DE3005198C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserentfernungsmaterial und seine Verwendung zur Herstellung von insbesondere Filtern.

In den vergangenen Jahren wurden Polymere mit einem hohen Ausmaß an Wasseranquellbarkeit und Wasserunlöslichkeit (Hydrogele) auf vielen Anwendungsgebieten infolge ihrer besonderen Funktion eingesetzt. Beispielsweise wurde versucht, sie zur Herstellung von Windeln, sanitären Produkten etc. zu verwenden, wobei man sich das spontane hohe Wasserabsorptionsvermögen dieser Polymeren zunutze machte. Aufgrund ihres hohen Wasserretentionsvermögens wurden sie als Erdbodenverbesserungsmaterialien, Instant-Sandsäcke etc. verwendet. Außerdem wurden sie zur Herstellung von Kontaktlinsen, künstlichen Organen, chirurgischen Nähmaterialien etc. aufgrund ihrer innigen Affinität zu menschlichen Geweben verwendet. Auf einigen dieser Anwendungsgebiete werden sie bereits in größerem Umfange eingesetzt.

Es besteht ein erheblicher Bedarf an einem Mittel, Wasser aus hydrophoben Flüssigkeiten, wie organischen Lösungsmitteln, Schmierölen etc. zu entfernen, um derartige Flüssigkeiten erneut zu verwenden oder ihre Gebrauchsdauer zu erhöhen. Zu diesem Zweck werden in einigen Fällen körnige Produkte aus anorganischen Salzen, wie Silikagel, Zeolith etc. verwendet. Wenn es auch möglich ist, Wasser in einem gewissen Ausmaße durch derartige anorganische Salze zu entfernen, so ist dennoch das Wasserentfernungsvermögen dieser Materialien extrem gering. Ferner haftet derartigen Salzen der Nachteil an, daß sie nach der Reinigung in geringen Mengen in den Flüssigkeiten verbleiben, so daß ihr Einsatzgebiet begrenzt ist. Die Verwendung von Fasern, die aus natürlichem Zellstoff hergestellt worden sind und in einem gewissen Ausmaße ein Feuchtigkeits- oder Wasserabsorptionsvermögen besitzen, wurde in einigen Fällen versucht, das Wasserentfernungsvermögen dieser Materialien ist jedoch extrem gering, so daß auch sie nicht in der Praxis eingesetzt werden.

Es wurde auch versucht, das spontane hohe Wasserabsorptionsvermögen von durch Wasser anquellbaren Polymeren (Hydrogelen) auszunützen und sie als Wasserentfernungsmaterialien für die vorstehend erwähnten hydrophoben Flüssigkeiten einzusetzen. Werden diese Hydrogele in Form von Granulaten verwendet, dann absorbieren sie augenblicklich Wasser und quellen an infolge ihres ausgezeichneten Wasserabsorptionsvermögens, wobei jedoch die Zwischenräume zwischen den Körnern verstopft werden. Daher muß die Wasserentfernungsbehandlung nach einer sehr kurzen Zeitspanne abgestoppt werden. Um dieses Verstopfen der Zwischenräume zu verhindern, wurde versucht, Hydrogele in Faserform zu verwenden. Dabei wurde festgestellt, daß es möglich ist, die Zeit der Wasserentfernungsbehandlung in einem gewissen Ausmaße im Vergleich zum Einsatz von körnigen Hydrogelen zu verringern. Aufgrund eines Anquellens und einer Verschlechterung der Fasern war es jedoch nicht möglich, auch in diesem Falle das Problem der Verstopfung der Zwischenräume zu lösen, so daß es unmöglich ist, das Wasserabsorptionsvermögen eines Hydrogels in Faserform voll auszunützen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Wasserentfernungsmaterial, das für hydrophobe Flüssigkeiten geeignet ist, zu schaffen, dem nicht mehr die vorstehend geschilderten Nachteile anhaften.

Diese Aufgabe wird durch das Wasserentfernungsmaterial des Patentanspruchs 1 gelöst.

In der folgenden Beschreibung wird das hydrophil vernetzte Polymere als Hydrogel und das Acrylnitrilpolymere als AN-Polymeres bezeichnet.

In der GB-PS 14 47 536 wird ein Verfahren zur Herstellung von Fasern mit einem hohen Quellvermögen beschrieben, wobei diese Fasern 4 bis 10 mMol/g Carboxylgruppen enthalten und in der Lage sind, 10 bis 300 ml Wasser pro Gramm der trockenen Fasern zu absorbieren. Zu dem damaligen Zeitpunkt war es bekannt, daß -CN-Gruppen leicht in Carboxylgruppen durch Hydrolyse umgewandelt werden können, und daß durch die Umwandlung in Carboxylgruppen unter Erzeugung von Polyacrylsäure die Fasern wasserlöslich werden. Es war daher notwendig, wie dies auch in dieser GB-PS ausgeführt wird, Amidoximgruppen vor der Hydrolyse der -CN-Gruppen einzuführen und Vernetzungen zu bilden, um die Fasern wasserlöslich zu machen. Werden jedoch vorab Vernetzungen erzeugt, dann ist es sehr schwierig, die Anquellbarkeit durch die anschließende Hydrolyse zu erhöhen. Daher wird im Falle dieser GB-PS ein hohes Quellvermögen erst dann erzielt, nachdem 4 bis 10 mMol/g Carboxylgruppen durch eine 40 bis 100%ige Hydrolyse eingeführt worden sind.

Obwohl Fasern, in welchen eine derartig große Menge an Carboxylgruppen, wie im Falle der genannten GB-PS, eingeführt worden sind, durch Vernetzung daran gehindert werden können, sich bei einer Alkalihydrolyse aufzulösen, ist es nur unter Schwierigkeiten möglich, daß die Fasern ihre Form beibehalten. Sie sind sehr zerbrechlich und ihre physikalischen Eigenschaften sind weit von denjenigen gewöhnlicher Fasern entfernt. Daher lassen sich derartige Fasern nicht zu einem Filter, beispielsweise durch Kardieren, Verspinnen etc. verarbeiten.

