DE102005037545A1

DE102005037545A1 - Säureneutralisierendes Filtermaterial

Info

Publication number: DE102005037545A1
Application number: DE102005037545A
Authority: DE
Inventors: William C. Cookeville Haberkamp; David M. Columbus Stehouwer; Barry M. Stoughton Verdegan
Original assignee: Fleetguard Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2025-08-10
Also published as: US7913858B2; CN1736543B; DE102005037545B4; US20060032814A1; US20070267341A1; US7250126B2; CN1736543A

Abstract

Säureneutralisierendes Filtermaterial, das Filtermaterialfasern in Verbindung mit einer starken Base aus Partikeln mit einer kleinen Partikelgröße und einer großen spezifischen Oberfläche aufweist. Die starke Base haftet an den Filtermaterialfasern an und ist daran im wesentlichen unbeweglich fixiert.

Description

Die Erfindung betrifft säureneutralisierendes Filtermaterial für einen Flüssigkeitsfilter in einem Flüssigkeitsfiltrationssystem, einschließlich Diesel- und Schmierölfiltern, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines säureneutralisierenden Filtermaterials gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 19.
Die Erfindung entstand während kontinuierlicher Entwicklungsarbeiten in Bezug auf Diesel-Schmierstoffilter, die bei der Verbrennung entstandene Säuren (Verbrennungssäuren) aus dem in dem Schmierstoffzirkulationssystem eines Dieselmotors zirkulierenden Schmieröl entfernen. Die Erfindung weist jedoch einen darüber hinaus gehenden Anwendungsbereich auf.

Aus dem. den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildenden Stand der Technik ( DE 689 02 461 T2 ) ist ein Filter mit einer starken Base darin bekannt. Die Offenbarung dieses Stand der Technik wird durch Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Patentanmeldung gemacht.

Die im Filter vorgesehene Base reagiert mit den nach der Verbrennung in den Schmierstoffen enthaltenen Säuren, die bereits durch eine schwache Base in dem Schmierstoffzirkulationssystem des Motors zu einem neutralen Salz neutralisiert sind. In dem Stand der Technik sind die Verbrennungssäuren durch eine schwache Base in dem Öl neutralisiert. Die so neutralisierte Säure wird als Salz zu einem Filter transportiert, der die starke Base enthält. Dort tauscht die Säure die schwache Base in der Lösung gegen die starke Base des Filters aus und bildet eine nichtlösliche, neutralisierte, unbewegliche Salzablagerung, die an dem Filter gehalten wird. Die schwache Base gelangt zurück in das Zirkulationssystem und kann dort wiederverwendet werden, um weitere Verbrennungssäuren zu neutralisieren, beispielsweise im Bereich des Kolbenrings. Der Zyklus setzt sich dann fort, die schwache Base neutralisiert erneut Verbrennungssäuren und bildet so neutrales Salz. Dieses wird aus dem Bereich des Kolbenrings mit dem Schmieröl heraustransportiert und zirkuliert durch das Schmierölzirkulationssystem, einschließlich des Filters. Die starke Base ersetzt die schwache Base und hält die Verbrennungssäuren als unbewegliche Ablagerungen an dem Filtermaterial zurück.

Aus dem Stand der Technik ist die grundsätzliche Verwendung einer starken Base zusammen mit dem Filtermaterial bekannt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, die Bindung der starken Base an das Filtermaterial zu optimieren und ein geeignetes Verfahren hierfür anzugeben.

Die Erfindung löst das zuvor erläuterte Problem bei einem säureneutralisierenden Filtermaterial mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1. Ein geeignetes Verfahren zum Herstellen des säureneutralisierenden Filtermaterials wird in Anspruch 19 beschrieben. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Für einen säureneutralisierenden Filter ist zunächst von Bedeutung, daß das Filtermaterial aus Filtermaterialfasern besteht. Damit das säureneutralisierende Basenmaterial besonders gut an dem Filtermaterial anhaftet und daran im wesentlichen unbeweglich fixiert ist, wird dieses in Form von Partikeln bereitgestellt.

Der Durchmesser der an den Fasern anhaftenden Partikel des säureneutralisierenden Fasermaterials beträgt insbesondere weniger als die Hälfte des Durchmessers der Fasern.

Alternativ dazu bzw. ergänzend ist für das Anfügen des säureneutralisierenden Basenmaterials und dessen Wirksamkeit eine spezifische Oberfläche größer als 10 m²/g und ein Durchmesser der anhaftenden Partikel des säureneutralisierenden Basenmaterials kleiner als 10 μm vorteilhaft.

Das Anflügen des säureneutralisierenden Basenmaterials geschieht dadurch, daß das Basenmaterial bereits beim Herstellen des Filtermaterials in die wäßrige Masse gemischt wird und das Filtermaterial gleichzeitig mit dem Basenmaterial zusammen getrocknet wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 eine schematische Ansicht eines Schmierstoffzirkulationssystems eines Motors, einschließlich eines Filters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung,

2 eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme von Filtermaterial,

3 eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme von Filtermaterial,

4 eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme von Filtermaterial,

5 eine Elementverteilung der Struktur aus 3 mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie,

6 eine Elementverteilung der Struktur aus 4 mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie.

1 zeigt ein Flüssigkeitsfiltrationssystem 2 für einen internen Verbrennungsmotor 3, wie z. B. einen Dieselmotor. Das Flüssigkeitsfiltrationssystem 2 weist einen Filter 4 auf zur Aufnahme des Schmierstoffes aus dem Motor, wie durch Pfeil 5 gezeigt ist, und zum Rückführen des gereinigten Schmierstoffes zu dem Motor, wie durch Pfeil 6 gezeigt ist. Wie in dem Patent DE 689 02 461 T2 beschrieben, erfordert die optimale Funktion eines internen Verbrennungsmotors (insbesondere eines Dieselmotors), daß bei der Kraftstoffverbrennung entstandene Säuren – Verbrennungssäuren –, beispielsweise Carbonsäure, Salpetersäure, salpeterhaltige Säure, Schwefelsäure und schwefelhaltige Säure – mit oder ohne Alkylgruppen, neutralisiert werden. Die Neutralisierung sollte bereits beim ersten Kontakt mit dem Schmierstoff erfolgen, d.h. im Bereich des Kolbenrings. Ohne die Säureneutralisierung wird der Schmierstoff zersetzt, die Viskosität steigt rapide an, Verätzungen finden statt und Motorablagerungen werden gebildet. Dies führt zu einem erhöhten Ölverbrauch und einer erhöhten Motorreibung.

