DE2809731A1

DE2809731A1 - Oel absorbierende matte

Info

Publication number: DE2809731A1
Application number: DE19782809731
Authority: DE
Inventors: David J Bucheck; Alan P Lorentzen
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1977-03-04
Filing date: 1978-03-03
Publication date: 1978-09-07
Also published as: FR2382331A1; US4107051A; GB1594763A; CA1091217A; JPS53109888A

Description

Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota 55101, V.St.A.

öl absorbierende Matte

Ein wesentlicher Faktor für die Beurteilung der Brauchbarkeit einer Öl aufsaugenden Matte ist die Viskosität des Öls, das die Matte in sinnvollen Mengen aufnehmen kann. Die am erfolgreichsten eingesetzten und am weitesten verbreiteten öl absorbierenden Matten sind am besten für Öle mittlerer Viskosität (10 bis 1000 cP) zu gebrauchen. Versucht man, höherviskose öle (1000 bis 100 000 cP) mit solchen öl absorbierenden Stoffen aufzunehmen, stört die höhere Viskosität den Aufsaugvorgang und beschränkt die Ölmenge erheblich, die das Material aufnehmen kann.

Die erfolgreichsten handelsüblichen Materialien zur Aufnahme hochviskoser Öle sind großdurchmessrige Massen (etwa 30 cm Durchmesser) aus Streifen von Polymerisatfolie, die wie ein Pompom gruppiert und zusammengefaßt sind. Wirft man eine solche Masse auf eine Öllache, bringt öl in die Zwischenräume zwischen

den Streifen ein und bedeckt diese. Hebt man dann die Masse aus der Lache heraus, hält sie einen Teil des eingedrungenen Öls in sich zurück.

Derartige Öl absorbierende Massen haben jedoch nicht den gleichen Wirkungsgrad wie öl absorbierende Stoffe, die für mittelviskose öle verwendet werden. Verwendet man beispielsweise Öl absorbierende Massen wie die beschriebenen auf Öllachen aus Brennöl Nr. 5 ("No. 5 fuel oil") mit einer Viskosität von etwa 6000 cP (bei einer Temperatur von etwa 24- ⁰G), erhält man für die Masse eine Absorp.tionszahl (" sorbency number") von etwa 15 (die Absorptionszahl, wie hier angewandt, ist das Gewicht des Absorptionsstoffes nach 5-minütigem Untertauchen in das Öl, nachfolgendem Aufhängen in Luft und 5-minütigem Ablaufen, minus Trocken-Gewicht des Absorptionsstoffes, dividiert durch das Trockengewicht des Absorptionsmittels). Im Gegensatz hierzu haben Öl aufnehmende Stoffe, die für mittelviskose öle brauchbar sind, im allgemeinen Absorptionszahlen von 20 oder mehr. Der Unterschied zwischen Absorptionszahlen von 15 und 20 ist wesentlich. Ein Absorptionsmittel mit der Absorptionszahl 20 nimmt um ein Drittel-mehr öl auf als ein Material mit der Absorptionszahl Das praktische Ergebnis der kleineren Absorptionszahl ist, daß das Beseitigen von Lachen hochviskoser öle äußerst große Mengen des Absorptionsmaterials erfordert und sehr langwierig ist.

Ein Material des Standes der Technik, das praktisch nur für für mittel- und niederviskose öle verwendbar ist, wird herge-

stellt, indem man Hunderte von Schichten aus sehr dünner und regellos gefaserter Folie (verglo die US-PS 5 966 597) zusammenfaßt. Dieses Produkt stellt ein feinfasriges dichtes kompaktes Laminat dar und ist für hochviskose Öle von geringem Nutzen.

