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Verfahren zur Erzeugung eines Aerosols mit Aluminiumoxyd und metallisches
Aluminium enthaltenden Teilchen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Erzeugung eines Aerosols mit Aluminiumoxyd und metallisches Aluminium enthaltenden
Teilchen. Ein derartiges Aerosol dient zur Bekämpfung der Silicose.
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Durch das metallische Aluminium wird die Löslichkeit und damit die
toxische Wirkung der Kieselsäure in der Lunge herabgesetzt.
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Es ist bereits ein Verfahren zur Erzeugung eines Aerosols mit suspendierten
Teilchen aus vorzugsweise reinem Aluminium bekanntgeworden. Hierbei liegt die Teilchengröße
der Aluminiumteilchen zwischen etwa 5 und 10 Ça.
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Hierbei wurde eine Größe der toxischen Kieselsäureteilchen von etwa
10 t angenommen. Tatsächlich besitzen jedoch kleinere Kieselsäureteilchen in der
Größenordnung unterhalb 0, 5 oder 1 eine viel höhere Toxidität.
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Auch gelangen derartig kleine Teilchen in tiefere Gebiete der Lunge,
die von den Aluminiumteilchen der erwähnten Größe nicht mehr erreicht werden können.
Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß ein Aerosol mit Aluminiumteilchen der erwähnten
Größenordnung verhältnismäßig schnell durch Sedimentation der Teilchen zusammenbricht
und damit unwirksam wird.
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Mit der Erfindung soll ein Verfahren zur Erzeugung eines Aluminium-Schutzaerosols
angegeben werden, bei welchem die erwähnten Nachteile nicht mehr auftreten.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, ein Pulver, dessen Teilchen
durch Mahlen von im wesentlichen reinem Aluminium auf eine Teilchengröße, die unter
1, 2 p und für den Hauptanteil der Teilchen bei 0, 4 p und darunter liegt, unter
gleichmäßiger Dispersion in feuchter Luft hergestellt sind und Aluminiumoxyd mit
einem Metallkern von 12 bis 15°/o darstellen, mit einer Geschwindigkeit von etwa
13700 bis 14600 m/Sek. in eine geschlossene Kammer einzuspritzen.
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Mit diesem Verfahren ergibt sich eine sehr viel wirksamere Schutzatmosphäre.
Durch die erwähnte Geschwindigkeit werden die in eine Kammer eingespritzten Teilchen
elektrostatisch aufgeladen, und die Sedimentationsgeschwindigkeit des gebildeten
Aerosols wird wesentlich verringert. Die Epithelschichten in den Bronchien tragen
eine gleichsinnige (positive) elektrostatische Ladung und vermögen daher die eingeatmeten
Aluminiumteilchen abzustoßen. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Aluminiumteilchen
in die tiefsten Gebiete der Lunge, in denen die schädlichen Kieselsäureteilchen
eingebettet sind, eindringen können und nicht vorher zurückgehalten werden. Dieses
tiefe Eindringen der Aluminiumteilchen wird durch die geringe Teilchengröße begünstigt.
Die geringe Teilchengröße beeinflußt andererseits auch die Sedimentationsgeschwindigkeit
in Richtung auf eine langsamere Sedimentation.
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Hierdurch ergibt sich eine Zunahme des Wirkungsgrades des Aluminiumaerosols,
die zu einer Verringerung
der Dosis und zu einer Verkürzung der Behandlungszeit führt.
Eine Behandlungszeit von wenigen Minuten ist bereits ausreichend.
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Es ist zwar schon bekannt, Aerosole zwecks Verbesserung der Schwebefähigkeit
mit elektrischen Ladungen zu versehen, jedoch wurden hierbei die Ladungen durch
ein elektrisches Feld erzeugt. Das vorgeschlagene Verfahren vermeidet die Notwendigkeit,
ein derartiges elektrisches Feld zu erzeugen. Es ist daher auch überall dort anwendbar,
wo keine Einrichtungen zur Erzeugung eines hohen elektrischen Feldes vorhanden sind.
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Besonders vorteilhaft läßt die Erfindung sich mit einem Pulver verwenden,
dessen Herstellung nicht Gegenstand des Schutzbegehrens und anderweitig beschrieben
ist. Es handelt sich um ein Pulver, dessen Teilchengröße unterhalb 1, 2 und für
den Hauptanteil bei etwa 0, 4 p. liegt und das durch Mahlen von im wesentlichen
reinem metallischem Aluminium unter gleichmäßiger Dispersion in feuchter Luft hergestellt
ist.
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Dieses Pulver besteht aus Teilchen aus reinem Aluminium, das von einem
Aluminiumoxydmantel umgeben ist.
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Der Metallkem macht etwa 12 bis 15°/o aus. Durch das
Mahlen
auf die envähnte geringe Teilchengröße wirkt das Pulver im allgemeinen schwarz und
wird daher mitunter als "schwarzes Aluminiumoxyd« bezeichnet.
