DE2324513A1

DE2324513A1 - Filtermedium mit verbesserter filtrationswirksamkeit

Info

Publication number: DE2324513A1
Application number: DE2324513A
Authority: DE
Inventors: Yoshio Fujiwara; Junshiro Hayakawa; Kazunobu Kakimoto; Hiroshi Uchiyama; Shigeru Yamagishi
Original assignee: TOKYO KOKYU ROZAI CO; Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: TOKYO KOKYU ROZAI CO; Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1972-05-15
Filing date: 1973-05-15
Publication date: 1973-12-13
Also published as: CA1015285A; US3939079A; FR2184881B1; JPS4912453A; GB1428437A; FR2184881A1; DE2324513C2; JPS5222327B2

Description

Filterraedium mit verbesserter Filtrationswirksamkeit

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtermedium mit einer gesteigerten Filtrationswirksamkeit.

Herkömmliche Verfahren zum Filtern von geschmolzenem Aluminium umfassen u.a. ein Verfahren, bei welchem man ein weiches Medium, wie z.B. eine Glasfaser oder ein Drahtnetz aus rostfreiem Stahl verwendet, ein Verfahren, in welchem man ein Festbett aus Aluminium einsetzt, und ein Verfahren, bei welchem ein starres Medium zur Anwendung gelangt. Das letzte dieser Verfahren benützt eine Vorrichtung, enthaltend einen Filterbehälter, versehen mit einem Eingang und einem Ausgang für das geschmolzene Aluminium, und einer Heizplatte,

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versehen mit einem hitzeerzeugenden Element und einem Thermoelement, und umfaßt das Durchleiten des geschmolzenen Aluminiums von außen nach der. Innenseite eines röhrenförmigen harten Mediums durch die Differenz im Oberflächenniveau des eintretenden.geschmolzenen Aluminiums und des ausgehenden geschmolzenen Aluminiums. Dieses Verfahren ist den anderen Verfahren im Hinblick auf die wesentliche Filtrationswirksamkeit und seiner Einsätzfähigkeit für bestimmte Arbeiten, etc. überlegen.

Im allgemeinen sollte ein Piltermedium, wie z.B. ein hartes Filtermedium, die folgenden Eigenschaften besitzen:

1. Es sollte eine Anzahl von luftdurchlässigen Poren geeigneter Größe und von hoher Gleichmäßigkeit aufweisen.

2. Es sollte gegenüber dem zu filtrierenden Material korrosionsbeständig sein.

3. Es sollte thermisch beständig sein und eine Spaltfestigkeit aufweisen.

4. Die aggregierten Teilchen sollten aneinander festgebunden sein und nicht ein Versagen bei der Filtration bewirken.

5. Es sollte eine mechanische Festigkeit besitzen, die einen gewissen Wert übersteigt.

Es war bereits früher bekannt, ein Filtermedium, wie z.B.

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ein hartes Medium unter Verwendung von aggreglertem Material und einem frittierten glasartigen Bindemittel herzustellen. Beispielsweise hat ein Filtermittel, das ein glasartiges Bindematerial, wie es in der US-Patentschrift 3 524 548 beschrieben ist, gegenüber geschmolzenem Aluminium eine überlegene Korrosionsfestigkeit und ermöglicht die Durchführung einer stabilen Filtration.

Es ist jedoch bei Verwendung des in dieser US-Patentschrift angegebenen, glasartigen Bindematerials schwierig, die Struktur des Filtermediums zu regeln, das ein aggregiertes Ma-' terial, das Bindematerial und luftdurchlässige Poren enthält» Daher kann die Filtrationswirksamkeit des Filtermediums nicht durch Schaffung einer Anzahl der luftdurchlässigen Poren einer konstanten Größe erhöht werden.

Dort, wo das Bindematerial glasartig ist, werden die folgenden Mängel angetroffen:

1. Da die Viskosität des Bindematerials allmählich während des Calcinierens mit dem Anstieg der Temperatur abnimmt, ist es schwierig, vergrößerte Distanzen zwischen den aggregierten Teilchen zu erhalten und die bindenden Brücken des Bindematerials zu strecken.

2. Wenn mit einem derartigen Bindematerial eine brennbare Substanz verwendet wird, um den Anteil der luftdurch-

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lässigen Poren in dem Filtermedium zu erhöhen, ist die brennbare, verkohlte Substanz innerhalb des Bindematerials in der glasartigen Substanz okkludiert und verursacht eine Herabsetzung der mechanischen Festigkeit und bewirkt oftmals einen Bruch des Filters.

