DE3876453T2 - Methode zur kontrolle von staubbildung. - Google Patents
Methode zur kontrolle von staubbildung.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur staubkontrollierten Behandlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, daß eine Art von Polytetrafluorethylen (im folgenden als PTFE bezeichnet) ultrafeine spinnwebartige Fibrillen unter Druckscherung bei einer geeigneten Temperatur bildet.
- In der japanischen Patentschrift Tokko Sho 52-32877 (entspricht dem US-Patent 3 838 064) wird ein Verfahren zur staubkontrollierten Behandlung offenbart, wobei eine wirksame Menge eines fibrillierbaren PTFE Pulvers zu einem Staubpulver unter Druckscherung unter Bewegung bei einer Temperatur von etwa 20 - 200ºC zugegeben wird.
- Die Fibrillierung von PTFE soll bei etwa 20ºC beginnen. Bei speziellen industriellen Anwendungen ist es jedoch erforderlich, eine Kompressionsscherung bei einer Temperatur von über 50ºC, bevorzugt von über 80ºC, zu erhalten. Wenn die Temperatur des Staubpulvers gering ist, ist es demnach erforderlich, das Staubpulver auf eine Temperatur von über 80ºC zu erhitzen, wozu eine ausreichende Hitzeenergie und eine Heizvorrichtung erforderlich sind.
- In der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Tokkai Sho 60-191084 wurde ein Herstellungsverfahren für Löschkalkfertilisierer mit Anti-Flußeigenschaften vorgeschlagen, dessen Teilchen mit einem spinnwebartigen Netz bedeckt und koaguliert sind, wobei Löschkalk zugegeben wird, dem ein fibrillierbares PTFE Pulver, dispergiert in einer bestimmten Wassermenge, die notwendig ist, um den Löschkalk zu hydrieren, hinzugefügt ist, und eine Kompressionscherung durch Bewegen bei einer erhöhten Temperatur, die durch eine exotherme Hydratationsreaktion des Löschkalks und des Wassers verursacht wird, ausgeübt wird.
- Ein derartiges Verfahren kann auf ein Material wie Löschkalk angewandt werden, welches selbst eine exotherme Reaktion eingehen kann; es ist jedoch nicht möglich, ein derartiges Verfahren auf ein beliebiges Staubpulver anzuwenden, welches selbst keine exotherme Reaktion eingehen kann, um die notwendige Wärmemenge bereitzustellen, um die Temperatur auf eine solche Höhe anzuheben, die geeignet ist, um das PTFE zu fibrillieren.
- Im Chemical Abstracts, Band 104, Abstract Nummer 50 365j, 1986, wird ein Verfahren zur Herstellung von auslaugungssicheren und straubkontrollierten Löschkalkfertilisieren beschrieben, wobei Kalk und Dolomit mit einer wäßrigen Suspension aus PTFE vermischt werden und die vermischten Materialien einer Kompressionsscherung unterworfen werden, in welcher der Verbrauch der exothermen Wärme der Hydratationsreaktion des Kalks dazu dient, das PTFE zu fibrillieren. In dieser Literaturstelle wird jedoch weder offenbart noch nahegelegt, solche Materialien, die exotherme Oxidationsreaktionen eingehen, zur staubkontrollierten Behandlung zu verwenden.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur staubkontrollierten Behandlung von Staubpulvern bereit zustellen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur staubkontrollierten Behandlung eines Staubpulvers bereitgestellt wird, bestehend aus dem Mischen des Staubpulvers, von fibrillierbaren Polytetrafluorethylen und einem Paar von zwei Materialarten, die sich gegenseitig beeinflussen, um eine Oxidationsreaktion einzugehen, und aus dem Druckscheren der gemischten Materialien bei einer erhöhten Temperatur, welche durch die exotherme Reaktion zwischen den beiden Materialpaaren verursacht wird, um das fibrillierbare Polytetrafluorethylen in Fasern zu zerlegen und das Staubpulver mit den Fibrillen des PTFE zu umschließen.
- Das Staubpulver kann dadurch staubkontrolliert werden, daß es mit spinnwebartigen ultrafeinen PTFE Fibrillen ohne eine externe Wärmeenergie umschlossen wird, weil die Wärme durch eine Reaktion zwischen den zwei Materialpaararten erzeugt wird, die miteinander in Wechselwirkung treten, um eine exotherme Reaktion einzugehen, wodurch die Temperatur auf einen solchen Grad erhöht wird, der die Fibrillierung von PTFE ermöglicht.
- Ein typisches fibrillierbares PTFE kann durch ein Verfahren erhalten werden, welches von Barry in der US-Patentschrift 2 559 752 beschrieben wird, wobei ein Tetrafluorethylenmonomer in einem wäßrigen Medium, welches ein oberflächenaktives Mittel aus Fluorkohlenstoff enthält, polymerisiert wird.
