Filterherstellung mit Polyurethan-Vergussmassen

Filterherstellung mit Polyurethan-Vergussmassen

Bei der Filterherstellung wird geklebt und abgedichtet wobei sich bei den meisten Anwendungen keine strenge Trennung zwischen Kleben und Dichten vornehmen lässt.

Die Komplexität der Filterherstellung kann durch die Vielzahl der verwendeten Filtermedien und Rahmenmaterialien verdeutlicht werden. Die Filtermedien bestehen aus unterschiedlich imprägnierten Spezialpapieren oder aus Glas-, Kunststoff-, Metall- bzw. Textilfasern, die zu Geweben, Vliesen oder Filzen verarbeitet sind. Die Rahmen- materialien reichen von verschiedenen Holzarten über einige Metalle, unterschiedliche Kunststoffe bis zu Pappe. Bei der Klebstoff- bzw. Vergussmassenauswahl sind neben dem Klebverhalten unbedingt die Medien- und Temperaturbeständigkeit zu berück- sichtigen. 

Viele Luftfilter für Klima- und Lüftungstechnikanlagen, Entstaubungsanlagen, Staubsauger und EDV-Anlagen werden mit Zweikomponenten-Polyurethanvergussmassen (2-K-PUR) hergestellt. Mit diesen Produkten produziert man ebenfalls Luftfilter für Kraftfahrzeuge zur Reinigung der Motoransaug- und der Innenraumluft. Weitere Anwendungsbeispiele dieser Produktgruppe sind Hydraulik-, Öl- und Dieselkraftstoffilter wie auch Flüssigkeits- und Gasfilter für unterschiedliche industrielle Einsatzgebiete.

In Klima- und Lufttechnikanlagen werden Plisseefilterzellen als Vorfilter zur Abscheidung von Feinstaub oder als Schwebstoffilter zur Abtrennung von Partikeln wie Staub, Viren, Bakterien, Pollen, Aerosolen, Milbeneiern und -ausscheidungen mit Durchmessern  bis  zu 0,1 µm  eingesetzt. Aus  der Größe  der  aus der Luft  gefilterten Teilchen resultiert die Forderung nach einem absolut dichten Verguss zwischen Rahmen aus Holz, verzinktem Stahl oder Edelstahl und Papier- oder Glasfaserfiltemedium.

Plisseefilter

Plisseefilter

Das Filtermedium ist ziehharmonikaartig im Rahmen angeordnet, wobei die einzelnen Platten in Aluminium-U-Profilen enden. Mit einer PUR-Vergussmasse wird das  Filtermedium an Rahmenober- und Rahmenunterseite und an Vorder- und Hinterseite mit den U-Profilen dicht verbunden. Die erforderlichen 4 Vergussvorgänge lassen sich an Band- und Drehtischanlagen mit katalysierten Produkten effektiv durchführen.

Ganz anders  sind viele Schmieröl-, Hydrauliköl-, Kühlflüssigkeits- und Kraftstoffilter sowie KFZ-Luftfilter aufgebaut. Diese haben die Form eines Hohlzylinders, und es gibt Konstruktionen mit und ohne Gehäuse. Die Gehäuseteile bestehen aus oberflächen- veredeltem Stahlblech oder verschiedenen Kunststoffen.

Abb. 92

Feinfilter für Schmier- und Hydrauliköl, Kühlflüssigkeiten sowie bestimmte Kraftstoffe

Abb. 93

Luftfilterelement

Die  Herstellung  dieser Filter  erfolgt ebenfalls mit automatisierten Band- oder Drehtischanlagen. Die Vergussmasse wird nach Mischen in 2-K-Anlagen in eine Filterendscheibe gegossen. Filtermantel, Filterstern und Stützrohr werden anschließend eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt muss die PUR-Vergussmasse noch dünnflüssig sein, um in der Endscheibe gut zu verlaufen und dann in die Filterfalten einzudringen. Es folgt nun ein schneller Härtungsprozess. Wenn die Vergussmasse nicht mehr fließfähig ist, wird in die zweite Scheibe dosiert, dann das bereits vorgefertigte Paket aus Gehäuseteilen und Filterstern gedreht und in diese hineingesetzt. Bei manchen Filtertypen werden auf die Endscheiben noch Dichtringe aufgeklebt.

Das Luftfilterelement in der Abbildung hat im Unterschied zu den Feinfiltern keine Metallendscheiben und keinen Filtermantel. Der Endscheibenverguss erfolgt nach dem gerade behandelten Prinzip sowohl mit weichen als auch mit harten Produkten. Die Endscheiben des Gehäuses sind lediglich durch Gießformen ersetzt, die nach Härtung der Vergussmasse entfernt werden. Trennmitttel oder Antihaftbeschichtungen der Formen garantieren einen zerstörungsfreie Entformung der Endscheiben.

An die PUR-Vergussmassen sind die Forderungen gestellt, dass sie dünnflüssig sein müssen, schnell reagieren und an den Filterbestandteilen haften. Außerdem dürfen die Vergussmassen bzw. deren Bestandteile nicht in das Filtermedium penetrieren. Dadurch würde die Filterfläche reduziert. Auch muss die Vergussmasse inert sein. Es kann nicht toleriert werden, dass das zu filternde Medium zur Erweichung des PURs führt oder sogar Bestandteile aus diesem herauslöst. Zur Gewichts- und Preisreduzierung kommen auch schäumende Produkte zum Einsatz.

Zur Härtung ist wegen der kurzen Topfzeiten dieser Produkte keine zusätzliche Wärmezufuhr erforderlich. Härtungsprozess und Produktionsablauf lassen sich durch gezielte Katalyse sehr gut aufeinander abstimmen, sodass die Filter ohne Abfließen der Vergussmasse nach kurzer Zeit gedreht werden können. Eine Alternativlösung  dazu stellt die Arbeitsweise mit thixotropen Produkten dar.

Dr. Lothar Thiele

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