Wenn daher eine glasartige Substanz als Bindematerial verwendet wird, kann man lediglich ein Filtermedium erhalten, das eine Struktur aufweist, die allein durch die Natur der aggregierten Teilchen bestimmt wird. Während die Größe der Poren durch Variieren der Teilchengröße des Aggregates geregelt werden kann, ist es schwierig, den Anteil der Teilchen in dem Filtermedium zu regeln.

Es wurde nun gefunden, daß man als Bindemittel für die Herstellung des Filtermediums der vorliegenden Erfindung ein anorganisches Bindematerial verwenden kann, das eine chemische Zusammensetzung von etwa 10 bis 50 Gew.-% SiO₂ und etwa $ bis etwa 20 Gew.-% B₂°3 aufweist, und das zumindest etwa 70 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des anorganischen Bindematerials, einer nicht-glasartigen Substanz, wie z.B. Talk, Gairome-Ton, calcinierte TOnerde oder Borsäure enthält, und daß ein derartiges Bindematerial, wenn es mit einer geeigneten Menge einer brennbaren Substanz, wie z.B. Kornmehl, Kokspulver oder einem organischen

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Harzpulver und aggregierten Teilchen von geringer Größe gemischt wird, zur Herstellung eines Filtermediums beiträgt, das eine Anzahl luftdurchlässiger Poren einer konstanten Größe aufweist, als Ergebnis der Verbrennung der brennbaren Substanz, oder der Entwicklung von Zersetzungsgasen. Das organische Harzpulver kann manchmal noch je nach seinen Eigenschaften als verbackendes bzw. Sintermaterial wirken.

Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Filtermedium geschaffen, das eine verbesserte Filtrationswirksamkeit ermöglicht, und das durch Mischen von 100 Gew,-Teilen aggregierter Teilchen aus geschmolzener Tonerde, gesinterter Tonerde, Siliciumcarbid und/oder Siliciumnitrid, 5 bis 18 Gew.-Teilen eines anorganischen Bindematerials mit einer ehemischen Zusammensetzung von etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% SiO₂ und etwa 5 bis etwa 20 Gew.-S? BpO, und das einen Hauptanteil an nicht-glasartiger Substanz besitzt, und etwa 3 bis etwa 15 Gew.-Teile einer brennbaren Substanz, wie z.B. Kornmehl, Kokspulver oder eines organischen Harzpulvers, Kneten der Mischung mit den erforderlichen Mengen eines Sintermaterials und Wasser, Formen der gekneteten Mischung, Trocknen der Mischung und anschließendes Calcinieren der getrockneten Mischung bei einer Temperatur nicht niedriger als etwa 1100⁰C, hergestellt werden kann.

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Da der Hauptanteil des Bindematerials aus .einer nicht-glasartigen Substanz besteht, ist die Abnahme der Viskosität des Bindematerials nach dem Sintern sehr gering, und es kann die Bindelänge oder die Distanz zwischen den verbundenen aggregierten Teilchen des Bindematerials ausreichend groß gehalten werden. Die Struktur des Filtermediums kann mikroskopisch als Teilchenaggregat mit Poren dazwischen (die gebildet werden, nachdem das brennbare Material zersetzt und entfernt worden ist) und durch das anorganische Bindematerial geformt, beschrieben werden. Die Bindelänge ist die Distanz zwischen den aggregierten Teilchen. Dementsprechend kann die Größe der luftdurchlässigen Poren unabhängig durch Mischen einer geeigneten Menge einer brennbaren Substanz und Auswählen der Größe der aggregierten Teilchen geregelt werden. Die Herabsetzung der mechanischen Festigkeit des Filtermediums, verursacht durch einen Anstieg der Anzahl der Poren, führt wegen des ausreichenden Sinterns des Bindematerialsnicht zu irgendeiner Schwierigkeit in der Praxis, und ein Bruch des Filters tritt nicht auf.

