DE60029116T2

DE60029116T2 - Verfahren zur herstellung eines schichtstoffes

Info

Publication number: DE60029116T2
Application number: DE60029116T
Authority: DE
Inventors: Hakan Vangbo
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: WO2001023174A1; DE60029116D1; EP1218172B1; EP1218172A1; SE514957C2; SE9903498L; JP2003510184A; ATE331610T1; US6875299B1; SE9903498D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats, das aus alternierenden, glatten und gewellten Pappen (Folien) aufgebaut ist, die eine gewellte Struktur für die Herstellung von Kontaktoren (Kontaktkörpern) zur Verwendung beim Austausch von Wärme, Feuchtigkeit usw. bilden sollen. Weiterhin enthält dieses Laminat eine hohe Konzentration von mindestens einem Additiv.
Die Kontaktoren bestehen typischer Weise, z.B. für den Austausch von Feuchtigkeit oder Wärme oder beides, aus dünnen Schichten von formbarem Material wie Papierbahnen oder Glasfaser, Zellulose oder dgl., die zu einer Laminatstruktur geformt werden können, indem glatte und gewellte Folien der Papierbahn (Pappe) oder Folien kombiniert werden, wobei die Folien wechselseitig verbunden werden, um eine Struktur zu bilden, die eine Vielzahl von offenen, durchgehenden Durchgängen oder Zellen zeigt.
Bei bekannten Verfahren zum Herstellen von solchen Kontaktoren, z.B. in Form eines Rotors, werden die gewellten und die glatten Papierbahnen üblicherweise mittels eines organischen Klebers zusammengebracht. Ein solcher Kleber wird ebenfalls auf das Laminat Aufgebracht, wenn geklebt wird, um einen rotorförmigen Kontaktor zu bilden, oder wenn glatte Folien eines Laminats zu einem zum Kubus geformten (gebildeten) Kontaktor zusammengebracht werden. Darauf wird der Kontaktor mit einer Wasserglaslösung imprägniert, um einen Gel zu bilden, das dann durch weitere Behandlungen auf dem Körper, der diesem Kontaktor seine Feuchtigkeit und Wärme übertragenden Eigenschaften verleiht, in eine feste Substanz umgesetzt wird. Um eine Imprägnierung mit Wasserglas zu erreichen, ist es üblich, dass der Kubus oder der Rotor in eine Wasserglaslösung abgesenkt (getaucht) wird. Dabei ist es wünschenswert, dass der Körper eine grösst mögliche Menge an Wasserglas aufnimmt, um diesem gute Feuchtigkeit und Wärme austauschende Eigenschaften zu ver leihen. Wenn der Körper in die Wasserglaslösung abgesenkt wird und grössere Mengen an Wasserglas aufnimmt, schrumpft der Körper um 15%–20% an Grösse, was beim Herstellen des Kontaktors berücksichtigt werden muss. Ein anderer Nachteil bei diesem bekannten Verfahren liegt darin, dass der organische Kleber üblicherweise abgebrannt werden muss, um einen nicht brennbaren Kontaktkörper (Kontaktor) zu erhalten. Wird dieses Verfahren durchgeführt, dann wird der Kontaktor also dort nicht imprägniert sein, wo der Kleber vorhanden war. Ein anderer Nachteil bei diesem bekannten Verfahren liegt darin, dass die kleinen Kanäle in dem Kontaktor leicht verstopft werden können, wenn der bereits gebildete Kontaktor in die Wasserlösung abgesenkt wird. Das hat zur Folge, dass die Wasserglaslösung relativ verdünnt werden muss. Ein anderer Nachteil hierbei ist darin zu sehen, dass eine ungleiche Verteilung von Wasserglas entstehen kann.