Im Gegensatz zu den aus der GB-PS 14 47 536 bekannten Fasern besitzen die erfindungsgemäßen Fasern salzartige Carboxylgruppen, die konzentriert in die äußere Faserschicht eingeführt worden sind, so daß die erfindungsgemäßen Fasern im Vergleich zu den bekannten Fasern trotz einer relativ geringen Menge von 0,2 bis 3,5 mMol/g an salzartigen Carboxylgruppen ein hohes Anquellvermögen von 2 bis 200 ccm/g zeigen.

Unter Einsatz des erfindungsgemäßen Wasserentfernungsmaterials ist es möglich, eine Wasserentfernungsbehandlung während einer langen Zeitspanne ohne Zerstörung der Fasern durchzuführen, so daß das Wasserabsorptionsvermögen des Hydrogels voll ausgenützt werden kann.

Insbesondere wird das erfindungsgemäße Wasserentfernungsmaterial zur Herstellung von rohrförmigen Filtern verwendet, die ohne Stützen und Klebstoffe hergestellt und leicht zu handhaben, wie einzubauen, auszutauschen, etc., sind. Unter Einsatz derartiger Filter ist eine lange andauernde Wasserentfernungsbehandlung möglich, ohne daß dabei eine Zerstörung der Fasern erfolgt und auch keine Verstopfung der Zwischenräume eintritt.

Ein rohrförmiges Filter kann erfindungsgemäß ohne Stütze durch Verpressen einer Faseranordnung aus den in Anspruch 1 definierten Fasern hergestellt werden, es ist jedoch auch möglich, ein Fasergebilde aus den genannten Fasern um eine innere Rohrstütze zu wickeln, durch welche eine Vielzahl von Perforationen gebohrt worden ist.

Unter dem Begriff "durch Wasser anquellbare Fasern", wie er erfindungsgemäß gebraucht wird, sollen ganz allgemein Fasern verstanden werden, bei denen wenigstens ein Teil der äußeren Faserschicht aus einem Hydrogel besteht, das Wasser zu absorbieren und anzuquellen vermag, während sich der Rest aus einem AN-Polymeren und/oder einem anderen Polymeren zusammensetzt, das zu den physikalischen Eigenschaften der Fasern, wie der Festigkeit, der Dehnung etc. beiträgt.

Das Ausmaß der Wasseranquellbarkeit derartiger, durch Wasser anquellbarer Fasern liegt in zweckmäßiger Weise zwischen 2 und 200 ccm/g. Liegt der Wasseranquellbarkeitsgrad unterhalb der unteren Grenze des erfindungsgemäß empfohlenen Bereiches, dann ist das Wasserentfernungsvermögen unzureichend, übersteigt er die obere Grenze, dann ist es unmöglich, Probleme bezüglich einer Zerstörung, Verstopfung der Hohlräume etc., wodurch die Wasserentfernungsbehandlung nicht mehr über längere Zeitspannen möglich ist, zu verhindern.

Das Ausmaß der Hydrogelschicht, bezogen auf die Fasern, sollte in Bezug auf den Ausgleich zwischen dem Wasseranquellungsvermögen und den physikalischen Eigenschaften der Fasern gewählt werden. Daher ist es unmöglich, dieses Ausmaß genau zu definieren. Es ist jedoch zweckmäßig, wenn es nicht mehr als 55% beträgt, wobei der Vorzugsbereich zwischen 5 und 40%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Fasern in trockenem Zustand, schwankt. Das Ausmaß der Wasseranquellbarkeit der Fasern wird auch durch die Dichte der Vernetzung beeinflußt und nicht nur durch die Menge der salzartigen Carboxylgruppen der Formel -COOX (worin X für ein Alkalimetall oder Ammonium steht) gesteuert. AN-Fasern, die 0,2 bis 3,5 mMol/g salzartige Carboxylgruppen enthalten, sind bezüglich der Wasseranquellbarkeit, der physikalischen Fasereigenschaften, der Flexibilität optimal.

Werden AN-Fasern mit sichtbaren oder latenten Kräuselungen als Ausgangsmaterial verwendet, dann ist es möglich, mit Wasser anquellbare Fasern mit Kräuselungen herzustellen. Derartige durch Wasser anquellbare Fasern mit Kräuselungen sind insofern erwünscht, als durch den Einsatz derartiger Fasern merklich das Rückfederungsvermögen verbessert und eine Zerstörung der Fasern verhindert wird. Als AN-Fasern mit sichtbaren oder latenten Kräuselungen seine mechanisch gekräuselte Fasern sowie selbstkräuselnde Fasern erwähnt, beispielsweise Fasern des konjugierten Bikomponententyps, Verbundfasern mit willkürlicher Verteilung, Fasern des exzentrischen Hüllen-Kern-Typs etc. Die selbstkräuselnden Fasern können nach einem Sichtbarmachen der Kräuselungen durch Wärmebehandlung etc. oder nach einer Sichtbarmachung der Kräuselung und anschließende Beseitigung der Kräuselungen durch Wärmeverstrecken etc. oder ohne Sichtbarmachung der Kräuselungen eingesetzt werden.Was die Kräuselungseigenschaften derartiger, durch Wasser anquellbarer Fasern mit Kräuselungen betrifft, so unterliegen sie keinen Beschränkungen, solange die Fasern Kräuselungen aufweisen. Im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit, wie die Verspinnbarkeit herkömmlicher Textilfasern, oder im Hinblick auf die Verbesserung verschiedener Eigenschaften, wie das Rückfederungsvermögen der Endprodukte, die Zerstörung der Fasern etc., ist es zweckmäßig, wenn die Fasern eine Kräuselungszahl (Cn) von 30 oder weniger und vorzugsweise von 4 bis 25 aufweisen und einen Kräuselungsindex (Ci) von 40% oder weniger, vorzugsweise zwischen 5 und 30%, besitzen.

