Plošný sorbent so zvýšenou vzlínavosťou a spôsob jeho výroby

Číslo patentu: U 7478

Dátum: 01.07.2016

Autor: Žúži Bohuslav

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

(22) Dátum podania prihlášky 4. 8. 2015 (13) Druh dokumentu Yl(32) Dátum podania prioritnej prihlášky (51) ĺľlľ C 1- (20160 ĺ)ľ(33) Krajina alebo regionálna organizácia priority BOL Z 0/ 00(43) Dátum zverejnenia prihlášky 2. 2. 2016 COZF 1/00 Vestník UPV SR Č. 02/2016(45) Dátum oznámenia 0 zápise ÚRAD úžitkového vzoru 1. 7. 2016 PRJEMYSELNÉHO Vestník UPV SR č. 07/2016 VLAS TNÍCTVA (47) Dátum zápisu a sprístupnenia SLOVENSKEJ REPUBLIKY úžitkového vzoru verejnosti 18. 5. 2016(62) Číslo pôvodnej prihlášky V prípade vylúčenej prihlášky(67) Číslo pôvodnej patentovej prihlášky v prípade odbočenia(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT(96) Číslo podania európskej patentovej prihlášky(54) Názov Plošný sorbent so zvýšenou vzlínavosťou a spôsob jeho výrobyPlošný sorbent so zvýšenou vzlínavosťou pozostávajúci z vláknitej celulózy ako adsorbentu v množstve 10 až 25 hmotn., granulovaného superabsorbentu s veľkosťou granúl 0,1 až 1,0 mm v množstve 25 až 59 hmotn., vlákniteho superabsorbentu v množstve 5 až 25 hmotn. s dĺžkou vlákna 3 i 7 mm, dtex 7 ~ lO, FSC 140 g/g DEMI a polyvinyl pyrolidonu ako spojivá v množstve 0,5 ~ 1,5Riešenie sa týka plošného sorbentu so zvýšenou vzlínavosťou, ktorý je vhodný na sorpciu kontaminovaných vôd ťažkými kovmi, toxickými látkami, pesticídmi, hnojivami, telesnými tekutinami, nízkorádioaktívnymi látkami a tvorbu protipovodňových zábran.Pri odstraňovaní kontaminovaných vodných odpadov ťažkými kovmi, organickými polutantami, biologického odpadu, ktorého nosičom je voda, vody obsahujúcej hnojivá a iné chemikálie používané v poľnohospodárstve a pod., ako i pri tvorbe protipovodňových zábran pre domy, garáže a pod. je dôležitá rýchlosť absorbovania vody, prípadne vody kontaminovanej nebezpečnými látkami. Tiež pri používaní protipovodňových samoplniacich vriec je rozhodujúcim faktorom rýchlosť sorpcie kvapalnej látky použitým sorbentom. Na absorpciu a adsorpciu vody či už na účely viazania toxických vodných kvapalín, alebo tvorby protipovodňových zábran sa používa celý rad látok, hlavne syntetických textilných sorbentov - na báze polypropylénových vlákien, polyesterových vlákien, prírodných vlákien a pod., rôznych organických sorbentov variantov, slamy, pilín, papiera a celulózy, bavlny, anorganických sorbentov - aluminosilikátov, zeolitov a superabsorbentov. Ako náplň v posledných rokoch sa používajú materiály na báze sieťovaných polymérov - polyakrylátov a polyakryl-amidov, hydrolyzovanej celulózy a polyakrylonitrilu, polysacharidov, sieťovaných kopolymérov kyseliny maleinovej. Ich najčastejšou aplikačnou formou sú plošne materiály, v ktorých sú fixované super-absorbenty. Tieto materiály sa vyrábajú v rôznych formách, od plochých sorbentov, cez 3 D sorbenty (hady , vankúše, atdĺ), voľne uložené.Použitie superabsorbentov na popísané aplikácie je uvedené v mnohých patentoch. Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 61-169509 v US patente 4235237 opisuje hydrokoloidné častice, ktoré sa prichytili na vláknové rúno. To sa dosiahne tak, že sa vláknité rúno zmieša s hydrokoloidnými časticami sorbentu dispergovanými v prchavej kvapaline, ktorá sa následne odparí. Nevýhody prístupu sú v potrebe viacerých krokov počas spracovania, krehkosť sušeného produktu a tendenciou častíc zhromažďovať sa na povrchu pásu.Patent US 4429001 opisuje použitie superabsorbentov v meltblown rúne vlákien. Európska patentová prihláška č. 0080382 tiež opisuje použitie častíc sorbentu v meltblown rlíne.US patent 4 834 735 popisuje nutnosť použitia vláknitej matrice, ktorá zabraňuje tvorbe gólových blokov.US patent 4426417 opisuje netkanú vláknitú matricu, ktorá obsahuje zmes meltblown vlákien a strižových vlákien.Britská patentová prihláška č. 2006614 opisuje fúkané vlákna ošetrené zmáčadlom. Tento produkt má tiež nevýhody v tom, že vstrebáva len obmedzené množstvo tekutiny.US patent 4100324 opisuje použitie buničiny. Tento produkt môže absorbovať len obmedzené množstvo tekutín a AUL (absorpcia pod tlakom) je obmedzené.US patenty 3950219, 4082886 a 4219024 popisujú absorpčný materiál obsahujúci celulózu, drevo upravené buničiny, a/alebo syntetickú celulózu, ktoré sú tepelne kondenzované s použitím alebo bez použitia plastového materiálu. Podobne aj tieto výrobky môžu absorbovať len obmedzené množstvo kvapaliny a AUL je obmedzené.US patent 4160059 opisuje výrobok tepelne spájaných nosných vlákien, tepelne taviteľných vlákien a absorpčný materiál.US Patent 4275105 opisuje výrobu celulózového pásu s obsahom adsorbentov. V US patente č. 4118531 sa popisuje zmes taveniny fúkaných a strižových vlákien, ktorá sa spriada spolu so superabsorbentom.US prihláška 6524670 B 1 popisuje konštrukciu adsorpčného vreca, ktorá obsahuje vonkajšie vrece z hrubo tkaného vlákna, ako je napríklad konope a tenký vnútorný vak s vysokou permeabilitou, ako je bavlna,ktorá obsahuje vo vode rozpustný polyvinylalkohol.Dôležitými parametrami sorpčných materiálov sú z pohľadu ich aplikačných možností voľná sorpčná kapacita (FSC) a rýchlosť nabobmávania - vzlínavosť.Voľná sorpčná kapacita (FSC) je určovaná zložením superabsorbentu, kontarnináciou adsorbovanej, absorbovanej vody a tvorbou gélových blokov.Gravimetrické stanovenie voľnej sorpčnej kapacity (FSC) v demi vode (ISO 17190 - part 5) je vyjadrené ako nmožstvo viazanej absorbovanej kvapaliny v gramoch na gram sorbentu. Vzorka je Vážená a uložená vo vrecku, vrecko sa ponorí do kvapaliny, ktorá má byť absorbovaná. Po úplnom nasiaknutí je vrecko vybraté a ponechá sa odkvapkať s cieľom odstrániť prebytočnú kvapalinu. Vzorka sa následne zváži a určí sa množstvo absorbovanej kvapaliny.Vzlínavosť meraná Wicking testom je rýchlosť transportu vody v plošnom sorbente. Jeden koniec prúžku plošného sorbentu (25 mm širokého a 170 mm dlhého) sa vertikálne ponorí do 3 mm vody (destilovaná voda, 1021 ° C). Výška ktorú dosiahne stúpajúca voda V intervaloch 1,5 a 10 minútových intervaloch sa zaznamená V cm. Výška vzlínajúcej vody poukazuje na transportnú schopnosť vody V meranom médiu. Rýchlosť vzlínania závisí 0 d zloženia SAP a prítonmosti ďaších zložiek - prísad, ktoré tento parameter ovplyvňujú. Zásadne môže rýchlosť nabobtnávania ovplyvňovať vlastnosť superabsorbentov - tvorba zhlukov polymérnych častíc superabsorbentu - (tzv. blocking phenomena - gel blocking). Podľa doterajších poznatkov zvýšenie adsorpčnej rýchlosti daného sorbentu možno dosiahnuť zlepšením vzlínavosti, zabránením tvorby gélových zhlukov vložením textilnej matrice, zlepšením kapilárnej štruktúry sorbentu alebo vložením vláknitej matrice, ktorá separuje Častice superabsorbentu od seba.Popísané nové druhy sorbentov