Der Ausdruck "anorganisches Bindematerial, enthaltend einen Hauptanteil einer nicht-glasartigen Substanz" kennzeichnet ein Bindematerial, das ein oder mehrere Pulver einer natürlichen oder künstlichen, nicht-glasartigen Substanz enthält,

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wie beispielsweise Talk, Gairome-Ton, calcinierte Tonerde oder Borsäure. Versuche haben ergeben, daß dieses anorganische Bindematerial, wenn es eine chemische Zusammensetzung von nicht mehr als etwa 50 Gew.-% SiOp und nicht weniger als etwa 5 Gew.-% B₂O₃ aufweist, eine zufriedenstellende Korrosionsfestigkeit gegenüber geschmolzenem Aluminium besitzt, wenn man es für die Herstellung eines Filtermediums verwendet. Das anorganische Bindematerial enthält zumindest 70 Gew.-% eines nicht-glasartigen Materials, vorzugsweise 72 bis 85 Gew.-% des nicht-glasartigen Materials.

Beispielsweise ist eine typische Rezeptur eines derartigen Materials folgende:

: 32,8 )

: 13,3 )

: 38,2 ) 98,6 %

: 4,5 ) : 9,8 )

Andere Materialien, wie z.B. Na₃O, K₃O, Fe₂O₃, etc. können in Spurenmengen anwesend sein.

Bevorzugte nicht-glasartige Substanzen gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen im wesentlichen aus >10 bis 50 Gew.-% eines Materials der Formel: RO₃, d.h., ein vierwerti-

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10 -	50 %	SiO₂
5 -	20 %	B₂O₃
20 -	60 %	Al₂O₃
2 -	10 %	CaO
2 -	20 %	MsO

ges Metalloxid, wie z.B. SiO₂, TiO₂, GeO₂ und ZrO₃₉ von 25 bis 80 Gew.-% eines Materials der Formel: R₂ ⁰V ^d#ll#» ein dreiwertiges Metalloxid, wie z.B. Al₃O , BO und Fe₃O., und von 4 bis 30 Gew.-% eines Materials der Formel: RO, d.h., ein zweiwertiges Metalloxid, wie z.B. CaO, MgO,ZnO, etc. Spurenmengen von Materialien der Formel: RpO, d.h., Na„0, KpO, etc., können anwesend sein, ohne daß sie einen nachteiligen Einfluß auf die nicht-glasartige Substanz ausüben.

Wenn andererseits der SiO_?-Gehalt des Bindematerials geringer als etwa 10 Gew.-% und der B₂O,-Gehalt über etwa 20 Gew.-% liegt, ist die Viskosität des Bindematerials stark herabgesetzt, sogar wenn es bei einer Temperatur von etwa 1100⁰C oder darüber calciniert wird,, und es wird unmöglich, ausreichende Bindelängen des Bindematerials aufrecht zu erhalten.

Wenn es auch die minimale Calcinierungstemperatur ist, die wichtig ist, so sollte die maximale Temperatur für die Calcinierung im allgemeinen niedriger als etwa 2000⁰C, d.h., dem Schmelzpunkt der Tonerde, liegen, und vorzugsweise niedriger als 1700°C sein. (In dem Beispiel wird die Cälcinierung bei 138O⁰C durchgeführt). Es ist weder ein Vakuum,noch ein Schutz durch ein Inertgas erforderlich, und die Calcinie-

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rung wird typischerweise in einer Flämmgas-Atmosphäre durchgeführt.

Die Größe und die Anzahl der luftdurchlässigen Poren, die in dem Filtermedium· gemäß Erfindung vorhanden sind, kann durch Einstellung der Mengen des Bindematerials und der brennbaren Substanz ge'regelt werden. Es ist daher nicht erforderlich, sich lediglich auf die Teilchengröße des Aggregates zu verlassen, um die Größe der Poren zu regeln, wie dies der Fall bei der Herstellung der herkömmlichen Filtermedia unter Verwendung eines glasartigen Bindematerials ist. Die Auswahl der Teilchengröße des Aggregats ist relativ unabhängig, jedoch liegt sie geeigneterweise im Bereich von etwa 7 bis etwa .80mesh [2,83 bis 0,177 mm] (angegeben als durchschnittliche Teilchengröße) vom Gesichtspunkt einer Verhinderung der Deformation des Filtermaterials während der Calcinierung und zur Erzielung wirksamer Filtereffekte an geschmolzenem Aluminium oder dergl.. Insbesondere bevorzugt liegt die durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 12 bis 40 mesh [l,4l bis 0,37 mm] und ganz besonders im Bereich von 16 bis 30 mesh [I bis 0,55 mm], wobei die mesh-Angaben gemäß ASTM Sieve Standard angegeben sind.

