Die Erfindung betrifft einen Formkörper für eine Filterpresse umfassend ein Substrat aus einem ersten Polymer, auf dem zumindest bereichsweise ein zweites Polymer angeordnet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung die Ausbildung des Formkörpers als Schaber, Dichtung, Entwässerungsplatte, Membranträgerplatte, Membranplatte oder Druckplatte. Des weiteren umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung des Formkörpers.
Filterpressen setzen sich aus mehreren, aneinander gereihten Elementen, den Filterplatten zusammen. Um diese Platten ist eine Membran gespannt, die nur Flüssigkeiten durchlässt. Die Filterplatten werden unter Druck zusammengepresst, während zwischen den Filterplatten von Innen nach Aussen das zu klärende Gemisch gepresst wird. Der Feststoff verdichtet sich dabei immer mehr, während die Flüssigkeit aus der Presse ausläuft.
Ab einer bestimmten Dichte wird der Filterkuchen entfernt. Bei Membranfilterpressen werden auf eine Membranträgerplatte, je nach Ausführungsvariante, ein oder zwei Membrane aufgespannt, die beispielsweise aus hochmolekularen, hochwärmestabilisierten Polypropylen hergestellt sind. Derartige Membranen können im Verbund mit einem thermoplastischen Elastomer als Oberflächenschutz an spezifische Anforderungen von Filtrationsbetrieben angepasst werden. Die beidseitig auf der Membranträgerplatte angeordnete Elastomermembranen können aus vulkanisierten oder thermoplastischen Spezialelastomeren wie z.B. EPDM, NBR, SBR, PP-TPE, etc. hergestellt sein. Die Membranträgerplatte wird dem Stand der Technik entsprechend aus PEHM, PPH, PPC, oder PVDF hergestellt, kann aber auch aus einem Metall, z.B.
Stahl, Aluminium, etc. gebildet sein, wobei auch die Ausbildung eines Rahmens aus den genannten Werkstoffen, in dem die Membrane(n) gehalten werden, möglich ist. Die Plattengrössen können beispielsweise von 150 mm x 150 mm bis 2000 mm x 2000 mm betragen. Neben den genannten Polymeren für die Membranen
N2Ö05/11100 selbst, können diese auch aus Polyethersulfon, Polyacrylnitril, Celluloseacetat, etc. bestehen.
Da die zu klärenden Flüssig-Fest-Gemische mitunter äusserst aggressiv sind, ist die Lebensdauer derartiger Membranträger- bzw. Kammerplatten zum Teil sehr eingeschränkt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Haltbarkeit von Formkörpern für Filterpressen, insbesondere Membran(träger)platten bzw.
Druckplatten oder Entwässerungsplatten zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird jeweils eigenständig durch den eingangs genannten Formkörper, bei dem das zweite Polymer durch ein ultrahochmolekulares Polyethylen gebildet ist, durch ein Verfahren zur Herstellung dieses Formkörpers, sowie durch eine Filterpresse, welche mit diesem Formkörper ausgerüstet ist, gelöst. Von Vorteil ist dabei, dass durch die erfindungsgemässe, zumindest teilweise Beschichtung mit dem ultrahochmolekularen Polyethylen eine höhere chemische Beständigkeit sowie Oxidationsbeständigkeit gegenüber oxidierenden Substanzen im zu klärenden Gemisch erreicht werden kann. Des weiteren ist durch die für Kunststoffe sehr hohe Temperaturbeständigkeit von Vorteil im Hinblick auf die Heissfiltration.
Ahnlich wie PTFE besitzt auch UHMWPE einen geringen Reibungskoeffizienten, sodass durch die verringerte Reibung einerseits der Austrag des Filterkuchens vereinfacht werden kann, andererseits aber auch die Reibung zur eigentlichen Membran verringert ist, sodass diese eine höhere Beweglichkeit und damit auch eine verminderte Zerstörungsanfalligkeit aufweist.
Aufgrund der Härte, insbesondere der Oberflächenhärte des Formkörpers, wird auch eine hohe Abrasionsbeständigkeit erreicht. Zudem weist der mit UHMWPE beschichtete Formkörper eine höhere Steifigkeit auf. Auch im Hinblick auf die mikrobielle Beständigkeit wird eine Verbesserung erreicht, sodass sich der erfindungsgemässe Formkörper auch für Filterpressen eignet, die mit Trinkwasser bzw. Lebensmitteln oder Pharmazeutika in Kontakt kommen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Werkstoffen, die in diesem Bereich eingesetzt werden, wie z.B. Polyamid oder Polyetrafluorethylen kann auf eine Vorbehandlung mit speziellen Haftmitteln, wie z.B. Chemosil<(R)>, verzichtet werden.
N20ö5/1110ö Das erste Polymer des Formkörpers kann durch ein Elastomer gebildet sein, sodass der Formkörper sich besser an die jeweiligen Druckverhältnisse in der Filterpresse anpassen kann, ohne dabei zerstört zu werden.
Dabei ist es von Vorteil, wenn dieses Elastomer unpolar oder mittelpolar ist, um damit eine bessere Anhaftung des UHMWPE zu erreichen.
Zur weiteren Verbesserung dieses Effektes kann das Elastomer eine Kohäsionsenergiedichte - mit welcher die Polarität des Elastomers ausgedrückt werden kann - aufweisen,
ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 [J/cm<3>]<0>'<5>und einer oberen Grenze von 18 [J/cm<3>]<0>'<5>.
Insbesondere ist das Elastomer ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Gummi, insbesondere Naturgummi (NR), EPDM, IIR, XIIR, SBR, CSM, CM, CR, BR, PU, thermoplastische Elastomere, wie z.B.
thermoplastische Vulkanisate (TPV), beispielsweise EPDM/PP, thermoplastische Polyurethane (TPU), thermoplastische Elastomere auf Styrolbasis, beispielsweise thermoplastische Styrol-Triblock-Copolymere (SBS, SIS, SIBS), thermoplastischer Naturkautschuk (NR-TP), EVA/PVDC-Verschnitte, NBR/PP- Verschnitte, Polyetherester, Polyetherarmide, thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPO), thermoplastischer Nitrilkautschuk (TP- NBR), thermoplastischer Flourkautschuk (TP-FKM), thermoplastischer Silikonkautschuk (TP-Q), copolymere Polyetherester (CPO, CPA), PolyetherBlockarmide (PEBA), Verschnitte aus vernetztem EPM bzw. EPDM mit Polyolefinen (TPO), Verschnitte aus unvemetzten EPM bzw. EPDM in Polyolefinen, sowie Mischungen bzw.
Blends davon.
Zur Erhöhung der Widerstandsfestigkeit des Formkörpers ist von Vorteil, wenn das Elastomer eine Härte nach Shore A aufweist, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 30 und einer oberen Grenze von 95. Es damit auch eine gewisse Anpassbarkeit an unterschiedliche Filtrationsbedingungen, sowie unterschiedliche Druckverhältnisse, sowie an unterschiedliche Grössen der Filterpressen, in denen diese Formkörper eingesetzt werden, möglich.
Gemäss Ausführungsvarianten hierzu ist es möglich, dass die Härte des Elastomers nach Shore A ausgewählt ist, aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 45 und einer obe-
N2005/11100 ren Grenze von 85 bzw.
einer unteren Grenze von 65 und einer oberen Grenze von 75, wodurch die Presseigenschaften dieses Formkörpers und damit das Filtrationsergebnis verbessert werden kann.
