DE102022106650A1 - Process for producing coated, porous bodies - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfassend die Verfahrensschrittea) Suspendieren von mindestens einem porösen Körper in Wasser;b) Hinzufügen von mindestens einem oberflächenaktiven Pigment;c) Hinzufügen von mindestens einem Polymeren;d) Homogenisieren der entstandenen Mischung;e) Koagulieren des mindestens einen Polymeren bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der der Mischung spontan koaguliert und das mindestens eine oberflächenaktive Pigment auf der Oberfläche des mindestens einen porösen Körpers bindet, wobei ein mit dem mindestens einen oberflächenaktiven Pigment dotierter Film auf dem mindestens einen porösen Körper ausgebildet wird; wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.The present invention relates to a method for producing coated, porous bodies, comprising the method steps a) suspending at least one porous body in water; b) adding at least one surface-active pigment; c) adding at least one polymer; d) homogenizing the resulting mixture; e) coagulating the at least one polymer at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, whereby the at least one polymer coagulates spontaneously in the mixture and the at least one surface-active pigment binds to the surface of the at least one porous body , wherein a film doped with the at least one surface-active pigment is formed on the at least one porous body; wherein process step c) is carried out after process steps a) and b).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern und eine Verwendung von beschichteten, porösen Körpern als absorbierendes Träger- und Filtermaterial.The present invention relates to a method for producing coated, porous bodies and a use of coated, porous bodies as absorbent carrier and filter material.

Verfahren zur Imprägnierung von porösen Körpern, insbesondere Schaumstoffen und Schaumstoffteilchen, sind vielfältig bekannt. Schaumstoffe werden beispielerweise mit einer Reaktivkompomente, z.B. Polyisocyanaten, getränkt und werden anschließend der Umsetzung mit der anderen Reaktionskomponente, z.B. Polyol, ausgesetzt. In anderen schon bekannten Verfahren werden Schaumstoffe einer quellend wirkenden Flüssigkeit ausgesetzt, Polyurethan-Reaktionskomponenten werden danach zur Einwirkung gebracht, wodurch eine Verhärtung und eine Versteifungen des Schaumstoffes ermöglicht wird und Einlagerungen in einer gequollenen Schaumstoff-Matrix erfolgen können.There are many known processes for impregnating porous bodies, in particular foams and foam particles. Foams are, for example, soaked with a reactive component, e.g. polyisocyanates, and are then exposed to the reaction with the other reaction component, e.g. polyol. In other already known processes, foams are exposed to a swelling liquid, polyurethane reaction components are then brought into action, which enables the foam to harden and stiffen and deposits in a swollen foam matrix can occur.

Die Imprägnierung von Schaumstoffen kann durch Verpressung von Vliesen oder Schaumstoffen mittels Polyisocyanaten, NCO-Prepolymeren und Polyaminen, Polyolen oder anderen Reaktionspartnern, gegebenenfalls unter Zusatz von Metallpigmenten wie Aluminiumoxid und Eisenoxid, von Flammschutzmitteln oder Ruß, zu neuartigen Verbundmaterialien erfolgen. Derartige Verbundmaterialien werden beispielsweise als Isolier- und Dämmplatten, Auskleidungen, Luftfilter oder Formkörper verwendet.The impregnation of foams can be done by pressing nonwovens or foams using polyisocyanates, NCO prepolymers and polyamines, polyols or other reactants, optionally with the addition of metal pigments such as aluminum oxide and iron oxide, flame retardants or carbon black, to form novel composite materials. Such composite materials are used, for example, as insulation and insulation panels, linings, air filters or shaped bodies.

DE 35 26 184 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Füllstoffe enthaltenden, Polymer-gebundenen Massen durch Vermischen von Schaumstoffgranulaten und Kohlepulvern und gegebenenfalls weiteren Füllstoffen mit wässrigen Polymerdispersionen, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasser und gegebenenfalls weiteren Hilfs- und Zusatzmitteln, und anschließende Koagulation der Polymerdispersion durch Einwirken eines Koagulans und/oder durch Hitzeeinwirkung. DE 35 26 184 A1 discloses a process for producing polymer-bonded masses containing fillers by mixing foam granules and carbon powders and optionally other fillers with aqueous polymer dispersions, optionally with the addition of water and optionally other auxiliaries and additives, and subsequent coagulation of the polymer dispersion by the action of a coagulant and /or by exposure to heat.

Polyurethan-Schaumstoffstücke können als Filtriermedium verwendet werden. Die vorgenannten Verfahren sind aufwendig, kostspielig und durch die meistens im Überschuss angewandten Zusatzstoffe auch umweltbelastend. Es besteht daher weiterhin ein Bedarf an beschichteten porösen Körpern, die beispielsweise als Filter eingesetzt werden können.Polyurethane foam pieces can be used as a filtration medium. The aforementioned processes are complex, expensive and, due to the additives that are usually used in excess, are also harmful to the environment. There is therefore still a need for coated porous bodies that can be used, for example, as filters.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern zur Verfügung zu stellen, welcher als adsorbierendes Filtermaterial in einer Vielzahl von Produkten oder Prozessen verwendet werden kann, das wirtschaftlich effizient und umweltfreundlich ist.The object of the present invention is to provide a method for producing coated, porous bodies which can be used as an adsorbing filter material in a variety of products or processes, which is economically efficient and environmentally friendly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfassend die Verfahrensschritte

  1. a) Suspendieren von mindestens einem porösen Körper in Wasser;
  2. b) Hinzufügen von mindestens einem oberflächenaktiven Pigment;
  3. c) Hinzufügen von mindestens einem Polymeren;
  4. d) Homogenisieren der entstandenen Mischung;
  5. e) Koagulieren des mindestens einen Polymeres bei einer Temperatur in einem Bereich
von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der Mischung spontan koaguliert und das mindestens eine oberflächenaktive Pigment auf der Oberfläche des mindestens einen porösen Körpers bindet, wobei ein mit dem mindestens einen oberflächenaktiven Pigment dotierter Film auf dem mindestens einen porösen Körper ausgebildet wird, wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.This object is achieved according to the invention by a process for producing coated, porous bodies comprising the process steps
  1. a) suspending at least one porous body in water;
  2. b) adding at least one surface-active pigment;
  3. c) adding at least one polymer;
  4. d) homogenizing the resulting mixture;
  5. e) coagulating the at least one polymer at a temperature in a range
from about 10 ° C to about 40 ° C, wherein the at least one polymer coagulates spontaneously in the mixture and the at least one surface-active pigment binds to the surface of the at least one porous body, wherein a film doped with the at least one surface-active pigment on the at least a porous body is formed, process step c) being carried out after process steps a) and b).