Herkömmlich werden metallhaltige, d.h. aschhaltige Zusätze, wie z.B. Barium-, Calzium- oder Magnesiumübersättigte Sulfonate, -Salizylate oder -Phenate verwendet, um die Verbrennungssäuren zu neutralisieren (vgl. z.B. US 2,316,080 A , DE 1 059 909 A , US 2,647,889 A , US 2,835,688 A ). Bei Abwesenheit von Metallzusätzen, wie z.B. in aschfreien Ölen, wurden polyethylennamin-basierte Zu sätze für die Neutralisierung verwendet (vgl. US 3,172,892 A , deren Offenbarung hiermit in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen wird). Jedoch wurden aschfreie Zusätze üblicherweise nicht für Schmieröle verwendet, da Polyethylenamine weniger kosteneffektiv als aschhaltige Zusätze sind und üblicherweise keine adäquate TBN (total base number – Gesamtbasenanzahl) über eine längere Verwendungsdauer beibehalten.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Schmierölfilter oder andere geeignete Geräte mit starken Basen vorzusehen, um die Lebensdauer konventioneller Dieselschmierstoffe zu erhöhen, und in Verbindung mit aschfreien Schmierstoffen, die spezifische Aminokomponenten aufweisen, zu verwenden. Diese Anordnung ist besonders attraktiv zur Verwendung mit Dieselschmierstoffen mit geringem Aschanteil bzw. bei Anwendungen, bei denen die Lebensdauer des Öls durch den TBN-Verlust begrenzt ist.

Es wurde herausgefunden, daß das Anhaften und die Unbeweglichkeit der säureneutralisierenden starken Base an dem Filtermaterial eine Herausforderung ist, die gelöst werden muß. Dabei wurden bestimmte Verfahren zum Anfügen der Base gefunden, die besonders geeignet und praktikabel sind.

Es hat sich gezeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, eine säureneutralisierende Base mit einem Partikeldurchmesser kleiner als 10 μm und, vorzugsweise, kleiner als 5 μm zu verwenden. Die säureneutralisierende Base sollte eine spezifische Oberfläche von mehr als 10 m²/g aufweisen. Sie sollte auch nicht löslich oder zumindest schwer löslich in Wasser und in Öl sein, um eine gleichmäßige Beschichtung mit hoher spezifischer Oberfläche und starker Adhäsion am Filtermaterial zu erzielen. Die Base sollte zudem stärker sein als die schwache Base in der Flüssigkeit. Eine Vorbehandlung der starken Base sollte zur Erzielung einer hohen Leistung optimiert sein. Eine sanfte Wärmevorbehandlung reduziert beispielsweise die Migration von Staub und sonstigem Material. Jedoch führt eine Behandlung mit hoher Temperatur, wie sie üblicherweise praktiziert wird, zum Kalzinieren, wodurch die spezifische Oberfläche und die chemische Aktivität der Base verringert wird.

Eine passende Vorbehandlung der Base ist insbesondere vorteilhaft, wenn es sich bei dem Filtermaterial um Papier handelt, insbesondere um Cellulose, und die Base in den Papierherstellungsprozeß eingebunden wird, wie im folgenden beschrieben wird.

Die Base wird vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: Metalloxide, Metallhydroxide, Metallcarbonate, Metallbicarnonate, Lewis-Basen, Opfermetalle und Mischungen dieser Verbindungen. Weiter vorzugsweise werden die Metalloxide ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: MgO, CaO, MnO, MnO₂, ZnO, BaO, TiO₂. Die Hydroxide und Carbonate werden ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Mg(OH)₂, MgCO₃, Ca(OH)₂, CaCO₃, NaAlO₂, Na₂CO₃, NaOH, Al(OH)₃, NaHCO₃. Wie gesagt kann es sich bei der Base um ein Opfermetall handeln, beispielsweise um Zink (Zn) oder Magnesium (Mg), das eine Opferanodenreaktion bereitstellt. Bei der Verwendung von Opfermetallen sollte darauf geachtet werden, eine katalytische Oxidation des Öls durch das Metall zu minimieren.

Wünschenswerte Aspekte einer kleinen Partikelgröße sind insbesondere eine hohe chemische Aktivität, eine große spezifische Oberfläche und eine geringe Mitführung des Basenmaterials oder der Fasern durch den Schmierstoff. Während es wünschenswert ist Basenmaterial mit einer hohen chemischen Aktivität in Verbindung mit einer geringen Partikelgröße und einer großen spezifischen Oberfläche zu wählen, stellt dies auch eine Herausforderung im Hinblick auf die Unbeweglichkeit der Partikel an dem Filtermaterial dar. Die chemische Aktivität in einem Zweiphasensystem (Flüssigkeit/unbeweglicher Feststoff) ist eine Funktion der verfügbaren Oberfläche. Je geringer die Partikelgröße ist, desto größer ist die spezifische Oberfläche und desto größer ist die Herausforderung den Feststoff an den Fasern zu fixieren. Eine Schlüsselfunktion hierbei ist das Mittel, um Partikel kleiner als 5 μm bis 10 μm an dem Material in einer Weise zu binden, die die chemische Aktivität maximiert und die mittlere Migration minimiert.

Cellulose wird für viele Flüssigkeitsfiltrationsanwendungen aufgrund der relativ niedrigen Kosten und der einfachen Herstellung unter Verwendung bekannter Papierherstellungstechnologien gewählt. Beispielsweise kann der Filter 4 ein geschichteter Scheibenfilter sein, wie er in der DE 28 56 434 A1 gezeigt ist, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme mit eingeschlossen wird. Dieser Scheibenfilter weist Filtermaterial aus Cellulose auf, das mittels einer traditionellen Fourdrinier-Papiermaschine hergestellt wurde. Andere Arten von Filtern können ebenfalls verwendet werden, wie z.B. Spin-On-Filter, Filtereinsätze, Wandströmungsfilter u.a.

Das vorliegende System stellt ein Verfahren zum Anfügen einer säureneutralisierenden Base an das Filtermaterial für ein Flüssigkeitsfiltrationssystem bereit. Dabei wird eine wäßrige Masse aus Filtermaterial bereitgestellt, z.B. in bevorzugter Form aus Cellulosefasern, das Basenmaterial wird in die wäßrige Masse gemischt und anziehend und bindend an das Filtermaterial angefügt. Anschließend wird die wäßrige Masse zu Filtermaterial mit einer daran im wesentlichen unbeweglich fixierten säureneutralisierenden Base getrocknet.

Ferner werden in bevorzugter Ausgestaltung zwei chemische Systeme verwendet, um die Rückhaltung feiner Partikel im wäßrigen Zustand bei der Papierbildung, im trockenen Zustand des resultierenden Materials und im ölgetränkten Zustand, in dem der Filter verwendet wird, zu verbessern.