Unter dem Begriff "AN-Polymere" sollen ganz allgemein Polymere verstanden werden, die AN in einer Menge von mehr als 30 Gew.-% und vorzugsweise mehr als 50 Gew.-% enthalten. Als derartige AN-Polymere seien AN-Homopolymere, Copolymere von AN mit wenigstens einer anderen äthylenisch ungesättigten Verbindung oder Pfropfcopolymere von AN mit anderen Polymeren, wie Stärke, Polyvinylalkohol etc. erwähnt. Soweit jedoch der vorstehend erwähnte AN-Gehalt erfüllt wird, können gemischte Polymere aus einem AN-Polymeren und einem anderen oder anderen Polymeren, wie Polyvinylchlorid, Polyamid, Polyolefin, Polystyrol, Polyvinylalkohol, Cellulose etc., verwendet werden.

Derartige durch Wasser anquellbare Fasern gemäß vorliegender Erfindung können ohne Einschränkungen eingesetzt werden, sofern diese Fasern die vorstehend erwähnte Vielschichtstruktur aufweisen. Als industriell vorteilhafte Verfahren zur Herstellung von durch Wasser anquellbaren Fasern, die eine Hydrogelschicht mit der gewünschten Wasseranquellbarkeit enthalten, ohne daß dabei ein Polymeres mit einer besonderen Zusammensetzung, das auf ein vernetzbares Monomeres zurückgeht, als Ausgangsmaterial verwendet wird, und ohne daß die Fasern einer Vernetzungsbehandlung unterzogen werden, wobei nur eine hydrolytische Behandlung durchgeführt wird, können beispielsweise folgende Methoden angewendet werden:
Entweder kann man ein Verfahren anwenden (das nachfolgend als A-Verfahren bezeichnet wird), bei dessen Durchführung eine wäßrige Lösung eines Alkalimetallhydroxids mit einer hohen Konzentration von nicht weniger als 6,0 Mol/1000 g Lösung auf die AN-Fasern einwirken gelassen wird. Ferner kann man ein anderes Verfahren anwenden (das nachfolgend als B-Verfahren bezeichnet wird), bei dessen Durchführung man eine wäßrige Lösung eines Alkalimetallhydroxids mit einer geringen Konzentration, das zusammen mit einem elektrolytischen Salz mit einer Konzentration von nicht weniger als 0,5 Mol/1000 g der Lösung vorliegt, auf die AN-Fasern einwirken läßt.

Bei der Anwendung des A-Verfahrens werden dann, wenn eine wäßrige alkalische Lösung in einer Konzentration von weniger als 6,0 Mol/1000 g Lösung einwirken gelassen wird, die AN-Fasern hydrophil durch die hydrolytische Reaktion, werden jedoch wasserlöslich, so daß es unmöglich ist, eine äußere Hydrogelschicht zu bilden, die erfindungsgemäß erforderlich ist. Die Erfindung läßt sich in wirksamerer Weise unter Einsatz einer wäßrigen alkalischen Lösung mit einer Konzentration von 6,25 bis 8,85 Mol/1000 g Lösung und vorzugsweise 6,25 bis 8,50 Mol/1000 g Lösung durchführen. Unter Bedingungen, bei denen die obere Grenze des bevorzugten Bereiches überschritten wird, wird die Aktivität des Alkalimetallhydroxids vermindert, so daß zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit eine Hochtemperaturbehandlung erforderlich ist. Die Behandlung zur Entfernung des restlichen Alkalis wird dann schwierig. Daher sind aus praktischen Erwägungen derartige Bedingungen nicht zweckmäßig.

Bei Anwendung des B-Verfahrens werden die AN-Fasern dann, wenn das vorliegende Salz eine geringe Konzentration von weniger als 0,5 Mol/1000 g Lösung aufweist, durch die hydrolytische Reaktion hydrophil gemacht, die Hauptmenge der Fasern wird jedoch wasserlöslich, so daß es unmöglich ist, eine äußere Hydrogelschicht in einer Stufe beim Einsatz einer wäßrigen alkalischen Lösung mit geringen Konzentrationen zu erzielen. Die Erfindung kann in noch vorteilhafterer Weise industriell in der Weise durchgeführt werden, daß eine wäßrige Lösung eines Alkalimetallhydroxids mit einer Konzentration von 0,25 bis 6,0 Mol/1000 g Lösung und vorzugsweise 0,5 bis 5,0 Mol/1000 g Lösung verwendet wird, die ein elektrolytisches Salz in einer Konzentration von 1,0 Mol/1000 g Lösung oder darüber enthält.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Alkalimetallhydroxide sind die Hydroxide von Alkalimetallen, wie Na, K, Li etc., sowie Mischungen aus derartigen Hydroxiden. Als elektrolytische Salze können beliebige Salze verwendet werden, sofern sie unter den Bedingungen der Alkalibehandlung stabil sind. Derartige Salze sind beispielsweise solche Salze, deren kationische Komponente aus einem Alkalimetall (wie Na, K, Li etc.) oder einem Erdalkalimetall (wie Be, Mg, Fe, Co, Ni etc.) oder NH₄ besteht, während die anionische Komponente ein Säurerest ist, beispielsweise ein Hydrochlorid, Sulfat, Nitrat, Chromat, Dichromat, Chlorat, Hypochlorit, organisches Carboxylat, organisches Sulfonat etc., wobei auch Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Salze verwendet werden können. Wird ein elektrolytisches Salz verwendet, dessen kationische Komponente ein zweiwertiges oder höherwertiges Element ist, dann neigt die erhaltene äußere Hydrogelschicht zu einem Agglomerieren mit einer anderen Schicht, wobei ferner das Ausmaß der Wasseranquellbarkeit herabgesetzt wird. Daher ist es vorzuziehen, ein Salz zu verwenden, dessen kationische Komponente ein Alkalimetall ist. Als Lösungsmittel zum Ersatz von Wasser können wäßrige gemischte Lösungsmittel aus Wasser und einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel, wie Methanol, Äthanol, 2-Methoxyäthanol, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid etc., verwendet werden, sofern derartige gemischte Lösungsmittel nicht die behandelten AN-Fasern auflösen. Erforderlichenfalls ist es möglich, andere organische oder anorganische Substanzen zuzusetzen.