Die Teilchengröße des anorganischen Bindematerials und der brennbaren Substanz kann in einem weiten Bereich,wie dies

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die Teilchengröße des Aggregats kann* variieren. Gute Ergebnisse werden.erzielt, wenn das anorganische Bindematerial unterhalb' von 400 Mikron, vorzugsweise 40 bis 100 Mikron, und die brennbare Substanz unterhalb yon 5>6O Mikron» vorzugsweise weniger als 400 Mikron, und insbesondere bevorzugt 50 bis 300 Mikron aufweist.

Zu 100 Gew.-Teilen der Aggregatteilchen werden 5 bis 18 Gew.-Teile des anorganischen Bindematerials und 3 bis 15 Gew.-Teile der brennbaren Substanz zugegeben. Wenn die Menge des anorganischen Bindematerials um vieles weniger als 5 Gew.-Teile beträgt, sind die Distanzen zwischen den Aggregatteilchen in dem Piltermedium zu gering, und der durchschnittliche Durchmesser der Poren wird klein. Dies steht -im Gegensatz zu dem angestrebten Ziel der vorliegenden Erfindung. Andererseits werden die Distanzen zwischen den Aggregatteilchen zu groß und die Bindungen zwischen dem Bindematerial zu lang, wenn die Menge des anorganischen Bindematerials um vieles größer als 18 Gew.-Teile ist, wobei in diesem Fall eine hohe Deformation des Filtermaterial bei der Calcinierung eintritt und das erhaltene Filtermedium unbrauchbar wird»

Wenn die Menge an eingemischter brennbarer Substanz viel geringer als 3 Gew.-Teile ist, wächst die Größe der Poren

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nicht wesentlich, und wenn sie sehr viel über 15 Gew.-Teilen liegtj wird das Bindematerial selbst zu porös, was zu einem Mangel an mechanischer Festigkeit des Piltermediums führen kann.

Die Calcinierung bei Temperaturen von HOO⁰C oder darüber ist notwendig, um die brennbare Substanz vollständig zu verbrennen. Der Ausdruck brennbare Substanz wird in weitem Sinne gebraucht, und die Erfindung ist hier sehr weit gezogen. Dies deshalb, weil die brennbare Substanz lediglich ein festes Material zu sein braucht, das während der Calcinierung "weggebrannt", d.h. zu einem Gas zersetzt werden kann, um Poren in dem fertiggestellten Piltermedium zurückzulassen. Solange ein Material auf diese Weise zersetzt werden kann, kann es unabhängig in der vorliegenden Erfindung angewandt werden. Während theoretisch ein brannbares Material eingesetzt werden könnte, das während der Calcinierung vergast und später durch eine Waschstufe entfernt wird, würde in der Praxis eine derartige Maßnahme

den Verfahrensablauf unzulässig komplizieren. Das brenngeeigneten/

bare Material, das in einem Teilchengrößen-Bereich eingesetzt wird, wird in erster Linie aufgrund von kostenmäßigen Überlegungen ausgewählt. Offensichtliche Beschränkungen, z.B. daß es nicht abbauen oder in nachteiliger Weise mit den anderen Komponenten des Piltermediums, etc.- reagieren sollte, sind dem Fachmann geläufig.

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Es ist dementsprechend notwendig, daß die chemische Zusammensetzung des anorganischen Bindemittels so ausgewählt ist, daß eine Abnahme der Viskosität des Bindematerials bei einer Temperatur von HOO⁰C oder darüber nicht eintritt, und ferner, daß der Hauptanteil des anorganischen Bindematerials eine nicht glasartige Substanz ist.

Beim Arbeiten im technischen Maßstab werden· gute Ergebnisse erzielt, wenn der Durchmesser der Poren im Bereich von etwa HO bis etwa 1000 Mikron, insbesondere bevorzugt von I50 bis 600 Mikron und ganz besonders bei 250 bis 400 Mikron liegt. Man muß die besondere Mühe, die zur Regelung der Verfahrensbedingungen zur Erzielung der engen Bereiche erforderlich ist (eine geringere Variierung der Bedingung während eines Versuches ist zulässig) gegen die besonderen Kosten dafür abwägen.

Das Filtermedium der vorliegenden Erfindung wird durch Mischen eines anorganischen Bindematerials, eines Aggregates, einer brennbaren Substanz und anderer Materialien, wie z.B. Wasser und eines Sintermaterials, mit anschliessender Formgebung und Calcinierung, hergestellt. Das anorganische Bindematerial kann durch Mischen von zumindest 70 Gew.-Teilen einer natürlichen oder künstlichen nichtglasartigen Substanz, wfe z.B. Talk, Gairome-Tonerde (vgl.

