形状稳定、细孔通流的多孔过滤元件制造技术

一种形状稳定、能够穿流的多孔流体处理元件，特别是过滤元件，适合于对热流体进行处理，其特征为以下几个组成部分：（ａ）具有内部空腔的无机固体材料颗粒；（ｂ）水玻璃基的硬化粘结剂；（ｃ）其中，粘结剂将固体材料颗粒粘结在一起，形成可穿流的多孔流体处理元件。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,特别是热流体－过滤元件的制作方法
本专利技术的技术方案是一种形状稳定、可穿流的多细孔流体处理元件，适合于对热流体进行处理，特别是过滤元件，其特征为以下几个组成部分(a)具有内部空腔的无机固体微粒；(b)水玻璃基的硬化粘结剂，(c)其中，粘结剂将固体微粒粘结在一起，形成可穿流的多孔流体处理元件。已公知这种类型的流体处理元件，它们带有各种固体微粒和多种粘结剂。与已有的流体处理元件相比较，本专利技术的流体处理元件的特点是性能方面综合具有以下的突出优点-能够使用价格相对合理的原材料；-制造简单、成本低；-流体处理元件的重量相对于其体积而言很小，这使得原材料的消耗减少，并且，可能设置的流体处理元件的承载结构的技术复杂性降低；-流体处理元件适合于处理处于高温下的流体。具有内部空腔的固体微粒最好是从下列材料组中进行选择-发泡玻璃微粒；-充气膨胀粘土微粒。发泡玻璃微粒的优点是具有优异的抗化学腐蚀能力，并且通常是由循环再生玻璃制造。从市场上可以获得，具有封闭的、一级近似情况下可看成是球形的包壳，其内部有几个连接的壁，占绝大部分的是其余的空隙。与实心的玻璃微粒相比较，发泡玻璃微粒在强度未发生显著降低的情况下比重减小了非常多。在本专利技术中使用的固体微粒中，内部空腔相对于所涉及的固体微粒的周围环境而言可以是封闭的(如发泡玻璃微粒的情况)，但也能够全部或者部分地与所涉及的固体微粒的周围环境相连通。较好的情况是，固体材料颗粒大部分的颗粒大小在0.2至1mm的范围内，最好是0.3至0.7mm。颗粒大小的选择决定了流体处理元件中的细孔大小。“大部分”意味着“大于固体材料颗粒的体积或者重量的50％”，最好是“大于90％”。如果人们希望获得的流体处理元件在固体材料颗粒之间具有非常大的孔隙率，也可以使用更大尺寸的固体材料颗粒。尤其是废气装置中作为催化剂载体的型件中，优选1.0至2.0mm大小的颗粒是适宜的。优选的粘结剂是钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃或者上述水玻璃中的至少两种的混合物。特别商业化的产品是钠水玻璃与钾水玻璃的混合物。为了水玻璃基-粘结剂的硬化，可以使用对于这些粘结剂来说可行的方法，尤其是通入CO2气，通过加热促进对空气中CO2的吸收。室温条件下在空气中的长时间硬化，往水玻璃中混入一种金属氧化物，往水玻璃中掺入一种酸，往水玻璃中掺入一种酯。特别优选的是一种全新的硬化方法，即将初始流体处理元件(即，尚未硬化的流体处理元件)与一种醇基的硬化液体进行接触。较好的硬化液体，其主要组成部分是醇，其中具体的界限是醇含量至少是30％，好一些的情况是不少于40％的醇，更好一些的情况下不少于50％的醇，再好一些是不少于70％的醇，更好的情况下大致是100％的醇(如普通市场上可得到的)。对于硬化过程起决定作用的组分是单元醇，或者也可以是几种单元醇的混合物。特别满足使用要求、易于获得、而且成本低的醇是乙醇、甲醇、异丙醇、燃用酒精(=改性乙醇)。由于初始流体处理元件的多孔结构，从技术处理流程来说简单的是，将水玻璃基的粘结剂在整个初始流体处理元件中与硬化液体在必需的程度上进行接触。出乎预料的是，这种接触导致瞬间的、在极短时间内(基本上是在几秒钟的时间内)粘结剂的硬化。对于生产来说它的一个极大优点是，不需经过加热处理、也不需经历较长的硬化时间，流体处理元件即可以从初始的未硬化状态转变成硬化的状态。由于利用醇基的硬化液体，硬化过程能够非常快地完成，也许所涉及的不只是与粘结剂的化学反应，更主要的似乎是存在着物理过程，很可能是具有的使粘结剂脱水的作用，产生了重要影响。对于前面所述的流体处理元件(具有内部空腔和硬化的水玻璃基的粘结剂)的主要组成，原则上不必再包括其它的组分，即可以得到流体处理元件的基本结构。