Die vorliegende Erfindung verwendet ebenfalls aufgefaserte ("fibrillated") Folie, aber auf andere Weise, um ein flauschiges massiges Produkt zu erreichen, das große Volumina hochviskosen öls aufnehmen kann. Eine Öl absorbierende Matte nach der vorliegenden Erfindung weist eine Vielzahl von Abschnitten von gestreckter aufgefaserter Folie auf, die zu einer flexiblen elastischen Struktur zusammengefaßt sind, in der öffnungen in den Folienabschnitten überlappt sind, um ein Netz aus Zwischenräumen herzustellen, die öl aufnehmen und festhalten können (eine "aufgefaserte Folie", wie der Ausdruck hier verwendet ist, ist eine Folie, die man mit einer sehr großen Anzahl allgemein paralleler Einschnitte versehen hat, die auf einer quer zur Schnittrichtung liegenden Achse eng beabstandet und in der Längsachse gegeneinander versetzt sind, so daß man eine einteilige Struktur erhält, die sich wie Streckmetall quer zur Schnittrichtung zu einem sehr leichten Netz strecken läßt). Die Abschnitte aus aufgefaserter Folie werden um mindestens das Vierfache ihrer vor dem Auffasern vorliegenden Breite zu einer Netzstruktur gestreckt und die Abschnitte dann in diesem Streckenzustand zu einer lockeren voluminösen Struktur mit einer Massendichte von 0,2 g/cnr oder weniger zusammengefaßt.

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Die aufgefaserte Folie kann in Massen nach der vorliegenden Erfindung in Form eines allgemein flachen Bogens oder in unterschiedlichen, von einem flachen Bogen ausgehenden Verformungsgraden aufgenommen werden; diese Folien können nach einer Vielzahl von Verfahren zusammengefaßt werden. In einer bevorzugten Form der Matte nach der vorliegenden Erfindung legt man allgemein flache Bögen zu einem Stapel übereinander und befestigt sie aneinander zu einer voluminösen Struktur geringer Dichte mit hohem Hohlraumvolumen. In einer weiteren Ausführungsform gruppiert man kleinere Abschnitte aufgefaserter Folie in netzartigen Säcken zu einer kissenartigen Struktur. In allen diesen Formen sind die gegenüberliegenden Abschnitte der gestreckten aufgefaserten Folie eng beabstandet, wobei die Öffnungen in der Folie einander überlappen oder miteinander in Verbindung stehen.

Es hat sich erwiesen, daß Matten nach der vorliegenden Erfindung aus der beschriebenen Vielzahl aufgefaserter Folienabschnitte besonders gut brauchbar sind für das Absori(beren hochviskoser öle. Beispielsweise ist die Absorptionszahl für Matten nach der vorliegenden Erfindung für Brennöl Kr. 5 bei 24 ⁰C (6200 cP) mindestens 20, vorzugsweise mindestens 30. Während eine vollständige Erklärung für die hohen Absorptionswerte noch nicht vorliegt, scheint es, daß die Masse aus aufgefaserter Folie eine vorteilhafte Anzahl von Zwischenräumen in geeigneter Größe ergibt, in die hochviskose Öle leicht eintreten können, um dort zu verbleiben. Matten nach der vorliegenden Erfindung scheinen nicht aufgrund der Kapillarwirkung zu funktionieren. Taucht man

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sie jedoch in hochviskoses öl (beispielsweise unter der Scherkraft oder zwangsweise) und nimmt sie dann wieder aus dem öl heraus, läßt sich in die Matte eingedrungenes Öl feststellen, und der größte Teil des eingedrungenen Öls verbleibt nach dem Herausnehmen der Matte in ihr.

Pig. 1 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Stücks teilweise aufgefaserter Folie;

Fig. 2 und 4 sind Perspektivdarstellungen zweier unterschiedlicher Öl absorbierender Matten naGh der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 ist eine vergrößerte schematisierte Schnittdarstellung auf der Linie 3-3 der Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt einen Teil einer typischen gefaserten Folie Ein Teil 11 des Folienstücks ist vor dem Strecken, der Teil nach dem Strecken dargestellt. Der Teil 12 zeigt den Zustand der Folie in einer Öl absorbierenden Matte nach der vorliegenden Erfindung. Die faserartigen Foliensegmente lassen sich als Stammteile 13 und Zweigteile 14 bezeichnen. Repräsentativ sind eine Breite von 0,5 mm (20 mils) für die Teile 13 und von 0,125 mm (5 mils) für die Zweigteile 14-, desgleichen eine Dicke von 0,05 ram (2 mils) für die gesamte Folie. Diese Abmessungen können jedoch auch erheblich anders sein, um beispielsweise die Zugfestigkeit einer Matte nach der vorliegenden Erfindung zu erhöhen.

