DE4200995C2

DE4200995C2 - Verfahren zur Herstellung eines wabenförmigen Gasadsorptionselements oder eines wabenförmigen Katalysatorträgers

Info

Publication number: DE4200995C2
Application number: DE4200995A
Authority: DE
Inventors: Toshimi Kuma
Original assignee: SEIBU GIKEN FUKUOKA KK
Current assignee: SEIBU GIKEN FUKUOKA KK
Priority date: 1991-01-21
Filing date: 1992-01-16
Publication date: 2002-02-14
Anticipated expiration: 2012-01-17
Also published as: SE508363C2; JPH0564745A; DE4200995A1; SE9200133D0; SE9200133L; US5194414A; JP2925127B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ka talysatorträgers oder eines Gasadsorptionselements mit Waben struktur. Der Katalysatorträger oder das Gasadsorptionselement hat einen hohen Wirkungsgrad, eine sehr große Oberfläche je Vo lumeneinheit und eine hohe physikalische Festigkeit; bei seiner Anwendung besteht keine Gefahr, daß sich Teilchen des Kataly sators oder des Gasadsorptionsmittels abtrennen oder zerstreu en, und in dem Katalysatorträger oder dem Gasadsorptionselement ist je Volumeneinheit ein großes Volumen des Katalysators bzw. des Gasadsorptionsmittels gleichmäßig befestigt bzw. gebunden.

In der JP 59-15028 B2 wurde beschrie ben, daß ein Katalysatorträger erhalten wird, indem man unter Zusatz einer geringen Menge von organischen Fasern und von Bin demittel zu keramischen Fasern Papier herstellt, die Papiere unter Bildung einer Wabenstruktur laminiert, das Papier oder das Wabenlaminat mit kolloidalem Siliciumdioxid oder Ethylsili cat imprägniert, die erwähnte Siliciumverbindung in Kieselsäu regel umwandelt, um die Papierfestigkeit und insbesondere die Naßfestigkeit zu erhöhen, und die gebildete Struktur dann einer Hitzebehandlung unterzieht, um organische Fasern und organi sches Bindemittel, die in dem Papier enthalten sind, zu ver brennen und zu entfernen.

Der bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltene Kata lysatorträger wird mit einem Pulver aus einem Katalysator wie z. B. Titandioxid oder Zeolith in Solform imprägniert, und der Katalysator wird an dem Katalysatorträger befestigt bzw. gebun den. Dabei ist es notwendig, das erwähnte Laminat im voraus mit Kieselsäuresol usw. zu imprägnieren und zu trocknen, um die Naßfestigkeit des Papiers und der gebildeten Struktur zu erhö hen und zu verhindern, daß sich das Laminat während des Imprä gnierens mit dem Katalysator verbiegt bzw. verzieht. Bei einem solchen Verstärkungsprozeß werden jedoch schon sehr kleine Kie selsäuregelteilchen mit einem Durchmesser von etwa 20 nm an in neren Faserzwischenräumen des Papiers befestigt bzw. gebunden.

