DE3127995C2

DE3127995C2 - Poröser Formkörper aus verfilzten oder gebündelten, getrockneten und gesinterten Fäden oder Schnüren, sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE3127995C2
Application number: DE3127995A
Authority: DE
Inventors: Eiji Fujisawa Kanagawa Saura; Morihiko Kamakura Kanagawa Sugino
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1980-07-15
Filing date: 1981-07-15
Publication date: 1985-10-17
Also published as: US4409284A; GB2082960A; GB2082960B; DE3127995A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen porösen Formkörper, der dadurch erhalten wird, daß ein Gemisch extrudiert wird, welches wenigstens ein Material enthält, welches aus der Gruppe poröser anorganischer Materialien und karbonisierbarer organischer Materialien ausgewählt ist und wenigstens ein Bindemittel für diese Materialien, wobei das Extrudieren zu schnur- oder fadenförmigen Produkten führt, die dann gesammelt werden, um eine Masse zu bilden. Danach wird die gesammelte Masse getrocknet und gesintert. Wenn wenigstens ein Material ein organisches Material ist, wird die gesinterte Masse in einer nichtoxidierenden Atmosphäre karbonisiert und dann wie üblich aktiviert.

Description

25 angesammelt wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines porösen Formkörpers nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gesammelte Masse uns extrudierten Fäden oder Schnüren, welch«? das organische Material enthält, getrocknet und dann in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre karbonisiert wird.

11. Verfahren zur Herstellung eines porösen Formkörpers nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die karbonisierte Masse in einer Aktivierungsatmosphäre aktiviert wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines porösen Formkörpers nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnüre oder Fäden aus Austrittsgesenken extrudiert werden, die mehrere unabhängige Düsen aufweisen, daß dieses Gemiscfe in einen Behälter von gegebener Form extrudiert wird, während entweder die Austrittsmatrize oder der Behälter gedreht wird, wodurch eine gesammelte Masse an aufgewickelten Extru-

35 daten entsteht

Die Erfindung betrifft poröse Formkörper.

In den letzten Jahren wurde die Anwendung von porösen anorganischen Materialien sehr stark entwickelt, und diese Materialien werden weit verbreitet als Filtermedien, absorbierende Medien, akustische Materialien, Wärmeisolierungen, Träger für Katalysatoren u. agl. verwendet. Die Anwendungen in diesen weiten technischen Gebieten führte jedoch zu Problemen hinsichtlich der Handhabung und der Wirkungen von Materialien, wenn diese so wie sie waren verwendet wurden. Demzufolge wurden diese Materialien häufig verwendet, nachdem sie zu Kügelchen, Perlen, Ringen oder Bienenwaben-Elementen geformt wurden. Diese Formkörper wurden in Abhängigkeit von der Endverwendung ausgewählt. Wenn beispielsweise Druckverluste vermieden werden müßten, wie beispielsweise bei Trägern von Katalysatoren, wurde die Bienenwabenstniktur verwendet Die Bienenwabenstruktur bringt Schwierigkeiten hinsichtlich der Herstellungst?chnik mit sich, um die Bearbeitungstechniken von Formwalzen führen zu weiteren Ein-chränkungen, und es ist fast unmöglich, eine Struktur zu erhalten, die mehr als einen bestimmten Feinheitsgrad aufweist. Wenn zum Beispiel Formen verwendet werden, so ist die Dickt der Zellwand auf etwa 100 μ begrenzt und mit Formwalzen ist es schwierig, Dicken unter 50 μ herzustellen. Es wird allgemein angenommen, daß die Anzahl von Zellen pro 6,5 cm² bei etwa 1000 liegt. Wegen dieser Umstände wurden dann Kügelchen oder Perlen verwendet, die mit Bindemitteln vermischt wurden und dann einer Preßformung unterzogen wurden. Diese Preßformlinge enthielten sehr feine Hohlräume oder Zwischenräume, und wenn diese Formkörper beispielsweise als Träger für Katalysatoren verwendet wurden, ergaben sich wirksame Oberflächen, die wesentlich größer waren als die bei Bienenwabenstrukturen. Es ist jedoch hierbei erforderlich. Bindemittel zweimal zu verwenden, und zwar bei der Herstellungsstufe der Kügelchen selbst und dann bei der zweiten Formung, und diese Bindemittel haben nachteilige Einflüsse nicht nur auf die Porosität des Produktes, sondern auch auf die mechanische Festigkeit. Das Preßformen wird hierbei durchgeführt, nachdem die Kügelchen geformt sind, und bei der Formgebung sind wieder zwei Stufen erforderlich, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden.

