DE4340277C2 - Verwendung eines keramischen Körpers zur Aufnahme von Flüssigkeiten - Google Patents
Verwendung eines keramischen Körpers zur Aufnahme von FlüssigkeitenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines keramischen
Körpers zur Aufnahme von Flüssigkeiten.
Es gibt zahlreiche Anwendungsbereiche, bei denen die Ver
dunstung von Flüssigkeiten aus unterschiedlichsten Gründen
angestrebt wird. Hierzu gehören beispielsweise sogenannte
Raumverdunster, mit deren Hilfe die Luftfeuchtigkeit in
geschlossenen Räumen verbessert werden soll. Sie bestehen
zum Beispiel aus Kunststoff- oder Keramik-Gefäßen, die mit
Wasser gefüllt und an einem Heizkörper befestigt werden.
Über die Verdunstung der Flüssigkeit wird die Luftfeuchtig
keit des Raumes erhöht. Zu dem gleichen Zweck sind auch
elektrische Raumverdunster bekannt. Während die Erst
genannten insbesondere hinsichtlich der Gleichmäßigkeit
der Verdunstung des Wassers Nachteile aufweisen, sind elek
trische Raumverdunster relativ kompliziert in der Handhabung
und teuer.
Eine weitere Vorrichtung zur Luftbefeuchtung ist in der
DE 39 08 407 C1 beschrieben, die die Verwendung einer
Schüttung aus Blähtongranulat vorschlägt, welche zwischen
zwei luftdurchlässigen Wänden fixiert ist. Das Granulat wird
hierbei mit Wasser berieselt oder von feuchter Luft
durchströmt.
Aus der DE 79 32 785 U1 ist eine ähnliche Vorrichtung zum
Feuchthalten von Gebrauchs- und Verbrauchsgegenständen,
insbesondere Zigarren, bekannt, bei der ein Behälter, in
dessen oberer Wand Lüftungsöffnungen angeordnet sind mit
einem wasserspeichernden, porösen Material befüllt ist. Das
feuchtzuhaltene Gut wird oben auf der Vorrichtung über den
Lüftungsöffnungen gelagert. Die Wirkungsdauer solcher
Schüttungen ist jedoch begrenzt und hängt von deren Dichte
ab. Desweiteren ist die Verdunstung relativ starken
Schwankungen unterworfen.
Zum Beispiel für Kraftfahrzeuge sind Formkörper aus porösen
Materialien bekannt, die mit Duftstoffen getränkt sind und
über die natürliche Verdunstung die Duftstoffe an den Fahr
zeug-Innenraum abgeben. Diese bekannten Formkörper sind in
der Regel Kunststoffteile. Ihre Wirksamkeit ist zeitlich
stark beschränkt.
Im Bereich medizinischer Anwendungen, zum Beispiel zu
Inhalationszwecken, sind Kunststoffgefäße bekannt, die bei
spielsweise mit Wasser gefüllt werden und in die dann einige
Tropfen ätherischer Öle oder anderer Wirkstoffe, zum Bei
spiel Kamille, gegeben wird. Das Gefäß wird nach dem Be
füllen mit einem Oberteil abgedeckt, welches eine Auslaß
öffnung aufweist, gegen die der Benutzer Mund und/oder Nase
anlegt, um die medizinischen, zum Teil auch kosmetischen
Wirkstoffe inhalieren zu können. Dabei wird die Flüssigkeit
(meist Wasser) häufig erwärmt, um den Verdunstungsprozeß zu
beschleunigen. Diese Geräte weisen den Nachteil auf, daß sie
für jeden Benutzungsfall individuell vorbereitet werden
müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache
Möglichkeit aufzuzeigen, Flüssigkeiten so zu konfektionieren,
daß sie eine möglichst gleichmäßige und lang anhaltende Ver
dunstungswirkung entfalten. Dabei subsumiert die Erfindung
unter dem Begriff Flüssigkeiten auch niedrig viskose Stoffe
wie Öle oder dergleichen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses Ziel
durch Verwendung eines gebrannten, einer offenen Mikro
porosität aufweisenden keramischen Formkörpers gelöst werden
kann, bei dem mindestens 50 Vol.-% der offenen Poren einen mittleren Porendurchmesser kleiner 1 µm aufweisen. Ein solcher gebrannter keramischer Formkörper ist auf
grund seiner vorzugsweise hohen offenen Mikroporosität in
der Lage, große Mengen an Flüssigkeit aufzunehmen. Dies kann
beispielsweise durch Tränkung des Formkörpers in der
Flüssigkeit erfolgen, wobei dieser Vorgang unter Druck oder
Vakuum beschleunigt werden kann. Die offene Mikroporosität
sorgt aufgrund ihrer Kapillarwirkung gleichzeitig für eine
lang anhaltende, gleichmäßige Abgabe der Flüssigkeit durch
Verdunstung.
