DD291976A5

DD291976A5 - Verwendung eines selektiven zeolithischen trocknungsmittels

Info

Publication number: DD291976A5
Application number: DD33796690A
Authority: DD
Inventors: Uwe Harms; Udo Haedicke; Gunter Nemitz; Werner Hoese; Helmut Fuertig; Juergen Beetz; Horst Rehm; Hans-Dieter Glimpel
Original assignee: Flachglaskombinat Torgau,De; Chemiekombinat Bitterfeld,De
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1991-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines selektiven zeolithischen Trocknungsmittels in Abstandhaltern von mit Luft und/oder Daemmgasen gefuellten Isolierglaesern und Verglasungseinheiten. Neben voelliger Selektivitaet der Wasserdampfadsorption soll das Trocknungsmittel verbesserte Eigenschaften wie Adsorptionskinetik, Kapazitaet und Granulatfestigkeit aufweisen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dasz ein nach der Kalzinierung in einem Reaktor in Kreislauffahrweise bei einem Volumenverhaeltnis von Natronlauge zu Zeolithgranulat NaA von mindestens 1,0, vorzugsweise * bei einer Stroemungsgeschwindigkeit von 0,005-0,015 m/s, bezogen auf den freien Querschnitt des Reaktors, bis zu einer Kristallinitaet von mindestens 90%, behandeltes und anschlieszend K -ionenausgetauschtes Zeolithgranulat mit einem Porenvolumen in der Sekundaerporositaet von 0,18-0,25 cm3/g, davon mindestens 10%, resultierend aus Poren mit einem Porendurchmesser unter 50 nm verwendet wird.{Trocknungsmittel; Luft; Daemmgas; Isolierglas; Wasserdampfadsorption; Kapazitaet; Granulatfestigkeit; Natronlauge; Zeolithgranulat; Porenvolumen; Sekundaerporositaet; Porendurchmesser}

Description

Das erfindungsgemäß eingesetzte Trocknungsmittel mit hoher Selektivität gegenüber Stickstoff und anderen Dämmgasen, das in den Granulatgrößen zwischen 0,5 und 3,0mm hergestellt werden kann, zeichnet sich gleichermaßen durch sehr gute adsorptive und mechanische Eigenschaften aus. Überraschend wurde gefunden, daß bei den erfindunysgemäß verwendeten Granulaten die für den Einsatz in Isoliergläsern und Verglasungseinheiten wichtigen und entscheidenden Parameter wie Wasserdampfadsorptionskapazität und -kinetik auch verbesserte Festigkeitseigenschaften - ausgedrückt durch sehr geringen Mahlabrieb und Staubanteil - auch bei einem kleinen Kugelgranulat erreicht werden. Dies soll durch die nachfolgend aufgeführten Beispiele belegt werden.

Ausführungsbeispiel

Für vergleichende Untersuchungen wurden folgende zwei Zeolithchargen hergestellt:

- KNa-Zeolith-Kugelgranulat 1,0-2,0mm mit einem Porenvolumen in der Sekundärporosität von 0,285cm³/g und einem D10-Wert von 78nm, hergestellt durch Verformung von KNaA-Zeolithpulver mit einem K⁺-Ionenmolgehalt von 20% mit 20% (Masseanteil) BrandiserTon und Kalzinierung über 5h bei 873,15K (Charge I-nicht erfindungsgemäß).

- KNaA-Zeotith-Kugelgranulat 1,0-2,0mm mit einem Porenvolumen von 0,205cm'/g und einem D 10-Wert von 39nm, hergestellt durch Verformung von NaA-Zeolithpulver mit 20% (Masseanteil) Kaolin Oka, Kalzinierung über 5 h bei 873,15 K, Behandlung über 12h in 10%iger NaOH bei 358,15K, ^-Ionenaustausch mit 8%iger KNO₃-Lösung über 6h bei 333,15K und Nachaktivierung über 3h bei 723.15K (Charge Il - irfindungsgemäß).

Beispiel 1

Bestimmung der Gleichgewichtsadsorptionskapazität für Wasserdampf

In einer statischen Adsorptionsapparatur wurden die Chargen I und Il auf ihre Aufnahmefähigkeit für Wasserdampf in g HjO/IOOg Zeolith entsprechend TGL 22309, BI.7, untersucht:

Charge I 16,8

Chargell 18,5.

Damit erreicht die erfindungsgemäß verwendete Charge Il einen deutlich höheren Kapazitätswert als die Charge I, der für eine höhere Lebensdauer der Isoliergläser von Bedeutung ist.