Durch die DE-AS 24 08 624 ist ein Isolations- und Dichtungsmaterial bekannt, das aus geschmolzenem Kaolin geblasenen Alumosilikatfasern besteht, die zusammen mit Asbestfasern in Form von Schnüren, Flechtungen, Packungen, geflochtenen Garnen und Geweben hergestellt werden. Die Herstellung und evt. Eigenschaften eines porösen Formkörpers sind dort nicht beschrieben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen porösen Formkörper zu schaffen, der in einer einzigen Herstellungs- oder Formgebungsstufe hergestellt werden kann, und der sehr feine Zwischenräume oder Poren aufweist, wobei die

Porosität besser ist als die Bienenwabenstrukturen und vergleichbar mit der der Preßformlinge, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen porösen Formkörpers.

Diese Aufgabe kann erfindungsgemäß gelöst werden durch einen porösen Formkörper, der aus verfilzten oder gebündelten, getrockneten und gesinterten, feine Poren aufweisenden Fäden oder Schnüren besteht die aus einer Mischung von Bindemittel und porösen anorganischen und/oder organischen karbonisierbaren Materialien hergestellt sind. Die Mischung wird schnur- oder fadenförmig aus mehreren unabhängigen Düsen extrudiert und gesammelt, die gesammelte Masse wird vorzugsweise getrocknet und dann in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre karbonisiert und die karbonisierte Masse wird in einer Aktivierungsatmosphäre aktiviert

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen F i g. 1 eine schematische Schnittansicht eines Teiles einer Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers,

F i g. 2 eine schematische Schnittansicht eines wesentlichen Teiles dieser Vorrichtung, F i g. 3 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des geformten Produktes,

F i g. 4 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Querschnittsfläche des schnur- oder fadenförmigen Preßlings und der physikalischen Eigenschaften, ·

F i g. 5 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Gehalt an festem Bindemittel und der Druckfestigkeit,

F i g. 6 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Gehalt an festem Bindemittel und dem Gehalt an absorbierter Feuchtigkeit und

F i g. 7 eine perspektivische Darstellung des gepreßten Produktes der Erfindung.

Die porösen anorganischen Materialien, die als Ausgangsmaterialien für den Form- oder PreWcörper verwendet werden, sind solche, die fest rind und eine Vielzahl vor. kleinen Poren, oder öffnungen im svneren und/oder auf den Oberflächen aufweisen. Alle Materialien, die diese Bedingungen erfüllen, können unabhängig von der Herkunft oder dem Herstellungsverfahren verwendet werden. Typische Beispiele dieser Materialien umfassen synthetisches und natürlichen Zeolith, ^-Aluminiumoxid, Silikagel, Silicium-Aluminiummischoxid, Boehmil, Aktivtitanoxid, Aktivkohl, Kohlenstoff für molekulare Siebzwecke u. dgl. Diese porösen anorganischen Materialien sind üblich in der Form von Teilchen oder Pulver erhältlich.

Anstatt der im Vorstehenden beschriebenen porösen anorganischen Materialien können auch bei der Durchführung der Erfindung organische Stoffe oder organische Materialien verwendet werden. Die organischen Materialien umfassen alle natürlichen und synthetischen organischen Materialien, die in einer r.ichtoxidierenden Atmosphäre karbonisiert oder verkohlt werden können. Durch die Karbonisierung wird eine Vielzahl von feinen Poren oder Hohlräumen in diesen Materialien ausgebildet Die Materialien, die in hohem Maße zur Bildung von feinen Poren neigen, sind organische Verbindungen mit hohem Molekulargewicht oder Polymere, die zyklische Gruppen aufweisen, wie beispielsweise gesättigte zyklische Kohlenwasserstoffgruppen, gesättigte heterozyklische Gruppen, aromatische Gruppen, ungesättigte heterozyklische Gruppen u. dgl. Bevorzugte Beispiele dieser Materialien sind wärmehärtbare Harze, wie beispielsweise Phenolharze, Anilinharze, Xylolformaldehydharze, Melaminharze u. dgl.

Bei der Durchführung der Erfindung werden die porösen anorganischen Materialien oder organischen Materialien mit Bindemittel in einem geeigneten Medium gemischt, um eine viskose Dispersion oder Suspension zu erzeugen, und diese Suspension wird schnur- oder fadenförmig in einen Behälter oder in eine Form gepreßt, wobei eine Ansammlung dieses Materials zugelassen wird, um eine extrudierte Masse herzustellen. Wenn organische Stoffe aus Ausgangsmaterial verwendet werden, Ist es vorteilhaft, wenn das Ausgangsmateria! beim Mischen mit dem Bindemittel in der Forrn von Teilchen oder Pulvern vorliegt. Wenn insbesondere wärmehärtbare Harze verwendet werden, ist es wünschenswert, daß aus diesen Harzen zuerst Fasern hergestellt werden, die dann in Teile unterteilt und mit dem Bindemittel geknetet werden. Das schnur- oder fadenförmig extrudierte Material, das aus diesem Gemisch gebildet wird, enthält die miteinander verfilzten Fasern, so daß der Formkörper eine Vielzahl von Hohlräumen oder Poren aufweist. Insbesondere sind feine Poren im Harzmaterial selbst ausgebildet, und es werden Hohlräume zwischen den Fasern ausgebildet und Hohlräume zwischen dem schnur- oder fadenförmig extrudierten Material, wobei die Hohlräume auch durch eine Sammlung des schnur- oder fadenförmig extrudierten Materials ausgebildet werden.