Die Erfindung nutzt also das Phänomen der Flüchtigkeit von
Flüssigkeiten. Unter Flüchtigkeit versteht man allgemein das
Verdunstungsverhalten beziehungsweise die Verdunstungsge
schwindigkeit von Stoffen, speziell von Flüssigkeiten.
Die erfindungsgemäße Verwendung richtet sich in erster Linie
auf Formkörper zur Aufnahme von Flüssigkeiten, die Duft
stoffe, beispielsweise ätherische Öle oder Riechstoffe
beziehungsweise medizinisch wirksame Substanzen in flüssiger
Form enthalten, ist insoweit aber nicht beschränkt. Die er
findungsgemäße Verwendung erstreckt sich demzufolge
gleichermaßen zum Beispiel auch auf die Verwendung der ge
nannten Formkörper zur Erhöhung der Luftfeuchtigkeit in
Räumen, wobei in diesem Fall auch reines Wasser als Flüssig
keit eingesetzt werden kann.
Die genannten keramischen Formkörper lassen sich mit einer
sehr hohen offenen Gesamtporosität herstellen, die bis zu 90
Vol.-% betragen kann und nach einer Ausführungsform zwischen
20 und 80 Vol.-% betragen sollte, wenngleich auch Werte
zwischen 20 bis 50 Vol.-% für die meisten Anwendungsfälle
ausreichend sein dürften.
Die Effektivität im Verdunstungsverhalten der mit den
Flüssigkeiten getränkten Formkörper läßt sich durch eine
entsprechende Einstellung der Mikroporosität optimieren.
In Vorversuchen wurde festgestellt, daß je nach Auswahl der
verwendeten Rohstoffe für den Formkörper, je nach Aufbe
reitungsverfahren und Brenntemperatur der mittlere Poren
durchmesser auf Werte unter 0,5 µm, zum Teil unter 0,3 µm
verringert werden kann.
Dabei besteht der Formkörper beispielsweise aus einem
Matrixmaterial folgender Zusammensetzung in Gew.-%:
Ton: 55-75%
Feldspat: 18-25%
Kaolin: 7-20%.
Feldspat: 18-25%
Kaolin: 7-20%.
Als besonders vorteilhaft im Sinne einer Porositätserhöhung
hat sich die Zugabe von Zirkoniumdioxid zum Matrixmaterial
erwiesen. Der Anteil an Zirkaniumdioxid beträgt dabei nach
einer Ausführungsform bis zu 5,0 Gew.-%.
Aber auch steigende Anteile an SiO₂ fördern die Ausbildung
einer Mikroporosität beim Brand im erfindungsgemäßen Sinne.
Soweit nicht schon die Ton- beziehungsweise Kaolin-Kompo
nenten des Matrixmaterials entsprechend ausreichende SiO₂-
Mengen enthalten, sieht eine Ausführungsform der Erfindung
vor, der Rohstoffmischung für den Formkörper jeweils bis zu
15 Gew.-% Quarz, Quarzmehl und/oder Glasmehl zuzugeben, bei
entsprechend prozentualer Verringerung der Massenanteile der
übrigen Komponenten.
Die Formkörper können in üblichen keramischen Aufbereitungs
techniken, also zum Beispiel durch Gießen oder Pressen her
gestellt werden. Beim Pressen ist darauf zu achten, daß die
Preßdrücke nicht zu hoch sind, da dies die Dichtigkeit des
Körpers erhöhen und parallel dazu die Porosität verringern
würde. Drücke zwischen 10 und 30 kp/cm² sollten deshalb
nicht überschritten werden.