In SE 469976 (WO 93/00220) ist ein anderes Verfahren offenbart, ein Laminat aus alternierenden glatten und gewellten Folien herzustellen, die eine gewellte Struktur bilden sollen, wobei ein Ausgangsmaterial, z.B. eine Papierbahn aus einem formbaren Material wie Glasfaser, Zellulose oder dgl. verwendet wird. Dieses Ausgangsmaterial wird unter Verwendung eines Imprägniermittels, einer konzentrierten Wasserglaslösung imprägniert (bzw. in diese abgesenkt) und darauf mit Trockenmittel auf einen Trockengehalt von 45–65% in Bezug auf Wasserglas getrocknet. Die erste Papierbahn wird darauf mit einem Wellmittel gewellt und mit der anderen glatten Papierbahn zusammengebracht und getrocknet, die mit Wasserglas imprägniert ist. Das Laminat, das aus den beiden Papierbahnen gebildet ist, wird zu einem Trockengehalt von annähernd 60–95% in Bezug auf Wasserglas getrocknet.
Beim Imprägnieren der Papierbahnen kann bei einem wahlweisen Vorhandensein eines Additivs in der Wasserglaslösung eine maximale Beimischung von annähernd 20% (Trockensubstanz) eines Additivs in dem Endprodukt erreicht werden. Die Trockensubstanz in Prozenten wird hier in Bezug auf Additiv und dem aus Wasserglas erhaltenen, trockenen Silikagel errechnet. Das Papier selbst, das imprägniert ist, wird dann nicht mitgerechnet. Dieser Prozentsatz hängt weiterhin offensichtlich von der Dichte des Additivs und der Partikelverteilung ab. Da bei früheren Standardprozeduren die gleiche Konzentration an Additiv in beiden Wasserglaslösungen verwendet wurde, war es nur möglich, eine bestimmte Menge Additiv zu erreichen, um eine hohe Haftung beim Pressvorgang, d.h., wenn die Papierbahnen zusammengebracht werden, zu erhalten, wie z.B. die Haftung, die sich beim Verfah ren der SE 469 976 einstellt. Zum Beispiel bei einer Menge Additiv von 12% (TS, das bedeutet, Trockensubstanz, d.h., wenn das Wasserglas sich in flüssiger Form befindet und noch nicht zu Silikagel umgesetzt worden ist) in jeder Wasserglaslösung funktionierte die Haftung nicht. Ein Verkleben zwischen der gewellten Papierbahn und der glatten Papierbahn wird nicht erreicht. Wenn das Verfahren der SE 469 976 verwendet wird, wird eine bestimmte Konzentration an Additiv nur erreicht, wenn es wahlweise in den Wasserglaslösungen vorhanden wäre, in welchen die betreffende Papierbahn imprägniert wird.
Ein Nachteil beim zuletzt genannten Verfahren liegt somit darin, dass man, was bei vielen Anwendungen wünschenswert sein mag, eine wesentliche Menge an Additiv in der Wasserglaslösung nicht in einer solch hohen Konzentration hinzufügen kann. Ein Verfahren, bei dem man wesentliche Mengen an Additiv beimischen kann, ist wünschenswert. Beispiele für Additive sind: Molekularsiebe (Zeoliten), die Wasser absorbieren können, aktiviertes Aluminiumoxid, Kalziumoxid (oder Kalziumhydroxid oder -carbonat) oder andere Sorptionsmittel, aktiver Kohlenstoff, der Kohlenwasserstoffe, Wasser, Ozon oder Gerüche absorbieren kann, andere Trockenmittel, Füllmaterialien wie Attapulgit oder Kalziumsilikat, um eine erhöhte mechanische Festigkeit zu erreichen. Bei bestimmten Anwendungen möchte man die Möglichkeit haben, eine hohe Konzentration an Additiv in einem Kontaktor zu erreichen, wobei ein Verfahren, mit dem man ein Laminat mit einer hohen Konzentration an Additiv erhalten kann, sehr wünschenswert ist. 20–35% (Trockensubstanz) eines Molekularsiebes in einem Kontaktor, das ist ein aus Laminat gefertigtes Produkt, kann bei bestimmten Luftbehandlungen wünschenswert sein. Somit entsteht Interesse an einem neuen Verfahren, bei welchem die Möglichkeit besteht, verschiedene Additive (Füllstoffe) in einer wesentlichen Menge dem Wasserglas beizumischen und gleichzeitig eine hohe Haftung zwischen den Papierbahnen zu erhalten, wie in SE 469 976 .