Um die Feuchtigkeitsanhaftung der feinen Partikel des Basenmaterials zu verbessern, das der wäßrigen Masse vorzugsweise als feines Pulver zugesetzt wird, werden ein oder mehrere chemische Mittel verwendet. Als erstes chemisches Mittel wird ein ionischer Zusatz der wäßrigen Masse zugegeben, um einen Polaritätsunterschied zwischen dem Filtermaterial und dem Basenmaterial zu schaffen, d.h. eins von Basenmaterial und Filtermaterial ist positiv geladen, während das andere negativ geladen ist. Der ionische Zusatz wird vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: Ammoniumaluminiumsulfat, Magnesiumsulfat, Ammoniumsulfat, und Aluminiumsulfat, wobei aber auch andere ionische Zusätze verwendet werden können. Bei Abwesenheit ionischer Zusätze wird die Cellulose von Hydroxylgruppen dominiert, die eine negative Ladung aufweisen. Verschiedene Basenmaterialien, wie z.B. Magnesiumoxid, werden ebenfalls von einer negativen Ladung dominiert. Daher würden sich das Filtermaterial und die Basenpartikel normalerweise nicht anziehen. Der pH-Wert des Systems wäre größer als pH 7. Durch das Zufügen eines ionischen Zusatzes mit geeigneten Kationen, wie z.B. Magnesium, Aluminium oder Ammonium, werden das Filtermaterial und die Basenpartikel aufgrund ihrer unterschiedlichen Adsorptionsaffinitäten für Kationen gegensätzlich geladen und Flocken werden gebildet.

Alternativ dazu kann der pH-Wert der wäßrigen Masse gesenkt werden, um den gleichen Effekt zu erzielen. In einer Ausgestaltung wird der pH-Wert des Gemischs aus Filtermaterial und Basenmaterial überwacht. Wenn der pH-Wert mehr als 9 beträgt, wird der ionische Zusatz dem Gemisch zugesetzt, um den pH-Wert unter etwa 9 abzusenken. Eine gute Flockenbildung wurde beobachtet, während der pH-Wert immer noch oberhalb 7 war. Dabei ist es ausreichend, daß der pH-Wert der wäßrigen Masse nur geringfügig abgesenkt wird, beispielsweise um etwa 0,5. Dies verursacht die notwendige Ladungsumkehr der Hydroxylfunktionalität der Cellulosefasern. Wenn das Basenmaterial. und die Fasern gegensätzlich geladen sind, ist die Feuchtigkeitsanhaftung der Basenmaterialpartikel verbessert und die Fasern werden gleichmäßiger mit dem Basenmaterial beschichtet. Elektrokinetische Verfahren, wie z.B. die Elektrophorese oder das Strömungspotential, können verwendet werden, um die Ladung der Materialien zu messen und die Konditionen der wäßrigen Masse zu optimieren.

Das erste chemische Mittel bewirkt alleine noch keine ausreichende Haftung bei Trockenheit oder in Öl. Als zweites chemisches Mittel wird ein Bindemittel, wie z.B. acrylisches Latex, fibrillierte acrylische Fasern oder andere adhäsive Bindemittel verwendet, um die Anhaftung bei Trockenheit und in Öl zu erhöhen, und um die Handhabung während des Herstellungsprozesses zu vereinfachen. In bevorzugter Ausgestaltung wird der wäßrigen Masse ferner ein Bindemittel zugegeben, um die Anhaftung des Basenmaterials in trockenem Zustand nach dem trocknen der wäßrigen Masse zu erhöhen und die Bindewirkung des Bindemittels in dem ölgetränkten Zustand zu verbessern. Das Bindemittel wird vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: acrylisches Latex, Phenole, Butadiencopolymere, Vinylcopolymere, Latices, Isocyanate, Novolake, Resole, Emulsionspolymerbindemittel und/oder Latexharze. Diese Gruppe umfaßt acrylisches Material, Vinylacetat-Material, Vinylchlorid-Material, Styrol-Butadien-Material, Polyvinylalkohol-Material, Nitril-Material, Epoxid-Material. Das acrylische Latex kann ausgewählt werden aus einer Gruppe aus vorzugsweise kationischen oder anionischen Materialien, so daß die Feuchtigkeitsrückhaltung des Bindemittels in der gleichen Weise verstärkt wird wie die des Basenmaterials. Auch ist es möglich, daß Base und Latex um die Anlagerung an den gegensätzlich geladenen Stellen konkurrieren und dadurch vorzugsweise nebeneinander angeordnet sind oder Latex- und Basenpartikel aneinander angrenzen. Der Vor teil besteht darin, daß Latex bei der Aushärtung kohäsive Bindungen zwischen der Faserstruktur und den Basenpartikeln ausbilden kann.

In einer anderen Ausgestaltung werden der wäßrigen Masse fibrillierte acrylische Fasern zugesetzt, um die Anhaftung des Basenmaterials an dem Filtermaterial zu erhöhen. Dabei hat sich gezeigt, daß das Zugeben von fibrillierten acrylischen Fasern in Höhe von etwa 2 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-% die Anhaftung erhöht und die mittlere Porengröße der Anordnung senkt. Dies führt zu einer erhöhten mechanischen Anhaftung und einer gleichmäßigeren Struktur des resultierenden Gewebes. Der Faserdurchmesser sollte kleiner sein als die groben Cellulosepapierfasern. Alternativ können auch andere Arten von fibrillierten Fasern verwendet werden, ebenso wie andere mechanische Anhaftmittel.

In einer weiteren Ausgestaltung werden der wäßrigen Masse Polyelektrolyte zugegeben, um die beiden Funktionen, nämlich die Anhaftung des Basenmaterials im feuchten Zustand und die Anhaftung des Basenmaterials im trockenen und im ölgetränkten Zustand zu erfüllen. Die Polyelektrolyte stellen sowohl den ionischen Zusatz als auch das Bindemittel bereit, um die beiden Funktionen der feuchten und trockenen Anhaftung des Basenmaterials zu erfüllen. Ein Beispiel für einen solchen Polyelektrolyt ist Diallyldimethylammoniumchlorid. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Reaktionschemie dieses Prozesses weiter vereinfacht werden durch Verwendung von:

a) Latex mit kationischen funktionalen Gruppen, so daß das Latex selbst sowohl die kationischen Gruppen, um die positiven Ladungen zu ersetzen (anstelle von Aluminium, Ammonium, Magnesium oder Polyelektrolyten), und das Bindemittel bereitstellt, und/oder
b) Polyelektrolyten mit Acrylamid oder anderen Stoffen mit geeigneten Funktionalitäten, Molekulargewicht und Ladungsträgerdichte.

In einer Ausgestaltung wird eine Suspension kationischen Latexes oder eine Lösung, die Polyelelektrolyte enthält, der wäßrigen Masse mit dem Basenmaterial zugegeben. Dabei werden Flocken gebildet, wenn negativ geladenes Basenmaterial von dem positiv geladenen Latex oder dem Polyelektrolyten angezogen wird. Die resultierende wäßrige Masse wird dann einer zweiten wäßrigen Masse zugegeben, die das Filtermaterial enthält. Das negativ geladene Filtermaterial und die positiven und neutral geladenen Flocken ziehen sich gegenseitig an, was zu einer verbesserten Feuchtigkeitsanhaftung führt. Nach einem gemäßigten Aufheizen wird eine Struktur mit erhöhter Trockenanhaftung und Ölanhaftung erzielt.