Zur Ausbildung der gewünschten hohen offenen Mikroporosität
sieht die Erfindung die Verwendung von Formkörpern vor, die
vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 860 und 930°C
gebrannt wurden. Innerhalb dieses Temperaturintervalls kommt
es einerseits unter Verwendung der genannten Rohstoffe zu
einer ausreichenden Sinterung, um dem Formkörper eine aus
reichende mechanische Stabilität zu verleihen; andererseits
wirkt sich der Sintergrad innerhalb dieses Temperaturinter
valls noch nicht negativ auf die Ausbildung und den Erhalt
der gewünschten offenen Mikroporosität aus.
Die Formkörper können - wie eingangs ausgeführt - in unter
schiedlichsten Bereichen Anwendung finden, zum Beispiel
folgenden:
- - zur Raumbelüftung
- - zur Abgabe von Duft- und/oder Riechstoffen
- - zur Abgabe von medizinisch und/oder kosmetisch wirksamen Ingredenzien.
In jedem Fall wird eine gleichmäßige und lang anhaltende
Verdunstung der Flüssigkeit über das offene Porenvolumen
sichergestellt.
Auch die Formgebung des Formkörpers kann auf unterschied
lichste Art und Weise erfolgen. Die nachfolgende Aufzählung
erfolgt dabei lediglich beispielhaft: Blockform, Kugelform,
Plattenform, Prismenform, Stabform. Ebenso ist es ohne
weiteres möglich, auch andere, abstrakte oder natürliche
Formen zu wählen. So kann der Formkörper zum Beispiel zur
Abgabe von Pflanzendüften ohne weiteres die Form einer Blume
aufweisen. Für medizinische Anwendungszwecke läßt sich der
Formkörper an den jeweiligen Anwendungszweck formgeberisch
anpassen, also zum Beispiel an eine Gesichtsform.
Ebenso ist es aber auch möglich, den Formkörper zur Raum
gestaltung (architektonischen Gestaltung) zu modellieren. In
diesem Zusammenhang kann der Formkörper zum Beispiel als
Wandobjekt gestaltet werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk
malen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs
unterlagen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungs
beispiele näher erläutert:
Dabei zeigen die Fig. 1 und 2 jeweils in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Formkörper in Form einer Ronde beziehungsweise Kugel.
Dabei zeigen die Fig. 1 und 2 jeweils in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Formkörper in Form einer Ronde beziehungsweise Kugel.
Die Fig. 3 und 4 sind Aufnahmen einer Bruchfläche eines
erfindungsgemäßen Körpers, die mit einem Rasterelektronen
mikroskop gemacht wurden.
Der Formkörper nach Fig. 1 besteht aus einem keramischen
Werkstoff folgender Zusammensetzung in Gew.-%.:
Westerwälder Gießton:|64% | |
Kali-Feldspat | 20% |
Glasmehl | 7,5% |
Kaolin | 7,0% |
Zirkoniumdioxid | 1,5%. |
Dieses Rohstoffgemisch wurde mit 30 Gew.-% Wasser zu einem
Gießschlicker aufbereitet und zu der in Fig. 1
dargestellten Ronde geformt. Nach Trocknung wurde das
Material bei 905°C +/- 15°C gebrannt.
Die Ronde wird danach in einem Flüssigkeitsbad, welchem
ätherische Öle zugegeben wurden, unter Anwendung von Vakuum
getränkt, wobei die Flüssigkeit über die offene Mikroporosi
tät (hier: circa 50 Vol.-% mit einem mittleren Porendurch
messer kleiner 0,3 µm) in den Formkörper eindringt. Wird auf
die Ronde auf einer Seite (hier nicht dargestellt) zum Bei
spiel ein Magnet aufgeklebt, so kann die Ronde beispiels
weise in einem Auto einfach an einem metallischen Teil ange
heftet werden und gibt dann über Wochen, zum Teil Monate
hinweg durch Verdunstung die flüchtigen Bestandteile des
ätherischen Öls an die Raumluft ab und verbessert so das
Luftklima.