- Das durch das oben genannte Verfahren erhaltene PTFE Teilchen ist ein kolloidales Teilchen mit einer Teilchengröße in einem Bereich von 0,05 - 0,5 um und einer Oberfläche von etwa 10 m²/g . Dieses Teilchen kann in Form einer wäßrigen Dispersion oder in Form eines Pulvers, der aus dieser wäßrigen Dispersion koaguliert, erhalten werden, und beide Formen können erfindungsgemäß verwendet werden.
- Als exotherme Reaktion zwischen einem Paar von zwei Arten von Materialien wird eine Oxidationsreaktion als die repräsentative Reaktion angesehen.
- Die exotherme Reaktion zwischen einem Paar von zwei Arten von Materialien ist eine Oxidationsreaktion, wobei auf einer Seite der zwei Arten von Materialien ein Material steht, das oxidiert wird, bevorzugt ein Metallpulver wie Fe, Al, Mg, Cu oder eine Mischung dieser Pulver, und auf der anderen Seite dieser zwei Arten von Materialien ein Oxidationsmittel steht, bevorzugt Sauerstoff, Peroxid, Perchlorat oder eine Mischung dieser Materialien. Wenn beide in einem festen kornförmigen oder pulverförmigen Zustand vorliegen, können beide als Bestandteil des erfindungsgemäßen Staubkontrollmittels verwendet werden.
- Wenn ein staubförmiges Pulver mit fibrilliertem PTFE behandelt wird, kann die geeignete PTFE Menge, die zur Staubkontrolle verwendet werden muß, durch die Teilchengröße, das spezifische Gewicht, den Feuchtigkeitsgehalt usw. des Staubpulvers beeinflußt werden. Erfindungsgemäß wird deshalb eine PTFE Menge bevorzugt, die 0,005 bis 1 Gew.-% der Menge des staubförmigen Pulvers entspricht. Demnach muß die PTFE Konzentration im erfindungsgemäßen Staubkontrollmittel größer als 0,005 bis 1 Gew.-% sein.
- Andererseits muß die Materialmenge in einem festen kornförmigen oder pulverförmigen Zustand, die aus einem Paar von zwei Arten von Materialien ausgewählt werden, die miteinander in Wechselwirkung treten, um eine exotherme Reaktion einzugehen, ausreichend groß sein, um die Temperatur einer Mischung des Staubkontrollmittels und des Staubpulvers auf 50 - 300ºC, bevorzugt auf 80 - 200ºC, anzuheben.
- Demgemäß kann das geeignete Mischungsverhältnis von PTFE zum genannten Material, wenn dies in einem festen kornförmigen oder pulverförmigen Zustand vorliegt, berechnet werden. Es liegt bevorzugt zwischen 0,01 und 10 Gew.-%, obwoh1 es durch den Brennwert pro Gewichtseinheit dieser Materialien beeinflußbar ist.
- Bevorzugt liegt das Material, welches in einem festen kornförmigen oder pulverförmigen Zustand vorliegt und aus einem Paar von zwei Arten von Materialien ausgewählt wurde, die miteinander in Wechselwirkung treten, um eine exotherine Oxidationsreaktion einzugehen, pulverisiert vor, so daß es ein 5 mm Sieb, bevorzugt ein 2 mm Sieb, passieren kann, um eine einheitliche Verteilung von PTFE im Material zu erreichen.
- Wie oben angegeben, können sowohl die in Form eines trockenen Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 500 um oder fibrillierbares PTFE in Form einer wäßrigen Dispersion erfindungsgemäß verwendet werden; die wäßrige Dispersion wird jedoch aufgrund ihrer Dispergierbarkeit bevorzugt.
- Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Staubkontrollmittels kann entweder nur eine Mischung aus PTFE Pulver und einem Material in einem festen kornförmigen oder pulverförmigen Zustand sein, ausgewählt aus einem Paar von zwei Arten von Materialien, die miteinander reagieren, um eine exotherme 0xidationsreaktion einzugehen, oder einer Art von Grundmischung sein, die einen Teil des Staubpulvers, der staubkontrolliert werden soll, zusammen mit PTFE Pulver und einem Material in einem festen kornförmigen oder pulverförmigen Zustand enthält, ausgewählt aus einem Paar von zwei Arten von Materialien, die miteinander in Wechselwirkung treten, um eine exotherme Oxidationsreaktion einzugehen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zur staubkontrollierten Behandlung von Staubpulver verwendet weiterhin eine exotherme Oxidationsreaktion zwischen einem Paar von zwei Arten von Materialien, welches das Vermischen eines staubförmigen Pulvers, von fibrillierbarem PTFE und eines Paars von zwei Arten von Materialien, die miteinander in Wechselwirkung treten, um eine exotherme Oxidationsreaktion einzugehen, und das Ausüben einer Kompressionsscherung auf die vermischten Materialien bei einer erhöhten Temperatur, die durch die exotherme Reaktion zwischen dem Paar von zwei Arten von Materialien verursacht wird, um das fibrillierbare PTFE zu fibrillieren und das staubförmige Pulver mit Fibrillen aus PTFE einzuschließen.
