SE513238C2 - Förfarande för framställning av avfuktningselement samt användning av vattenglaslösning för impregnering av papper vid förfarandet - Google Patents

Description

15 20 25 513 238 2 och torkas till bildning av hydratiserat vattenglas med en vattenhalt av 3 - 20 %.

Den så bildade matrisen nedsänks därefter i syra så att silika-hydrogel bildas.

SE, B, 460 021 hänför sig också till ett avfuktningselement som består av ett laminat av ensidigt korrugerade ark av keramiska fibrer med en papperstjocklek på 0,18 - 0,25 mm, en våglängd på 2,5 - 4,2 mm och en våghöjd på 1,5 - 2,3 mm. Detta lami- nat är impregnerat med en aktiv kiseldioxid-aluminiumoxid-aerogel som består av 97 - 85 % kiseldioxid och 3 - 15 % aluminiumoxid. Elementet framställs genom att keramiskt papper doppas i en vattenlösning av vattenglas varefter det torkas. Däref- ter neddoppas det i en vattenlösning av aluminiumsulfat och torkas på nytt. Även SE, B, 462 671 beskriver ett förfarande för framställning av ett avfuktning- selement där ett laminat av vågark och planskiktsark impregneras med en vattenlös- ning av vattenglas följt av torkning och uppvärmning till en vattenhalt av 5 - 45 % följt av neddoppning i en vattenlösning av ett metallsalt och till sist ytterligare tork- ning och uppvärmning.

SE, B, 469 976 redogör för ett förfarande för framställning av avfuktningselement, där pappersbanor med ett fonnbart material såsom glasfiber eller cellulosa indränks med koncentrerad vattenglaslösning och torkas till cirka 45 - 65 % torrhalt med av- seende på vattenglaset och wellas. Efter vvellningen torkas det bildade laminatet till en torrhalt på cirka 60 - 95 %.

EP, B, O,642,384 behandlar ett förfarande för behandling av avfuktningselement i syfte att påverka porstorleken hos kiselgelen. Detta sker genom behandling med sy- ra, bas samt en stabiliseringslösning innehållande salter av zink, aluminium och fos- fat. Även här anges att vattenglas påföres papperet och att detta vattenglas sedan torkas.

Alla dokument som anförts ovan anger ett impregneringssteg följt av torkning i samband med framställning av avfukningselement bestående av en kiselgelmatris. 10 25 513 238 3 Torkningssteg är energikrävande och leder därigenom till högre kostnader. Vidare kan det vara svårt att påföra tillräckliga mängder vattenglas när lösningen har den låga koncentration som känd teknik kräver, vilket leder till att de framställda avfukt- ningselementen får begränsat med kiselgel och därmed ej optimal kapacitet. Det finns således ett behov av förbättrade förfaranden som leder till lägre produktions- kostnader och högre prestanda och kvalitet lios slutprodukten.

Sammandrag av uppfinningen Det har nu visat sig att det är möjligt att heltieliminera torkningssteget efter ned- sänkningen av papper i vattenglaslösningengoch samtidigt öka mängden påförd ki- selgelmatris, genom att utnyttja ett förfarande omfattande stegen: a) tillhandahållande av ett stycke papper, såsom planskiktspapper och/eller vågpap- per; i b) nedsänkriing av nämnda papper i en högkoncentrerad vattenglaslösning vid en temperatur inom intervallet 45 - 95 °C; och c) kylning av det nedsänkta papperet med luft med en temperatur av högst 35 °C och företrädesvis högst 25 °C.

Definitioner Den här använda termen ”vattenglas” hänför: sig till vattenlösningar av natriumsili- kat (”natronvattenglas”) eller kaliumsilikat ('fkalivattenglas””). Natronvattenglas re- spektive kalivattenglas betecknas ofta (Na2Op)m(SiO2),, respektive (K2O)m(SiO2)n, och som synes kan molförhållandet mellan de båda oxidema (n/m) variera. Vad gäller denna uppfinning är natronvattenglas nied n/m inom intervallet 3,2 - 3,5 före- dragna, och vattenglas med n/m från 3,3 till är särskilt föredragna.

