DE2629680C3 - Verfahren zur Herstellung eines Übertragungskörpers auf Basis von Asbestfasern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Übertragungskörpers auf Basis von Asbestfasern

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Übertragungskörpers für mindestens ein strömendes Medium, wobei Schichten aus Asbestfasern insgesamt oder zum Teil gefaltet oder geprägt werden, 5-, so daß sie an getrennten Punkten aneinander anliegen und Kanäle zwischen diesen Punkten für das Medium bilden, wonach anorganische Substanzen, unter diesen Wasserglas, an diese Schichten gebracht werden und einen Niederschlag auf den Asbestfasern bildea wobei «> die Asbestfasern Kristallisationswasser abgeben, wenn sie auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden, worauf die Temperatur über diesen Bereich angehoben wird, bis die Stoffe versintern oder verschmelzen und dabei ein Skelett bilden, welches die Schichten in ihrer ,,-, Form hiilt und Oxyde, darunter Siliziumdioxyd, enthält.
fjne besonders geeignete Ausführungsform enthält abwechselnd m wellte und glatte Schichten, die aneinander entlang der Rücken der Wellungen anliegen, so daß der Tauscherkörper mit kontinuierlichen, parallelen Kanälen gefüllt ist.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung besteht in der Übertragung von Wärme und/oder Feuchtigkeit zwischen zwei Strömen eines Gases oder von Luft, beispielsweise bei der Belüftung von Räumen usw. mittels frischer Luft oder beim Trocknen von Luft Der Tauscherkörper kann als Rotor verwirklicht sein, der sich in einem geschlossenen Kreis zwischen den beiden Kanälen bewegt, durch welche die beiden Luftströme geführt werden. Dabei kann es sich um den Kanal für Abluft und die frische Versorgungsluft handeln. Der Tauscherkörper kann auch stationär sein.
Ein Übertragungskörper, der aus Asbestschichten oder Asbestblättern hergestellt ist, ist jedoch selbst nicht hinreichend stabil. Es ist daher in der Praxis üblich, die Schichten mit anorganischen Substanzen zu imprägnieren, welche zusammen einen wasserunlöslichen Überzug oder Niederschlag auf den Schichten bilden. Dies verbessert die mechanische Stabilität und Feuchtigkeitsbeständigkeit des Übertragungskörpers. Beispiele solcher bekannter Verfahren sind in den SW-PS 2 23 182 und 2 22 134 beschrieben. Als Beispiele der imprägnierenden Stoffe seinen Wasserglaslösung und Kalziumchlorid erwähnt die zusammen einen schwer löslichen Niederschlag aus Kalzium- und Siliziumverbindungen auf den Faserschichten bilden. Der unlösliche Niederschlag kann auch aus Siliziumdioxyd bestehen. In diesem Falle werden die Schichten mit Wasserglaslösung und einer Säure imprägniert, die zusammen ein Gel bilden. Dieses wird unter dem Einfluß von Wärme in einen wasserunlöslichen Niederschlag aus Siliziumdioxyd umgewandelt Bei diesen bekannten Verfahren wird der Übertragungskörper nach oder während der Bildung des festen'Niederschlags erhitzt, zum Teil, um organische Komponenten der Asbestschichten zu entfernen, zum Teil, um die Stärke des Niederschlags und damit der Schichten zu erhöhen.Bei diesem Verfahren wurde die Temperatur nicht bis zu dem kritischen Punkt oder sogenannten Kristallisationspunkt der Asbestfasern erhöht. So wurde vermieden, daß die Asbestfasern ihren fasrigen Charakter, damit die ihnen innewohnende Stabilität durch das Entweichen von Kristallisationswasser verloren. Asbestfasern werden in eine mehr oder weniger pulvrige Struktur umgewandelt, wenn sie über ihren kritischen Punkt erwärmt werden. Diese pulvrige Struktur kann zur Stabilität und Stärke, die für den Tf.,scherxörper erforderlich ist, nicht beitragen. Es wurde dementsprechend 'orgeschlagen, solche Substanzen zu verwenden, die unterhalb der k:itischen Temperatur verschmelzen, um die Asbestfaser aneinander zu binden.