Die Bindemittel, die erfindungsgemäß verwendet werden, sind nicht auf spezielle Fälle begrenzt, und es kann ein jedes Material verwendet werden, das die Wirkung hat, die Teilchen oder Pulver zu verbinden. Typische Beispiele der Bindemittel umfassen organische Binde-Mittel als MC, CMC. Stärke, CMS (Carboximethylstärke), HEC(Hydroxyäthylcellulose), HPC(Hydroxypropylcellulose) Natriumligninsulfonat, Calciumligninsulfonat, Polyvinylalkohol, Acrylester, Methacrylester, Phenolharze, Melaminharze u. dgl., und anorganische Bindemittel, wie beispielsweise Wasserglas, kolloidales Siliciumoxid, kolloidales Ahmiiniumoxid. Bentonit. Muminiumphosphat u. dgl. Diese Bindemittel können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Der Gehalt des Bindemittels liegt vorzugsweise im Bereich unterhalb 35 Gew.-% aller Gemischkomponenten auf trockener Basis. Größere Gehalte sind unvorteilhaft, weil die mechanische Festigkeit des gesinterten Produktes verringert wird, und dabei wird auch die Porosität verringert. Das Mischen oder Knet.n der Mischung kann mit bekannten Vorrichtungen durchgeführt werden. Wenn das Pressen mit einer Schneckenpresse erfolgt, kann in einfacher Weise unter Verwendung der Schnecke der Presse geknetet werden. Das so geknetete Gemisch wird dann in Form von Schnüren oder Fäden extrudiert, wobei eine Schneckenpresse oder eine Kolbenpresse verwendet wird. Die Extrudiervorrichtung ist so gestaltet, daß sie eine Austrittsmatrize aufweist, die eine oder mehrere Düsen aufweist, und das schnur- oder fadenförmige Extrudat weist eine entsprechende Form und Größe auf, wobei Form und Größe der Querschnittsform und Querschnittsfläche der Düse entsprechen.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Extruders dargestellt, and es ist die Herstellung des Form- oder Pressekörpers gemäß der Erfindung veranschaulicht. Der Extruder weist eine Austrittsmatrize 2 auf, die mehrere Düsen 1 hat.

Diese Düsen 1 haben einen runden Querschnitt und aus den Düsen werden mehrere Fäden oder Schnüre 3 extrudiert. Unterhalb der Austrittsmatrize 2 ist eine Form 4 angeordnet. Das aus den Düsen 1 austretende schnurförmige Material 3 wird in der Form 4 gesammelt und füllt diese. In dieser Form 4 können die Matcrialfiiden 3 so gesammelt werden, daß sie sich in willkürlichen Richtungen schlängeln. Wenn die Form 4 mit den schnurförmigen Materialien 3 gefüllt ist, wird das Extrudieren unterbrochen. In der Mitte der Form 4 erstreckt sich ein Stab 5, und die gesammelte geformte Masse 6 bildet dadurch die Form eines Hohlzylinders, der nach dem Sintern so aussieht, wie es in F i g. 7 dargestellt ist. Bei der in F i g. 1 dargestellten Presse wird das schnur- oder fadenförmige Material in Richtung der Einwirkung der Schwerkkraft gedrückt. Wenn ein Extruder verwendet wird, in dem das Pressen in einer horizontalen Richtung erfolgt, so wird dieser abgestoppt, wenn das schnur- oder fadenförmige Material 3 vollständig die Form 4 füllt. Die Verwendung eines derartigen Extruders ist keinesfalls nachteilig. Die erhaltene angesammelte Masse wird dann in geeigneter Weise getrocknet.

Nach dem Trocknen wird die aus dem anorganischen Material hergestellte Masse gesintert, um ein Produkt zu erhalten. Wenn die Masse aus einem organischen Material besteht, dann wird diese in einer nichtoxidierenden Atmosphäre karbonisiert und schließlich aktiviert. Das Trocknen, Sintern, Karbonisieren und Aktivieren wird in Abhängigkeit von der Art des Ausgangsmaterials, der Art des Binders und der Form und der Größe der angesammelten Masse abgeändert, und es werden jeweils die optimalen Bedingungen für die verwendete Mischung bestimmt. Im allgemeinen wird die Karbonisierungsbehandlung einer nichtoxidierenden Atmosphäre, wie beispielsweise Stickstoff, durchgeführt, und zwar bei Temperaturen im Bereich von 500⁰C bis 700°C während einer Zeitdauer von 0,5 bis 10 Stunden, und die Aktivierungsbehandiung wird in einer Akiivicrüngsa' mosphäre, wie beispielsweise Dampf, bei Temperaturen von 750⁰C bis 1050⁰C während 0,1 bis 5 Stunden durchgeführt.