Der Formkörper kann als Schicht ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar bzw. im Rahmen der Erfindung möglich, dass UHMWPE selbst als Formteil auszubilden, welches mit dem ersten Polymer verbunden wird.
Es ist damit also eine gewisse Variabilität des Formkörpers hinsichtlich seiner Oberflächenbeschaffenheit und damit auch hinsichtlich seiner Einsetzbarkeit in Filterpressen möglich, wobei hier insbesondere die Verwendung von UHMWPE und dessen einfach Verarbeitbarkeit zu Formteilen für Filterpressen mit speziellen Innengeometrien vorteilhaft ist.
Die Schicht kann eine Schichtdicke aufweisen, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,01 mm und einer oberen Grenze von 5mm, wodurch der Formkörper wiederum auf verschiedenste Druckverhältnisse in Filterpressen angepasst werden kann, also beispielsweise Niederdruck- bzw. Mitteldruck- bzw. Hochdruckpressen, ohne das die Gefahr besteht, dass der Formkörper nur eine relativ kurze Lebensdauer aufweist.
Darüber hinaus ist es mit derartigen Schichtdicken möglich, die chemische Beständigkeit, bzw. auch die Abrasionsbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit des Formkörpers in gewissen Grenzen zu beeinflussen, sodass dieser vielseitiger für unterschiedliche zu trennende Flüssig-Fest-Gemische, eingesetzt werden kann
Gemäss Ausführungsvarianten kann die Schichtdicke ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 mm und einer oberen Grenze von 2 mm, bzw. mit einer unteren Grenze von 0,5 mm und einer oberen Grenze von 1 mm.
Es ist ebenso möglich die Schicht, zumindest bereichsweise, mehrlagig auszubilden, sodass eine Verstärkung in bestimmten Bereichen des Formkörpers, d.h. in dessen Oberflächenbereichen, erfolgen kann, in denen dieser Formkörper einer erhöhten mechanischen bzw.
chemischen Belastung ausgesetzt ist.
Zur weiteren Erhöhung der Beständigkeit bzw. Festigkeit des Formkörpers ist es möglich, dass ein, zumindest teilweise vernetztes UHMWPE zu verwenden.
N2ÖÖ5/11100 Zur Erhöhung der Haftfestigkeit und damit zur Vermeidung der Delamination ist es von Vorteil das UHMWPE mit dem ersten Polymer zu verpressen.
In einer Alternative hierzu kann dieser Effekt auch durch das Aufsintern des UHMWPE, insbesondere eines Pulvers, auf das erste Polymer erreicht werden.
Zur Erhöhung der Haftfestigkeit des UHMWPE an dem ersten Polymer ist es möglich, dass dieses thermisch, beispielsweise durch Beflämmung, und/oder oxidativ vorbehandelt ist.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das UHMWPE oberflächenaktiviert sein, insbesondere unter Inertgasatmosphäre und/oder mit Halogenen, z.B. durch Gasphasenfluorierung, bzw.
durch Coronabehandlung.
Zur Vermeidung eines Flüssigkeitsdurchtrittes durch das UHMWPE und damit zur Vermeidung des Angriffes, insbesondere chemischen Angriffes, des ersten Polymers, ist es von Vorteil wenn das UHMWPE eine geschlossene Oberfläche, d.h. die damit gebildete Schicht eine geschlossene Oberfläche aufweist.
Gemäss einer Ausführungsvariante der Filterpresse ist vorgesehen, dass das UHMWPE zumindest im Bereich erhöhter Reibung zwischen dem Stützkörper und der Filtermembran angeordnet ist, wodurch eine erhöhte Lebensdauer der Filtermembran erreicht wird.
Die Schicht aus dem UHMWPE, welcher auf das erste Polymer aufgebracht wird, kann gemäss einer Ausführungsvariante des Verfahrens durch Schälen oder spanabhebend aus einem Halbfertigfabrikat, insbesondere einem UHMWPE Sinterkuchen, hergestellt werden.
Von Vorteil ist dabei, dass die Schichtdicken variiert werden können, wobei keine grosse Lagerhaltung für unterschiedliche Schichtdicken an UHMWPE erforderlich ist.
Die Verpressung der Schicht mit dem ersten Polymer erfolgt vorteilhafterweise neben der Anwendung von Druck auch unter Anwendung einer erhöhten Temperatur, wobei diese ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 130 [deg.]C und einer oberen Grenze von 250 [deg.]C, wodurch die Haftfestigkeit durch das bei dieser Temperatur zähplastische erste Polymer bei gleichzeitiger Sinterung des UHMWPE verbessert werden kann.
N20Ö5/11100 Die UHMWPE-Schicht kann dazu in eine Form eingelegt und gegebenenfalls in dieser gehalten werden, worauf eine Elastomermischung, insbesondere für ein Elastomer der oben genannten Art, eingespritzt oder eingelegt wird, z.B.
als Matte, wodurch auch komplexere Geometrien des Formkörpers herstellbar sind.
Anstelle des Schälens von Schichten aus einem Sinterkuchen ist es nach einer Ausführungsvariante des Verfahrens vorgesehen, dass UHMWPE als Pulver zu verwenden, wobei diese Pulver in eine Form und darauf eine Elastomermischung, wiederum insbesondere für ein Elastomer der oben genannten Art, eingebracht wird, wobei durch die Vulkanisation des Elastomers, d.h.
die Temperatur die dazu erforderlich ist, das UHMWPE Pulver gleichzeitig gesintert wird, wobei sich während des Sintervorganges eine entsprechend gute Haftfestigkeit an dem Elastomer erreichen lässt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im Nachfolgenden näher erläutert.
Einführend sei festgehalten, dass Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemässe Lösungen darstellen.
Bekanntlich bestehen Filterpressen, beispielsweise Kammer- oder Membran-Filterpressen, aus einer Mehrzahl an Filterplatten die mit Filtertüchern bestückt sind und hintereinander angeordnet werden. Zwischen den Filterplatten bilden sich auf diese Weise Filterkammern aus, in welche über eine Zufuhr die zu filtrierende Suspension und Druck eingeführt wird.
Durch die Filtertücher wird dabei ein Filterkuchen vom Filtrat getrennt, das über einen Filtratablauf abgeleitet wird. Zum Auswurf des Filterkuchens sowie zu Reinigungs- und Wartungsarbeiten oder zur Veränderung der Filterkammern werden die einzelnen Filterplatten voneinander gelöst und relativ zueinander verschoben. Dazu sind die einzelnen Filterplatten auf Rahmen angeordnet, auf denen sie verschieblich sind.
Filterpressen werden zur Trennung von Fest-Flüssig-Gemischen verwendet, beispielsweise zur Schlammentwässerung, zur Klärung von Suspensionen, beispielsweise bei der Polymerkonditionierung oder aber auch in der Lebensmittelindustrie, wie z.B. in der Bierherstellung.
Gerade in der Lebensmittelindustrie können Filterpressen darüber hinaus auch
N2Ö05/11100 noch den Effekt haben, dass damit schädliche Keime bei Verwendung von mikroporösen Membranen ausfiltriert werden.
Aufgrund der Mikroporosität bei manchen Filtertüchern, insbesondere Membranfilterpressen, ist es erforderlich die zu klärende Suspension mittels Druck auf die Filterpresse aufzugeben, um den Widerstand, der zum Teil auch durch den sich bildenden Filterkuchen entsteht, zu überwinden. Derartige Filterpressen sind beispielsweise aus der DE 102 52 621 B3 bzw. der DE 39 11 697 AI bekannt.