Es ist schwierig, genau die Bedingungen bezüglich Temperatur und/oder Behandlungszeit, unter denen die wäßrige alkalische Lösung, wie sie vorstehend erwähnt worden ist, auf die AN- Fasern einwirkt, festzulegen. Läßt man die Lösung auf die AN-Fasern bei einer Temperatur von mehr als 50°C und vorzugsweise mehr als 80°C während einer Zeitspanne von weniger als 40 Minuten und vorzugsweise weniger als 30 Minuten einwirken, dann wird nur die äußere Schicht der Fasern hydrogeliert, und zwar auch in dem Falle, daß AN-Fasern verwendet werden, die aus einer AN-Polymermonokomponente bestehen.

Als AN-Fasern, auf die eine derartige Behandlung mit einer wäßrigen alkalischen Lösung angewendet werden kann, können alle Fasern verwendet werden, sofern sie eine Querschnittsstruktur aufweisen, in der wenigstens ein Teil eines AN-Polymeren auf der Oberfläche der Fasern vorgesehen ist. Derartige Fasern kann man in willkürlicher Weise aus versponnenen Einkomponentenfasern, versponnenen Verbundfasern etc. auswählen. Vorzugsweise werden erfindungsgemäß AN- Polymereinkomponentenfasern verwendet. Jedoch fällt in den Rahmen der Erfindung auch der Einsatz von Verbundfasern aus einem AN-Polymeren und wenigstens einem anderen Polymeren, beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyamid, Polyolefin, Polystyrol, Cellulose etc., die Verwendung von Fasern des Hüllen- Kern-Typs, der Einsatz von Verbundfasern mit willkürlicher Verteilung, von Fasern des "See-Insel-Typs", von konjugierten Bikomponentenfasern, Sandwichfasern etc.

Die ausgewählten Fasern werden der vorstehend erwähnten hydrolytischen Behandlung zur Erzeugung von durch Wasser anquellbaren Fasern unterzogen, wobei wenigstens ein Teil der äußeren Faserschicht aus einem Hydrogel besteht und sich der Rest aus einem AN-Polymeren und/oder einem anderen Polymeren zusammensetzt, wobei es sich vorzugsweise um durch Wasser anquellbare Fasern mit einer Zweiphasenstruktur aus einer äußeren Hydrogelschicht und einer AN-Polymerinnenschicht handelt und in ganz besonders bevorzugter Weise die Fasern Kräuselungen aufweisen. Erforderlichenfalls können derartige Fasern in Form von kurzen Fasern, langen Fasern, gewebten oder gewirkten Waren, nichtgewebten Waren etc. vorliegen.

Werden derartige durch Wasser anquellbare Fasern einzeln oder in Kombination mit anderen Fasern als Wasserentfernungsmaterial für hydrophobe Flüssigkeiten eingesetzt, dann ist es zweckmäßig, wenn die Fasern in einer Faseranordnung mit einem Wasseranquellbarkeitsgrad von 1 bis 200 ccm/g und vorzugsweise 2 bis 100 ccm/g vorliegen. Ist der Wasseranquellungsgrad einer derartigen Faseranordnung geringer als die obere Grenze des erfindungsgemäß empfohlenen Bereiches, dann ist das Wasserentfernungsvermögen unzureichend. Liegt der Wasseranquellungsgrad oberhalb der oberen Grenze, dann ist es unmöglich, eine Zerstörung der Fasern und das Verstopfen von Hohlräumen zwischen den Fasern zu vermeiden, so daß die Fortsetzung der Wasserentfernungsbehandlung nach einer längeren Zeitspanne unmöglich wird.

Als andere Fasern, die mit den durch Wasser anquellbaren Fasern vermischt werden können, seien natürliche Fasern, wie Baumwolle, Wolle etc., halbsynthetische Fasern, wie Reyon, Cupra etc., synthetische Fasern, wie Polyvinylalkoholfasern, Polyvinylchloridfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polyacrylnitrilfasern etc. erwähnt. Das Mischverhältnis derartiger Fasern kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von dem Wasseranquellbarkeitsgrad der durch Wasser anquellbaren Fasern, dem Wasserentfernungsvermögen des Endprodukts, etc. ausgewählt werden, so daß es schwierig ist, dieses Verhältnis genau zu definieren. Es ist jedoch zweckmäßig, diese anderen Fasern in einer Menge einzusetzen, die im allgemeinen unterhalb 95 Gew.-% liegt.

Herstellung von Wasserentfernungsfiltern 1. Aufwickelmethode

Nachfolgend wird eine Methode zur Herstellung eines rohrförmigen Wasserentfernungsfilters durch Wickeln einer Faseranordnung, welche die durch Wasser anquellbaren Fasern enthält, um eine innere rohrförmige Stütze beschrieben.

Die um eine innere rohrförmige Stütze zu wickelnden Faseranordnungen können in Form von Garnen, Geweben, gewirkten Waren, gewebten Waren etc. vorliegen, wobei es sich nicht nur um Produkte, die nur aus durch Wasser anquellbaren Fasern, und gemischte Produkte aus derartigen Fasern mit anderen Fasern handeln kann, sondern auch um einzelne und/oder gemischte Produkte, die durch Wasser anquellbare Fasern mit Faseranordnungen enthalten, die nur aus anderen Fasern bestehen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Garne umfassen Mono- und Multifilamente, versponnene Garne, versponnene Stapelfasern, versponnene Baumwollfasern, versponnene Wollfasern, offenendige versponnene Fasern etc.

