DE1546329A1 - Unbrennbarer,filternder Werkstoff,insbesondere zum Filtern von Gasen von sehr hoher Temperatur - Google Patents

Unbrennbarer,filternder Werkstoff,insbesondere zum Filtern von Gasen von sehr hoher Temperatur

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DE1546329A1 DE19651546329 DE1546329A DE1546329A1 DE 1546329 A1 DE1546329 A1 DE 1546329A1 DE 19651546329 DE19651546329 DE 19651546329 DE 1546329 A DE1546329 A DE 1546329A DE 1546329 A1 DE1546329 A1 DE 1546329A1
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Description

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' ■ ^- *Ό £. ü . · FreiligrathstraBe 19 Postfactr
. R, H. Bahr Fernsprecher: Herne50930 und 51562
Dipl.-Phys. E. Betzier Te^08229853
DipJ-Ing. W. Kerrmanrt-Trentepohi β München 13, den
Alter St. Georgsplatz 9/11
PATENTANWÄLTE Fernsprecherr München 35262a
Telex 05 2Λ Sß2
Postzustellung erbeten nach 469 Kerne, Postfach 140
Dr. Expl.
Akfen-Nr. A 15 815 . in der Antwort bitte angeben
üompagnie de üairLt-G-obain, 62.» Boulevard Victor Hugo, i\feuilly-sur-£>ein.e / Frankreich
"Unbrennbarer filternder vierkstofff insbesondere zum Putern- von Gasen von sehr iioher Temperat'ur"
Die Erfindung betrifft einen unbrennbaren filternden Werkstoff, der insbesondere als !Filter für die Reinigung von G-asen, die sich auf hoher Temperatur befinden, und außerordentlich-feine Feststoffteilchen in der G-rös senorariung von beispielsweise 1/1O Mikron enthsilten, geeignet iot« .
Das Filtern solcher Gase ergibt ein sehr schwieriges !fro bleut, v/eil der hi er für verwendbare' filternde ',/erktjtofa gleichzeitig und gemeinsam eine gewisse Anzaöl von Bcliwieri^ miteinander in Jilinlclang zu bringenden aufweisen muß, nämlichί
OO9S10/1S28
Chemische i'räglieit und Uhbrennbarfceit, ausreichende mechanische Festigkeit, die auch bei hohen !Temperaturen erhalten bleibt, ausreichende Filterwirkung auch für die kleinsten i'eilchen,
innerhalb zulässiger Frenzen bleibender Druckverlust, so daß sich keine zu großen Druekunterschiede, durch welche die durchströmende G-tiiduenge abgedrosselt und der Energieverbrauch gesteigert werden vi/ürde, zwischen der Eingangs- und der Abgangsseite des Filters ergeben.
Ss sind bereits zahlreiche Versuche mit dem Ziele der Schaffung von filternden werkstoffen, welche allen diesen Forderungen möglichst weitgehend entsprechen, &eciacht worden. Im allgemeinen handelt es sich bei den als Κιν,εϋ-nis dieser Versuche vorgeschlagenen filternden merketoffen ausschließlich um Mineralfasern, insbesondere G-ias- und/oder Asbestfasern, denen ebenfalls mineralische btoffe in Pulverform zugesetzt werden, durch welche gleichzeitig eine Verringerung der Abmessungen der Poren des Filters und eine Verbindung der Fasern miteinander bewirkt werden soll.
Bei den besten bisher hergestellten Filtern dieser Art ergibt sich zwar eine praktisch vol34comniene Filterwirkung
009819/1528
gegenüber den- feinsten Teilchen, jedoch verringert sfoih der mechanische Widerstand des filternden Werkstoffes (welcher im allgemeinen im Form eines faltenbalgartig gefalteten Papiers-vorliegt) wenn die Temperatur der Gase während der kontinuierlichen Verwendung solcher Filterstoffe 4oo° 0 erreicht oder üersteigt.
Durch die Erfindung wird ein filternder Stoff geschaffen, welcher wowohl den oben aufgestellten Forderungen genügt wie darüberhinaus im kontinuierlichen Betriebe in dem Temperaturbereich von oberhalb 4oo° C bis zu etwa 800 C und sogar noch darüber verwendbar ist.