Wird im Rahmen der Erfindung der Begriff „etwa“ im Zusammenhang mit Werten oder Wertebereichen verwendet, so ist darunter ein Toleranzbereich zu verstehen, den der Fachmann auf diesem Gebiet für üblich erachtet. Insbesondere ist ein Toleranzbereich von ±20 %, bevorzugt von ±10 % und weiter bevorzugt von ±5 % vorgesehen. Soweit verschiedene Bereiche für Mengenangaben in Bezug auf Bestandteile und für Definitionen in der vorliegenden Erfindung angegeben sind, sind die Untergrenzen und die Obergrenzen der verschiedenen Bereiche in Bezug auf den jeweiligen Bestandteil und auf die jeweilige Definition miteinander kombinierbar.If the term “approximately” is used in the context of the invention in connection with values or ranges of values, this is to be understood as a tolerance range that the person skilled in the art considers to be common in this field. In particular, a tolerance range of ±20%, preferably ±10% and more preferably ±5% is provided. To the extent that different ranges for quantities of components and for definitions are specified in the present invention, the lower limits and upper limits of the different ranges with respect to the respective component and to the respective definition can be combined with one another.

Erfindungsgemäß wird mindestens ein poröser Körper in Wasser suspendiert. Bevorzugt ist der mindestens eine poröse Körper ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Fasern, Vliese und Gewebe aus organischen Naturfasern wie Zellulose und Baumwolle, tierische Haare, anorganische Fasern, Chemiefasern, offenzellige Schaumstoffe aus Polyurethan, Polyethylen und/oder Polypropylen, oder Mischungen der vorgenannten porösen Körper. Besonders bevorzugt ist der mindestens eine poröser Körper ein Polyurethan-Schaumstoff. Besonders bevorzugt ist der mindestens eine porösere Körper ein vernetzter Polyurethan-Schaumstoff. Polyurethan-Schaumstoffe werden durch Vermischen von flüssigen Di- oder Polyisocyanaten mit Polyether- oder Polyesterpolyolen sowie diversen Zusatzstoffe hergestellt. Durch die Menge des der Reaktion zugegebenen Wassers lässt sich das Raumgewicht beim entstehenden Schaumsystem nahezu beliebig variieren. Weiter bevorzugt ist der mindestens eine poröse Körper ein Vlies aus Polyester. Vliese bestehen aus Fasern, die ohne erkennbare Ordnung aneinanderhaften. Vorteilhaft sind die gute Festigkeit und Verschleißfestigkeit der Polyesterfasern. Bevorzugt weist der mindestens eine poröse Körper eine Porengröße in einem Bereich von etwa 25 ppcm bis etwa 200 ppcm, weiter bevorzugt von etwa 50 ppcm bis etwa 180 ppcm, besonders bevorzugt von etwa 76 ppcm bis etwa 150 ppcm auf. Ppcm bedeutet dabei Poren pro Zentimeter. Bevorzugt wird der mindestens eine poröse Körper in einer Menge in einem Bereich von etwa 9 Gew.-% bis etwa 94 Gew.-% eingesetzt, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 30 Gew.-% bis etwa 84 Gew.-%, und besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 58 Gew.-% bis etwa 77 Gew.-%, wobei die Menge jeweils auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist.According to the invention, at least one porous body is suspended in water. Preferably, the at least one porous body is selected from a group comprising fibers, nonwovens and fabrics made from organic natural fibers such as cellulose and cotton, animal hair, inorganic fibers, chemical fibers, open-cell foams made from polyurethane, polyethylene and/or polypropylene, or mixtures of the aforementioned porous bodies . The at least one porous body is particularly preferably a polyurethane foam. Particularly preferably, the at least one porous body is a cross-linked polyurethane foam. Polyurethane foams are made by mixing liquid di- or polyisocyanates with polyether or polyester polyols and various additives produced. Due to the amount of water added to the reaction, the density of the resulting foam system can be varied almost arbitrarily. Further preferably, the at least one porous body is a fleece made of polyester. Fleeces consist of fibers that stick together in no apparent order. The good strength and wear resistance of the polyester fibers are advantageous. Preferably, the at least one porous body has a pore size in a range from about 25 ppcm to about 200 ppcm, more preferably from about 50 ppcm to about 180 ppcm, particularly preferably from about 76 ppcm to about 150 ppcm. Ppcm means pores per centimeter. Preferably, the at least one porous body is used in an amount in a range from about 9% by weight to about 94% by weight, more preferably in a range from about 30% by weight to about 84% by weight, and particularly preferably in a range from about 58% by weight to about 77% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d).

Die Suspendierung erfolgt vorzugsweise unter Rühren, bevorzugt in Wasser. Das Wasser kann vorzugsweise Leitungswasser oder deionisiertes Wasser sein. Bevorzugt erfolgt das Rühren bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C. Bevorzugt erfolgt das Rühren bei einer Geschwindigkeit in einem Bereich von etwa 6 rpm bis etwa 12 rpm. Bevorzugt dauert das Rühren zwischen etwa 10 min und etwa 2 Stunden, weiter bevorzugt zwischen 20 min und etwa 1,5 Stunden, besonders bevorzugt zwischen 30 min und 1 Stunde.The suspension is preferably carried out with stirring, preferably in water. The water may preferably be tap water or deionized water. Stirring is preferably carried out at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C. Stirring is preferably carried out at a speed in a range from about 6 rpm to about 12 rpm. Stirring preferably lasts between about 10 minutes and about 2 hours, more preferably between 20 minutes and about 1.5 hours, particularly preferably between 30 minutes and 1 hour.

Erfindungsgemäß wird mindestens ein oberflächenaktives Pigment hinzugefügt. Bevorzugt ist das mindestens eine oberflächenaktive Pigment ausgewählt aus einer Gruppe umfassend anorganische Oxide, Metallsilikate, anorganische Pigmente wie Aktivkohle, Kokspulver auf der Basis von Braunkohle, Steinkohle oder pflanzlichen Kohlen, oder Mischungen der vorgenannten Pigmente. Aktivkohle ist ein poröser, feinkörniger Kohlenstoff mit großer innerer Oberfläche, der als Adsorptionsmittel eingesetzt wird. Bevorzugt weist das mindestens eine oberflächenaktive Pigment eine negative Ladung auf. Weiter bevorzugt weist eine eingesetzte Aktivkohle eine negative Ladung auf. Die Wirkung der negativen Ladung wird weiter unten beschrieben werden. Bevorzugt weist das mindestens eine oberflächenaktive Pigment eine mittlere Korngröße in einem Bereich von etwa 0,1 µm bis etwa 1000 µm, weiter bevorzugt von etwa 0,1 µm bis etwa 300 µm, besonders bevorzugt von etwa 0,1 µm bis etwa 100 µm, auf. Bevorzugt wird das mindestens eine oberflächenaktive Pigment in einer Menge in einem Bereich von etwa 2 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% eingesetzt, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 3 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, und besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, wobei die Menge jeweils auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist. Bevorzugt liegt das Verhältnis der Gewichtsmenge des mindestens einen porösen Körpers zu dem mindestens einen oberflächenaktiven Pigment in einem Bereich von etwa 1:10 bis etwa 10:1, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 1:5 bis etwa 5:1, und besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 1:2 bis etwa 2:1. Das Hinzufügen des mindestens einen oberflächenaktiven Pigments erfolgt bevorzugt unter Rühren, bevorzugt zwischen etwa 10 min und etwa 30 min. Bevorzugt erfolgt das Hinzufügen des mindestens eines oberflächenaktiven Pigments bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C. Das mindestens eine oberflächenaktive Pigment bedeckt mindestens teilweise die Oberfläche des mindestens einen porösen Körpers.According to the invention, at least one surface-active pigment is added. Preferably, the at least one surface-active pigment is selected from a group comprising inorganic oxides, metal silicates, inorganic pigments such as activated carbon, coke powder based on brown coal, hard coal or vegetable coal, or mixtures of the aforementioned pigments. Activated carbon is a porous, fine-grained carbon with a large internal surface that is used as an adsorbent. The at least one surface-active pigment preferably has a negative charge. More preferably, activated carbon used has a negative charge. The effect of the negative charge will be described below. The at least one surface-active pigment preferably has an average grain size in a range from approximately 0.1 μm to approximately 1000 μm, more preferably from approximately 0.1 μm to approximately 300 μm, particularly preferably from approximately 0.1 μm to approximately 100 μm, on. The at least one surface-active pigment is preferably used in an amount in a range from about 2% by weight to about 90% by weight, more preferably in a range from about 3% by weight to about 50% by weight, and particularly preferably in a range from about 5% by weight to about 20% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d). Preferably, the ratio of the amount by weight of the at least one porous body to the at least one surface-active pigment is in a range from about 1:10 to about 10:1, more preferably in a range from about 1:5 to about 5:1, and particularly preferred in a range from about 1:2 to about 2:1. The at least one surface-active pigment is preferably added with stirring, preferably between about 10 minutes and about 30 minutes. The at least one surface-active pigment is preferably added at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C. The at least one surface-active pigment at least partially covers the surface of the at least one porous body.