不过，需要指出的是，尤其是需要流体处理元件具有相对较高的强度要求的情况下，添加某种强化组分，以纤维束形式为佳，会是适宜的选择。纤维束可以特别地设置于流体处理元件的表面上，不过也可以作为内部纤维束。可以使用普通形式的纤维束，特别是编织席。作为材料，可以是一般的纤维，特别是玻璃纤维，也可以是碳纤维，矿物纤维和其他纤维。除了前面所提到的组分，构成初始流体处理元件的物质还可以包括少量的其它组分。最好是从下列组中加以选择，并且，或者是从一组中选择一种、或者是从一组中选择几种，或者是从几组中选择几种组分；-一种或者几种填充材料，以滑石或石英粉为佳；-一种或者几种辅助材料或者添加物；-提高强度用的纤维，以玻璃纤维为佳，也可用其它的纤维，如上一段中所述的。填充材料能够提高初始流体处理元件用的物质的延展性，因而改善该物质的可加工性。此外，强度提高，并且降低了从初始流体处理元件向最终成形的流体处理元件的硬化的过程中的收缩。所提到的纤维，在一般情况下被混合到粘结剂中，在待成形的物质中无规则分布。这里，与前面介绍较多的纤维束有所不同。与所提到的、补充组分不同，根据希望，一些组分在硬化完成后再添置到流体处理元件上去，例如，特定的表面层，浸渍和类似物。成形出初始流体处理元件的物质，就其总重量而言，最好具有如下重量百分比范围10-50％水玻璃0-5％填充材料(一种或多种)0-5％辅助材料或者添加物0-5％纤维35-90％具有内部空腔的固体材料颗粒(作为余量)。对于水玻璃，上面所给的重量百分比范围是市场上普通的水玻璃，它一般含有大致50％的固体物质，或者还略低，其余部分是水。另外，还需要指出，许多填充材料、特别是已经提到的滑石或者提到的石英粉，许多辅助材料和/或者添加物，以及被分散于物质中的纤维，它们的比重非常轻；尽管所给出的这些组分的重量百分比范围低，这些组分各自都在构成的原材料中占据明显高的体积分量。最后还要指出，待成形物质的材料装的100％参比重量中，没有计入为提高强度而可能加入的纤维束的重量。对于本专利技术的流体处理元件，有大量的技术方面的应用可能性。从这些可能性中特别选择出几个列于下面-作为气体或液体的过滤元件；-燃烧装置烟气的过滤元件；-柴油发动机废气装置的粒子过滤器；-作为催化式废气无毒化处理装置的催化涂层的基体(例如，如人们从汽车排气道中所了解的那样)。本专利技术的流体处理元件由于其构造的原因，是一种可用于较高温度下的技术元件，与此类似地，人们自然也能够将它用于非高温的流体处理。本专利技术的流体处理元件的构造，尤其是用发泡玻璃微粒或者充气膨胀粘土微粒形式的固体材料颗粒时，具有能够在持续性超过200℃的较高温度下安全使用的能力，即使是在还要高出许多的持续工作温度下也基本上没有问题。特别要指出的是，能够在200至950℃之间对于燃烧废气进行过滤或者催化处理。如果本专利技术的流体处理元件是一个过滤元件，在可投入使用的最终状态下，它最好在其流体入流表面上具有一个表面过滤层，该层的孔隙尺寸小于过滤元件中位于表面过滤层下面的部分。具有表面过滤层的过滤元件具有的特殊优点是，过滤元件通过回流可以很好地被清理干净，并且过滤元件内部的孔隙不会减少，否则，随着时间延续过滤元件对流体穿流的阻力会不断升高。特别优选纤维、最好是玻璃纤维或者矿物纤维、或者选择无机固体材料颗粒来制造表面过滤层。本专利技术的流体处理元件可以用一种方法来制造，其特征是，(a)将初始流体处理元件的组分混合成一种可塑的或者可流动的物质；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形状稳定、能够穿流的多孔流体处理元件，特别是过滤元件，适合于对热流体进行处理，其特征为以下几个组成部分： （ａ）具有内部空腔的无机固体微粒； （ｂ）水玻璃基的硬化粘结剂， （ｃ）其中，粘结剂将固体微粒粘结在一起，形成可穿流的多孔流体处理元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：瓦尔特赫尔丁，汉斯约阿希姆布格尔，
申请(专利权)人：赫尔丁过滤器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]