Die US 4,886,769 beschreibt die Herstellung eines adsorbierenden Elements, das eine Laminatstruktur aufweist und Wasserglas und wahlweise Metallsalze, die Metallsilikate bilden, enthält. Die Laminatstruktur wird jedoch separat hergestellt, wobei eine Matrix geformt wird, die dann in Wasserglas, wasserhaltige Lösungen von gewünschten Metallsalzen usw. eingetaucht und dann nachfolgenden Behandlungen unterworfen wird.
Mit diesem neuen Verfahren wurde erreicht, dass eine Konzentration von 20–35% (Trockensubstanz) an Additiv im Endprodukt, das ist das Laminat, erreicht werden kann und dass trotzdem eine hohe Haftung zwischen den Papierbahnen erhalten werden kann, wie die Haftung, die sich beim Verfahren der SE 469 976 einstellt. Dieses Ziel und andere Ziele werden dadurch erreicht, dass das Verfahren nach der Erfindung die in den folgenden Patentansprüchen genannten Merkmale aufweist.
Die Erfindung nach der vorliegenden Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Laminats aus alternierenden glatten und gewellten Folien, die eine gewellte Struktur für die Herstellung von Kontaktoren für den Austausch von Wärme, Feuchtigkeit usw. bilden sollen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ausgangsmaterial, wie ein formbares Material, z.B. Glasfasern, Zellulose oder dergleichen, mit einer Lösung imprägniert wird, die Wasserglas und ein Additiv aufweist, wobei das Additiv unter einer hohen Konzentration vorhanden ist und wobei dieses später durch eine Wellung läuft, und dass ein zweites Ausgangsmaterial, wie z.B. ein formbares Material, z.B. Glasfasern, Zellulose oder dergleichen, mit einer Lösung imprägniert wird, die Wasserglas und ein Additiv aufweist, wobei das Additiv unter einer moderaten Konzentration vorhanden ist, und das beide Ausgangsmaterialien nach der Wellung des ersten Ausgangsmaterials zusammengebracht werden. Die vorliegende Anmeldung betrifft auch ein Laminat, das durch das genannte Verfahren erhältlich ist, und einen Kontaktor, der aus einem Laminat, das durch das genannte Verfahren erhältlich ist, hergestellt wird.
Das Additiv in dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann sein: Molekularsiebe, aktiviertes Aluminiumoxid, Kalziumoxid (Kalziumhydroxid oder -carbonat) und andere Sorptionsmittel oder andere Trockenmittel, Füllstoffe wie Kalziumsilikat oder Attapulgit, sphärische Mikroballonen, Kaolin, Feldspat, Talkum, das Festigkeit verleiht und einfach gegen Leckage wirken kann, und aktiver Kohlenstoff. Verschiedene Beispiele von Molekularsieben (vorzugsweise Zeoliten) sind vorhanden in „Zeolite Molecular Sieves", Donald W. Breck, 1974, erste Ausgabe. Die Zeolite können weiterhin sowohl synthetische als auch natürliche sein. Diese oben genannten Additive können allein oder in irgendeiner Kombination miteinander in dem Wasserglas vorhanden sein. Bei dem Begriff „Additiv" ist also in der vorliegenden Anmeldung gemeint, dass ein oder mehrere der oben genannten Additive zum Einsatz kommen.
