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Verfahren zur Herstellung von porösen Diaphragmen, Filtern usw. aus Hartgummi.
Es sind mehrere Methoden oder Verfahren zur Herstellung von Diaphragmen oder Filtern bekannt.
Die in Anwendung gebrachten Diaphragmen oder Filter sind entweder unbeständig gegen Alkali,
Säure oder Chlor und sie besitzen meistens nicht die erwünschten physikalischen Eigenschaften. Auch ist ihre technische Herstellung mit grossen Schwierigkeiten verknüpft.
Die nutzbare Anwendbarkeit der nach verschiedenen Verfahren hergestellten Diaphragmen wird' weiter dadurch beschränkt, dass ihre Porosität und Durchlässigkeit nur in verhältnismässig engen Grenzen variieren, dass sie sich nicht mit Eisen verbinden und dass sie sich nach Gebrauch nicht reparieren lassen.
Durch die vorliegende Erfindung werden Diaphragmen oder Filter hergestellt, die von den obigen Nachteilen frei sind.
Durch die vorliegende Erfindung werden Diaphragmen oder Filter aus alkali-, säure-und chlor- beständigem Hartgummi des Erfinders (österr. Patent Nr. 46985) hergestellt, wodurch ihre chemische Festigkeit gesichert wird, u. zw. von beliebiger Porosität und Durchlässigkeit, von beliebiger Dicke,
Grösse und Form ; diese haben die Eigenschaft, sich mit Eisen oder mit Eisen, welches ganz oder zum Teil mit nicht vulkanisierter oder vorvulkanisierter Hartgummimischung oder mit Hartgummi bekleidet ist, zu verbinden.
Die für die H'r Stellung dieser Diaphragmen oder Filter benutzten Mittel sind mannigfach in der Ausführung ; sie laufen aber alle auf dasselbe Prinzip hinaus, ein Diaphragmen aus Hartgummiteilchen herzustellen, die die Eigenschaft besitzen, sich miteinander bei Erwärmung oder bei der Vulkanisation leicht zu verbinden, indem man entweder vorvulkanisierte Hartgummimischung in fein verteilter Form, wie Pulver, Flöckchen usw., dazu in Anwendung bringt, oder indem man Hartgummi (Hartgummimischung, die zu Hartgummi vulkanisiert ist) in fein verteilter Form, als Staub, Pulver, feine Späne usw., zuerst mit einer dünnen, nicht vulkanisierten Schicht einer Rohhartgummimischung überzieht, die einerseits die Eigenschaft hat,
bei der Vulkanisation sich mit den Hartgummiteilchen und anderseits mit den Teilchen unter sich zu verbinden, und die bei der Vulkanisation sich selbst in Hartgummi verwandelt. Die grosse Fähigkeit dieser Teilchen, sich miteinander schon bei schwacher Berührung bei Erwärmung zu verbinden, noch bevor sie infolge der Vulkanisation hart geworden sind, ermöglicht, Diaphragmen oder Filter von der verschiedensten Porosität und Durchlässigkeit mit Leichtigkeit herzustellen. Bringt man z.
B. eine abgewogene Menge des so angefertigten Pulvers oder Späne in eine Form, die aus einem eisernen Ring mit Boden besteht, so dass 150 g des Pulvers auf jeden Quadratdezimeter des Querschnitts ausgebreitet wird, und drückt man das Pulver mittels eines eingesetzten Kolbens bei 150 Atm. zusammen, so erhält man eine dichte Platte von 4 mm Dicke, frei von Lufträumen (bei einem spezifischen Gewicht des Hartgummis von 1, 25).
Richtet man es aber so ein, dass der Kolben auf ver- schiedene Höhen eingestellt werden kann und einen Raum in der Form von 5,6, 7,8, 10,12 mm Höhe zurücklässt, so findet man, dass die Hartgummiteilchen sich schon bei der kleinen Berührung, die unter diesen Umständen herrschen muss, miteinander verbinden, und dass dieselbe Stoffmenge nach der Vulkanisation poröse Platten von 5,6, 7,8, 10,12 mm Dicke sehr annähernd liefern (es findet, wie bei allen Vulkansationen, eine sehr kleine Kontraktion statt).
Es ist selbstredend, dass man diese Diaphragmen aus vorvulkanisierter oder vulkanisierter Hart- gummimischung herstellen kann, welche die verschiedensten chemischen Zusammensetzungen besitzt. Sie muss jedoch genügend Schwefel entölten, rem bei der Vulkanisation Hartgummi geben zu können.
