DE102009060573A1

DE102009060573A1 - Verfahren zur Trockenbeschichtung von Körnern, Verfahren zur Herstellung zumindest eines Filterkörpers sowie gemäß diesem Verfahren hergestellter Filterkörper und Mischvorrichtung zum Trockenbeschichten von Körnern

Info

Publication number: DE102009060573A1
Application number: DE200910060573
Authority: DE
Inventors: Alois Domme; Oliver 93164 Roider
Original assignee: LIQUID INNOVATIONSGESELLSCHAFT MBH; Liquid Innovationsgesellschaft mbH 93083; LIQUID INNOVATIONSGMBH
Current assignee: LIQUID INNOVATIONSGESELLSCHAFT MBH; Liquid Innovationsgesellschaft mbH 93083; LIQUID INNOVATIONSGMBH
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2011-07-07
Also published as: WO2011076188A2; WO2011076188A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trockenbeschichtung von porösen oder nicht porösen Körnern (5) zumindest eines absorbierenden Materials mit einem Bindemittel bestehend aus einer Vielzahl von porösen Polymerpartikeln, bei dem die Körner (5) mit den Polymerpartikeln in einer Mischvorrichtung (6) einem Mischprozess unterzogen werden und durch den Mischprozess eine mechanische Reibwärme erzeugt wird, wobei durch die erzeugte Reibwärme eine Beschichtung der Körnern (5) mit dem Bindemittel erfolgt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Filterkörpers aus derartig beschichteten Filterkörnern sowie das hieraus hergestellte Filter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trockenbeschichtung von Körnern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Filterkörpers sowie gemäß diesem Verfahren hergestellter Filterkörper gemäß den Patentansprüchen 11 und 13 und eine Mischvorrichtung zum Trockenbeschichten von Körnern gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 15.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Filter zur Feinfiltration von Flüssigkeiten und Gasen sowie Verfahren zu deren Herstellung bekannt. Zu derartigen Filtern zählen unter anderem auch Filter, deren Filterkörper mittels eines Sinterprozesses hergestellt sind.
Derartige gesinterte Filter umfassen ein Gehäuse, in dem ein Filterkörper aufgenommen ist. Der Filterkörper ist aus einer losen Schüttung von porösen oder nicht porösen Körnern eines absorbierenden Materials, insbesondere Aktivkohle oder dergleichen eine absorbierende Wirkung aufweisende Materialien hergestellt. Die Körner des absorbierenden Materials werden mittels eines Bindemittels in Form eines Polymers, vorzugsweise Polyethylen, welches in poröser Granulatform oder in poröser Knollenform vorliegt, gesintert, und zwar in unterschiedlichen Elastizitätsbereichen. Die Sinterung oder der „Backprozess” des Filterkörpers erfolgt meist in unterschiedlichen Elastizitätsbereichen des eingebrachten Bindemittels und dessen Vermengung mit den Körnern des absorbierenden Materials untereinander vor dem Befüllen der Sinter- bzw. Backform sowie einem Verdichten durch Druck oder Rütteln des Granulats in der Sinter- bzw. Backform.
Zur Herstellung des Filterkörpers wird zunächst das aus der losen Schüttung von Körnern des absorbierenden Materials und dem Bindemittel bestehende Granulat in eine Form eingebracht und beispielsweise durch Beaufschlagung mit mechanischen Schwingungen/Vibrationen oder durch Verrütteln verdichtet. Daran schließt sich ein Wärmebehandlungsprozess ggf. unter Zuführung von Druck vorzugsweise unterhalb der Schmelztemperatur an. Durch diesen Sinterprozess wird über die porösen Bindemittelpartikel eine vorzugsweise punktweise Verbindung zwischen den verdichteten Körnern des absorbierenden Materials erzeugt, wodurch ein fester poröser Filterkörper mit einer Filtermatrix bzw. Raumgitterstruktur entsteht. Hierbei haben die Bindemittelpartikel bzw. dessen Partikelgröße einen merklichen Einfluss auf die Porengrößen des Filterkörpers und somit dessen Filtereigenschaften.
