DE2511577B2

DE2511577B2 - Verfahren zur herstellung eines kontaktkoerpers

Info

Publication number: DE2511577B2
Application number: DE19752511577
Authority: DE
Inventors: Per Lidingö Norbäck (Schweden)
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1974-04-09
Filing date: 1975-03-17
Publication date: 1978-01-12
Also published as: US4021282A; USRE30575E; FR2267204B1; DK141175A; DD117439A5; CA1058601A; SE7404816L; FR2267204A1; JPS50141605A; SU603329A3; ES436415A1; AU7989275A; CH602513A5; GB1502374A; SE381250B; NL7504227A; BE827428A; IT1034892B; DE2511577A1; DE2511577C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktkörpers für wenigstens ein strömendes Mittel, vorzugsweise einen Austauschkörper für Wärme und/oder Feuchtigkeit, wobei Schichten aus Asbestfasern ganz oder teilweise gefaltet bzw. gewellt oder mit Ausbuchtungen versehen werden, derart, daß sie sich an voneinander getrennten Stellen gegeneinander abstützen und dazwischen durchlaufende Kanäle für die Mittel bilden, wonach den Schichten anorganische Stoffe zugeführt werden, die zusammen einen Niederschlag auf den Asbestfasern erzeugen, die ihrerseits so beschaffen sind, daß sie bei Erhitzung auf einen bestimmten Temperaturbereich Kristallwasser abgeben. Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist jede zweite Schicht gewellt und jede zweite dazwischenliegende eben, wobei sie sich entlang der Wellenkämme abstützen, derart, daß der Austauschkörper von durchlaufenden, parallelen Kanälen ausgefüllt wird. Ein wesentliches Anwendungsgebiet für die Erfindung ist die Übertragung von Wärme und/oder Feuchtigkeit zwischen zwei Luftströmen, z. B. bei der Ventilation von Räumlichkeiten mit Hilfe von Frischluft oder bei Lufttrocknung. Der Austauschkörper kann als Rotor ausgeführt sein, der sich auf einer geschlossenen Kreisbahn zwischen zwei Durchlässen bewegt, die von den beiden Luftströmen. wie aus einer Räumlichkeit austretender verbrauchter Luft und eintretender Frischluft, durchströmt werden.

Ein aus Asbestschichten oder -folien aufgebauter Kontaktkörper besitzt an sich unzureichende Festigkeit, und es ist daher bekannt, die Schichten mit anorganischen Stoffen zu durchtränken, die zusammen einen wasserunlöslichen Belag oder Niederschlag auf den Schichten erzeugen, wodurch die mechanische Festigkeit bzw. die Naßfestigkeit des Austauschkörpers verbessert wird. Beispiele für derartige bekannte Verfahren sind in der DT-PS 12 52 571 und der DT-AS 12 99 665 beschrieben. Als Tränkstoffe seien beispielsweise Wasserglaslösung und Kalziumchlorid genannt, die zusammen einen schwerlöslichen Niederschlag von Kalzium- und Siliziumverbindungen auf den Schichten bzw. den Fasern ergeben. Der unlösliche Niederschlag kann auch aus Siliziumdioxyd bestehen, wobei die Schichten mit Wasserglaslösung und einer Säure getränkt werden und diese zusammen ein Gel bilden, das bei Steigerung der Temperaturen in einen wasserunlöslichen Niederschlag von Siliziumdioxyd übergeht. Bei diesen bekannten Verfahren wird der Austauschkörper nach oder während der Erzeugung des festen Niederschlags erhitzt, und zwar um einerseits, organische Bestandteile der Asbestschichten zu beseitigen, und andererseits die Festigkeit des Niederschlags und damit die der Schichten zu erhöhen. Bei diesen Verfahren wurde die Temperatur nicht so weit erhöht daß der Umwandlungs- oder sog. Kristallisationspunkt für die Asbestfasern erreicht wurde, damit diese nicht durch Entweichen des Kristallwassers ihren Fasercharakter und damit die ihnen innewohnende Festigkeit verlören. Bei Eihitzung über den Umwandlungspunkt hinaus gehen die Asbestfasern nämlich in einen nahezu pulverartigen Zustand über und können dann nicht mehr dazu beitragen, dem Austauschkörper die notwendige Steifigkeit und Festigkeit zu verleihen.

Es ist auch bekannt (DT-OS 16 46 695), einen nach den vorgenannten Verfahren aus Asbestfasern hergestellten Austauschkörperrohling mit einem Belag von einem oder mehreren Stoffen zu versehen, die bei Erhitzung zu einer den Kristallisationspunkt oder die Dehydriertemperatur für Asbestfasern übersteigenden Temperatur zusammensintern und ein Gerüst oder Skelett bilden, das an die Stelle der Asbestfasern tritt und dem Körper die mechanische Festigkeit gibt. Die den Körper bildenden Schichten erhalten hierbei somit eine Art keramischer Beschaffenheit. Der Niederschlag läßt sich durch Tränkung der Schichten mit Aluminiumchlorid und Wasserglas in Wasserlösung erhalten, und bei Erhitzung entsteht eine leichtsinternde, Aluminium- und Siliziumoxyd enthaltende Phase. Die Temperatur muß hoch sein, etwa 100O⁰C und mehr, wobei die Endtemperatur innerhalb enger Grenzen gehalten werden muß, um zu vermeiden, daß die Schichten ihre Form verlieren und zusammensinken. Es ist schwer, in einem Ofen eine gleichmäßige und gleichbleibende Temperatur aufrechtzuerhalten. Hinzu kommt noch, daß der Niederschlag oft in verschiedenen Teilen des Körpers eine unterschiedliche Zusammensetzung hat und damit ungleiche Endtemperaturen erfordert, um zu dem gewünschten Gerüst zusammenzusintern.