Es existiert hierzu ein umfassender Stand der Technik, sodass auf die konstruktive Ausgestaltung einer Filterpresse - zur Vermeidung von Wiederholungen - an dieser Stelle nicht näher eingegangen wird.
In Filterpressen werden neben herkömmlichen Filtertüchern auch sogenannte Membranen verwendet. Diese Membranfilter sind dünne, hochporöse Materialien mit definierter Porengrösse, die aus Kunststoff oder Keramik gebildet sein können. Beispielsweise bestehen diese Werkstoffe aus Zellulosemischestern, Polyamiden, Polyimiden, Polyurethanen, Polysulfonen, Nylon 66, Polyolefinen, wie z.B. PTFE oder PVPF.
Diese Membranen können auch beschichtet sein, wie dies z.B. die DE 39 11 697 AI beschreibt, aus der eine Filtermembran aus einem polymeren Substrat bekannt ist, dessen Oberfläche mit einem vernetzten Polyhydroxyalkylacrylat oder - methacrylat oder Polyacrylamid oder - methacrylamid beschichtet ist.
Es ist weiters bereits aus dem Stand der Technik bekannt, insbesondere der DE 699 15 691 T2, Filtermembranen mit einer Schicht aus ultrahochmolekularen Polyethylen zu versehen.
Den Membranplatten selbst, also beispielsweise den Stützkörpern für die Membranen, wurden bislang nur wenig Bedeutung beigemessen. Genau hier setzt die Erfindung an.
In einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung ist der Formkörper als sogenannte Membranträgerplatte ausgebildet.
Membranträgerplatten dienen zur Aufnahme der Membranen und bestehen beispielsweise aus einem Substrat aus einem ersten Polymer. Dieses Polymer kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch Polypropylen gebildet sein, bzw. kann dieses Polymer auch ein Elastomer sein. Da die Membranträgerplatte der Membran einen gewissen Halt verleihen soll, ist es von Vorteil, dass diese eine ausreichende Eigensteifigkeit aufweist. Dazu kann das erste Polymer erfindungsgemäss ein E-
N2Ö0S/11100 lastomer sein, welches eine Härte bis zu einer oberen Grenze von 105 Shore A bzw. 95 Shore A bzw. 75 Shore A aufweist.
Insbesondere werden für die erfindungsgemässe Membranträgerplatte Elastomere verwendet, ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Gummi, insbesondere Naturgummi (NR), Ethylen-Propylen-Dien-Elastomere (EPDM), Butylkautschuk (IIR), carboxylierter Butylkautschuk (XIIR), Styrol-Butadienkautschuk (SBR), Poly (Chlorsulfon-Methylen) Kautschuk (CSM), Chloroprenkautschuk (CR), Butadienkautschuck (BR), Nitrilkautschuk (NBR), carboxylierter Nitrilkautschuk (XNBR), Brombutylkautschuk (BIIR), chlorierte Polyethylene (CM), Polyisoprene (IR), chlorsulfonierte Polyehtylene (CSM), einem Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM, EPDM), einem thermoplastischen Elastomer, wie z.B.
einem Polyurethan, einem Ethylen-Phenyl-Acetat-Kautschuk (EVA, EVM), einem Acrylatkautschuk (ACM, ANM), einem Epichlorhydrinkautschuk (CO), einem Polyurethankautschuk (AU, EU), einem Silikonkautschuk (P/VMQ), sowie Derivaten davon, wie z.B. chlorierte Kautschuke, sowie Mischungen bzw. Blends bzw. Verschnitte hiervon. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn für die Herstellung des Formkörpers als Membranträgerplatte ein Elastomer verwendet wird, welches unpolar bzw. mittelpolar ist. Da die Bestimmung der Polarität bei Elastomeren mitunter schwierig ist, wird als Mass für die Polarität des Elastomers die Kohäsionsenergiedichte, welche z.B. aus Quellmessungen bestimmt werden kann, herangezogen.
Die Kohäsionsenergiedichte des Elastomers ist vorzugsweise ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 [J/cm<3>]<0>'<5>und einer oberen Grenze von 23 [J/cm<3>]<0>'<5>, vorzugsweise mit einer unteren Grenze von 7 [J/cm<3>]<0>'<5>und einer oberen Grenze von 20 [J/cm<3>]<0>'<5>, insbesondere mit einer unteren Grenze von 10 [J/cm<3>]<0>'<5>und einer oberen Grenze von 18 [J/cm<3>]<0>'<5>.
Das thermoplastische Elastomer kann ein thermoplastisches Polyurethan Block-Copolymer sein zumindest bestehend aus Monomereinheiten A und B, z.B.
ein Diblockcopolymer ([AB]n), ein Triblockcopolymer (An-Bm-An), ein Segementcopolymer ([Aa-Bb]n), ein SternBlockcopolymer ([An-Bm]xX mit x > 2).
Das thermoplastische Vulkanisat kann aus einem Ethylen/Propylen-Dien-Methylen (EPDM) - Polypropylen (PP)- Gemisch gebildet sein, wobei der EPDM- Anteil des Gemisches gemäss einer Ausführungsvariante ausgewählt sein kann aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 %, vorzugsweise 25 % insbesondere 30 %, und einer oberen Grenze von 45 %, vorzugsweise 40 %, insbesondere 35 % bzw. gemäss einer weiteren Ausfüh-
N2Ö05/111Ö0 rungsvariante der Polypropylen- Anteil des Gemisches ausgewählt sein kann aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 %, vorzugsweise 7 %, insbesondere 10 %, und einer oberen Grenze von 25 %, vorzugsweise 17 %, insbesondere 15 %.
Es kann damit die Bruchdehnung, je nach Ausgestaltung des EPDM/PP-Blends, d.h. mechanisches EPDM/PP-Blend oder EPDM/PP-Blend mit teilvernetzter EPDM-Phase oder hochvernetzter EPDM-Phase, eingestellt werden aufwerte ab ca. 300 bzw. 350 % bzw. für mechanische EPDM/PP-Blends können Werte in der Grössenordnung von 600 % bis 800 % erreicht werden. Ebenso ist die Reissfestigkeit entsprechend variierbar, beispielsweise zwischen 5 MPa und 30 MPa.
Besonders bevorzugt wird als Werkstoff für das erste Polymer EPDM.
Die Membrane(n) wird (werden) in die Membranträgerplatte eingebaut, wobei die Membranträgerplatte beispielsweise einen Dichtrand aufweisen kann und die Membrane lose im Dichtrand montiert wird.
Ebenso kann die Membrane an einer äusseren Oberfläche oder in einen Rahmen aus der Membranträgerplatte montiert werden.
Für den Einbau in die Membranträgerplatte kann beispielsweise ein Klemmring verwendet werden, wobei dieser Klemmring aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie z.B. Polypropylen oder PVDF, gebildet sein kann. Andererseits ist es ebenso möglich, diesen Klemmring ebenfalls aus einem erfindungsgemässen Formkörper herzustellen, der eine Beschichtung, zumindest bereichsweise, aus ultrahochmolekularen Polyethylen aufweist.
Dieser Klemmring in Form des erfindungsgemässen Formkörpers weist dabei vorteilhafterweise eine geringere Härte als die Membranträgerplatte auf, beispielsweise ist diese Härte ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 bzw. 30 bzw. 45 Shore A.
Selbstverständlich sind andere, als die genannten Härtewerte ausgewählt aus den genannten Bereichen möglich.