Nachteilig weisen nach bekannten Verfahren hergestellte Filterkörper aufgrund der verwendeten Bindemittelpartikel keine gleichmäßige Filterstruktur bzw. Filterfeinheit auf, d. h. die Porengrößen der Filtermatrix sind unterschiedlich oder es entstehen zumindest partiell Nester von gröberer Dichte im Filterkörper. Ein gleichmäßiges Verdichten des Granulats bestehend aus der losen Schüttung von Körnern des absorbierenden Materials und den Bindemittelpartikeln durch Beaufschlagung mit mechanischen Schwingungen, Vibrationen oder durch Verrütteln vor der endgültigen Matrix- bzw. Raumgitterbildung des Filterkörpers im Rahmen des Herstellungsprozesses ist bei den bekannten Herstellungsverfahren keinesfalls gewährleistet. Wird beispielsweise während des Herstellungsprozesses das Bindemittel in seiner Form auch nur geringfügig verändert, und zwar durch mechanische oder wärmetechnische Einflüsse, so entstehen unumgänglich unterschiedliche Dichteunterschiede im Filterkörper. Auch sind die Bindemittelpartikel üblicherweise von unterschiedlicher Größe, d. h. weisen keine homogene Struktur auf, so dass hierdurch bereits ein gleichmäßiges Verdichten des Granulats äußerst erschwert wird bzw. nur mittels eines hohen fertigungstechnischen Aufwandes realisierbar ist. Weiterhin nachteilig beansprucht das Bindemittel einen Volumenanteils von mindestens 20% des Filterkörpers, so dass beispielsweise ein aus Aktivkohle hergestelltes Filter einen Adsorptionsleistungsverlust von mindestens 20% aufweist.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Trockenbeschichtung von Filterkörnern und ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Filterkörpers zur Feinfiltration von Fluiden oder Gasen anzugeben, welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile beseitigt und insbesondere die Herstellung von Filterkörpern mit einer vorgegebenen Filtereinheit ermöglicht. Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Ferner ist ein gemäß dem Verfahren hergestellter Filterkörper und eine Mischvorrichtung zur Trockenbeschichtung von Körnern ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Körner mit den Polymerpartikeln in einer Mischvorrichtung einem Mischprozess unterzogen werden und durch den Mischprozess eine mechanische Reibwärme erzeugt wird, wobei durch die erzeugte Reibwärme eine Beschichtung der Körnern mit dem Bindemittel erfolgt. Durch Aufbringen einer Bindemittel-, insbesondere Polymerschicht auf zumindest einen Teil der zur Herstellung des Filterkörpers vorgesehenen porösen oder nicht porösen Körner im Rahmen eines mechanischen Mischprozesses wird die Gleiteigenschaft der Oberfläche der Körner wesentlich erhöht, wodurch ein vereinfachtes und gleichmäßigeres Verdichten der porösen Körner im Rahmen des Sinterprozesses möglich ist. Besonders vorteilhaft wird dadurch eine hohe mechanische Stabilität des Filterkörpers bei einer gleichmäßigen Filterstruktur in Bezug auf die Filterfeinheit im gesamten Volumen des Filterkörpers erreicht. Durch ein gleichmäßiges Vermengen und anschließendes Verdichten mittels vorgegebener Rütteltechnik bzw. Vibrationstechnik können die porösen Körner, beispielsweise aus Kohlenstoff, Aktivkohle oder ähnliche gemahlene, zerriebene oder gebrochene ungleichförmige Pulver- oder Körnerteilchen zur Ausbildung einer gleichmäßigen homogenen Netz-, Matrix- oder Raumgitterstruktur verarbeitet werden. Weiterhin vorteilhaft erfolgt das gleichmäßige Verdichten vor der Ausbildung der endgültigen Matrix-/Raumgitterstruktur. Durch das zur Wärmeerzeugung vorgesehene Reibschmelzverfahren bleiben die Poren der porösen Körner offen, zumal ein Verschluss der Poren, insbesondere Makroporen von Aktivkohlepartikeln diese unbrauchbar für Adsorptionszwecke machen würde.
Weiterhin vorteilhaft wird mittels der erzeugten mechanische Reibwärme an der Oberfläche der Polymerpartikel ein zähelastischer Film erzeugt, der aufgrund des bestehenden Reibwiderstandes zwischen den Körnern und den Polymerpartikeln zu einer Beschichtung der Körnern mit dem Bindemittel führt. Im Rahmen des Mischprozesses wird somit schichtweise die äußerste dünne viskoseelastische „Haut” der Polymerpartikel durch die erzeugte mechanische Reibung abgeschabt. Dies ermöglicht insbesondere die durch die Porösität der Polymerpartikel hervorgerufene nach innen wirkende Wärmeisolierung. Die hervorragenden Gleiteigenschaften des Bindemittels werden durch die Beschichtung auf die Körner des absorbierenden Materials übertragen, was im Rahmen des Sinterprozesses vorteilhaft eingleichmäßiges und reproduzierbares Verdichtungsverhalten ermöglicht.
