Die 3-D-Filterstruktur macht den Unterschied
Mit ihrer speziellen3-D-Fasermatrix verfügt die AS-Tiefenfilterkerze von Wolftechnik über eine bis zu 5-fach höhere Schmutzaufnahmekapazität gegenüber herkömmlichen Produkten.
Die AS-Tiefenfilterkerze ist eine hochvoluminöse Klassifikationskerze mit von außen nach innen gleichbleibender Porenstruktur. Sie sichert reproduzierbare Filtrationseigenschaften auch bei hochwertigen Anwendungen. Neben der Klassifikation von Slurry als Grundmaterial zur Herstellung von LiB-Elektroden eignen sie sich auch besonders gut zur Klassifikation anderer Flüssigkeiten mit hohem Feststoffanteil wie bspw. Slurry bei der Herstellung von technischer Keramik für die Elektronikindustrie zur Produktion von Lichtelementen. Im Bereich Umwelttechnik für Brennstoffzellen, in der Messtechnik für Piezokeramik, dem Fahrzeugbau zur Herstellung von Lagerteilen und in der Medizintechnik für Gelenke und Prothesen. Weitere Anwendungen sind die Herstellung von Silizium-Wafern für Solarzellen und Computerchips, die Herstellung von Polierpasten für die optische Industrie, die Herstellung von Lacken, Farben, Tinten, Säuren, Laugen und von Feinchemikalien, Lösemittel, Kosmetika und Reinstwasser.
AS-Tiefenfilterkerzen unterscheiden sich deutlich von normalen Tiefenfilterkerzen. Tiefenfilter sind so aufgebaut, dass sie den Schmutz nicht nur an der Oberfläche, sondern auch in ihrer inneren, porösen Struktur aufnehmen. Dabei sind bei normalen Tiefenfiltern die außen liegenden Filterlagen gröber, zur Abtrennung der gröberen Partikel und die inneren feiner, zur Abtrennung der feineren Partikel. Deshalb setzt man Tiefenfilter insbesondere dort ein, wo ein breites Spektrum an Verunreinigungen in Bezug auf die Partikelgröße vorhanden ist und die Partikel entsprechend ihrer Größe in den unterschiedlichen Lagen der Filterstruktur aufgefangen werden können. Normale Tiefenfilterkerzen eignen sich deshalb zur Klarifikation besser als Oberflächenfilter, wie Faltelemente, Siebe und Gewebe, die eher zur Klassifikation eingesetzt werden. Im Gegensatz zu den normalen Tiefenfilterkerzen weisen AS-Tiefenfilterkerzen eine von außen nach innen gleichbleibend feine, homogene Filterstruktur auf. Damit eignen sie sich sehr gut zur Klassifikation. Durch ihren inneren Aufbau, die verwendeten Materialien und die Ausrichtung ihrer Fasermatrix nicht nur in horizontaler, sondern auch in vertikaler Richtung, wodurch die dreidimensionale Porenstruktur entsteht, sind sie dabei besonders gut zur Klassifikation von Slurry geeignet.
Gemacht für hochwertige Anwendungen
Aufschlämmungen von Feststoffmischungen (Slurry) stellen wegen des hohen Feststoffgehalts, der hohen Viskosität, des hohen Drucks und hoher Durchflussraten, erhebliche Anforderungen an das Filtermaterial.
Bekannte Probleme sind bspw. die Kanalbildung. Dabei entsteht eine Art Bypass in der Porenstruktur des Filters. Oder die Verdichtung. Das Filtermaterial wird komprimiert, was dazu führt, dass kleinere Partikel das Filter nicht mehr passieren können. Ein drittes Problem bei der Filtration von Slurry ist das sogenannte „Rush-Phänomen“. Die große Anzahl an Partikeln führt zu einer Art „Stau“ und damit zu einer Blockierung des Filters. Die spezielle Konstruktion der 3-D-Fasermatrix der AS-Tiefenfilterkerze wirkt diesen Problemen entgegen. Verhindert bspw. das Verformen der Medienschichten und damit das Problem der Verdichtung. Die Verwendung von Bikomponentenfasern eliminiert die Kanalbildung und die Verwendung von 3-D-Matrixvliesstoffen das Blockieren aufgrund des „Rush-Phänomens“. Die Verwendung eines Stütznetzes verhindert zudem, dass die Kartuschenkonstruktion gequetscht wird.
