178654. lajstromszámú szabadalom • Szervetlen anizotróp üreges szálak
9 178654 10 S0 mikron és 200 mikron között van. A szálak falvastagságának és külső átmérőjének az aránya 0,5-től 0,03-ig terjed, előnyösen 0,5 és 0,1 között van. A találmány szerinti szálak falainak a szerkezete nem ekvivalens a nemesfémcsövek falainak a szerkezetével, amelyeket korábban hidrogéndiffúziós folyamatoknál használtak, az egységes hézagtérfopti jellemzőknek köszönhetően. Ennek megfelelően az ilyen nemesfémcsövek falvastagságának és a találmány szerinti üreges szálak falvastagságának a közvetlen összehasonlítása nem megfelelő. Mivel az ilyen csövek falai lényegében sűrűek és tömörek, továbbá lényegében kis hézagtérfogattal rendelkeznek vagy nincs belső hézagtérfogatuk, sokkal megfelelőbb módon hasonlíthatók össze a találmány szerinti szálak lényegében nempórusos tömör rétegével, amely a diffúzióban ténylegesen résztvevő falrészt képviseli A találmány szerinti szálak olyan tömör réteggel rendelkeznek, amelyek pórusosak vagy lényegében nem-pórusosak. A tömör réteg vastagsága a falvastagság 50%-ánál, előnyösen 30%-ánál, különösen pedig 15%-ánál kisebb. Abban az esetben, ha a lényegében nem-pórusos tömör rétegre hivatkozunk, a tömör réteg vastagságát kényelmesen, mint ,hatásos vastagságot” fejezzük ki. A vastagságot a lényegében nem-pórusos tömör rétegen és a szálfalon történő gázdiffúzió nagyságából, valamint a szál anyagának a belső áteresztőképességéből számítjuk ki. E meghatározáshoz a szálat más gázzal vizsgáljuk egy lényegében nempórusos tömör réteg jelenlétének a megállapítására. Pórusos tömör rétegek vastagságát például elektronmikroszkópikus letapogatással határozhatjuk meg. Általában körülbelül 1000 mikronig terjedő külső átmérőjű szálaknál a tömör falvastagság 2-80 mikron tartományban van, előnyösen pedig körülbelül 4 és 60 mikron, elsősorban pedig 10 és 50 mikron közé esik. Tömör rétegekkel, rendelkező, bizonyos fémeket tartalmazó szálak különösen jól használhatók gázelválasztásoknál, ahol például kívánatos, hogy csupán hidrogén diffundáljon át a lényegben nem-pórusos tömi» rétegen. A törne» réteg egy a külső vagy belső szálfelületeknél vagy a szálfal belsejében levő kéreg lehet. A találmány egy előnyösebb változatánál az üreges szál egy kérget a kerületi külső zónában vagy a kerületi belső zónában vagy mindkettőben tartalmazhat (ahogy az előzőekben megadtuk). A zóna vagy a zónák egymással kölcsönösen érintkező belső hézagtérfogat-hálózatot foglalnak magukban, amely fokozatosan nagyobb vagy kisebb iesz sugárirányban, amikor átmegy egyik zónából a < másikba. Különösen fontos találmány szerinti szálak azok, ^Betyek viszonylag vékony tömör rétegeket tartalmaaiak kéregként a külső szálfelületnél. Ilyen szálak Qagyon hasznosak a membrános folyadékszét- < yájasztási műveleteknél, például a hidrogéndiffúziós folyamatoknál. Ezek a szálak hordozóanyagok (ahol ? *éreg pórusos) vagy membránok (ahol a kéreg ®ty*gében nem-pórusos) lehetnek. Ezek elég erősek ®*8*s hőmérsékleten és/vagy nyomáson. Vékony ( tömör réteggel rendelkező szálak például fémek, így nikkelötvözetek, lehetnek. Ezek a szálak pórusos vagy lényegében nem pórusos kérget tartalmaznak külső felületüknél, amely körülbelül 2-40 mikron 5 vastag, a szálak falvastagsága körülbelül 75-125 mikron és külső átmérőjük 250 mikrontól 700 mikronig terjed. Jól ismert, hogy mihelyt egy cső alak külső átmérője csökken, az erőssége megnövekszik egy 10 adott falvastagságnál. Mivel a találmány szerinti szálak viszonylag kis külső átmérőjűek, az egyenlő erősséghez szükséges falvastagság kisebb. Ez jelentős előnnyel jár számos használatnál, mert nagyobb az aktív diffúzió vagy a rendelkezésre álló átbocsátó 15 felület térfogategységenként és megnövekednek a tényleges diffúziósebességek a vékony falak és a vékony kérgek miatt. Ezen túlmenően, mivel ilyen vékony falak és a nagyon vékony kérgek egy alkalmazható változatot szolgáltatnak, lehetővé válik olyan 2o szervetlen anyagoknak, például nikkelnek és ötvözeteinek a használata, amelyeket előzőleg nem tekintettek használható anyagoknak a kis belső átbocsátóképességük miatt. Ez jelentős javulást okoz a költségekben, mivel olyan anyagot kapunk, amely - 25 nek megnő az erőssége és kedvezőbb körülmények keletkeznek a hidrogéndiffúzióhoz. Ezek az előnyök szokásos műveleti hőmérsékleteken és nyomásokon jelentkeznek. 30 A találmány szerinti üreges szálak különösen előnyös formáit mutatják a 2, 3 és 4. ábrák. A 2. ábra olyan üreges nikkelszál keresztmetszetének a mikrofotogramját mutatja, amelynek sugárirányban anizotrop belső pórustérfogatú falszerkezete van és a 35 szál külső felületénél kéreg helyezkedik el. A szál falszerkezete olyan belső hézagtérfogattal van ellátva, amely a kerületi külső zónától növekszik a kerületi belső zóna felé. Ennek eredményeként nagyon laza falszerkezet alakul ki a kerületi belső 40 zónánál közvetlenül a furat szomszédságában. A 3. ábra olyan nikkel-vas ötvözet (körülbelül 50/50 súly%) üreges szál keresztmetszete egy részének a mikrofotogramját mutatja, amely egy kérget tartalmaz a belső felületénél. A 4. ábra olyan 15 üreges nikkelszál keresztmetszetének a mikrofotogramját szemlélteti, amely egy tömör réteget tartalmaz a szálfalban, amely nagyon laza szerkezettel rendelkezik mind a belső, mind pedig a külső szálfelületnél. ;° A találmány igen nagy előnye az, hogy változó méretű és alakú szervetlen üreges szálakat szolgáltat. A szálak mérete a szintetikus szálak készítésénél jól ismert szálképzőfejek változtatásával egyszerű mó- 5 don befolyásolható. Az extrudálás és a szálképzés körülményeinek a változtatásával a falszerkezet széles tartományban változtatható a kívánt falszerkezet és falvastagság kialakítása érdekében. Ezenkívül a tömör réteg vastagságát és helyét is befolyásolhatjuk 0 az alábbiakban ismertetésre kerülő módon, így az alkalmazásnak megfelelő alakú szálakat készíthetünk. A találmány szerinti eljárással, amelynek a lépéseit az alábbiakban részletesebben is leújuk, megfe- 5 lelő jellemzőkkel rendelkező szálakat állíthatunk elő. 5