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Der Aluminiumoxydmantel der Teilchen setzt die Explosionsgefahr wesentlich
herab. Außerdem vermag das Aluminiumoxvd rascher in Aluminiumhydroxyd überzugehen
als das reine Aluminium. Damit wird die Reaktion mit der Kieselsäure, bei der Aluminiumhydroxyd
der wirksame Bestandteil ist, beschleunigt.
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Zur Umwandlung des reinen Aluminiums in Aluminiumhydroxyd ist die
Zufuhr von Sauerstoff notwendig.
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Reines Aluminium entfaltet daher seine Wirksamkeit nur langsam. Im
vorliegenden Fall wird die schnelle Wirksamkeit des Aluminiumoxydmetalls mit der
langsamen Wirksamkeit des Aluminiummetallkernes kombiniert.
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Zur Erzeugung des Aerosols wird das beschriebene Pulver aus einem
Behälter in einen Venturi-Ejektor mittels Druckluft gefördert. Der Leitungsdruck
liegt in der Größenordnung von etwa 6, 3 bis 7 at, und die Düsenöffnung beträgt
etwa 3, 2 mm. Damit ergibt sich eine Austrittsgeschwindigkeit der Teilchen aus der
Düse von etwa 13700 bis 14600 m/Sek. Es läßt sich ein wirksames Aerosol erzeugen,
wenn etwa 1 10-2g des Pulvers in etwa 1 m3 verhältnismäßig feuchtigkeitsfreier Luft
gebracht werden.
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Wie bereits erwähnt, liegt das dispergierte Pulver in Teilchen vor,
die etwa 86 bis 88% Aluminiumoxyd enthalten und einen Metallkern von etwa 12 bis
14°/o besitzen. Der Gesamtaluminiumgehalt liegt in der Größenordnung von 60°/o.
Ein derartiges Pulver besitzt besonders günstige Stabilitätseigenschaften und kann
auch besonders vorteilhaft hergestellt werden. Die Zusammensetzung gewährleistet
darüber hinaus ein schnelles Einsetzen und ein entsprechend langes Anhalten der
Wirksamkeit.
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Das Aerosol wird vorzugsweise bei Bergwerken, Gießereien, keramischenBetrieben
und sonstigenBetrieben mit Silicosegefahr in Umkleideräumen oder anderen geschlossenen
Räumen, in denen sich die Arbeiter aufhalten, erzeugt. Bei den früher beschriebenen
Aerosolen wurde es als ratsam angesehen, die Arbeiter häufig in eine derartige Schutzatmosphäre
zu bringen, um ein sicheres Ergebnis der Behandlung zu gewährleisten. Bei einem
in Übereinstimmung mit dem vorbeschriebenen Verfahren hergestellten Aerosol ist
ein allzu haufiges Aufhalten in einer Schutzatmosphäre nicht mehr notwendig, da
die Aerosolteilchen im feinverteilten Zustand länger schwebend bleiben und damit
auch für längere Zeit in ausreichender Konzentration im Aerosol zur Rrerfügung stehen.
Weiterhin dringen sie tiefer in die Lungen ein und üben eine nachhaltigere Wirkung
aus, als dies bei dem vorbekannten Aerosol der Fall ist.
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In den am Schluß der Beschreibung angegebenen Tabellen werden die
Eigenschaften zweier Aerosole miteinander verglichen. Das gemäß der Erfindung hergestellte
Aerosol ist mit "HM-38« bezeichnet, während das optimale, nach dem vorbekannten
hergestellte Aerosol mit zD-R* bezeichnet ist. Das Aerosol HM-38 wurde in einem
Umkleideraum mittels eines Gebläses von etwa 6 bis 7 at mit einer Geschwindigkeit
von etwa 14600 m/Seki. dispergiert. Die Konzentration betrug etwa 3, 2-10- g/m verhältnismäßig
trockener Luft.
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Das Aerosol D-R wurde unter vergleichbaren Bedingungen hergestellt.
Aus den Tabellen zeigt sich auch, daß das Aerosol HM-38 viel gleichmäßiger aufgebaut
ist als das Aerosol D-R.
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Das Pulver kann in der beschriebenen Weise auch mit anderen an sich
bekannten Einrichtungen in die Luft gesprüht werden. Auch kann das in der beschriebenen
Weise
erzeugte Aerosol direkt aus der Erzeugungsquelle eingeatmet werden.