Das filternde Material gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus einer innigen Mischung von Glasfasern und / oder Asbestfasern, denen ein Tsonerdetrihydrat, insbesondere vom Typ des Hydrargillits zugesetzt wirdj dessen Struktur eine beginnende Kristallisation aufweist, dessen spezifische Oberfläche größenordnungs-
2/fr
mäßig 100Tis 2oo m /6 beträgt und welches mit Wasser stabile kolloidale Dispersionen bildet, die filmogene Eigenschaften besitzt.
Dieser besondere Hydrargillit, der im folgenden aus Vereinfachsgründen als "ungeordneter Hydrargillit"
BAD
0098197 152ft
bezeichnet werden soll, unterscheidet sich von den anderen aus einem Tsonerdegel oder durch Zersetzung eines Aluminate hergestellten Hydrargilliten, welche vollkommen kristallisiert sind, insbesondere dadurch, daß diese letzteren Hyadrargillite nicht dazu geeignet sind, kolloidale Suspensionen von fumbildenden (fiblmogSEm) Charakter zu bilden und ihre spezifische Ober-
2-/e
fläche kleiner ist als etwa 7o m /s.
Allgemein gesagt kann im Hinblick auf die Strukturfeinheit gesagt werden, daß der gemäß der Erfindung verwendete "ungeordnete Hydrargillit" zwischen den zu groben Hydrargilliten mit einer spezifischen Oberfläche von Io bis 7o m /g, welche keine filmbildende kolloidale Suspension ergeben und den Tonerdehydraten, wie dem Boehmit (Tonerdemonohydrat), welche zwar filmbildende Suspensionen ergeben, deren spezifische Oberfläche jedoch größer ist als 2oo m /g und welche deshalb zu fein sind und die Poren des filternden Materials verstopfen, liegt.
Ein Verfahren zur Herstellung von für die Erzeugung eines filternden Werkstoffes gemäß der Erfindung durch Zusatz zu Glas- und Asbestfasern angeeigneten ungeordneten Hydrargilliten ist in der französischen
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Patentanmeldung 34 27o IV a/12 m der Societe des Produits Chimiques ΕΕ0ΗΙΗΕΪ-3ΑΙΗΤ GOBAIE "TJl traf einer, leicht in Wasser dispergierbarer von fremden Kationen praktisch freier Hydrargillit" vom 14.5.1963 beschrieben.
Die für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zu verwendenden Glasfasern können solche von handelsüblicher Qualität mit Faserlangen von zwischen 2 und 6 mm und Faserdurchmessern, die zwischen 1 feund Mikron schwanken können, sein. Es können auch Mischungen von Glasfasern verschiedener Durchmesser in verschiedenen Mengenverhältnissen, wie z.B. die folgenden,verwendet werden;
O - 95 i° Fasern von 1,5 Mikron-O - 9o % Fasern von 3 Mikron O- 5o fo Fasern von 6 Mikron (in Gewichts-^ bezogen .auf das Gesamtgericht der Glasfasern).
Als Asbest wird ein solcher für Filterzwecke geeigneter, insbesondere Oapasbest, gewählt. Die Asbestfasern können 5 bis 3o Gew.-$ der Mischung aus Glas- und Asbestfasern ausmachen.
Durch die ihm eigene Textur begünstigt der Asbest die
BAD
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gute Verteilung und das gute Ineinanderschachteln der Glasfasern in dem filternden Material.
Zu diesen beiden Mineralfasern wird gemäß der Erfindung ungeordneter Hydrargillit zugesetzt. Die Mischung dieser drei Komponenten wird den üblichen Behandlungsmethoden der Papiermacherindustrxe zwecks überführung in eine Pulpe bis zum Fertigprodukt unterworfen»
Gemäß einer .besonders vorteilhaften Äusiühriingsform des Verfahrens nach der Erfindung erfolgt zunächst in einem Ganzholländer eine Vorbehandlung des Asbestes, welche 1 bis 6 Stunden dauern kann. Darauf v/erden die Glasfasern zugesetzt und die Behandlung im Ganzholländer noch für eine sehr kurze Z emt datier, in der Größenordnung von 5 bis 10 Minuten unter solchen Voraussetzun gen durchgeführt, daß die Länge der Glasfasern nicht auf unterhalb von 1 mm verringert wird.