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das "Ceramic Dictionary", Seite 35» herausgegeben von Maruzen Publishing Co., Ltd., Japan), calcinierte Tonerde, gesinterte Tonerde [(wie dem Fachmann bekanntist, ist gesinterte oder calcinierte Tonerde eine Tonerde mit einer tafelartigen Kristallstruktur, hergestellt durch Sintern von Tonerde bei einer Temperatur in der Nähe ihres Schmelzpunktes. Ein typisches Produkt dieses Typs ist "Tabular Alumina", hergestellt von Alcoa International S.A. (99,5 %■ Al₂O₃), die eine Schüttdichte, abgefüllt £b/ft³, als Pulver (-325 mesh[O,O44 mm]) von l40, ein spezifisches Gewicht von 3,65 bis 3j8, eine scheinbare Porosität von 5 % und eine Wasserabsorption von 1,5 % aufweist. Geschmolzene Tonerde ist andererseits eine in.einem elektrischen Ofen geschmolzene Tonerde, und ist ein glasartiges Material.],Aluminiumhydroxid, Borsäure, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Wollastonit, kieselhaltiger Sand oder Silicatstein, und nicht mehr als etwa 30 Gew.-Teilen einer glasartigen Substanz (wenn das anorganische Bindematerial mehr als etwa 30 Gew.-# glasartiger Substanz enthält, kann die nachfolgende Calcinierung nicht wirksam durchgeführt werden), wie z.B. einer kommerziell verfügbaren Glasur für Porzellan, um eine chemische Zusammensetzung zu schaffen, die innerhalb des Bereiches von etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% SiO₂ und etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% B₃O> fällt, und vollständiges Mischen und physikalisches Pulverisieren dieser Komponenten in einem

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Mischer-Pulverisator, wie z.B. einer Kugelmühle, hergestellt werden. Die Teilchengröße des erhaltenen anorganischen Bindematerials ist gewöhnlich derart, daß sie durch ein 200 mesh- Tyler-Sieb (0,074 mm) hindurchgeht.

Anschließend werden etwa 5 bis etwa 18 Gew.-Teile des erhaltenen anorganischen Bindematerials in feinverteilter Form und etwa 3 bis etwa 15 Gew.-Teile einer brennbaren Substanz, wie z.B. Reismehl, Weizenmehl, Kokspulver, PoIystyro!pulver oder Harnstoffharz-Pulver mit 100 Gew.-Teilen von Pulvern mit etwa 7 bis etwa 80 mesh (2,83 bis 0,177 m) von zumindest einem Aggregat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus geschmolzener Tonerde, gesinterter Tonerde, Siliciumcarbid und Siliciumnitrid, die vorzugsweise eine Größe wie vorstehend definiert, besitzen, gemischt, und die Mischung unter Zugabe von kleinen Mengen an Wasser und eines verbackenden Materials, wie z.B. Dextrin, Sulfitablauge aus der Zellstoffherstellung oder Polyvinylalkohol ₃ geknetet, mit anschließendem Formgeben und Trocknen nach irgendeinem bekannten Verfahren. [Das Trocknen wird nur unter Verwendung von Temperaturen und Zeiträumen durchgeführt, welche das geformte Filtermedium nicht verschlechtern (die Rißbildung des geformten Filtermediums ist das schwierigste Problem). Die Beispiele dienen als allgemeine Richtlinie, wobei das Trocknen bei 60 C während eines Zeit-

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raums von 24 Std. und anschließend bei 120 C während eines Zeitraums von 24 Std. durchgeführt wurde. Diese Zahlenwert können vom Fachmann unabhängig variiert werden]. Die getrocknete Mischung wird anschließend bei einer Temperatur von 1100 C oder darüber calciniert.

Wasser und das verbackende bzw. Sintermaterial werden gewöhnlich in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des Aggregates eingesetzt. Diese Angaben sind jedoch nicht beschränkend und ein Fachmann kann unabhängig davon andere brauchbare Verhältnisse auswählen.