Das so erhaltene Produkt hat sowohl feine Poren, die in dem extrudierten Material oder Ausgangsmaterial selbst vorhanden sind, als auch Hohlräume, die zwischen den extrudierten Materialien ausgebildet werden und die dadurch entstehen, daß man das extrudierte Material in auf sich selbst abgelegter Weise sammelt. Wie F i g. 4 zeigt, nimmt der Belüftungswiderstand (Druckverlust) mit zunehmender Querschnittsfläche des schnurförmig ausgepreßten Materials (nach dem Sintern) zu. Es wurde gefunden, daß bei einer Querschnittsfläche von 8 mrn² der Pegel des Druckverlustes denjenigen überschreitet, der in dem Fall auftritt, in dem Kügelchen gepackt werden. Es wird angenommen, daß der Grund hierfür darin liegt, daß die schnurförmigen Materialien mit großen Querschnittsflächen leicht deformiert werden, wenn sie in der Form gepackt werden und dadurch infolge der Deformation in einen innigen Kontakt gelangen, wobei die Ausbildung von Hohlräumen vermindert wird. Andererseits zeigt die Eünspannungsfestigkeit*) des Produktes geringe Änderungen, wenn die Querschnittsfläche unter 8 mm² ist, jedoch wird sie ganz plötzlich abgesenkt, wenn diese Fläche die Größe von 8 mm² übersteigt. Durch die Deformation des fadenförmigen extrudierten Materials entstehen innere Risse in dem extrudierten Material, und es tritt ein Kerbeffekt auf, der von spitzwinkligen Deformationen begleitet wird. Die optimale Querschnittsfläche soll in Abhängigkeit von der Querschnittsform des extrudierten Materials (Kreis, oval, Halbkreis, Mondsichel, Rechteck, Rhombus, sternförmig usw.) ausgewählt werden, von der Größe und der Form der gesammelten Masse und von der Packungsdichte des cstriidierter! Materials u. dgl: Die Größe des Extrudierten Materials wird mehr oder weniger beim Trocknen und Vorerhitzen vermindert, und die Austrittsmatrize sollte deshalb Düsen haben, die einen etwas größeren Durchmesser aufweisen.

Das erfindungsgemäße Produkt kann auf jedem der vorher beschriebenen Gebiete verwendet werden und weist ganz beachtliche Vorteile wegen des Vorhandenseins der feinen Poren und Hohlräume auf. Wenn das Produkt, in dem das Verhältnis der Kapazität dieser Poren oder Hohlräume (im folgenden als Porosität bezeichnet) zu klein ist, verwendet wird, beispielsweise als Träger für einen Katalysator, so wird die Katalysatoroberfläche ungenügend, und zufriedenstellende Ergebnisse können schwerlich erreicht werden. Die Porosität liegt im allgemeinen im Bereich oberhalb 0,2 cmVg, wenn sie durch die folgende Quecksilberdruckmethode bestimmi wird. Bei dieser Methode wird das gesinterte Produkt, aus dem die in den feinen Poren und Hohlräumer vorhandenen Gase entfernt wurden, in reines Quecksilber eingetaucht und hermetisch abgeschlossen. Dann wird ein Druck aufgebracht, damit das Quecksilber in die feinen Poren und Hohlräume eindringen kann. Danach wire die Verminderung des Quecksilbervolumens gemesssen. Diese Verminderung des Quecksilbers wird als die Porosität bestimmt. Es sei bemerkt, daß der im Vorstehenden erwähnte Wert der Porosität lediglich eir Hilfswert ist und daß auch, wenn die Porosität geringer als 0,2 cmVg ist, es möglich ist, eine Gesamtheit an Porer und Hohlräumen zu erzielen, die größer ist als die, die durch die Vermehrung des Volumens der Gesamtheit de« gesinterten Produktes erforderlich ist

Das Extrudieren des schnur- oder fadenförmigen Materials ist auch mit einer einzigen Düse möglich, die arr Auslaß vorgesehen ist Hinsichtlich der Produktivität ist es jedoch vorteilhaft, zwei oder mehr Düsen vorzuse hen, aus denen eine entsprechende Anzahl an Materialfäden extrudiert wird. Im letzteren Fall können sich die Formen der Düse ändern und/oder die Querschnittsflächen der Düse, und dies erlaubt die Herstellung vor Extrudaten unterschiedlicher Formen und/oder Querschnittsflächen. Auf diese Weise können in Abhängigkei von der Verwendung vielerlei Produkte hergestellt werden.

