EP2001575A2 - Mit einem offenzelligen melamin/formaldehydharzschaumstoff gefülltes rohr und verwendung als filter oder statischer mischer - Google Patents

Mit einem offenzelligen melamin/formaldehydharzschaumstoff gefülltes rohr und verwendung als filter oder statischer mischer

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EP2001575A2
EP2001575A2 EP07727256A EP07727256A EP2001575A2 EP 2001575 A2 EP2001575 A2 EP 2001575A2 EP 07727256 A EP07727256 A EP 07727256A EP 07727256 A EP07727256 A EP 07727256A EP 2001575 A2 EP2001575 A2 EP 2001575A2
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EP
European Patent Office
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open
foam
tube
pipe
filled
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07727256A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Hahn
Bernhard Vath
Armin Alteheld
Christof MÖCK
Hans-Jürgen QUADBECK-SEEGER
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
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Publication of EP2001575A2 publication Critical patent/EP2001575A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1669—Cellular material
    • B01D39/1676—Cellular material of synthetic origin
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    • Y10T428/1376—Foam or porous material containing

Definitions

  • the invention relates to a tube which is filled with an open-cell foam based on an aminoplast, as well as its uses.
  • Open cell foams based on a melamine / formaldehyde condensation product are known for various heat and sound insulation applications in buildings and vehicles, as well as insulating and shock-absorbing packaging material.
  • EP-A 683 349 describes pipe shells of open-cell melamine / formaldehyde foam, which do not shrink due to their temperature resistance when the pipes insulated therewith are heated.
  • EP-A 1 498 680 describes a cooling and warming battery of melamine / formaldehyde foam, the cell pores of which are completely or partially filled with a flowable heat carrier and which is a casing, which may consist, for example, of a polyolefin film.
  • the object of the present invention was to find a simple device for the filtration or mixing of liquids, which is particularly suitable for small volumes.
  • open-cell foams are preferably elastic foams based on a melamine / formaldehyde condensation product having a specific gravity of 3 to 100 g / l, in particular from 5 to 20 g / l used.
  • the cell count is usually in the range of 50 to 300 cells / 25 mm.
  • the tensile strength is preferably in the range of 100 to 150 kPa and the elongation at break in the range of 8 to 20%.
  • the open-cell foam in different pipe sections may have a different pore size distribution, for example in the form of a linear or exponential gradient from large pores to small pores.
  • the cell number may be in the range of 50 to 120 cells / 25 mm and at the other end in the range of 150 to 300 cells / 25 mm.
  • EP-A 071 672 or EP-A 037 470 a highly concentrated, propellant-containing solution or dispersion of a melamine-formaldehyde precondensate foamed and cured with hot air, steam or by microwave irradiation.
  • foams are commercially available under the name Basotect® from BASF Aktiengesellschaft.
  • the molar ratio of melamine / formaldehyde is generally in the range from 1: 1 to 1: 5.
  • the molar ratio in the range of 1: 1, 3 to 1: 1, 8 is selected and a sulfite group-free precondensate used such , B described in WO 01/94436.
  • the foams can then be tempered and pressed.
  • the surface shape of the foam, the hydrophilicity, the density and the pore size can be changed.
  • One common method of thermoforming the material is by impregnating with an adhesive and curing the adhesive in a step of impregnating the impregnated foam. It is also possible to generate a thermoformable material without the addition of another excipient, as described in EP1505105.
  • a control of the pore structure of the foam by the process of thermoforming can be done by pressing different areas of the foam differently. By heating the deformed specimen this can be fixed in the new form. It is possible to produce a sample with a density and pore size gradient. For example, a wedge-shaped specimen with a planar pressing device or a planar specimen with a wedge-shaped pressing device can be deformed and fixed in the graft structure. It is also possible to combine several individual bodies with different degrees of compression. The resulting gradient or integral structure may also be advantageous in terms of mechanical properties.
  • the foams can be cut to the desired shape and thickness. Contour cuts are also possible through which e.g. Foam body with an enlarged surface accessible.
  • the melamine / formaldehyde foams can be hydrophobic and / or oleophobic, as described for example in DE1001 1388.
  • liquid-liquid separations can be achieved. It may be beneficial to combine multiple elements of this type to enhance the effect.
  • the pipe, pipe inlets and reservoir are made of a rigid material such as glass, metal or plastic, in particular of steel, aluminum or fiber-reinforced plastic.
  • Suitable plastics are polyethylene, Polypropylene, epoxy or polyester resins, which may be reinforced with carbon or glass fibers, fabrics or mats.
  • the tube is usually elongated, z. B. cylindrical and has a circular, oval or polygonal cross-section.
  • the tube preferably has a diameter in the range of 1 to 100 mm, more preferably 5 to 50 mm.
  • the length of the filled with the open-cell foam tube or pipe section is preferably in the range of 5 to 500 mm, more preferably 10 to 100 mm.
  • the tube serves as a holder or frame with the usual for the particular application materials, dimensions and shapes, such as rectangular or square metal, plastic or wooden frame.