In bevorzugter Ausgestaltung beträgt der Durchmesser der Partikel des Basenmaterials weniger als die Hälfte des Durchmessers der Fasern des cellulosen Papierfiltermaterials. Der Cellulosefaserdurchmesser liegt üblicherweise im Bereich von etwa 20 μm bis etwa 30 μm. Der Partikeldurchmesser des Basenmaterials beträgt weniger als 10 μm, und vorzugsweise, weniger als 5 μm. Bei Verwendung in einem Schmierstoffzirkulationssystem eines Verbrennungsmotors wird die Partikelgröße des starken Basenmaterials klein genug gewählt, um die Anhaftung und die Unbeweglichkeit desselben an dem Filtermaterial zu gewährleisten. Ferner wird sie so klein gewählt, daß bei einer unbeabsichtigten Migration der Partikel von dem Filtermaterial weg die Partikel klein genug sind, um durch das Schmierstoffzirkulationssystem des Verbrennungsmotors zu gelangen und zu dem Filter zur Aufnahme zurückzukehren. Dabei ist bekannt, daß Partikel größer als etwa 10 μm eine erhöhte Reibung in dem Schmierstoffsystem des Motors verursachen. Aus der Filtrationstheorie ist es bekannt, daß Partikel mit einem Durchmesser gleich dem oder größer als der Faserdurchmesser leicht von dem Fluidstrom mitgerissen werden und durch das Filtermaterial nicht effektiv zurückgehalten werden können.

Das Filtermaterial wird vorzugsweise in einem herkömmlichen Papierherstellungsprozeß hergestellt, wie bereits zuvor angedeutet wurde. Das Basenmaterial wird insbesondere zugegeben durch Einbeziehung während des Papierherstellungsverfahrens. Das Filtermaterial wird in Form einer Mehrzahl von Fasern bereitgestellt. Die säureneutralisierende Base wird in Form einer Mehrzahl von Partikeln in einem Pulver bereitgestellt. Ein Bindemittel wird in Form eines Harzes, von Latex oder anderen Mitteln bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Vereinigen und Mischen einer Kombination aus Fasern, Pulver und Harz in einer wäßrigen Masse und das Trocknen derselben, um den Filterkörper zu bilden. In einer weiteren Ausgestaltung wird der wäßrigen Masse eine zweite Gruppe von Fasern zugegeben, nämlich vorzugsweise fibrillierte acrylische Fasern. In weiteren Ausgestaltungen wird der wäßrigen Masse ein ionischer Zusatz, beispielsweise Ammonium, Aluminiumsulfat, Magnesiumsulfat, Polyelektrolyte, kationisches Latex, zugegeben, um die relative Ladung zwischen den Fasern und den Partikeln in dem Pulver zu einer Polarität so zu ändern, daß die Partikel von den Fasern angezogen werden und an diesen anhaften.

