Verfahren zur Herstellung poröser Formkörper.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung poröser Formkörper, beispielsweise für Filter, Diaphragmen usw., welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass als Ausgangsstoffe für die Herstellung dieser Körper Kunstharze in Gestalt von kleinen Teilchen verwendet werden, die an ihren Berührungsstellen unter Freilassung von Zwischenräumen miteinander verbunden werden. Die Einzelteilchen der zu verwendenden Masse können in Pulver-, Körner- oder Faserform vorliegen.
Mit Hilfe des neuen Verfahrens können poröse Körper erzeugt werden, die in weiten Grenzen nach Bedarf geformt und verformt werden können, und nicht spröde, sondern vielmehr elastisch sind, so dass sie den auf sie einwirkenden Kräften durch Verformung nachgeben können, ohne zu splittern oder zu zerbrechen. Ihr Gewicht ist viel geringer als das der gebräuchlichen Steinfilter. Infolge ihrer grösseren mechanischen Beanspruchungsfähigkeit können sie in sehr geringer Wandstärke, in viel grösseren Platten oder Körpern hergestellt werden als bisher und es kann an Befestigungsmitteln, Einfassungseinrichtungen usw. beträchtlich gespart und der verfügbare Raum infolgedessen für Filterzwecke besser ausgenützt werden. Infolgedessen haben sie geringen Durchfluss wider- stand und sind sehr leistungsfähig.
Besonders wichtig ist auch, dass zur Herstellung der neuen Filter oder dergleichen kein teuerer Brennprozess mit Temperaturen im Bereich von 1000 bis 1200 nötig ist, sondern eine mässige Erwärmung genügt.
Die einzelnen, verhältnismässig kleinen Teile des Ausgangsstoffes werden miteinander so verbunden, dass zwischen ihnen Poren freibleiben, deren durchschnittliche Grösse durch entsprechende Wahl der Grösse jener Teile bestimmt werden kann.
Als Ausgangsstoffe haben sich ausser anderen polymeren Kunstprodukten der in der Technik unter der Bezeichnung : unst- harze" verstandenen Stoffklasse zum Beispiel auch polymere Ester der a-Methacrylsäure, insbesondere der polymere Methylester derselben von der Formel:
EMI2.1
als ausgezeichnet geeignet erwiesen.
Die mit diesen Ausgangsstoffen hergestellten porösen Körper sind transparent und lassen infolgedessen etwaige Verunreinigungen leicht erkennen. Sie sind ferner gegen Flusssäure, gegen sämtliche konzentrierte Alkalien, auch gegen konzentrierte Salzsäure und sämtliche verdünnte Mineralsäuren, Ö1 und dergl. beständig.
Für besondere Zwecke wird mit Vorteil ein Vinyl-Polymerisat mit Rohlenwasser- stoff- Charakter verwendet, etwa das unter dem Namen ,,Luvican" bekannte.
Die entsprechend kleinen Teile des Ausgangsstoffes werden unter Freilassung der zwischen ihnen natürlicherweise befindlichen porenartigen Hohlräume in geeigneter Weise miteinander verbunden. An Stelle eines besonderen Bindemittels kann vorteilhaft der Stoff selbst benützt werden, aus dem die Teile bestehen, dann entsteht ein physikalisch und chemisch vollständig homogener Körper.
Hierzu stehen mehrere Wege zur Verfügung.
Die Ausgangsstoffteile können durch ein Lösungsmittel an ihrer Oberfläche vorübergehend erweicht und dadurch bindefähig gemacht werden.
Man kann beispielsweise Ausgangsstoffe wählen, die in organischen Lösungsmitteln bekannter Art löslich sind, und zwar solchen Lösungsmitteln, die sich mit bekannten technischen Mitteln leicht wieder beseitigen lassen, also z. B. Ketone, Ester, Äther und dergleichen, die durch Anwendung von Vacuum oder durch Erhitzung usw. entfernt werden können. Die zerkleinerten Ausgangsstoffe werden mit einem derartigen Lösungsmittel vermischt, von diesem hierbei an ihrer Oberfläche bis zu einer angemessenen Tiefe gelöst und sodann unter Druck zusammengepresst; hierauf wird das-Lösungsmittel in der genannten Art, beispielsweise durch Verdunsten, wieder entfernt.
Zweckmässig wird in dem Lösungsmittel vor seiner Anwendung schon so viel von dem verwendeten EXunst- stoff oder einem andern geeigneten EZunst- stoff aufgelöst, dass das Auflösungsvermögen dieses Lösungsmittels entsprechend herabgesetzt ist und in der Hauptsache nur noch ein Erweichen der Körneroberfläche erreicht wird, ohne wesentliches Herauslösen von Ma- terial.