Was die Form der Faseranordnungen betrifft, so ist es zweckmäßig, solche in Form eines Garnes im Hinblick auf die Einfachheit der Verformung einzusetzen. Die Verwendung von sog. bauschigen Garnen ist deshalb besonders zweckmäßig, da die Rückprallelastizität, die Voluminösität, die Neigung der Fasern zur Zerstörung etc. merklich verbessert oder korrigiert werden, so daß auch eine merkliche Verbesserung des Wasserentfernungsvermögens des letztlich erhaltenen Filters erzielt wird. Die Faseranordnungen, welche durch Wasser anquellbare Fasern enthalten, können in der Weise beschaffen sein, daß die Hydrogelschicht in der Stufe der Behandlung der als Ausgangsmaterial eingesetzten Fasern oder Faseranordnungen eingeführt worden ist. Es kann sich auch um Filter handeln, die aus einer Faseranordnung bestehen, welche Fasern enthalten, die hydrogeliert werden können.

Was die Form des rohrförmigen Filters betrifft, der durch Wickeln einer Faseranordnung, welche die durch Wasser anquellbaren Fasern gemäß vorliegender Erfindung enthält, um eine innere rohrförmige Stütze sowie die Aufwickeldichte betrifft, so ist es erforderlich, diese Parameter in Abhängigkeit von der Art, der Viskosität etc. der zu behandelnden Flüssigkeit zu variieren, so daß es schwierig ist, diese Parameter genau zu beschreiben. Es ist jedoch zweckmäßig, wenn das Verhältnis des Durchmessers zu der Höhe des Filters 1 : 0,5-20 und vorzugsweise 1 : 1-10 beträgt und die Aufwickeldichte im allgemeinen zwischen 0,1 und 0,6 g/cm³ und vorzugsweise zwischen 0,15 und 0,4 g/cm³ liegt.

Bei Verwendung des Filters kann die zu behandelnde Flüssigkeit entweder der äußeren Oberfläche oder der inneren Oberfläche des Rohrs zugeführt werden. Es ist jedoch vorzuziehen, die Flüssigkeit der äußeren Oberfläche zuzuleiten und die gereinigte Flüssigkeit der inneren Oberfläche zu entnehmen, da diese Methode eine größere Oberfläche der Fasern, die in Kontakt mit der zu behandelnden Flüssigkeit gelangen, bedingt, so daß der Behandlungswirkungsgrad erhöht werden kann. Daher spielt das innere Rohr, welches eine Stütze für die aufgewickelte Faseranordnung ist, die Rolle, die Form des Filters während der Wasserentfernungsbehandlung aufrechtzuerhalten. Das innere Rohr darf nicht durch die zu behandelnde Flüssigkeit korrodiert oder aufgelöst werden. Sofern dieser Bedingung Genüge getan wird, kann das innere Rohr jede beliebige Dicke besitzen und aus jedem beliebigen Material bestehen. Es ist erforderlich, daß das Innenrohr mit einer Vielzahl von Perforationen versehen ist, durch welches die zu behandelnde Flüssigkeit hindurchgehen kann. Natürlich ist es zweckmäßig, wenn derartige Perforationen gleichmäßig über das ganze innere Rohr verteilt sind, so daß keine Ungleichmäßigkeit des Flüssigkeitsstroms, des Durchgangsdruckes der Flüssigkeit etc. auftritt. Es ist zweckmäßig, wenn das rohrförmige Wasserentfernungsfilter gemäß vorliegender Erfindung in Form eines Hohlzylinders vorliegt, erforderlichenfalls kann das Filter jedoch auch zu einem abgestumpften hohlen Kegel durch Auswahl einer geeigneten Aufwickelmethode, Form des inneren Rohres etc., ausgebildet sein.

2. Kompressionsmethode

Nachfolgend wird eine Methode zur Herstellung des Wasserentfernungsfilters durch Kompressionsverformen beschrieben.

Unter dem Begriff "latent durch Wasser anquellbare Fasern" sind erfindungsgemäß Fasern zu verstehen, die in gebundener Form Hydroxylgruppen enthalten, wobei wenigstens ein Teil aus Säurecarboxylgruppen (-COOH) besteht. Es handelt sich hier um einen allgemeinen Begriff für Fasern, die in die vorstehend erwähnten durch Wasser anquellbaren Fasern durch eine Neutralisationsbehandlung umgewandelt werden können. Die latent durch Wasser anquellbaren Fasern lassen sich in vorteilhafter Weise durch eine Säurebehandlung der durch Wasser anquellbaren Fasern bei einem bestimmten pH herstellen. Dabei erhält man Fasern, wobei eine gewünschte Menge von Carboxylgruppen des Salztyps zu Carboxylgruppen des Säuretyps umgewandelt worden sind. Es ist jedoch auch möglich, direkt Fasern herzustellen, in welche Carboxylgruppen des Säuretyps eingeführt worden sind, und zwar durch Hydrolyse von AN-Fasern mittels einer Säure. Bezüglich der vorstehend erwähnten Säurebehandlung sei eine Methode erwähnt, bei deren Durchführung die durch Wasser anquellbaren Fasern in ein wäßriges Bad mit einem pH von nicht höher als 5,5 und vorzugsweise nicht höher als 5,0 eingetaucht werden. Durch Verwendung von latent durch Wasser anquellbaren Fasern, wobei wenigstens 10 Mol-%, bezogen auf die gesamten Carboxylgruppen, aus Carboxylgruppen des Säuretyps bestehen, lassen sich die Stufen der Verformung, der Dehydratisierung, des Trocknens etc. in industriell vorteilhafter Weise durchführen.