  • the tube according to the invention can be brought into contact with various chemicals or even cryogenic liquids over a wide temperature range.
  • Cryogenic liquids have a boiling point below - 80 ° C at atmospheric pressure.
  • Particularly preferred are liquid air, nitrogen, hydrogen, argon, neon, helium or liquefied fuels, such as propylene or natural gas, which consists mainly of methane.
  • the open-cell foam is punched or cut out accurately and introduced into the tube.
  • a piece of foam with unequal cross section in a tube with a uniform cross-section.
  • the size of the cells and the number of cells per unit volume along the tube is changed.
  • a tapered foam piece can be fitted into a cylindrical tube so that the cell size continuously decreases from one end to the other end.
  • the foam may also be slipped over an open end of the tube and attached to the outside of the tube without protruding into the interior. It may be advantageous to use the foam as an insert inside a perforated screw cap. The foam can be fixed in this case by simply screwing it on.
  • the open-cell foam can be fixed in the tube by gluing or mechanical closure. Pit inaccuracies can be compensated by sealing materials (eg silicone-based).
  • sealing materials eg silicone-based.
  • the invention filled with the open-cell foam tube can be connected directly or via another pipe or hose connector with a reservoir. Depending on the application, it can also be combined with other filled or unfilled pipes to form a tube composite
  • the tube according to the invention is particularly suitable as a static mixer for liquids.
  • this is a Y-shaped tube, which is filled in the lower part or in the fork with the open-cell foam as an active mixing element. Due to the pore size of the open-cell pores, it is possible to manufacture microreactors by appropriate dimensioning. Improved mixing of the otherwise laminar flow of two or more components in the open-cell foam can be achieved by use of ultrasound. If thin and elastic tubes are used for the application as a static mixer, the mixing can also be improved by oscillating compression.
  • Another embodiment consists in a main pipe, in the one or more pipe sections open. Both the main pipe or individual pipe sections and the side pipes can be filled with the open-cell foam. In this way, for example, several chemical components can be supplied via the side tubes along the main tube, mixed and reacted. The distances of the junctions and the pipe diameter can be adjusted according to the reaction kinetics.
  • the tube according to the invention is also suitable for filtering liquids or aerosols, for example for removing turbidity from juices or mash.
  • a funnel in the tubular sequence of the open-cell foam is introduced, are used.
  • the pipe according to the invention is also suitable for filtration in medicine and environmental technology, for example as a kidney filter, blood filter or for the filtration of suspended matter with water.
  • the tube according to the invention can also be used in chromatography, for. B gel chromatography can be used.
  • this acrylamide can be polymerized in the open-cell foam. The high laminarity of the material flows increases the separation effect.
  • a tube in which a conical foam piece has been pressed in and in which the cell structure of the fitted open-cell foam changes continuously from coarse-cell to fine-celled can also be used for the filtration.
  • the medium to be filtered is then applied to the large-celled end, wherein the coarse turbid matter is preferably taken first and the fine turbidity in the end in the pores of the foam. Due to this effect, the pressure drop across the filter material is lower than that of a filter which consists only of small po- exists. Due to the gradient structure, it is possible that the filtered particles are distributed throughout the material and not only forms a filter cake on the surface, which leads to a high pressure drop.
  • the filtration of coarse particles that do not penetrate the foam structure can be improved by increasing the surface area of the foam body.
  • the tube according to the invention is also suitable for filtering or separating gaseous substances, liquids or aerosols, for example for removing turbidity from juices or mash or as Rußabscheider of diesel vehicles.
  • a funnel in the tubular sequence of the open-cell foam is introduced, are used.
  • the tube according to the invention is also suitable for explosion protection by preventing the formation or ignition of explosive gas mixtures or dusts.
  • the tube according to the invention can also be used for the transport or controlled burning of liquid fuels. Due to capillary forces, the foam absorbs the liquid fuel that is ignited on the surface of the foam. Through the wicking effect, the liquid fuel is transported to the place of combustion, where it burns slowly and controlled without the
  • Foam burns or charred.
  • the foam prevents high heating of the fuel, which would be consumed faster due to increased evaporation.
  • the melamine / formaldehyde foam is hardly inflammable, it does not burn on its own after the fuel has been consumed, but is partially charred. Due to the highly crosslinked structure of the melamine / formaldehyde resin occurs in conventional liquid fuels no swelling of the polymer structure, which could lead to a detrimental effect on the mechanical properties and fire properties.
  • a cylindrical aluminum dish about 3 cm in diameter and about 1.5 cm high was filled with an open-celled melamine / formaldehyde
  • Foam filled with a density of about 10 kg / m 3 (Basotect® BASF Aktiengesellschaft). 15 ml of ethanol were added to the filled dish and ignited.
  • the shell with the open-celled melamine / formaldehyde foam did not heat up significantly at the bottom and could easily be held on the palm of the hand without burning.