In die in dieser Weise erhaltene Pulpe aus Mineralfasern wird der ungeordnete Hydrargillit in fforni einer vorher durch längeras Hühren hergestellten Dispersion eingetragen. Die Konzentration dieser Dispersion kann innerhalb weiter Grenzen verschieden sein. Vorteilhafterweise entspricht sie 5 bis 10 Gew.-ifc» Die Dispersion wird vorzugsweise in einem reinen Wasser von sehr ge-
009819/1528
rindern Häitegrad hergestellte Die anteilige Menge des in Bezug auf' das Gewicht der Faserstoffe zugesetzten ' Hydrargillits ist je nach den Eigenschaften, die das Fertigprodukt erhalten soll, verschieden. Sie kann zwischen 3 und 20 Gew.-$ an bei 105 - 30C getrocknetem Hydrargillit, bezogen auf das Gewicht der Mineralfasern, liegen»
Die auf diese Weise hergestellte Pulpe wird darauf mittels der üblichen Papierfabrikationsmaschinen zu Papier verarbeitet. Es ergibt sich derart ein Papier von hoher eis chemischer Beständigkeit und mechanischer Festigkeit ulic großer Filterwirkung für die nitration von Gasen bei 4000G weit überschreitenden Temperaturen, die im kontinuierlichen Betriebe 80Ö°G und sogar mehr erreichen können. Das neue Filterpapier ermöglicht es, alle i'eststoffteilchen ini"fc Abmessungen von 0,1 Mikron oder mehr zurückzuhalten, Äa ohne daß sich, verglichen mit den brennbaren Filterpapieren, welche bei den angegebenen !'emperaturen zerstört werden, ein übertrieben hoher Druckverlust ergibt.
In bekannter V/eise werden diese Papiere, um den Platzbedarf des Filters au verzögern, int allgemeinen, bevor sie in die filternden Elemente eingeführt werden, falten-
BAD ORiQINAL
oosatd/tiit
balgartig gebogen. Bei diesem auf der Maschine durchgeführten Faltvorgang wird das Papier besonders in dem Bereich der Kanten der Palten erheblichen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. TJm die Faltbarkeit des Papiers zu verbessern und die Handhabung des Filters zu erleichtern, kann dem Filterpapier in allgemein bekannter Weise ein weiches Kunstharz wie Polyvinylacetat, das durch ein zweckentsprechend gewähltes Plastifizierungsmittel (Weichmacher) unbrennbar gemacht worden ist, zugesetzt werden. Dieses Kunstharz kann insbesondere in Form einer wässrigen Lösung verwendet werden, die der Dispersion aus Faserstoffen vor der Verarbeitung zu Papier zugesetzt wird. In dieser Weise können bis zu 7 Gew.-$ Polyvinylacetat auf Trockenstoff bezogen in Bezug auf das Gewicht der Mineralfasern zugesetzt werden, wobei die dann endgültig in dem fertigen Filterpapier verbleibende Menge v dieses Stoffes größenordnungsmäßig 5 Ί° beträgt. Dieses Kunstharz spielt für den Filtervorgang keine Rolle. Es wird durch die heißen Gase völlig entfernt, wenn das Filter in Betrieb genommen wird, erleichtert jedoch, wie oben gesagt wurde, die Herstellung der filternden Elemente.
Nachstehend werden einige Beispiele für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung gegeben, aus welchen auch klar die Eigeschaften der hiernach erhal-
ßAD ORiGiNAL 009819/1526 - 9 -
.1548329 ' .3.
tenen filternden Materialien verglichen zu den Eigenschaften von solchen, welche unter entsprechenden Bedingungen aus Glas- und Asbestfasern, jedoch unter Terwendung eines anderen als des für die Erfindung charakteristischen ungeordneten Hydrargillits als Bindemittel hergestellt wurden.
