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Verfahren zur Aufrechterhaltung eines vorherbestimmten Feuchtigkeitsgrades
in einem geschlossenen Behälter Die- Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufrechterhaltung
eines vorbestimmten Feuchtigkeitsgrades in beschlossenen Behältern. Solche Behälter
können sein: Zigarren- oder Zigarettenpackungen, Warenballen, z. B. Tabakballen,
Packungen oder Schachteln photographischer Filme oder irgendwelche geschlossene
große oder kleine Räume, die Waren enthalten, welche auf einem gewünschten Feuchtigkeitsgrad
gealten werden sollen.
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Man ist bereits seit vielen Jahren bestrebt, das Problem der Erhaltung
der richtigen Feuchtigkeit in Behältern zu lösen, da sich selbstverständlich die
.gewünschte relative Feuchtigkeit mit ,der Art der im Behälter enthaltenen Ware
ändert. Beispielsweise ist für Tabake :ein höherer Grad von Feuchtigkeit erwünscht
als für photographische Filme, insbesondere für Filme mit Emulsionen für Farbenphotographie.
Bekannte Vorrichtungen, die einen wassergetränkten Schwamm oder einen anderen flüssigkeitsgetränkten,
absorbierenden Stoff ver-,vendeten, hatten keinen Erfolg, weil sie eine viel größere
relative Feuchtigkeit liefern, als in den meisten Fällen erwünscht war, so daß sich
eine Kondensation der Feuchtigkeit im ganzen Behälter ergab, wenn die Temperatur
des umgebenden Mediums plötzlich gesenkt wurde.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, ein Kristallwasser enthaltendes
Salz zu verwenden, z. B. Glaubersalz, Na2S 04 # io H20. Glaubersalz hat die Eigenschaft,
daß es bei normalen Temperaturen Feuchtigkeit abgibt und so die relative Feuchtigkeit
in einem Behälter in einem über der normalen Raumfeuchtigkeit liegenden Ausmaß von
ungefähr 88 °1o bei a4° C aufrechterhält. Glaubersalz allein ist jedoch für die
ob:engenannten Zwecke praktisch nicht verwendbar, weil das Salz trachtet, sich in
Na,,S 04 zu zersetzen und sein Kristallwasser als freies Wasser bei einer Temperatur
von ungefähr 33°C abzugeben.
Bei dieser Temperatur löst sich das
Salz in dem freigegebenen Kristallwasser, so daß sich eine wäßrige Lösung des Salzes
bildet, die jedoch den Tabakgeschmack verdirbt, wenn der Tabak von derselben befeuchtet
wird, oder welche die Oberflächen eines photographischen Films verdirbt, und die
im allgemeinen auf jedes verpackte Gut, mit dem sie in Berührung kommt, eine schädliche
Wirkung ausübt. Ferner nimmt das Salz bei einem absinken der Temperatur nicht von
selbst wieder finit genügender Geschwindigkeit den kristallinischen Zustand an,
um die Bildung von Kristallwasser ini ganzen Behälter zu vermeiden.
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Dieselben Erfahrungen wurden mit verschiedenen anderen Salzen gemacht.
So ergibt beispielsweise Borax, Na=B40, # io H-0, eine relativgeringe Feuchtigkeit
von ungefähr 6o'/, bei einer Temperatur von ungefähr 2t° C. Bei höheren Temperaturen
bewirkt Borax eine solche Zunahme der Feuchtigkeit, daß ein plötzliches Absinken
der Temperatur eine plötzliche Kondensation des Wasserdampfes verursacht, «-as bei
den meisten Waren, insbesondere bei Tabak und Filmen, einen großen -Nachteil bedeutet.
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Es wurden Versuche unternommen, die Nachteile dieser Salze einzuschränken,
indem man sie mit Löschpapier oder mit ihren entsprechenden wasserfreien Salzen
verpackte, oder indem man sie mit gebranntem Gips mischte. Diese Versuche waren
nicht erfolgreich, da das für Befeuchtungszwecke verwendete Salz, im allgemeinen
Glaubersalz, durch die vorgeschlagenen Verfahren nicht in genügendem Maße am Schmelzen
gehindert wird und der gelöste Stoff für die praktischen Zwecke der Feuchtigkeitserhaltung
und -regelung zu langsam in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Selbst wenn ein
Kristallwasser enthaltendes Salz mit seinem entsprechenden wasserfreien Salz gemischt
wurde, konnte die unangenehme freie Flüssigkeit nicht beseitigt werden. Wie aus
älteren Veröffentlichungen bekannt ist, bewirkt das Mischen eines Kristall-,vasser
enthaltenden Salzes mit seinem entsprechenden wasserfreien Salz keine Änderung des
Feuchtigkeitsgrades, der durch das kristallwasserhaltige Salz allein aufrechterhalten
wird.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile «-erden gemäß der Erfindung innige
Mischungen von verschiedenen kristallwasserhaltigen Salzen verwendet. Erfindungsgemäß
weist das eine Salz bzw. einige der Salze der Mischung einen relativ niedrigen Schmelzpunkt
auf und sind völlig hydratisiert, während das andere Salz bzw. die anderen Salze
der Mischung einen ini Vergleich hierzu hohen Schmelzpunkt aufweisen und nur teilweise
livdratisiert sind. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können auch die teilweise
hydratisierten Kristallsalze in verschiedenen Hydratationsstufen vorliegen.