Die Faseranordnung, welche durch Wasser anquellbare Fasern oder latent durch Wasser anquellbare Fasern enthält, stellt ein Produkt dar, das sich allein aus durch Wasser anquellbaren Fasern oder latent durch Wasser anquellbaren Fasern oder aus einer Mischung aus derartigen Fasern mit anderen Fasern zusammensetzt.

Eine derartige Faseranordnung kann sich aus kurzen Fasern, langen Fasern, Garnen, gewebten oder gewirkten Waren, nicht gewebten Waren etc. zusammensetzen. Es ist unter anderem zweckmäßig, kurze Fasern in geöffneter Form zu verwenden, da auf diese Weise ein gleichmäßig verpreßtes Produkt hergestellt werden kann. Unter Einsatz von kurzen Fasern mit einem Kräuselungsvermögen lassen sich die Neigung der Fasern zu einem Zersetzen sowie das Verstopfen der Hohlräume bei Verwendung des Wasserentfernungsfilters merklich verbessern, so daß die Gebrauchsdauer des Filters erheblich verlängert werden kann.

Bezüglich der Form des Wasserentfernungsfilters, das letztlich erhalten wird, sowie der Verpackungsdichte ist es erforderlich, diese Parameter je nach der Art, dem Wassergehalt, der Viskosität etc. der zu behandelnden Flüssigkeit zu variieren, so daß es unmöglich ist, diese Parameter genau zu definieren. Es ist jedoch zweckmäßig, wenn das Verhältnis des Durchmessers zu der Höhe des Rohrs im allgemeinen 1 : 0,5-10 und die Packdichte im allgemeinen 0,1-0,6 g/cm³, vorzugsweise 0,15-0,4 g/cm³, beträgt. Unter dem Begriff "rohrförmige Form" ist nicht nur ein Hohlzylinder zu verstehen, sondern auch unter bestimmten Umständen ein abgestumpfter Hohlkegel.

Nachfolgend wird näher erläutert, wie der rohrförmige Wasserentfernungsfilter im einzelnen hergestellt wird.

Zunächst wird eine Faseranordnung, welche die vorstehend erwähnten latent durch Wasser anquellbaren Fasern enthält, bis zu einem Wassergehalt von nicht mehr als 100%, vorzugsweise nicht mehr als 50%, dehydratisiert. Ist diese Dehydratisierung unzureichend, dann wird das anschließende Trocknen schwierig. Man kann eine Methode anwenden, bei deren Durchführung eine nicht dehydratisierte Faseranordnung in ein Verformungsgefäß eingefüllt wird, worauf die Faseranordnung durch Saugen entwässert wird.

Anschließend wird eine bestimmte Menge der Faseranordnung bis zu einem Wassergehalt von vorzugsweise nicht mehr als 100% dehydratisiert und in ein Verformungsgefäß überführt, das mit einem Einlaß und mit einem Auslaß versehen ist, wobei in dem Gefäß eine Verformung durch Kompression erfolgt. Durch entsprechende Steuerung der zugeführten Fasermenge sowie der Kompressionsbedingungen ist es möglich, beliebig die Packdichte und die Form des Wasserentfernungsfilters zu steuern.

Die auf diese Weise durch Kompression verformte Faseranordnung wird in einem nicht gequollenen Zustand neutralisiert und getrocknet, ohne dabei aus dem Verformungsgefäß entnommen zu werden, wobei sie unter Kompression gehalten wird. Durch diese Neutralisation werden die Carboxylgruppen des Säuretyps in den Salztyp überführt. Die Fasern neigen dabei merklich zu einem Anquellen durch Wasser, so daß ein Trocknen extrem schwierig wird. Daher ist es erforderlich, diese Behandlungen in einem nichtgequollenen Zustand der Fasern durchzuführen. Führt man nur eine Kompressionsverformung durch, dann sind das gegenseitige Haften der Fasern sowie die Fixierung der Filterform unzureichend, so daß es zweckmäßig ist, das Filter zu neutralisieren und zu trocknen, ohne es aus dem Verformungsgefäß zu entnehmen, während das Filter unter Kompression verbleibt. Diese Neutralisierungs- und Trocknungsbehandlung kann ohne Einschränkung durchgeführt werden, sofern diese Behandlungen in einem nicht gequollenen Zustand der Fasern ausgeführt werden. Beispielsweise sei eine Methode erwähnt, bei deren Durchführung ein mit Wasser mischbares und nichtquellendes Lösungsmittel, das ein Alkali, wie ein Alkalimetallhydroxid, enthält, in das Verformungsgefäß eingeführt wird, die Faseranordnung in Kontakt mit dem Lösungsmittel zur Neutralisation gebracht wird, die Faseranordnung mit dem Lösungsmittel erforderlichenfalls zur Entfernung einer Überschußmenge an Alkali gewaschen und die Faseranordnung mit einem Heißluftstrom getrocknet wird. Ferner sei eine Methode erwähnt, bei deren Durchführung die Faseranordnung getrocknet und in der Weise neutralisiert wird, daß sie in Kontakt mit einem Gas, wie Ammoniak oder einem niederen Amin etc., gebracht wird. Als vorstehend erwähnte mit Wasser mischbare nicht-quellende Lösungsmittel seien niedere Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol etc., Aceton, Methyläthylketon, Dioxan, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid etc. erwähnt. Die Verwendung von Lösungsmitteln mit einem niedrigen Siedepunkt ist zweckmäßig, da die anschließende Trocknungsbehandlung einfach ist. Ferner ist es zweckmäßig, ein Lösungsmittel zu verwenden, das mit einer bestimmten Menge an Wasser (beispielsweise 30% oder weniger) vermischt ist, sofern ein derartiges gemischtes Lösungsmittel nichtquellende Eigenschaften aufrechterhält, da beim Einsatz eines derartigen Lösungsmittels die Neutralisationszeit verkürzt werden kann. Natürlich ist es nicht notwendig, alle Carboxylgruppen in den Salztyp zu überführen, vielmehr können Carboxylgruppen des Säuretyps gleichzeitig vorliegen.