Ein weiterer Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass an den mit den Körnern und den Polymerpartikeln aufgrund des Mischprozesses in Kontakt tretenden Metallflächen der Mischvorrichtung eine mechanische Reibwärme erzeugt wird. Besonders vorteilhaft wird somit vorzugsweise an den Mischschaufeln und der Mischbehälterwand die für die Beschichtung erforderliche mechanische Reibwärme erzeugt, wobei die erzeugte Reibwärme exakt einstellbar ist, und zwar durch entsprechende Wahl der Drehzahl der Mischschaufel und/oder des Reibflächenflusses der Schaufelfläche der Mischvorrichtung. Die Schichtmitteldicke wird mittels volumenanteiliger Einbringung des Bindemittels in die Mischvorrichtung eingestellt.
Vorteilhaft wird der mechanische Mischprozess solange durchgeführt, bis die Polymerpartikel im Gemisch nahezu vollständig aufgelöst sind. Dadurch wird das Entstehen von Ungleichmäßigkeiten in der Filterstruktur effektiv vermieden.
Als Bindemittel werden vorzugsweise hoch molekulare Niederdruckpolyethylenpartikel verwendet, wobei der Volumenanteil des Bindemittels im Gemisch aus Körnern und Polymerpartikel von über 20% auf unter 10% reduziert wird. Somit wird die Porengröße der Filtermatrix unwesentlich beeinflusst. Der Mischprozess wird solange durchgeführt, bis die Polymerpartikel eine Mischtemperatur zwischen 160°C und 220°C aufweisen.
Die zur Herstellung verwendeten Polymerpartikel weisen eine Dichte zwischen 0,45 g/cm3 und 0,65 g/cm3, vorzugsweise 0,55 g/cm3 und eine Porösität zwischen 35% und 65%, vorzugsweise 45% auf.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Zudem ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Schnitt durch ein Filter mit einem erfindungsgemäßen Filterkörper,
2 einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsform eines Filters mit einem erfindungsgemäßen Filterkörper,
3 einen Schnitt durch eine Mischvorrichtung zum Beschichten eines Schüttgutes von porösen Körnern eines absorbierenden Materials mit einem Bindemittel,
4 einen Querschnitt durch die Mischvorrichtung gemäß 1 entlang der Linie A-A und
5 einen Schnitt entlang der Linie B-B durch ein Mischblatt gemäß der 4.
In 1 und 2 sind beispielhaft schematische Schnittdarstellung durch ein Filter 1 zur Feinfiltration von Fluiden oder Gasen dargestellt, welches jeweils ein Gehäuse 2, einen Filterkörper 3 und einen Gehäusedeckel 4 aufweist.
Das Gehäuse 2 besteht beispielsweise aus einer umlaufenden Wandung 2.1 sowie einen Bodenabschnitt 2.2, wobei die umlaufende Wandung 2.1 im Ausführungsbeispiel gemäß 1 zumindest abschnittsweise fluid- und/oder gasdurchlässig ausgebildet ist. Im Gehäuse 2 ist der Filterkörper 3 aufgenommen und das noch oben offene Gehäuse 2 mit dem Gehäusedeckel 4 verschlossen. Bei der Ausführungsvariante gemäß 2 erfolgt die Zuführung des zu filternden Fluids oder Gases über zumindest eine Einlassöffnung 4'' im Gehäusedeckel 4. Zum Auslass des gefilterten Gases oder Fluids ist im Gehäusedeckel 4 zumindest eine Auslassöffnung 4' vorgesehen.
Der Filterkörper 3 ist beispielsweise im Querschnitt ringförmig ausgebildet und weist einen zentralen Sammelkanal 3' zur Abführung des gefilterten Fluides oder Gases über die Auslassöffnung 4' nach außen auf. Hierzu verläuft der Sammelkanal 3' beispielsweise entlang der Längsachse LA des Filters 1.