Prinzipiell richtet sich die Form der Membranträgerplatte nach der Form der verwendeten Membran, kann also beispielsweise rund oder auch polygonal, insbesondere viereckig bzw. quadratisch ausgebildet sein, wobei Grössen beispielsweise bis zu 2 m Durchmesser bzw.
Seitenlänge möglich sind.
N2005/H1ÖÖ Die Beschichtung des Substrates, d.h. des ersten Polymers, mit dem zweiten Polymer, also dem ultrahochmolekularen Polyethylen, kann zumindest bereichsweise erfolgen, wobei die Beschichtung vorteilhafterweise in jenen Bereichen angeordnet wird, welche entweder einer erhöhten mechanischen Belastung oder einem erhöhten chemischen Angriff durch die zu klärende Suspension oder das zu klärende Medium unterliegen, also beispielsweise jenen Bereich in denen dieses Medium mit der Membranträgerplatte in Kontakt kommen könnte.
Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die gesamte Membranträgerplatte mit den ultrahochmolekularen Polyethylen zu beschichten.
Die Scbichtdicke der UHMWPE Schicht kann je nach der gewünschten Resistenz bzw.
je nach Anwendungsfall unterschiedlich sein, wobei diese Schichtdicke ausgewählt sein kann aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,01 mm und einer oberen Grenze von 5 mm bzw. für Anwendungsfälle, welche einen geringeren Verschleiss der Membranträgerplatte bedingen, mit einer unteren Grenze von 0,1 mm und einer oberen Grenze von 2 mm bzw.
einer unteren Grenze von 0,5 mm und einer oberen Grenze von 1 mm.
Es ist ebenso möglich, dass die Schicht mehrlagig, zumindest bereichsweise, ausgebildet wird, sodass wiederum speziell nur jene Bereiche, die einem erhöhten mechanischen oder chemischen Angriff ausgesetzt sind, mit einer höheren Schichtdicke versehen werden und damit auch Kosten für die Membranträgerplatte eingespart werden können.
Im Gegensatz zu den Membranen, welche aus dem Stand der Technik bekannt und mit ultrahochmolekularen Polyethylen beschichetet sind, weist die Schicht auf dem Formkörper nach der Erfindung, also beispielsweise der Membranträgerplatte, keine Porigkeit auf, also eine geschlossenen Oberfläche.
Es wird damit verhindert, dass korrosive Medien an die Oberfläche des Substrates der Membranträgerplatte, d.h. des Formkörpers, gelangen.
Neben dieser Ausführungsvariante des Formkörpers als Membranträgerplatte, besteht weiters im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Membranen auf einer gesonderten Membranträgerplatte angeordnet sind, bzw. Filtertücher in einem Spannrahmen angeordnet sind, und der Formkörper als Membranplatte, welche zwischen den Membranen angeordnet wird, ausgebildet ist.
Eine derartige Membranplatte oder auch Druckplatte
N2005/111Ö0 kann beispielsweise die Funktion haben, denn Druck auf den sich bildenden Filterkuchen zu übertragen um ihn sozusagen auszupressen, wodurch diese Membranplatte eine gewisse Flexibilität aufweisen kann und deshalb mit einer Härte nach Shore A des Substrates, also beispielsweise des Elastomers, ausgebildet ist, welche im Bereich der unteren Grenzen der angegebenen Bereiche bzw. bis in die mittleren Wertebereiche der angegebenen Härtebereiche, reicht.
Es ist dabei auch von Vorteil, dass durch das ultrahochmolekulare Polyethylen die damit versehenen Bereiche eine höhere Steifigkeit erhalten, sodass also der Druck der auf die Filtertücher bzw. die Membranen und damit auf den Filterkuchen ausgeübt wird, möglichst gleichmässig übertragen wird.
Neben den genannten Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Formkörpers, kann dieser auch als Entwässerungsplatte oder aber auch als Schaber ausgebildet sein, wobei es von Vorteil sein kann, wenn der Schaber mit einer geringeren Härte ausgebildet ist, hingegen die Entwässerungsplatte wiederum eine höhere Härte aufweist.
Prinzipiell umfasst die Erfindung sämtliche Formkörper für Filterpressen, insbesondere Membranfilterpressen, welche aus einem ersten Polymer, insbesondere einem Elastomer, als Substrat gebildet sind,
dass mit den zu filtrierenden Medien in Kontakt kommen kann und dabei einem chemischen Angriff, beispielsweise durch Oxidation oder Korrosion, ausgesetzt sein kann, oder aber auch mechanischen Belastungen, wie z.B. Reibung, Kavitation, etc. ausgesetzt sein kann.
Im Hinblick auf die Reibung ist es von Vorteil, insbesondere aus Kostengründen, wenn die Beschichtung aus ultrahochmolekularem Polyethylen nur in den Bereichen einer erhöhten Reibung angeordnet wird.
Zur Erhöhung der Beständigkeit der UMWHPE Schicht ist es gegebenenfalls von Vorteil, wenn ein vernetztes ultrahochmolekulares Polyethylen bzw. ein zumindest teilweise vernetztes verwendet wird.
Verwendbar als ultrahochmolekulares Polyethylen sind z.B.
Produkte der Firma Ticona Engeeniering Polymers, welche unter der Handelsbezeichnung GHR zu erhalten sind.
Insbesondere sind dies die Typen GHR<(R)>HMW-PE (High Molecular Weight Polyethylen) und GHR<(R)>VHMW-PE (Very High Molecular Weight Polyethylen).
N2005/11100 Für die Herstellung der, zumindest teilweisen Beschichtung des Substrates aus dem ersten Polymer des erfindungsgemässen Formkörpers, besteht einerseits die Möglichkeit von Folien aus UMWHPE auszugehen, bzw. besteht andererseits die Möglichkeit das UMWHPE in Pulverform einzusetzen.
Für die erste Variante ist es möglich von einem Halbfertigfabrikat, welches aus gesintertem ultrahochmolekularen Polyethylen besteht, auszugehen, und von diesem Folien der gewünschten Schichtdicke zu schälen bzw. spanabhebend oder auf andere mechanische Weise zu erhalten. Diese Folie bzw.
Schicht kann in der Folge mit dem ersten Polymer, insbesondere dem Elastomer verpresst werden, wozu es beispielsweise möglich ist, dass diese Schicht bzw. Folie in eine Form eingelegt wird, darauf das Substrat gelegt wird, gegebenenfalls auf das Substrat nochmals eine Schicht bzw. Folie aufgelegt wird, und die Verpressung bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur durchgeführt wird. Vorzugsweise findet die Verpressung bei einem Druck, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 bar, bevorzugt 50 bar, und einer oberen Grenze von 1000 bar, bevorzugt 150 bar, statt.
Die Temperatur kann ausgewählt werden aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 130 [deg.]C und einer oberen Grenze von 250 [deg.]C.
In einer Abwandlung hierzu ist es möglich, dass die Schicht aus UHMWPE in einer Form eingelegt wird und darauf eine Elastomermischung eingespritzt wird und dass danach vulkanisiert wird, sodass sich durch den Vulkanisationsvorgang eine Verbindung mit der UHMWPE Schicht erreichen lässt. Es ist auf diese Weise möglich, zumindest einen Arbeitsschritt für das Verpressen der UMWHPE-Schicht mit dem ersten Polymer, d.h. insbesondere dem Elastomer einzusparen und auch komplexere Geometrien herzustellen.
Auch bei dieser Variante des Verfahrens ist es möglich auf die Elastomermischung zumindest eine weitere Schicht aus dem UHMWPE aufzulegen bevor die Vulkanisation erfolgt.