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Unter dem Zusaminenmischen der Salze und/oder Stoffe wird ein solches
Mischen verstanden, welches die Salze und%oder Stoffe befähigt, aufeinander einzuwirken.
Die Salze werden vorzugsweise, obwohl es nicht unbedingt erforderlich ist, in fast
pulverförmige Form gebracht, soweit es ihr kristallinischer, Kristallwasser enthaltender
Zustand zuläßt. Je feiner die Teilchen sind, .desto inniger wird die Mischung, und
um so größer ist infolgedessen die Wechselwirkung zwischen den Salzen und/oder Stoffen.
Sehr günstige und zufriedenstellende Ergebnisse wurden durch Mischen der Salze in
einem Handmörser erzielt. Die Erfindung umfaßt jedoch jede Art der Mischung der
verschiedenen Salze und/oder Stoffe, durch welche der Zweck der Erfindung erreicht
wird.
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Die vom ersten Salz bei Temperaturerhöhung frei werdenden Wassermoleküle
werden vom zweiten Salz als Kristallwasser aufgenommen, oder sie werden teilweise
als statischer Film gebunden, der keine sichtbare oder schädliche Flüssigkeit abgibt.
Ein solclies Salz ist beispielsweise Natriumtetraborat, Na= B4 O, # 5 1-1. 0,. das
im Handel als gebrannter oder getrockneter Borax bekannt ist. Die angegebene Formel
gilt für das Salz, welches 5 Moleküle Kristallwasser enthält. Eine noch wünschenswertere
Form des Salzes wird durch die Formel Na. B4 O, # .4 H2 O dargestellt, mit
welcher Natriumtetraborat mit .1 Moleküle Kristallwasser bezeichnet wird. Natriumtetraborat
kann noch andere Mengen Kristallwasser enthalten, und auch diese Salze können für
die Zwecke dieser Urfindung nützlich sein.
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Es wurde gefunden, daß, wenn man zwei Stoffe, wie Glaubersalz und
Natriumtetraborat der obenerwähnten Zusammensetzung, innig miteinander mischt, die
Temperatur, bei welcher das scheinbare Schmelzen von Glaubersalz vor sich geht,
gehoben wird und daß die relative Feuchtigkeit in einem Behäler in Abhängigkeit
von der mit dein Natriumtetraborat gemischten Menge Glaubersalz durch die Mischung
innerhalb eines vorherbestimmten Temperaturbereiches aufrechterhalten werden kann.
Die innige Mischung kann erzielt werden durch gemeinsames Zermahlen der beiden Salze
in einem Mörser, so daß die Kristalle jedes Salzes in sehr enge Berührung mit denen
des anderen gebracht werden. Die folgende Tabelle gibt den Bereich der relativen
Feuchtigkeit an, der durch Verwendung verschiedener Mengen der beiden Salze erzielt
«-erden kann.
Diese Werte sind auf Grund zahlreicher Versuche festgestellt worden. Sie veranschaulichen,
daß durch Verändern der Mengen der beiden Salze verschiedene Feuchtigkeitsgrade
erzielt werden und daß andere als die dargestellten Feuchtigkeitsgrade durch Verwendung
anderer als der aufgezeichneten Mengen erhalten werden können. Es ist unmöglich,
zum Zwecke der Veranschaulichung alle Verhältnisse anzugeben, die verwendet werden
können. Um die Feuchtigkeit der Luft in einem Behälter zu regeln, ist es erforderlich,
daß .die Menge der beiden Salze groß genug ist, um die Luftmnenge in dem Behälter
und die vom Inhalt desselben festgehaltene Feuchtigkeitsmenge zu beeinflussen. Es
ist klar, daß in einer Packung, die photographische Filme oder Zigarren enthält,
die Luftmenge so gering ist, daß nur eine sehr kleine Menge der Mischung erforderlich
ist. In dem aufgezeichneten Temperaturbereich trat keine schädliche freie Flüssigkeit
auf.