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Will msn r ber Diaphragmen herstellen, die gleichzeitig alkali-und säurebeständig sind, wie man es für die verschiedensten Zwecke der chemischen und elektrolytischen Industrie benötigt, so muss man die Mischung und die Vulkanisation nach dem Verfahren des österr. Patentes Nr. 46 985 herstellen. Nach dieser Patentschrift wird mit Schwefel gesättigtes Polypren hergestellt, namentlich C1oH1OS2, indem man ein Gemisch von Polypren, Schwefel und Graphit so lange vulkanisiert, bis die ungesättigte Doppelbindung des Polyprens durch Schwefel chemisch gesättigt wird.
Die Verwendung von Vulkanisationsbeschleunigern ändert in dem Wesen der Sache nichts, solange sie die chemische Zusammensetzung nicht schädlich beeinflussen.'
Das Überziehen von Pulver, Spänen usw. mit einer dünnen Schicht nichtvulkanisierter Hartgummimischung geschieht dabei in der Weise, dass man z. B. bei der Herstellung von Diaphragmen, die alkali-und säurebeständig sein sollen, 55% Gummi, 10% Graphit und 35% Schwefel in Benzin auflöst, das Pulver oder die feinen Späne aus Hartgummi werden in diese Lösung gebracht, durch Filtration von der Lösung getrennt, dann im Vakuum unter Rückgewinnung des Lösungsmittels getrocknet, zerrieben ; eventuell wird diese Operation wiederholt.
Vulkanisiert man nun das so behandelte Pulver oder die Späne in einer Form gewisse Zeit, so verwandelt sich die dünne Schicht der Rohhartgummimischung in Hartgummi und sie verbindet sich einerseits mit den umkleideten Hartgummiteilchen oder Spänen, und anderseits verbinden sich die letzteren unter sich, so dass ein Diaphragma'erhalten wird, welches nur aus Hartgummi besteht.
Der Hartgummi zur Herstellung von Hartgummipulver oder von Spänen braucht nicht lange vulkanisiert zu werden, weil ja eine nachträgliche Vulkanisation noch stattfindet.
Bei der Verwendung von Hartgummi richtet man sich bei der Vulkanisation nach der Feinheit des Pulvers, welches man herstellen will. Je feiner das letztere sein soll, um so länger muss man vulkansieren. Anderseits ist man imstande, durch schwache Vorvulkanisation und durch kurze weitere Vulkani-
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finden können. Der Erfinder zieht es vor, die Platten bei zirka 3 Atm. herzustellen.
Eine andere Methode, Diaphragmen aus Hartgummi herzustellen, besteht darin, dass man das Pulver aus vorvulkanisierter Hartgummimisehung oder die mit einer dünnen Schicht unvulkanisierter Hartgummimischung bekleideten Späne oder Pulver aus Hartgummi mit feinverteiltem Pulver usw. eines Körpers, wi & Salz, vermischt, der sich mit dem Hartgummi nicht verbindet und nach der Vulkanisation aus demselben durch Auflösung mit Wasser oder mit einem ändern passenden Lösungsmittel oder durch Schmelzen usw. entfernt werden kann. Ein ähnlicher Vorgang ist bei der Herstellung von Gummischwämmen bekannt. Diese Gemische werden in einer Form unter starkem Druck zusammengepresst und vulkanisiert. Diese Methode ergibt sich aber indessen als komplizierter und auch als weniger befriedigend als die oben angegebenen viel einfacheren Methoden.
Es ergibt sich namentlich, dass die mechanische Festigkeit der Diaphragmen fast immer sehr stark darunter leidet, indem die Kohäsion der Teilchen des Diaphragmas dabei stark geschwächt wird.
Da man die Diaphragmen in jeder Dicke, Grösse und Form von der verschiedensten Porosität und Durchlässigkeit herstellen kann und sie mit Rippen oder Gittern der verschiedensten Form aus porösem und nichtporösem Hartgummi versehen kann sowie in Verbindung mit Metallen oder mit zum Teil respektive ganz isolierten Metallen bringen kann, so ist das Feld ihrer Anwendung und ihrer Anpassung für die verschiedensten Zwecke der chemischen und elektrolytischen Industrie sehr gross.