Die hydrophoben Flüssigkeiten, auf welche das erfindungsgemäße Wasserentfernungsfilter anwendbar ist, sind solche Flüssigkeiten, die unter den Wasserentfernungsbedingungen in flüssiger Form vorliegen und eine Phasentrennung mit Wasser bewirken (eine geringe gegenseitige Auflösung ist zulässig, sofern eine Phasentrennung bewirkt wird). Als derartige Flüssigkeiten seien Erdölkohlenwasserstoffe, wie Petroläther, Pentan, Hexan, Heptan, Petroleumbenzin etc., alicyclische gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Cyclohexan, Cyclooctan etc., aliphatische ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie 1-Octen, Cyclohexen etc., aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Xylol, Styrol etc., halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Tetrachloräthylen, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Schmieröle, wie Spindelöl, Kühlmaschinenöl, Dynamoöl, Turbinenöl, Maschinenöl, Zylinderöl, Motorenöl, Getriebeöl, hydraulisches Öl, Kompressoröl etc., erwähnt.

Durch Verwendung eines Produktes, das sich nur aus durch Wasser anquellbaren Fasern mit einer äußeren Hydrogelschicht und einer Schicht aus einem AN-Polymeren etc. zusammensetzt oder eines gemischten Produktes aus derartigen Fasern und anderen, als Wasserentfernungsmaterial für hydrophobe Flüssigkeiten wird nicht nur eine hervorragende Wasserentfernungsfähigkeit erzielt, vielmehr kann auch die Wasserentfernungsbehandlung während einer langen Zeitspanne durchgeführt werden, ohne daß dabei eine Zerstörung der Fasern und ein Verstopfen der Hohlräume des Filters erfolgen.

Ferner ist es erwähnenswert, daß das Wasserentfernungsmaterial nicht in die gereinigte Flüssigkeit nach der Wasserentfernungsbehandlung gelangt. Das Wasserentfernungsmaterial kann in jeder gewünschten Form oder Packdichte eingesetzt werden.

Die durch Wasser anquellbaren Fasern, die in sich ein hohes Ausmaß an Wasseranquellbarkeit und ausgezeichneten physikalischen Fasereigenschaften vereinigen, können als Wasserentfernungsmaterial für hydrophobe Flüssigkeiten eingesetzt werden, und zwar einzeln oder gegebenenfalls als Mischung mit natürlichen, halbsynthetischen oder synthetischen Fasern, ferner in einer gewünschten Form, beispielsweise in Form von kurzen Fasern, langen Fasern, Bahnen, Garnen, gewebten oder gewirkten Waren, nicht-gewebten Waren, Filzen oder geformten Produkten.

Die rohrförmigen Wasserentfernungsfilter gemäß vorliegender Erfindung, die durch Wickeln der durch Wasser anquellbaren Fasern um eine innere rohrförmige Stütze hergestellt worden sind, besitzen verschiedene Vorteile insofern, als sie in industriell vorteilhafter Weise derart ausgeformt werden können, daß keine dichte Ungleichmäßigkeiten in der Längsrichtung des rohrförmigen Filters auftreten, wobei die Aufwickeldichte und die Filterdicke nach Belieben gesteuert werden können. Ferner besitzt das Filter ein hervorragendes Wasserentfernungsvermögen während einer langen Zeitspanne, ohne daß dabei die Fasern zerstört werden und ein Verstopfen der Hohlräume erfolgt. Ferner erfolgt keine Umlenkung des Stroms und ein Einmischen des Wasserentfernungsmaterials in die gereinigte Flüssigkeit.

Durch Anwendung des Herstellungsverfahrens durch Kompression gemäß vorliegender Erfindung kann ein Wasserentfernungsfilter mit einer gewünschten Form und Packdichte sowie mit den vorstehend erwähnten ausgezeichneten Eigenschaften in vorteilhafter Weise industriell hergestellt werden, ohne daß dabei eine innere rohrförmige Stütze oder ein Klebstoff verwendet werden muß. Ferner treten keine Schwierigkeiten bei der Entwässerung und beim Trocknen auf, wie sie an sich im Falle von durch Wasser anquellbaren Fasern zu erwarten sind.

Die Befestigung der Wasserentfernungsfilter gemäß vorliegender Erfindung in einer Wasserentfernungsvorrichtung sowie ihr Austausch sind leicht durchzuführen, so daß erhebliche verfahrenstechnische Vorteile erzielt werden. Darüber hinaus ist der Hinweis beachtlich, daß erfindungsgemäß ein neuer Weg für die Regenerierung und erneute Verwendung von Abfallflüssigkeiten, die bisher verworfen werden mußten, eröffnet worden ist.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken. Die Prozent- und Teilangaben beziehen sich, sofern nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

Das Ausmaß der Wasseranquellbarkeit sowie die Menge der Carboxylgruppen werden nach den folgenden Methoden gemessen und berechnet.

1) Ausmaß der Wasseranquellbarkeit (ccm/g)

Ungefähr 0,1 g Probefasern werden in reines Wasser eingetaucht, das bei 25°C gehalten wird. Nach 24 Stunden werden die Fasern in ein Nylonfiltertuch (200 mesh) eingewickelt, worauf das um die Fasern herum zurückbleibende Wasser mittels einer Zentrifuge (3 G×30 Minuten, wobei G die Erdbeschleunigung darstellt), entfernt wird. Das Gewicht der auf diese Weise hergestellten Probefasern wird gemessen (W₁ g). Die Probe wird in einem Vakuumtrockner bei 80°C getrocknet, bis sie ein konstantes Gewicht erreicht hat (W₂ g). Aus den vorstehenden Meßergebnissen wird der Grad der Wasseranquellbarkeit nach folgender Formel errechnet:

Daher ist das Ausmaß der Wasseranquellbarkeit ein numerischer Wert, der zeigt, um die wievielfache Wassermenge, bezogen auf ihr eigenes Gewicht, die Fasern absorbieren und festhalten können.