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Es wird angenommen, .daß die Wirkung der Salznnischung folgende ist:
Glaubersalz hat io Moleküle Kristallwasser, während das verwendete Borat eine geringere
Anzahl gebunden hält, nämlich 4 oder 5 Moleküle Kristallwasser, also weniger als
die für gewöhnlich gebundene Höchstmenge, nämlich io Moleküle Wasser. Wenn beispielsweise
gleiche Mengen dieser beiden -Salze zusammengemischt werden, ergibt sich offenbar
eine bestimmte Menge Wasser, die vom Glaubersalz abgegeben und anscheinend vom Borat
gebunden werden kann, unter Umwandlung des Borats aus dem Tetrakristall mit 4 Mol.
H. O in den Dekakristall mit io Mol. H20. -Glaubersalz gibt sein Kristallwasser
bei ungefähr 33° C ab. Wenn daher der Behälter die Temperatur von 33° C erreicht
oder überschreitet, gibt das Glaubersalz sein Kristallwasser ab; dies ,geschieht
jedoch sehr langsam infolge der innigen Mischung_derbeiden Salze.
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Das Borat, welches in Gegenwart von Feuchtigkeit in den Dekakristall
mit io Mol. H. 0 umgewandelt wird und bei gewöhnlichen Temperaturen sein Kristallwasser
nicht leicht verliert, nimmt jedoch bei dieser Temperatur die vom Glaubersalz freigegebenen
Moleküle Wasser auf und wandelt sich sofort aus dem Borat mit 4 Mol. H. O in das
Borat-mit 8 bis To Mol. H., O um. Der Austausch der Wassermoleküle zwischen Glaubersalz
und Borat erfolgt so rasch, daß er nicht sichtbar ist. Das heißt"da die Affinität
des Borats zu den Wassermolekülen groß ist, werden die Wassermoleküle augenblicklich
an das Borat gebunden, und selbst wenn diese Mischung rasch erhitzt wird, kann auch
bei Temperaturen zwischen 33 und 48° C keine das Glaubersalz verlassende Flüssigkeit
beobachtet werden.
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Der ganze Vorgang, der in einem Kreislauf von gehobener und dann gesenkter
Temperatur Stattfindet, erfolgt also in der Weise, daß, wenneine Mischung von Glaubersalz
und Borat einer Temperaturerhöhung unterworfen -,wird, das Glaubersalz einige seiner
Wassermoleküle abgibt, welche vom Borat als Kristallwasser gebunden werden. Da keine
freie Feuchtigkeit auftritt, bleibt die pulverförmige Mischung trocken. Da die vom
Glaubersalz freigegebenen Wassermoleküle vom Borat aufgenommen werden, wird die
Feuchtigkeit innerhalb des Behälters :durch die Geschwindigkeit der Bindung der
Wassermoleküle an die Boratkristalle geregelt. Wenn die Temperatur des Behälters
und der Mischung gesenkt wird unter augenblicklicher entsprechender Zunahme der
relativen Feuchtigkeit, wird das teilweise entwässerte Glaubersalz sofort die Wassermoleküle
binden, .die als überschüssiges Wasser in der Luft auftreten, da dieses Salz trachtet,
in den Zustand der Bindung von io Mol. H.0 zurückzukehren, so daß im Behälter wieder
kein freies Wasser auftritt. Für alle praktischen Zwecke ist die Geschwindigkeit
der Bindung der Wassermoleküle durch das Glaubersalz groß genug, um die- Bildung
von Kondenswasser zu vermeiden. Wenn der Temperaturabfall von einem Absinken des
Feuchtigkeitsgrades b°-gleitet ist, gibt das Borat einige seiner Wassermoleküle,ab,
um die Feuchtigkeit zu heben. Auf diese Weise wirkt die Kombination der
Salze
aufeinander ein, um die Veränderungen der Feuchtigkeit auszugleichen, welche Temperaturänderungen
begleiten oder sich aus diesen ergeben, -und es wird eine im wesentlichen konstante
Feuchtigkeit aufrechterhalten.
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Infolgedessen tritt die Erscheinung auf, daß der Schmelzpunkt des
Glaubersalzes durch das Borat weit über seinen normalen Schmelzpunkt gehoben wird.
Es tritt die «eitere Erscheinung auf, daß das Glaubersalz zusammen mit dem Borat
eine im wesentlichen konstante feuchtlialtende Wirkung aufrechterhält über den ganzen
Bereich der normalerweise herrschenden Temperaturen, d. i. von - i8° C bis 48° C,
anstatt sie bei höheren Temperaturen zu verlieren, was der Fall ist, wenn Glaubersalz
allein verwendet wird. Ferner kann der relative Feuchtigkeitsgrad auf einem geringeren
als dem normalen Feuchtigkeitsgrad aufrechterhalten werden, der vom Glaubersalz
allein bewirkt wird.