Laborproben wurden hergestellt durch mechanisches Zerquetschen und Aufmischen oder durch Dissoziation der fasrigen Cellulosestruktur von Fleetguards gestapeltem Scheibenfiltermaterial aus der oben erwähnten hier in der Offenbarung mit eingeschlossenen Anmeldung DE 28 56 434 A1 . Das Material wird hergestellt mittels einer kommerziellen Fourdrinier-Papiermaschine aus einem Gemisch aus Cellulosefasern, einschließlich recycelten Materials und anderen kommerziell verfügbaren Weichholz- oder Hartholzfasern. Üblicherweise sind die kritischsten Parameter das Basisgewicht des Produkts mit etwa 300 g/m², die Dicke mit etwa 1,0 mm und eine Gurley-Permeabilität von 16 sec/300cm³ mit einem 5 oz. Zylinder (~ 140 g).
Pulpe des Papiers wurde in ungefähr drei gleichen Teilen mit insgesamt 18 g in einen 1 Liter Waring-Mischer gegeben. Darin wurde jeder Teil eine Minute lang auf höchster Stufe dissoziiert. Die resultierenden Teile wurden in einem größeren Behälter zusammengefaßt. Ungefähr 0,7 g Trockengewicht von fibrillierten acrylischen Fasern (Sterling Fiber CFF V 114-3) wurde dem 1 Liter Waring-Mischer zugegeben. Anschließend wurde das Material auf höchster Stufe für zwei Minuten dissoziiert. Diese wäßrige Fasermasse wurde wiederum dem großen Behälter mit der Papierpulpe zugegeben. In diesen Behälter wurden dann 11 g feines Magnesiumoxidpulver gegeben (Martin Marietta, Magnesia Specialities HP-ER). Anschließend wurden noch 1,2 g feuchtes Latexharz (Noveon Hycar 26-138) in den großen Behälter gegeben. Die daraus resultierende Mischung wurde unter Verwendung eines Rührers gründlich gemischt. Nach dem gründlichen Mischen wurde der pH-Wert der Lösung gemessen. Der pH-Wert lag üblicherweise zwischen 9 und 10. Diesem Gemisch wurde eine 70 %ige Lösung von Aluminium-ammoniumsulfat zugegeben bis ein leichter Abfall des pH-Wertes gemessen wurde. Dies war üblicherweise nach etwa 2 ml bis 3 ml der Lösung der Fall und wurde begleitet von einem sichtbaren Ausflocken der Fasermasse und einem Eindicken des Harzes.
Das Gemisch wurde dann in einen 12 in × 12 in Laborblattbildner gegeben, der zuvor mit der richtigen Menge Wasser gefüllt wurde von etwa 20 l, das zuvor mit Ammoniumaluminiumsulfat auf einen pH-Wert von etwa 6,5 eingestellt wurde. Die wäßrige Masse wurde mit dem Wasser in dem oberen Bereich des Laborblattbildners gemischt und anschließend wurde dieser leerlaufen gelassen. Die Masse aus Fasern, Pulver und Harz wurde auf dem Sieb des Bildners gesammelt, entfernt, abgezogen und in einem Labortrockner getrocknet. Die resultierende Papierstruktur wurde hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften untersucht. Dabei wurde herausgefunden, daß das Basistrockengewicht etwa 300 g/m², die Dicke etwa 1,08 mm und die Gurley-Permeabilität etwa 12 sec/300 cm³ betrug. Diese physikalischen Eigenschaften kommen den gewünschten Eigenschaften des bekannten gestapelten Schichtmaterials von Fleetguard sehr nah. Zusätzlich wurde das Material in einem Ofen bei 500°C gebrannt. Anschließend wies es etwa 26 % Asche, resultierend von dem Magnesiumoxid auf.
Die resultierende Materialprobe wurde geschnitten, um auf einen runden Probenhalter mit einem Durchmesser von etwa 6 inch (~ 15 cm) zu passen. Dabei wurde eine Materialprobe von etwa 6 g erzielt. Der Probenhalter war dazu geeignet, Mineralöl mit einer Rate von etwa 1 l/min. aus einer Zirkulationswanne strömen zu lassen. Die Wanne war mit etwa 500 g Mineralöl gefüllt. Das Infrarotspektrum des Mineralöls wurde analysiert, insbesondere im Bereich von 1.400 cm^–1 bis 1.800 cm^–1 (Wellenzahl). Ein deutlicher Peak (Mineralölpeak – 110 Peak) wurde bei etwa 1.456 cm^–1 beobachtet und dessen Fläche mit etwa 54,5 w.E. (willkürliche Einheiten) bestimmt. 10 g Heptansäure wurden der Wanne zugefügt und gemischt. Anschließend wurde das Infrarotspektrum erneut untersucht. Ein neuer deutlicher Peak (Heptansäurepeak – HA-Peak) konnte bei etwa 1.713 cm^–1 beobachtet und gemessen werden. Die Fläche des HA-Peaks betrug etwa 10,9 w.E. und die Fläche des 1.456 cm^–1 Mo-Peaks verblieb bei etwa 54,5 w.E.
Eine Strömung durch die Materialprobe in dem Materialhalter wurde mit einer Rate von etwa 1 l/min eingestellt und regelmäßige Proben wurden der Wanne für eine Infrarotanalyse entnommen. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse und die vergangene Zeit. Nach etwa sechs Stunden Rezirkulation der Heptansäure in der Minaralöllösung fand eine 48%ige Reduktion des HA-Peaks statt. Ein ähnlicher Test mit nicht modifiziertem Filtermaterial zeigte eine Änderung von etwa 5 % während der gleichen Zeitspanne.
Die Schlußfolgerung aus diesem Test war, daß die Säure neutralisiert oder durch das Magnesiumoxid des experimentellen Materials gehalten wurde. Die erste Spalte der folgenden Tabelle zeigt die Zeit in Stunden und die zweite und die dritte Spalte zeigen die relativen Konzentrationseinheiten (einheitenlos, integrierte Fläche unter dem Peak) für den MO-Peak, beobachtet bei einer Wellenlänge von 1.456 cm^–1, und für den HA-Peak, beobachtet bei einer Wellenlänge von 1.713 cm^–1. Tabelle 1
Ein Set mit Standardkonzentrationen von Heptansäure (HA) in Mineralöl (MO) wurde vorbereitet, um den Zusammenhang zwischen dem integrierten Peak und den Säureniveaus zu bestimmen und die Schlußfolgerung der vorherigen experimentellen Ergebnisse zu bestätigen. Die in Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse zeigen einen sehr linearen Verlauf, was die vorherige Analyse stützt. Tabelle 2
Ähnliche Experimente wurden unter verschiedenen anderen Bedingungen, einschließlich der Verwendung experimentellen Motoröls und gebrauchter Öle von Motortests durchgeführt. Obwohl einige dieser Öle auch Basen enthielten, mit denen eine Säureneutralisierung möglich ist, bestätigen unsere Experimente die Wirksamkeit des Materials bei der Neutralisierung weiterer Säuren analog zur Heptansäure als Mustersäure. Zusätzlich wurde während einiger dieser Untersuchungen eine Ölanalyse durchgeführt, um die Anwesenheit von elementarem Magnesium in dem Öl zu kontrollieren. Die Ergebnisse zeigen eine geringe Änderung des Magnesiumniveaus von nur etwa 5 ppm bis etwa 10 ppm, was darauf hinweist, daß das Magnesium in den experimentellen Materialproben stark gehalten wird. Zusätzliche Experimente wurden durchgeführt, um die Rückhaltung von Magnesiumoxidpartikeln bei der Materialherstellung zu studieren. Dabei hat sich herausgestellt, daß Bittersalze oder Magnesiumsulfat anstelle von Ammoniumaluminiumsulfat ebenso verwendet werden können wie Ammoniumsulfat oder Aluminiumsulfat. Andere polymere Flockungsmittel wurden ebenfalls untersucht und in Betracht gezogen, soweit sie allgemein erhältlich waren. In unserer Untersuchung war Magnesiumoxid das bevorzugte Basenmaterial, da sein geringes molekulares Gewicht und die zweiwertige Chemie eine hohe Säureneutralisation ermöglichen, ohne eine bezogen auf das Gewicht hohe Zugabe des Materials zu erfordern. Sicherlich können auch andere wasserunlösliche Materialien verwendet werden wie z.B. Calziumoxid, Zinkoxid o.a.