Es empfiehlt sich, hierbei bis nahe an die Sättigungsgrenze heranzugehen. Dabei ist es natürlich gleichgultig, wie viel von dem gelösten Stoff aus den zum Aufbau des Kör- pers bestimmten Körnern stammt und wie viel anderweitig hinzugefügt ist.
Man kann auch das Lösungs- oder Weichmachungsmittel oder das Bindemittel in Dampf- oder Gasform auf die bereits in eine Form eingebrachte Masse einwirken lassen.
Beispielsweise verfährt man zur Ausführung des Verfahrens in folgender Weise:
Die körnige, aus einem Kunstharz, z. B. einem polymeren Ester, wie dem Methylester der a-Methacrylsäure bestehende Masse, aus der ein porös er Körper aufgebaut werden soll, wird in eine geeignete Pressform eingefüllt, sodann wird ein geeignetes, zweckmässig organisches Lösungsmittel für den Grundstoff der Körner in Gestalt von Dampf oder Gas in die Pressform eingeleitet, so lange, bis die Körneroberfläche dadurch bindefähig geworden ist. Dann wird die Masse in der Form unter geeigneten Druck gesetzt, der dann die Körner an ihren Berührungsstellen miteinander verbindet.
Die Verwendung eines Weichmachungsoder Lösungsmittels in Gas- oder Dampfform bietet den Vorteil einer besonders raschen und gleichmässigen Einwirkung auf die gesamte Körneroberfläche. Die gewollte Wirkung kann zweckmässig durch Wärmezufuhr zu den Körnern noch unterstützt werden.
Die verwendeten Dämpfe können in der Weise gewonnen werden, dass ein kräftiger Luftstrom durch oder über ein leicht verdampfbares Lösungsmittel geleitet wird, so dass sich der Luftstrom in genügender Weise mit Lösungsmitteldampf belädt.
Eine besonders gründliche und gleichmässige Wirkung des zugeführten Dampfes oder Gases auf die einzelnen Körper kann dadurch erreicht werden, dass die Form, in welcher sich die Körner während der Zufuhr befinden, so bewegt, z. B. geschüttelt- wird, dass sich möglichst keine Stelle der Körner- oberfläche der Einwirkung entziehen kann.
Statt ein Lösungsmittel anzuwenden, kann man auch genügend temperaturbeständige Ausgangsstoffe in pulver- oder körnerförmiger Gestalt bis zu ihrer Erweichung erhitzen, in dieser Temperatur verpressen und sodann wieder abkühlen. Die Erhitzung kann mit beliebigen technischen Hilfsmitteln, beispielsweise durch elektrische Widerstandsheizung erfolgen. Da der Erweichungspunkt der hier verwendeten Ausgangsstoffe im Gegensatz zu jenem mineralischer Stoffe verhältnismässig sehr niedrig liegt, beispielsweise bei 100 bis 150 , so bietet die Anwendung dieses Verfahrens keinerlei Schwierigkeiten und lässt sich in wirtschaftlicher Weise durchführen. Durch das Pressen bei der Erweichungstemperatur und die nachfolgende Abkühlung werden die einzelnen Bestandteile fest miteinander verbunden, so dass gleichfalls ein vollständig homogener poröser Formkörper entsteht.
Die meisten der in Betracht kommenden Kunststoffe sind in der Form von mehr oder weniger regelmässigen Körnern zu verwenden. Für besondere Zwecke, beispielsweise wo ein faseriges Gefüge gewünscht wird, etwa-für-Diaphragmen, z. B. für Elektrolyse, z. B. Chloralkali-Elektrolyse, ist das oben erwähnte Vinyl-Polymerisat mit Kohlen- wasserstoff - Charakter besonders geeignet, das ein asbestähnliches Gefüge hat und Temperaturen über 100 standhält, beispielsweise bei 140 noch mechanische Beanspruchung verträgt und kurzzeitig sogar wesentlich höhere Erwärmung verträgt.
Soweit die verwendeten Ausgangs stoffe, z. B. das zuletzt genannte Vinyl-Polymerisat, kapillar-inaktiv sind, kann die Leistung des Filters bei gegebener Druckdifferenz beträchtlich gesteigert oder der zum Hindurchtreiben einer bestimmten Flüssigkeitsmenge erforderliche Druck stark verringert werden, wenn der poröse Körper mit einem geeigneten Benetzungsmittel benetzt wird. Besondere Vorteile bietet die Behandlung mit Netzmitteln für die erfindungsgemäss hergestellten porösen, z. B. plattenförmigen oder cylindrischen Körper, sofern diese als Diaphragmen, z. B. in der Chloralkali-Elektrolyse, verwendet werden sollen.