  • the ethanol was consumed only after a firing time of 12.5 minutes. Towards the end of the combustion, a slight charring the topmost foam layer. After self-extinguishing the fire, the same foam-containing shell was again filled with 15 ml of ethanol and ignited. The duration of the fire shortened to 10 minutes. The same dish was filled with ethanol two more times and ignited, whereby the foam was largely retained. Only an increasing encrustation of the surface was observed with a decrease in the duration of the fire.
  • Example 1 was repeated with the difference that was sealed to the aluminum shell filled with ethanol with an aluminum lid. The middle of the lid was perforated. Through the opening, a strand of Basotect® was inserted, which protruded into the ethanol-filled shell and soaked with the liquid. The ethanol impregnated strand was ignited and the alcohol burned off in a controlled manner. The burning time was increased several times compared to example 1.
  • Example 2 Analogously to Example 1, 15 ml of ethanol were added to a dish without foam and ignited. The shell without foam also warmed strongly during combustion on the underside and the ethanol was completely consumed after a fire time of 6.5 min.
  • thermoformable melamine / formaldehyde foam test specimen according to Example 1 in EP1505105 was compressed to 50% of its initial thickness by means of a planar hot steam press. The compressed sample was annealed at 200 ° C for 2 minutes and thereby fixed in the compressed form.
  • the mean pore diameter (volume average) of the thermoformed sample after mercury intrusion is 17 ⁇ m.
  • An uncompressed comparative sample has an average pore diameter of 170 ⁇ m.
  • thermoformable melamine / formaldehyde foam specimen according to Example 1 in EP1505105 was cut in such a wedge shape that it had a length of 150 mm and a width of 45 mm, the height increasing evenly from 28 mm to 88 mm.
  • This specimen was pressed by means of a planar hot steam press to a uniform height of 28 mm.
  • the sample was annealed at 200 ° C for 2 minutes and thereby fixed in the compressed form.
  • the tempered specimen has a gradient structure.
  • the density and compressive strength increase continuously with increasing degree of compression.
  • the average pore diameter (volume) of the thermoformed sample after mercury intrusion measurements at the end with the initial height of 28 mm is 170 ⁇ m. In a comparative sample from the sample area with an initial height of 88 mm, the average pore diameter is 1 10 microns.
  • Polyol component consisting of: polyetherol, water, tert. Amin,
  • Silicone stabilizers, blowing agent Visk approx. 1000 mPa.s (25 ° C)
  • Isocyanate component Lupranat M 2OW (diphenylmethane diisocyanate) Viscosity: 155-235 mPa.s (25 ° C)
  • Example 5 it is shown that the foam according to the invention can be used as a simple static mixing element.
  • Example 6 it is shown that the foam according to the invention can be used as a simple static mixing element.
  • the foam cubes were freed by pressing the bulk of the liquid absorbed to constant weight.
  • the density of the hydrophobically modified foam samples is 18.5 kg / m 3 .
  • the modified foam floats on a water surface and is not significantly wetted by water, the water absorption is less than 5 vol .-%.
  • a Y-shaped glass tube with a diameter of about 1 cm was fastened such that two openings pointed downwards and one opening was directed upwards.
  • the one down-facing part of the tube was filled with unmodified MeI-amine / formaldehyde foam.
  • the other part of the tube was filled with hydrophobically modified foam. Both foam fillings reached into the part of the Y-shaped tube, where all three sub-pipes met.
  • Example 7 was repeated with the difference that instead of the BasotectO fleece, a standard needle felt filter was used.
  • Example 7 The results of Example 7 and Comparative Experiment V1 are summarized in Table 1.
  • Table 1 The results of Example 7 and Comparative Experiment V1 are summarized in Table 1.
  • a markedly lower increase in pressure was observed with only a slightly lower degree of separation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rohr, welches mit einem offenzelligen Schaumstoff auf Basis eines Aminoplasten, insbesondere eines Melamin/Formaldehyd-Kondensationsproduktes, gefüllt ist, sowie seine Verwendungen, insbesondere als Filter oder statischer Mischer.

Description

Mit einem offenzelligen Melamin/Formaldehydharzschaumstoff gefülltes Rohr und Verwendung als Filter oder statischer Mischer
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Rohr, welches mit einem offenzelligen Schaumstoff auf Basis eines Aminoplasten gefüllt ist, sowie seine Verwendungen.
Offenzellige Schaumstoffe auf Basis eines Melamin/Formaldehyd-Kondensations- Produktes sind für verschiedene wärme- und schalldämmende Anwendungen in Gebäuden und Fahrzeugen, sowie als isolierendes und stoßdämmendes Verpackungsmaterial bekannt. Die EP-A 683 349 beschreibt Rohrschalen aus einem offenzelligen Melamin/Formaldehyd-Schaumstoff, die aufgrund ihrer Temperaturbeständigkeit nicht schrumpfen, wenn die damit isolierten Rohre erhitzt werden.