Erfindungsgemäß wird mindestens ein Polymer hinzugefügt. Bevorzugt ist das mindestens eine Polymer ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Styrol-Butadien, Butadien, Butadien-Acrylnitril, Chloropren, Ethylen-Vinylacetat, Acrylat, Naturlatex oder Mischungen der vorgenannten Polymere. Bevorzugt ist das mindestens eine Polymer ein nichtionisches, anionisches oder kationisches Polymer. Weiter bevorzugt wird das mindestens eine Polymer hergestellt durch Copolymerisation zwischen Butadien, Styrol und einem kationischen Monomer. Weiter bevorzugt wird das mindestens eine Polymer als Dispersion eingesetzt. Besonders bevorzugt wird das mindestens eine Polymer als eine wässrige, feststoffreiche Dispersion, bevorzugt von Styrol-Butadien, eingesetzt. Weiter bevorzugt ist das mindestens eine Polymer ein Polychloroprenlatex. Bevorzugt weist die mindestens eine Polymerdispersion einen Feststoffgehalt in einem Bereich von etwa 10 Gew.-% bis etwa 65 Gew.-% bei Raumtemperatur, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 20 Gew.-% bis etwa 55 Gew.-%, und besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 30 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, bezogen jeweils auf die Gesamtmenge der mindestens einen Polymerdispersion, auf. Bevorzugt hat das mindestens eine Polymer eine Glasübergangstemperatur Tg, die kleiner oder gleich deren Koagulationstemperatur ist. Weiter bevorzugt weist das mindestens eine Polymer eine Glasübergangstemperatur Tg kleiner oder gleich 20 °C auf. Besonders bevorzugt weist das mindestens eine Polymer eine Glasübergangstemperatur Tg kleiner oder gleich 0 °C auf. Die Wirkung der Glasübergangstemperatur wird weiter beschrieben werden. Bevorzugt weist die Polymer-Dispersion einen pH-Wert in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 9, weiter bevorzugt von etwa 5,5 bis etwa 8,5, und besonders bevorzugt von etwa 6 bis etwa 8 auf. Der pH-Wert beeinflusst die Stabilität der Dispersion. Bevorzugt wird die mindestens eine Polymerdispersion in einer Menge in einem Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 16 Gew.-% eingesetzt, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 3 Gew.-% bis etwa 13 Gew.-%, und besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, wobei die Menge jeweils auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist. Bevorzugt wird das mindestens eine Polymer in einer Menge in einem Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% eingesetzt, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 7 Gew.-%, und besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, wobei die Menge jeweils auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist. Eine zu geringe Menge des mindestens einen Polymers hat zur Folge, dass der beschichte, poröse Körper die Pigmente nicht binden kann, so dass er als Träger nur eine geringe Wirkung aufweist und z.B. durch Mikroorganismen nur schwach besiedelbar ist. Bevorzugt liegt das Verhältnis der Gewichtsmenge des mindestens einen Polymers zu dem mindestens einen oberflächenaktiven Pigment in einem Bereich von etwa 1:2,5 bis etwa 1:100, weiter bevorzugt von etwa 1:2 bis etwa 1:50, und besonders bevorzugt von etwa 1:1 bis etwa 1:20. Wenn das Verhältnis der Gewichtsmenge des mindestens einen Polymeren zu dem mindestens einen oberflächenaktiven Pigment zu niedrig ist, wird das mindestens eine oberflächenaktive Pigment nicht richtig gebunden und löst sich von der Oberfläche des Schaumstoffes. Wenn das Verhältnis der Gewichtsmenge des mindestens einen Polymeren zu dem mindestens einen oberflächenaktiven Pigment zu hoch ist, wird eine Oberfläche des mindestens einen porösen Körpers klebrig, mehrere beschichtete poröse Körper würden miteinander Agglomerate bilden und wäre weniger verwendbar.According to the invention, at least one polymer is added. The at least one polymer is preferably selected from a group comprising styrene-butadiene, butadiene, butadiene-acrylonitrile, chloroprene, ethylene-vinyl acetate, acrylate, natural latex or mixtures of the aforementioned polymers. The at least one polymer is preferably a nonionic, anionic or cationic polymer. More preferably, the at least one polymer is produced by copolymerization between butadiene, styrene and a cationic monomer. More preferably, the at least one polymer is used as a dispersion. The at least one polymer is particularly preferably used as an aqueous, solids-rich dispersion, preferably of styrene-butadiene. Further preferably, the at least one polymer is a polychloroprene latex. Preferably, the at least one polymer dispersion has a solids content in a range from about 10% by weight to about 65% by weight at room temperature, more preferably in a range from about 20% by weight to about 55% by weight, and especially preferably in a range from about 30% by weight to about 50% by weight, based on the total amount of the at least one polymer dispersion. Preferably, the at least one polymer has a glass transition temperature Tg that is less than or equal to its coagulation temperature. More preferably, the at least one polymer has a glass transition temperature Tg less than or equal to 20 ° C. Particularly preferably, the at least one polymer has a glass transition temperature Tg less than or equal to 0 ° C. The effect of the glass transition temperature will be described further. Preferably, the polymer dispersion has a pH in a range from about 5 to about 9, more preferably from about 5.5 to about 8.5, and particularly preferably from about 6 to about 8. The pH value influences the stability of the dispersion. The at least one polymer dispersion is preferred in one quantity Range from about 1% by weight to about 16% by weight, more preferably in a range from about 3% by weight to about 13% by weight, and particularly preferably in a range of about 5% by weight up to about 10% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d). The at least one polymer is preferably used in an amount in a range from about 0.1% by weight to about 10% by weight, more preferably in a range from about 0.5% by weight to about 7% by weight. %, and particularly preferably in a range from about 1% by weight to about 5% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d). If the amount of the at least one polymer is too small, the result is that the coated, porous body cannot bind the pigments, so that it has only a slight effect as a carrier and can only be colonized weakly by microorganisms, for example. The ratio of the amount by weight of the at least one polymer to the at least one surface-active pigment is preferably in a range from about 1:2.5 to about 1:100, more preferably from about 1:2 to about 1:50, and particularly preferably from about 1:1 to about 1:20. If the ratio of the amount by weight of the at least one polymer to the at least one surface-active pigment is too low, the at least one surface-active pigment is not properly bound and detaches from the surface of the foam. If the ratio of the amount by weight of the at least one polymer to the at least one surface-active pigment is too high, a surface of the at least one porous body becomes sticky, several coated porous bodies would form agglomerates with one another and would be less usable.