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In der folgenden Tabelle sind einige Feuchtigkeitsgrade bei verschiedenen
Temperaturen dargestellt. Eine Mischung von i12 Teilen Glaubersalz und 3 Teilen
Nag B401-4H,0 wirkte in folgender Weise, wenn sie
auf 24° C
erhitzt, auf q'
C abgekühlt und dann auf 24° C erhitzt wurde:
Die in dieser Tabelle angegebenen Ergebnisse wurden mit einem Behälter erhalten.
in welchem die Salze von einer Papierhülle umschlossen waren, die für Wasserdampf
durchlässig war, wie später beschrieben wird.
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Eine Mischung von gleichen Gewichtsmengen von Magnesiumsulfat, Mg
S 04 - ; HZ O, und Natriumtetraborat. Nag B4 07 - i o H2 O, die von 23° C auf 2°
C abgekühlt und dann auf 23' C erhitzt wurde, wirkte in folgender Weise:
| Relative |
| Temperatur Feuchtigkeit Zeit |
| 23J C 55 0 |
| iK C 55 5 Minuten |
| 14- C 55 io Minuten |
| 6 - C 59 35 Minuten |
| 2 - C 59 7o Minuten |
| 2' C 59 125 Minuten |
| 23 - C 55 i2 Stunden |
Da in diesem Beispiel weder Magnesiumsulfat noch das verwendete Borat bei normalen
Temperaturen ihr Kristallwasser abgeben, um freie Flüssigkeit abzugeben, wie es
Glaubersalz tut, veranschaulicht diese Tabelle ferner, wie Feuchtigkeitsregelung
erzielt werden kann, ohne sich auf die Erhöhung des Schmelzpunktes eines der Stoffe
zu stützen.
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Bei den oben beschriebenen Versuchen trat kein Kondenswasser auf.
Bisher trat beim Gebrauch von Salzen oder anderen Stoffen in Befeuchtungsbehältern
eine Kondensation von Wasserdampf an den feucht7uhaltenden Waren auf, wenn auf eine
zunehmende Temperatur eine Abkühlung folgte. Hierdurch wurden häufig das Aussehen
oder die Qualität dieser Waren verdorben. Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil
vermieden.
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Verschiedene Zusammensetzungen von Salzgemischen ergeben verschiedene
Feuchtigkeitsgrade, die vorherbestimmt werden können. Die folgende Tabelle gibt
beispielsweise die Mischung und die Feuchtigkeit verschiedener Salzzusammensetzungen
an:
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß, selbst wenn der die feuchtzuhaltende
Ware enthaltende Behälter zur Entnahme dieser Ware häufig geöffnet und geschlossen
wird, die Feuchtigkeit innerhalb des Behälters durch die Salzmischung nach jeder
Schließung mindestens innerhalb der normalen Lebensdauer der Packung oder des Behälters
wiederhergestellt wird. Unter einem geschlossenen Behälter ist eine Hülle gemeint,
welche die Wirkung der Mischung auf den Inhalt des Behälters gestattet, ohne daß
der Behälter deswegen hermetisch abgeschlossen zu sein braucht.
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Da -die Mischung bei normalen Temperaturen nicht flüssig wird, kann
sie in einer Hülle aus z. B. ungeleimtem Papier untergebracht sein, wobei das Papier
für Wasserdampf durchlässig, jedoch. für Salzteilchen oder -pulver undurchlässig
ist. Statt Papier kann auch jeder andere für Wasserdampf durchlässige und für Salzpulver
undurchlässige Stoff verwendet werden. Diese Hülle
kann dann indem
betreffenden geschlossenen Behälter angeordnet werden.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß es für Zigarrenbehälter wichtig
ist, daß um die Zigarren etwas Luftzirkulation stattfindet, damit dieselben atmen
können. Infolge des Austausches ,der Wassermoleküle zwischen den Salzen auf die
eine oder die andere Weise kann diese zirkulierende Luft ungeachtet der normalen
Temperaturen jederzeit richtig angefeuchtet werden. Auf diese Weise wird der Tabak
im richtigen feuchten Zustand gehalten, ohne .daß die Gefahr besteht, daß er fleckig
wird oder austrocknet und die in demselben enthaltenen wohlriechenden flüchtigen
Öle verliert.
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Die Art der Mischung kann ferner abgeändert werden, um in einem Raum
herrschende jahreszeitmäßige Veränderungen der atmosphärischen Feuchtigkeit oder
die vorherrschenden Feuchtigkeiten, die man in verschiedenen Teilen der Welt antrifft,
auszugleichen. Ohne Zweifel ist eine trockene Mischung in feuchten, tropischen Gegenden
und eine feuchtigkeitsabgebende Mischung für heiße, trockene Gegenden erwünscht.
Erzeuger von verpackten Waren können leicht die richtigen Mischungen von Regelsalzen
in den Packungen unterbringen entsprechend der vorherrschenden Feuchtigkeit der
Gegend, in welcher die Waren auf den Markt gebracht oder gelagert werden sollen.