Mit der Bezeichnung, „hohe Konzentration", ist beabsichtigt, in der zuerst genannten, Wasserglas und ein Additiv enthaltende Lösung des Verfahrens nach der Erfindung einzuschließen, dass das Additiv in einer Konzentration von 8 bis 15% (TS, dabei handelt es sich um Trockensubstanz, wo das Wasserglas eine Flüssigkeit ist und noch nicht zu Silikagel umgesetzt wurde) in Bezug auf die Mischung vorhanden ist, wenn die Wasserglas-Trockensubstanzmenge bei 35 bis 40% liegt. Es ist zu beachten, dass diese Trockensubstanz-Menge nicht auf die gleiche Art und Weise wie im Endprodukt, das heisst im Laminat, errechnet wird. Die Wasserglas-Konzentration beträgt dann für eine „hohe Konzentration"-Lösung in etwa 85 bis 92% (TS). Vorzugsweise ist das Additiv in einer Konzentration von 8,1 bis 15% (TS), meist bevorzugt 15% (TS) vorhanden. Das Wasserglas mit 35–40% wird oft als konzentriertes Wasserglas bezeichnet. Weiterhin können diese Konzentrationen innerhalb des Schutzumfanges für die vorliegende Erfindung durch Verdünnen mit Wasser variiert werden. Dieses Wasser wird dann während des Trockenvorgangs verdampft, wodurch das Endprodukt im Wesentlichen dem entspricht, das erhalten wird, wenn konzentrierte Lösungen verwendet werden.
Mit dem Begriff „moderate Konzentration" ist gemeint, dass in der letzt genannten Lösung (das ist die zweite Lösung) beim Verfahren nach der Erfindung die Wasserglas und ein Additiv enthält, das Additiv in einer Konzentration von 0,1 bis 8% (TS), vorzugsweise 8% (TS) vorhanden ist. Die Wasserglaskonzentration beträgt dann für eine „moderate Konzentration"-Lösung von 99,9% bis 92% (TS). Diese Konzentrationen können weiterhin offensichtlich innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung durch Verdünnen mit Wasser variiert werden. Dieses Wasser wird dann während des Trockenvorgangs verdampft, wodurch das Endprodukt im Wesentlichen dem entspricht, das erhalten wird, wenn konzentrierte Lösungen verwendet werden.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens nach der vorliegenden Anmeldung ist die hohe Konzentration ungefähr 15% (TS) und die moderate Konzentration ungefähr 8% (TS).
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens nach der vorliegenden Anmeldung ist das Wasserglas in Form einer konzentrierten Wasserglaslösung vorhanden, was bedeutet, dass es eine Trockensubstanz von 35 bis 40% (TS) hat.
Weiterhin ist Wasserglas eine Lösung mit Siliziumoxid (SiO₂) und Nariumdioxid (Na₂O), wobei das molekulare Verhältnis SiO₂/Na₂O normal von 2,2 bis 3,8, vorzugsweise von 3,2 bis 3,3 betragen kann. Wasserglas kann auch als (Na₂O)m(SiO₂)n geschrieben werden, wobei das Verhältnis zwischen den zwei Oxiden (n/m), wie oben beschrieben, variieren kann.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens nach der vorliegenden Anmeldung kann aus Gründen der Viskosität eine weitere kleine Menge Wasser der Wasserglaslösung beigemischt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens nach der vorliegenden Anmeldung kann die Wellung mit einer Zahnkontur (Getriebeverzahnung) ausgeführt werden, wobei die Teilung (Zahnfaktor oder Satz von Zähnen) von 1,3 bis 1,7, vorzugsweise von 1,4 bis 1,6 beträgt. Während der Wellung kann normal eine Zahnkontur verwendet werden, wobei der Zahnfaktor etwa 1,43 beträgt. Wegen der Tatsache, dass in der ersten Papierbahn mehr Wellen (Wellungen, Rillen) erhalten werden, kann umso mehr Additiv im Endprodukt vorhanden sein. Dies hat mit dem so genannten Längenfaktor zu tun. Die Länge eines gewellten Papiers ist in Wirklichkeit viel mehr, als es in einem gewellten (gefalteten) Zustand zu sein scheint.