Wenn das Papier danach mit einer Dispersion von großen Kataly satorteilchen mit einem Teilchendurchmesser von einigen Mikro metern imprägniert wird, ist es deshalb äußerst schwierig, daß Katalysatorteilchen in Faserzwischenräume des Papiers eindrin gen, und der größte Teil der Katalysatorteilchen bleibt an der Papieroberfläche haften. Es ist deshalb schwierig, zu errei chen, daß ein Katalysatorträger eine große Menge des Katalysa tors trägt, und gleichzeitig kann der Nachteil nicht vermieden werden, daß während der Anwendung eine Abtrennung und ein Mit reißen von Katalysatorteilchen durch den Strom des behandelten Fluids auftreten. Genau dasselbe gilt für den Fall, daß ein Gasadsorptionselement erhalten wird, indem ein ähnliches Waben laminat mit einem Gasadsorptionsmittel imprägniert und das Gas adsorptionsmittel in derselben Weise wie ein Katalysator befe stigt bzw. gebunden wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgers oder eines Gasadsorptions elements mit Wabenstruktur bereitzustellen, bei dem der vorste hend erwähnte Prozeß der Vorbehandlung durch Imprägnieren mit Kieselsäuregel und Befestigen bzw. Binden des Kieselsäuregels zur Vereinfachung des Verfahrens weggelassen wird und gleich zeitig zum Vermeiden einer Verbiegung bzw. Verziehung der ge bildeten Struktur verhindert wird, daß die Festigkeit der ge bildeten Struktur, die durch Tränken in einer Dispersion von Teilchen des Katalysators oder des Gasadsorptionsmittels ange feuchtet wird, abnimmt, um einen wirksamen Katalysatorträger oder ein wirksames Gasadsorptionselement zu erhalten, das mit einer großen Menge von Teilchen des Katalysators oder des Gas adsorptionsmittels imprägniert werden kann und an dem diese be festigt bzw. gebunden werden können, das eine erhöhte physika lische Festigkeit hat, das die Wirkung eines Katalysators oder eines Gasadsorptionsmittels in beträchtlichem Maße verbessert und bei dem auch im Fall der Behandlung eines Fluids mit hoher Temperatur oder hoher Geschwindigkeit keine Gefahr besteht, daß Katalysator oder Gasadsorptionsmittel von dem wabenförmigen La minat abgetrennt oder mitgerissen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ka talysatorträger oder ein Gasadsorptionselement mit Wabenstruk tur erhalten wird, indem keramische Fasern und/oder keramisches Pulver und/oder Glasfasern sowie Bergleder und Bindemittel ver mischt werden, um Papier herzustellen, oder Kohlenstofffasern, beispielsweise Aktivkohlefasern, und/oder Kohlenstoffteilchen, beispielsweise Aktivkohleteilchen, und Bergleder und Bindemit tel vermischt werden, um ein Papier herzustellen, eine flache Schicht und eine gewellte Schicht aus dem Papier mit einem Klebstoff verklebt werden, um eine einseitig beklebte gewellte Schicht zu erhalten, die einseitig beklebte gewellte Schicht mit einem Klebstoff verklebt und laminiert wird, um ein Waben laminat zu erhalten, das Wabenlaminat einer Hitzebehandlung mit überhitztem Wasserdampf, mit heißer Luft, die einen verminder ten Sauerstoffgehalt hat oder mit erhitzten inaktiven Gasen, die keinen Sauerstoff enthalten, unterzogen wird, um die Verei nigung von Bergleder und Fasern durch Bildung schwimmhaut ähnlicher Membranen aus Bergleder und Sintern von Bergleder zu fördern und organische Bestandteile, die in dem Papier und dem Klebstoff enthalten sind, zu entfernen oder zu carbonisieren bzw. in Kohlenstoff umzuwandeln, um das Papier porös zu machen, das Wabenlaminat dann mit einer Dispersion von gemischten Teil chen eines Katalysators oder eines Gasadsorptionsmittels in ei nem anorganischen Bindemittel wie einem Sol eines anorganischen Bindemittels wie z. B. Kieselsäuresol oder Tonerdesol impräg niert wird, um in Zwischenräumen zwischen den anorganischen Fa sern und an der Oberfläche der durch die Hitzebehandlung des Papiers erhaltenen Schicht eine große Menge von Teilchen des Katalysators oder des Gasadsorptionsmittels zu befestigen bzw. zu binden, und das Wabenlaminat getrocknet wird. So werden die Teilchen des Gasadsorptionsmittels oder des Katalysators an Fa serzwischenräumen und an der Oberfläche der Papierschicht zu sammen mit dem anorganischen Bindemittel befestigt. Wenn das Material Papier niedriger Dichte mit einem hohen Anteil von Fa serzwischenräumen verwendet wird, kann es mit einer ausreichend großen Menge von Teilchen des Katalysators oder des Gasadsorp tionsmittels imprägniert werden, ohne daß vor dem Imprägnieren eine Hitzebehandlung durchgeführt wird. In diesem Fall wird nach dem Imprägnieren ein Hitzebehandlungsprozeß durchgeführt, um zu verhindern, daß während der Anwendung des Produkts ein Feuer ausbricht.