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Die Fig. 2 und 3 zeigen eine erste Form einer Matte 15 nach der vorliegenden Erfindung. Die Abschnitte 16 aus gestreckter aufgefaserter Folie sind aufeinandergelegt und an ihren Kanten vergl. 17 - miteinander verklebt. In diesem Zustand überlappen eich öffnungen der aufeinandergelegten Abschnitte der aufgefaserten Folie und stehen miteinander in Verbindung, so daß ein Netz aus Zwischenräumen entsteht. Die gestreckte aufgefaserte Folie bildet typischerweise eine sehr leichte netzartige Struktur mit ausgedehnten Zwischenräumen großer Innenabmessungen, die der Struktur ein hohes Hohlraumvolumen und eine geringe Massendichte erteilen. Beispielsweise kann man 20 Schichten oder mehr im allgemeinen zu einer Matte von etwa 1 cm Dicke und einer Massendichte von 0,02 g/cnr zusammenlegen. Da die Folien sich beim Strecken verzerren, wird die Matte 15 flauschig locker und hat schließlich eine etwas geringere Massendichte.

Um die Festigkeit der in Fig. 2 gezeigten Matte zu erhöhen, kann die Richtung der Längsachsen der aufgefaserten Folienabschnitte in den verschiedenen Schichten unterschiedlich gewählt werden. Zusätzlich kann man die Matte verstärken - im allgemeinen mit einem anderen Material als der aufgefaserten Folie, das über mindestens eine Dimension der Matte verläuft. Beispielsweise kann man Verstärkungsstränge oder -seile an den Kanten oder anderswo an der Matte anbringen oder in der Mitte der Matte Grobgewebe oder Netze vorsehen. Eine beispielhafte Ausführung eines Verstärkungsnetzes besteht aus Polypropylenfäden, die zu quadratischen öffnungen mit etwa 5 mm Seitenlänge

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miteinander verwoben sindο

Beim Zusammenfügen entsprechender Folienschichten zu einer Matte, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, lassen die Folienabschnitte sich von Hand oder mit unterschiedlichen mechanischen Vorrichtungen wie einem Hakenrahmen, Streckrahmen oder dergleichen strecken. Nach dem Strecken fixiert man die Folie mit Wärme aus Infrarotlampen oder durch kurze Behandlung innerhalb des Näherungsbereichs von 60 bis 100 ⁰C in einem Ofen. An diesem Punkt lassen die Bögen sich stapeln, bis die gewünschte Schichtenzahl erreicht ist, und aneinander befestigen. Hier läßt sich jede beliebige Befestigungsart verwenden - beispielsweise Verschweißen (Erwärmen der Kanten unter Druck), Ultraschallschweißen, Verkleben, Vernähen oder dergleichen. Vorzugsweise werden die Schichten an den Kanten miteinander verbunden, obgleich sie sich zusätzlich oder stattdessen auch an anderer Stelle miteinander zusammenfügen lassen - beispielsweise entlang einer Mittellinie der Matte. Obgleich die übereinandergelegten Folienabschnitte gewöhnlich voneinander getrennt vorliegen, kann es sich dabei auch um die Lagen oder Windungen eines einzelnen Folienbogens handeln.

Matten, die dichter sind als die oben beschriebenen, sind ebenfalls brauchbar, obgleich die Massendichte einer Matte nach der vorliegenden Erfindung (bestimmt nach Sichtschätzung, d_eh. der mittleren Dicke einer allgemein flachen Matte nach der Erfindung, wie sie in den Fig. 2 und 4- gezeigt ist) nicht mehr als etwa

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Ο,Ί g/cnr und vorzugsweise weniger als etwa 0,05 g/cnr beträgt. Für eine Anzahl von Zwecken kann man der Matte nach der Erfindung Gewicht zusätzlich zu dem der aufgefaserten Folien hinzufügen - beispielsweise in Form eines Sacks, in dem die Abschnitte festgehalten sind, oder einer Verstärkung; die oben angegebenen Zahlen gelten für die Massendichte der aufgefaserten Folie selbst.

