DE1905595A1 - Porous structural elements for filters - catalyst carriers battery electrodes and - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von porösen Bauelementen und Formteilen Für Filterzwecke, als Katalysatorträger, Elektroden für Batterien und Brennstoffzellen und dergleichen werden bekanntermaßen poröse Vliese, Platten, Formkörper und dergleichen aus pulverförmigen oder auch faserförmigen Stoffen verwendet. Die aus Metalipulvern, Metallfasern, keramischen Stoffen und Graphit und dergleichen hergestellten Bauelemente und Formteile werden in der Regel bei verhältnisma#ßig hohen Temperaturen gesintert. Da die Sintertemperaturen oft über 1oo00C liegen, sind die Einrichtungen für die Sinterprozesse aufwendig und die Herstellungsverfahren für die gekannten Bauteile kostspielig.Process for the production of porous components and molded parts For filter purposes, as a catalyst carrier, electrodes for batteries and fuel cells and the like are known to be porous nonwovens, plates, molded bodies and the like made of powdery or fibrous materials used. The ones made of metal powders, Metal fibers, ceramics and graphite and the like manufactured components and molded parts are usually sintered at relatively high temperatures. Since the sintering temperatures are often over 10000C, the facilities for the Sintering processes are complex and the manufacturing processes for the known components expensive.
Bekanntermaßen werden auch aus Kunststoffen bestehende poröse Bauteile und Formelemente in der Regel gesintert.It is known that porous components made of plastics are also used and molded elements are usually sintered.
Bei Kunststoffen haben sich Jedoch auch Verfahren bewährt, bei denen beispielsweise Kunststoff-Fasern mit Hilfe von Klebstoffen, Naturkautschuk und dergleichen Haftmittel untereinander verbunden werden. Auch Metallpulver, Metallfasern und keramische Pulver und Fasern lassen sich mit Hilfe von Kunststoff-Klebern so verbinden, daß formbeständige poröse Bauelemente und Formteile entstehen. Die Anwendungsbereiche von Kunststoffklebern und mit Hilfe von Kunststoffen verklebten Bauelementen oder Formteilen aus metallischen und keramischen Stoffen sind Jedoch begrenzt, da die Kunststoffe keine ausreichende Temperaturbeständigkeit aufweisen. Ein weiterer Nachteil ist sehr oft die ungenügende Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel.In the case of plastics, however, processes have also proven effective in which for example plastic fibers with the help of adhesives, natural rubber and the like Adhesive are connected to each other. Also metal powder, metal fibers and ceramic Powder and fibers can be connected with the help of plastic adhesives so that Dimensionally stable porous components and molded parts are created. The areas of application of plastic adhesives and components bonded with the help of plastics or Molded parts made of metallic and ceramic materials are limited, however, as the Plastics do not have sufficient temperature resistance. Another disadvantage is very often the insufficient resistance to organic solvents.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben und die organischen, nicht oder nur wenig temperaturbeständigen Haftmittel durch andere Substanzen zu ersetzen.The invention is based on the object of eliminating these disadvantages and organic adhesives that are not or only slightly temperature-resistant to replace other substances.
Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines Verfahrens zur Herstellung von porösen Baueleranten oder Formteilen aus faserförmigen, metallischen und/oder nichtmetallischen Stoffen, welches erfindungsgsmEß dadurch gekennzeichnet ist, daß die faserförmigen Stoffe mit einer in einer bei erhöhter Temperatur verdampfenden Flüssigkeit verteilten temperaturbeständigen Substanz, deren Schmelzpunkt niedriger liegt als der Schmelzpunkt der faserförmigen Stoffe, über#ogen werden, die Flüssigkeit aus dem Uberzug verdampft und anschließend die verbleibende Substanz verschmolzen wird.This object is achieved by means of a manufacturing method of porous structural elements or molded parts made of fibrous, metallic and / or non-metallic substances, which according to the invention is characterized in that the fibrous substances with an evaporating in a at elevated temperature Liquid spread temperature resistant substance, the melting point of which is lower lies as the melting point of the fibrous substances that are above the liquid evaporated from the coating and then fused the remaining substance will.