Gemäß der Erfindung wird nun stattdessen so vorgegangen, daß der Kontaktkörper, nachdem die

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Schichten mit dem schwerlöslichen Niederschlag belegt worden sind, auf eine Temperatur innerhalb oder oberhalb des Temperaturbereichs erhitzt wird, bei dem das Kristallwasser austritt, aber zu weniger als die Sinterungstemperatur für die im Körper verbliebenen Stoffe, und daß der Körper danach erneut mit wenigstens einem Stoff, vorzugsweise einem anorganischen Stoff, behandelt wird, der die durch die Umwandlung der Asbestfasern verlorene Festigkeit des Körpers wiederherstellt. Durch die wiederholte Behandlung, wie das Fällen der anorganischen, in Wasser schwerlöslichen Substanzen oder Stoffe auf die Schichten läßt sich die Temperatur innerhalb der Grenzen halten, die die vorbeschriebenen, bekannten Verfahren auszeichnen, nämlich zwischen dem Bereich von etwa 650°C und dem Temperaturwert, bei dem die Stoffe zusammensintern bzw. -schmelzen. Dieser Wert ist niedriger als 1000⁰C, wie 800-900⁰C. Nach dem ersten Belegen mit dem unlößlichen Reaktionsprodukt und der darauf folgenden Erhitzung wird durch die Vernichtung der Asbeststruktur der innere Zusammenhalt zwischen den Bestandteilen des Belags und des Asbestrestes in solchem Grad verschwächt, daß die Festigkeit des Körpers stark abfällt. Sie ist jedoch weiterhin ausreichend, um die zweite Tränkung aushalten zu können. Diese zweite Behandlungsstufe bewirkt nun eine derartige Verschweißung oder Verkittung der einzelnen Bestandteile des ersten Belags und des Asbestrückstandes, daß die Schichten eine sehr gute Festigkeit bzw. Härte erhalten. Diese Eigenschaften sind sogar besser als die, die durch die eingangs als erste beschriebene bekannte Methode mit mäßiger Erhitzung, wobei die Asbestfaserstruktur unverändert bleibt, erreichbar ist. Außerdem ist man nicht von einer genauen Endtemperatur bei der Erhitzung wie bei der zweiten, oben beschriebenen Methode abhängig, sondern kann innerhalb eines verhältnismäßig weiten Temperaturbereichs arbeiten, was die Herstellung wesentlich erleichtert.

Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird zunächst eine Bahn gefertigt, die aus zwei Lagen oder Streifen von Asbestpapier zusammengesetzt ist, von denen die eine mit zueinander parallelen Falten gefaltet oder gewellt und die zweite eben gehalten wird. Die beiden Lagen werden an den Wellenrücken mittels Wasserglas miteinander verleimt und dann so aufeinandergelegt, daß ein zylindrischer Rotor entsteht. Die aus den beiden Lagen zusammengesetzte Bahn kann hierbei spiralförmig zu dem gewünschten Durchmesser des Rotors aufgewickelt werden. Alternativ kann man zunächst Blöcke oder Pakete aus den zusammengesetzten Schichten aufbauen und dann aus ihnen Sektoren oder Segmente aussägen, um diese wiederum zu der gewünschten, wie etwa zylindrischen, Form des Rotors zusammenzusetzen. Die Flöhe der Wellungen oder Falten, die den Abstand zwischen den glatten oder ebenen Schichten bestimmt, ist vorzugsweise kleiner als 3 mm, wie etwa 1,5 mm. Das Asbestpapier kann eine Stärke von einem Zehntel oder einigen wenigen Zehnteln eines Millimeters haben. In dem Rotor erstrecken sich die Kanäle axial zwischen den ebenen Flachseiten. Austauschkörper dieser Bauart sind beispielsweise in den obengenannten Patentschriften eingehender beschrieben.

Der in dieser Weise aufgebaute Rotor wird dann in eine Natrium- oder Kaliumwasserglaslösung eingetaucht. Diese Lösung soll zweckmäßig eine Dichte von 1,25—1,30 haben. Nach der Tränkung mit der Lösung wird der Überschuß an dieser ausgeblasen, und danach wird die verbliebene Lösung in an sich bekannter Weise mittels eines Stoffes, der hohe Affinität zu Wasser besitzt, vorzugsweise Äthylalkohol, entwässert, wo-ι durch die Lösung zu einer Art Gel eingeengt wird. Danach wird der Rotor in eine konzentrierte wässrige Lösung von Kalzium-, Magnesium, Zink- oder Ammoniumsalz oder Ammoniak oder Säure oder eine Mischung hiervon eingetaucht.