Es ist auch bekannt (SW-Patent Nr. 3 09 937), einen halbfertigen Tauscherkörper aus Asbestfasern, wie oben beschrieben, mit einem Überzug aus einer oder mehreren Substanzen zu versehen, die versintern und ein Skelett bilden, wenn sie auf eine Temperatur erhitzt werden, die über dem Kristallisationspunkt oder Entwässerungspunkt der Asbestfasern liegt. Dieses Skelett nimmt dann die Stelle der Asbestfasern ein und verleiht dem Körper dieselbe mechanische Stabilität. Auf diese Weise nehmen die Schichten, welche den Körper bilden, eine Art keramischen Charakter an. Der Niederschlag kann dadurch erhalten werden, daß die Schichten mit Aluminiumchlorid und Wasserglas in wässriger Lösung imprägniert werden. Bei der Erhitzung bildet sich einr leicht sinterbare Phase, die
Aluminiumoxyd und Siliziumdioxyd enthält. Die Temperatur muß hoch, um und oberhalb von 10000C, sein, Sie muß innerhalb schmaler Grenzen gehalten werden, wenn die Schichten nicht ihre Gestalt verlieren und kollabieren sollen. Es ist aber schwierig, eine homogene Temperatur in einem Ofen aufrecht zu erhalten. Außerdem ist die Zusammensetzung des Niederschlags oft nicht durch den ganzen Körper hindurch homogen. Dies bedeutet, daß verschiedene Endtemperaturen erforderlich sind, um den Niederschlag zu dem erwünschten Skelett zu versintern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Verfahren so zu verbessern, daß die Asbestfasern zu einem pulvrigen Produkt umgewandelt werden können und daß ihre Funktion von einem Skelett übernommen wird, das aus den zugegebenen Stoffen gebildet wird, wenn der Übertragungskörper bei mäßiger Temperatur gebrannt wird. Der erzeugte Übertragungskörper soll nicht mehr Asbestfasern enthalten, soll dabei aber hohe mechanische und chemische Stabilität aufweisen. Ein einfaches Herstellungsverfahren für Übertragungskörper soll geschaffen werden, die eine starre Tragestruktur anstelle der ursprünglichen Asbeststruktur aufweisen, wobei relativ breite Temperaturvariationen zulässig sein sollen, während gleichzeitig die Temperatur verhältnismäßig wenig über der Temperatur gehalten wird, bei der das Kristallisationswasser aus den Asbestfasern ausgetrieben wird.
Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß den Schichten ein Flußmittel zugegeben wird, welches bei Vermischung mit den anderen Substanzen die Sinter- oder Schmelztemperatur des Skeletts reduziert und gleichzeitig dessen ,nechanische und chemische Stabilität erhöht Ein Übertra^ungskörper, der beispielsweise zur Übertragung von Wärme und Feuchtigkeit von einem Luftstrom zum andern verwendet wird, ist dem Angriff chemischer Substanzen ausgesetzt, die in den Luftströmen mitgeführt werden. Dies gilt insbesondere, wenn der Körper mit einem hykroskopischen Salz, beispielsweise Lithiumchlorid, imprägniert ist Die Erfindung gibt dem Übertragungskörper eine hoche chemische Stabilität, wodurch dieser eine Vielzahl chemischer Stoffe, denen er ausgesetzt ist, widerstehen kann. **>
Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform der Erfindung wird zunächst eine Bahn aus zwei Lagen oder Streifen Asbestpapier gebildet. Eine Schicht wird in parallele Falten gelegt und gewellt, während die andere flach ist. Die beiden Schichten werden an den Rücken der Falten, beispielsweise mit Wasserglas, zusammengeklebt. Sie werden dann übereinander gelegt und zu einem zylindrischen Rotor geformt. Dazu kann die doppelte Bahn zu einer Spirale gewunden werden, bis der erwünschte Rotordurchmesser erzielt ist. Standes- « sen können die kombinierten Schichten auch zu Blocks oder Paketen aufgebaut werden, die dann in Sektoren oder Abschnitte zersägt werden. Diese werden dann innerhalb eines Rotors der erwünschten Gestalt, beispielsweise eines Zylinders, angeordnet. Die Höhe w> der Welliingen oder Falten, welche die Entfernung /wischen den glatten oder flachen Schichten bestimmt, sollte vorzugsweise unter drei Millimeter liegen. beispielsweise bei ungefähr 1,5 mm.