So könnte man z. B. stark durchlässige Diaphragmen als Unterlagen für andere Diaphragmen, Filtrierstoffe, wie Sand, schwefelsauren Baryt, Asbestflocken verwenden, welch letztere dann als eigentliches Filtermaterial funktionieren würden, während das Hartgummidiaphragma ihnen die Möglichkeit gibt, als Filter rationell zu funktionieren und von einer Form hergestellt werden kann, um zu gestatten, dieselben in Sicherheit aufzunehmen oder aus den Apparaten zu entfernen.
Anderseits ist man imstande, diese Diaphragmen aus Hartgummi so zu gestalten, dass ihre Oberfläche sich besonders zur Aufnahme von andern fein verteilten Körpern, wie schwefelsauren Baryt, Portlandzement, kolloidale Körper usw. eignet. Auf diese Weise kann man mit Leichtigkeit z. B. die oberste dünne Schicht des Diaphragmas allein abdichten, auf eine besondere kleine Durchlässigkeit bringen, während der Rest des Diaphragmas ihre viel grössere Durchlässigkeit weiter behält. Als Beispiel sei hier angeffihrt :
Es wurde ein 7 mm dickes Diaphragma aus feinem Hartgummipulver hergestellt, das eine Porosität von zirka 43% und einen absoluten Durchlässigkeitskoeffizienten (für Wasser bei 130 C) k = 0, 206 hatte.
In die Oberfläche des Diaphragmas wurde eine Paste aus natürlichem, fein verteiltem schwefelsaurem Baryt mit einem Tuch eingerieben, was nur sehr kurze Zeit in Anspruch nahm. Der absolute Durchlässigkeitskoeffizient ist zirka 1000mal kleiner geworden, indem er einen Wert von 0,0001907 erhalten hat.
Selbstverständlich kann man die porösen Körper, Diaphragmen, Filter usw. aus Hartgummi nicht nur homogen, sondern auch heterogen herstellen. Benutzt man bei der Verwendung von Ebonitteilchen (Pulver, Späne usw. aus Hartgummi) als Bindemittel nicht eine Lösung einer Rohhartgummimischung derselben Zusammensetzung wie die der Ebonittcilchen, sondern von einer andern Zusammen-
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der zwar homogen aussieht, in der Wirklichkeit aber heterogene Ebonit in bezug auf die chemische Zusammensetzung darstellt. Die Teilchen des Ebonits haben dabei eine andere Zusammensetzung als die dünne Bindungsschicht des Bindemittels, welche sich auch in Ebonit verwandelt hat. Benutzt man also z.
B. als Bindemittel eine Lösung von Rohgummi, der nur wenige Prozent Schwefel oder gar kein Schwefel beigefügt wird (mit oder ohne Zufügung eines inerten Körpers oder Beschleunigers der Vulkani- sation), so erhält man einen porösen Körper, der aus Hartgummiteilchen (Pulver, Späne usw. ) besteht, die miteinander durch Weichgummi oder Rohgummi verbunden sind. Die chemische Lebensdauer dieser auch physikalisch heterogenen Gemische wird auf die des Bindemittels reduziert.
An Stelle einer Gummilösung, die nur einige Prozent Schwefel oder keinen enthält, kann man auch die Hartgummiteilchen (Pulver, Späne usw. ) mit einer dünnen Schicht eines Stoffes umkleiden, welcher einerseits die Eigenschaft hat, an den Ebonitteilchen zu haften und anderseits beim Erwärmen oder Erhitzen klebrige Eigenschaften bekommt, wodurch die Teilchen sich miteinander verbinden und nach Erkalten feste poröse Körper liefern. Auch diese Körper sind chemisch und physikalisch heterogen, indem das Ebonitdiaphragma in der Hauptmasse aus Ebonit besteht, die bindende dünne Schicht dagegen aus einem andern Stoffe. Die chemische Festigkeit dieses Diaphragmas wird auch auf die des Bindemittels reduziert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von porösen Diaphragmen, Filtern und andern porösen Körpern aus Hartgummi, dadurch gekennzeichnet, dass man dieselben aus nur teilweise vulkanisierten (vorvulkanisierten) Hartgummiteilchen herstellt, die die Eigenschaft besitzen, sich bei Erwärmung oder Vulkanisation bei dazu passender Temperatur zu verbinden, indem man das Volumen, in welches die Teilchen gebracht werden, grösser nimmt als dasjenige, welches die Teilchen annehmen würden, wenn man sie unter hohem Drucke zusammenpressen und vulkanisieren würde.