Es ist auch möglich, anstelle von Schichten einen Formkörper aus UHMWPE herzustellen, diesen in eine Form einzulegen und auf diesen beispielsweise ein Elastomer aufzuspritzen.
Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, den beschichteten Formkörper ausgehend von einem Pulver aus UMWHPE zu bilden, wobei dieses Pulver wiederum in eine Form eingebracht werden kann und daraufhin das Elastomer in die Form eingebracht wird. Während der anschliessenden Vulkanisation des Elastomers wird aufgrund der
N2005/11100 vorherrschenden Temperatur gleichzeitig eine Sinterung des UMWHPE-Pulvers erreicht.
Es bildet sich somit wiederum ein fester Film, bevorzugt mit geschlossener Oberfläche, aus dem ultrahochmolekularen Polyethylen aus, der aufgrund des oberflächlichen Anschmelzens bzw. Erweichens des UMWHPE-Pulvers mit dem Elastomer verbunden wird.
Es ist vor allem mit letzterer Verfahrensweise möglich anstelle der Schicht das UHMWPE selbst in Form eines Forteils herzustellen und mit dem ersten Polymer zu verbinden, sodass auch Formkörper mit komplexen Geometrien hergestellt werden können.
Zur Erhöhung der Haftfestigkeit der Schicht aus ultrahochmolekularen Polyethylen an dem ersten Polymer, ist es einerseits möglich diese thermisch, z.B. durch Beflämmung, vorzubehandeln bzw.
alternativ hierzu kann die Folie einer Glimmentladung unter Helium- oder Neonatmosphäre ausgesetzt werden, wobei sich reaktionsfähige Edelgasradikale bilden, die die Oberfläche der UHMWPE-Schicht angreifen und damit eine bessere Haftfähigkeit erreichen. Gegebenenfalls ist es mit dieser Vorbehandlung möglich die UMWHPE-Schicht mit dem ersten Polymer zu verkleben, sodass auf das Verpressen bzw. das Verbinden während der Vulkanisation verzichtet werden kann.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Oberfläche der UHMWPE -Schicht(en) oder des UHMWPE-Formkörpers und/oder des Elastomers zumindest bereichsweise durch Halogenierung, z.B. Chlorierung, insbesondere Flourierung, Ätzen, Behandlung mit Ozon und oder Coronabehandlung und/oder einer Plasmabehandlung und/oder mit Strahlung, z.B.
UV-Licht, Elektronenstrahlung, Ionenstrahlung, vorbehandelt werden, um die Haftfähigkeit zu verbessern.
Durch die Hochfrequenzentladung (Corona) kann gleichzeitig auch eine Reinigung durchgeführt werden, indem absorbierende Substanzen beseitigt werden können. Von Vorteil ist dabei, dass die Oberfläche "kalt" bleibt und damit die Grundeigenschaften des UHMWPE oder des ersten Polymers nicht bzw. nur in geringem Masse verändert werden. Es besteht damit auch die Möglichkeit spezielle funktionelle Gruppen, insbesondere auch an reaktionsträgen Oberflächen zu erzeugen. Durch die Corona- bzw. Plasmabehandlung lässt sich eine hohe Gleichmässigkeit der Schichtdicke und der Struktur erzeugen bzw. sind die Oberflächen- und Schichteigenschaften in weiten Grenzen an den jeweiligen Bedarfsfall gezielt einstellbar. Zudem ist das Corona- bzw.
Plasmaverfahren ein lösungsmittelfreier, d.h. tro-
N20ö5/11100 ckener Prozess, wodurch nicht nur der Vorteil in Richtung auf die Umwelt gegeben ist, sondern auch Kosten für Chemikalien eingespart werden können.
Es kann weiters von Vorteil sein, wenn die Oberfläche der UHMWPE-Schicht(en) bzw. des U[Eta]MWPE-Formkörpers und/oder des ersten Polymers, insbesondere des Elastomers, wenn dieses beispielsweise als Matte eingesetzt wird, vor dem Verbinden miteinander zumindest bereichsweise, insbesondere in jenen Bereichen, in denen die Verbindung erfolgt, aufgeraut wird. Diese Aufrauung kann mechanisch, z.B. mit einer Bürste, einer Sandstrahldüse, einem Schleifkörper, wie z.B. Schmirgelpapier, einem Fräser erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Aufrauung auch chemisches durchgeführt werden, z.B. durch besprühen oder tauchen mit oder in eine(r) Ätz- bzw.
Beizlösung oder einem Lösungsmittel zum Anlösen der Oberfläche, wodurch ebenfalls eine Verbesserung der Haftung des UHMWPE 's auf dem ersten Polymer durch Ausbildung einer Art "Verkrallung" durch das Eindringen des Beschichtungsmaterials in die Vertiefungen bzw. Furchen in der Oberfläche des Profilelementes bzw. des Grundkörpers bzw. durch die Vergrösserung der für die Haftung zur Verfügung stehenden Oberfläche erzielt werden kann.
Selbstverständlich besteht die Möglichkeit die Schicht(en) bzw. den oder die Formkörper vor der Verbindung mit dem ersten Polymer zu reinigen.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B.
ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder grösser und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
Die Ausfuhrungsbeispiele beschreiben mögliche Ausfuhrungsvarianten des Formkörpers, wobei an dieser Stelle angemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten desselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner
N2Ö05/111Ö0 Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mitumfasst.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
N2005/11100
The invention relates to a shaped body for a filter press comprising a substrate made of a first polymer, on which a second polymer is arranged at least in regions. In particular, the invention relates to the formation of the shaped body as a scraper, seal, drainage plate, membrane carrier plate, membrane plate or pressure plate. Furthermore, the invention also includes a method for producing the shaped body.
Filter presses consist of several, juxtaposed elements, the filter plates together. Around these plates a membrane is stretched, which lets only liquids through. The filter plates are pressed together under pressure while the mixture to be clarified is pressed between the filter plates from inside to outside. The solid increasingly condenses as the liquid runs out of the press.
From a certain density of the filter cake is removed. In membrane filter presses, one or two membranes are clamped on a membrane support plate, depending on the variant, which are made, for example, of high molecular weight, highly heat-stabilized polypropylene. Such membranes, in combination with a thermoplastic elastomer as a surface protection, can be adapted to specific requirements of filtration plants. The elastomeric membranes disposed on both sides of the membrane support plate may be made of vulcanized or thermoplastic specialty elastomers, such as e.g. EPDM, NBR, SBR, PP-TPE, etc. The membrane support plate is made according to the prior art of PEHM, PPH, PPC, or PVDF, but may also be made of a metal, e.g.
Steel, aluminum, etc. may be formed, whereby the formation of a frame made of said materials, in which the membrane (s) are held, is possible. The plate sizes can be for example from 150 mm x 150 mm to 2000 mm x 2000 mm. In addition to the polymers mentioned for the membranes
N2O05 / 11100 themselves, these may also consist of polyethersulfone, polyacrylonitrile, cellulose acetate, etc.
Since the liquid-solid mixtures to be clarified are sometimes extremely aggressive, the life of such Membranträger- or chamber plates is sometimes very limited.
It is therefore an object of the invention, the durability of moldings for filter presses, in particular membrane (carrier) plates or
Increase pressure plates or drainage plates.