Die Dicke des Asbestpapiers kann /wischen einem *· Zehntel und mehreren Zehntel Millimetern liegen. Die Kanäle verlaufen in axialer Richtung im Rotor /wischen dessen glatten Flächen. Tauscherkörper dieser Art sind beispielsweise in den oben erwähnten Patenten beschrieben.
Nachdem die Herstellung beispielsweise durch das oben beschriebene Verfahren abgeschlossen ist, wird der Rotor in eine Lösung aus Natrium- oder Kaliumwasserglas eingetaucht Die Lösung kann eine Dichte von 1,23 bis 1,30 besitzen. Nach dem der Rotor mit der Lösung imprägniert ist, wird die überschüssige Lösung aus dem Rotor herausgeblasen. Danach kaun die Lösung in bekannter Weise mit einer Substanz entwässert werden, vorzugsweise mit Äthylalkohol. Dieser besitzt eine starke Affinität zu Wasser, wodurch die Lösung auf eine Art Gel konzentriert wird. Der Rotor wird dann ebenfalls in bekannter Weise mit einem Gas, "orzugsweise Kohlendioxyd, behandelt Dessen Funktion besteht darin, das Silikat im Wasserglas freizusetzen, so daß dessen Natriumgehalt durch Spülen des Rotors im Wasser entfernt werden kann. Wenn als nächste Behandlungsstufe der halbfertige Übertragungskörper bei erhöhter Temperatur getrocknet wird, ergibt sich ein glatterer Überzug beim nächsten Eintauchen und damit ein glatteres Produkt.
Die oben erwähnten Schritte, d. h, das Versetzen der Faserschichten mit Wasserglas, die wahlweise Behandlung mit Alkohol, die Behandlung mit Kohlendioxyd, das Spülen in Wasser und das wahlweise Trocknen bei erhöhter Temperatur, wenden nun mindestens einmal wiederholt. Auf diese Weise wird eine größere Menge des Bindemittels auf die Asbestschichten aufgebracht, als es bei einem einzigen Zyklus möglich wäre. Auf diese Weise soll die erwünschte mechanische und chemische Stabilität des fertigen Übertragungskörpers sichergestellt werden.
Der Rotor wird nun mit einem Niederschlag aus Natriumaluminat versehen, vorzugsweise durch Eintauchen in eine wässrige Lösung dieses Stoffes. Die Lösung kann eine Dichte von ungefähr 1,06 besitzen, was einer sechs- bis siebenprozentigen wässrigen Lösung entspricht Dieser Bestandteil erscheint im Endprodukt als Aluminiumoxyd, das zur Stabilisierung des Bindemittels insoweit beiträgt, als es dem Endprodukt eine hohe chemische Stabilität gibt. Als nächstes wird, vorzugsweise ohne vorhergehendes Trocknen, eine Substanz aufgebracht, welche die Wirkung eines Flußmittels besitzt, beispielsweise Natriumborat. Auch dieser Schritt wird vorzugsweise dadurch ausgeführt, daß der Rotor in eine wässrige Lösung von Natriumborat eingetaucht wird. Die Dichte der Lösung kann bei ungefähr 1,15 liegen. Der Gehalt an Natrium und Borat des Bindemittels, das im folgenden Brennvorgang gebildet wird, werden endgültig mittels einer Lösung aus gleichen Teilen Borax und Borsäure eingestellt. Die Konzentration kann ungefähr 20% in Form von Natriumpentaborst betragen.