Beispiel 2

Bestimmung der zeitlichen Abhängigkeit der Adsorption von Wasserdampf

In der statischen Adsorptionsapparatur wurde der zeitliche Ablauf der Adsorption von Wasserdampf der Chargen I und Il gemäß TGL 22309, BI.7, ermittelt:

Adsorptionszeit/n	Adsorptionskapazität für Wasserdampf	Chargell
	gH₂O/100 g Zeolith	2,30
	Charge I	9,50
1	1,75	15,80
6	7,30	18,40
12	11,50	18,50
18	13,90	18,50
24	15,80	18,50
48	16,70
72	16,80

Die erfindungsgemäß verwendete Charge Il erreicht damit in wesentlich kürzerer Zeit den Kapazitätsendwert als die Charge I und offenbart damit eine bessere Adsorptionskinetik. Die kann für eine schnellere Einstellung des Endtaupunktes in Isoliergläsern genutzt worden.

Beispiel 3

Bestimmung der Abriebfestigkeit

Für die Chargen I und Il wurden Mahlabriebwerte entsprechend TGL 22309, Bl.6, ermittelt (Masseanteil):

Charge I 7,5%

Chargell 1,2%.

Die erfindungsgemäß verwendete Charge Il zeigt somit eine wesentlich größere Abriebfestigkeit als die Charge I. Daraus resultiert eine deutlich geringere Staubbildung bei der Befüllung der Abstandhalter von Isoliergläsern sowie bei deren Handhabung.

Beispiel 4

Bestimmung des Staubgehaltes

Je 50g der 3h bei 723,15K aktivierten Chargen I und Il wurden in einem Erlenmeyerkolben dreimal mit je 100ml Benzen behandelt. Das Benzen wurde über ein Analysenfilter (weich, weitporig) abdekantiert. Das den Staub enthaltende Filter wurde 3 h bei 373,15 K im Trockenschrank getrocknet, anschließend 3 h bei 873,15 K verascht und nach Abkühlung im Exsikkator ausgewogen. Es wurden folgende Staubgehalte ermittelt (Masseanteil):

Charge I 0,35%

Chargoll 0,06%. *

Die erfindungsgemäß verwendete Charge Il wies somit einen wesentlich geringeren Staubanteil auf als die Charge I. Dieser Effekt ist vor allem beim Befüllvorgang der Abstandhalter der Isoliergläser mit dem Molekularsieb vorteilhaft.

Beispiel 5 Bestimmung der Adsorption von Stickstoff In einer statischen Adsorptionsapparatur wurden jeweils 1SOg der Zeolithchargen I und Il im Vergleich mit einem NaA-Zeolith

(Charge III) nach Absenkung des Druckes auf 1 kPa 15 Minuten lang mit einem Nj-Volumen von 0,81 in Berührung gebracht undnach 12 h die Druckdifferenz AP zwischen dem Gleichgewichtsdruck in der Adsorptionsapparatur und dem Außendruck ermittelt:

Zeolithcharge Druckdifferenz AP_/Kp,

Charge I 1,3

Chargen 0,5

Charge III 18,0 (NaA-Zeolith)

Die erfindungsgemäß verwendete Charge Il besitzt somit eine sehr gute Selektivität der Wasserdampfadsorption gegenüber N₂, ähnlich dem nach bekannter Rezeptur hergestellten KNaA-Zeolith (Charge I), aber deutlich abgegrenzt vom unselektiven Verhalten des Zeolithtyps NaA

Damit werden Deflexionserscheinungen in Isoliergläsern ausgeschlossen.