Die Erfindung wird weiterhin mehr im Detail in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, welche ein Beispiel vom Verfahren nach der vorliegenden Anmeldung zeigt. Die Figur zeigt schematisch eine Anlage zur Herstellung eines Laminats aus alternierenden glatten und gewellten Folien, die zur Herstellung von Kontaktoren verwendet werden können, wobei mehr Additiv beigemischt werden kann und dennoch eine Haftung erhalten werden kann, die der entspricht, die während des Verfahrens in SE 469 976 erreicht wird.
In der in 1 gezeigten Anlage bezeichnet 10 eine Rolle, dies aus einer Papierbahn eines formbaren oder bildbaren Materials, wie Glasfaser, Zellulose oder dergleichen besteht.
Andere formbare Materialien, die für die Verwendung als Papierbahn denkbar sind, sind: Kohlenstofffaser, Kaolinfaser, Mineralfaser oder Papier mit einer niedrigen Dichte aus anorganischen Fasern. Die Papierbahn wird von der Papierrolle 10 in eine durch den Pfeil angezeigte Richtung gebracht und wird über eine Führungsrolle nach unten in einen Behälter 14 geleitet, der eine Wasserglaslösung und ein Additiv enthält. Durch Verwendung einer Führungsrolle 16, die in der Lösung eingetaucht ist, wird die Papierbahn P1 unterhalb der Fläche der Lösung in dem Behälter 14 nach unten geführt. Der Behälter 14 enthält ein Additiv in einer hohen Konzentration, in diesem Fall 15% (TS) und für den Rest konzentriertes Wasserglas. Während des Durchgangs durch den Behälter 14 wird die Papierbahn P1 mit der Lösung imprägniert. Die Imprägnierung der Papierbahn kann natürlich auch durch Aufbringen auf ein Papier durchgeführt werden, wobei die Lösung im Behälter 14 verwendet wird, die darauf folgend zur Imprägnierung des Papiers in Silikagel umgesetzt wird. Nach der Imprägnierung (Sättigung) mit der Lösung wird die Papierbahn P1 nach oben, wie in der Zeichnung ersichtlich, zu einer Trockenstation 18 bewegt, die eine Vielzahl von Trockensektionen 20 aufweist; in dem dargestellten Fall sind es vier Trockenstationen, die entweder mit Heissluft-Aggregaten oder mit Infrarot-Aggregaten betrieben werden können. Die Papierbahn P1 wird dann über Führungsrollen 22 und 24 zu einer weiteren Trockenstation 26 gefördert, die Trockensektionen 20 von der vorher beschriebenen Art aufweist und in der die Papierbahn P1 weiter getrocknet wird. Die Papierbahn P1 wird dann über eine Führungsrolle 28 zu einer Wellungsrolle 30 geleitet, wo die Bahn P1 gewellt wird, um dadurch eine große Zahl untiefer Wellungen in der Papierbahn zu bilden. Die Wellungsrolle hat eine Zahnkontur, wobei die Teilung 1,43 beträgt. Um das beschriebene Laminat aus alternierenden glatten und gewellten Folien zu bilden, wird eine zweite Papierbahn P2 von einer Papierrolle 32 genommen und über eine Führungsrolle 34 in einen Behälter 36 geleitet, der Wasserglas und ein Additiv enthält und in dem die Papierbahn P2 über eine Rolle 38 eingetaucht wird. Der Behälter 36 enthält ein Additiv in einer moderaten Konzentration, in diesem Fall 8% (TS) und für den Rest konzentriertes Wasserglas. Die Papierbahn P2 wird dort mit der Lösung gesättigt (imprägniert) und wird von dem Behälter 36 zu einer Trockenstation 40 geleitet, die eine Vielzahl von Trockensektionen 20 umfasst, welche von derselben Art sind wie die, die vorher mit Bezug auf das Trocknen der Papierbahn P1 beschrieben wurden. Die Papierbahn P2 wird vorzugsweise in der Trockenstation 40 von der Seite der Bahn her getrocknet, die später von der Papierbahn P1 abgewandt sein wird, wenn die zwei Bahnen P1 und P2 zusammengebracht werden, um ein Laminat zu bilden. Während