CH200744A - Verfahren zur Herstellung poröser Formkörper. - Google Patents

Description

  
 



  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:
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 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.   

Claims (1)

1. UNTERANSPRtCS : 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Ausgangs stoffe polymere Ester der a-Methacryl säure verwendet werden.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsstoff der polymere Me thylester der a-Methacrylsäure verwen det wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeiehnet, dass die Einzel teilchen des Kunstharzes der Einwirkung eines zur Klebfähigmachung ihrer Oberfläche geeigneten Mittels unterzogen und mit einander verklebt werden und dass die so erhaltene poröse Masse durch Aufhebung des erweichenden Einflusses verfestigt wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in Lösungsmitteln lösliche Kunstharze nach oberflächlicher Erweichung vermittels eines solchen Lö sungsmittels miteinander verbunden wer den.

   5. Verfahren nach Patentanspruch I und Un teransprüchen 3 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Vereinigung der Einzel teilchen unter Druckeinwirkung erfolgt.

   6. Verfahren nach Patentanspruch I und Un teransprüchen 3 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Vereinigung der Teil chen bei erhöhter Temperatur erfolgt.

   7. Verfahren nach Patentanspruch I und Un teransprüchen 3, 4 und 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die Vereinigung der Teilchen bei Temperaturen im Bereich von etwa 100 bis 150 erfolgt.

   8. Verfahren nach Patentanspruch I und Un teranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lösungsmittel verwendet wird, dass einen zur Verminderung der Löslich keit der Grundmasse geeigneten Stoff in einer dem gewünschten Grade der Löslichkeitsverminderung entsprechenden Menge gelöst enthält.

   9. Verfahren nach Patentanspruch'I und Un teransprüchen 4 und 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Lösungsmittel als lös lichkeitsvermindernden Stoff dasselbe Kunstharz enthält, aus dem auch die Teilchen der Grundmasse bestehen.

   10. Verfahren nach Patentanspruch I und Un teranspruch 13, da durch gekennzeichnet, dass zur Klebfähigmachnng der Ober fläche der Einzelteilchen der Grund masse ein nicht lösend, sondern nur er weichend wirkender Stoff (Weich machungsmittel) verwendet wird.

   11. Verfahren nach Patentanspruch I und Un teransprüchen 3 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass man das zur Elebfähig- machung der Oberfläche der Masseteil chen verwendete Mittel auf die Masse in Dampf- oder Gasform einwirken lässt.

   12. Verfahren nach Patentanspruch I und Un teransprüchen 3, 4 und 11, dadurch ge kennzeichnet, dass man das zur Kleb fähigmachung der Oberfläche der Masse teilchen verwendete Mittel auf die in eine Form eingebrachte Masse einwirken lässt.

   13. Verfahren nach Patentanspruch 1 I und Un- teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der : Körper aus thermoplastischen Ausgangsstoffteilchen aufgebaut wird und die Teilchen durch Wärmezufuhr bindefähig gemacht werden.

   14. Verfahren nach Patentanspruch 1 und Un teransprüchen 3 und 13, dadurch gekenn zeichnet, dass der Körper aus thermo plastischen Ausgangsstoffteilchen aufge baut wird und die Teilchen durch Wärmezufuhr bindefähig gemacht und unter Druck vereinigt werden.

   15. Verfahren nach Patentanspruch T und Un teransprüchen 3, 13 und 14, dadurch ge kennzeichnet, dass die Erwärmung durch Hindurchleiten eines erhitzten Mediums durch die Poren des Körpers bewirkt wird.

   16. Verfahren nachPatentanspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass man einen nach Pa tentanspruch hergestellten Körper von einer bestimmten Porosität und einen nach Patentanspruch hergestellten : K : ör- per von einer andern Porosität mit genau aufeinander abgepassten Flächen anein anderlegt und die beiden Körper alsdann durch Einwirkung eines zur Klebfähig- machung ihrer Berührungsflächen geeig neten Mittels miteinander vereinigt.

   17 Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Pa tentanspruch hergestellten : Körper mit einem zur Erhöhung der kapillaren Wirksamkeit geeigneten Netzmittel be handelt werden.

   PATENTANsPRTIcH II: Poröser Formkörper, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I.

   UNTERANSPRÜCHE: 18. Poröser : Formkörper gemäss Patentan- spruch II, dadurch gekennzeichnet, dass er im wesentlichen aus einem polymeren Ester der a-Methacrylsäure besteht.

   19. Poröser Formkörper gemäss Patentan spruch II, dadurch gekennzeichnet, dass er im wesentlichen aus dem polymeren Methylester der a-Methacrylsäure be steht.