Die EP-A 1 498 680 beschreibt einen Kühl- und Warmhalteakku aus Melamin/Form- aldehyd-Schaumstoff, dessen Zellporen ganz oder teilweise mit einem fließfähigen Wärmeträger gefüllt sind und der eine Ummantelung, die beispielsweise aus einer Po- lyolefinfolie bestehen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es eine einfache Vorrichtung zur Filtration oder Mischung von Flüssigkeiten zu finden, welche sich insbesondere für kleine Volumina eignet.
Demgemäss wurde ein Rohr, welches mit einem offenzelligen Schaumstoff auf Basis eines Aminoplasten gefüllt ist, gefunden.
Als offenzellige Schaumstoffe werden bevorzugt elastische Schaumstoffe auf Basis eines Melamin/Formaldehyd-Kondensationsproduktes mit einer spezifischen Dichte von 3 bis 100 g/l, insbesondere von 5 bis 20 g/l verwendet. Die Zellzahl liegt üblicherweise im Bereich von 50 bis 300 Zellen/25 mm. Die Zugfestigkeit liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 150 kPa und die Bruchdehnung im Bereich von 8 bis 20%.
Für verschiedene Anwendungsbereiche kann es vorteilhaft sein, dass der offenzellige Schaumstoff in verschiedenen Rohrabschnitten eine unterschiedliche Porengrößenver- teilung, beispielsweise in Form eines linearen oder exponentiellen Gradienten von großen Poren zu kleinen Poren, aufweist. So kann beispielsweise an einem Ende des Rohres die Zellzahl im Bereich von 50 bis 120 Zellen/25 mm und am anderen Ende im Bereich von 150 bis 300 Zellen/25 mm liegen.
Zur Herstellung kann nach EP-A 071 672 oder EP-A 037 470 eine hochkonzentrierte, treibmittelhaltige Lösung oder Dispersion eines Melamin-Formaldehyd-Vorkondensates mit Heißluft, Wasserdampf oder durch Mikrowellenbestrahlung verschäumt und ausgehärtet werden. Derartige Schaumstoffe sind im Handel unter der Bezeichnung Baso- tect® der Firma BASF Aktiengesellschaft erhältlich.
Das Molverhältnis Melamin/Formaldehyd liegt im allgemeinen im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 5. Zur Herstellung besonders formaldehydarmer Schaumstoffe wird das Molverhältnis im Bereich von 1 : 1 ,3 bis 1 : 1 ,8 gewählt und ein sulfitgruppenfreies Vorkondensat eingesetzt, wie z. B in WO 01/94436 beschrieben.
Um die anwendungstechnischen Eigenschaften zu verbessern, können die Schaumstoffe anschließend getempert und verpresst werden. Durch diesen Verarbeitungsschritt können die Oberflächengestalt des Schaumstoffs, die Hydrophilie, die Dichte und die Porengröße geändert werden. Ein gängiges Verfahren zur Thermoformung des Materials erfolgt durch Tränken mit einem Kleber und Aushärten des Klebers bei einem Verformungsschritt des getränkten Schaumstoffs. Es ist auch möglich, ein thermover- formbares Materials ohne Zusatz eines weiteren Hilfsstoffes zu generieren, wie in EP1505105 beschrieben ist.
Eine Steuerung der Porenstruktur des Schaumstoffs durch den Prozess der Thermo- Verformung kann durch unterschiedlich starkes Verpressen verschiedener Bereiche des Schaumstoffs erfolgen. Durch Erhitzen des deformierten Probekörpers kann dieser in der neuen Form fixiert werden. Es ist möglich, einen Probekörper mit einem Dichte- und Porengrößegradienten herzustellen. Zum Beispiel kann ein keilförmiger Probekörper mit einer planaren Pressvorrichtung oder ein planarer Probekörper mit einer keil- förmigen Pressvorrichtung deformiert werden und in der Gardientenstruktur fixiert werden. Es ist auch möglich mehrere, einzelne Körper mit verschiedenem Komprimierungsgrad zu kombinieren. Die erhaltene Gradienten- oder Integralstruktur kann auch hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften von Vorteil sein.
Die Schaumstoffe können zur gewünschten Form und Dicke zugeschnitten werden. Es sind auch Konturschnitte möglich, durch die z.B. Schaumstoffkörper mit einer vergrößerten Oberfläche zugänglich werden.
Die Melamin/Formaldehydschaumstoffe können hydrophob und/oder oleophob ausge- rüstet sein, wie beispielweise in DE1001 1388 beschrieben. Durch Kombination von unmodifizierten und hydrophobierten Schaumstoffen können Flüssig-Flüssig- Trennungen erzielt werden. Es kann von Vorteil sein, mehrere Elemente dieser Art zu kombinieren, um den Effekt zu verstärken.
Das Rohr, Rohrzuleitungen und Vorratsbehälter bestehen in der Regel aus einem ver- windungssteifen Material, wie Glas, Metall oder Kunststoff, insbesondere aus Stahl, Aluminium oder faserverstärktem Kunststoff. Geeignete Kunststoffe sind Polyethylen, Polypropylen, Epoxid- oder Polyesterharze, die gegebenenfalls mit Kohlen- oder Glasfasern, -geweben oder -matten verstärkt sein können.