Beim Imprägnieren kann das Wabenlaminat zunächst mit einer Dis persion von Teilchen des Katalysators oder des Gasadsorptions mittels imprägniert werden und kann dann nach dem Trocknen in Zwischenräumen der Teilchen des Katalysators oder des Adsorp tionsmittels und der Fasern gleichmäßig mit einer Dispersion eines anorganischen Bindemittels wie z. B. Kieselsäuresol oder Tonerdesol, die äußerst kleine Teilchen in der Größenordnung von Nanometern enthält, imprägniert und getrocknet werden. Durch das vorstehend erwähnte Imprägnieren in einem Prozeß oder in zwei Prozessen werden die Fasern des Papiers oder der Schicht bzw. des Blattes und die Teilchen des Katalysators oder des Adsorptionsmittels mit dem anorganischen Bindemittel wie z. B. Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und dem Bergleder fest ver bunden bzw. vereinigt, und infolgedessen wird ein Katalysator träger oder ein Gasadsorptionselement mit hohem Wirkungsgrad erhalten, das einer Anwendung von langer Dauer standhalten kann, wobei auch im Fall der Behandlung eines Fluids mit hoher Temperatur oder mit hoher Geschwindigkeit keine Gefahr besteht, daß Teilchen des Katalysators oder des Adsorptionsmittels abge trennt bzw. weggerissen oder mitgerissen werden.

Der hierin erwähnte Begriff "Bergleder" ist eine allgemeine Be zeichnung für Tonmineralien mit vielen aktiven Hydroxylgruppen an der Oberfläche, wie sie in der Japanischen Patentpublikation 33250/1985 (ohne Prüfung offengelegt) beschrieben werden. Berg leder wird üblicherweise als Bergkork oder Bergholz bezeichnet (siehe auch "Römpp Chemie-Lexikon", 8. Auflage 1988, S. 4664 unter dem Stichwort "Xylotil"). Einige Beispiele für das er wähnte Bergleder sind Sepiolith, der eine Art von wasserhalti gem Magnesiumsilicat ist, und Attapulgit, der eine Art von wasserhaltigem Magnesiumalumosilicat ist. In der vorstehend er wähnten Japanischen Patentpublikation wird die Herstellung von Papier durch Zusatz von Pulver aus keramischem Material und/oder keramischem Fasermaterial und organischem Bindemittel zu einer Dispersion von Bergleder beschrieben.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachste hend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher er läutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Wabenlaminat und ein Beispiel für einen Katalysatorträger oder ein Gasad sorptionselement zeigt;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine einseitig be klebte gewellte Schicht zeigt; und

Fig. 3 bis 5 sind graphische Darstellungen, die die Druckfe stigkeit der Wabenprodukte der Erfindung und eines Vergleichs beispiels zeigen.

Beispiel 1

Unter Verwendung von Papier mit einer Dicke von 0,22 mm und ei ner flächenbezogenen Masse von 80 g/m², das aus 100 Masseteilen keramischen Fasern, 10 Masseteilen Holzmasse bzw. Papierfaser stoff, 30 Masseteilen Bergleder und 5 Masseteilen eines ge mischten organisch-anorganischen Bindemittels besteht, wird ei ne gewellte Schicht (bzw. ein gewelltes Blatt) 1 mit einer Wel lenlänge von 6,3 mm und mit einer Wellenhöhe von 3,5 mm herge stellt. Die gewellte Schicht 1 wird unter Verwendung eines Klebstoffs, der aus 50% einer Polyvinylacetatemulsion mit ei nem Feststoffgehalt von 45% und 50% Kieselsäuresol mit einem Feststoffgehalt von 20% besteht, mit einer flachen Schicht (bzw. einem flachen Blatt) 2, die aus demselben Papier wie die gewellte Schicht 1 besteht, verklebt, um eine einseitig be klebte gewellte Schicht zu bilden, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Die einseitig beklebten gewellten Schichten werden unter Verwendung eines Klebstoffs, der ähnlich wie der vorstehend er wähnte durch Vermischen von organischem Klebstoff und anorga nischem Klebstoff hergestellt worden ist, laminiert, wobei ein Wabenlaminat erhalten wird, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Schüttdichte bzw. Rohdichte dieses Wabenlaminats beträgt nach dem Trocknen etwa 75 kg/m³. Dieses Wabenlaminat wird dann in einem Brenn- bzw. Hitzebehandlungsofen 5 h lang einer Hitzebe handlung mit heißer Luft, deren Sauerstoffgehalt weniger als 10% beträgt, oder mit überhitztem Wasserdampf bei jeweils 650°C unterzogen, wobei die Schüttdichte bzw. Rohdichte des Wabenlaminats einen Wert von etwa 61 kg/m³ annimmt. Das Wabenlaminat wird dann einige Minuten lang in einer Suspension eines Kata lysators getränkt, die hergestellt wird, indem 40% Titandioxid vom Anatastyp oder Zeolith (wobei der Fall von hydrophobem Zeo lith eingeschlossen ist) mit einem Teilchendurchmesser von we niger als 5 µm in 60% Kieselsäuresol (mit einem Feststoffge halt von 20%) mit einem Teilchendurchmesser von 10 bis 20 nm dispergiert werden. Das Wabenlaminat wird dann etwa 60 min lang durch heiße Luft von etwa 300°C getrocknet, wobei ein waben förmiger keramischer Katalysatorträger oder ein wabenförmiges keramisches Gasadsorptionselement erhalten wird. Die Schütt dichte bzw. Rohdichte des erhaltenen Katalysatorträgers oder Gasadsorptionselements betrug 180 kg/m³. Die Menge des Kataly sators oder des Adsorptionsmittels und des Feststoffanteils des Kieselsäuresols, die an dem Wabenlaminat befestigt bzw. gebun den waren, betrug 195%.