Bei der Darstellung in F i g. 1 ist die gesammelte Masse so dargestellt, daß die extrudierten Fäden siel willkürlich innerhalb der Form schlängeln. Alternativ können die extrudierten Schnüre oder Fäden in eini Bündelfom 4a eingeführt und dort gebündelt werden, wie es in F i g. 2 gezeigt ist, und danach können diese Fädei in geeignete Längen geschnitten werden. Alternativ kann bei der Ausführungsform von Fig. 1 entweder dii Austrittsmatrize 2 oder die Form 4 während des Pressens gedreht werden, so daß die extrudierten Fäden um dei

65 Stab 5 herum aufgewickeil werden, was zu einem Produkt führt, wie es in F i g. 3 gezeigt ist

*) Einspannfestigkeit bedeutet die zulässige Belastung eines porösen Formkörpers, wenn die Einspannkraft des Formköf pers zunimmt

Wenn das geformte Produkt als Filtermedium für die Dehydration verwendet wird, ist es vorteilhaft, als Ausgangsmaterial Zeolith zu verwenden.

Es wurde der Koeffizient der Feuchtigkeitsabsorption in Bezug auf den Gehalt an Zeolith untersucht. Es wurde gefunden, daß der Gehalt über 20% der Gemischzusammensetzung auf Trocken! cwichtsbasis liegen sollte. Ein geringerer Gehalt als 20% führt zu einer beträchtlich niedrigeren Feuchtigkeitsabsorptionsfähigkeit, welche unterhalb der von bekannten Silikagelfilter für die Dehydration liegen. Der Zeolith kann entweder synthetisch oder natürlich sein. Andere anorganische poröse Materialien als Zeolith können in Kombination verwendet werden, sofern der Zeolithgehalt innerhalb des vorstehend definierten Bereiches liegt.

Die Zeolithe sind üblicherweise in der Form von Teilchen oder Pulvern erhältlich. Wenn Schnur- oder Fadenform extrudiert wird, wird Zeolith mit Bindemittel, wie vorstehend beschrieben, gemischt. Das geformte Produkt sollte nach dem Sintern eine ausreichende Druckfestigkeit haben. Es ist erforderlich, daß das Produkt eine Druckfestigkeit von wenigstens oberhalb 490 kPa aufweist, damit in einem Behälter sich Federn oder ähnliche Einrichtungen befestigen lassen, um Drücken und Schwingungen über einen längeren Zeitraum hinweg zu widerstehen. In diesem Fall kann jedes Bindemittel, welches erwähnt wurde, verwendet werden. Um die Druckfestigkeit auf eine geeignete Höhe zu bringen, sollte die Art des Bindemittels und dessen Gehalt, der dauernd nach dem Sintern verbleibt, richtig und genau ausgewählt werden. Verschiedene Bindemittel, die bekannte permanente Bindemittel umfassen, wurden unter verschiedenen Gesichtspunkten untersucht, und es wurde gefunden, daß die Kompressionsfestigkeit nach dem Sintern unzureichend wird, wenn nicht wenigstens pin Rindemittel aus der Gruppe kolloidales Siliciumoxid, kolloidales Aluminiumoxid, Aluminate (vorzugsweise Alkalimetallaluminate, wie beispielsweise Natrium- und Kaliumaluminat) und Silikate (vorzugsweise Alkalimetallsilikate, wie beispielsweise Natrium- und Kaliumsilikat), deren pH-Wert im Bereich von 6 bis 14 liegt, verwendet wird. Es ist bevorzugt, aller vier Typen von Bindemitteln, die im Vorstehenden aufgeführt wurden, in Kombination zu verwenden. Bei der Kombination wurde jedoch keine Basis gefunden, um die relativen Verhältnisse dieser Bindemittel in bestimmten Bereichen zu bestimmen. Falls gewünscht, können andere permanente Bindemittel als die im Vorstehenden erwähnten verwendet werden, und zwar in Kombination, wobei diese Bentonit, Aluminiumphosphate u. dgl. umfassen. Die Gesamtmenge der Bindemittel sollte in einem Bereich liegen, der noch bestimmt werden soll, und es ist deshalb nicht vorteilhaft, diese anderen Bindemittel in großen Mengen zu verwenden.