This object is achieved in each case independently by the above-mentioned shaped body, in which the second polymer is formed by an ultra-high molecular weight polyethylene, by a process for producing this shaped body, and by a filter press, which is equipped with this shaped body. The advantage here is that a higher chemical resistance and oxidation resistance to oxidizing substances in the mixture to be clarified can be achieved by the inventive, at least partially coating with the ultra-high molecular weight polyethylene. Furthermore, by the very high temperature resistance for plastics advantageous in terms of hot filtration.
Similar to PTFE, UHMWPE also has a low coefficient of friction, so that the reduced friction on the one hand the discharge of the filter cake can be simplified, on the other hand, the friction is reduced to the actual membrane, so that they have a higher mobility and thus a reduced Zerstöranfalligkeit.
Due to the hardness, in particular the surface hardness of the molded body, a high abrasion resistance is achieved. In addition, the molded body coated with UHMWPE has a higher rigidity. With regard to the microbial resistance, an improvement is achieved, so that the inventive molding is also suitable for filter presses that come into contact with drinking water or food or pharmaceuticals.
In contrast to conventional materials used in this field, such as e.g. Polyamide or polytetrafluoroethylene may be subjected to pretreatment with special adhesives, such as e.g. Chemosil <(R)>, be waived.
N20ö5 / 1110ö The first polymer of the molding can be formed by an elastomer so that the molding can better adapt to the respective pressure conditions in the filter press without being destroyed.
It is advantageous if this elastomer is non-polar or medium-polar, in order to achieve a better adhesion of the UHMWPE.
To further improve this effect, the elastomer can have a cohesive energy density - with which the polarity of the elastomer can be expressed -
is selected from a range having a lower limit of 10 [J / cm <3>] <0> '<5> and an upper limit of 18 [J / cm <3>] <0>' <5>.
In particular, the elastomer is selected from a group comprising rubber, in particular natural rubber (NR), EPDM, IIR, XIIR, SBR, CSM, CM, CR, BR, PU, thermoplastic elastomers, such as e.g.
thermoplastic vulcanizates (TPV), for example EPDM / PP, thermoplastic polyurethanes (TPU), styrene-based thermoplastic elastomers, for example styrenic triblock thermoplastic copolymers (SBS, SIS, SIBS), thermoplastic natural rubber (NR-TP), EVA / PVDC blends , NBR / PP blends, polyetheresters, polyetherhemides, olefin-based thermoplastic elastomers (TPO), thermoplastic nitrile rubber (TP-NBR), thermoplastic fluorocarbon rubber (TP-FKM), thermoplastic silicone rubber (TP-Q), copolymeric polyetherester (CPO, CPA) , PolyetherBlockarmide (PEBA), blends of crosslinked EPM or EPDM with polyolefins (TPO), blends of unvemetzten EPM or EPDM in polyolefins, and mixtures or
Blends of it.
To increase the resistance of the molded body is advantageous if the elastomer has a Shore A hardness, selected from a range with a lower limit of 30 and an upper limit of 95. It thus also a certain adaptability to different filtration conditions, as well as different pressure conditions , As well as to different sizes of the filter presses in which these moldings are used, possible.
According to embodiments, it is possible that the hardness of the elastomer is selected according to Shore A, from a range with a lower limit of 45 and an upper limit.
N2005 / 11100 ren limit of 85 or
a lower limit of 65 and an upper limit of 75, whereby the press properties of this molding and thus the filtration result can be improved.
The molded body may be formed as a layer. It is also conceivable or within the scope of the invention possible that UHMWPE form itself as a molded part, which is connected to the first polymer.
It is thus possible a certain variability of the molding in terms of its surface texture and thus also in terms of its applicability in filter presses, in which case in particular the use of UHMWPE and its ease of processing into moldings for filter presses with special internal geometries is advantageous.
The layer may have a layer thickness selected from a range with a lower limit of 0.01 mm and an upper limit of 5 mm, whereby the molded body in turn can be adapted to a wide variety of pressure conditions in filter presses, so for example low pressure or medium pressure or High-pressure presses, without the risk that the molding has only a relatively short life.
In addition, it is possible with such layer thicknesses to influence the chemical resistance, or the abrasion resistance and temperature resistance of the molding within certain limits, so that it can be used more versatile for different liquid-solid mixtures to be separated
According to embodiments, the layer thickness may be selected from a range with a lower limit of 0.1 mm and an upper limit of 2 mm, or with a lower limit of 0.5 mm and an upper limit of 1 mm.
It is also possible to form the layer, at least in regions, in several layers, so that a reinforcement in certain areas of the shaped body, i. in its surface areas, can take place in which this shaped body of an increased mechanical or
exposed to chemical stress.
To further increase the resistance or strength of the molded body, it is possible to use a, at least partially crosslinked UHMWPE.
N2ÖÖ5 / 11100 In order to increase the adhesive strength and thus to avoid delamination, it is advantageous to compress the UHMWPE with the first polymer.
In an alternative to this, this effect can also be achieved by sintering the UHMWPE, in particular a powder, onto the first polymer.
To increase the adhesion of the UHMWPE to the first polymer, it is possible that this is thermally pretreated, for example by flaming, and / or oxidatively.
Alternatively, or additionally, the UHMWPE may be surface-activated, particularly under inert gas atmosphere and / or with halogens, e.g. by gas phase fluorination, or
by corona treatment.
To avoid passage of liquid through the UHMWPE and thus to avoid attack, especially chemical attack, of the first polymer, it is advantageous if the UHMWPE has a closed surface, i. the layer thus formed has a closed surface.
According to a variant embodiment of the filter press, it is provided that the UHMWPE is arranged at least in the area of increased friction between the support body and the filter membrane, whereby an increased service life of the filter membrane is achieved.
The layer of the UHMWPE, which is applied to the first polymer, according to a variant of the method by peeling or machining of a semi-finished product, in particular a UHMWPE sintered cake, are produced.
The advantage here is that the layer thicknesses can be varied, with no large storage for different layer thicknesses of UHMWPE is required.
The pressing of the layer with the first polymer is advantageously carried out in addition to the application of pressure, also using an elevated temperature, this being selected from a range with a lower limit of 130 ° C. and an upper limit of 250 ° C. C, whereby the adhesive strength can be improved by the at this temperature tough plastic first polymer with simultaneous sintering of the UHMWPE.
N20Ö5 / 11100 The UHMWPE layer can for this purpose be placed in a mold and optionally held therein, whereupon an elastomer mixture, in particular for an elastomer of the above-mentioned type, is injected or inserted, e.g.
as a mat, whereby more complex geometries of the molded body can be produced.
Instead of peeling layers of a sintered cake, it is provided according to a variant of the method that UHMWPE used as a powder, these powders in a mold and thereon an elastomer mixture, again in particular for an elastomer of the type mentioned above, is introduced by the vulcanization of the elastomer, ie
the temperature which is required for the UHMWPE powder is sintered at the same time, during which a correspondingly good adhesion to the elastomer can be achieved during the sintering process.
For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail below.
By way of introduction, it should be noted that individual features or combinations of features from the various embodiments described represent separate, inventive or inventive solutions.
It is known that filter presses, such as chamber or membrane filter presses, consist of a plurality of filter plates which are equipped with filter cloths and are arranged one behind the other. Between the filter plates are formed in this way filter chambers, in which via a feed the suspension to be filtered and pressure is introduced.
Through the filter cloths while a filter cake is separated from the filtrate, which is derived via a Filtratablauf. For ejection of the filter cake as well as for cleaning and maintenance or to change the filter chambers, the individual filter plates are detached from each other and moved relative to each other. For this purpose, the individual filter plates are arranged on frames on which they are displaceable.
