DE2219033A1 - Formkörper und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Formkörper und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE2219033A1
DE2219033A1 DE19722219033 DE2219033A DE2219033A1 DE 2219033 A1 DE2219033 A1 DE 2219033A1 DE 19722219033 DE19722219033 DE 19722219033 DE 2219033 A DE2219033 A DE 2219033A DE 2219033 A1 DE2219033 A1 DE 2219033A1
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DE
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foam
active surface
substance
shaped body
volume
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Application number
DE19722219033
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English (en)
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Johann Dr.; Böhm Friedrich Dr.; Ruthner geb. Hesske Gerlinde Dipl.-Ing.; Wien Schwab
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Deutschen Semperit GmbH
Original Assignee
Deutschen Semperit GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0066Use of inorganic compounding ingredients
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/26Silicon- containing compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

  • Formkörper und Verfahren zu seiner Herstellung I)ie Erfindung bezieht sich auf einen Fornikörper aus einer Mischung, die einen Schaumstoff tait zumindest teilweise offenen Poren und einen Stoff mit aktiver Oberfläche enthält und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.
  • Es sind bereits Mischungen bekannt geworden, die Schaumstoff und Pigmente enthalten. Verschiedene Pigmente, z.B.
  • die Ruße, besitzen eine aktive Oberfläche. Bei diesen bekannten Mischungen ist es jedoch nicht möglich, die Eigenschaften der Stoffe mit der aktiven Oberfläche nutzbringend zu verwerten. Die Pignientpartikelohen sind so klein, daß sie vom Schaumstoff völlig umschlossen werden, sodaß ihre aktive Oberfläche nicht zur Wirkung gebracht werden kann. Die Stoffe mit aktiver Oberfläche sind im allgemeinen Pulverkörner, Stäbchen od .dgl. und werden als lose Schüttung verwendet. Dadurch ist eine Reihe von Nachteilen bedingt. So tritt bei dauernder Bewegung einer losen Schüttung ein Abrieb ein, welcher die Poren und durchlaufenden Kanäle der Schüttung verstopft, sodaß der Strömungswiderstand größer wird.
  • Weitern muß beim Beschicken einer Filterpatrone od.dgl.
  • auf eine besonders gute Füllung geachtet werden, da sonst bereits am Anfang der Filtration der Strömungswiderstand zu groß ist.
  • Viele Flüssigkeiten werden durch Zugabe eines Adsorp tionemittels entfärbt. Anschließend muß Jedoch das Adsorptionsmittel abfiltriert werden, wodurch ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich wird.
  • Die votliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, die oben angeführten Nachteile zu beseitigen. Die erfindungsgemäße Mischung, die einen Schaumstoff mit zumindest teilweise offenen Poren und Teilchen eines Stoffes mit aktiver Oberfläche enthält, besteht im wesentlichen darin, daß mindestens ungefahr 90 % d der Teilchen des Stoffes mit aktiver Oberfläche, z.B. Aktivkohle, Kieselgur od.dgl. eine Korngröße aufweisen, die größer als etwa 0,1 mm, vorzugsweise größer als etwa 0,5 mm ist, und daß ihre innere Oberfläche größer als etwa 100 rn2/g, vorzugsweise größer als etwa 200 gemessen nach der BET-Methode (Sp.Brunauer, P.E. Emmett und E. Teller J. Am. chem. Soc. 59, 1553, 2682 (1957)) ist, wobei der Stoff mit aktiver Oberfläche durch den Schaumstoff zusammengehalten ist. In dieser Mischung liegen somit die Teilchen des Stoffes mit aktiver Oberfläche so vor, daß sie in Wirkung treten können, da sie nun aufgrund ihrer Größe nur teilweise vom Schaumstoff umschlossen sind. Gleichzeitig wird die Manipulation mit den aktiven Stoffen wesentlich erleichtert, da diese in einem festen Gefüge vorliegen, sodaß beim .Transport usw. kein Abrieb auftreten kann, der die Kanäle und Poren verstopft. weiteres ist dadurch der Vorteil erreicht, daß Adsorptionsmittel in eine Flüssigkeit eingebracht werden können, sodaß diese beispielsweise entfärbt wird, worauf es aber nicht mehr erforderlich ist, die Flüssigkeit durch ein feines Sieb zu filtrieren, da das Adsorptionsmittel im Schaumstoff vorliegt, welcher leicht aus der Flüssigkeit entfernt werden kann.
  • Besteht die erfindungsgemäße Mischung zu ungefähr 50 bis 90 Vol.-%, vorzugsweise ungefähr 60 bis 80 Vol.-aus dem Stoff mit aktiver Oberfläche, so ist die Aktivität dieser Mischung ungefähr gleich derjenigen einer losen Schüttung aus dem Stoff mit aktiver Oberfläche.