Typische Eigenschaften des verwendeten verbackenden Materials sind in der US-Patentschrift 3 524 548 in Spalte 2, Zeile 59 bis 69 beschrieben. Das verbackende Material kann vom Fachmann aufgrund seines Fachwissens frei ausgewählt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Struktur des Filtermediums durch Mischen der brennbaren Substanz vollkommen geregelt und es kann daher in einfacher Weise ein Filtermedium hergestellt werden, das eine Anzahl von luftdurchlässigen Poren besitzt. Das erhaltene Filtermedium zeigt eine verbesserte Filtrationswirksamkeit. Insbesondere dann, wenn das Filtermedium gemäß Erfindung zum Filtrieren von geschmolzenem Aluminium eingesetzt wird, kann die Durch-

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gängigkeit für das geschmolzene Aluminium stark erhöht werden, und deshalb kann die Menge an filtriertem geschmolzenem Aluminium um 30 % bis 100 % im Vergleich zu herkömmlichen Filtermedia für geschmolzenes Aluminium gesteigert werden.

Da die Größe und Anzahl der luftdurchlässigen Poren, des Filtermediums gemäß Erfindung geregelt wird, ist es selbstverständlich möglich, dieses für die Filtration anderer Metalle, Gase oder von Wasser in gesteigerten Mengen anzuwenden, solange nur das Material des Filtermediums nicht durch diese Materialien angegriffen wird.

Darüberhinaus hat das Filtermedium gemäß Erfindung, das bei Temperaturen calciniert wurde, die höher liegen als im Falle von Filtermedia, die ein glasartiges Bindematerial verwenden, eine hohe Thermoresistenζ, und ebenso, da das Bindematerial keine glasartige Substanz ist, eine überlegene Spaltfestigkeit.

Aus der vorstehenden Diskussion geht ohne weiteres hervor, daß die Verwendung des Wörtchens "etwa" zur Abgrenzung der Bereiche der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung so verstanden werden soll, daß eine gewisse Abweichung an den Grenzen der Bereiche gestattet ist. Jedoch wurden diese Grenzen durch ausgedehnte Versuche ermittelt und man er-

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hält die besten Ergebnisse, wenn sie genau eingehalten werden. Aus diesem Grunde sollte die Interpretation des Wörtchens "etwa" im Sinne der vorstehenden Diskussion erfolgen.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein Filtermedium, das eine verbesserte Piltrationswirksamkeit ermöglicht. Dieses Filtermedium kann durch Mischen von 100 Gew.-Teilen aggregierter Teilchen, 5 bis 18 Gew.-Teilen eines anorganischen Bindematerials mit einer chemischen Zusammensetzung von etwa 10 bis 50 Gew.-% SiO„ und etwa 5 bis 20 Gev,-% ^B ₂°V ^m^ einemöehalt von zumindest 70 Gew.-% einernicht-glasartigen Substanz, wie z.B. Talk oder Borsäure, und etwa 3 bis 15 Gew.-Teilen einer brennbaren Substanz, wie z.B. Weizenmehl, Kneten der Mischung mitf einem verbackenden bzw. Sinter-Material und Wasser, Formen der gekneteten Mischung, Trocknen derselben und anschliessendes Calcinieren der getrockneten Mischung bei einer Temperatur von nicht niedriger als etwa 1100⁰C, hergestellt werden. Die Größe und Anzahl der luftdurchlässigen Poren in dem Filtermedium kann durch Einstellen der Mengen des Bindematerials und der brennbaren Substanz geregelt werden.

Die ERfindung wird nun weiter durch mehrere Beispiele erläutert. Die in den Beispielen verwendeten anorganischen Bindematerialien wurden aus einzelnen Komponenten herge-

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— * 3 —

die
stellt, die nachfolgenden chemischen Analysenwerte hatten (Gewichtsangaben). Nicht alle Komponenten werden in jedem Beispiel verwendet und es müssen infolge analytischer Abweichungen die Zahlen nicht immer insgesamt 100 % betragen.

	SiO	2	CaO	MgO	B₃O₃ Pe₃O₃	Bre^nver-
Talk 1,30	59,	85	0,86	28,85	— 3,10	5,21
Calcium- carbonat ~ -	-		54,89	0,93	-. -	43,72
Gairome- ,_{o 1n} Ton ^^iiy	18,	83	0,80	0,06	1,39	16,40
Calcinier- qq ₂₀	0,	02	-	-	- Ο.«	- -
Borsäure	-		- .	-	56,40 -	43,52
Wollasto- nit		32	■ 9	-	- -	-
Kommerziell verfügbare ο _no Glasur für ^jUÖ Porzellan	43,	45	3,89	18,74	25,81 -	-

"Lediglich für analytische Zwecke; kein wichtiges Kriterium der Brauchbarkeit.