Als nächstes kommt der Brennvorgang des Rotors in einer Gasatmosphäre. Dieser findet bei einer Temperatur statt, die höher als die Temperatur ist, bei der das Kristallisationswasser aus den Asbestfasern ausgetrieben wird. Diese zersetzen sich demzufolge zu einem Pulver. Dieses Pulver besteht aus Forsterit und Siliziumdioxyd. Der Zweck des Brennens besteht darin, die Zersetzungsprodukte des Asbests zusammenzubinden. Gemäß der Erfindung besteht das wirksame Bindemittel zu diesem Zweck aus einer Mischung der Oxyde von Natrium, Aluminium und Silizium mit Zugabe eines Oxyds, das als Flußmittel wirkt, beispielsweise Boroxyd. Die Mischung ist so geschaffen, daß die Kombination der Oxyde eine mehr oder weniger
■lasartige Masse bildet, deren Viskosität bei der irenntemperatur so ist, daß die Asbestprodukte tusammenzementiert werden. Das Ziel ist, nach dem Brennvorgang eine zusammenhängende Struktur zu :rhalten, die aus den oben erwähnten Oxyden besteht jnd die Stelle der Asbestfasern einnimmt. Die mehr oder weniger pulvrigen Überreste der Asbestfasern werden von der zusammenhängenden Struktur umgeben, die aus den zugegebenen Oxyden gebildet wird. Die Brenntemperatur sollte vorzugsweise zwischen 750 und 800° C liegen. Sie ist also beträchtlich geringer als die Temperatur, die bei den bereits bekannten, oben erwähnten Verfahren (SW-Patent Nr. 3 09 933), bei denen der Rotor auf eine Temperatur oberhalb des Punktes erhitzt wird, an dem das Kristallisationswasser aus den Asbestfasern ausgetrieben wird, so daß die Asbestfasern aufgebrochen werden, erforderlich sind. Bei diesem bekannten Verfahren geht dem Brennvorgang die Zugabe von Wasserglas und einer Aluminiumverbindung voraus. Diese müssen auf eine sehr hohe, schwierig zu kontrollierende Temperatur erhitzt werden, um die im Endprodukt anwesenden Cxyde zusammenzubinden. Die Zugabe des Flußmittels gemäß der vorliegenden Erfindung macht es möglich, daß die Temperatur reduziert wird und daß gleichzeitig eine Schichtstruktur erhalten wird, die beträchtlich verbesserte Stabilität, sowohl in mechanischer als auch in chemischer Hinsicht, aufweist.
Ein geeignetes Wasserglas zur Vorbehandlung ist wasserlöslichen Natriumsilikat mit der stoichiometrischen Formel Na2O.3,25 SiO2. Sein Zweck ist, wie oben impliziert wurde, die Struktur bei der Behandlung z.i fixieren und danach Silikat für das Bindemittel zu liefern. Das Eintauchen in Alkohol erfolgt deshalb, damit das Wasserglas fixiert wird und nicht in die Kanäle des Rotors einfließt und diese durch ungleichmäßige Ablagerung blockiert. Gleichzeitig erhält man eine dichte Schicht Silikat auf den Asbestfasern.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung
Beispiel 1
Ein Asbestrotor mit einem Gewicht von 22,92 g wurde in Wasserglas der Dichte 1,268 eingetaucht. Der Rotor nahm 34,88 g Wasserglaslösung auf. Die Probe wurde in Alkohol der Dichte 0,90 eingetaucht, mit Kohlendkixyd behandelt und in Wasser gespült. Nach dem Trocknen wog die Probe 30,43 g. Die Probe wurde wiederum in Wasserglas eingetaucht, nahm diesmal 29,97 g Wasserglaslösung auf. Der Rotor wog 37,22 g, nachdem er in Alkohol eingetaucht, mit CO2 behandelt, gespült und getrocknet wurde.
Nach Jem Eintauchen in 7%ige Natriumaluminat'ösung hatte die Probe ein Gewicht von 59,11 g. Nach dem Eintauchen in Natriumpentaborat (25%ige Lösung) wog sie 47,96 g.