  • ie Manipulation ist naturgemäß wesentlich einfacher als diejenige mit einer Schüttung, sodaß' z.B. Einsätze für Gasmassen, für Filterpatronen u.dgl. leicht ausgewechselt werden können.
  • Besteht die Mischung zu ungefähr 5 bis 20 Vol.-%, vor zugsweise etwa 10 bis 15 Vol.-% aus dem Stoff mit aktiver Oberfläche, so weist diese Mischung sätatliche Vorzüge eines zumindest teilweise offenporigen Schaumes auf, welcher gleichzeitig adsorptive Eigenschaften aufweist.
  • Mischungen dieser Art sind besonders geeignet zur Filtration von FlUssigkeiten, wobei gleichzeitig Mikroorganismen zurückgehalten werden. Leiters eignet sich eine Mischung dieser Art zur Pflanzenaufzucht in hydroponischen systemen, wobei die teil#weise eine wachstumshemmende Wirkung aufweisenden Ausscheidungsprodukte der Pflanzenwurzeln an dem Stoff mit aktiver Oberfläche zurückgehalten werden.
  • Ist der Schaumstoff ein Polyurethanschaumstoff, so ist die Mischung auch gegen verschiedene organische Lösungsmittel resistent, sodaß auch Plüssigkeiten gereinigt werden können, die einen geringeren Anteil von organischen Lösungsmitteln enthalten.
  • Ist der Polyurethanschaumstoff aus Polyäther hergestellt, so ist eine höhere Hydrolysenfestigkeit gegeben, sodaß auch saure und alkalische Lösungen mit der Mischung in Kontakt gebracht werden können, ohne daß mit einer vorzeitigen Zerstörung gerechnet werden muß.
  • Ist der Schaumstoff elastisch, so wird dadurch der Einsatzbereich der Mischung noch wesentlich erweitert, da die Mischung - z.3. in einer Halterung - festgeklemmt werden kann, wobei selbst bei sehr großen Klemmkräften die Mischung nicht zerstört wird.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der 3.rfinduzlg wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen 1ormkörpers vorgeschlagen, welches im wesentlichen darin besteht, daß der Stoff mit aktiver Oberfläche mit ein oder mehreren noch zumindest teilweise ungeschäumten und noch zumindest teilweise ungehärteten schaumstoffbildenz den Komponenten vermischt wird, worauf gegebenenfalls unter Wärmeeinwirkung, vorzugsweise unter Dampfeinwirkung, unter endgültigem Aufschäumen und Aushärten der gewünschte Formkörper gebildet wird. Dieses Verfahren gestattet es, eine gebundene Mischung herzustellen, wobei die Aktivität des Stoffes besonders gut erhalten bleibt.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Stoff mit aktiver Oberfläche vor dem Mischen mit den schaumstoffbildenden Komponenten init einer Flüssigkeit oder einem Gas, z.B.
  • mit Wasser, beladen wird. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise einer Inaktivierung der aktiven Oberfläche entgegengewirkt. Die blockierte (beladene) Oberfläche kann nach Fertigstellung des Formkörpers durch Erwärmen, Ausdampfen od.dgl. leicht wieder freigesetzt und aktiviert werden.
  • Wird der Stoff mit aktiver Oberfläche vor dem Mischen mit den schaumstoffbildenden Komponenten mit einem flüssigen oder gasförmigen Treibmittel beladen, so wird dadurch erreicht, daß der Stoff von mehr Poren umgeben ist als der Schaumstoff, der als Bindemittel dient, sodaß die durchströmenden hIedien bevorzugt an den Stoffen mit aktiver Oberfläche vorbeiströmen.
  • Weiters wird dadurch ebenfalls'in besonders vorteilhafter Weise eine Blockierung der aktiven Oberfläche, z.B. durch die schaumstoffbildenden Komponenten, während des Herstellungsverfahrens verhindert.
  • Die Erfindung wird nun im folgenden anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
  • Es zeigen Fig. 1 einen Luftfilter, Fig. 2 einen Schaumstoff, der als Trägersubstanz für Pflanzen dient, Fig. 3 einen Schaumstoff, der zur Entwässerung von Flüssigkeiten dient und Fig. 4 ein Filterelement für Flüssigkeiten.
  • In Fig. 1 ist ein Luftfilter im Schnitt dargestellt, Die Aktivkohleteilchen 1 sind durch einen Schaumstoff aus Harnstofformaldehydharz miteinander verbunden. Ca.
  • 90 Vol-% des Luftfilters bestehen aus Aktivkohle. Ein derartiges Filterelement kann beispielsweise für Gasmasken verwendet werden. Wird statt der Aktivkohle ein Kieselgel verwendet, so wird die durch das Luftfilter durchströmende Luft getrocknet.