Die Fig. 4- zeigt eine andere Ausführungsform der Öl absorbierenden Matte 18 nach der vorliegenden Erfindung, in der lose Abschnitte gestreckter aufgefaserter Folie in einen Netzsack 20, d.h. einen Sack aus offenmaschigem Gewebe, gestopft sind. Die bevorzugte Form für diese lockeren aufgefaserten Folienabschnitte ist die kleiner flacher Stücke von beispielsweise 10 cm Abmessung oder weniger in der Längs- und Querachse, die aus einem größeren Bogen herausgeschnitten sind. Die Folie der Abschnitte sollte gestreckt werden wie in den anderen Ausführungsformen, und es hat sich herausgestellt, daß diese aufgefaserten Folienabschnitte nach dem Strecken und Wärmefixieren die gestreckte Form beibehalten, wenn man sie in einen Netzsack einbringt.

Bevorzugte aufgefaserte Folien für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind aus Polyolefinen wie Polyäthylen, Polypropylen oder Polystyrol hergestellt, die gute oleophile Eigenschaften aufweisen. Andere Polymerisate sind ebenfalls brauchbar - beispielsweise Polyester, Polyvinylalcohol und Nylon.

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Zweckmäßigerweise liegt die Folie als Flachfolie vor, obgleich man auch solche Folie strecken und in einer Matte nach der vorliegenden Erfindung verwenden kann₉ die anfänglich aufgewiekelt oder zu einem Seil gewunden war»

Matten nach der vorliegenden Erfindung nehmen für unterschiedliche Einsatzarten unterschiedliche Größen und Formen an. öl absorbierende Matten nach den Fig. 2 und U- lassen sich einsetzen, indem man sie auf eine öllache wirft, um diese aufzusaugen und zu beseitigen. Will man eine öllache absperren und aufnehmen, kann man einen Sperrkörper von mehreren Metern Länge einsetzen, der in unterschiedlichen Querschnittsgestalten vorliegen kann - beispielsweise als allgemein flache Bahn, wie sie in den Fig. 2 und U- für die flachen Matten gezeigt ist, bis zu einem kreisrunden Querschnitt, der entsteht, wenn man gestreckte aufgefaserte Folie auf ach selbst oder ein Verstärkungsseil aufwickelt oder Abschnitte aufgefaserter Folie in ein Netz einbringt. Für die meisten Einsätze ist die mittlere Dicke bzw. der Durchmesser der Masse aus aufgefaserter Folie in einer Matte nach der vorliegenden Erfindung nicht groß - beispielsweise nur etwa 5 cn und vorzugsweise weniger als etwa 2 cm. Die Matte läßt sich daher bequem und schnell mit öl füllen und das Gewicht der ölgefüllten Bahn ist gering.

Die Erfindung soll mit den folgenden Beispielen weiter erläutert werden.

Beispiel 1

20 Lagen gestreckter gefaserter Polypropylenfolie von 24 χ 24 cm (vor dem Fasern 24 χ 5 cm ) Größe wurden aufeinandergelegt und in etwa 5 mm Breite entlang der Ränder miteinander verschweißt. Die Massendichte der Matten betrug im Mittel 0,02 g/cnr bei einer Dicke von etwa 1,25 cm (in den Beispielen 1D, 1E und Ii¹ in der Tabelle unten wurden 26 Lagen verwendet). Proben der Matten wurden geprüft, indem sie 5 mia in Brennöl Nr. 5 eingetaucht, herausgehoben, in Luft 5 min frei aufgehängt wurden, um abzulaufen,und dann gewogen wurden. Der Test wurde bei mit unterschiedlichen Temperaturen gehaltenem Brennöl (zur Einstellung unterschiedlicher Viskositäten) wiederholt. Ein Vergleich der Proben umfaßte auch handelsübliche Ölabsorptionsstoffe aus Polypropylenstreifen mit etwa 3 mm Breite und 0,05 mm Dicke. Diese Streifen wurden an einem Punkt zur Bildung kugeliger Pompoms mit einem Massendurchmesser von etwa 10 cm zusammengebunden. Die Ergebnisse sind unten zusammengefaßt.

