DE1945048A1

DE1945048A1 - Fuellkoerper aus schlecht benetzbarem Kunststoff

Info

Publication number: DE1945048A1
Application number: DE19691945048
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Koldin; Fritz Langer
Original assignee: Merkel Asbest & Gummiwerke
Current assignee: Merkel Asbest & Gummiwerke
Priority date: 1969-09-05
Filing date: 1969-09-05
Publication date: 1971-03-11

Description

Füllkörper aus schlecht benetzbarem Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf einen Füllkörper für Kolonnen, der aus schlecht benetzbarem Kunststoff besteht.
Füllkörper werden bislang hauptsächlich aus keramischen und metallischen Werkstoffen hergestellt. Diese Werkstoffe haben den Nachteil hohen Gewichts sowie hoher Kosten oder geringer chemischer Beständigkeit. Diejenigen Kunststoffe, die sich wegen hoher chemischer Beständigkeit und geringen Gewichts als Füllkörpermaterial anbieten, konnten sich in der Praxis doch noch nicht durchsetzen, weil ihre Benetzbarkeit zu gering ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Benetzbarkeit von Kunststoff für die Verwendung als Füllstoff zu verbessern, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß die Oberfläche des Füllkörpers aufgerauht ist0 Diese Aufrauhung, die auf mechanischem, physikalischem oder chemischem Wege hergestellt sein kann, bewirkt, daß die tatsächlich vorhandene Füllkörperoberfläche in entscheidend besserem Maße ausgenutzt wird. Es wurde weiterhin festgestellt, daß der Benetzungsgrad dadurch noch verbessert werden kann, daß der Füllkörper eine bestimmte Gestalt erhält, und zwar erfindungsgemäß eine prismatische, im Querschnitt rosettenförmige Gestalt mit einer Vielzahl von nach innen bzw. nach außen gerichteten Faltungen oder lin- bzw. Ausbuchtungen0 Wie man festgestellt hat, verhindert diese vielgegliederte Oberflächengestalt, daß sich großflächig auftreffende Flüssigkeit zu Rinnsalen geringer Oberflächenerstreckung zusammenzieht0 Die Mikrogliederung der Oberfläche infolge deren Rauhigkeit und ihre-Makrogliederung infolge der besonderen Gestalt des Füllkörpers wirken somit zusammen.
Es ist vorteilhaft, wenn die Länge des Füllkörpers seinen Durchmesser nicht wesentlich übersteigt. Insbesondere kann die Länge abmessung etwa das 1,2- bis 1,6-fache des Durchmessers betragen.
Der Querschnitt ist vorteilhafterweise sternsymmetrisch.
Die mechanische Aufbauung der Füllkörperoberfläche kann beispielsweise durch Sandstrahlen, Schmirgeln, Kratzen mit Klingen oder dergleichen erfolgen.
Auf physikalischem Wege kann die Aufrauhung nach der Erfindung dadurch erzielt werden, daß ein wenigstens in den Oberflächenbereich des Werkstoffs in feiner Verteilung eingebrachter Zusatzstoff nach der Formung des Füllkörpers entfernt wird. Der Zusatzstoff kann nach der Erfindung insbesondere durch ein Lösungsmittel ausgewaschen werden. In diesem Falle wird er dem Kunststoff vor dessen Verarbeitung zweckmäßigerweise in fester und pulverförmiger Gestalt beigemischt, An denjenigen Stellen der Füllkörperoberfläche, an denen eine Partikel des Zusatzstoffs ausgewaschen wurde, verbleibt anschließend eine an der Bildung der Oberflächenrauhigkeit beteiligte Poren Der Zusatzstoff kann auch durch Verdampfung oder Zersetzung bei erhöhter Temperatur herausgetrieben werden. In diesem Falle braucht er in dem Kunststoff nicht in heterogener Verteilung vorzuliegen, sondern kann er auch homogen verteilt beigemischt sein0 Er kann also auch beispielsweise eine Flüssigkeit sein.
Weiterhin kann die Oberfläche des Füllkörpers auch durch chemische Ätzung aufgerauht werden, wie es an sich bekannt ist.
Schließlich kann die Oberflächenrauhiqkeit auch durch die Anwesenheit eines Füllstoffs bewirkt sein.
Es können auch verschiedene Aufrauhungsverfahren miteinander verbunden werden. So kann beiselsweise ein Füllkörper, dessen Oberfläche mit einem Füllstoff angereichert ist, chemisch angeätzt werden, wodurch nicht nur die übliche Ätzungsrauhigkeit entsteht, sondern auch die in der Oberfläche. befindlichen Füllstoffpartikel freigelegt werden.
Als besonders vorteilhaft wird es gemäß der Erfindung angesehen, wenn der Füllkörper wenigstens im Oberflächenbereich porös ist.
Die Porosität kommt-beispielsweise durch die oben beschriebene Entfernung eines Zusatzstoffs zustande. Insbesondere ist die Porosität dann vorteilhaft, wenn gemäß der Erfindung der Füllkörper auch noch mit einem Katalysator versehen wird0 Dieser Katalysator soll vor der endgültigen Formung des Füllkörpers in feiner Verteilung wenigstens in dessen Oberflächenbereich eingebracht werden, wobei die Oberfläche später geätzt wird, so daß der Katalysator frei liegt, Als Werkstoff für Füllkörper gemäß der Erfindung eignen sich insbesondere Fluorkunststoffe, und zwar nicht nur ihrer hohen chemischen Beständigkeit wegen, sondern vor allem auch wegen ihrer größeren Festigkeit bei angehobenen Temperaturen.