Der Feststoffgehalt des permanenten Bindemittels, der im gesinterten Produkt verbleibt, steht in enger Beziehung zur Druckfestigkeit des Produktes. Dies geht deutlich aus der F i g. 5 hervor, die zeigt, daß die Dn -kfestigkeit mit Zunahme des Gehaltes an festem Bindemittel proportional ansteigt. Die Verwendung des Bindemittels bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß Zeolithteilchen mit Bindemittel an der Oberfläche eines jeden Teilchens bedeckt werden, und diese Deckschicht führt dazu, daß das Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen des Zeolithes vermindert wird. Wenn der Gehalt an festem Bindemittel 35% übersteigt, so wird die Absorption von Feuchtigkeit, wie F i g. 6 zeigt, ganz erheblich vermindert. Der Gehalt an festem permanentem Bindemittel sollte so eingestellt werden, daß die Gesamtmenge des festen Bindemittels im Bereich unter 35% liegt. Für die untere Grenze muß die Fixierung des Formkörpers, beispielsweise mittels Federn, wie es vorstehend beschrieben wurde, berücksichtigt werden. Das gesinterte Produkt soiite vorzugsweise mit einer miridesi-Druckfestigkeit aus gerüstet werden, die für die vorerwähnten Zwecke erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist es nicht vorteilhaft, daß der Gehalt an festem Bindemittel im Bereich unter 17% liegt.

Neben den anorganischen Bindemitteln, die nach dem Sintern verbleiben, umfassen die im Vorstehenden aufgeführten Bindemittel andere anorganische Bindemittel und organische Bindemittel, und diese können wahlweise zugesetzt werden, um die Knetbarkeit des Ausgangsmaterials und die Preßbarkeit des gekneteten Materials zu verbessern.

Wenn Zeolith der Hauptbestandteil ist, können die folgenden Zusätze zugeführt werden. In dem Fall, in dem der Zeolithformkörper als Filtermaterial für die Dehydration in den Fällen verwendet wird, in denen saure Substanzen oder Wachse dazu führen, die Absorptionsfähigkeit des Zeolithes zu verringern, kann Aluminiumoxid und/oder Titansäure verwendet werden, um die sauren Substanzen zu entfernen, und dieses Material wird in einer Menge verwendet, wie es in der Technik üblich ist. Wenn der Zeolithformkörper aus einer gesammelten Masse von schnur- oder fadenförmigen Extrudaten hergestellt wird, ist es vorteilhaft, daß die Querschnittsfläche der schnur- oder fadenförmigen Stränge unter 3,5 mm² liegt, damit das Produkt zufriedenstellende Dehydrations- und Filtereigenschaften aufweist. Dadurch ist es möglic!;. Staub auszufiltern, der eine Größenordnung von einigen Mikrons bis zu einigen zehn Mikrons aufweist Die Erfindung soll an Hand von Beispielen beschrieben werden, und es sei bemerkt, daß die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.

55 Beispiel 1

Ein Gemisch eines porösen anorganischen Materials oder Pulvers und Bindemittel mit einer Zusammensetzung, wie sie in Tabelle 1 angegeben ist, wurde hergestellt, und mittels eines Verfahrens, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, extrudiert, um eine angesammelte Masse von schnur- oder fadenförmigen Preßkörpern herzustellen und daran anschließend wurde getrocknet und gesintert Die Mengen der entsprechenden Komponenten sind in Gewichtsteilen angegeben. Jeder hergestellte Formkörper wurde bezüglich der Porosität und des Wasserabsorptionskoeffizienten gemessen, wobei die Ergebnisse in Tabelle 1 dargestellt sind. Der Wasserabsorptionskoeffizient wurde dadurch bestimmt, daß jede Probe einen Tag, drei und sechs Tage lang bei 25° C und 80% relativer Luftfeuchtigkeit stehengelassen wurde.

	31	27	2	995	3	4	5	b
Tabelle 1			100		100	100	100	100
	Experiment Nr.		10		20	25	20	25
	1	5	5	10	20	15
5 Zeolith	100	10	10	10	10	10
Aluminiumphosphat	5	30	30	30	30	30
Bentonit	5	0,24	0,22	0.20	0.18	0.15
CmC	10
10 Wasser	30
Porosität (cc/g)	0,24	11	8	6,5	4,5	4
Koeffizient der		15	12	9.5	7.5	5.5
Wasserabsorption (%)		16	15	11	8	6
15 nach einem Tag	18
nach drei Tagen	17
nach sechs Tagen	18

Es ist zu erkennen, daß die Tendenz vorhar-ders ist, daß die Porosität mit Zunahme an Bindemittelgehalt abnimmt, wobei gleichzeitig eine Verminderung des Wasserabsorptionsvermögens auftritt. Die Probe von Experiment Nr. 1 weist Standardmengen des Bindemittels auf und wies nach sechs Tagen einen Wasserabsorptionskoeffizienten von 18% auf. Dieser Wert stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber einem bekannten Produkt (Kügelchenpackung) dar, dessen Koeffizient bei etwa 10% liegt.