2 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme mit 100facher Vergrößerung des Cellulosematerials. Dieses ist zu etwa 25 % bedeckt mit Magnesiumoxidpartikeln, die an der Faseroberfläche gebunden sind. Die Fasern weisen einen Durchmesser von etwa 20 μm bis etwa 30 μm auf. Das Magnesiumoxid weist einen Partikeldurchmesser von weniger als 10 μm auf. Eine relativ offene oder unveränderte Porenstruktur wird beibehalten.
3 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme mit 500facher Vergrößerung. Gezeigt sind die Filtermaterialfasern vor der Beladung mit Magnesiumoxid. 4 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme mit 500facher Vergrößerung des Filtermaterials aus 3 nach der Beladung mit Magnesiumoxid. 5 und 6 zeigen Elementmappen mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie der Strukturen aus 3 und 4, jeweils abgestimmt auf die Wellenlänge des Magnesiumenergieniveaus. Aus den Punkten entlang der Spur in 6 ist die Anwesenheit von Magnesium in 4 zu erkennen und aus 5 vergleichbar die Abwesenheit desselben.
Die Erfindung stellt ein säureneutralisierendes Filtermaterial für einen Flüssigkeitsfilter bereit mit Filtermaterialfasern mit einem Durchmesser größer als 1 μm in Verbindung mit Partikeln einer säureneutralisierenden Base mit einem Durchmesser kleiner als der Hälfte des Durchmessers der Filtermaterialfasern. Die Partikel haften an dem Filtermaterial und sind daran im wesentlichen unbeweglich fixiert. In einer Ausgestaltung haften die Partikel an den Filtermaterialfasern und sind daran im wesentlichen unbeweglich fixiert durch elektrostatische Anziehung zwischen den Partikeln und den Filtermaterialfasern. In einer anderen Ausgestaltung haften die Partikel an den Filtermaterialfasern und sind daran im wesentlichen unbeweglich fixiert durch ein adhäsives Bindemittel. In einer Ausgestaltung haften die Partikel an den Filtermaterialfasern und sind daran im wesentlichen unbeweglich fixiert durch beides, elektrostatische Anziehung zwischen den Partikeln und den Filtermaterialfasern und durch ein adhäsives Bindemittel. In einer Ausgestaltung haften die Partikel an den Filtermaterialfasern und sind daran im wesentlichen unbeweglich fixiert durch einen Polyelektrolyten. In einer anderen Ausgestaltung haften die Partikel an den Filtermaterialfasern und sind daran im wesentlichen unbeweglich fixiert durch eine zweite Gruppe von Fasern.
In bevorzugter Ausgestaltung wird die zweite Gruppe von Fasern ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: Polypropylen, Polyethylen, Polyaramid (z.B. Kevlar), Polyamid, faserförmiges Glas und Cellulose. In einer Ausgestaltung weisen die Fasern der zweiten Gruppe einen Durchmesser eine Größenordnung kleiner als die Filtermaterialfasern auf. In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Fasern der zweiten Gruppe einen Durchmesser im Bereich von 0,5 μm bis 3 μm auf. In einer anderen Ausgestaltung sind die Fasern der zweiten Gruppe fibrillierte Fasern und in einer weiteren Ausgestaltung fibrillierte acrylische Fasern. Die Fasern der zweiten Gruppe weisen einen Durchmesser kleiner als die Filtermaterialfasern auf, um eine Fasermatrixkombination relativ grober und relativ feiner Fasern bereitzustellen, die ein Verfangen und Halten der Partikel der säureneutralisierenden Base in der Matrix verbessert. Dabei sind die Filtermaterialfasern die relativ groben Fasern und die Fasern der zweiten Gruppe die relativ feinen Fasern.
Die Erfindung stellt säureneutralisierendes Filtermaterial für einen Flüssigkeitsfilter bereit in Kombination mit einem säureneutralisierenden Basenmaterial mit einer spezifischen Oberfläche größer als 10 m²/g und einem Durchmesser der Partikel des säureneutraliserenden Basenmaterials kleiner als 10 μm. Die Partikel haften an den Filtermaterialfasern und sind daran im wesentlichen unbeweglich fixiert. In einer Ausgestaltung besteht das Filtermaterial aus Papier und in einer weiteren Ausgestaltung aus Cellulose. Die Base wird vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: Metalloxide, Metallhydroxide, Metallcarbonate, Metallbicarbonate, Lewis-Basen, Opfermetalle und Mischungen dieser. Weiter vorzugsweise werden die Metalloxide ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: MgO, CaO, MnO, MnO₂, ZnO, BaO, TiO₂, und die Hydroxide und Carbonate werden ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: Mg(OH)₂, MgCO₃, Ca(OH)₂, CaCO₃, NaAlO₂, Na₂CO₃, NaOH, Al(OH)₃, NaHCO₃.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Anfügen einer säureneutralisierenden Base an ein Filtermaterial für ein Flüssigkeitsfiltrationssystem bereit. Bei diesem Verfahren wird eine wäßrige Masse aus Filtermaterial bereitgestellt, das Basenmaterial in die wäßrige Masse gemischt, das Basenmaterial anziehend und verbindend an das Filtermaterial angefügt und die wäßrige Masse zu einem Filterkörper mit der säureneutralisierenden Base im wesentlichen unbeweglich an dem Filtermaterial fixiert getrocknet. Eine Ausgestaltung sieht die Zugabe von fibrillierten Fasern zu der wäßrigen Masse vor, um die Anhaftung des Basenmaterials an dem Filtermaterial zu verbessern. In einer weiteren Ausgestaltung handelt es sich bei den fibrillierten Fasern um acrylische Fasern. In einer anderen Ausgestaltung weist das Filtermaterial Filtermaterialfasern und fibrillierte Fasern auf. Die fibrillierten Fasern weisen insbesondere einen Durchmesser im Bereich von etwa der Hälfte bis zu 1/10 des Durchmesser der Filtermaterialfasern auf.
Eine andere Ausgestaltung umfaßt das Zugeben eines ionischen Zusatzes zu der wäßrigen Masse, um die relative Ladung zwischen dem Filtermaterial und dem Basenmaterial so zu ändern, daß eines der beiden positiv und das andere negativ geladen ist. Dadurch wird das Basenmaterial von dem Filtermaterial angezogen und die Anhaftung des Basenmaterials verstärkt. In einer Ausgestaltung wird der ionische Zusatz ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: Ammoniumaluminiumsulfat, Magnesiumsulfat, Ammoniumsulfat, Alumiumsulfat, Natriumhydroxid und anderen pH-Modifikatoren. Eine andere Ausgestaltung umfaßt das Zugeben eines adhäsiven Bindemittels zu der wäßrigen Masse, um die Anhaftung des Basenmaterials im trockenen Zustand nach dem Trocknen der wäßrigen Masse zu verstärken. In einer weiteren Ausgestaltung wird das adhäsive Bindemittel ausgewählt, um die Handhabung des resultierenden Filtermaterials während der Herstellung zu einem Filterelement für ein Flüssigkeitsfiltersystem zu vereinfachen, und um die Anhaftung des Basenmaterials im ölgetränkten Zustand zu verstärken. Das adhäsive Bindemittel wird vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: acrylisches Latex, Phenole, Butadiencopolymere, Vinylcopolymere, Latices, Isocyanate, Novolake, Resolen, Emulsionspolymerbindemittel und/oder Latexharze. Die Gruppe umfaßt acrylisches Material, Vinylacetat-Material, Vinylchlorid-Material, Styrol-Butadien-Material, Polyvinylalkohol-Material, Nitril-Material, Epoxid-Material.
Eine weitere Ausgestaltung umfaßt die Verstärkung der Anhaftung des Basenmaterials in feuchtem, trockenem und ölgetränktem Zustand durch:

a) Zugeben eines ionischen Zusatzes zu der wäßrigen Masse, um die relative Ladung zwischen dem Filtermaterial und dem Basenmaterial so zu ändern, daß eines der beiden positiv und das andere negativ geladen ist und dadurch das Basenmaterial von dem Filtermaterial angezogen und die Anhaftung des Basenmaterials verstärkt wird, und
b) Zugeben eines adhäsiven Bindemittels zu der wäßrigen Masse, um die Anhaftung des Basenmaterials in getrocknetem Zustand nach dem Trocknen der wäßrigen Masse zu verstärken.

Eine weitere Ausgestaltung umfaßt das Zugeben kationischen Latex zu der wäßrigen Masse, um kationische Gruppen und ein Bindemittel bereitzustellen. Eine weitere Ausgestaltung umfaßt das Zugeben von Polyelektrolyten zu der wäßrigen Masse, um eine zweifache Funktion der Anhaftung des Basenmaterials im feuchten Zustand und im trockenem Zustand zu erzielen. Die Polyelektrolyten stellen dabei beides bereit, einen ionischen Zusatz und ein adhäsives Bindemittel, um die beiden Funktionen, nämlich die feuchte und die trockene Anhaftung des Basenmaterials, zu erzielen. In einer weiteren Ausgestaltung umfaßt das Filtermaterial eine Vielzahl von Fasern und das Basenmaterial umfaßt eine Vielzahl von Partikeln. Der Durchmesser der Fasern ist dabei mindestens zweimal so groß wie der Durchmesser der Partikel. In einer Ausgestaltung besteht das Filtermaterial aus Papier, hergestellt in einem Papierherstellungsverfahren. In einer weiteren Ausgestaltung wird das Basenmaterial durch Einschluß während des Papierherstellungsverfahrens zugegeben. In einer weiteren Ausgestaltung besteht das Filtermaterial aus Cellulose. In anderen Ausgestaltungen besteht das Filtermaterial aus Polyester, Polyamid (z.B. Nylon), Glas oder anderen Filtermaterialien.
Die Erfindung stellt ein Verfahren bereit zur Herstellung eines säureneutralisierenden Filtermaterials für ein Flüssigkeitsfilter in einem Flüssigkeitsfiltrationssystem einschließlich der Bereitstellung des Filtermaterials in der Form einer Mehrzahl von Fasern, Bereitstellung der säureneutralisierenden Base in der Form einer Mehrzahl von Partikeln in einem Pulver, Bereitstellung eines Bindemittels in der Form eines Harzes, Zusammenfassen und Mischen der Kombination aus Fasern, Pulver und Harz in eine wäßrige Masse und Trocknen der wäßrigen Masse, um den Filterkörper zu bilden. In einer weiteren Ausgestaltung wird eine zweite Gruppe von Fasern der wäßrigen Masse zugefügt, nämlich fibrillierte Fasern, vorzugsweise acrylischer Art. In einer weiteren Ausgestaltung wird der wäßrigen Masse ein ionischer Zusatz zugegeben, um die relative Ladung zwischen den Fasern und den Partikeln in dem Pulver so zu ändern, daß eines der beiden positiv und das andere negativ geladen ist und die Partikel von den Fasern angezogen werden und an diesen anhaften.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Anlagern der säureneutralisierenden Base an das Filtermaterial eines Flüssigkeitsfiltrationssystem bereit, einschließlich des Mischens des Filtermaterials mit dem säureneutralisierenden Basenmaterial, Überwachung des pH-Werts des Gemischs aus Filtermaterial und Basenmaterial und wenn der pH-Wert oberhalb von etwa 9 ist, Zugeben eines ionischen Zusatzes zu dem Gemisch, um den pH-Wert etwas unter 9 abzusenken.
In einer Ausgestaltung stellt die Erfindung ein Verfahren bereit zur Herstellung eines Filters mit einer starken Base zur Reaktion mit Schmierstoff, der eine Verbrennungssäure, neutralisiert durch eine schwache Base, enthält, um ein neutrales Salz in dem Schmierstoffzirkulationssystem des Verbrennungsmotors zu bilden, wobei während der Zirkulation des Schmierstoffes die starke Base die schwache Base ersetzt und die Verbrennungssäure als unbewegliche Ablagerung an dem Filtermaterial verbleibt. Die ersetzte schwache Base kehrt in das Zirkulationssystem zur Wiederverwendung zurück, um weiter Verbrennungssäuren zu neutralisieren. Das Verfahren umfaßt das Anfügen der starken Base an das Filtermaterial, wobei das starke Basenmaterial eine Partikelgröße aufweist, die klein genug gewählt wird, um die chemische Aktivität, die Rückhaltung und die Unbeweglichkeit desgleichen an dem Filtermaterial zu optimieren, und auch so, daß in dem Fall einer unbeabsichtigten Migration der Partikel von dem Filtermaterial die Partikel klein genug sind, um durch das Schmierstoffzirkulationssystem des Verbrennungsmotors zu gelangen und zu dem Filter zurückzukehren.