Wenn die erfindungsgemäße Oberflächenaufrauhung von besonderem Vorteil auch bei Füllkörpern mit dem oben beschriebenen Rosettenquerschnitt ist, läßt sie sich doch auch bei anderen Füllkörperformen anwenden, Beispielsweise können PTFE-Drähtet aus denen später netz-, gitter- oder gewebeartige Füllkörper hergestellt werden, unmittelbar nach der Extrusion mechanisch aufgerauht werden, indem sie beispielsweise geschmirgelt, geschabt oder geschliffen werden0 Körper mit rosettenförmigem Querschnitt, von denen ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel in der Figur veranschaulicht ist, können auf mechanischem Wege nicht so leicht aufgerauht werden, weil Teile ihrer Oberfläche schlecht zugänglich sind. In diesen Fällen eignet sich besser die chemische Aufrauhung durch Ätzen.
Polytetrafluoräthylen wird beispielsweise in bekannten Verfahren mit Natrium geätzt0 Wie aus der Figur hervorgeht, kann der dargestellte Körper durch Extrusion und Ablängen hergestellt werden.
Die Figur zeigt weiterhin, daß durch die erfindungsgemäße Rosettenform eine vorzügliche Raumausnutzung ermöglicht wird0 Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird Polytetrafluoräthylen vor der Formgebung, also beispielsweise vor der Extrusion, ein Zusatzstoff zugesetzt, der sich bei dem nachfolgenden Sintervorgang rückstandslos zersetzt Ein solcher Zusatzstoff ist beispielsweise Polymethylmetakrylat, das bei Sintertemperatur von PTFE flüchtig ist. Nach dem Sintern bleibt ein poröses, schwammartiges Gebilde zurück, dessen Porengröße durch die Teilchengröße der zu vergasenden Zusatzstoffe bestimmt wird0 Grobe Porosität erreicht man somit durch Verwendung grobpulverigen oder körnigen Zusatzstoffs, während feine Porosität durch Verwendung entsprechend feinpulveriger Zusatzstoffe erreicht wird0 Die Teilchengröße liegt beispielsweise bei 5 um. Auch solche porösen Füllkörper werden vorteilhafterweise später noch durch Ätzung in ihrer Benetzbarkei t verbessert.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Oberflächenporositzt dadurch erzielt, daß der äußeren Oberflächenschicht des extrudierten Körpers eine flüchtige Flüssigkeit beigemischt wird, die bei der Extrusionstemperatur nach dem Austritt des Materials aus der Düse schlagartig verdampft und dabei die Oberfläche porös aufreißt, Bei Pasteextrusion kann diese Flüssigkeit in oder vor der Düse von außen in das zu extrudierende Material eingepreßt werden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel können auch körnige Zusatzstoffe beigemischt werden, die anschließend mittels eines Lösungsmittels oder eines zersetzenden Mittels ausgewaschen werden0 Beispielsweise kann Kochsalz beigemischt werden, das anschließend durch Wasser ausgewaschen wird0 Das den Zusatzstoff enthaltende Material kann auf die Außenbereiche beschränkt sein. Es können auch körnige Zusatzstoffe verwendet werden, die durch das den Kunststoff angreifende Ätzmittel zunächst in der Oberfläche aufgedeckt und anschließend durch dieses Mittel zersetzt werden.
Ausführungsbeispiele, bei denen die Oberflächenrauhigkeit von Füllstoffen hervorgerufen oder verstärkt ist, enthalten beispielsweise Asbestfasern, Glimmer oder Kieselgur Analog wirken auch andere faserige, poröse oder flächigkristalline Füllstoffe. Ihre Wirkung wird entscheidend verbessert, wenn die Füllkörperoberfläche anschließend an die Formgebung geätzt wird, so daß die Füllstoffe freigelegt werden. Bei Verwendung von pasteextrudiertem Polytetrafluoräthylen kann die Ätzung vor oder nach der Sinterung durchgeführt werden.
Auch Katalysatoren, die dem Werkstoff vor der Formgebung beigemischt sind, werden zweckmäßigerweise durch Ätzung freigelegt0 Manche Katalysatoren können auch nach der Formgebung vor oder nach dem Sintern in die Füllkörperoberfläche und deren Poren eingebracht werden.
Andere können gemeinsam mit den die Porosität verursachenden( später ausgetriebenen Zusatzstoffen eingebracht werden0 Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Katalysatorpartikel mit den Zusatzstolfp&rtikeln derart innig vereint sind, daß der Katalysator jeweils in den von dem Zusatzstoff zurückgelassenen Poron veleibt und nicht oder nur wenig in don Füllkörporwsrkstoff eingebettet ist.
Nach dem Verbrauch des Katalysators kann erß falls er wertvoller Natur ist, dadurch zurückgewonnen werden, daß man den Füllkörperwerkstoff durch Erhitzung sich zersetzen läßt, Polyolefine und Fluorkunststoffe können auf diese Weise rückstandslos vom Katalysator entfernt werden0