dieser Zusammen führung wird eine derartige Haftung erreicht, wie die in der angeführten Patentschrift SE 469 976 , in der zur gleichen Zeit mehr Additiv beigemischt wurde, als ein Fachmann es auf diesem Gebiet erwartet hätte. Nach Verlassen der Trockenstation 40 wird die Papierbahn P2 über die Führungsrolle 42 mit der gewellten Papierbahn P1 kombiniert und die kombinierten Papierbahnen, die das Laminat L bilden, werden zwischen der Führungsrolle 42 und der Rolle 44 zusammengepresst, wodurch die Bahnen zusammengebracht werden und wobei das Wasserglas als Klebemittel dient. Nach dem Zusammenkleben der Papierbahnen wird das gebildete Laminat L durch noch einen anderen Trockenabschnitt 46 geleitet, der eine Vielzahl von Trockenselektionen 20 der vorher beschriebenen Art aufweist. Wenn das Laminat den Trockenabschnitt 46 verlässt, hat das Additiv ein Gehalt von 32,8% (Trockensubstanz) und für den Rest Wasserglas, das an diesem Punkt hauptsächlich in Silikagel umgesetzt wurde, das heisst, fest wurde. In diesem Fall wird die Trockensubstanz in Prozenten im Verhältnis zu Additiv und dem aus dem Wasserglas erhaltenen Silikagel errechnet. Es ist offensichtlich, dass das gezeigte und beschriebene Verfahren nur ein Beispiel der Verwirklichung der Erfindung ist und dies innerhalb des Umfangs der folgenden Patentansprüche abgewandelt werden kann.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Laminats, das aus alternierenden glatten und gewellten Folien aufgebaut ist, die eine gewellte Struktur für die Herstellung von Kontaktkörpern für den Austausch von Wärme und/oder Feuchtigkeit bilden sollen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ausgangsmaterial, das ein formbares Material ist, aus Glasfaser und Zellulose ausgewählt ist, mit einer Lösung imprägniert wird, die Wasserglas und ein Additiv aufweist, wobei das Additiv unter einer hohen Konzentration von 8 bis 15% Trockensubstanz vorhanden ist und wobei dieses erste Material später durch eine Wellung läuft, dass ein zweites Ausgangsmaterial, das ein formbares Material, ausgewählt aus Glasfaser und Zellulose ist, mit einer Lösung imprägniert wird, die Wasserglas und ein Additive aufweist, wobei das Additiv unter einer moderaten Konzentration von 0,1 bis 8% Trockensubstanz vorhanden ist, und dass beide Ausgangsmaterialien nach der Wellung des ersten Ausgangsmaterials zusammengebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hohe Konzentration 15% Trockensubstanz ist und dass die moderate Konzentration 8% Trockensubstanz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserglas in der Form einer konzentrierten Wasserglaslösung vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrierte Wasserglaslösung eine Konzentration von 35 bis 40% Trockensubstanz besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellung unter Verwendung einer Zahnkontur mit einer Teilung von 1,3 bis 1,7 durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellung unter Verwendung einer Zahnkontur mit einer Teilung von 1,4 bis 1,6 durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung 1,43 beträgt.
Laminat, das durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 erhaltbar ist.
Laminat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv unter Molekularsieben aktiviertem Aluminiumoxid, Kalziumoxid, Kalziumhydroxid, Kalziumcarbonat, Kalziumsilikat, Attapulgit, sphärischen Mikroballonen, Kaolin, Feldspat, Talkum und aktivem Kohlenstoff ausgewählt ist.
Kontaktkörper zur Verwendung bei dem Austausch von Wärme und/oder Feuchtigkeit, hergestellt aus einem Laminat nach Anspruch 8 oder 9.