κι Die bei den beiden Eintauchvorgängen verwendeten Stoffe sind solcher Art, daß sich ein in Wasser schwerlöslicher Niederschlag oder Belag auf den Faserschichten bildet. Dieselbe Wirkung läßt sich dadurch erzielen, daß man den Rotor in an sich

r> bekannter Weise von einem Gas, z. B. Kohlenstoffdioxyd, das mit der Wasserglaslösung reagiert, durchstreichen läßt. Der Niederschlag besteht aus Metall-Siliziumverbindungen oder Siliziumdioxyd. Bei Benutzung einer Salzlösung als der zweiten Komponente wird diese Lösung auf einer Zimmertemperatur übersteigenden Temperatur, zweckmäßig 90° C, gehalten.

Sodann wird der Rotor mit Wasser gespült, so daß bei der Fällung gebildete wasserlösliche Komponenten beseitigt werden, und anschließend getrocknet. Danach

r. wird der Rotor in einem Ofen auf eine 650°C übersteigende Temperatur erhitzt, wobei die Asbestfasern in pulverartigen Zustand übergehen. Diese Temperatur ist jedoch nicht so hoch, daß eine Sinterung der Bestandteile stattfinden könnte. Der Rotor hat jetzt

in die richtige Form, aber seine Schichten besitzen nur knapp eine so große Festigkeit, daß er einer weiteren Behandlung unterworfen werden kann. Der somit eingetretene Verlust der Festigkeit hängt damit zusammen, daß mit dem Überschreiten der Dehydrier-

) > temperatur die Faserstruktur verschwunden ist.

Der Rotor erhält nun eine zweite Tränkung mit Lösungen von zwei Komponenten, die zusammen einen in Wasser schwerlöslichen Niederschlag oder Belag auf den Schichten bilden. Diese zweite Behandlung kann

-tu grundsätzlich in derselben Weise erfolgen, wie oben als erste beschrieben wurde, und, hierbei können die Komponenten andere oder auch, sogar am besten, dieselben sein wie bei der ersten Behandlung. Diesmal finden nach dem Eintauchen in die zweite Komponente

■μ nur ein Ausspülen löslicher Reaktionsprodukte und eine Trocknung für Entfernen des Wassers statt. Der Rotor besitzt eine sehr hohe Festigkeit, und der Belag oder Niederschlag bildet ein zusammenhängendes Gerüst oder Skelett auch zwischen den einzelnen Schichten.

•io Von besonderer Bedeutung ist, daß einer in der vorbeschriebenen Weise erzeugten Struktur eine beträchtliche Porigkeit gegeben werden kann, derart, daß der Körper mit für die vorgesehene Verwendung wichtigen Stoffen, wie einem Sorptionsmittel, beispiels-

« weise einem Salz, wie Lithiumchlorid oder einer Aufschlämmung von feingepulvertem festem Sorptionsmittel, getränkt werden kann.

Wegen seiner Porigkeit kann der Körper auch ein zweckgeeigneter Träger für Katalysatorstoffe sein, in

W) diesem Fall kommt er nur mit einem gasförmigen Mittel in Kontakt.

Die zweite Behandlungssiufe läßt sich stattdessen auch mit einer Lösung von organischen Stoffen, wie Melaminharzen oder Phenolharzen, verwirklichen.

ir> Stoffe dieser Art sind besonders bedeutungsvoll, wenn an die Wasserunlöslichkeit des Tränkungsmittels hohe Ansprüche gestellt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktkörpers für wenigstens ein strömendes Mittel, wobei Schichten aus Asbestfasern ganz oder teilweise gefaltet bzw. gewellt oder mit Ausbuchtungen versehen werden, derart, daß sie sich an von einander getrennten Stellen gegeneinander abstützen und dazwischen durchlaufende Kanäle für strömende Mittel bilden, wonach den Schichten ein oder mehrere anorganische Stoffe zugeführt werden, die einen Niederschlag auf den Asbestfasern erzeugen, die ihrerseits so beschaffen sind, daß sie bei Erhitzung auf einen bestimmten Temperaturbereich Kristallwasser abgeben, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkörper in diesem Zustand auf eine Temperatur innerhalb oder überhalb dieses Temperaturbereichs, aber unterhalb der Sinterungstemperatur für die im Körper verbliebenen Stoffe erhitzt wird und daß der Körper danach erneut mit wenigstens einem Stoff, vorzugsweise einem anorganischen Stoff, der die durch die Umwandlung der Asbestfasern verlorene Festigkeit des Körpers wiederherstellt, behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Erhitzungsstufe auf über 650⁰C erhöht wird.

J. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endtemperatur in der Erhitzungsstufe niedriger als 1000⁰C gehalten wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Behandlungsstufen dieselben Stoffe verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Stoffe in den beiden Behandlungsstufen wasserlöslich sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der miteinander reagierenden Stoffe eine wasserlösliche Siliziumverbindung ist.