Beispiel 1

23 Gew.-Teile Talk, 23 Gew.-Teile calcinierter Tonerde, 20 Gew.-Teile Gairome-Ton, 12 Gew.-Teile Borsäure, 7 Gew,-

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Teile Calciumcarbonat und 15 Gew.-Teile einer kommerziell verfügbaren Glasur für Porzellan wurden 48 Std. lang in einer Kugelmühle zur Einstellung der Teilchengröße der erhaltenen Mischung gemischt und pulverisiert, derart, daß die Teilchen durch ein 200 mesh-Tyler-Sieb (0,074 mm) hindurchgingen. Die erhaltene Mischung hatte eine gewichtsmäßige chemische Zusammensetzung von 32,15 % Al_0,, 30,05 % SiO₂, 4,78 % CaO, 9,52 % MgO und 10,63 % ^B ₂°3' ^Ihv ^Brenn~ verlust betrug 12,27 %·

9 Gew.-Teile des erhaltenen gemischten pulverisierten Produktes und 6 Gew.-Teile Weizenmehl wurden mit '„00 Gew.-Teilen kommerziell vefügbarer, geschmolzener Tonerde mit einer Teilchengröße Nr. 24 (gemäß Vereinbarung JIS R6001) gemischt, und die Mischung weiter mit 2,5 Gew.-Teilen Dextrin und 4 Gew.-Teilen Wasser geknetet. Die geknetete Mischung wurde in einem an beiden Enden offenen Rohr mit einem Innendurchmesser von 60 mm, einem Außendurchmesser von 100 mm und einer Länge von 900 mm geformt, entfernt und nach dem Trocknen 8 Std. lang bei 1350 C in einer Schwerölverbrennungsflamme calciniert. Das erhabene Produkt hatte eine Schüttdichte von 2,08, eine scheinbare Porosität von 45,0,

2 eine Druckfestigkeit von 230 kg/cm und eine Gradzahl von 16O. Wenn geschmolzenes Aluminium durch diesen rohrartig geformten Artikel filtriert wurde, betrug die Menge an

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Aluminium, die filtriert werden konnte, etwa das 1,45-fache als bei einem herkömmliehen Filtermedium. Wenn man dieses calcinierte Produkt 20 Tage lang in ein Bad einer Aluminiumlegierung 63s bei 77O⁰C eintauchte, wurde keine Veränderung beobachtet.

Beispiel 2

20 Gew.-Teile von jeweils calcinierter Tonerde, 20 Gew.-Teile Gairome-Ton, I7 Gew.-Teile Wollastonit, 15 Gew.-Teile Talk und 8 Gew.-Teile Borsäure wurden mit 20 Gew.-Teilen der gleichen Glasur, wie sie in Beispiel 1 verwendet worden war, gemischt und die Mischung 48 Std. lang ein einer Kugelmühle zur Herstellung einer pulverisierten Mischung mit einer Teilchengröße derart, daß die Teilchen durch ein 200 mesh-Tyler-Sieb (0,074 mm) hindurchgingen, pulverisiert. Die erhaltene Mischung hatte die chemische Zusammensetzung von 28,09 % Al₂O₃, 36,17 % SiO₂, 9,24 % CaO, 8,09 % MgO und 9,67 % B_0 und.hatte einen Brennverlust von 7»54 %.

13 Gew.-Teile der erhaltenen pulverisierten Mischung und 10 Gew.-Teile Reiskleie wurden mit 1Ö0 Gew.-Teilen kommerzeill verfügbarer geschmolzener Tonerde mit einer Teilchengröße von Nr. 30 (vereinbart in JIS R6OOI), gemischt und die Mischung sorgfältig mit 5 Gew.-Teilen Sulfitablauge aus

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der Zellstoffherstellung als verbackendes Material, verfügbar von der Papierfabrik,und 2 Gew.-Teilen Wasser, geknetet. Die geknetete Mischung wurde in einem an beiden Enden offenen Rohr mit der gleichen Größe wie in Beispiel 1 geformt; Nach dem Trocknen wurde das geformte Rohr lö Std. lang bei 1300 C in einer Schwerölverbrennungsflamme calciniert. Das Produkt hatte eine Schüttdichte von 1,98, eine scheinbare Porosität von 47,7 %, eine Druckfestigkeit von

2
195 kg/cm und eine Gradzahl von 180. Wenn geschmolzenes Aluminium durch das erhaltene Filtermedium filtriert wurde, betrug die Menge des filtrierten geschmolzenen Aluminiums etwa das 1,7-fache i^m Vergleich zu herkömmlichen Filtermedia. Wenn das calcinierte Produkt 20 Tage lang in ein Bad einer Aluminiumlegierung 63S bei 77O°C eingetaucht wurde, konnte keine Veränderung beobachtet werden.