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Tabelle 1 Konzentration von HM-38 und D-R nach verschieden langer
Dispersionszeit
| Konzentration in Teilchen |
| Zeit nach Dispersion pro cm3 |
| HM-38 I D-R |
| 8 Minuten 49 300 16 000 |
| 30 Minuten 38 600 10 700 |
| 60 Minuten 28100 6 200 |
Tabelle 2 Korngrößenverteilung von HM-38-und D-R-Pulvern 8 Minuten nach Dispersion
| Häufigkeit dieser Gesamtanteil bis au |
| Mittlerer |
| Größe (%) dieser Größe (%) |
| Durchmesser (µ) |
| HM-38 D-R HM-38 D-R |
| I I |
| bis zu 0, 2 24, 60 2, 69 24, 60 1 2, 69 |
| 0,2 bis 0,4 30,85 5,83 55,45 8,52 |
| 0,4 bis 0,8 32,58 20,18 88,03 28,70 |
| 0, 8 bis 1, 2 8, 64 19, 73 96, 67 48, 43 |
| 1, 2 bis 1, 6 1, 72 17, 04 98, 39 65, 47 |
| 1, 6 bis 2, 0 0, 79 16, 14 99, 18 81, 61 |
| über 2, 0 0, 82 |
| 2, 0 bis 2, 5 4, 48 86, 09 |
| 2, 5 bis 3, 0 2, 24 88, 33 |
| 3, 0 bis 4, 0 3, 58 91, 91 |
| 4,0 bis 5,0 2,69 94,60 |
| über 5,0 5,40 |
Tabelle 3 Korngrößenverteilung von HM-38-und D-R-Pulvern nach 60 Minuten Dispersion
| Häufaigkeit dieser Gesamptanteil bis zu |
| Mitetlerer |
| Größe (%) dieser Größe (%) |
| Durchmesser (µ) |
| HM-38 D-R HM-38 D-R |
| l |
| bis zu 0, 2 23, 36 17, 11 23, 36 17, 11 |
| 0, 2 bis 0, 4 37, 35 29, 60 60, 71 46, 71 |
| 0, 4 bis 0, 8 28, 41 19, 73 89, 12 66, 44 |
| 0, 8 bis 1, 2 8, 23 11, 84 97, 35 78, 28 |
| 1, 2 bis 1, 6 1, 77 6, 57 99, 12 84, 85 |
| 1,6 bis 2,0 0,44 6,57 99,76 91,42 |
| über 2,0 0,44 |
| 2,0 bis 2,5 3,29 94,71 |
| 2,5 bis 3,29 98,00 |
| 3, 0 bis 4, 0 1, 31 99, 31 |
| 4, 0 bis 5, 0 0,69 100,0 |
| über 5, 0 # |
Tabelle 4 Löslichkeitstabelle
| H2O P.P.M. Verminderung |
| Gramm Aluminium |
| ccm SiO2 % |
| Beispiel I |
| McIntyre Minen-Quarz.. 1, 0 100 0 33, 2- |
| McIntyre Minen-Quarz..... 1, 0 100 10 mg D-R 1, 1 96 |
| Beispiel II |
| McIntyre Minen-Quarz.. 1, 0 100 0 50, 4- |
| McIntyre Minen-Quarz... 1, 0 100 3 mg HM-38 3, 5 93, 1 |
| McIntyre Minen-Quarz... 1, 0 100 2 mg HM-38 5 90, 2 |
| McIntyre Minen-Quarz... 1, 0 100 1 mg HM-38 8 84, 1 |
| Beispiel III |
| Montreal Kieselerde... 1, 0 100 0 4, 4- |
| Montreal Kieselerde... 1, 0 100 10 mg D-R 1, 2 72, 0 |
| Beispiel IV |
| Montreal Kieselerde... 1, 0 100 0 12, 5- |
| Montreal Kieselerde... 1, 0 100 1 mg HM-38 3, 1 74, 9 |
| Beispiel V |
| Montreal Kieselerde... 1, 0 100 0 16, 1- |
| Montreal Kieselerde... 1, 0 100 1 mg HM-38 4, 1 74, 2 |
| Beispiel VI |
| Flint.... 1,0 100 0 76, 7- |
| Flint.... 1,0 100 3 mg HM-38 8, 1 89, 4 |
| Beispiel VII |
| Flint...... 1, 0 100 0 71, 7- |
| Flint.... 1, 0 100 1 mg HM-38 12, 1 83, 1 |
| Beispiel VIII |
| Diatomeenerde.. 1, 0 100 0 23, 4- |
| Diatomeenerde........ 1, 0 100 1 mg HM-38 6, 72 71, 91 |
PATENTANSPRSCHE : 1. Verfahren zur Erzeugung eines Aerosols mit Aluminiumoxyd und
metallisches Aluminium enthaltenden Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver,
dessen Teilchen durch Mahlen von im wesentlichen reinem metallischem Aluminium auf
eine Teilchengröße, die unter 1, 2 p und für den Hauptanteil der Teilchen bei 0,
4 p und darunter liegt, unter gleichmäßiger Dispersion in feuchter Luft hergestellt
sind und Aluminiumoxyd mit einem Metallkern von 12 bis 15 °/0 darstellen, mit einer
Geschwindigkeit
von etwa 13700 bis 14600 m/Sek. in eine geschlossene Kammer eingesprüht
wird.