25 Beispiel 2

Die Ausgangsmaterialien wurden in Mengen, wie in Tabelle 2 angegeben, gemischt und geknetet, und es wurde dann eine gesammelte Masse aus fadenförmigen Extrudaten gemäß dem in F i g. 1 dargestellten Verfahren hergestellt, und dann wurde mit heißer Luft von 110⁰C dreißig Minuten lang getrocknet. Jede Probe wurde 0,5 Stunden bei 200⁰C gehärtet und karbonisiert und aktiviert bei 900°C zwei Stunden lang. Die Testergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt

Tabelle 2

.2 ι;·: '"LI	35	Ligninpuder	Experiment Nr.	2	3	4	5	6	7
1Ά		Phenolharzpuder	I
S		Melaminharzpuder	80	90					_
I		Furanharzpuder			90	—	—	—	_
	40	Kohlepuder		_	—	90	—	—	—
		Späne	—		_	_	80	_	—
1		Polyäthylenharzpuder						70	—
I		Phenolharzbindemittel			_	_	—	—	90
I		CMC	—	8	8	8	18	25	8
1	45	Methanol	15	2	2	2	2	5	2
1		Spezifische Oberfläche (mVg)	5	8	8	8	12	25	15
i		Porosität (cmVg)	10	1460	1150	1030	895	1020	50
1		Belüftungswiderstand (mm Wassersäule)	980	030	0,28	0,24	0,21	0^8	0,03
1		Filterleistung (μπι)	0^3	95	90	90	180	205	3000
	50		150	5	30	35	35	40	100
I			12

Die in Tabelle 2 angegebene Filterleistung wurde wie folgt bestimmt Es wurde ein Modellstaub hergestellt, um die Sammelfähigkeit von Staub, der auf Wasser schwimmt und in Wasser suspendiert war, zu prüfen. Diese Suspension wurde durch jeden Formkörper hindurchgeführt, und die obere Grenze der Größe von nicht gesammelten Teilchen wurde bestimmt als die Filterleistung, und zw ar ausgedrückt in Teilchengröße (μ).

Beispiel 3

Ausgangsmaterialien mit Zusammensetzungen, wie sie in Tabelle 3 angegeben sind, wurden geknetet und feste Teile wurden aus dieser Zusammensetzung mittels eines Siebes entfernt Es folgte ein Extrudieren zu fadenförmigen Extrudaten aus Formmatrizen mit zehn Düsen pro 6 cm², wobei jede Düse eine Querschnittsfläche von 024 mm² aufwies. Die geformte Masse wurde getrocknet und gesintert bei 550° C 2^ Stunden lang, wobei ein Formkörper erhalten wurde, der als Filtermedium für die Dehydration verwendet wurde. Die Querschnittsfläche der fadenartigen Extrudate ist unten in -Jer Tabelle angegeben. Jeder Formkörper wurde hinsichtlich seiner physikalischen Eigenschafter? und Leistungen gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.
Der Wasserabsorptionskoeffizient wurde wie folgt gemessen. Eine Probe wurde bei 400⁰C eine Stunde lang

jii Li

regineriert und dann in einem thermostatischen Ofen bei 30⁰C und 80% relativer Luftfeuchtigkeit 48 Stunden lang stehengelassen, und danach wurde die Feuchtigkeitszunahme durch Absorption gemessen. Das Filtrationsvermögen wurde unter Verwendung eines Teststaubes bestimmt, der in {IS Z8901 beschrieben wird. Dieser Staub wurde in einem Lösungsmittel suspendiert und durch einen Prüfbehälter unter Verwendung einer Formkörperprobc hindurchgeführt. Das nach dem Durchgang erhaltene Filtrat wurde einer Teilchcngrößenanalysc ^r, unterzogen und eine maximale Größe (μπι) wurde als Filtrationsvermögen bestimmt.

Experimente A und B sind Beispiele, die die benötigten Bedingungen erfüllen und maximale Eigenschaften haben. Der Formkörper des Experimentes C, bei dem Silikagel anstelle von Zeolith verwende* wurde, weist eine sehr geringe Wasserabsorptionsfähigkeit und Salzsäureabsorptionsfähigkeit auf. Bei den Experimenten D und J wunde Zeolith verwendet und die Wasserabsorptionen dieser Formkörper sind höher als die, die mit Silikagel ic allein erzielt werden (Experiment C). In den Experimenten E bis H ist der Zeolithgehalt größer als im FaIi des Experimentes D und die Wasserabsorption wird erhöht. Die Druckfestigkeit des Formkörpers nach Experiment F ist etwas vermindert, da der Feststoffgehalt an permanenten Bindemitteln im Formkörper gering ist. Die Feuchtigkeitsabsorption ist jedoch besser als die des Experimentes G, bei dem der gleiche Zeolithgehalt verwendet wurde. Der Formkörper des Experimentes I enthält eine große Menge Zeolith, jedoch ist der j5 Feststoffgehalt der permanenten Bindemittel im Formkörper zu groß, so daß die Druckfestigkeit hoch ist. Die Feuchtigkeitsabsorption jedoch beträchtlich erniedrigt wird. Im Experiment K ist der Zeolithgehalt geringer als die untere Grenze, mit dem Ergebnis, daß die Feuchtigkeitsabsorption sehr schlecht ist.