- Es gibt keine Regel, in welcher Reihenfolge das Staubpulver, PTFE und die zwei Arten von Materialien, die miteinander in Wechselwirkung treten, um eine exotherme Reaktion einzugehen, zugegeben werden müssen. Alle diese Materialien können gleichzeitig vermischt werden oder ein Teil dieser Materialien kann bereits im voraus vermischt werden. Wenn jedoch die zwei Materialien, die miteinander in Wechselwirkung treten, vorher vermischt werden, sollten die anderen Materialien sofort anschließend zugegeben werden.
- Insbesondere werden die folgenden Verfahren bevorzugt:
- 1. PTFE und zwei Arten von Materialien, die miteinander in Wechselwirkung treten, werden zu einem Staubpulver unter Bewegung vermischt.
- 2. Eine Mischung von PTFE und einem der zwei Arten von Materialien, die miteinander in Wechselwirkung treten, wird zu einem staubförmigen Pulver vermischt und anschließend wird die andere der zwei Arten von Materialien unter Bewegung zugegeben.
- 3. PTFE und ein Staubpulver werden vorher vermischt, und zwei Arten von Materialien, die miteinander in Wechselwirkung treten, um eine exotherme Reaktion einzugehen, werden unter Bewegung zugegeben.
- 4. Ein staubförmiges Pulver und eines der zwei Arten von Materialien, die miteinander reagieren, um eine exotherme Reaktion einzugehen, werden vorher vermischt, und die Mischung aus PTFE und dem anderen der zwei Materialien wird unter Bewegung zugegeben.
- Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben; es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf dieses eine Ausführungsbeispiel beschränkt ist.
- Zu 20 g Eisenpulver, welches ein 100 Meshsieb passieren kann, werden in einem mit Stickstoffatmosphäre angefülltem Glasgefäß 2 g PTFE Pulver (Warenzeichen: Teflon K10-J) zugegeben und das Gefäß verschlossen. Das Glasgefäß wird auf einen Drehroller gegeben, um den Inhalt des Gefäßes homogen zu vermischen und ein staubkontrolliertes Mittel herzustellen.
- Die Gesamtmenge des oben angegebenen Staubkontrollmittels, 50 g Staubpulver Eisenoxid (Toda Color 140ED) und 20 g des aktivierten Kohlenstoffs, imprägniert mit einer 10%igen wäßrigen Schwefelsäurelösung, wurden in einen 3 Liter Autoklaven gegeben und leicht vermischt.
- Nachdem die Temperatur auf 50ºC bei Stehenlassen für 30 Minuten erhöht wurde, wurden weitere 450 g Eisenoxid hinzugegeben. Nach dem Verschließen des Autoklaven wurde Sauerstoff aus einer Sauerstoffbombe zugeführt, um einen Druck von 2 kg/cm²G zu erhalten. Der Autoklav wurde auf einen Vibrator gesetzt, und der Inhalt des Autoklaven wurde 30 Minuten lang geschüttelt und anschließend abgekühlt. Die während dieses Verfahrens erhaltene maximale Temperatur betrug etwa 100ºC. Die Staubkontrollwirkung des aus dem Autoklaven entnommenen Eisenoxids war verbessert.
Claims (5)
1. Verfahren zur staubkontrollierten Behandlung eines
staubigen Pulvers, bestehend aus dem Mischen des staubigen
Pulvers, von zerfaserbaren Polytetrafluorethylen und einem
Paar von zwei Materialarten, die sich gegenseitig zur
Vornahme einer exothermen Reaktion beeinflussen, und aus dem
Druckscheren der gemischten Materialien bei einer erhöhten
Temperatur, welche durch die exotherme Reaktion zwischen
den beiden Materialpaaren verursacht wird, um das
zerfaserbare Polytetrafluorethylen in Fasern zu zerlegen und das
staubige Pulver zu umschließen, wobei die exotherme
Reaktion zwischen den beiden Materialpaaren eine
Oxidationsreaktion ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das eine der beiden
Materialarten ein zu oxidierendes Material und das andere
der beiden Materialarten ein Oxidierungsmittel ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das zu oxidierende
Material Metallpulver aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Metallpulver Fe, Al,
Mg, Cu oder eine Mischung aus diesen Pulvern aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Oxidiermittel
Sauerstoff, Peroxid, Perchlorat oder eine Mischung aus diesen
Materialien aufweist.
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