Die in Fig. 2 dargestellte Kugel ist hinsichtlich ihrer
Rohstoffe und ihrer Aufbereitung (mit Ausnahme der Form
gebung) mit der Ronde nach Fig. 1 identisch.
Die Kugel nach Fig. 2 findet beispielsweise Anwendung als
sogenannte "Saunakugel" und soll dort entsprechend das Raum
klima verbessern.
Die rasterelektronischen Aufnahmen der Fig. 3 und 4
zeigen Bruchflächen der Formkörper nach den Fig. 1 und 2.
Deutlich sind wenige größere Poren zu erkennen, die von
einer Vielzahl kleinerer Poren umgeben sind. Während die
größeren Poren eine schnelle Tränkung des Formkörpers mit
der Flüssigkeit fördern, dienen die kleineren offenen Poren
kanäle aufgrund ihrer Kapillarwirkung und der großen spe
zifischen Oberfläche dazu, die Duftstoffe oder pharmakolo
gischen Wirkstoffe einerseits festzuhalten und zeitabhängig
an die Umgebung abzugeben.
Wie die Bemaßung an den Figuren erkennen läßt, liegen die
mittleren Durchmesser der größeren Poren etwa im Bereich von
10 µm, während die überwiegende Zahl der kleineren Poren
(Kapillarporen) Durchmesser von deutlich unter 1 µm auf
weisen.
Claims (12)
1. Verwendung eines gebrannten, eine offene Mikroporosität
aufweisenden keramischen Formkörpers, bei dem mindestens
50 Vol.-% der offenen Poren einen mittleren Porendurchmesser
kleiner 1 µm aufweisen, zur Aufnahme von Flüssigkeiten und
anschließenden Abgabe der Flüssigkeit durch Verdunstung.
2. Verwendung nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der
Formkörper eine offene Gesamtporosität zwischen 20 und
80 Vol.-% aufweist.
3. Verwendung nach Anspruch 2 mit der Maßgabe, daß der
Formkörper eine offene Gesamtporosität zwischen 20 und
50 Vol.-% aufweist.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit der Maßgabe,
daß mindestens 50 Vol.-% der offenen Poren einen mittleren
Porendurchmesser kleiner 0,5 µm aufweisen.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit der
Maßgabe, daß der Formkörper folgende Zusammensetzung in
Gew.-% aufweist:
Ton 55-75%
Feldspat 18-25%
Kaolin 7-20%.
Feldspat 18-25%
Kaolin 7-20%.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit der
Maßgabe, daß der Formkörper Zirkoniumdioxid in einer
Menge von bis zu 5,0 Gew. -% enthält.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit der
Maßgabe, daß der Formkörper Quarz, Quarzmehl und/oder
Glasmehl in Mengenanteilen von jeweils bis zu 15 Gew.-%
enthält.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit der
Maßgabe, daß der Formkörper bei Temperaturen zwischen
860 und 930°C gebrannt wurde.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit der
Maßgabe, daß der Formkörper bei Preßdrücken zwischen 10
und 30 kp/cm² hergestellt wurde.
10. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit der
Maßgabe, daß der Formkörper in Kugelform konfektioniert
ist.
11. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Auf
nahme von flüssigen Inhalationsstoffen für medizinische
Anwendungen und deren anschließender sukzessiver Abgabe
durch Verdunstung.
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Auf
nahme von flüssigen Duftstoffen zur Verbesserung des
Luftklimas und anschließenden sukzessiven Abgabe durch
Verdunstung.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934340277 DE4340277C2 (de) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | Verwendung eines keramischen Körpers zur Aufnahme von Flüssigkeiten |
DE9321063U DE9321063U1 (de) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | Gebrannter Formkörper |
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Publications (2)
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DE4340277A1 DE4340277A1 (de) | 1995-06-01 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE7932785U1 (de) * | 1979-11-20 | 1980-05-08 | Publiplast Werbemittel Gmbh, 7759 Immenstaad | Vorrichtung zum feuchthalten |
DE3908407C1 (en) * | 1989-03-15 | 1990-06-07 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen, De | Use of swelling-clay granulate for air humidification, in particular in the air-conditioning of greenhouses |
-
1993
- 1993-11-26 DE DE19934340277 patent/DE4340277C2/de not_active Expired - Fee Related
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