Beispiel 3

100 Gew.-Teile einer geschmolzenen Tonerde mit einer Teilchengröße von No.36 (wie dies in JIS R6001 vereinbart ist) wurde mit 16 Teilen der gleichen pulverisierten Mischung, wie sie in Beispiel 1 erhalten worden war, und 13,5 Gew.-Teilen Weizenmehl, gemischt« Die Mischung wurde sorgfältig mit 3 Gew.-Teilen Dextrinfund 6 Gew.-Teilen Wasser geknetet und die Mischung in einem an beiden Enden offenen Rohr der

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gleichen Größe wie in Beispiel 1 geformt..Nach dem Trocknen wurde das geformte Rohr 10Std. lang bei 135O°C caleiniert. Das caleinierte Produkt hatte eine Schüttdichte von 1^89, eine scheinbare Porosität von 50,0 %₉ eine Druckfestlg-

2
keit von 152 kg/cm und eine Gradzahl von 240, Die Menge des durch dieses Produkt filtrierten geschmolzenen Aluminiums betrug etwa das 1,9-fache im Vergleich zu herkömmlichen Filtermedia.

Die wichtigsten Eigenschaften des erfindungsgfemäßen Filtermediums sind die folgenden: Es kann so verformt werden, daß es eine Gradzahl von etwa 100 bis etwa 300, vorzugsweise von 130 bis 250, und insbesondere bevorzugt von bis 180 besitzt; eine Schüttdichte von etwa 1,70 bis etwa 2,27, vorzugsweise von li80 bis 2,26, und insbesondere bevorzugt von 2,00 bis 2,25; und eine scheinbare Porosität von etwa 39,0 bis etwa 51»0, vorzugsweise von 41,0 bis 48,0, insbesondere bevorzugt von 42,0 bis 46_aO.

Die Gradzahl ist die Anzahl der Kubikfeet Luft pro Minute,

die durch einen square foot des Filtermediums bei einem Druck von 2 inch (5,08 cm) Wassersäule hindurchgeht.

Ein Filtermedium mit der Zusammensetzung und den Eigenschaften wie vorstehend definiert, ist einem beliebigen

- ν

• : - 23 -

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derzeit verfügbaren Piltermedium überlegen.

Nachdem die Erfindung im Detail und unter Bezugnahme auf
spezifische Ausführungsformen derselben beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, daß man verschiedenartige Veränderungen und Modifikationen vornehmen kann, die noch im Rahmen der Erfindung liegen.

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Claims

Patentansprüche

f 1·) Piltermedium mit verbesserter Piltrationswirksamkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Piltermedium eine geformte, geschmolzene, homogene Mischung aus 100 Gew.-Teilen aggregierter Teilchen von geschmolzener Tonerde, gesinterter Tonerde, Siliciumcarbid und/oder Siliciumnitrid, 5 bis 18 Gew.-Teilen eines anorganischen Bindematerials mit einer chemischen Zusammensetzung von etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% SiO und etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% BO und enthaltend einen Hauptanteil einer nicht-glasartigen Substanz, enthält.

2. Piltermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-glasartige Substanz Talk, Gairome-Ton, calcinierte Tonerde, gesinterte Tonerde, Aluminiumhydroxid, Borsäure, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Wollastonit, kieselhaltiger Sand und/oder Silicatsteinfist.

3. Piltermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piltermedium vor der Formgebung und der Homogenisierung eine -brennbare Substanz enthielt, nämlich .Kornmehl, Kokspulver und/oder pulverförmiges organisches Harz.

k. Piltermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

3098B0/Ü848

daß die aggregierten Teilchen eine Teilchengröße im Bereich von etwa 7 bis etwa 80 mesh (2,83 bis 0,177 mm) besitzen.

5. Piltermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-glasartige Substanz in einer Menge von zumindest etwa 70 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des anorganischen Bindematerials, zugegen ist.