  • In X ig. 2 ist ein Trägerkörper für Pflanzen dargestellt, Der Trägerkörper befindet sich in einem Gefäß 3. Der Dr«gerkörper wird von einer Nährlösung umspült. Die Pflanzenwurzeln werden durch die Aktivkohleteilchen (im vorliegenden Fall ungefähr 5 Vol.-%) nicht gestört.
  • Die Aktivkohleteilchen dienen z.B. zur Aufnahme von eventuell abgeschiedenen Gift stoffen usw. Weiters können Adsorptionsmittel als "Speicher" für wachstumsfördernde Stoffe, Nährsalze usw. dienen. Als Schaumstoff für diesen Verwendungszweck eignet sich besonders rolyurethan schaumstoff, wobei sowohl harter als auch weicher Polyurethanschaumstoff, sowie solcher auf Polyesterbasi.s oder auf Polyätherbasis verwendet werden kann. Ein Schaumstoff auf Polyesterbasis ist im allgemeinen hydrophiler, Jedoch etwas weniger hydrolysenbeständig und auch teurer als derJenige auf Polyätherbasis.
  • In der in Fig. 3 dargestellten Flache 5 befindet sich eine Flüssigkeit, welche wasserempfindlich ist. Um ein Zersetzen der Flüssigkeit durch Wasser, welches z.3.
  • in Form von Dampf in die Flasche kommt, sowie sie geöffnet wird, zu vermeiden, wurde eine Kugel 8, die aus ca. 8Ö Vol.-% Kieselgel und 20 % Polyurethanschaum als Bindemittel besteht, eingebracht. Der Schaumstoff ist elastisch, sodaß die Kugel durch den engeren Flaschenhals hindurchgedrückt werden kann, ohne daß beim Entleeren der Flasche die Kugel aus dieser herausgegossen wird, In Fig. 4 ist ein Filterelement für Flüssigkeiten, insbesondere für Wasser, dargestellt. Bei der Aufbereitung von Wasser werden in vielen Fällen nur die Trüb~ stoffe entfernt. Zum entfernen der Trübstoffe dienen die Filterplatten 9 bzw. 10, wobei die Filterplatto 10 einen geringeren Porendurchmesser aufweist, als die Filterplatte 9. Die Filterplatte 11 weist einen noch geringeren Porendurchmesser, als die Filterplatte 10 auf und zusätzlich sind 20 Vol.-O Aktivkohle in der Filterplatte enthalten. Das durch dieses Filterelement durchlaufende Waqser wird in den Filterelementen 9 und 10 von den Trübstoffenbefreit, wohingegen in der Filterplatte 11 Mikroorganismen, wie z.B. Bakterien, entfernt werden.
  • Der erfindungsgemäße Pormkörper kann durch freies Schäumen der die Bindung des Stoffes mit aktiver Oberfläche bewirkenden schaumstoffbildenden Komponenten, aber auch durch Schäumen in einer Form hergestellt werden.
  • - Patentansprüche -

Claims (6)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Formkörper aus einer Mischung, die einen Schaumstoff mit zumindest teilweise offenen Poren und Teilchen eines Stoffes mit aktiver Oberfläche enthält, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ungefähr 90 % der Teilchen des Stoffes, æ.B. Aktivkohle, Kieselgur od.dgl.
    eine korngröße aufweisen, die großer als etwa 0,1 m, vorzugsweise größer als etwa 0,5 mm ist, und daß ihre innere Oberfläche größer als etwa 100 m2/g, vorzugsweise größer als etwa 200 m2/g, gemessen nach der BE2-Methode ist, wobei der Stoff mit einer aktiven Oberfläche durch den Sohaumstoff zusammengehalten ist.
  2. 2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zu etwa 50 bis 90 Vol.-%, vorzugsweise etwa 60 bis 80 Vol.-% aus dem Stoff mit aktiver Oberfläche besteht.
  3. 3. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zu etwa 5 bis 20 Vol.-%, vorzugsweise etwa 10 bis 15 Vol.-% aus dem Stoff mit aktiver Oberfläche besteht.
  4. 4. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff ein Polyurethanschaumstoff ist.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus einer Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff mit aktiver Oberfläche mit ein oder mehreren noch zumindest teilweise ungeschäumten und noch zumindest teilweise ungehärteten schaumstoffbildenden Komponenten vermischt wird, worauf - gegebenenfalls unter Wärmeeinwirkung, vorzugsweise unter Dampfeinwirkung - unter endgültigem Aufschäumen und Aushärten der gewünschte Formkörper gebildet wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff mit aktiver Oberfläche vor dem Mischen mit den schaumstoffbildenden Komponenten mit einer Flüssigkeit oder einem Gas, z.B. mit Wasser, beladen wird.
    7, Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff mit aktiver Oberfläche vor dem Mischern mit den schaumstoffbildenden Komponenten mit einem flUssigen oder gasförmigen Treibmittel beladen wird.
    L e e r s e i f e
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