Beispiel 2

Unter Verwendung von Papier mit einer Dicke von 0,22 mm und ei ner flächenbezogenen Masse von 80 g/m², das aus 90 Masseteilen keramischen Fasern, 10 Masseteilen Glasfasern, 10 Masseteilen Holzmasse bzw. Papierfaserstoff, 30 Masseteilen Bergleder und 5 Masseteilen eines organischen Bindemittels besteht, wird ei ne gewellte Schicht (bzw. ein gewelltes Blatt) 1 mit einer Wel lenlänge von 6,3 mm und mit einer Wellenhöhe von 3,5 mm herge stellt. Die gewellte Schicht 1 wird unter Verwendung eines Klebstoffs, der aus 50% einer Polyvinylacetatemulsion mit ei nem Feststoffgehalt von 45%, 30% Kieselsäuresol mit einem Feststoffgehalt von 20% und 20% Teilchen eines Katalysators oder Adsorptionsmittels wie z. B. Zeolith (Teilchendurchmesser weniger als 5 µm) besteht, mit einer flachen Schicht (bzw. ei nem flachen Blatt) 2, die aus demselben Papier wie die gewellte Schicht 1 besteht, verklebt, um eine einseitig beklebte gewell te Schicht zu bilden, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Die ein seitig beklebten gewellten Schichten werden unter Verwendung eines Klebstoffs, der ähnlich wie der vorstehend erwähnte durch Vermischen einer Polyvinylacetatemulsion, von Kieselsäuresol und von Teilchen eines Katalysators oder Adsorptionsmittels hergestellt worden ist, laminiert, wobei ein Wabenlaminat er halten wird, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Schüttdichte bzw. Rohdichte dieses Wabenlaminats beträgt nach dem Trocknen etwa 73,5 kg/m³. Dieses Wabenlaminat wird in einem Brenn- bzw. Hitzebehandlungsofen 5 h lang einer Hitzebehandlung mit heißer Luft von 400°C, deren Sauerstoffgehalt weniger als 10% be trägt, mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,5 m/s unterzo gen, wobei die Schüttdichte bzw. Rohdichte des Wabenlaminats einen Wert von etwa 62,2 kg/m³ annimmt. Das Wabenlaminat wird dann einige Minuten lang in einer Suspension getränkt, die etwa 30% Zeolith (wobei der Fall von hydrophobem Zeolith mit hohem Siliciumdioxidgehalt eingeschlossen ist) mit einem Teilchen durchmesser von weniger als 5 µm enthält, und etwa 60 min lang durch heiße Luft von etwa 120°C getrocknet. Die Schüttdichte bzw. Rohdichte des Wabenlaminats beträgt zu diesem Zeitpunkt etwa 126 kg/m³. Das Wabenlaminat wird ferner einige Minuten lang in Kieselsäuresol, das 20% Siliciumdioxid mit einem Teil chendurchmesser von 10 bis 20 nm enthält, getränkt und 60 min lang durch heiße Luft von 300°C getrocknet, wobei ein Kataly satorträger oder ein Gasadsorptionselement mit Wabenstruktur erhalten wird. Die Schüttdichte bzw. Rohdichte dieses Produkts betrug 141 kg/m³. Die Menge des Zeoliths und des Siliciumdi oxids, die an dem Wabenlaminat befestigt bzw. gebunden waren, betrug 127%.