Das Endgewicht nach dem Brennen bei 750° C betrug 40,25 g, von denen ungefähr 15% auf Boroxyd entfielen.
Beispiel 2
Ein Asbestrotor mit einem Gewicht von 22,98 g wurde in eine Wasserglaslösung der Dichte 1,273 eingetaucht Er nahm 32,28 g dieser Lösung auf. Nach Eintauchen in eine Alkohollösung der Dichte 0,92 wurde die Probe wiederum in Wasserglaslösung eingetaucht, worauf sich ein Gewicht von 84,6 g ergab. Nach der Behandlung mit CO2, dem Spülen und Trocknen ergab sich ein Gewicht von 38,96 g. Die Probe wurde dann in
:n 7%ige Natriumaluminatlösung eingetaucht, danach in Natriumpentaborat (18%ige Lösu.ig). Ihr Gewicht nach dem Trocknen betrug 50,08 g.
Der Brennvorgang bei 7500C führte zu einem Gewicht von 42,50 g.
Beispiel 3
Ein Asbestrotor mit einem Gewicht von 23,96 g wurde in eine Wasserglaslösung der Dichte 1,274 eingetaucht. Er nahm 37,64 g Wasserglaslösung auf. Nach dem Eintauchen in ein Alkoholbad, wurde der Rotor in eine warme Lösung eingetaucht, die vier Teile Bleiacetat, zwei Teile Natriumacetat, vier Teile Essigsäure und fünf Teile Wasser enthielt. Nach dem Trocknen wog der Rotor 44,04 g und nach dem Brennen bei 750° C 32,60 g.
Die Menge an Flußmittel, beispielsweise Boroxyd, im Übertragungskörper kann nach dem Brennen zwischen 10 und 2OGew.-°/o liegen. Aluminiumoxyd macht einen Anteil von ungefähr 5% aus. Der Forsterit, der nach der Zersetzung der Asbestfasern zurückbleibt und im bkelett in Pulverform vorliegt, besteht in der Hauptsache aus Magnesiumoxyd. Er macht einen Anteil von ungefähr 22Gew.-% im fertigen Übertragungskörper aus. Wenn die Aluminium- und Bor-Bestandteile in gelöster Form zusammen mit Natrium zugegeben werden, ist auch das letztere Element im Endprodukt anwesend und macht dort einen Anteil von ungefähr 5% in Form von Na2O aus.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Übertragungskörpers für mindestens ein strömendes Medium, wobei Schichten aus Asbestfasern ganz oder zum Teil gefaltet oder geprägt werden, so daß sie aneinander an getrennten Punkten anliegen und Kanäle für das Medium zwischen diesen Punkten bilden, wonach anorganische Substanzen, unter diesen Wasserglas, an die Schichten gebracht ι ο werden und einen Niederschlag auf den Asbestfasern bilden, wobei die Asbestfasern Kristallisationswasser abgeben, wenn sie auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden, worauf die Temperatur über diesen Bereich hinaus angehoben wird, bis die Substanzen versintern oder verschmelzen und ein Skelett bilden, welches die Schichten in ihrer Form hält und Oxyde, darunter Siliziumdioxyd enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten mit einem Flußmittel behandelt werden, welches, gemischt mit den anderen Substanzen, die Sinteroder Schmelztemperatur des Skeletts reduziert und gleichzeitig dessen mechanische und chemische Stabilität erhöht
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserglas an die Asbestschichten gebracht wird und in SiCh umgewandelt wird, bevor die anderen Substanzen zugegeben werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminium enthaltende Substanz verwendet und Aluminiumoxyd im Skelett gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Natrium enthaltende Substanz, die im Skelett Na2O bildet, » verwendet wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Flußmittel ein Borat verwendet wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten mit allen Substanzen in wasserlöslicher Form vor dem Brennen behandelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 4-, zeichnet, daß eine Bleiverbindung als Flußmittel verwendet wird.
DE2629680A 1975-07-04 1976-07-01 Verfahren zur Herstellung eines Übertragungskörpers auf Basis von Asbestfasern Expired DE2629680C3 (de)

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