Den här använda termen ”högkoncentrerat vattenglas” hänför sig till vattenglas med en viskositet vid 45°C på åtminstone 350 mPas. Den övre gränsen för viskositeten l0 15 513 238 4 är 800 mPas vid 95°C. Viskositeten hos högkoncentrerat vattenglas vid rumstempe- ratur är så hög att det vid denna temperatur i praktiken är mycket svårt att föra ner papper i vattenglaset och få vattenglaset att väta papperet. Ett typiskt koncentrerat vattenglas enligt känd teknik har vid 20°C en viskositet på upp till 200 mPas. Hög- koncentrerat vattenglas har däremot en avsevärt högre viskositet vid 20°C och kan i sin minst koncentrerade form liknas vid kall sirap.

Den här använda termen ”papper” hänför sig till ark framställda av organiska fibrer, såsom cellulosa, eller oorganiska fibrer, såsom keramiska fibrer, glasfibrer, slaggfib- rer, kolfibrer och mineralfibrer, samt blandningar av dessa. Oorganiska fibrer är fö- redragna. Det är även föredraget att använda glasfibrer och/eller mineralfibrer med en inblandning av upp till 20 % cellulosafibrer eller konstfibrer. Papperets tjocklek uppgår typiskt till 0,1 - 0,3 mm. Vågpapperets våghöjd uppgår typiskt till 1 - 5 mm och dess våglängd uppgår typiskt till 1,5 - 7 mm. Papperets vikt uppgår typiskt till 20 _ so g/mz.

Detaljerad beskrivning av uppfinningg Som tidigare nämnts hänför sig uppfinningen till ett förfarande för framställning av avfuktningselement bestående av en matris av papper som impregnerats med vat- tenglas för senare omvandling till kiselgel. Istället för att utgå från koncentrerat vat- tenglas som råvara för kiselgelen används högkoncentrerat vattenglas. Denna är så högviskös att man inte praktiskt kan impregnera ett papper med den vid rumstempe- ratur. Om det högkoncentrerade vattenglaset värms upp till 45 - 95 °C blir det emellertid Iättflytande och fungerar som koncentrerat vattenglas. Det papper som skall impregneras förs alltså ned i varmt högkoncentrerat vattenglas och kyls däref- ter med luft av högst 35 °C, företrädesvis högst 25 °C. Någon torkning behöver inte ske. Det kylda impregnerade papperet har dessutom bra klistringsegenskaper och kan lätt sarnrnanfogas. 10 15 20 25 513 238 så Högkoncentrerat vattenglas kan exempelvis framställas genom att indunsta en del av vattnet i koncentrerat vattenglas före tillverkningen.

Vid konventionell impregnering med vattenglas torkas det impregnerade papperet med värme. I samband med detta blir vattenglaset lättflytande och börjar rinna. l processen enligt uppfinningen finns ingen risk för detta eftersom det högkoncentre- rade vattenglaset stelnar vid kylningssteget.

Vid framställning av avfuktningselement doppas papperet som impregnerats med vattenglas sedan i en lösning av både syra och metallsalt där sammansättningen valts så att produkten får bra mekanisk styrka och hög avfuktningskapacitet. Exempel på metallsalter kan hämtas ur SE-B-462 671. Lämpliga syror är svavelsyra till metall- sulfater, fosforsyra till metallfosfater, salpetersyra till metallnitrater och saltsyra till metallkloiider. En metallsaltlösning ger en gel med god stabilitet men eftersom lågt pH krävs för att få en bra fuktupptagningskapacitet måste ett stort saltöverskott fin- nas för att lågt pH skall kunna erhållas. Om bara syra används får gelen bra kapaci- tet men bryts lâtt ned vid vanlig avfuktning. i Efter detta steg tvättas den erhållna matrisen fmed vatten och torkas till färdig pro- dukt.