Beispiel 3

Unter Verwendung von Papier mit einer Dicke von 0,22 mm und ei ner flächenbezogenen Masse von 60 g/m² (Schüttdichte bzw. Roh dichte: 0,27 g/cm³), das aus 80 Masseteilen keramischen Fasern, 10 Masseteilen keramischem Pulver, 10 Masseteilen Glasfasern, 10 Masseteilen Holzmasse bzw. Papierfaserstoff, 40 Masseteilen Bergleder und 5 Masseteilen eines organischen Bindemittels be steht, wird eine gewellte Schicht (bzw. ein gewelltes Blatt) 1 mit einer Wellenlänge von 6,3 mm und mit einer Wellenhöhe von 3,5 mm hergestellt. Die gewellte Schicht 1 wird unter Ver wendung eines Klebstoffs, der aus einer Mischung gleicher Mengen einer wäßrigen Lösung von Carboxymethylcellulose mit einem Feststoffgehalt von 45% und Tonerdesol mit einem Feststoffge halt von 20% besteht, mit einer flachen Schicht (bzw. einem flachen Blatt) 2, die aus demselben Papier wie die gewellte Schicht 1 besteht, verklebt, um eine einseitig beklebte gewell te Schicht zu bilden, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Die ein seitig beklebten gewellten Schichten werden unter Verwendung eines Klebstoffs, der ähnlich wie der vorstehend erwähnte aus einer Mischung von organischen und anorganischen Materialien besteht, laminiert, wobei ein Wabenlaminat erhalten wird, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Schüttdichte bzw. Rohdichte die ses Wabenlaminats beträgt nach dem Trocknen etwa 73,2 kg/m³. Dieses Wabenlaminat wird einige Minuten lang in einer Mischung gleicher Volumina einer Suspension, die etwa 30% eines Kataly sators mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 5 µm wie z. B. Vanadiumpentoxid enthält, und Kieselsäuresol, das 20% Si liciumdioxid mit einem Teilchendurchmesser von 10 bis 20 nm enthält, getränkt. Das Wabenlaminat wird dann etwa 60 min lang durch heiße Luft von 120°C getrocknet und ferner 5 h lang ei ner Hitzebehandlung mit heißer Luft von 550°C unterzogen, wo bei ein Katalysatorträger mit Wabenstruktur erhalten wird. Die Schüttdichte bzw. Rohdichte des erhaltenen Katalysatorträgers betrug 126,1 kg/m³.

Beispiel 4

Es wird ein Aktivkohlefaserpapier mit einer Dicke von 0,1 bis 0,3 mm und einer flächenbezogenen Masse von etwa 30 bis 150 g/ m² bereitgestellt, das aus 50 bis 80 Masseteilen Aktivkohlefa sern mit einem Durchmesser von 3 bis 15 µm und einer Länge von etwa 1 bis 30 mm, 30 bis 10 Masseteilen Holzmasse bzw. Papier faserstoff, synthetischen Fasern und/oder Glasfasern, 30 bis 50 Masseteilen Bergleder und 5 Masseteilen eines organischen Bin demittels besteht. Eine gewellte Schicht (bzw. ein gewelltes Blatt) 1 mit einer Wellenlänge von 2,4 bis 6,0 mm und mit einer Wellenhöhe von 1,3 bis 4,0 mm aus dem vorstehend erwähnten Ak tivkohlefaserpapier wird unter Verwendung eines Klebstoffs, der aus einem Thermoplasten wie z. B. einer wäßrigen Emulsion von Polyvinylacetat besteht, mit einer flachen Schicht (bzw. einem flachen Blatt) 2 aus demselben Aktivkohlefaserpapier wie vor stehend erwähnt verklebt, um eine einseitig beklebte gewellte Schicht zu bilden, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Die einseitig beklebten gewellten Schichten werden unter Verwendung des vor stehend beschriebenen Klebstoffs laminiert, wobei ein Wabenla minat erhalten wird, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Dieses Wa benlaminat wird einige Minuten lang in einer Mischung gleicher Volumina einer Suspension, die etwa 30% pulverisierte Aktiv kohleteilchen mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 20 µm enthält, und Tonerdesol, das 20% Aluminiumoxid mit einem Teilchendurchmesser von 10 bis 20 nm enthält, getränkt. Das Wa benlaminat wird danach etwa 60 min lang mit einem heißen Luft strom von 120°C getrocknet und ferner 5 h lang einer Hitzebe handlung mit einem Stickstoffgasstrom von 400 bis 600°C unter zogen, wobei ein wabenförmiges Gasadsorptionselement erhalten wird.