Derartige temperaturbeständige und in der Regel auch korrosionsbestandige Stoffe sind beispielsweise Lote oder auch nichtmetallische Stoffe wie Emails, Silikate, Borate, Phosphate und dergleichen. Zwar ist die Verwendung von schmelzenden Kottiponenten in der Sintertechnik an sich bekannt; es ist Jedoch schwierig, beispielsweise Metallfasern oder auch keramische Fasern mit Loten zu ummanteln. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht nun darauf, daß die Lote oder sonstigen temperaturbeständigen anorganischen Stoffe, wie Emails oder dergleichen über Aufschlämmung in flüssigen Medien auf die zu verbindenden Fasern aufgebracht werden.Such temperature-resistant and, as a rule, also corrosion-resistant Substances are, for example, solders or non-metallic substances such as enamels, silicates, Borates, phosphates and the like. True, the use of melting Kottiponenten known per se in sintering technology; however, it is difficult, for example, metal fibers or to coat ceramic fibers with solder. The inventive method is now based on the fact that the solders or other temperature-resistant inorganic Substances such as enamels or the like via slurry in liquid media on the to be connected fibers are applied.
Dabei werden ~ für die Auf schlämmung Flüssigkeiten verwendet, die bei der Schmelztemperatur der Lote oder Emails oder der sonstigen temperaturbeständigen Substanzen rückstandslos abdampfen. Anschließend wird die auf den Fasern verbliebene Substanz verschmolzen.Liquids are used for the suspension which at the melting temperature of the solders or enamels or other temperature-resistant ones Evaporate substances without leaving any residue. Then the remaining on the fibers Substance fused.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn den zur Aufschlämmung dienenden Flüssigkeiten Haftmittel, wie beispielsweise Polyvinylalkohol, zugesetztwerden, so daß nicht nur die Aufschlämmung auf den einzelnen Fasern sicher haftet, sondern auch die mit der Aufschlämmung belegten Fasern untereinander verkleben. Die Auswahl dieser zusätzlichen Haftmittel wird vergleichsweise groß. Es können alle Haftmittel verwendet werden, die einerseits eine klebende Wirkung haben, andererseits aber rückstandslos bei Temperaturen verdampfen, die unterhalb des Schmelzpunkts der temperaturbeständigen Substanz, wie der Lote, Emails und dergleichen liegen.It is particularly advantageous if the slurry used Adhesives such as polyvinyl alcohol are added to liquids, so that not only does the slurry adhere securely to the individual fibers, but also stick the fibers covered with the slurry to one another. The selection this additional adhesive becomes comparatively large. All adhesives can be used are used, which on the one hand have an adhesive effect, but on the other hand Evaporate residue-free at temperatures below the melting point of the temperature-resistant Substance, like the plumb bobs, emails and the like.
Versuche haben gezeigt, daß Haftmittel, wie Beispielsweise Polyvinylalkohol, nicht unbedingt der Aufschlämmung zugesetzt werden müssen. Es ist vielmehr auch möglich, die zu verbindenden Faserteilchen zunächst mit einer z.B. wässrigen, Haftmittel enthaltenden Lösung oder Dispersion untereinander zu verbinden und nach dem Antrocknen dieser Lösung oder Dispersion mit der Aufschlämmung der temperaturbeständigen Substanz, beispielsweise einer Lotaufschlämmung oder einem Emailschlicker, zu versetzen. Dabei kann man die faserförmigen Stoffe, nachdem man sie zunächst mit dem Haftmittel als erstem Uberzug überzogen hat, anschließend zu der für die Bauelemente und Formteile gewünschten Form ausformen und daraufhin mit der Aufschlämmung der temperaturbeständigen Substanz überziehen und diese auf trocknen.Experiments have shown that adhesives, such as polyvinyl alcohol, need not necessarily be added to the slurry. Rather, it is too It is possible to first coat the fiber particles to be connected with, for example, an aqueous adhesive containing solution or dispersion to connect with each other and after drying this solution or dispersion with the slurry of the temperature-resistant substance, for example a solder slurry or an enamel slip. Included you can use the fibrous materials after you first treat them with the adhesive as first coating, then to that for the components and molded parts Form the desired shape and then with the slurry of the temperature-resistant Coating the substance and drying it.