Die Formkörper der Experimente D bis ] und L enthalten Titansäure oder ^-Aluminiumoxid, und es ergibt sich eine gute Absorption für HCl.

Der Formkörper des Experimentes ] enthält Aktivkohle, so daß die ölabsorptionsfähigkeit sehr verbessert ist. Es sei bemerkt, daß Bei dem Formkörper des Experimentes L die Querschnittsfläche der Fäden zu groß ist, und dies führt zu einer schlechten Filterfähigkeit (s. F i g. 7).

Tabelle 3

Experiment Nr. A B

Ausgangsmaterialien Wirksame Komponenten

Zeolith

Silicagel

^■Aluminiumoxid Titansäure

Aktivkohle Permanentes Bindemittel

kolloidales Siliciumoxid

(Fesistoffgehalt 30%) Kreide (Feststoffgehalt 97%) kolloidales Aluminiumoxid

(Feststoffgehalt 15%) Natriumaluminat (Feststoffgehalt 30%) Natriumsilikat (Feststoffgehalt 25%) Kaliumsiiikat (Feststoffgehalt 25%) Feststoffgehalt an permanentem

Bindemittel im Formkörper (%) CMC

Eigenschaften

Feuchtigkeitsabsorption (%) Druckfestigkeit (kPa) HCI Absorptionsvermögen (mol/g) ölabsorptionsvermögen (mg/g) Filterfilhigkeit (μ) Querschnitisfläche des Faden (mm²)

100

27

100

20	80	60	60	60	60	25	15	60
—	-	—	—	_	—	_	85	_
—	20	40	40	40	40	25	_	40
80	—	—	—	_	_	_	_
	_	_	_			50

27

28

27

—	—	—	—	—	5	8	—	13	—	_	_
80	71	80	80	80	47	80	82	127	80	80	80
23	20	23	23	23	13	23	24	37	23	23	23
28	25	28	28	28	16	28	29	44	28	28	28
32	28	32	32	32	20	32	33	52	32	32	32
30	15	30	30	30	20	30	35	40	30	30	30
10	10	10	10	10	10	IO	10	IO	10	IO	IO
!7,0	21,0	3,0	3,5	14,0	16,0	11,5	7,6	2.5	5,1	2,5	13,0
2600	225	2745	2160	2500	930	2350	345Ci	3930	2160	2480	2580
2,OxIO-³	23 x 1	Ο"³ 1,3 χ	10-' 5,8χΙ0"²	43x10-	³ 9,4χ ΙΟ-³	8,9 χ ΙΟ-³	7,8 >:10-³	63 χ ΙΟ-³	1,4χ ΙΟ"³	8,2 χ ΙΟ"⁴	8,3 χ 10-³
5	6	3	8	6	8	7	7	7	129	4	8
53	57	45	49	73	80	98	51	76	40	49	135
0,18	0,18	0.18	0,18	0,50	0.50	1,52	0,18	0,50	0,18	0.18	4.5
			Hierzu 3 Blatt	Zeichnungen

CO (X) Ui

Claims

Patentansprüche:

1. Poröser Formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der aus verfilzten oder gebündelten, getrockneten und gesinterten, feine Poren aufweisenden Fäden oder Schnüren, die aus einer Mischung von

Bindemittel und porösen anorganischen und/oder organischen karbonisierbaren Materialien hergestellt sind, besteht

2. Poröser Formkörper nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet daß die Schnüre oder Faden eine Querschnittsfläche unter 8 mm² haben.

3. Poröser Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Porosität des Formkörper* ίο über 0,2 cmVg liegt.

4. Poröser Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Bindemittelgehalt in der Mischung unter 35 Gew.-% auf Trockenbasis liegt

5. Poröser Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse anorganische Material Zeolith ist

6. Poröser Formkörper nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das poröse anorganische Material ein oder mehrere der folgenden Materialien ^-Aluminiumoxid, Silikagel, Silicium-Aluminiummischoxid, Boehmit Aktivtitanoxid, Aktivkohle und Molekularsiebkohle enthält

7. Poröser Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Gemisch über 20 Gew.-% Zeolith und unter 35 Gew.-% Permanentbindemittel bestehend aus einem oder mehreren der folgenden Materien kolloidales Siliciumoxid, kolloidales Aluminiumoxid, Aluminate, Kreide und Silikate, enthält

8. Poröser Formkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Schnüre oder Fäden eine Querschnittsfläche unter 3,5 mm² haben.

9. Verfahren zur Herstellung eines porösen Formkorpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Mischung schnur- oder fadenförmig aus mehreren unabhängigen Düsen extrudiert und in dem Behälter