Das Rohr ist in der Regel länglich, z. B. zylinderförmig und weist einen kreisförmigen, ovalen oder polygonen Querschnitt auf. Das Rohr weist bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 100 mm, besonders bevorzugt 5 bis 50 mm. Die Länge des mit dem offenzelligen Schaumstoff gefüllten Rohres bzw. Rohrabschnittes liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 500 mm, besonders bevorzugt 10 bis 100 mm. Je nach Anwendungszweck, beispielsweise für Filtrationsanwendungen, dient das Rohr als Halterung oder Rahmen mit den für den jeweiligen Anwendungszweck üblichen Materialien, Ausmaßen und Formen, beispielsweise rechteckige oder quadratische Metall-, Kunststoffoder Holzrahmen.
Aufgrund der Elastizität des offenzelligen Schaumstoffes im Temperaturbereich von etwa -180°C bis + 200°C kann dieser auf einfache Weise in bereits vorgefertigte Rohre oder Behälterteile eingefügt werden. Selbst bei tiefen Temperaturen, beispielsweise unter -80°C bleibt der Schaumstoff elastisch. Eine Schädigung durch Verspröden tritt nicht auf. Aufgrund der Elastizität, Hitze- und Chemikalienbeständigkeit kann das erfindungsgemäße Rohr über einen weiten Temperaturbereich mit verschiedenen Chemi- kalien oder auch kryogenen Flüssigkeiten in Kontakt gebracht werden. Kryogene Flüssigkeiten weisen einen Siedepunkt unterhalb von - 80°C bei Normaldruck auf. Besonders bevorzugt sind flüssiger Luft, Stickstoff, Wasserstoff, Argon, Neon, Helium oder verflüssigte Treibstoffe, wie Propylen oder Erdgas, welches hauptsächlich aus Methan besteht.
In der Regel wird der offenzellige Schaumstoff passgenau ausgestanzt oder ausgeschnitten und in das Rohr eingebracht. Es ist aber auch möglich, ein Schaumstoffstück mit ungleichem Querschnitt in ein Rohr mit einheitlichem Querschnitt einzupassen. Dabei wird die Größe der Zellen und die Anzahl der Zellen pro Volumeneinheit entlang dem Rohr verändert. Beispielsweise kann ein kegelförmiges Schaumstoffstück in ein zylindrisches Rohr eingepasst werden, so das sich die Zellgröße von einem Ende zum anderen Ende kontinuierlich verkleinert.
Der Schaumstoff kann auch über ein offenes Ende des Rohres gestülpt werden und von Außen am Rohr befestigt sein, ohne in das Innere zu ragen. Es kann vorteilhaft sein, den Schaum als Einlage im Inneren einer perforierten Schraubkappe zu verwenden. Der Schaum kann in diesem Fall durch einfaches Aufschrauben befestigt werden.
Der offenzellige Schaumstoff kann durch eine Verklebung oder eine mechanische HaI- terung in dem Rohr befestigt werden. Passungenauigkeiten können durch Dichtmaterialien (z.B. auf Silikonbasis) ausgeglichen werden. Das erfindungsgemäß mit dem offenzelligen Schaumstoff gefüllte Rohr kann direkt oder über ein weiteres Rohr- oder Schlauchverbindungsstück mit einem Vorratsbehälter verbunden werden. Es kann je nach Verwendung auch mit weiteren gefüllten oder ungefüllten Rohren zu einem Röhrenverbund zusammengefasst werden
Besonders eignet sich das erfindungsgemäße Rohr als statischer Mischer für Flüssigkeiten. Beispielsweise eignet sich hierfür ein Y-förmiges Rohr, welches im unteren Teil oder in der Gabel mit dem offenzelligen Schaumstoff als aktives Mischelement gefüllt ist. Aufgrund der Porengröße der offenzelligen Poren ist es durch entsprechende Di- mensionierung möglich Mikroreaktoren zu fertigen. Eine verbesserte Durchmischung der ansonsten laminaren Strömung von zwei oder mehreren Komponente in dem offenzelligen Schaumstoff, kann mittels Anwendung von Ultraschall erreicht werden. Verwendet man für die Anwendung als statischer Mischer dünne und elastische Rohre, so kann die Durchmischung auch durch oszillierende Kompression verbessert werden.
Eine weitere Ausführungsform besteht in einem Hauptrohr, in das ein- oder mehrere Rohrstücke einmünden. Sowohl das Hauptrohr oder einzelne Rohrabschnitte als auch die Seitenrohre können mit dem offenzelligen Schaumstoff gefüllt sein. Auf diese Weise können zum Beispiel mehrere chemische Komponenten über die Seitenrohre ent- lang dem Hauptrohr zugeführt, gemischt und zur Reaktion gebracht werden. Die Abstände der Einmündungen und die Rohrdurchmesser können hierbei entsprechend der Reaktionskinetik angepasst werden.