Beispiel I
6,9 kg zweckmäßig gespaltener und gereinigter Asbest werden in einem üblichen Ganzholländer, wie er in der Papierindustrie verwendet wird, in wässrige Dispersion gebracht. Mach einstündiger Behandlung wird das Volumen der Dispersion auf 3ooo 1 gebracht und es werden nunmehr schnell und gleichzeitig 21 kg Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 3 Mikron sowie 3 kg Textil-Grlasfaysern mit einem Durchmesser von 8 Mikron die vorher auf 12,5 mm Länge geschnitten wurden, zugesetzt. Während der Homogenisierung der Faserdisperion, welche 5 bis Io Minuten dauert, werden dieser einerseits 3,6 kg einer Emulsion vonmit 6 i* Trikresylphosphat plastifiziertem'Polyvinylacetat in etwa 2o 1 Wasser und andererseits Io kg eines filterkuchens aus ungeordneten Hydrargillitf dessen Trockenextrakt 3o $ in etwa6o 1 Wasser dispergiert beträgt, vorzugsweise unter mechanischem Hühren zugesetzt.
BAD ORlGiNAL - Io -
003813/152S
- ic - ■
Der auf diese Weise hergestellte Papierbrei wird nach den üblichen Verfahren der Papiermaeherei in eine kontinuierliche Folie aus Filterpapier mit einem Gewicht von
loo bis Ho g je m überführt. Dieses filternde Material besitzt die folgenden Merkmale:
Filterwirkung auf Teilchen von Methylenblau von o,l Mikron Größe: mehr als 99»9 $. Druckverlust bei einer Geschwindigkeit des Gasstromes von 4 cm je Sekunde: 52 mm Wassersäule. Bruchlast nach der AFiTOE-UOrm Q o3ool (Für die Untersuchung von Papier Und Pappe): ■1,2 kg.. ' "
Das gleiche Papier ergab, nachdem es längere Zeit einer Temperatur von 45o° C ausgesetzt worden war, die folgenden Werte:
Filterwirkung: mehr als 99,9 $ Druckverlust: 43 mm Wassersäule Bruchlast: o,4 kg
Ein unter den gleichen Arbeitsbedingungen hergestelltes Filterpapier, bei welchem jedoch der ungeordnete Hydrargillit durch nach dem Verfahren des französischen Patents 1 261 247 im Brei selbst hergestelltes Caloiumiilikat er-
BAD ORIGiNAL
009819/1523 " U "
■■■".
setzt wurde, ^besitzt die folgenden Eigenschaften:
Filterwirkung: mehr als 9919 i° Druckverlust: 5o mmW.S.
Bruchlast: 1,6 kg
Nachdem dieses Filterpapier nur 15 Minuten lang der Wirkung von auf einer Temperatur von 45o° C befindlichen Gasen ausgesetzt worden war, fiel die Bruchlast auf o,l kg ah. Als Folge der nunmehr großen Zerbrechlichkeit der Filterfolie könnten keine Untersuchungen auf Filterleistung und Druckverlust mehr durchgeführt werden.
Beispiel II
Es wird unter den gleichen Bedingungen wie vorstehend. anhand von Beispiel I "beschrieben ein Filtermaterial hergestellt, wobei jedoch die 21 kg Glasfasern von 3 Mikron Durchmesser durch eine gleiche Menge an Glasfasern von 1,5 Mikron ersetzt werden.
Das hergestellte Filterpapier mit einer Dicke entsprechend einem Gewicht von Ισο bis Ho i/xa besitzt die folgenden Eigenschaften:
- 12 -
009819/1528
Filterwirkung: mehr als 99,9 $ Druckverlust bei einer Geschwindigkeit von 4 cm je Sekunde: 51,5 mm W.S. . Bruchlast: 1,2 kg
Nachdem dieses Filtermaterial längere Zeit einer Temperatur von 45o° G ausgesetzt worden war, ergeben sich folgende Werte:
Filterwirkung: mehr als 99,9 $ Druckverlust "bei einer Geschwindigkeit von 4 cm je Sekunde: 46,5 mm W,S. Bruchlast: o,4 kg
Durch Erhöhung der Temperatur, der das Filtermaterial ■ausgesetzt wird, Ms auf 8oo° C ergeben sich keine Änderungen der filternden Eigenschaften, jedoch erhöht sieh die Bruchfestigkeit bis auf o,6 kg.