Erfindungsgemäß wird die entstandene Mischung homogenisiert. Bevorzugt erfolgt die Homogenisierung durch Rühren, bevorzugt mit einem Drehtrommel. Bevorzugt erfolgt die Homogenisierung bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C. Bevorzugt erfolgt die Homogenisierung bei einer Geschwindigkeit in einem Bereich von etwa 5 rpm bis etwa 13 rpm. Bevorzugt dauert die Homogenisierung bei Rühren zwischen etwa 10 min und etwa 2 Stunden, weiter bevorzugt zwischen 20 min und etwa 1,5 Stunden, besonders bevorzugt zwischen 15 min und 1 Stunden.According to the invention, the resulting mixture is homogenized. Homogenization is preferably carried out by stirring, preferably with a rotating drum. The homogenization preferably takes place at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C. The homogenization preferably takes place at a speed in a range from about 5 rpm to about 13 rpm. The homogenization preferably takes between about 10 minutes and about 2 hours, more preferably between about 20 minutes and about 1.5 hours, particularly preferably between 15 min and 1 hour.

Erfindungsgemäß wird das mindestens eine Polymere bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C koaguliert, wobei das mindestens eine Polymer spontan koaguliert und das mindestens eine oberflächenaktive Pigment auf der Oberfläche des mindestens einen porösen Körpers bindet, wobei ein mit dem mindestens einen oberflächenaktiven Pigment dotierter Film auf dem mindestens einen porösen Körper ausgebildet wird. Die Koagulation, die die Abstoßungskräfte zwischen den Partikeln verringert, fördert Zusammenstöße und die Bildung von Aggregaten. Bei der Zugabe des mindestens einen Polymers zur Suspension der Pigmente und des porösen Körper werden durch die meist negativen Ladungen des oberflächenaktiven Pigment die Ladungen des mindestens einen Polymeren destabilisiert, was spontan zur der Koagulation der mindestens einen Polymers führt, da die elektrostatischen Anstoßungskräfte sich verringern. Die Koagulation des mindestens einen Polymeren führt zur Bildung von Agglomeraten von Polymeren an einer Oberfläche des mindestens einen oberflächenaktiven Pigments. Mit der Agglomeration des mindestens einen Polymers erfolgt eine Erhöhung der Konzentration des mindestens einen Polymeren an einer Oberfläche des mindestens einen oberflächenaktiven Pigments. Eine Beschichtung des Körpers wird ausgebildet. Aufgrund seiner Glasübergangstemperatur weist das mindestens eine Polymer einen gummiartigen Zustand auf. Bevorzugt wird das Verfahren bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 5°C und etwa 30°C, weiter bevorzugt zwischen etwa 8°C und etwa 25°C, und besonders bevorzugt zwischen etwa 10°C und etwa 20°C, durchgeführt. Die Glasübergangstemperatur des mindestens einen Polymeren liegt unter der Verfahrenstemperatur. Ein Film wird ausgebildet. Die Oberflächen des mindestens einen Pigments und des mindestens einen porösen Körpers werden durch den Film miteinander fest verbunden.According to the invention, the at least one polymer is coagulated at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, the at least one polymer coagulating spontaneously and the at least one surface-active pigment binding to the surface of the at least one porous body, with a a film doped with the at least one surface-active pigment is formed on the at least one porous body. Coagulation, which reduces repulsive forces between particles, promotes collisions and the formation of aggregates. When the at least one polymer is added to the suspension of the pigments and the porous body, the charges of the at least one polymer are destabilized by the mostly negative charges of the surface-active pigment, which spontaneously leads to the coagulation of the at least one polymer since the electrostatic impact forces are reduced. The coagulation of the at least one polymer leads to the formation of agglomerates of polymers on a surface of the at least one surface-active pigment. With the agglomeration of the at least one polymer, the concentration of the at least one polymer on a surface of the at least one surface-active pigment increases. A coating of the body is formed. Due to its glass transition temperature, the at least one polymer has a rubbery state. Preferably, the process is carried out at a temperature in a range between about 5°C and about 30°C, more preferably between about 8°C and about 25°C, and particularly preferably between about 10°C and about 20°C. The glass transition temperature of the at least one polymer is below the process temperature. A film is formed. The surfaces of the at least one pigment and the at least one porous body are firmly connected to one another by the film.

Erfindungsgemäß wird der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt. Das mindestens eine oberflächenaktive Pigment und der mindestens eine poröse Körper werden bevorzugt vor der Zugabe des mindestens eines Polymeren gemischt, um eine Koagulation nur zwischen dem mindestens einen oberflächenaktiven Pigment und dem mindestens einen Polymer zu vermeiden.According to the invention, process step c) is carried out after process steps a) and b). The at least one surface-active pigment and the at least one porous body are preferably mixed before the addition of the at least one polymer in order to avoid coagulation only between the at least one surface-active pigment and the at least one polymer.

Bevorzugt umfasst die Mischung mindestens ein amphoteres Tensid. Weiter bevorzugt ist das mindestens eine amphotere Tensid ein Fettsäureamidoalkylbetain. Das mindestens eine amphotere Tensid bringt keine zusätzlichen elektrostatischen Wechselwirkungen in die Mischung ein und verbessert das spontane Koagulieren. Das mindestens eine amphotere Tensid stabilisiert zudem den beschichteten, porösen Körper. Das mindestens eine amphotere Tensid kann in den Schritten a), b), c) oder d) hinzugefügt werden. Das mindestens eine amphotere Tensid wird bevorzugt im Schritt a) hinzugefügt und stabilisiert die Suspension des mindestens eine porösen Körpers in Wasser. Das mindestens eine amphotere Tensid wird bevorzugt im Schritt b) hinzugefügt und stabilisiert das mindestens eine oberflächenaktive Pigment. Das mindestens eine amphotere Tensid wird bevorzugt im Schritt c) hinzugefügt und stabilisiert das mindestens eine Polymer.The mixture preferably comprises at least one amphoteric surfactant. More preferably, the at least one amphoteric surfactant is a fatty acid amidoalkyl betaine. The at least one amphoteric surfactant does not introduce any additional electrostatic interactions into the mixture and improves spontaneous coagulation. The at least one amphoteric surfactant also stabilizes the coated, porous body. The at least one amphoteric surfactant can be added in steps a), b), c) or d). The at least one amphoteric surfactant is preferably added in step a) and stabilizes the suspension of the at least one porous body in water. The at least one amphoteric surfactant is preferably added in step b) and stabilizes the at least one surface-active pigment. That at least one ampho Tere surfactant is preferably added in step c) and stabilizes the at least one polymer.