In den Beispielen 1 bis 3 wurden Beispiele für die Verwendung von Titanoxid, Zeolith, Vanadiumpentoxid und Aktivkohleteilchen beschrieben. Es versteht sich, daß jeder Katalysator oder jedes Adsorptionsmittel, das durch das Erhitzen während der Herstel lung nicht zersetzt wird, in ähnlicher Weise zum Imprägnieren verwendet und befestigt bzw. gebunden werden kann.

Der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte kerami sche Katalysatorträger mit Wabenstruktur, der eine große Menge von Katalysatorteilchen trägt, kann ferner nötigenfalls mit ei ner Katalysatorkomponente oder mit anderen Materialien imprä gniert werden, um einen Wabenkatalysator für die Behandlung von Fluid zu erhalten. Fluid, das einen aktiven Bestandteil ent hält, wird durch kleine Kanäle der Wabe hindurchgehen gelassen, und durch Kontakt mit einem Katalysator, der an der Oberfläche der kleinen Kanäle auftritt, wird eine chemische Reaktion des aktiven Bestandteils gefördert. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Gasadsorptionselement wird angewandt, um reine Luft oder andere reine Inertgase zu erhalten, indem durch kleine Kanäle der Wabe abwechselnd ein Inertgas wie z. B. Luft, das z. B. Dampf eines organischen Lösungsmittels, einen übelrie chenden Bestandteil oder Feuchtigkeit enthält, und Reaktivie rungsluft mit hoher Temperatur hindurchgehen gelassen wird, um kontinuierlich eine Adsorption und eine Desorption durchzufüh ren.

Wirkung der Erfindung

Bei der ersten Ausgestaltung der Erfindung, bei der ein Waben laminat einer Hitzebehandlung mit überhitztem Wasserdampf, mit heißer Luft, die einen verminderten Sauerstoffgehalt hat, oder mit erhitzten inaktiven Gasen, die keinen Sauerstoff enthalten, bei jeweils 400 bis 750°C unterzogen wird, bevor das Laminat mit einer Dispersion von Teilchen eines Katalysators oder eines Adsorptionsmittels imprägniert wird, werden alle organischen Bestandteile, die in dem Papier und dem Klebstoff für das Lami nieren enthalten sind, zersetzt, verbrannt, carbonisiert bzw. in Kohlenstoff umgewandelt oder verflüchtigt. Infolgedessen nimmt die Schüttdichte bzw. Rohdichte des Papiers ab, und sein Öffnungsanteil nimmt zu, wodurch es möglich gemacht wird, eine große Menge von etwa 150% (bezogen auf die Masse das Wabenla minats nach der Hitzebehandlung) der Teilchen des Katalysators oder des Adsorptionsmittels zu befestigen bzw. zu binden. Fer ner können die Teilchen des Katalysators oder des Adsorptions mittels dauerhaft befestigt bzw. gebunden oder anhaften gelas sen werden, weil alle organischen Bestandteile, die in dem Wa benlaminat enthalten sind, entfernt werden.