Claims

Säureneutralisierendes Filtermaterial für einen Flüssigkeitsfilter, mit einem Filtermaterial und mit säureneutralisierendem Basenmaterial am Filtermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial aus Filtermaterialfasern besteht, daß das säureneutralisierende Basenmaterial Partikel aufweist, die an dem Filtermaterial anhaften und daran im wesentlichen unbeweglich fixiert sind.
Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial Fasern mit einem Durchmesser größer als 1 μm aufweist, und daß der Durchmesser der an den Fasern anhaftenden Partikel des säureneutralisierenden Basenmaterials weniger als die Hälfte des Durchmessers der Fasern beträgt.
Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Oberfläche des Basenmaterials größer als 10 m²/g ist und der Durchmesser der anhaftenden Partikel des säureneutralisierenden Basenmaterials kleiner als 10 μm ist.
Filtermaterial nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Basenmaterial ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus: Metalloxide, Metallhydroxide, Metallcarbonate, Metallbicarbonate, Lewis-Basen, Opfermetalle, Mg, Zn und Mischungen derselben.
Filtermaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxide ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus: MgO, CaO, MnO, MnO₂, ZnO, BaO, TiO₂, und/oder, daß die Hydroxide und Carbonate ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus: Mg(OH)₂, MgCO₃, Ca(OH)₂, CaCO₃, NaAlO₂, Na₂CO₃, NaOH, Al(OH)₃, NaHCO₃.
Filtermaterial nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel mittels elektrostatischer Anziehung zwischen den Partikeln und den Fasern an den Fasern anhaften.
Filtermaterial nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel mittels eines adhäsiven Bindemittels an den Fasern anhaften.
Filtermaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das adhäsive Bindemittel ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus: acrylisches Latex, Phenole, Butadiencopolymere, Vinylcopolymere, Latices, Isocyanate, Novolake, Resole, Emulsionspolymerbindemittel und Latexharze, wobei die Gruppe umfaßt acrylisches Material, Vinylacetat-Material, Vinylchlorid-Material, Styrol-Butadien-Material, Polyvinylalkohol-Material, Nitril-Material, Epoxid-Material.
Filtermaterial nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel mittels eines Polyelektrolyten an den Fasern anhaften.
Filtermaterial nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel mittels einer zweiten Gruppe von Fasern an den Filtermaterialfasern anhaften.
Säureneutralisierendes Filtermaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der zweiten Gruppe einen Durchmesser kleiner als der der Filtermaterialfasern aufweisen, um eine Fasermatrixkombination relativ grober und relativ feiner Fasern bereitzustellen, die ein Verfangen und Halten der Partikel des säureneutralisierenden Basenmaterials in der Matrix verbessert, wobei die Filtermaterialfasern die relativ groben Fasern und die Fasern der zweiten Gruppe die relativ feinen Fasern sind.
Filtermaterial nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der zweiten Gruppe einen Durchmesser aufweisen, der eine Größenordnung kleiner ist als der Durchmesser der Filtermaterialfasern.
Filtermaterial nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der zweiten Gruppe einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 μm bis etwa 3 μm aufweisen.
Filtermaterial nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der zweiten Gruppe fibrillierte Fasern sind.
Filtermaterial nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der zweiten Gruppe fibrillierte acrylische Fasern sind.
Filtermaterial nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der zweiten Gruppe ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus: Polypropylen, Polyethylen, Polyaramid, Polyamid, faserförmiges Glas und Cellulose.
Filtermaterial nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial aus Papier besteht ist.
Filtermaterial nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial aus Cellulose besteht.
Verfahren zur Herstellung eines säureneutralisierenden Filtermaterials für einen Flüssigkeitsfilter eines Flüssigkeitsfiltrationssystems, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Masse aus Filtermaterial bereitgestellt wird, daß ein säureneutralisierendes Basenmaterial in die wäßrige Masse gemischt wird, daß das Basenmaterial anziehend und bindend an das Filtermaterial angefügt wird und daß die wäßrige Masse zu Filtermaterial mit einer an diesem unbeweglich anhaftenden säureneutralisierenden Basenmaterial getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial bereitgestellt wird durch eine erste Gruppe von Fasern und daß eine zweite Gruppe von Fasern, insbesondere fibrillierte Fasern, der wäßrigen Masse zugegeben wird, um die Anhaftung des Basenmaterials an dem Filtermaterial zu verstärken.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der zweiten Gruppe einen kleineren Durchmesser als die Filtermaterialfasern aufweisen, so daß eine Fasermatrixkombination relativ grober und relativ feiner Fasern bereitgestellt wird, die ein Verfangen und Halten der Partikel der säureneutralisierenden Base in der Matrix verbessert, wobei die relativ groben Fasern durch die Filtermaterialfasern und die relativ feinen Fasern durch die Fasern der zweiten Gruppe bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrigen Masse ein ionischer Zusatz zugegeben wird, um die relative Ladung zwischen dem Filtermaterial und dem Basenmaterial so zu ändern, daß eines der beiden positiv und das andere negativ geladen ist und dadurch das Basenmaterial von dem Filtermaterial angezogen und die Anhaftung des Basenmaterials verstärkt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der ionische Zusatz ausgewählt wird aus einer Gruppe bestehend aus: Ammoniumaluminiumsulfat, Magnesiumsulfat, Ammoniumsulfat, Aluminiumsulfat, Natriumhydroxid und anderen pH-Modifikatoren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrigen Masse ein adhäsives Bindemittel zugegeben wird, um die Anhaftung des Basenmaterials im trockenen Zustand nach dem Trocknen der wäßrigen Masse zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das adhäsive Bindemittel so ausgewählt wird, daß die Handhabung des resultierenden Filtermaterials während der Herstellung zum Filterelement für das Flüssigkeitsfiltrationssystem vereinfacht, und die Anhaftung des Basenmaterials in ölgetränktem Zustand verbessert wird.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß das adhäsive Bindemittel ausgewählt wird aus einer Gruppe bestehend aus: acrylisches Latex, Phenole, Butadiencopolymere, Vinylcopolymere, Latices, Isocyanate, Novolake, Resole, Emulsionspolymerbindemittel und Latexharze, wobei die Gruppe umfaßt acrylisches Material, Vinylacetat-Material, Vinylchlorid-Material, Styrol-Butadien-Material, Polyvinylalkohol-Material, Nitril-Material, Epoxid-Material.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Anhaftung des Basenmaterials in feuchtem, trockenem und ölgetränktem Zustand erhöht wird durch: a) Zugeben eines ionischen Zusatzes zu der wäßrigen Masse, um die relative Ladung zwischen dem Filtermaterial und dem Basenmaterial so zu ändern, daß eines der beiden positiv und das andere negativ geladen ist und dadurch das Basenmaterial von dem Filtermaterial angezogen und die Anhaftung des Basenmaterials verstärkt wird und b) Zugeben eines adhäsiven Bindemittels zu der wäßrigen Masse, um die Anhaftung des Basenmaterials im trockenen Zustand nach dem Trocknen der wäßrigen Masse zu erhöhen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß kationisches Latex zu der wäßrigen Masse zugegeben wird, um kationische Gruppen und ein Bindemittel bereitzustellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß Polyelektrolyte zu der wäßrigen Masse zugegeben werden, um eine duale Funktion der Anhaftung des Basenmaterials im feuchten und im trockenem Zustand zu erzielen, wobei die Polyelektrolyte beides, nämlich einen ionischen Zusatz und ein adhäsives Bindemittel bereitstellen und dadurch die duale Funktion der feuchten und trockenen Anhaftung des Basenmaterials realisieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial in Form einer Mehrzahl von Filtermaterialfasern bereitgestellt wird, daß das Basenmaterial in Form einer Mehrzahl von Partikeln bereitgestellt wird und daß der Durchmesser der Filtermaterialfasern so gewählt wird, daß er wenigstens zweimal so groß wie der Durchmesser der Partikel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial mittels eines Papierherstellungsprozesses aus Papier hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Basenmaterial durch Einbeziehung in den Papierherstellungsprozesses zugefügt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial aus Cellulose hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Basenmaterial ausgewählt wird aus einer Gruppe bestehend aus: Metalloxiden, Metallhydroxiden, Metallcarbonaten, Metallbicarbonaten, Lewis-Basen, Opfermetallen, Mg, Zn und Mischungen derselben.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxide ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus: MgO, CaO, MnO, MnO₂, ZnO, BaO, TiO₂ und/oder daß die Hydroxide und Carbonate ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus: Mg(OH)₂, MgCO₃, Ca(OH)₂, CaCO₃, NaAlO₂, Na₂CO₃, NaOH, Al(OH)₃, NaHCO₃.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial in Form einer Mehrzahl von Filtermaterialfasern bereitgestellt wird, daß ein säureneutralisierendes Basenmaterial in Form einer Mehrzahl von Partikeln in einem Pulver bereitgestellt wird, daß ein Bindemittel in Form eines Harzes bereitgestellt wird, daß die Kombination aus Filtermaterialfasern, Pulver und Harz in einer wäßrigen Masse vereint und gemischt wird und daß die wäßrige Masse getrocknet wird, um den Filterkörper zu bilden.
Verfahren zur Herstellung eines Filters mit einer starken Base zur Reaktion mit einem Schmierstoff, der durch eine schwache Base neutralisierte Verbrennungssäuren aufweist, bei dem die starke Base ein neutrales Salz in dem Schmierstoffzirkulationssystem eines Verbrennungsmotors bildet, bei dem während der Zirkulation des Schmierstoffes die starke Base die schwache Base ersetzt und die Verbrennungssäuren als unbewegliche Ablagerungen an dem Filtermaterial zurückgehalten werden, bei dem die ersetzte schwache Base in das Zirkulationssystem zur Wiederverwendung zurückgeführt wird, um weitere Verbrennungssäuren zu neutralisieren, dadurch gekennzeichnet, daß die starke Base an das Filtermaterial angefügt wird, daß die Partikel des starken Basenmaterials eine Partikelgröße aufweisen, die klein genug gewählt wird, daß die chemische Aktivität, die Anhaftung und die Unbeweglichkeit an dem Filtermaterial erhöht werden und daß in dem Fall von unbeabsichtigter Migration der Partikel von dem Filtermaterial diese Partikel klein genug sind, um durch das Schmierstoffzirkulationssystem des Verbrennungsmotors zu gelangen und zu dem Filter zurückzukehren.