Das zu filtrierende Fluid oder Gas tritt über die umlaufende Wandung 2.1, insbesondere dessen fluid- und/oder gasdurchlässigen Abschnitt, bzw. die Einlassöffnung 4'' in das Filter 1 ein und wird durch den Filterkörper 3 über den Sammelkanal 3' und die Auslassöffnung 4' wieder aus dem Filter 1 geführt. Es versteht sich das unabhängig vom vorliegenden Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren zur Trockenbeschichtung von Körnern 5 sowie zur Herstellung von Filterkörpern 3 unterschiedlichster Formen und Formate Anwendung finden kann.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Filterkörper 3 aus einem Schüttgut aus porösen oder nicht poröse Körnern 5 eines absorbierenden Materials, insbesondere einem kohlenstoffhaltigen absorbierenden Material, Aktivkohle oder dergleichen Materialien, zusammen mit einem Bindemittel bestehend aus einer Vielzahl von porösen Polymerpartikeln einem Sinterprozess unterzogen. Das Schüttgut wird jedoch vor dem Sinterprozess zumindest teilweise mit dem Bindemittel bzw. einer davon abgeleiteten Polymerschicht beschichtet, und zwar gemäß einem Verfahren zur Trockenbeschichtung porösen oder nicht porösen Körnern 5. Hierbei wird im Rahmen eines Mischprozesses in einer Mischvorrichtung 6 mechanische Reibwärme erzeugt, welche zur Beschichtung der porösen Körnern 5 des absorbierenden Materials mit dem Bindemittels führt.
Die Körner 5 des absorbierenden Materials, insbesondere Kohlenstoffkörner oder Aktivkohlekörner, weisen beispielsweise eine näherungsweise homogene Korngröße auf, zumindest bei Verwendung von Körnern 5 bis zu einer Korngröße von ca. 80 μm. Bei Verwendung von Körnern 5 einer kleineren Korngröße ist eine Homogenität nicht mehr gewährleistbar.
Zur Schaffung von Filterkörpern 3 mit unterschiedlicher Filterfeinheit können auch poröse oder nicht poröse Körner 5 mit zumindest zwei unterschiedlichen Korngrößen Anwendung finden. Um eine möglichst homogene Filterstruktur zu erhalten, werden die porösen oder nicht porösen Körner 5 vor dem an sich bekannten Sinterprozess einer Vorbehandlung unterzogen, und zwar werden diese durch den erfindungsgemäßen mechanischen Mischprozess in der hierzu eingerichteten Mischvorrichtung 6 mit einer Polymerschicht beschichtet. Bei Verwendung von Körner 5 mit zumindest zwei unterschiedlichen Korngrößen wird nur eine der beiden Körnergruppen beschichtet. Die verbleibende Gruppe von Körner 5 wird unbeschichtet hinzu gegeben. Durch Erhöhung oder Reduzierung des Feinkornanteils ist die Filterfeinheit des Filterkörpers 3 einstellbar.
Durch die zumindest abschnittweise Beschichtung der Oberfläche der Körner 5 mit einer Polymerschicht werden die Gleiteigenschaften der porösen Körner 5 des absorbierenden Material erhöht, und zwar ohne das hierdurch die Poren, insbesondere Makroporen des absorbierenden Materials verschlossen werden, d. h. die Absorptionseigenschaften der Körner 5 bleiben unverändert. Aufgrund der nunmehr gleitenden Oberfläche der beschichteten Körner 5 ist eine wesentlich höhere und gleichmäßigere Verdichtung der Körner 5 in der Sinterform im Rahmen des Sinterprozesses möglich. Durch die -gleichmäßige Verdichtung der Körner 5 vor der endgültigen Ausbildung der Filtermatrix bzw. dessen Raumgitterstruktur wird die Feinheit und Gleichmäßigkeit des Filterkörpers 3 über den gesamten Rauminhalt wesentlich verbessert.
