗網目粘接網所制得的復合過濾件的性質進行比較。
過濾件的流動測試在確定流量和溫度的情況下，對本發(fā)明的復合過濾件和層壓的復合過濾件，借助流動測試來確定過濾器的壓差。在保持測試油相同，流量和溫度也相同的情況下測試相同的待測過濾器，一次是對層壓的介質，一次是對超聲熔接后的介質。

表1
序號1和3的比較表明，在溫度24℃時，壓差下降37％。在溫度更低的實驗中，通過序號2對序號4的比較看出壓差下降了約29％。
結果表明，相對于用膠粘劑層壓的介質，超聲熔接后的復合過濾件有著下降約30％的壓差。
根據ISO3968進行的流動測試特別適合吸油過濾器，其中描述了經由穿流后的壓差。
附圖標記列表1過濾纖維網2過濾織物3超聲熔接后的熔接形狀
權利要求
1.一種能用于連續(xù)過濾的多層復合過濾件，其具有針對待過濾的介質的流入面和流出面，同時該過濾件包含至少兩個由相同或不同過濾材料構成的過濾層，并且過濾層在整個表面上是于特定的點和/或面上相互熔接的，并且至少有一個過濾件配置在流入面上，至少有一個過濾件配置在流出面上。
2.根據權利要求1的多層復合過濾件，其特征在于至少一個過濾層是由過濾織物構成，至少一個過濾層是由纖維網構成。
3.根據權利要求1或2的多層復合過濾件，其特征在于使用熱塑性材料。
4.根據權利要求1至3的多層復合過濾件，其特征在于過濾纖維網的顆粒保留尺寸為＞60μm。
5.根據權利要求1至4的多層復合過濾件，其特征在于過濾織物的顆粒保留尺寸為10到60μm。
6.根據權利要求1至5的多層復合過濾件，其特征在于過濾纖維網和過濾織物由相同的熱塑性塑料構成。
7.根據權利要求1至6的多層復合過濾件，其特征在于熔接點或熔接面占復合過濾件表面的0.5到15％。
8.根據權利要求1至7的多層復合過濾件，其特征在于熔接點以網柵形式設置在過濾件的表面上。
9.用于生產根據權利要求1至8的復合過濾件的方法，其特征在于如下步驟a、將層疊的過濾層插入到上下模具之間的空隙中，b、將過濾層引入上下模具之間并通過施加能量于特定的點和/或面上而使之相互熔接，c、熔接后將復合的過濾層從模具中抽出。
10.根據權利要求8的方法，其特征在于利用超聲熔極和砧座之間的超聲波能量來進行熔接。
11.根據權利要求8的方法，其特征在于利用熱致加熱進行熔接。
12.根據權利要求10的方法，其特征在于在超聲熔接過程中將過濾織物的一面放置在朝向超聲熔極的那一面上。
13.根據權利要求1至8的復合過濾件作為發(fā)動機油過濾器、變速箱油過濾器、動力燃料過濾器或空氣過濾器中過濾件用的用途。
14.包括根據權利要求1至8的多層復合過濾件的過濾器。
15.根據權利要求14的過濾器，其特征在于過濾件具有扁平、袋形或褶皺的形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能用于連續(xù)過濾的多層復合過濾件，其具有針對待過濾的介質的流入面和流出面，同時該過濾件包含至少兩個由相同或不同過濾材料構成的過濾層，并且過濾層在其整個表面上是于特定的點和/或面上相互熔接的，并且至少有一個過濾件配置在流入面上，至少有一個過濾件配置在流出面上。本發(fā)明還涉及一種制備該復合過濾件的方法、所述過濾件的用途和包括該過濾件的過濾器。
文檔編號B01D39/08GK1589171SQ02822949
公開日2005年3月2日 申請日期2002年10月23日 優(yōu)先權日2001年12月8日
發(fā)明者馬庫斯·比爾, 馬科·羅森達爾, 沃爾夫岡·施道斯貝格 申請人:Ibs 菲爾特蘭塑料金屬產品有限公司