Bevorzugt umfasst die Mischung kein Koagulationsmittel. Koagulationsmittel sind Chemikalien, die frei im Wasser verteilte Moleküle dazu bringen, zusammen zu klumpen. Weiter bevorzugt sind Koagulationsmittel von der Mischung umfasst, ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Isocynate-Prepolymere, ionisch modifizierte Polyisocyanate, nicht-polymere Elektrolyte, oder Mischungen der vorgenannten Koagulationsmittel.The mixture preferably does not contain any coagulant. Coagulants are chemicals that cause molecules freely distributed in water to clump together. More preferably, the mixture includes coagulants selected from a group comprising isocynate prepolymers, ionically modified polyisocyanates, non-polymeric electrolytes, or mixtures of the aforementioned coagulants.

Bevorzugt wird der Verfahrensschritt d) während und/oder nach den Verfahrensschritten a) bis c) durchgeführt. Bevorzugt wird der Verfahrensschritt d) auch während und/oder nachfolgend des Verfahrensschrittes e) durchgeführt wird.Process step d) is preferably carried out during and/or after process steps a) to c). Preferably, process step d) is also carried out during and/or following process step e).

Bevorzugt wird der mindestens eine beschichtete, poröse Körper von der Wasserphase durch Filtration über einem Sieb oder Netz abgetrennt.The at least one coated, porous body is preferably separated from the water phase by filtration over a sieve or net.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung von beschichteten, porösen Körpern, hergestellt durch das Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, als adsorbierendes Filtermaterial in Atmungsmasken, Aquarien, Dunstabzugshauben, Luftfiltern, Abluftfiltern, als Dämmstoffe und als Träger für Mikroorganismen bei mikrobiellen Biokonversionsprozessen.The present invention further relates to a use of coated, porous bodies, produced by the method according to one or more of the preceding claims, as adsorbing filter material in breathing masks, aquariums, extractor hoods, air filters, exhaust air filters, as insulating materials and as carriers for microorganisms in microbial bioconversion processes.

Bevorzugt wird der mindestens eine beschichtete poröse Körper als Träger bei der biologischen Abwasserreinigung, fermentativen Herstellung von chemischen Substanzen und/oder deren Mischungen verwendet.The at least one coated porous body is preferably used as a carrier in biological wastewater treatment, fermentative production of chemical substances and/or mixtures thereof.

Neben der weitverbreiteten aeroben biologischen Reinigung von Abwässern hat, insbesondere bei stark kohlehydrathaltigen Abwässern, beispielsweise in der Lebensmittel- oder Zellstoffindustrie auch die anaerobe Abwasserreinigung eine große technische Bedeutung. Die erfindungsgemäß hergestellten und verwendeten beschichteten porösen Körper sind hervorragend geeignet, biologisch auch sehr hohe Schadstoffkonzentrationen von über 25.000 mg/l in einer Stufe der Abwasserreinigung zu bewältigen, oder auch bisher kaum abbaubare organische Chlorverbindungen zu eliminieren. In manchen Fällen ist eine kombinierte anaerobe und aerobe biologische Abwasserreinigung besonders wirkungsvoll. Auch hier sind die erfindungsgemäß beschichteten porösen Körper hervorragend einzusetzen. Toxische Stoffe werden von den oberflächenaktiven Pigmenten des Trägers adsorbiert, die Toxizität des wässrigen Mediums wird stark verringert und die dort angesiedelten Mikroorganismen können ihre metabolische Aktivität ausüben.In addition to the widespread aerobic biological purification of wastewater, especially for wastewater containing high amounts of carbohydrates, for example in the food or pulp industry, anaerobic wastewater purification is also of great technical importance. The coated porous bodies produced and used according to the invention are excellently suited to biologically cope with even very high pollutant concentrations of over 25,000 mg/l in a wastewater treatment stage, or to eliminate previously hardly degradable organic chlorine compounds. In some cases, combined anaerobic and aerobic biological wastewater treatment is particularly effective. Here too, the porous bodies coated according to the invention can be used excellently. Toxic substances are adsorbed by the surface-active pigments of the carrier, the toxicity of the aqueous medium is greatly reduced and the microorganisms located there can exercise their metabolic activity.

Der Grad der Hydrophilie wird bei den erfindungsgemäß beschichteten porösen Körper bevorzugt so eingestellt, dass eine hohe Wasseraufnahme innerhalb von Stunden oder wenigen Tagen unter starker Quellung erfolgt oder eine größere Wassermenge bereits bei der Herstellung der poröse Körper als disperse Phase vorliegt und somit die Träger bereits voll gequollen sind. Bei der anaeroben Klärtechnik wie auch der aeroben Abwasserreinigung können die erfindungsgemäßen Produkte größere Mengen gasförmiger Produkte wie Kohlensäure, Methan oder Schwefelwasserstoff gut entweichen lassen.The degree of hydrophilicity in the porous bodies coated according to the invention is preferably set so that a high water absorption occurs within hours or a few days with strong swelling or a larger amount of water is already present as a disperse phase during the production of the porous bodies and thus the carrier is already full are swollen. In anaerobic sewage treatment technology as well as in aerobic wastewater treatment, the products according to the invention can allow larger amounts of gaseous products such as carbonic acid, methane or hydrogen sulfide to escape easily.

Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfasst die Verfahrensschritte

  1. a) Suspendieren von mindestens einem Schaumstoff aus Polyurethan in Wasser,
  2. b) Hinzufügen von Aktivkohle,
  3. c) Hinzufügen von mindestens einem Polymer in einer wässrigen Dispersion,
  4. d) Homogenisieren der entstandenen Mischung,
  5. e) Koagulieren des mindestens einen Polymeren bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der Mischung spontan koaguliert und Aktivkohle auf der Oberfläche des mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan bindet, wobei ein mit der Aktivkohle dotierter Film auf dem mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan ausgebildet wird,
wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.An exemplary method according to the invention for producing coated, porous bodies comprises the following method steps
  1. a) suspending at least one polyurethane foam in water,
  2. b) adding activated carbon,
  3. c) adding at least one polymer in an aqueous dispersion,
  4. d) homogenizing the resulting mixture,
  5. e) coagulating the at least one polymer at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, whereby the at least one polymer coagulates spontaneously in the mixture and binds activated carbon to the surface of the at least one polyurethane foam, with a the activated carbon-doped film on which at least one foam made of polyurethane is formed,
wherein process step c) is carried out after process steps a) and b).

Ein weiteres beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfasst die Verfahrensschritte

  1. a) Suspendieren von mindestens einem Gewebe aus Polyester,
  2. b) Hinzufügen von Aktivkohle,
  3. c) Hinzufügen von mindestens einem Polymer in einer wässrigen Dispersion,
  4. d) Homogenisieren der entstandenen Mischung,
  5. e) Koagulieren des mindestens einen Polymeren bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der Mischung spontan koaguliert und Aktivkohle auf der Oberfläche des mindestens einen Gewebe aus Polyester bindet, wobei ein mit der Aktivkohle dotierter Film auf dem mindestens einen Gewebe aus Polyester ausgebildet wird,
wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.A further exemplary method according to the invention for producing coated, porous bodies comprises the method steps
  1. a) suspending at least one polyester fabric,
  2. b) adding activated carbon,
  3. c) adding at least one polymer in an aqueous dispersion,
  4. d) homogenizing the resulting mixture,
  5. e) coagulating the at least one polymer at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, whereby the at least one polymer coagulates spontaneously in the mixture and binds activated carbon to the surface of the at least one polyester fabric, with a the activated carbon doped film on which at least one fabric made of polyester is formed,
wherein process step c) is carried out after process steps a) and b).

Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfasst die Verfahrensschritte

  1. a) Suspendieren von mindestens einem Schaumstoff aus Polyurethan in Wasser,
  2. b) Hinzufügen von Aktivkohle,
  3. c) Hinzufügen von mindestens einem kationischen Polymer in einer wässrigen Dispersion,
  4. d) Homogenisieren der entstandenen Mischung,
  5. e) Koagulieren des mindestens einem Polymer bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der Mischung spontan koaguliert und Aktivkohle auf der Oberfläche des mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan bindet, wobei ein mit der Aktivkohle dotierter Film auf dem mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan ausgebildet wird,
wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.An exemplary method according to the invention for producing coated, porous bodies comprises the following method steps
  1. a) suspending at least one polyurethane foam in water,
  2. b) adding activated carbon,
  3. c) adding at least one cationic polymer in an aqueous dispersion,
  4. d) homogenizing the resulting mixture,
  5. e) coagulating the at least one polymer at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, whereby the at least one polymer coagulates spontaneously in the mixture and binds activated carbon to the surface of the at least one polyurethane foam, with a the activated carbon-doped film on which at least one foam made of polyurethane is formed,
wherein process step c) is carried out after process steps a) and b).

Ein weiteres beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfasst die Verfahrensschritte

  1. a) Suspendieren von mindestens einem Gewebe aus Polyester,
  2. b) Hinzufügen von Aktivkohle,
  3. c) Hinzufügen von mindestens einem kationischen Polymer in einer wässrigen Dispersion;
  4. d) Homogenisieren der entstandenen Mischung,
  5. e) Koagulieren des mindestens einer kationische Polymerdispersion bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der Mischung spontan koaguliert und Aktivkohle auf der Oberfläche des mindestens einen Gewebe aus Polyester bindet, wobei ein mit der Aktivkohle dotierter Film auf dem mindestens einen Gewebe aus Polyester ausgebildet wird,
wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.A further exemplary method according to the invention for producing coated, porous bodies comprises the method steps
  1. a) suspending at least one polyester fabric,
  2. b) adding activated carbon,
  3. c) adding at least one cationic polymer in an aqueous dispersion;
  4. d) homogenizing the resulting mixture,
  5. e) coagulating the at least one cationic polymer dispersion at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, the at least one polymer coagulating spontaneously in the mixture and binding activated carbon on the surface of the at least one polyester fabric, wherein a film doped with the activated carbon on which at least one fabric made of polyester is formed,
wherein process step c) is carried out after process steps a) and b).

Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfasst die Verfahrensschritte

  1. a) Suspendieren von mindestens einem Schaumstoff aus Polyurethan in Wasser,
  2. b) Hinzufügen von Aktivkohle,
  3. c) Hinzufügen von mindestens einem Polymer in einer wässrigen Dispersion und von mindestens einem amphoteren Tensid,
  4. d) Homogenisieren der entstandenen Mischung,
  5. e) Koagulieren des mindestens einen Polymeren bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der Mischung spontan koaguliert und Aktivkohle auf der Oberfläche des mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan bindet, wobei ein mit der Aktivkohle dotierter Film auf dem mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan ausgebildet wird,
wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.An exemplary method according to the invention for producing coated, porous bodies comprises the following method steps
  1. a) suspending at least one polyurethane foam in water,
  2. b) adding activated carbon,
  3. c) adding at least one polymer in an aqueous dispersion and at least one amphoteric surfactant,
  4. d) homogenizing the resulting mixture,
  5. e) coagulating the at least one polymer at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, whereby the at least one polymer coagulates spontaneously in the mixture and binds activated carbon to the surface of the at least one polyurethane foam, with a the activated carbon-doped film on which at least one foam made of polyurethane is formed,
wherein process step c) is carried out after process steps a) and b).

Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfasst die Verfahrensschritte

  1. a) Suspendieren von mindestens einem Schaumstoff aus Polyurethan in Wasser,
  2. b) Hinzufügen von Aktivkohle und von mindestens einem amphoteren Tensid,
  3. c) Hinzufügen von mindestens einem Polymer in einer wässrigen Dispersion,
  4. d) Homogenisieren der entstandenen Mischung,
  5. e) Koagulieren des mindestens einen Polymeren bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der Mischung spontan koaguliert und Aktivkohle auf der Oberfläche des mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan bindet, wobei ein mit der Aktivkohle dotierter Film auf dem mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan ausgebildet wird,
wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.An exemplary method according to the invention for producing coated, porous bodies comprises the following method steps
  1. a) suspending at least one polyurethane foam in water,
  2. b) adding activated carbon and at least one amphoteric surfactant,
  3. c) adding at least one polymer in an aqueous dispersion,
  4. d) homogenizing the resulting mixture,
  5. e) coagulating the at least one polymer at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, whereby the at least one polymer coagulates spontaneously in the mixture and binds activated carbon to the surface of the at least one polyurethane foam, with a the activated carbon-doped film on which at least one foam made of polyurethane is formed,
wherein process step c) is carried out after process steps a) and b).

Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfasst die Verfahrensschritte

  1. a) Suspendieren von mindestens einem Schaumstoff aus Polyurethan in Wasser und von mindestens einem amphoteren Tensid,
  2. b) Hinzufügen von Aktivkohle,
  3. c) Hinzufügen von mindestens einem Polymer in einer wässrigen Dispersion,
  4. d) Homogenisieren der entstandenen Mischung,
  5. e) Koagulieren des mindestens einen Polymeren bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der Mischung spontan koaguliert und Aktivkohle auf der Oberfläche des mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan bindet, wobei ein mit der Aktivkohle dotierter Film auf dem mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan ausgebildet wird,
wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.An exemplary method according to the invention for producing coated, porous bodies comprises the following method steps
  1. a) suspending at least one polyurethane foam in water and at least one amphoteric surfactant,
  2. b) adding activated carbon,
  3. c) adding at least one polymer in an aqueous dispersion,
  4. d) homogenizing the resulting mixture,
  5. e) coagulating the at least one polymer at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, whereby the at least one polymer coagulates spontaneously in the mixture and binds activated carbon to the surface of the at least one polyurethane foam, with a the activated carbon-doped film on which at least one foam made of polyurethane is formed,
wherein process step c) is carried out after process steps a) and b).

Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfasst die Verfahrensschritte

  1. a) Suspendieren von mindestens einem Schaumstoff aus Polyurethan in Wasser in einer Menge in einem Bereich von etwa 9 Gew.-% bis etwa 94 Gew.-%, wobei die Menge auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist,
  2. b) Hinzufügen von Aktivkohle in einer Menge in einem Bereich von etwa 2 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, wobei die Menge auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist,
  3. c) Hinzufügen von mindestens einer Polymerdispersion, in einer Menge in einem Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 16 Gew.-%, wobei die Menge auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist, aufweisend einen Feststoffgehalt in einem Bereich von etwa 10 Gew.-% bis etwa 65 Gew.-% bei Raumtemperaturbezogen auf die Gesamtmenge der mindestens einen Polymerdispersion,
  4. d) Homogenisieren der entstandenen Mischung,
  5. e) Koagulieren des mindestens einen Polymeren bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der Mischung spontan koaguliert und Aktivkohle auf der Oberfläche des mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan bindet, wobei ein mit der Aktivkohle dotierter Film auf dem mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan ausgebildet wird,
wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.An exemplary method according to the invention for producing coated, porous bodies comprises the following method steps
  1. a) suspending at least one polyurethane foam in water in an amount ranging from about 9% by weight to about 94% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d),
  2. b) adding activated carbon in an amount ranging from about 2% by weight to about 90% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d),
  3. c) adding at least one polymer dispersion, in an amount ranging from about 1% by weight to about 16% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d), having a solids content in a range from about 10% by weight to about 65% by weight at room temperature based on the total amount of the at least one polymer dispersion,
  4. d) homogenizing the resulting mixture,
  5. e) coagulating the at least one polymer at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, whereby the at least one polymer coagulates spontaneously in the mixture and binds activated carbon to the surface of the at least one polyurethane foam, with a the activated carbon-doped film on which at least one foam made of polyurethane is formed,
wherein process step c) is carried out after process steps a) and b).

Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfasst die Verfahrensschritte

  1. a) Suspendieren von mindestens einem Schaumstoff aus Polyurethan in Wasser in einer Menge in einem Bereich von etwa 45 Gew.-% bis etwa 94 Gew.-%, wobei die Menge auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist,
  2. b) Hinzufügen von Aktivkohle in einer Menge in einem Bereich von etwa 2 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, wobei die Menge auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist,
  3. c) Hinzufügen von mindestens einem Polymer in einer wässrigen Dispersion, in einer Menge in einem Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 16 Gew.-%, wobei die Menge auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist, einen Feststoffgehalt in einem Bereich von etwa 10 Gew.-% bis etwa 65 Gew.-% bei Raumtemperatur, wobei die Menge auf den Gewicht der wässrige Polymerdispersion bezogen ist, und von mindestens einem amphoteren Tensid, in einer Menge in einem Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 2 Gew.%, wobei die Menge auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist,
  4. d) Homogenisieren der entstandenen Mischung,
  5. e) Koagulieren des mindestens einen Polymeren bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der Mischung spontan koaguliert und Aktivkohle auf der Oberfläche des mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan bindet, wobei ein mit der Aktivkohle dotierter Film auf dem mindestens einen Schaumstoff aus Polyurethan ausgebildet wird,
wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.An exemplary method according to the invention for producing coated, porous bodies comprises the following method steps
  1. a) suspending at least one polyurethane foam in water in an amount ranging from about 45% by weight to about 94% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d),
  2. b) adding activated carbon in an amount ranging from about 2% by weight to about 50% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d),
  3. c) adding at least one polymer in an aqueous dispersion, in an amount ranging from about 1% by weight to about 16% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d). , a solids content in a range of about 10% by weight to about 65% by weight at room temperature, the amount being based on the weight of the aqueous polymer dispersion, and of at least one amphoteric surfactant, in an amount in a range of about 0.1% by weight to about 2% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d),
  4. d) homogenizing the resulting mixture,
  5. e) coagulating the at least one polymer at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, whereby the at least one polymer coagulates spontaneously in the mixture and binds activated carbon to the surface of the at least one polyurethane foam, with a the activated carbon-doped film on which at least one foam made of polyurethane is formed,
wherein process step c) is carried out after process steps a) and b).

In den vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung handelt es sich um nicht einschränkende, gleichwohl bevorzugte Beispiele. Auch eine Kombination der genannten Bereiche und Komponenten einer jeden Ausfürhungsform mit einer anderen oder mehreren anderen Ausführungsformen untereinander ist möglich.The above preferred embodiments of the invention are non-limiting but preferred examples. A combination of the mentioned areas and components of each embodiment with another or several other embodiments with one another is also possible.

Anhand der folgenden Ausführungsbeispiele wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.The present invention is explained in more detail using the following exemplary embodiments.

Es wurden 100 g Würfel aus Polyurethan (PU)-Schaumstoff einer Größe von 20 mm x 20 mm x 7 mm in desionisierte Wasser bei 10°C gerührt und suspendiert. Die Porengröße des PU-Schaumstoffs betrug 100 ppcm. 50 g Aktivkohle wurden eingemischt und 20 min bis zum Erreichen einer homogenen Suspension weitergerührt. 10 g Styrol-Butadien-PolymerDispersion mit einer niedrigen Glasübergangtemperatur (unter 10°C), einem Feststoffgehalt von 63 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des mindestens einen Polymeren einer Viskosität unter 500 mPa (Brookfield Sp. 2 / 20 Upm) und einer pseudo-kationischen lonogenität, wurden mit der erhaltenden, homogen vermischten Suspension vermischt und 10 min nachgerührt. Die Mischung wurde mindestens 30 min nachreagieren gelassen. Während der 30 min koaguliert die Polymer-Dispersion und bindet die Aktivkohle auf der Oberfläche des Schaumstoffwürfel. Die beschichteten Würfel wurden von der Wasserphase durch Filtration über einem Sieb oder Netz abgetrennt.100 g cubes of polyurethane (PU) foam measuring 20 mm x 20 mm x 7 mm were stirred and suspended in deionized water at 10 ° C. The pore size of the PU foam was 100 ppcm. 50 g of activated carbon were mixed in and the mixture was stirred for 20 minutes until a homogeneous suspension was achieved. 10 g styrene butadiene Polymer dispersion with a low glass transition temperature (below 10 ° C), a solids content of 63% by weight, based on the total weight of the at least one polymer, a viscosity below 500 mPa (Brookfield Sp. 2 / 20 rpm) and a pseudo-cationic ionogenicity, were mixed with the resulting, homogeneously mixed suspension and stirred for 10 minutes. The mixture was allowed to react for at least 30 minutes. During 30 minutes, the polymer dispersion coagulates and binds the activated carbon to the surface of the foam cube. The coated cubes were separated from the water phase by filtration over a sieve or net.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wurde ein beschichteter poröser Körper wie folgt hergestellt: es wurden 100 g PU-Schaumstoffwürfel einer Größe von 20 mm x 20 mm x 7 mm in desionisierte Wasser bei 10°C gerührt und suspendiert. Die Porengröße des PU-Schaumstoffs betrug 100 ppcm. 50 g Aktivkohle wurden eingemischt und 20 min bis zum Erreichen einer homogenen Suspension weitergerührt. 10 g einer Suspension umfassend ein Polymer aus Styrol mit einer niedrigen Glasübergangtemperatur (unter 10°C), einem Feststoffgehalt von 63 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des mindestens einen Polymeren einer Viskosität unter 500 mPa (Brookfield Sp. 2 / 20 Upm) und einer pseudo kationischen lonogenität, und ein Fettsäureamidoalkylbetain als amphoteres Tensid, das keine zusätzlichen elektrostatischen Wechselwirkungen in die Mischung einbringt und das spontane Koagulieren verbessert, wurden mit der erhaltenden homogen vermischten Suspension vermischt und 10 min nachgerührt. Die Mischung wurde mindestens 30 min nachreagieren gelassen. Während der 30 min koaguliert die Polymer-Dispersion und bindet die Aktivkohle auf der Oberfläche des Schaumstoffwürfel. Der Fettsäureamidoalkylbetain stabilisiert den beschichteten, porösen Körper. Die beschichteten Würfel wurden von der Wasserphase durch Filtration über ein Sieb oder Netz abgetrennt.In a further exemplary embodiment, a coated porous body was produced as follows: 100 g of PU foam cubes measuring 20 mm x 20 mm x 7 mm were stirred and suspended in deionized water at 10 ° C. The pore size of the PU foam was 100 ppcm. 50 g of activated carbon were mixed in and the mixture was stirred for 20 minutes until a homogeneous suspension was achieved. 10 g of a suspension comprising a polymer made of styrene with a low glass transition temperature (below 10 ° C), a solids content of 63% by weight, based on the total weight of the at least one polymer with a viscosity below 500 mPa (Brookfield Sp. 2 / 20 rpm ) and a pseudo cationic ionogenicity, and a fatty acid amidoalkyl betaine as an amphoteric surfactant, which does not introduce any additional electrostatic interactions into the mixture and improves spontaneous coagulation, were mixed with the resulting homogeneously mixed suspension and stirred for 10 minutes. The mixture was allowed to react for at least 30 minutes. During 30 minutes, the polymer dispersion coagulates and binds the activated carbon to the surface of the foam cube. The fatty acid amidoalkyl betaine stabilizes the coated, porous body. The coated cubes were separated from the water phase by filtration through a sieve or net.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3526184 A1 [0004]DE 3526184 A1 [0004]