Zweitens wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Papier, das ein Wabenlaminat bildet, Papier verwendet, das hergestellt wird, indem keramischem Material oder Kohlenstoffmaterial Berg leder und organisches und/oder anorganisches Bindemittel zuge setzt werden; das Wabenlaminat wird einer Hitzebehandlung un terzogen, und durch die Hitzebehandlung werden alle organischen Bestandteile entfernt. Infolgedessen nehmen die Feuerbeständig keit und die Hitzebeständigkeit des Wabenlaminats in beträcht lichem Maße zu, wobei selbst bei hoher Temperatur keine Gefahr besteht, daß ein Feuer ausbricht oder eine Zersetzung bzw. Verschlechterung eintritt. Das Wabenlaminat ist ferner chemisch stabil und hat in dem behandelten Fluid einen äußerst geringen Druckverlust. Durch Hitzebehandlung bildet Bergleder schwimm hautähnliche Membranen und verbindet sich mit den Fasern, und durch dieses Filmbildungsvermögen von Bergleder wird die mecha nische Festigkeit der Schichten bzw. Blätter oder des hitzebe handelten Papiers, insbesondere die Formbeständigkeit des Wa benlaminats in feuchtem Zustand, in beträchtlichem Maße verbes sert. Dadurch werden die Prozesse des Imprägnierens mit einer Dispersion und des Trocknens bei hoher Temperatur erleichtert; ferner wird die Durchführbarkeit aller anderen Herstellungspro zesse in beträchtlichem Maße verbessert, so daß die Prozesse verkürzt werden. Die Erfindung hat auch die Wirkung, daß sie eine einfache, zuverlässige und wirtschaftliche Herstellung ei nes Katalysatorträgers oder eines Gasadsorptionselements ohne ein spezielles Verfahren ermöglicht und daß sie eine semiperma nente Anwendung möglich macht, soweit sich die Wirksamkeit des befestigten bzw. gebundenen Katalysators oder Adsorptionsmit tels wegen einer ausreichenden Beständigkeit gegen äußere me chanische Kräfte bei der praktischen Anwendung oder beim Trans port bzw. bei der Handhabung nicht verändert.

Die Zusammensetzungen und die Wirksamkeit des in Beispiel 1 ge zeigten Papiers und des Papiers eines Vergleichsbeispiels, bei dessen Herstellung das Bergleder aus der Zusammensetzung des in Beispiel 1 gezeigten Papiers weggelassen wurde, sind wie folgt:

Fig. 3 bis 5 zeigen Ergebnisse von Druckversuchen, die mit dem in Beispiel 1 hergestellten Wabenprodukt SSCR-M und mit einem als Vergleichsbeispiel dienenden Wabenprodukt N-SSCR durchge führt wurden. Das Wabenprodukt N-SSCR wurde unter Verwendung eines Papiers hergestellt, bei dem Bergleder aus der in Bei spiel 1 gezeigten Rezeptur weggelassen wurde, wobei alle ande ren Bedingungen dieselben wie in Beispiel 1 waren. Die Wellen länge der gewellten Schichten der Wabe beträgt 3,4 mm und ihre Wellenhöhe 1,7 mm (vgl. Fig. 3). Wie aus den graphischen Dar stellungen ersichtlich ist, sind die Druckfestigkeitswerte des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Wabenproduk tes beträchtlich besser als die des bekannten Wabenprodukts; d. h., 1,6mal so hoch in Fig. 3; 1,9mal so hoch in Fig. 4 und 1,6 mal so hoch in Fig. 5.

Keramisches Papier, das kein Bergleder enthält, verliert durch Hitzebehandlung bei hoher Temperatur in bedeutendem Maße seine Festigkeit, weil das organische Bindemittel in dem Papier ver lorengeht. Es hat außerdem den schwerwiegenden Nachteil, daß es im feuchten Zustand nach der Hitzebehandlung, beispielsweise während des Imprägnierens, vliesähnlich wird und daß das Lami nat keine Formbeständigkeit beibehalten kann.

Im Rahmen der Erfindung wird das Wabenlaminat mit einer ge mischten Dispersion von Teilchen eines Katalysators oder Ad sorptionsmittels und eines anorganischen Bindemittels wie z. B. Kieselsäuresol oder Tonerdesol imprägniert. Infolgedessen dringen das anorganische Bindemittel wie z. B. Kieselsäure- oder Tonerdesol und die Teilchen des Katalysators oder Adsorptions mittels gleichzeitig in Faserzwischenräume des Papiers ein. Da die Teilchen des Katalysators oder Adsorptionsmittels und die Papierfasern zusammen mit Bergleder und anorganischem Bindemit tel bei hoher Temperatur behandelt werden, werden sie durch ge sintertes Bergleder fest mit anorganischen Fasern verbunden. Auf diese Weise wird ein wirksames Produkt erhalten, das einer Anwendung von langer Dauer standhalten kann, wobei auch im Fall der Behandlung eines Fluids mit hoher Temperatur oder mit hoher Geschwindigkeit keine Gefahr besteht, daß Teilchen des Kataly sators oder des Adsorptionsmittels abgetrennt bzw. weggerissen oder mitgerissen werden.

