DE724053C - Verfahren zur Herstellung eines poroesen, insbesondere als Filter geeigneten Faserstoffkoerpers aus Silikatfasern, z. B. Glasfasern, und einem aus kohlenstoffhaltigen Stoffen bestehenden Bindemittel - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines poroesen, insbesondere als Filter geeigneten Faserstoffkoerpers aus Silikatfasern, z. B. Glasfasern, und einem aus kohlenstoffhaltigen Stoffen bestehenden Bindemittel

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DE724053C
DE724053C DEN42377D DEN0042377D DE724053C DE 724053 C DE724053 C DE 724053C DE N42377 D DEN42377 D DE N42377D DE N0042377 D DEN0042377 D DE N0042377D DE 724053 C DE724053 C DE 724053C
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fibers
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DEN42377D
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James Franklin Hyde
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NAAMLOOZE VENNOTSCHAP MIJ TOT
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NAAMLOOZE VENNOTSCHAP MIJ TOT
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B30/00Compositions for artificial stone, not containing binders
    • C04B30/02Compositions for artificial stone, not containing binders containing fibrous materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2003Glass or glassy material
    • B01D39/2017Glass or glassy material the material being filamentary or fibrous
    • B01D39/2024Glass or glassy material the material being filamentary or fibrous otherwise bonded, e.g. by resins