Claims (14)

Verfahren zur Herstellung von beschichteten, porösen Körpern umfassend die Verfahrensschritte a) Suspendieren von mindestens einem porösen Körper in Wasser; b) Hinzufügen von mindestens einem oberflächenaktiven Pigment; c) Hinzufügen von mindestens einem Polymeren; d) Homogenisieren der entstandenen Mischung; e) Koagulieren des mindestens einen Polymeren bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, wobei das mindestens eine Polymer in der der Mischung spontan koaguliert und das mindestens eine oberflächenaktive Pigment auf der Oberfläche des mindestens einen porösen Körpers bindet, wobei ein mit dem mindestens einen oberflächenaktiven Pigment dotierter Film auf dem mindestens einen porösen Körper ausgebildet wird; wobei der Verfahrensschritt c) nach den Verfahrensschritten a) und b) durchgeführt wird.Process for producing coated, porous bodies comprising the process steps a) suspending at least one porous body in water; b) adding at least one surface-active pigment; c) adding at least one polymer; d) homogenizing the resulting mixture; e) coagulating the at least one polymer at a temperature in a range from about 10 ° C to about 40 ° C, whereby the at least one polymer coagulates spontaneously in the mixture and the at least one surface-active pigment binds to the surface of the at least one porous body , wherein a film doped with the at least one surface-active pigment is formed on the at least one porous body; wherein process step c) is carried out after process steps a) and b). Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine poröse Körper ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Fasern, Vliese und Gewebe aus organischen Naturfasern wie Zellulose und Baumwolle, tierische Haare, anorganischen Fasern, Chemiefasern, offenzellige Schaumstoffe aus Polyurethan, Polyethylen oder Polypropylen, oder Mischungen der vorgenannten porösen Körper.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the at least one porous body is selected from a group comprising fibers, nonwovens and fabrics made from organic natural fibers such as cellulose and cotton, animal hair, inorganic fibers, chemical fibers, open-cell foams made from polyurethane, polyethylene or polypropylene, or mixtures of the aforementioned porous body. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine oberflächenaktive Pigment ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend anorganische Oxide, Metallsilikate, anorganische Pigmente wie Aktivkohle, Kokspulver auf der Basis von Braunkohle, Steinkohle oder pflanzlichen Kohlen, oder Mischungen der vorgenannten Pigmente.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one surface-active pigment is selected from a group comprising inorganic oxides, metal silicates, inorganic pigments such as activated carbon, coke powder based on lignite, hard coal or vegetable coal, or mixtures of the aforementioned Pigments. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine oberflächenaktive Pigment in einer Menge von etwa 2 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% eingesetzt wird, wobei die Menge auf die Gesamtmenge der Mischung, erhalten in Schritt d), bezogen ist.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one surface-active pigment is used in an amount of about 2% by weight to about 90% by weight, the amount being based on the total amount of the mixture obtained in step d), is related. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer ein nichtionisches, anionisches oder kationisches Polymer ist.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one polymer is a nonionic, anionic or cationic polymer. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Styrol-Butadien, Butadien, Butadien-Acrylnitril, Chloropren, Ethylen-Vinylacetat, Acrylat, Naturlatex oder Mischungen der vorgenannten Polymere.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the at least one polymer is selected from a group comprising styrene-butadiene, butadiene, butadiene-acrylonitrile, chloroprene, ethylene-vinyl acetate, acrylate, natural latex or mixtures of the aforementioned polymers. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer als Dispersion in Schritt c) eingesetzt wird, wobei die mindestens eine Polymerdispersion einen Feststoffgehalt von etwa 10 Gew.-% bis etwa 65 Gew.-% bei Raumtemperatur aufweist, bezogen auf die Gesamtmenge der mindestens einen Polymerdispersion.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one polymer is used as a dispersion in step c), the at least one polymer dispersion having a solids content of about 10% by weight to about 65% by weight at room temperature , based on the total amount of at least one polymer dispersion. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer eine Glasübergangstemperatur Tg hat, die kleiner oder gleich deren Koagulationstemperatur ist.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one polymer has a glass transition temperature Tg which is less than or equal to its coagulation temperature. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt d) während und/ oder nach den Verfahrensschritten a) bis c) durchgeführt wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that method step d) is carried out during and/or after method steps a) to c). Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt d) auch während und/oder nachfolgend des Verfahrensschrittes e) durchgeführt wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that method step d) is also carried out during and/or following method step e). Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung mindestens ein amphoteres Tensid hinzugefügt wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one amphoteric surfactant is added to the mixture. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine amphotere Tensid ein Fettsäureamidoalkylbetain ist.Procedure according to Claim 11 , characterized in that the at least one amphoteric surfactant is a fatty acid amidoalkyl betaine. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung kein Koagulationsmittel umfasst.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the mixture does not contain any coagulant. Verwendung von beschichteten, porösen Körpern, hergestellt durch das Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, als adsorbierendes Filtermaterial in Atmungsmasken, Aquarien, Dunstabzugshauben, Luftfiltern, Abluftfiltern, als Dämmstoff, und als Träger für Mikroorganismen bei mikrobiellen Biokonversionsprozessen, insbesondere in der Abwasserreinigung.Use of coated, porous bodies, produced by the method according to one or more of the preceding claims, as adsorbing filter material in breathing masks, aquariums, extractor hoods, air filters, exhaust filters, as insulating material, and as a carrier for microorganisms in microbial bioconversion processes, in particular in wastewater treatment.
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