Filter presses are used for the separation of solid-liquid mixtures, for example for sludge dewatering, for the clarification of suspensions, for example in polymer conditioning or even in the food industry, such. in beer production.
In addition, filter presses can also be used in the food industry
N2Ö05 / 11100 still have the effect of filtering out harmful germs when using microporous membranes.
Due to the microporosity of some filter cloths, in particular membrane filter presses, it is necessary to abandon the suspension to be clarified by means of pressure on the filter press in order to overcome the resistance, which is also partly caused by the forming filter cake. Such filter presses are known for example from DE 102 52 621 B3 and DE 39 11 697 AI.
There is a comprehensive state of the art for this, so that the structural design of a filter press - to avoid repetition - will not be discussed at this point.
In filter presses, so-called membranes are used in addition to conventional filter cloths. These membrane filters are thin, highly porous materials with a defined pore size, which can be made of plastic or ceramic. For example, these materials are composed of cellulose blends, polyamides, polyimides, polyurethanes, polysulfones, nylon 66, polyolefins, e.g. PTFE or PVPF.
These membranes may also be coated, as e.g. DE 39 11 697 A1 discloses, from which a filter membrane of a polymeric substrate is known, the surface of which is coated with a crosslinked polyhydroxyalkyl acrylate or methacrylate or polyacrylamide or methacrylamide.
It is also already known from the prior art, in particular DE 699 15 691 T2, to provide filter membranes with a layer of ultra-high molecular weight polyethylene.
The membrane plates themselves, that is, for example, the support bodies for the membranes, have so far received little attention. This is where the invention starts.
In a first embodiment of the invention, the shaped body is designed as a so-called membrane carrier plate.
Membrane carrier plates serve to receive the membranes and consist for example of a substrate made of a first polymer. This polymer can, as known from the prior art, be formed by polypropylene, or this polymer can also be an elastomer. Since the membrane support plate of the membrane should give a certain support, it is advantageous that it has sufficient inherent rigidity. For this purpose, according to the invention, the first polymer can be an
N2Ö0S / 11100 lastomer, which has a hardness up to an upper limit of 105 Shore A or 95 Shore A or 75 Shore A.
In particular, elastomers selected from a group comprising rubber, in particular natural rubber (NR), ethylene-propylene-diene elastomers (EPDM), butyl rubber (IIR), carboxylated butyl rubber (XIIR), styrene-butadiene rubber (SBR) are used for the membrane support plate according to the invention. , Poly (chlorosulfone-methylene) rubber (CSM), chloroprene rubber (CR), butadiene rubber (BR), nitrile rubber (NBR), carboxylated nitrile rubber (XNBR), bromobutyl rubber (BIIR), chlorinated polyethylenes (CM), polyisoprenes (IR), chlorosulfonated Polyethylene (CSM), an ethylene-propylene rubber (EPM, EPDM), a thermoplastic elastomer, such as
a polyurethane, an ethylene-phenyl-acetate rubber (EVA, EVM), an acrylate rubber (ACM, ANM), an epichlorohydrin rubber (CO), a polyurethane rubber (AU, EU), a silicone rubber (P / VMQ), and derivatives thereof , such as Chlorinated rubbers, as well as mixtures or blends or blends thereof. In particular, it is advantageous if an elastomer which is non-polar or medium-polar is used as the membrane carrier plate for the production of the shaped body. Since determination of the polarity of elastomers is sometimes difficult, the cohesive energy density, which is e.g. can be determined from source measurements, used.
The cohesive energy density of the elastomer is preferably selected from a range having a lower limit of 5 [J / cm <3>] <0> '<5> and an upper limit of 23 [J / cm <3>] <0>'. <5>, preferably with a lower limit of 7 [J / cm <3>] <0> '<5> and an upper limit of 20 [J / cm <3>] <0>' <5>, in particular with a lower limit of 10 [J / cm <3>] <0> '<5> and an upper limit of 18 [J / cm <3>] <0>' <5>.
The thermoplastic elastomer may be a thermoplastic polyurethane block copolymer at least consisting of monomer units A and B, e.g.
a diblock copolymer ([AB] n), a triblock copolymer (An-Bm-An), a segmented copolymer ([Aa-Bb] n), a star block copolymer ([An-Bm] xX where x> 2).
The thermoplastic vulcanizate can be formed from an ethylene / propylene-diene-methylene (EPDM) -polypropylene (PP) mixture, wherein the EPDM content of the mixture according to one embodiment variant can be selected from a range with a lower limit of 20%, preferably 25%, in particular 30%, and an upper limit of 45%, preferably 40%, in particular 35% or according to another embodiment.
N2Ö05 / 111Ö0 variant of the polypropylene portion of the mixture may be selected from a range with a lower limit of 5%, preferably 7%, in particular 10%, and an upper limit of 25%, preferably 17%, in particular 15%.
It can thus the elongation at break, depending on the design of the EPDM / PP blend, i. mechanical EPDM / PP blend or EPDM / PP blend with partially cross-linked EPDM phase or highly cross-linked EPDM phase, values of approx. 300 or 350% can be set or values of the order of 600 for mechanical EPDM / PP blends % to 800% can be achieved. Likewise, the tensile strength is correspondingly variable, for example between 5 MPa and 30 MPa.
Particularly preferred as the material for the first polymer EPDM.
The membrane (s) is (are) installed in the membrane carrier plate, wherein the membrane carrier plate, for example, may have a sealing edge and the membrane is loosely mounted in the sealing edge.
Likewise, the membrane can be mounted on an outer surface or in a frame of the membrane support plate.
For example, a clamping ring may be used for installation in the membrane support plate, this clamping ring being made of a thermoplastic such as e.g. Polypropylene or PVDF, may be formed. On the other hand, it is also possible to produce this clamping ring also from a shaped body according to the invention, which has a coating, at least in regions, of ultra-high molecular weight polyethylene.
This clamping ring in the form of the inventive molding advantageously has a lower hardness than the membrane support plate, for example, this hardness is selected from a range with a lower limit of 20 or 30 or 45 Shore A.
Of course, other than the hardness values selected from the above areas are possible.
In principle, the shape of the membrane support plate is based on the shape of the membrane used, so it may for example be round or polygonal, in particular square or square, with sizes, for example, up to 2 m diameter or
Side length are possible.
N2005 / H1ÖÖ The coating of the substrate, i. the first polymer, with the second polymer, ie the ultra-high molecular weight polyethylene, can be carried out at least in regions, the coating advantageously being arranged in those regions which either have an increased mechanical stress or an increased chemical attack by the suspension to be clarified or the medium to be clarified subject, so for example, those areas in which this medium could come into contact with the membrane support plate.
Of course, it is within the scope of the invention possible to coat the entire membrane carrier plate with the ultra-high molecular weight polyethylene.
The thickness of the UHMWPE layer can vary depending on the desired resistance or
be different depending on the application, this layer thickness may be selected from a range with a lower limit of 0.01 mm and an upper limit of 5 mm or for applications that require less wear of the membrane support plate, with a lower limit of 0 , 1 mm and an upper limit of 2 mm or
a lower limit of 0.5 mm and an upper limit of 1 mm.
It is also possible that the layer is formed in multiple layers, at least regionally, so that in turn only those areas that are exposed to increased mechanical or chemical attack are provided with a higher layer thickness and thus costs for the membrane support plate can be saved.
In contrast to the membranes, which are known from the prior art and coated with ultra-high molecular weight polyethylene, the layer on the shaped body according to the invention, so for example the membrane support plate, no porosity, so a closed surface.