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Description

  • Verfahren zur Herstellung eines porösen, insbesondere als Filter geeigneten Faserstoffkörpers aus Silikatfasern, z. B. Glasfasern, und einem aus kohlenstoffhaltigen Stoffen bestehenden Bindemittel Es ist bekannt, poröse, z. B. für Filterzwecke geeignete Faserstoffkörper aus Silicatfasern, z.B. Glasfasern, und einem aus kohlenstoffhaltigen Stoffen bestehenden Bindemittel herzustellen, vxrobei das Bindemittel durch Erhitzen unter Luftabschluß ganz oder teilweise in Kohlenstoff umgewandelt wird.
  • Für dieses Verfahren sind als Bindemittel Asphalt, Goudron und Pech vorgeschlagen worden, die jedoch noch nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen geführt haben.
  • Die Erfindung besteht darin, daß bei dem angegebenen Verfahren als kohlenstoffhaltiges Bindemittel Stärke oder Kunstharz verwendet wird.
  • Stärke und Kunstharze sind an sich als Bindemittel für poröse Faserstoffkörper bekannt, ohne daß sie jedoch bisher in solchen Körpern der angegebenen Wärmebehandlung zur Ausscheidung von bzw. Umwandlung in Kohlenstoff unterworfen worden wären.
  • Die Verwendung von Stärke und Kunstharz besitzt gegenüber derjenigen von Asphalt u. dgl. die folgenden Unterschiede und Vorteile: Stärke und Kunstharze lassen sich ohne Schwierigkeiten auf den Fasern in dünnsten Schichten und völlig homogen verteilen, was für die Porosität der fertigen Gebilde von großer Bedeutung ist. Sie können bei sehr niedriger Temperatur (um 3000 C) in Kohlenstoff überführt werden, ohne sich zu verflüssigen und dadurch die Verteilung auf den Fasern und in den Fasermassen zu verändern.
  • Aus der Stärke und den Kunstharzen entsteht bei der Verkohlung infolge ihres hohen Anteiles an flüchtigen Bestandteilen und iri folge der niedrigen Temperatur, die zur Verkohlung erforderlich ist, eine sehr poröse Kohlenstoffmodifikation, die infolge ihrer großen Oberfläche hochaktiv ist. Der sich ergebende Kohlenstoff bildet in dem Fasergebilde feinst und gleichmäßig verteilte dünnste Schichten. Demgegenüber ergeben Asphalt und Teer viel dickere Uberzüge über die einzelnen Fasern und füllen die Hohlräume viel stärker aus, ebenso natürlich die bei der Verkohlung daraus entstehende Kohle.
  • Asphalt und Teer werden beim Erhitzen zuerst flüssig, laufen zum Teil aus den Faserkörpern aus bzw. in diesen nach unten und gehen erst bei Temperaturen oberhalb 500 C in Kohlenstoff über. Die entstehende Kohle ist hart und dicht und verhältnismäßig grob verteilt. Infolgedessen ist die Aktivität dieser Kohle äußerst gering. Auch ist die Filterwirkung dieser Gebilde wegen der ungünstigen Verteilung des Bindemittels mangelhaft.
  • Die erfindungsgemäß mit einem Bindemittel von Stärke oder Kunstharz, z. B. Phenolformaldehydharz.. hergestellten Faserkörper behalten ein geringes Gewicht, widerstehen verhältnismäßig hohen Temperaturen und sind im wesentlichen gegen die Einwirkung von Säuren und Alkalien ebenso indiü ferent oder noch indifferenter als die Glasfasern selbst. Durch Zusatz bekannter Feuerverhütungsstoffe, wie Ammoniumphosphat, kann die Feuersicherheit des Bindemittels noch erhöht werden.
  • Die Zugabe des Bindemittels zu den Fasern kann durch Besprühen während oder nach der Herstellung, durch Tränken oder auch durch mechanisches Mischen erfolgen in der Weise. daß die Oberfläche jeder Faser mit einem feinen Überzug des Klebstoffes versehen wird und dieser die Fasern an den Berührungspunkten wirksam zusammenhält.
  • Nachdem die mit dem Klebstoff versetzte Fasermasse in die gewünschte Form gebracht und das Lösungsmittel des Klebstoffes durch Trocknen entfernt worden ist, wird der Körper in einem geschlossenen Raum in Abwesenheit von Sauerstoff auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher alles noch vorhandene Wasser und andere flüchtige Bestandteile ausgetrieben werden. Wenn ein Entweichen von.
  • Gasen nicht mehr stattfindet, zeigt sich, daß durch die ganze Masse hindurch ein Niederschlag aus Kohlenstoff vorhanden ist, der jede Faser mit einem feinen Film umgibt.
  • Dabei haftet der Kohlenstoff zäh an der Oberfläche der Fasern und bindet sich auch gut mit benachbarten Kohleteilchen. Der entstehende Rörper ist sehr zäh und wesentlich druckfester als die Fasermasse allein. Die Karboni sation kann in irgendeinem geeigneteil geschlossenen Behälter oder auch als kontinuierliches Verfahren durchgeführt werden.
  • Für die Karbonisation genügen je nach der Art des kohlenstoffhaltigen Bindemittels schon Temperaturen von 300 bis 350° C.
  • Durch Zufügung gewisser Substanzen zu dem Bindemittel ist es möglich, die für die Karbon i sation erforderlichen Temperaturen herabzusetzen und die Eigenschaften des zurückbleibenden Bindemittels zu beeinflussen.
  • So wird beispielsweise die Karbonisation bei niedrigen Temperaturen durch Beigabe kleiner Mengen von Kalk oder Alaun gefördert.
  • Mit Stärke gemischte Oxalsäure, Borsäure, Chromalaun, Gerbsäure, Bleiacetat, Kupferacetat oder Harnstoff ergeben ein etwas zäheres Bindemittel als Stärke allein.
  • Bei Verwendung eines Kunstharzes, z. B. von Phenolformaldehydharz, lassen sich gute Ergebnisse mit einer kolloidalen Lösung dieses Harzes in Wasser erzielen. Eine solche Lösung bildet einen dicken Brei, aber anscheinend ohne feste Teilchen und mit solcher Viscosität, daß er schnell und vollständig in die Hohlräume einer Glasfasermatte eindringen kann. Wenn die kolloidale Lösung mit den einzelnen Glasfasern in Berührung kommt. so schlägt sich das feste Harz auf ihnen nieder und haftet fest daran. Dieser Vorgang ist vielleicht darin begründet, daß die elektrische Ladung der Harzteilchen der kolloidalen Lösung eine andere ist wie die elektrische Ladung der Glasfasern. Dieses ist durch Versuche in der Weise festgestellt worden, daß die Ladungen in einem der Stoffc von positiv zu negativ geändert wurden.