Das erfindungsgemäße Rohr eignet sich auch zum Filtrieren von Flüssigkeiten oder Aerosolen, beispielsweise zum Entfernen von Trübstoffen aus Säften oder Maischen. Hierfür kann beispielsweise ein Trichter, in dessen rohrförmigen Ablauf der offenzellige Schaumstoff eingebracht ist, eingesetzt werden. Des weiteren eignet sich das erfindungsgemäße Rohr auch zur Filtration in der Medizin und Umwelttechnik, beispielsweise als Nierenfilter, Blutfilter oder zur Filtration von mit Schwebstoffen versetztem Wasser. Durch chemische Modifikation der Stege des offenzelligen Schaumstoffes, kann das erfindungsgemäße Rohr auch in der Chromatographie, z. B Gelchromatographie eingesetzt werden. Beispielsweise kann hierfür Acrylamid in dem offenzelligen Schaumstoff polymerisiert werden. Die hohe Laminarität der Stoffströme steigert den Trenneffekt.
Bevorzugt kann auch ein Rohr, in dem ein kegelförmiges Schaumstoffstück hineingedrückt wurde und in dem sich die Zellstruktur des eingepassten offenzelligen Schaumstoffes kontinuierlich von grobzellig nach feinzellig ändert, für die Filtration eingesetzt werden. Das zu filtrierende Medium wird dann auf das grobzellige Ende aufgegeben, wobei die groben Trübstoffe bevorzugt zuerst und die feinen Trübstoffe am Schluss in den Poren des Schaumstoffes aufgenommen werden. Durch diesen Effekt ist der Druckabfall am Filtermaterial gegenüber einem Filter geringer, der nur aus kleinen Po- ren besteht. Durch die Gradientenstruktur ist es möglich, dass sich die abfiltrierten Partikel im gesamten Material verteilen und sich nicht nur auf der Oberfläche ein Filterkuchen bildet, der zu einem hohen Druckabfall führt. Die Filtration grober Partikel, die nicht in die Schaumstruktur eindringen, kann dadurch verbessert werden, dass die O- berfläche des Schaumstoffkörpers vergrößert wurde.
Das erfindungsgemäße Rohr eignet sich auch zum Filtrieren oder Trennen von gasförmigen Stoffen, Flüssigkeiten oder Aerosolen, beispielsweise zum Entfernen von Trübstoffen aus Säften oder Maischen oder als Rußabscheider von Dieselfahrzeugen. Hierfür kann beispielsweise ein Trichter, in dessen rohrförmigen Ablauf der offenzellige Schaumstoff eingebracht ist, eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Rohr eignet sich auch für den Explosionsschutz, indem die Bildung bzw. Entzündung explosionsfähiger Gasgemische oder Stäube verhindert wird.
Das erfindungsgemäße Rohr kann auch zum Transport oder kontrollierten Verbrennen von flüssigen Brennstoffen genutzt werden. Aufgrund von Kapillarkräften nimmt der Schaumstoff den flüssigen Brennstoff auf, der an der Oberfläche des Schaumstoffs entzündet wird. Durch den Dochteffekt wird der flüssige Brennstoff weiter zum Ort der Verbrennung transportiert, wo er langsam und kontrolliert verbrennt ohne das der
Schaumstoff brennt oder verkohlt. Der Schaumstoff verhindert eine starke Erwärmung des Brennstoffs, der aufgrund erhöhter Verdunstung schneller verbraucht werden würde. Da der Melamin/Formaldehyd-Schaumstoff schwer entflammbar ist, brennt er nachdem der Brennstoff verbraucht ist nicht selbstständig weiter, sondern wird teilwei- se verkohlt. Aufgrund der hoch vernetzten Struktur des Melamin/Formaldehyd-Harzes tritt bei üblichen flüssigen Brennstoffen keine Quellung der Polymerstruktur auf, die zu einer nachteilhaften Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften und der Brandeigenschaften führen könnte.
Beispiele
Beispiel 1 (Teelicht)
Eine zylindrische Aluminiumschale mit einem Durchmesser von etwa 3 cm und einer Höhe von ca. 1 ,5 cm wurde mit einem offenzelligen Melamin/Formaldehyd-
Schaumstoff mit einer Dichte von etwa 10 kg/m3 (Basotect® der BASF Aktiengesellschaft) gefüllt. In die gefüllte Schale wurde 15 ml_ Ethanol gegeben und entzündet.
Die Schale mit dem offenzelligen Melamin/Formaldehyd-Schaumstoff erwärmte sich an der Unterseite nicht signifikant und konnte problemlos auf der Handfläche gehalten werden, ohne das es zu einer Verbrennung kam. Das Ethanol war erst nach einer Branddauer von 12,5 min verbraucht. Gegen Ende der Verbrennung erfolgte eine leich- te Verkohlung der obersten Schaumstoffschicht. Nach dem selbstständigen Auslöschen des Brandes wurde die selbe schaumstoffhaltige Schale erneut mit 15 ml_ Etha- nol gefüllt und entzündet. Die Branddauer verkürzte sich etwas auf 10 min. Die selbe Schale wurde zwei weitere Male mit Ethanol gefüllt und entzündet, wobei der Schaum- stoff weitgehend erhalten blieb. Es wurde lediglich eine zunehmende Verkrustung der Oberfläche bei einer Abnahme der Branddauer beobachtet.