Zusätzlich fällt der Volumenanteil des Bindemittels im Gemisch durch den „Abrieb”, zumindest anteilsmäßig betrachtet, erheblich ab, wobei der Gewichtsanteil der Gesamtmenge des Gemisches gleich bleibt. Vorzugsweise wird das Bindemittel aus porösen Polymerpartikeln während des Mischprozesses nahezu vollständig aufgebraucht und ist somit bereits auf der Oberfläche der porösen Körner 5 des absorbierenden Materials in Form der Polymerschicht vorhanden, so dass nach dem Verdichten durch Zuführung von Wärme eine unmittelbare Verbindung zwischen den jeweils benachbarten Körnern 5 herstellbar ist, ohne dass im verdichteten Schüttgut noch vereinzelte Polymerpartikel vorhanden sind, welche die Gleichmäßigkeit der Filtermatrix stören können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind beispielsweise Filterkörper 3 mit einer Feinheit von 0,1 μm bis zu 5 μm herstellbar, und zwar liegt hierbei der Volumenanteil des Bindemittels im Vergleich zum Gesamtvolumen des Schüttgutes im Rahmen des Trockenbeschichtungsprozesses nach der Beschichtung unter 10%, so dass zusätzlich im Vergleich zum Stand der Technik eine Verbesserung der Adsorptionsleistung des Filterkörpers 3 vorliegt.
Zur Beschichtung der Oberfläche der porösen Körner des absorbierenden Materials werden rein mechanische Reibkräfte verwendet, die durch den mechanischen Mischprozess zur Trockenbeschichtung erzeugt werden. Die Dichte der porösen Polymerpartikel beträgt beispielsweise zwischen 0,45 g/cm³ und 0,65 g/cm³, vorzugsweise 0,55 g/cm³. Die Porösität der Polymerpartikel liegt zwischen 35% und 65%, vorzugsweise 45%. Vorteilhaft wird der Trockenbeschichtungsprozess in einem Temperaturbereich zwischen 160°C und 220°C durchgeführt.
Die auf der jeweiligen Oberfläche der porösen Polymerpartikel vorliegende Wärme bewirkt eine Veränderung der Oberflächenfestigkeit der äußeren Schicht des porösen Polymerpartikels, und zwar wird diese zähelastisch. Hierdurch wird ein Abrieb der äußeren Schicht der porösen Polymerpartikel durch die Körner 5 des absorbierenden Materials möglich, welche damit im Rahmen des Mischprozesses mit dem geschmolzenen Polymer beschichtet werden. Hierbei befindet sich die äußere Schicht der porösen Polymerpartikel vorzugsweise in einem vorviskoseelastischen Übergangsbereich.
Erfindungsgemäß werden die porösen Polymerpartikel den Einflüssen der Mischreibung solange ausgesetzt, bis die Partikelgröße der porösen Polymerpartikeln, vorzugsweise von Partikeln aus hoch molekularen Niederdruckpolyethylen, derart reduziert ist, dass hierdurch die Filterfeinheit nicht mehr beeinflusst wird. Durch das beschriebene Reib-/Schmelzverfahren wird somit jeweils eine dünne viskoseelastische äußere Schicht der porösen Polymerpartikel durch Reibung „abgeschabt”.
Die mit dem Bindemittel, vorzugsweise hoch molekulares Niederdruckpolyethylen, beschichteten Körner 5 werden nach ihrer Beschichtung in Form von Schüttgut in eine Sinterform eingebracht und mittels mechanischer Schwingungen oder Vibrationen im Rahmen eines Rüttelverfahrens solange verdichtet, bis die optimale und/oder maximale Schüttdichte erreicht ist. Der Filterfeinheitsgrad kann durch die Verwendung zusätzlicher poröser, unbeschichteter Körner unterschiedlicher Korngröße individuell eingestellt werden. Die Sinterform entspricht hierbei der späteren Form des Filterkörpers 3.
Anschließend werden die verdichteten, beschichteten porösen Körner 5 sowie hinzugefügten unbeschichteten porösen Körner in der Sinterform gesintert, und zwar vorzugsweise im gerade noch viskoseelastischen Bereich, mittels leichten Druck zwecks Lagestabilität oder durch Druck in einem vorviskoseelastischen Bereich.
Der Filterkörper 3 weist aufgrund der erfindungsgemäßen Beschichtung der porösen Körner 5 im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Mischung mit den porösen Polymerpartikeln eine stabilere Körperstruktur auf, d. h. die porösen Körner 5 sind nur an den gegenseitigen Anlagepunkten flächig miteinander verbunden, und zwar vorzugsweise leicht elastisch. Hierdurch ergibt sich die vorteilhaft gleichmäßig Filterstruktur.
In 3 ist beispielhaft ein schematischer Schnitt durch eine Mischvorrichtung 6 zur erfindungsgemäßen Beschichtung der porösen Körner 5 eines absorbierenden Materials mit den porösen Polymerpartikeln.