na báze superabsorbentov majú veľmi vysokú sorpčnú kapacitu, ale veľakrát majú pomalú vzlínavosť, prípadne spôsobujú sekundánru kontamináciu životného prostredia.Cieľom predloženého riešenia je dosiahnuť zvýšenú vzlínavosť sorbentu technologicky nenáročným postupom kompaudáciou.Nevýhody doteraz známych sorbentov odstraňuje plošný sorbent podľa predloženého riešenia, ktorého podstata spočíva V tom, že pozostáva z vláknitej celulózy ako adsorbentu V množstve 10 až 25 hmotn.,granulovaného superabsorbentu s velkosťou granúl 0,1 až 1,0 mm V množstve 25 až 59 hmotn., vláknitého superabsorbentu V množstve 5 až 25 hmotn. s dĺžkou vlákna 3 - 7 mm, dtex 7 - 10, FSC 140 g/g DEMI a povrchovoaktívnej látky polyvinyl pyrolidonu ako pojiva V množstve 0,5 - 1,5 hm.Plošný sorbent teda predstavuje kombináciu troch sorbentov - adsorbenta (celulóza) a absorbentov (superabsorbent granulovaný a vláknitý), ktoré sú navzájom spojené pojivom, s cieľom dosiahnuť vysokú vzlínavosť.Ako superabsorbenty možno použiť látky vybrané zo skupiny polyakrylátov, polyakrylonitrile saponidov,akrylát/vinylalkohol kopolymérov, škrob/akrylová kyselina graft kopolymérov, celulóza/kyselina akrylová graft kopolymérov, polyvinyl alkoholov, polyetylén oxidu, hydroxymetylu, hydroxyetyl celulóz. Ako spojivo je najvhodnejší polyvinyl pyrolidon.Pri výrobe plošného sorbentu podľa predloženého riešenia sa najskôr pripraví roztok tvorený polyvinyl pyrolidonom, vodou a etanolom V pomere 1 - 5 hmotn. polyvinyl pyrolidonu, 40 - 55 hmotn. demi vody, 45 - 55 hmotn. etanolu 96 .Do homogenizátora sa naleje 35 - 60 hmotn. spojivo, pridá sa 15 - 25 hmotn. vláknitej celulózy. Následne sa za miešania pridá granulovaný superabsorbent V množstve 25 - 59 hmotn. a vláknitý superabsorbent V množstve 15 až 25 hmotn. Vzniknutá zmes sa pri tlaku do 0,2 MP formuje do požadovaného tvaru a vysuší pri teplote 60 - 80 °C počas 2 - 5 hodín.Takto vytvorený materiál vykazuje výborné sorpčné vlastnosti. Podľa ISO 17190 - part 5 Gravimetrické stanovenie voľnej sorpčnej kapacity (free swell capacity - FSC) - vyjadrené ako Wf - množstvo viazanej absorbovanej kvapaliny V gramoch na gram sorbentu sa dosahuje hodnôt PSC 200 g/ g a viac.Rýchlosť vzlínania sa pohybuje pri netkanej polypropylénovej textílii po 60 s - cca 5 mm, pri jute cca 7 mm. Pri kompozitných zmesiach superabsorpčné vlákno polyesterové vlákno (30 - 70 ) cca na úrovni 20 mIn/ 60 s.Vytvorený plošný sorbent dosahuje hodnoty 55 mm a Viac/60 s. Vytvorená štruktúra dovoľuje podstatne zvýšiť rýchlosť vzlínania, a tak dosiahnuť rýchlejšie naabsorbovanie kontaminovanej kvapaliny.Vzniknutý kompozit je pružný, kompaktný, odolný proti mrazu, environmentálne akceptovateľný, viaže kontaminované vodné kvapaliny pevne a nespôsobuje sekundárnu kontamináciu životného prostredia, čo je bežné pri iných adsorbentoch.Navrhované riešenie za použitia uvedených zložiek výrazne zvýši úžitkové vlastnosti sorbentu - zabezpečuje rýchlu sorpciu, vysokú vzlínavosť a vysokú sorpčnú kapacitu.Veľkou výhodou je rýchlosť adsorbcie a absorpcie vôd, pevnosť viazania vody V systéme, relatívne malé nároky na mechanickú prácu, environmentálna výhodnosť a opakovateľnosť použitia.Plošný sorbent vyrobený uvedeným spôsobom sa vyznačuje tým, že dosahované hodnoty voľnej sorpčnej kapacity sú viac ako 200 g/g a že rýchlosť vzlínania je vyššia ako 60 mm/60 s.V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu technického riešenia je popísaná výroba plošného sorbentu.Technologický postup pozostáva z niekoľkých krokov impregnácia celulózových vlákien polyvinylpyrolidonom, ktorý je rozpustený V roztoku Vody a etanolu, ich zmiešanie so superabsorbentom - granulovaným a Vláknitým, Vloženie zmesi do požadovanej formy, aplikácia do požadovaného obalu a sušenie.Celulózové vlákna tvoria nosnú časť sorpčného materiálu, ktoré sa impregnujú polyvinylpyrolidonom. V rniešanom reaktore sa následne pridáva superabsorbent, pričom sa vytvorí zmes. Získaná zmes sa ukladá do foriem požadovaných rozmerov, s cieľom pripraviť plošný sorbent. Proces sušenia po 60 minútach spevní štruktúru vložky.Na zhotovenie plošného sorbentu sa použije- polyakrylát sodný sieťovaný granulovaný polymér je sieťovaný a Vybraná frakcia 0,3 ~ 0,9 mm- superabsorpčné vlákna polyakrylát sodný, 2 - 20 dtex, dĺžka 0,5 cm - 0,6 cm s FSC 100 - 150 g/gPríprava roztoku spoj iva0 30 gramov celulózy (16,7 hm.) sa pri izbovej teplote miešalo s 50 gramami vopred pripraveného roztoku spojiva počas 50 min. (obsah polyvinyl pyrolidonu 1,25 g) 0 k naimpregnovanej celulóze sa potom pridalo 50 gramov granulovaného polyakrylátu sodného sieťovaného (27,8 hm.) (sypná hmotnosť 650 kg/m 3) a 50 gramov superabsorbčného vlákna (27,8 hm.) (CAS 117675 - 55-5) 0 zmes sa dobre premiešala, vložila do formy a podrobila tlaku 0,2 MP 0 vytvorená vložka sa sušila pri teplote 65 °C počas 5 hodín Po uschnuti bola hmotnosť náplne 131,25 gramov Sorpčná kapacita V demineralizovanej Vode bola 180 g/g , Wiking test (Vzlínavosť) 65 mm/6 O s.Príklad 2 Na zhotovenie plošného sorbentu sa použije- superabsorbent na báze škrobu sieťovaný granuloVaný. polymér je sitovaný a Vybraná frakcia 0,4 - 0,7 mm.- supérabsorpčné vlákna polyakrylát sodný, 2 - 20 dtex, dlžka 0,5 cm - 0,6 cm s FSC 100 - 150 g/g- etanol 96 a demi voda. Príprava roztoku spojiva 5 hmotn. polyvinyl pyrolidonu (CAS 9003-39-8) 1 sa rozpustí V roztoku 40 hmotn. demi Vody a 55 hmotn. etanolu (96 ) Postup 0 30 gramov (16,7 ) célulózy sa pri izbovej teplote nechalo impregnovať 50 (27,8 ) gramami Vopred pripraveného roztoku spojiva počas 50 min. (obsah polyvinylpyrolidonu V roztoku spojiva 2,5 g) 0 k naimpregnovanej celulóze sa potom pridalo 50 gramov granulovaného superabsorbentu (27,8) na báze škrobu (polyakrylonitil očkovaný škrobom) a 50 gramov superabsorbčného vlákna (27,8 ) (CAS 117675 55-5) 0 zmes sa dobre premiešala, vložila do formy a podrobila tlaku 0,2 MP 0 vytvorená vložka sa sušila pri teplote 65 °C počas 4 hodín Po uschnutí bola hmotnosť náplne 132,5 gramov Sorpčná kapacita V demineralizovanej Vode bola 220 g/g, Wiking test (Vzlínavosť) 60 mm/ 60 s.Riešenie spadá do oblasti ochrany životného prostredia a Vodného hospodárstva.Plošné sorbenty podľa predloženého riešenia sú obzvlášť vhodné na použitie ako- Sorbenty Vôd kontaminovaných ťažkými koVn 1 i, pesticídmi, hnojivami- Havarijné sorbenty pri údržbárskych prácach- Pásové sorbenty pre kondezujúcu Vodu pri mrazničkách a chladničkách V supermarketoch

MPK / Značky

MPK: C02F 1/28, B01J 20/02

Značky: plošný, zvýšenou, výroby, vzlínavosťou, sorbent, spôsob

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/5-u7478-plosny-sorbent-so-zvysenou-vzlinavostou-a-sposob-jeho-vyroby.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Plošný sorbent so zvýšenou vzlínavosťou a spôsob jeho výroby</a>

Podobne patenty