Beispiel 2 (Basotect® als Docht)
Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass auf die mit Ethanol gefüllt Aluminiumschale mit einem Deckel aus Aluminium abdichtet wurde. Die Mitte des Deckels war perforiert. Durch die Öffnung wurde ein Strang Basotect® gesteckt, der in die E- thanol gefüllte Schale ragte und sich mit der Flüssigkeit tränkte. Der mit Ethanol getränkte Strang wurde entzündet und der Alkohol brannte kontrolliert ab. Die Brenndau- er war gegenüber Beispiel 1 um ein mehrfaches erhöht.
Vergleichsversuch 1 :
Analog Beispiel 1 wurde In eine Schale ohne Schaumstoff wurde 15 ml_ Ethanol gege- ben und entzündet. Die Schale ohne Schaumstoff erwärmte sich während der Verbrennung auch an der Unterseite stark und das Ethanol war nach einer Branddauer von 6.5 min vollständig verbraucht.
Beispiel 3:
Ein rechteckiger, thermoformbarer Melamin/Formaldehyd-Schaumstoffprobekörper gemäß Beispiel 1 in EP1505105 wurde mittels einer planaren Heißdampfpresse auf 50% seiner Ausgangdicke komprimiert. Die komprimierte Probe wurde 2 min bei 200 °C getempert und dadurch in der komprimierten Form fixiert.
Der mittlere Porendurchmesser (volumengemittelt) der thermoverformten Probe nach Quecksilber-Intrusion beträgt 1 17 μm. Eine unkomprimierte Vergleichsprobe weist einen mittleren Porendurchmesser von 170 μm auf.
Beispiel 4:
Ein zweiter thermoformbarer Melamin/Formaldehyd-Schaumstoffprobekörper gemäß Beispiel 1 in EP1505105 wurde derart keilförmig geschnitten, dass er eine Länge von 150 mm und eine Breite von 45 mm aufwies, wobei die Höhe gleichmäßig von 28 mm auf 88 mm zunahm. Dieser Probekörper wurde mittels einer planaren Heißdampfpresse auf eine einheitliche Höhe von 28 mm gepresst. Die Probe wurde 2 min bei 200 °C getempert und dadurch in der komprimierten Form fixiert. Der getemperte Probekörper weist eine Gradientenstruktur auf. Die Dichte und die Druckfestigkeit nehmen kontinuierlich mit steigendem Komprimierungsgrad zu. Der mittlere Porendurchmesser (Volumen) der thermoverformten Probe nach Quecksilber- Intrusionsmessungen beträgt am Ende mit der Ausgangshöhe von 28 mm 170 μm. Bei einer Vergleichsprobe aus dem Probenbereich mit einer Ausgangshöhe von 88 mm beträgt der mittlere Porendurchmesser 1 10 μm.
In Beispiel 3 wird gezeigt, dass Dichte und Porengröße des Schaumstoffs, die für FiIt- ration und Kapillarkräfte sehr wichtig sind, in einfacher Weise eingestellt werden können und auch Gradientenstrukturen zugänglich sind.
Beispiel 5:
In eine 100 ml Wund- und Blasenspritze (Einwegspritze) wird am unteren Ende eine Scheibe des offenzelligen Melamin/Formaldehyd-Schaumstoffs mit einer Dichte von etwa 10 kg/m3 (Basotect® der BASF Aktiengesellschaft) gelegt. Die Höhe der Scheibe betrug etwa 20 mm, der Durchmesser entsprach dem der Spritze.
In die oben geöffnete Einwegspritze wurden von oben, je 30 ml von zwei PU- Komponenten gegeben. Der Spritzenansaugkolben wurde aufgesetzt und die zuvor unver- mischten Komponenten durch die Schaumscheibe gedrückt. Die reaktiven PU- Komponenten wurden so stark vermischt, dass sie miteinander zur Reaktion kamen und sich nach Ausspritzen des Reaktionsgemisches ein homogener Polyurethanhart- schäum bildete.
Bei gleicher Vorgehensweise, jedoch ohne Einsatz des Schaumstoffs, wurden die Komponenten kaum vermischt, so dass ein Aufschäumen nur bedingt möglich war und der Schaum eine sehr inhomogene Struktur aufwies.