Det finns många fördelar med denna process, Genom processen blir det möjligt att tillföra mer vattenglas per ytenhet papper eftersom det högkoncentrerade vattengla- set naturligtvis är mer koncentrerat än koncentrerat vattenglas. Detta ger större fuk- tupptagningskapacitet hos slutprodukten. Vidare blir energiförbrukningen, och dar- med produktionskostnaden, lägre eftersom ingen torkning behöver ske efter impreg- neringen. Att torka ett blött papper förbrukarïstora mängder energi eftersom man i detta fall måste utnyttja varmluft eller IR-larripor. Ingen dyrbar torkningsutrustning behöver heller anskaffas. Slutligen får produkten bättre egenskaper eftersom det inte finns någon risk att vattenglaset börjar rinna efter impregneringen. 10 15 25 513 238 6 Uppñnningen kommer nu närmare att beskrivas med hänvisning till bifogade figu- rer, där Figur 1 visar en principskiss över en process för framställning av ett avfuktning- selement enligt uppfinningen; Figur 2 visar ett diagram med järnviktskurvor för material för avfuktningselement.

Fuktkvoten (g absorberat vatten/ 100 g torrt material) är avsatt som funktion av den relativa fuktigheten för dels ett material framställt enligt uppfinningen (A) och dels ett material enligt känd teknik (B); Figur 3 visar ett laminat av planskiktspapper och vågpapper som utnyttjas vid fram- ställning av rototn i en luftavfuktare; Figur 4 visar en delsektor av den färdiga avfuktairotorn. Rotom är uppbyggd av ett laminat såsom det som visas i figur 3, och vid framställningen av rotom har detta larninat virats runt en axel; och Figur 5 visar den princip enligt vilken avfuktningselementet arbetar. Den luft som skall avfuktas får passera i en ström genom kanaler i ett roterande avfuktningsele- ment. Uppvännd luft får samtidigt passera i motstöm genom en annan sektor av det roterande avfuktningselementet. l den i figur 1 visade anläggningen betecknar 10 och 28 rullar av en pappersbana.

Från pappersrullen 10 avlindas pappersbanan och leds över en brytrulle 12 ned i ett kar 14 som innehåller uppvärmt högkoncentrerat vattenglas. Data för typiska hög- koncentrerade vattenglas som är lämpliga i samband med denna uppfinning framgår ur tabell l nedan: Tabell l: Exempel på data för högkoncentrerade vattenglaslösningar 10 15 25 513 238 7 Molförhållande SiOzfNazO 3,3 - 3,4 Densitet (kg/aint) 1,41 11,45 Användbar inom intervallet 45 - 90 °C Optimal densitet (kg/dmB) 1,43 å Optimal temperatur 70 °C _ Tabell 2 nedan anger två exempel på högkoriicentrerade vattenglaslösningar och de- ras viskositeter. Lösningama är valda så att de ligger nära de gränser för viskositeten som gäller för högkoncentrerade vattenglaslösningar enligt uppfinningen.

Tabell 2: Exempel på data för två högkoncentrerade vattenglaslösningar Exempel A Exempel B Molförhållande SiOz/NazO 3,35 3,35 Densitet (kg/dmß) 1,425 1,450 Viskositet 377 mPa.s vid 45°C 800 mPa.s vid 90°C Pappersbanan 18 leds ner under nivån för den högkoncentrerade varma (med en temperatur från 45 - 95 °C) vattenglaslösningen i karet 14 med hjälp av en rulle 16 som är nedsänkt i lösningen. Vid passagen gfenom karet 14 indränks pappersbanan 18 med högkoncentrerad vattenglaslösning så att pappersbanan mättas med lösning- en. Efter indränkningen passerar pappersbanan uppåt genom kylkammare 20 där luft av rumstemperatur blåses mot pappersbanan 18. Via brytrullar 22 och 24 tillföres därefter pappersbanan 18 en wellningsvals 26 för bildning av vågpapper med ett stort antal små veck i pappersbanan. Typiskt' har det bildade vågpapperet som tidiga- re nämnts en våghöjd på 1 - 5 mm och en våglängd på 1,5 - 7 mm. Från pappersrul- len 28 avlindas en andra pappersbana 36 och tillföres via en brytrulle 30 ett kar 32 som innehåller uppvärmd högkoncentrerad xíattenglaslösning och i vilken pappers- banan 36 förs ned via en rulle 34. Pappersbafirian 36 indränks och får passera uppåt genom kylkammare 38 där luft av rumstemperatur blåses mot pappersbanan 36.