  • Jedoch können auch noch andere Faktoren hierbei eine Rolle spielen. Das von dem kol-1 loidalen Harz sich scheidende Wasser läßt man aus dem Faserstoffkörper abtropfen. Bei einer dünnen Fasermatte geht die vollständige Füllung der Zwischenräume durch die Harzteilchen in wenigen Sekunden vor sich.
  • Bei dickeren Matten dauert es etwas länger, und es ist zweckmäßig, die Matte leicht zu kneten, um die eingeschlossene Luft zu entfernen und das frei werdende Wasser entweichen zu lassen. Hierauf kann die ge tränkte Fasermasse zur gewünschten Dichte und Form gepreßt oder geformt und gegebenenfalls in dieser Form bis zum Trocknen gehalten werden. alsdann wird die gepreßte Masse der Wärmebellanellung unterworfen.
  • Sie wird durch langsames Erhitzen bis auf eine Temperatur von beispielsweise I80° C gebracht, wobei das Wasser verdampft und der Earzniederschlag zur Erstarrung kommt.
  • Hierauf wird der Faserstoffkörper einer weiteren Destillation bzw. Erhitzung in einer nichtoxydierenden Atmosphäre unterworfen, um das Harz in Kohlenstoff zu verwandeln.
  • Es ist nicht in jedem Fall nötig, daß das Bindemittel vollkommen in Kohlenstoff umgewandelt wird, da in gewissen Fällen auch eine teilweise Umwandlung genügt.
  • Der erfindungsgemäR hergestellte Faserstoffkörper, der besonders als Filter, aber auch als Wärmeisolierung geeignet ist, läßt auch mit Vorteil Anwendungen zu, bei welchen der Kohlenstoff das aktive Mittel ist, während die Silicatfasern nur den Träger für den Kohlenstoff bilden. So kann der Faserstoffkörper zur Absorption großer Mengen schädlicher Gase benutzt werden. Eine Masse aus Silicatfasern bildet eine ungeheuer große Oberfläche für die zugesetzte Kohlenstoffmenge, so daß ein äußerst wirksames Filter zur Entfernung störender Gerüche und giftiger Gase aus der Atmosphäre gebildet wird.
  • Als Filter verwendete Faserstoffkörper gemäß der Erfindung bewirken beispielsweise bei Lüftungsanlagen nicht nur eine Entfernung von Staub und sonstigen physikalischen Verunreinigungen, sondern auch von gasförmigen Verunreinigungn. Der Faserstoffkörper enthält auch den Kohlenstoff in so feiner Verteilung, daß er sich ausgezeichnet als katalytisches Mittel bei chemischen Reaktionen eignet.
  • Bei Filterplatten aus Silicatfasern bestanden bisher erhebliche Schwierigkeiten darin, den gewünschten Grad von Porosität während des Gebrauches zu erhalten. Es war nicht nur schwierig, diese Fasern zu einem geeigneten Stoff zu weben oder zu filzen, der die genaue gewünschte Porosität besaß, sondern hierzu mußten auch gewöhnlich Binde-und Schlichtemittel benutzt werden; welche im Gebrauch fortgewaschen werden und dadurch die Porosität vergrößern. Bei einem Faserstoffkörper mit gemäß der Erfindung karbonisierten Bindemitteln behält der Körper während der ganzen Dauer seines Gebrauches die ihm einmal verliehenen physikalischen Eigenschaften. Die Porosität kann aber nicht nur genau festgelegt, sondern auch geändert werden, indem man die Fasermasse vor dem Erhitzen mehr oder weniger lang mit der kohlenstoffhaltigen Substanz behandelt. Gegebenenfalls kann auch eine gewünschte kleine Menge eines indifferenten anorganischen Stoffes, wie z. B. Ton oder Bentonit, der Behandlungslösung zugesetzt werden, um die Poren der Fasermasse stärker zu füllen und dadurch die Porosität zu verringern.
  • Falls gewünscht, kann man den Faserstofikörpern in einer oder mehreren bestimmten Richtungen dadurch eine erhöhte Stärke verleihen, daß man die Fasern parallel zueinander im wesentlichen in den betreffenden Richtungen des Körpers anordnet. Anstatt aus geschichteten Einzelfasern können die erfindungsgemäßen Faserstoffkörper auch aus Garnen, Geweben oder Gewirken bestehen.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung eines porösen, insbesondere als Filter geeigneten Faserstoffkörpers aus Silicatfasern, z. B. Glasfasern, und einem aus kohlenstoffhaltigen Stoffen bestehenden Bindemittel, das durch Erhitzen unter Luftabschluß ganz oder teilweise in Kohlenstoff umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als kohlenstoffhaltiges Bindemittel Stärke oder Kunstharz verwendet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem.Bindemittel mit Stärke gemischte Oxalsäure, Borsäure u. dgl. oder kleine Mengen von Kalk oder Alaun zugefügt werden, um die für die Karbonisation erforderliche Temperatur herabzusetzen und die die Karbonisation begünstigenden Eigenschaften des Bindemittels zu verbessern.
DEN42377D 1937-08-25 1938-08-23 Verfahren zur Herstellung eines poroesen, insbesondere als Filter geeigneten Faserstoffkoerpers aus Silikatfasern, z. B. Glasfasern, und einem aus kohlenstoffhaltigen Stoffen bestehenden Bindemittel Expired DE724053C (de)

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DEN42377D Expired DE724053C (de) 1937-08-25 1938-08-23 Verfahren zur Herstellung eines poroesen, insbesondere als Filter geeigneten Faserstoffkoerpers aus Silikatfasern, z. B. Glasfasern, und einem aus kohlenstoffhaltigen Stoffen bestehenden Bindemittel

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