Die Mischvorrichtung 6 besteht aus einem geschlossenen Mischbehälter 7, der zumindest eine Einfüllöffnung 8 und eine Auslassöffnung 9 verfügt, die vorzugsweise an den gegenüberliegenden, stirnseitigen Enden 7', 7'' des Mischbehälters 7 vorgesehen sind.
An den beiden gegenüberliegenden, stirnseitigen Enden 7', 7'' des Mischbehälters 7 ist eine um die Längsachse LB des Mischbehälters 7 drehbar angeordnete Mischschaufel 10 gelagert, die vorzugsweise mehrere Mischblätter 10.1, 10.2, 10.3 aufweist. In 4 ist beispielhaft ein Schnitt entlang der Linie A-A durch die Mischvorrichtung 6 und in 5 ein Schnitt entlang der Linie B-B durch das Mischblatt 10.3 dargestellt.
Die Mischblätter 10.1, 10.2, 10.3 sind über eine gemeinsame Schaufelwelle 10' antreibbar, wobei die Schaufelwelle 10' beispielsweise entlang der Längsachse LB des Mischbehälters 7 verläuft und durch die stirnseitigen Enden des Mischbehälters 7 nach außen geführt ist. Die Mischblätter 10.1, 10.2, 10.3 sind vorzugsweise spiral- und/oder schaufelartig ausgebildet und sind entlang der Schaufelwelle 10' versetzt zueinander angeordnet, und zwar vorzugsweise um ca. 45°. Vorzugsweise weisen die Mischblätter 10.1, 10.2, 10.3 jeweils dieselbe Größe und denselben Aufbau auf.
Zur drehbaren Lagerung der Schaufelwelle 10' in den stirnseitigen Enden 7', 7'' des Mischbehälters 7 ist jeweils eine konzentrisch zur Längsachse LB des Mischbehälters 7 angeordnete Lageranordnung 11, 11' bestehend aus mehreren Kugellagern vorgesehen.
Die Mischschaufel 9 wird beispielsweise über eine externe Motoreinheit 12 um die Längsachse LB des Mischbehälters 7 abgetrieben. Hierbei wird die Drehzahl derart gewählt, dass eine für die Beschichtung erforderliche optimale mechanische Reibwirkung entsteht. Hierdurch wird das im Mischbehälter 7 aufgenommene Gemisch aus den porösen Körnern 5, vorzugsweise Kohlekörnern oder Aktivkohlekörnern und dem porösen Polymerpartikeln intensiv gerührt bzw. vermischt.
Durch die abrasiven Körner 5, insbesondere Kohlekörner oder Aktivkohlekörner wird im Rahmen des Mischprozesses an den mit den Körnern 5 und den Polymerpartikeln in Kontakt tretenden Metallflächen der Mischvorrichtung 6, insbesondere der Innenwände des Mischbehälters 7 und den Mischblätter 10.1, 10.2, 10.3 eine mechanische Reibwärme mit einer Reibtemperatur von mehr als 100°C erzeugt. Der Mischprozess wird hierbei solange fortgesetzt, bis eine Mischtemperatur zwischen 160°C und 220°C im Mischbehälter 7 vorliegt. Die Mischung erfolgt solange, bis sämtliche Polymerpartikel im Gemisch aufgelöst sind und somit eine Beschichtung der Körner 5, insbesondere Aktivkohlekörner mit dem zähelastischen Film aus Polymer erreicht ist.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird. So können beispielsweise Merkmale, insbesondere auch Teilmerkmale einzelner Ausführungsformen oder -beispiele mit Merkmalen oder Teilmerkmalen anderer Ausführungsformen oder – beispiele kombiniert werden oder sein.