Man kann auch das Haftmittel der in der Flüssigkeit verteilten temperaturbeständigen Substanz zusetzen und zusammen mit dieser als überzug aufbringen, und es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn man das Aufbringen dieser Uberzüge auf die faser£Urmlgen Stoffe in der Weise vornimmt, daß man diese in einem die#Uberzugssubstanzen enthaltenden Gas-Flüssigkeitsstrom auf mit Trennschichten versehene ruhende oder sich bewegende formgebende Unterlagen auf sprüht.One can also use the adhesive of the temperature-resistant distributed in the liquid Add the substance and apply it together with it as a coating, and it is done Proven to be advantageous when applying these coatings to the Fibrous original substances are made in such a way that they become the covering substances containing gas-liquid stream on static or provided with separating layers sprayed on moving shaping documents.
Dies ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens der darin besteht, daß man die Bauelemente oder Formteile auf mit Trennmittel versehene Unterlagen aufbringen und nach dem Trocknungsprozess abnehmen und ohne zusätzliche Stützform der Wärmebehandlung unterziehen kann.This is a further advantage of the method according to the invention consists in the fact that the components or molded parts are provided with a release agent Apply documents and remove after the drying process and without additional Support mold can undergo heat treatment.
Das bei der Sintertechnik im allgemeinen notwendige Verpressen wird dadurch sicher umgangen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet daher die Möglichkeit, solche Bauelemente und Formteile aus faserförmigen Stoffen herzustellen, deren Porenvolumen bis zu 98 % beträgt. Bei besonderen Anwendungsfällen, beispielsweise in der Filtertechnik, werden sehr oft Elemente gewünscht, die einerseits eine sehr große Porosität haben, andererseits auch eine genügend hohe mechanische Stabilität aufweisen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ohne weiteres möglich, daß man die faserförmigen Stoffe mit dem oder den Überzügen versieht und dann auf nicht mit Trennschichten versehene Stützkörper oder Stützgerüste aus beispielsweise perforierten Blechen, Drähten, Drahtgeweben, Drahtgeflechten und dergleichen aufbringt, dann durch Wärmebehandlung die nach Verdampfen der Flüssigkeit verbleibenden Substanzen aufschmilzt und dabei die faserförmigen Stoffe mit dem Stützkötper verbindet. Es tritt dann, wenn man bei der Wärmebehandlung über den Schmelzpunkt der verwendeten temperaturbeständigen Substanzen, wie Lote oder Emails, erhitzt, nicht nur eine einwandfreie Verbindung zwischen den einzelpen Faserteilchen sondern auch eine einwandfreie Verbindung mit den StützgerUsten ein.Pressing, which is generally necessary in sintering technology, is used thus safely bypassed. The method according to the invention therefore offers the possibility of to produce such components and molded parts from fibrous materials, their pore volume up to 98%. For special applications, for example in filter technology, elements are very often required that have a very high porosity on the one hand, on the other hand also have a sufficiently high mechanical stability. After this Process according to the invention, it is easily possible that the fibrous Provides fabrics with the coating or coatings and then not with separating layers provided support bodies or support frames made of, for example, perforated sheet metal, Applies wires, wire cloth, wire mesh and the like, then by heat treatment the substances remaining after evaporation of the liquid melts and thereby connects the fibrous materials with the support body. It occurs when you in the heat treatment above the melting point of the temperature-resistant used Substances such as solders or enamels are heated, not just a perfect connection between the individual fiber particles but also a perfect connection with the support frame.
Eine besonders vorteilhafte Methode, die Fasern mit klebenden Stoffen und gegebenenfalls mit Loten und Emails und dergleichen temperaturbe ständigen Substanzen enthaltenden Uberzügen zu versehen, besteht darin, daß . Fasern in einen beispielsweise mit Hilfe einer Spritzpistole erzeugten Flüssigkeits-Oas-Strom rieseln und in diesem Strom mitgerissen werden, so daß sie auf die Jeweilige Unterlage zusammen mit die Heftung sichernden Substanzen aufgesprüht werden. Die z.#. Lote und Emails können dabei entweder zusammen mit den Fasern in diesem Flüssigkeits-Gas-Strom rieseln, oder auch der Sprühflüssigkeit feinpulverisiert beigemischt sein.A particularly advantageous method of bonding the fibers with adhesive fabrics and optionally with solders and enamels and the like temperature-resistant substances containing coatings to provide, consists in that. Fibers in one for example with the help of a spray gun generated liquid oas flow trickle and in this Electricity will be carried away, so that they are on the respective pad together with the Staple-securing substances are sprayed on. The z. #. Solders and emails can either trickle together with the fibers in this liquid-gas stream, or finely powdered mixed with the spray liquid.
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