Claims

PATENTANSPRÜCHE Füllkörper aus schlecht benetzbarem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberfläche aufgerauht ist.

20 Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er prismatische, im Querschnitt rosettenförmige Gestalt mit einer Vielzahl von nach innen bzw. nach außen gerichteten Faltungen oder Ein- bzw. Ausbuchtungen besitzt.

3. Füllkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine Länge den Durchmesser nicht wesentlich übersteigt.

4. Füllkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge etwa das 1s2- bis 1,6-fache des Durchmessers beträgt.

5. Füllkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch-gekennzeichnet, daß der Querschnitt sternsymmetrisch ist.

6. Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche des Füllkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mechanisch aufgerauht wird0 70 Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche des Füllkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein wenigstens in den Oberflächenbereich des Werkstoffs in feiner Verteilung eingebrachter Zusatzstoff nach der Formung des Füllkörpers entfernt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff fest und pulverförmig ist und durch Lösung entfernt wird0 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff durch Verdampfung oder Zersetzung bei erhöhter Temperatur entfernt wird.

10. Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche des Füllkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie geätzt wird.

11. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrauhigkeit durch die Anwesenheit eines Füllstoffs bewirkt wird.

12. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens im Oberflächenbereich porös ist.

13. Füllkörper nach inem der Ansprüche 1, 11 oder -12, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Katalysator enthält.

14. Verfahren zur Herstollung eines Füllkörpers nach Anspruch 13, dadurch gekennz-ichnet daß der Katalysator vor der endgülteigen Formung des Füllkörpers in feiner Verteilung wenigstens in dessen Oberflächenbereich eingebracht wird und die Oberfläche später geätzt wird.

15. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Fluorkunststoff hergestellt ist0 L e e r s e i t e