Der besondere 3-D-Tiefenfilter-Aufbau besteht aus gerollten Filterlagen, die aus PE/PPBikomponentenfasern gefertigt und mit Drainagegewebe voneinander getrennt sind. Die somit gewonnene, sehr voluminöse 3-D-Tiefenfilterstruktur ermöglicht eine extra hohe Schmutzaufnahmekapazität. Adapter und Endkappe sind aus Polypropylen. AS-Tiefenfilterkerzen stehen in Filterfeinheiten von nominal 25, 50, 75 und 100 μm zur Verfügung. Niedrige Druckverluste sorgen im Normalbetrieb der Filterkerze für hohe Durchflussraten. Die Filterlagen aus PE/PP-Bikomponentenfasern gewährleisten aber auch bei hohen Differenzdrücken eine hohe Durchsatzleistung ohne Verlust der Partikelrückhalterate.
Damit schafft die AS-Tiefenfilterkerze die Voraussetzungen, durch die Filtration eine homogene Partikelverteilung im Slurry sicherzustellen. Eine Grundvoraussetzung z.B. bei der Herstellung von leistungsgesteigerten Elektroden für hochwertige Lithium-Ionen-Batterien.
Homogene Partikelverteilung für mehr Energie
Durch ihre Anwendung in mobilen Endgeräten und durch den Übergang in die Elektromobilität steht die Entwicklung moderner Batterien derzeit im Fokus. Lithium ist aufgrund seiner Elektronegativität ein ideales Elektrodenmaterial für Batterien mit hoher Energie und Leistung. In Lithium-Ionen-Akkumulatoren (LiB) wird Lithium nicht in seiner metallischen Form eingesetzt, sondern als Interkalation im Wirtsgitter eines Trägermaterials, wie bspw. Graphit.
Die Lithiumionen sind in der Verbindung eingelagert. Dünne Elektrodenfolien werden mit einer Mischung aus Aktivmaterial, Binder und Leitfähigkeitsadditiven beschichtet. Das Aktivmaterial selbst ist eine Mischung aus verschiedenen Stoffen, wie bspw. Graphit, amorphen Kohlenstoffen und Lithiumtitanoxid.
Bei der Elektrodenfertigung wird das Rohmaterial in Dissolvern oder Knetern in einem temperierten Prozess dispergiert. Die Prozessparameter müssen so gewählt werden, dass eine homogene Partikelverteilung gewährleistet und eine Reagglomeration verhindert wird. Die Aktivmaterialien und Leitadditive sind entscheidend für die Kapazität und den Elektrodenwiderstand. Die Klassifizierung der Slurry-Suspension durch Filtration mit der AS-Tiefenfilterkerze, die speziell für die Slurry-Filtration entwickelt wurde, gewährleistet eine definierte, homogene Partikelverteilung. Wichtig für die spezifische Speicherkapazität, Zellspannung, Leistungsdichte und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien. Eine wohldefinierte Slurry-Masse ist zudem der Schlüssel dafür, einen dünneren Film des Elektrodenproduktes zu erreichen. Die Erhöhung der Energiespeicherdichte von Lithium-IonenBatteriezellen ist eines der zentralen Ziele, um die Anforderungen zu erfüllen, die bspw. Elektrofahrzeuge an die aktuelle Entwicklung stellen.
Passt in fast jedes Filtergehäuse
AS-Tiefenfilterkerzen werden mit den gängigen Adapterbauformen DOE, Code 3, Code 7 und Code 8 angeboten. Dadurch können AS-Tiefenfilterkerzen in alle Wolftechnik-Filtergehäuse und in einer Vielzahl von Filtergehäusen anderer Hersteller eingebaut werden. Aufgrund der Gehäusekonfiguration kann es zu Unterschieden in der Filtrationsqualität kommen.
Passend zum hohen Feststoffgehalt der Slurry-Suspensionen eignen sich In-Line-Filtergehäuse in I-Bauweise besser als Filtergehäuse in T-Bauweise. Gehäuse in I-Bauweise, wie das Wolftechnik WTHKE-Kerzenfiltergehäuse mit hängenden Kerzen und Stutzenstellung SU (seitlich unten), in denen der Durchfluss vertikal von unten nach oben erfolgt, sorgen für gleichmäßigere Durchflussraten und verhindern oder vielmehr vermeiden das Absetzen der Slurry-Masse im Filtergehäuse. Damit gewährleisten sie eine stabilere Qualität der Klassifizierung durch das Filter. Zudem können Gelpartikel in den Gehäusen besser entfernt werden, als in Gehäusen in T-Bauweise.
Neben den AS-Tiefenfilterkerzen mit 3-D-Filterstruktur bietet der Filtertechnikhersteller ein umfangreiches Programm an Tiefenfilterkerzen mit nominalen und absoluten Abscheideraten, Faltelementen, Membranfilterkerzen, Aktivkohlefiltern, Siebelementen, Filterbeuteln, den passenden Filtergehäusen, deren Zubehör und innovativen Filterprodukten, wie den selbstreinigenden Filtern und dem QP-Quick-Pack-Filtersystem.
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