Denn es hat sich gezeigt, dass der elektrische Widerstand solcher Diaphragmen durch die Behandlung mit den Netzmitteln, wie zum Beispiel den unter den Handelsnamen Humectol, Neckal und Igepon bekannten Stoffen, ganz erheblich vermindert wird. Ausser den genannten Stoffen können auch andere Netzmittel der verschiedensten Art, insbesondere aus der Klasse der be kannten handelsüblichen, z. B. durch Behandlung hochmolekularer aliphatischer Alkohole mit Sulfonierungsmitteln erhaltenen Sulfonate Verwendung finden, wobei man von Fall zu Fall leicht durch einen einfachen Vorversuch feststellen kann, welches der zur Verfügung stehenden Netzmittel für den vorliegenden Einzelfall, zum Beispiel je nach Art des für das Diaphragma oder Filter verwendeten Kunststoffes am geeignetsten ist.
Es liegt ein Bedürfnis an sogenannten doppelporösen Körpern vor, die beispielsweise als Filterkörper, Filterplatten usw. oder als Diaphragmen dienen sollen und bei denen eine feinporige Schicht über einer grossporigen Schicht liegen soll.
Die Herstellung keramischer : Körper die- ser Art ist bis jetzt noch nicht in einwandfreier Weise gelungen.
Auch bei Verwendung einer andern als keramischen Bindung liess sich auf einem Weg, der für fabrikationsmässige Fertigung noch brauchbar ist, nicht erreichen, dass die grossporige Schicht und die feinporige Schicht überall genau gleiche Beschaffenheit, insbesondere Dicke -erhalten.
Dieser Mangel war umso störender, als gerade die feinporige Schicht in der Regel möglichst dünn sein sollte, damit nicht ein störend grosser Durchgangswiderstand auftritt, und Abweichungen in dieser schon geringen Dicke sich ganz besonders fühlbar machen.
Die Herstellung doppelporöser Körper ge nauester und gleichmässigster Abmessungen lässt sich jedoch möglich machen, wenn das oben erläuterte neue Verfahren angewendet wird.
Man verfährt dabei derart, dass man den grossporigen Körper und den feinporigen Körper je für sich herstellt und diese beiden Körper dann nach oberflächlicher Erweichung, sei es durch ein Lösungsmittel, sei es durch Erwärmung, an den gewünschten Be riihrungsflächen miteinander verbindet.
Die Herstellung der miteinander zu verbindenden Einzelkörper kann hierbei entweder gleich von vornherein in der gewtnsch- ten Form erfolgen, oder auch so, dass man ein zunächst in anderer Gestaltung hergestelltes Stück durch mechanische Bearbeitung, wie z. B. durch Abschleifen, Abschneiden oder Zerteilen, in die gewünschte Form bringt.
Besonders wichtig ist es, dass ausser z. B. plattenförmigen Körpern auch andere, z. B. hohlzylindrische, aus Einzelschichten von verschiedener Porosität aufgebaute Körper auf diesem Wege hergestellt werden können, deren Herstellung aus keramischen Massen überhaupt nicht möglich ist.
Man verfährt hierbei so, dass man zwei oder mehrere Hohlzylinder von derart verschiedener Weite herstellt, dass immer der weitere Hohlzylinder über den nächst engeren Zylinder gut anschliessend übergeschoben werden kann und dass man nach dem tfber- schieben die aneinander anliegenden Flächen der beiden Zylinder miteinander durch Erweichung des Grundstoffes der Körper mit Hilfe von Lösungsmitteln und/oder durch Erwärmen, gegebenenfalls unter Anwendung von Druck, miteinander verklebt.
Ausser zylindrischen IEohlkörpern können auf ähnliche Weise auch solche von beliebiger anderer Gestaltung, wie z. B. hohlkegelige Körper, aus Schichten verschiedener Porosität mit Leichtigkeit hergestellt werden, wobei man vor allem stets auch in der Lage ist, den feinporigen Teil so dünn und von gleichmässiger Stärke zu machen, wie dies für die Wirkungsweise des Filters oder Diaphragmas jeweils erwünscht ist.
FENT1NgPILUOB 1:
Verfahren zur Herstellung porös er Formkörper, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsstoffe Kunstharze in Gestalt von kleinen Teilchen, die an ihren Berührungsstellen unter Freilassung von Zwischenräumen miteinander verbunden werden, verwendet werden.