Auch in dem Fall, daß das Wabenlaminat zunächst mit einer Dis persion von Teilchen eines Katalysators oder Adsorptionsmittels mit einem Teilchendurchmesser in der Größenordnung von Mikrome tern imprägniert und getrocknet wird und dann mit einer Disper sion eines anorganischen Bindemittels wie z. B. Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid, das aus äußerst kleinen Teilchen mit einem Teilchendurchmesser in der Größenordnung von Nanometern be steht, imprägniert und getrocknet wird, dringt das anorganische Bindemittel, dessen Teilchendurchmesser in der Größenordnung von Nanometern liegt, wegen seiner außerordentlichen Feinheit leicht in Zwischenräume der Teilchen des Katalysators oder Ad sorptionsmittels, deren Teilchendurchmesser in der Größenord nung von Mikrometern liegt, oder in Faserzwischenräume des Pa piers ein und wirkt als Bindemittel. Auf diese Weise kann die selbe Wirkung erzielt werden wie im vorstehend erwähnten Fall des Imprägnierens mit einer gemischten Dispersion von Teilchen eines Katalysators oder Adsorptionsmittels und eines anorgani schen Bindemittels.

Wenn als Klebstoff bei der Bildung einer einseitig beklebten gewellten Schicht und/oder als Klebstoff beim Laminieren der einseitig beklebten gewellten Schichten eine Mischung aus einem organischen Klebstoff und einem anorganischen Klebstoff verwen det wird, zeigt der organische Klebstoff in der frühen Stufe bei der Bildung und dem Laminieren der einseitig beklebten ge wellten Schichten Klebekraft, und der anorganische Klebstoff zeigt nach der Entfernung organischer Materialien durch Hitze behandlung Klebekraft und ist auf diese Weise fähig, zur Ver stärkung des Produkts beizutragen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines wabenförmigen Gasadsorp tionselements oder eines wabenförmigen Katalysators, bei dem

1. ein Wabenlaminat aus Papieren gebildet wird, die aus einer Mischung aus keramischen Fasern und/oder keramischem Pulver und/oder Glasfasern sowie Bergleder und Bindemittel hergestellt sind,
2. das Wabenlaminat einer Hitzebehandlung mit überhitztem Wasserdampf, mit heißer Luft, die einen verminderten Sauerstoffgehalt hat, oder mit erhitzten inaktiven Gasen, die keinen Sauerstoff enthalten, unterzogen wird,
3. das Wabenlaminat mit einer gemischten Dispersion von Teilchen eines Gasadsorptionsmittels oder eines Katalysators und eines anorganischen Bindemittels imprägniert wird, und
4. das Wabenlaminat getrocknet wird, um die Teilchen des Gasadsorptionsmittels oder des Katalysators an Faserzwischenräumen und an der Oberfläche der Schicht, d. h. des Papiers nach der Hitzebehandlung zusammen mit dem anorganischen Bindemittel zu befestigen und damit zu verbinden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zur Herstellung des Wabenlaminats durch eine Mischung ersetzt wird, die Kohlenstofffasern und/oder Kohlenstoffteilchen als Hauptbestandteile sowie Bergleder und Bindemittel enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte 1) bis 4) in folgender Reihenfolge ausgeführt werden: 1), 3), 4) und 2), wobei in Schritt 1) ein Wabenlaminat aus Papieren niedriger Dichte gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wabenlaminat mit einer Dispersion des anorganischen Bindemittels imprägniert wird, nachdem das Wabenlaminat mit einer Dispersion von Teilchen des Gasadsorptionsmittels oder des Katalysators imprägniert worden ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion des anorganischen Bindemittels aus Kieselsäuresol und Tonerdesol ausgewählt ist.