Eingesetztes Polyurethansystem:
Polyolkomponente bestehend aus: Polyetherol, Wasser, tert. Amin,
Silikonstabilisatoren, Treibmittel Visk: ca. 1000 mPa.s (25°C)
Isocyanatkomponente: Lupranat M 2OW ( Diphenyl- methandiisocyanat) Visk: 155-235 mPa.s (25°C)
In Beispiel 5 wird gezeigt, dass der erfindungsgemäße Schaumstoff als einfaches statisches Mischelement verwendet werden kann. Beispiel 6
In einen Glaskolben wurden 10 würfelförmige Proben (10*10*10mm) eines offenzelli- gen Melamin-Formaldehyd-Schaumstoffs mit einer Dichte von 9 kg/m3 (Basotect ®, BASF AG) gegeben und mit einer Lösung von 17,5 g Stearylisocyanat in 332,5 g Tou- lol, der 5 Tropfen eines Katalysators (Lupragen N 201 , BASF AG, 33%ige Lösung von Triethylendiamin in Dipropylenglykol) zugesetzt waren, getränkt. Die Lösung mit den getränkten Schaumstoffwürfeln wurde 8h bei 80°C unter Rückfluss erwärmt. Anschließend wurde die toluolische Lösung abdekantiert. Die Schaumstoffwürfel wurden durch Auspressen vom Großteil der aufgenommenen Flüssigkeit befreit bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Die Dichte der hydrophob modifizierten Schaumstoffproben beträgt 18,5 kg/m3. Der modifizierte Schaumstoff schwimmt auf einer Wasseroberfläche und wird von Wasser nicht merklich benetzt, die Wasseraufnahme liegt unter 5 Vol.-%.
Ein Y-förmiges Glasrohr mit einem Durchmesser von etwa 1 cm wurde derart befestig, dass zwei Öffnungen nach Unten zeigten und eine Öffnung nach Oben gerichtet war. Der eine nach Unten gerichtete Teil der Röhre wurde mit unmodifiziertem MeI- amin/Formaldehyd-Schaumstoff gefüllt. Der andere Teil der Röhre wurde mit hydrophob modifiziertem Schaumstoff gefüllt. Beide Schaumstofffüllungen reichten bis in den Teil des Y-förmigen Rohres, an dem alle drei Teilrohre sich trafen.
Durch die obige Öffnung wurde zunächst etwas Wasser gegeben. Dieses wurde vom unmodifizierten Schaumstoff aufgenommen. Anschließend wurde durch die obige Röhre etwas Toluol in das Glasrohr gegeben, das vom hydrophob modifizierten Schaum- stoff aufgenommen wurde.
In ein Becherglas wurde selektiv angefärbtes Wasser (Farbstoff: Cu-Phthalocyanin- Komplex, Basantol Blau 762 flüssig, BASF AG) und etwa die gleiche Menge Toluol gegeben. Dem Gemisch wurde schrittweise Chloroform zugesetzt, bis die Dichte der farblosen organischen Phase und der gefärbten wässrigen Phase sich soweit angeglichen hatten, dass die vollständige Trennung des Gemisches in zwei Phasen erst mindestens 5 Sekunden nach Rühren des Gemisches auftrat. Das Flüssigkeitsgemisch wurde erneut gerührt und sofort auf das gefüllte Glasrohr gegeben. Es zeigte sich, dass das Flüssigkeitsgemisch in dem Glasrohr getrennt wurde. Die angefärbte wässri- ge Phase floss über den mit unmodifiziertem Schaumstoff gefüllten Teil ab, während die farblose organische Phase über den Teil des Rohres mit hydrophob modifiziertem Schaumstoff abfloss. Beispiel 7:
Kalksteinstaub mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 1 bis 2 μm wurde mittels eines Luftstroms durch Basotect® -Vlies geleitet und die Staubkonzentration vor und hinter dem Filter bestimmt.
Vergleichsversuch V1
Beispiel 7 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass anstelle des BasotectO-Vlieses ein Standardfilter aus Nadelfilz eingesetzt wurde.
Die Ergebnisse von Beispiel 7 und dem Vergleichsversuch V1 sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Basotect®-Vlies wurde ein deutlich geringerer Druckanstieg bei einem nur geringfügig geringerem Abscheidungsgrad beo- bachtet.
Tabelle 1 :

Claims

Patentansprüche
1. Rohr, gefüllt mit einem offenzelligen Schaumstoff auf Basis eines Aminoplasten
2. Rohr nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es der offenzellige Schaumstoff eine Rohdichte im Bereich von 3 - 100 g/l aufweist.
3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der offenzellige Schaumstoff aus einem Melamin/Formaldehyd-Harz besteht.
4. Rohr nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der offenzellige Schaumstoff in verschiedenen Rohrabschnitten eine unterschiedliche Porengrö- ßenverteilung aufweist.
5. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrmantel aus Glas, Metall oder Kunststoff besteht.
6. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 100 mm aufweist und die Länge des mit dem offenzelligen Schaumstoff gefüllten Rohrabschnittes im Bereich von 5 bis 500 mm liegt.
7. Vorratsbehälter, welcher mit einem rohrförmigen Abschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 6 verbunden ist.
8. Verwendung eines Rohrs nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als statischer Mischer für Flüssigkeiten.
9. Verwendung des Rohres nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Filtrieren von Flüssigkeiten oder Gasen.
10. Verwendung des Vorratsbehälters nach Anspruch 7 zum Verbrennen flüssiger Brennstoffe.
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