It is thus prevented that corrosive media to the surface of the substrate of the membrane support plate, i. of the molding, get.
In addition to this embodiment variant of the molded body as a membrane support plate, further exists within the scope of the invention, the possibility that the membranes are arranged on a separate membrane support plate, or filter cloths are arranged in a clamping frame, and the shaped body as a membrane plate, which is arranged between the membranes formed is.
Such a membrane plate or pressure plate
N2005 / 111Ö0, for example, can have the function of transferring pressure to the forming filter cake so as to squeeze it out, as a result of which this membrane plate can have a certain flexibility and is therefore formed with a Shore A hardness of the substrate, for example of the elastomer. which ranges in the range of the lower limits of the specified ranges or up to the middle value ranges of the specified hardness ranges.
It is also advantageous that the areas provided with it have a higher stiffness due to the ultra high molecular weight polyethylene, so that the pressure exerted on the filter cloths or the membranes and thus on the filter cake is transferred as evenly as possible.
In addition to the aforementioned embodiments of the inventive molding, this may also be formed as a dewatering plate or as a scraper, it may be advantageous if the scraper is formed with a lower hardness, whereas the dewatering plate in turn has a higher hardness.
In principle, the invention encompasses all shaped bodies for filter presses, in particular membrane filter presses, which are formed from a first polymer, in particular an elastomer, as a substrate,
that can come into contact with the media to be filtered and thereby be exposed to a chemical attack, for example by oxidation or corrosion, or also mechanical loads, such. Friction, cavitation, etc. may be exposed.
With regard to the friction, it is advantageous, in particular for reasons of cost, if the coating of ultra-high molecular weight polyethylene is arranged only in the regions of increased friction.
To increase the resistance of the UMWHPE layer, it may be advantageous to use a crosslinked ultrahigh molecular weight polyethylene or an at least partially crosslinked one.
Usable as ultra-high molecular weight polyethylene are e.g.
Products of the company Ticona Engeeniering Polymers, which can be obtained under the trade name GHR.
In particular, these are the types GHR <(R)> HMW-PE (High Molecular Weight Polyethylene) and GHR <(R)> VHMW-PE (Very High Molecular Weight Polyethylene).
N2005 / 11100 For the production of, at least partial coating of the substrate of the first polymer of the inventive molding, on the one hand there is the possibility of films from UMWHPE go out, or on the other hand there is the possibility to use the UMWHPE in powder form.
For the first variant, it is possible to start from a semi-finished product which consists of sintered ultrahigh-molecular-weight polyethylene, and to peel from it the desired layer thickness or to obtain it in a different mechanical manner. This foil or
Layer can be pressed in sequence with the first polymer, in particular the elastomer, for which it is possible, for example, that this layer or film is placed in a mold on which the substrate is placed, optionally on the substrate again a layer or film is applied, and the compression is carried out at elevated pressure and elevated temperature. Preferably, the compression takes place at a pressure selected from a range with a lower limit of 10 bar, preferably 50 bar, and an upper limit of 1000 bar, preferably 150 bar instead.
The temperature can be selected from a range with a lower limit of 130 ° C and an upper limit of 250 ° C.
Alternatively, it is possible that the layer of UHMWPE is placed in a mold and an elastomer mixture is injected thereon and vulcanized thereafter so that a connection with the UHMWPE layer can be achieved by the vulcanization process. It is possible in this way, at least one step for pressing the UMWHPE layer with the first polymer, i. especially save the elastomer and also produce more complex geometries.
In this variant of the method as well, it is possible to apply at least one further layer of the UHMWPE to the elastomer mixture before the vulcanization takes place.
It is also possible, instead of layers, to produce a shaped body made of UHMWPE, to place it in a mold and, for example, to spray an elastomer onto it.
According to one embodiment variant of the invention, it is provided to form the coated shaped body starting from a powder of UMWHPE, wherein this powder can in turn be introduced into a mold and then the elastomer is introduced into the mold. During the subsequent vulcanization of the elastomer is due to the
N2005 / 11100 prevailing temperature simultaneously achieved a sintering of the UMWHPE powder.
Thus, once again, a solid film, preferably with a closed surface, is formed from the ultrahigh molecular weight polyethylene, which is bonded to the elastomer due to the surface smearing or softening of the UMWHPE powder.
It is especially possible with the latter method, instead of the layer, to produce the UHMWPE itself in the form of a for-part and to bond it to the first polymer, so that moldings with complex geometries can also be produced.
To increase the adhesion of the ultra high molecular weight polyethylene layer to the first polymer, on the one hand, it is possible to thermally, e.g. by Beflämmung to pretreat or
Alternatively, the film can be exposed to a glow discharge under helium or neon atmosphere to form reactive noble gas radicals which attack the surface of the UHMWPE layer and thus achieve better adhesion. Optionally, it is possible with this pretreatment to bond the UMWHPE layer with the first polymer, so that can be dispensed with the pressing or bonding during vulcanization.
Alternatively, or additionally, the surface of the UHMWPE layer (s) or the UHMWPE shaped article and / or elastomer may be at least partially exposed by halogenation, e.g. Chlorination, in particular flourisation, etching, treatment with ozone and / or corona treatment and / or plasma treatment and / or with radiation, e.g.
UV light, electron beam, ion beam, pretreated to improve the adhesion.
The high-frequency discharge (corona) can be carried out at the same time a cleaning, by absorbing substances can be eliminated. The advantage here is that the surface remains "cold" and thus the basic properties of the UHMWPE or the first polymer are not or only slightly changed. It is thus also possible to produce special functional groups, in particular also on inert surfaces. The corona or plasma treatment can produce a high uniformity of the layer thickness and the structure or the surface and layer properties can be selectively adjusted within wide limits to the respective requirement. In addition, the corona or
Plasma process a solvent-free, i. TRO
N20ö5 / 11100 process, which not only gives environmental benefits, but also saves on chemicals costs.
It may also be advantageous if the surface of the UHMWPE layer (s) or of the U [Eta] MWPE shaped body and / or of the first polymer, in particular of the elastomer, if this is used, for example, as a mat, before joining together roughened at least in certain areas, in particular in those areas where the connection takes place. This roughening may be mechanical, e.g. with a brush, a sandblasting nozzle, an abrasive article, e.g. Emery paper, made a cutter. Alternatively or additionally, the roughening can also be carried out chemically, e.g. by spraying or dipping with or into an etching or
A pickling solution or a solvent for solubilizing the surface, which also improves the adhesion of the UHMWPE 's on the first polymer by forming a kind of "scribing" by the penetration of the coating material into the recesses or furrows in the surface of the profile element or the base body or by enlarging the surface available for adhesion.
Of course, it is possible to clean the layer (s) or the molding (s) prior to bonding with the first polymer.
All statements of value ranges in the present description should be understood to include any and all sub-ranges thereof, e.g.
the indication 1 to 10 should be understood to include all sub-ranges, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10, i. all sub-regions begin with a lower limit of 1 or greater and end at an upper limit of 10 or less, e.g. 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1 or 5.5 to 10.
The exemplary embodiments describe possible embodiments of the molded body, it being noted at this point that the invention is not limited to the specifically illustrated embodiments of the same, but rather also various combinations of the individual embodiments are mutually possible and this variation possibility due to the teaching of technical action by representational Invention in the skill of those skilled in this technical field.
So there are all conceivable variants, by combinations of individual
N2Ö05 / 111Ö0 Details of the embodiment variant shown and described are possible, including the scope of protection.
The task underlying the independent inventive solutions can be taken from the description.
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