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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.
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Es sind bereits Mischungen bekannt geworden, die Schaumstoff und Pigmente
enthalten. Verschiedene Pigmente, z.B.
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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.
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Weitern muß beim Beschicken einer Filterpatrone od.dgl.
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auf eine besonders gute Füllung geachtet werden, da sonst bereits
am Anfang der Filtration der Strömungswiderstand zu groß ist.
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Viele Flüssigkeiten werden durch Zugabe eines Adsorp tionemittels
entfärbt. Anschließend muß Jedoch das Adsorptionsmittel abfiltriert werden, wodurch
ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weiters wird dadurch ebenfalls'in besonders vorteilhafter Weise eine
Blockierung der aktiven Oberfläche, z.B. durch die schaumstoffbildenden Komponenten,
während des Herstellungsverfahrens verhindert.
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Die Erfindung wird nun im folgenden anhand der Zeichnung beispielhaft
näher erläutert.
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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.
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In Fig. 1 ist ein Luftfilter im Schnitt dargestellt, Die Aktivkohleteilchen
1 sind durch einen Schaumstoff aus Harnstofformaldehydharz miteinander verbunden.
Ca.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- Patentansprüche -