Bezugszeichenliste

1: Filter
2: Gehäuse
2.1: Wandung
2.2: Bodenabschnitt
3: Filterkörper
3': Sammelkanal
4: Gehäusedeckel
4': Auslassöffnung
4'': Einlassöffnung
5: poröse Körner
6: Mischvorrichtung
7: Mischbehälter
7', 7'': freie, stirnseitige Enden
8: Einfüllöffnung
9: Auslassöffnung
10: Mischschaufel
10': Mischwelle
10.1: Mischblatt
10.2: Mischblatt
10.3: Mischblatt
11, 11': Lageranordnung
12: Motoreinheit
LA: Längsachse
LB: Längsachse

Claims

Verfahren zur Trockenbeschichtung von porösen oder nicht porösen Körnern (5) zumindest eines absorbierenden Materials mit einem Bindemittel bestehend aus einer Vielzahl von porösen Polymerpartikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Körner (5) mit den Polymerpartikeln in einer Mischvorrichtung (6) einem Mischprozess unterzogen werden und durch den Mischprozess eine mechanische Reibwärme erzeugt wird, wobei durch die erzeugte Reibwärme eine Beschichtung der Körnern (5) mit dem Bindemittel erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der erzeugten mechanische Reibwärme an der Oberfläche der Polymerpartikel ein zähelastischer Film entsteht, der aufgrund des bestehenden Reibwiderstandes zwischen den Körnern (5) und den Polymerpartikeln zu einer Beschichtung der Körnern (5) mit dem Bindemittel führt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den mit den Körnern (5) und den Polymerpartikeln aufgrund des Mischprozesses in Kontakt tretenden Metallflächen der Mischvorrichtung (6) eine mechanische Reibwärme erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Körner (5) mit dem geschmolzenen Polymer derart erfolgt, dass die Poren, insbesondere Makroporen der Körner (5) weiterhin offen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischprozess solange durchgeführt, bis die Polymerpartikel im Gemisch nahezu vollständig aufgelöst sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Partikel aus vorzugsweise hoch molekularen Niederdruckpolyethylen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischprozess solange durchgeführt wird, bis die Polymerpartikel eine Mischtemperatur zwischen 160°C und 220°C aufweisen
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Polymerpartikel mit einer Dichte zwischen 0,45 g/cm³ und 0,65 g/cm³ verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Polymerpartikel mit einer Porösität zwischen 35% und 65%, vorzugsweise 45% verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil des Bindemittels am Gemisch durch den Mischprozesses von über 20% unter 10% reduziert wird.
Verfahren zur Herstellung zumindest eines Filterkörpers (3) zur Feinfiltration von Fluiden oder Gasen, bei dem Schüttgut aus porösen oder nicht porösen Körnern (5) zumindest eines absorbierenden Materials, insbesondere Aktivkohle oder dergleichen Materialien, zusammen mit einem Bindemittel bestehend aus einer Vielzahl von porösen Polymerpartikeln einem Sinterprozess unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Körner (5) vor dem Sinterprozesses mit dem Bindemittel zumindest teilweise beschichtet werden, und zwar mittels eines Verfahrens zur Trockenbeschichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Bindemittel beschichteten Körner (5) in einer Sinterform ggf. mit weiteren unbeschichteten Körnern gleichmäßig verdichtet werden, und zwar vorzugsweise mittels eines Rüttelverfahrens.
Filterkörper zur Feinfiltration von Fluiden oder Gasen gekennzeichnet durch seine Herstellung nach einem Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12.
Filterkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfeinheit zwischen 0,1 μm bis zu 5 μm beträgt.
Mischvorrichtung zur Trockenbeschichtung von porösen oder nicht porösen Körnern (5) eines absorbierenden Materials mit einem Bindemittel bestehend aus einer Vielzahl von porösen Polymerpartikeln gekennzeichnet durch einen geschlossenen Mischbehälter (7), eine Einlassöffnung (8), eine Auslassöffnung (9) und eine Mischschaufel (10), die mittels zumindest einer Lageranordnung (11, 11') drehbar um die Längsachse (LB) des Mischbehälters (7) in den stirnseitigen freien Enden (7', 7'') des Mischbehälter (7) gelagert ist, wobei die Mischschaufel (9) zur Erzeugung einer mechanischen Reibwärme zumindest an den Behälterwänden mehrere Mischblätter (10.1, 10.2, 10.3) aufweist, die hintereinander entlang der Längsachse (LB) des Mischbehälters (7) angeordnet sind.
Mischvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelblätter (10.1, 10.2, 10.3) über eine Schaufelwelle (9.2) von außen antreibbar sind.
Mischvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischblätter (10.1, 10.2, 10.3) um die Längs- und Drehachse (LB) versetzt zueinander angeordnet sind.
Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass Mischblätter (10.1, 10.2, 10.3) spiral- und/oder schaufelartig ausgebildet sind.