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Tabelle I

Brennöl Nr₀ bei Raumtemperatur Yiskosität 6200 cP

Beispiel

Trockengewicht " _(g)

13,6

9,6

10,5

Gew. m» abs» öl

(S)

389,3 329,0 357,0 Absorptionszahl

28,0 ) 33,2 )

Matten n.d. Erfindung

Verg leichsbeispieIe

24,4 24,8 25,6

401,4 399,0 399,9 15,5 ) vergleichs-15,2 ) beispiele 14,7 )

Tabelle II

Brennöl Nr. 5 bei 16⁰C - Yiskosität I7OOO cP

Beispiel

1D
1E

Vergleichsbeispiele

Trockengewicht (g)

12,2

11,5 14,8

23,9 23Λ 24,1

Gew. m abs. Absorptionszahl

700,3 600,8 812,8

513,2

528,5 584,1 56,4 )

53,9 )

20,5 )

23,2 )

Matten n.d. Erfindung

Vergleichsbeispiele

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Tabelle III

Brennöl Nr. 5 bei 5 0 - Viskosität 108000 cP

Beispiel

1G
1H
11

Vergleichsbeispiele

Trockengewicht (g)

9,9 12,1

9,5

26,2 24,0 31,0

Gewicht m. Absorptionszahl abs. Öl (g)

958,	₂	93	,6	)	Matten n.d.
1030,	5	84			Erfindung
865,	9	90	,1	)

1136	,8	42	,4	)	Ver
677	,8	27		)	gleichs-
1112	,0	35	)	beispiele

Beispiel 2

Eine Kasse aus flachen aufgefaserten lolienabschnitten von etwa 7 x 7 cm wurde in einen Sack von etwa 13 χ 23 cm aus offenmaschigem Gewebe mit etwa 5 π™ Seitenlänge der Maschen zu einem lcissenartigen Ölabsorptionskörper mit einer Massendichte von etwa 0,01 g/cm⁵ gefüllt. Mit Brennöl Nr. 5 bei 24 °0 (6200 cP) ergaben sich folgende Daten:

Trockengewicht 20,4 g; Gewicht mit absorbiertem Öl 608,6 g; Absorptionszahl 28,8.

Cl/He

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Claims

Patentansprüche

1.)öl absorbierende Matte aus einer Vielzahl gestreckter Abschnitte aus aufgefaserter Folie, die übereinander zu einer flexiblen elastischen Struktur zusammengefügt sind, in der die Öffnungen in den zusammengefügten Folienabschnitten sich zu einem Netz von Zwischenräumen überlappen, die öl aufnehmen und festhalten können, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte auf mindestens das Vierfache der ursprünglichen Breite zu einer netzartigen Struktur gestreckt sind und im gestreckten Zustand aneinander zu einer flauschigen voluminösen Struktur miteinander verbunden sind, die eine Massendichte von 0,2 g/cnr oder weniger hat, wobei die Matte mit Brennöl Nr. 5 bei 24- ⁰C eine Absorptionszahl von mindestens 20 aufweist.

2. Matte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse mindestens^,«ürer Schicht der aufgefaserten Folie gegen-: über der Längsachse anderer Schichten der gefaserten Folie anders orientiert ist.

3· Matte nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Abschnitt eines anderen Materials als die gestreckte aufgefasert e Folie, die sich als Verstärkung entlang mindestens einer Dimension der Matte erstreckt.

4. Matte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Materialabschnitt um ein offenmaschiges Gewebe handelt, das zwischen Schichten der auf gefaserten S¹OUe eingelegt ist.

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