Claims

Verwendung eines selektiven zeolithischen Trocknungsmittels mit besonderen adsorptiven und mechanischen Eigenschaften in Abstandhaltern von mit Luft und/oder Dämmgasen gefüllten Isoliergläsern und Verglasungseinheiten zum Zwecke der Beschlagfreihaltung der Glasscheibeninnenflächen auf der Grundlage eines durch Verformung mit Ton oder Kaolin, Kalzinierung, alkalische Rekristallisation und Ionenaustausch hergestellten und aktivierten Zeolithes vom Typ KNaA₁gekennzeichnet dadurch, daß ein nach der Kalzinierung in einem Reaktor in Kreislauffahrweibe bei einem Volumenverhältnis von Natronlauge zu Zeolithgranulat NaA von mindestens 1,0, vorzugsweise 2,0- 3,0, bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,005-0,015m/s, bezogen auf den freien Querschnitt des Reaktors, bis zu einer Kristallinität von mindestens 90%, behandeltes und anschließend K⁺-ionenausgetauschtes Zeolithgranulat mit einem Porenvolumen in der Sekundärporosität von 0,18-0,25 cm³/g, davon mindestens 10%, resultierend aus Poren mit einem Porendurchmesser unter 50nm varwondet wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines zeolithischen Trocknungs- bzw. Adsorptionsmittels mit hoher Selektivität und besonderen adsorptiven und mechanischen Eigenschaften in Abstandhaltern von mit Luft oder Dämmgasen gefüllten Isoliergläsern und Verlgasungseinheiten zum Zwecke der Beschlagfreihaltung der Glasscheibeninnenflächen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Verwendung zeolithischer Trocknungsmittel (Molekularsiebe) in Isoliergläsern und Verglasungseinheiten, die mit Luft und/oder Dämmgasen zur Verbesserung der Wärme- und/oder Schalldämmung gefüllt sind, um vorrangig eine Beschlagfreihaltung der Ginsscheibeninnenflächen zu gewährleisten, aber auch um Deflexionen zu vermeiden, ist bekannt. An die zum Einsatz kommenden Zeolithe werden dabei hinsichtlich ihrer adsorptiven Eigenschaften wie Kapazität, Selektivität und Kinetik und ihrer mechanischen Eigenschaften wie Kugelgröße, Festigkeit und Staubarmut hohe Anforderungen gestellt. Für das Erreichen einer hohen Adsorptionsselektivität, d. h. Adsorption von Wasserdampf bei völligem Ausschluß der Adsorption der Luftbestandteile bzw. anderer Dämmgase, ist der Zeolithtyp KNaA erforderlich. Γ d Verwendung dieses Typs wird z. B. in den DE-AS 2 540997 und DE-OS 2559720 beschrieben. Das trifft auch für einen in der DE-OS 3705624 beschriebenen KNaA-Zeolith zu, der durch Granulierung von Zeolith-4 Α-Pulver mit Bindemittel und Dikaliumhydrogenphosphat hergestellt v/ird. In der DD-PS 205411 wird durch einen im Vergleich zum herkömmlichen 3A-Typ verringerten K⁺-Ionengehalt von 10 bis 15 Mol-% die Wasserdampfadsorptionskapazität auf eine dem NaA-Typ vergleichbare Höhe gebracht, wobei die Selektivität des 3A-Typs erhalten bleibt.

Wie die anderen erwähnten technischen Lösungen besitzt dieser Zeolith nicht die gewünschte hohe Adsorptionskinetik, vor allem in der Anfangsphase nach dem Befülle.i der Isoliergläser oder Verglasungseinheiten mit Dämmgasen. Auch ist die Kapazität nicht in jedem Falle befriedigend und treten Probleme mit der Granulatfestigkeit auf. Die damit verbundene Staubbildung ist von Nachteil beim Befüllen der Abstandhalter der Isoliergläser bzw. bei der Manipulierung mit denselben.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein zeolithisches Trocknungsmittel in Abstandhaltern von mit Luft oder anderen Dämmgasen gefüllten Isoliergläsern und Verglasungseinheiten zu verwenden, welches neben völliger Selektivität verbesserte Eigenschaften wie Adsorptionskinetik, Wasserdampfkapazität und Granulatfestigkeit aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zeolithisches Trocknungsmittel auf der Grundlage eines durch Verformung mit Ton oder Kaolin, Kalzinierung, alkalische Rekristallisation und Ionenaustausch hergestellten und aktivierten Zeolithes vom Typ KNaA bei der Herstellung und Regenierung und vorzugsweise zur Verbesserung der Wärme- und/oder Schalldämmung mit Dämmgasen gefüllten Isoliergläsern und Verglasungseinheiten zu verwenden, das neben völliger Selektivität der Wasserdampv'adsorption gegenüber Luft bzw. den Dämmgasen verbesserte Eigenschaften wie Adsorptionskinetik, Kapazität und Granulatfestigkeit aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein nach der Kalzinierung in einem Reaktor in Kreislauffahrweise bei einem Volumenverhältnis von Natronlauge zu Zeolithgranulat NaA von mindestens 1,0, vorzugsweise 2,0-3,0, bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,005-0,015 m/s, bezogen auf den freien Querschnitt des Reaktors, gegebenenfalls bis zu einer Kristallinität von mindestens 90%, behandeltes und anschließend K⁺-ionenausgetauschtes Zeolithgranulat mit einem Porenvolumen in der Sekundärporosität von 0,18-O,25cm³/g, davon mindestens 10%, resultierend aus Poren mit einem Porendurchmesser unter 50nm verwendet wird (Hg-Porosimetrie bis 20nm).