Från kylkammaren 38 tillföres pappersbanan 36 via en brytrulle 40 samman- fogningsvals 42 där de båda pappersbanoma 18 och 36 sammanfogas till en impreg- 10 513 238 nerad wellpappmatiis. Inget lim behöver därvid tillföras då de impregnerade pap- persbanoma 18 och 36 efter kylsteget lätt kan vidhäfta till varandra.

Processen enligt uppfinningen leder fram till en matris som innehåller 10 - 25 % mer kiselgel än matriser gjorda med känd teknik om man utgår från samma papper- styp, lägger på samma volym vattenglas samt skapar geometiiskt och dimensions- mässigt sarnrna typ av matris. Detta illustreras i figur 2, vilken figur visar två jäm- viktskurvor för material i avfuktningselement. Kurva A hänför sig till ett material framställt enligt denna uppfinning, medan kurva B representerar ett material fram- ställt enligt SE 469 976. A och B förutsätts framställt med identiska fiberpapper som utgångsmaterial vilket belagts med lika tjocka skikt med högkoncentrerat vattenglas för kurva A och vanligt koncentrerat vattenglas för kurva B.

Claims (2)

1. l0 25 513 238 9 Patentkrav lt Förfarande för impregnering av papper med vattenglas, såsom natronvattenglas eller kalivattenglas, vilket impregnerade papper kan användas som avfuktning- selement, och vilket förfarande omfattande stegen: a) tillhandahållande av ett stycke papper, såsom planskiktspapper och/eller vågpap- per; i b) nedsänkning av nämnda papper i en högkoncentrerad vattenglaslösning vid en temperatur inom intervallet 45 - 95 °C, nämnda högkoncentrerade vatteng- laslösning har en viskositet på åtminstonei35O mPa.s vid en temperatur av 45 °C; och c) kylning av det nedsänkta papperet med luft med en temperatur av högst 35 °C och företrädesvis högst 25 °C.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den högkoncentrerade vattenglas- lösningen har en viskositet av högst 800 mPa.s vid en temperatur av 95 °C. b.) _ Förfarande enligt krav l eller krav 2, kännetecknat av att vattenglaset är ett na- tronvattenglas. 4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att molförhållandet mellan SiOz och NazO i natronvattenglaset är 3,2 - 3,5. 5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av, att molförhållandet mellan SiOz och NagO i natronvattenglaset är 3,3 - 3,4. 6. Förfarande enligt något av krav 1 - 5, kännetecknat av att papperet är framställt av oorganiska fibrer, såsom keramiska fibtfer, glasfibrer, slaggñbrer, kolfibrer och mineralfibrer, med en inblandning av 0 - % cellulosafibrer eller konstfibrer. 10 15 513 238 10 7. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att papperets vikt uppgår till 20 - 50 g/mz. 8_ Förfarande enligt något av krav 1 - 7, kännetecknat av att papperet efter steg c) doppas i en vattenlösning av ett metallsalt, såsom aluminiumsulfat, magnesium- sulfat, primärt alumíniumfosfat (A12O3 . 913205), magnesiumklorid eller alumini- umnitrat, och en syra såsom svavelsyra, fosforsyra, saltsyra eller salpetersyra. 9. Användning av ett högkoncentrerad vattenglaslösning med en viskositet på åt- minstone 350 mPa.s vid en temperatur av 45 °C, för impregnering av papper i samband med framställning av avfuktningselement. 10. Användning enligt krav 9, kännetecknad av att det högkoncentrerade vatteng- laslösningen har en viskositet av högst 800 mPa.s vid en temperatur av 95 °C.