Ein handelsübliches Filterpapier, welches die gleichen Faserelemente enthält, jedoch unter Verwendung eines anderen Bindemittels als von Hydrargillit hergestellt wurde, besitzt die folgenden Eigenschaften:
Filterwirkung: mehr als 99,8 i» Druckverlust bei einer Geschwindigkeit von
BAD GRfG*]MÄß -
0Q9819/1528
4 cm je iaekunde: 43 riiEL W.ü.
Bruchfestigkeitx nach der ^JPHOE-Iorm: 1,7 kg.
Nachdem dieses Filterpapier nur 15 liinuten is; der-Jüin-ϊ/irkung tob. G-asen mit einer 'temperatur von 4-50 0 unterworfen worden v?ar, fiel die Druckfestigkeit uuf 0,05 kg ab. Yf/egen der großen Zerbrechlichkeit der Ii1OlIe konnten ünuersuchungen auf Pilterv/irkung und Messung des Druckverlustes nicht mehr durchgeführt werden.
Patentansprüches
■'■-■-- U -BAD ORIGINAL
0098197152$

Claims (8)

Patentansprüche
1. Im wesentlichen aus einer innigen Mischung von Glas- . und/oder Asbestfasern bestehender unbrennbarer filternder Werkstoff, insbesondere zum Filtern von auf hoher Temperatur befindlichen Gasen, gekennzeichnet durch den Zusatz eines Tonerdetrihydrats, insbesondere eines solchen vom Typ des Hydrargillits, dessen Struktur beginnende Kristallisation zeigt, dessen spezifische
Oberfläche größenordnungsmäßig lo.o bis 2oo-m /g beträgt.. und der mit Wasser stabile kolloidale Dispersionen mit filmogenen Eigenschaften bildet,
2. Filternder Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Glasfasern einen Durchmesser von 1 -■ bis 6 Mikron besitzen. ·
3. Filternder Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet»
der
daß/überwiegende Teil der verwendeten Glasfasern einen Durchmesser von 1 bis 6 Kikron besitzt und diesem ein demgegenüber kleinerer Teil in der Größenordnung von 1/8 an Glasfasern mit einem Durchmesser von etwa 8 Mikron und mehr aSi Io mm Länge zugesetzt wird.
4. Filternder Werkstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Asbest ein für Filterzwecke geeigneter, vorzugsweise Capasbest, verwendet wird.
BAD
009819/1521 " 15 ""
5. Filternder Werkstoff nach den Ansprüchen 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an in die Mischung eingeführtem Asbest 5 his 3o Gevr.-5& der Mischung aus Glas- und Asbestfasern betragt.
6. Filternder Werkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die anteilige Menge des in dem filternden Stoff enthaltenden Hydrargillits 3 bis 2o Gew.-4> gerechnet auf bei Io5^ 3° C getrocknetem Hydrargillit und bezogen auf das Gewicht der Mineralfasern beträft.
7. "Verfahren zur Herstellung eines filternden Werkstoffes nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Asbest zunächst 1 bis 6 Stunden lang im Ganzholländer behandelt, dann die Glasfasern und nach einigen weiteren Minuten der Hydrargillit in Form einer wässrigen Dispeaion zugesetzt wird, worauf die gebildete Suspension
aus Mineralfasern und Hydrargillit nach den üblichen Methoden der Papiermacherei zu einer -κ aus filterndem Material verarbeitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Zusatz der Dispersion des Hydrargillits eine wässrige Emulsion von Polyvinylacetat in einer anteiligen Menge von 5 bis 7 $ auf Trockenmaterial gerechnet auf das Gewicht der Mineralfasern bezogen zugesetzt wird!. - &
_ BAD
009819/15*28
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