2) Menge der Carboxylgruppen (mMol/g)

Ungefähr 1 g einer gründlich getrockneten Probefaser wird genau ausgewogen (X g). Nachdem 200 ml Wasser dieser Probe zugesetzt worden sind, wird eine wäßrige 1n Clorwasserstoffsäurelösung zur Einstellung des pH auf 2 zugegeben, wobei auf 50°C erhitzt wird. Dann wird eine Titrationskurve in der üblichen Weise unter Verwendung einer wäßrigen 0,1 n Natriumhydroxidlösung aufgenommen. Aus dieser Titrationskurve wird die Menge an Natriumhydroxidlösung, die von den Carboxylgruppen verbraucht wird, erhalten (Y ccm). Aus dem Ergebnis der vorstehenden Messung wird die Menge der Carboxylgruppen nach folgender Formel errechnet:

Liegen polyvalente Kationen vor, dann muß die vorstehende Formel dahingehend korrigiert werden, daß man die Menge dieser Kationen in der herkömmlichen Weise berechnet. Will man die Menge an Carboxylgruppen des Säuretyps erhalten, dann wird die Titration durchgeführt, ohne daß zuvor der pH-Wert mit einer wäßrigen 1n Chlorwasserstoffsäurelösung eingestellt wird.

Beispiel 1

4 Teile AN-Fasern (Einzelfasertiter: 3 d; Faserlänge: 38 mm; logarithmische Viskositätszahl in Dimethylformamid (DMF) bei 30°C: 1,3), die aus 90% AN und 10% Methylacrylat (MA) bestehen, werden in 96 Teile einer wäßrigen 30%igen Natriumhydroxidlösung (7,5 Mol/1000 g Lösung) eingetaucht. Die Fasern werden unter Rühren 2 Minuten gekocht. Nach dem Entfernen des zurückbleibenden Alkalis von den Fasern durch Waschen mit Wasser werden die Fasern getrocknet, wobei man durch Wasser anquellbare Fasern (I) erhält, die weiß oder leicht gelblich sind. Die auf diese Weise erhaltenen Fasern (I) sind in Wasser unlöslich und besitzen einen Wasseranquellbarkeitsgrad von 6 ccm/g. Werden die Fasern in einem in Wasser gequollenen Zustand von Hand ausgedrückt, dann stellt man fest, daß der Kernabschnitt aus dem AN-Polymeren zurückbleibt.

50 g der durch Wasser angequollenen Fasern (I) werden in eine Säule (mit einem Innendurchmesser von 50 mm und einer Höhe von 170 mm) eingepackt, worauf Turbinenöl (in einem weißen und trüben Zustand), das 0,5% Wasser in verteiltem Zustand enthält, in die Säule mit einer Geschwindigkeit von 50 ml/Minute eingeführt wird. Die Wasserentfernungsbehandlung wird 10 Stunden fortgesetzt. Während dieser Behandlung erfolgt kein Druckanstieg infolge eines Verstopfens von Hohlräumen. Das Verfahren läßt sich glatt durchführen. Das Turbinenöl ist nach dem Passieren der Säule transparent, woraus hervorgeht, daß eine vollständige Wasserentfernung erfolgt ist.

Beispiel 2

5 Teile konjugierter Bikomponentenverbundfasern (Einzelfasertiter: 2,5 d; Faserlänge 51 mm) werden in 95 Teile einer wäßrigen 10%igen Natriumhydroxidlösung (2,5 Mol/1000 g Lösung), in der 20% Natriumchlorid (3,45 Mol/1000 g Lösung) vorliegen, eingetaucht. Die Lösung wird unter Rühren 15 Minuten erhitzt. Nach dem Entfernen des Alkali, das in den Fasern zurückgeblieben ist, durch Waschen mit Wasser werden die Fasern getrocknet, wobei durch Wasser anquellbare Fasern (II) erhalten werden, die weiß oder leicht gelblich sind. Die auf diese Weise erhaltenen Fasern (Cn=12/25 mm, Ci=20%) sind in Wasser unlöslich und weisen einen Kern aus dem AN-Polymeren auf. Die Fasern besitzen ein Wasseranquellungsvermögen von 6,5 ccm/g.

Die durch Wasser anquellbaren Fasern (II), die gemäß Beispiel 1 hergestellten durch Wasser anquellbaren Fasern (I) und, zu Vergleichszwecken, feuchtigkeitsabsorbierende Polyesterfasern, Kraftzellstoff, körniges Hydrogel (Wasseranquellbarkeitsvermögen 10 ccm/g), Zeolith sowie Silikagel werden auf ihr Wasserentfernungsvermögen entsprechend Beispiel 1 untersucht. Der Teilchendurchmesser des körnigen Hydrogels, des Zeolithen sowie des Kieselgels betragen 0,6 bis 1,4 mm.

Die Meßergebnisse gehen aus der Tabelle I hervor.

Tabelle I

Aus den Ergebnissen in der Tabelle I ist deutlich zu ersehen, daß die erfindungsgemäßen durch Wasser anquellbaren Fasern (I) und (II) ein ausgezeichnetes Wasserentfernungsvermögen im Vergleich zu allen Vergleichsproben aufweisen, und zwar auch dann, wenn ein Vergleich mit der entfernten Wassermenge unter Außerachtlassung der eingefüllten Mengen durchgeführt wird. Ferner ist zu ersehen, daß die durch Wasser anquellbaren Fasern (II) mit Kräuselungen besonders gute Ergebnisse liefern.

Im Falle des körnigen Hydrogels steigt nach einer einstündigen Operation der Druck schnell an aufgrund eines Verstopfens der Hohlräume, so daß die Behandlung abgestoppt werden muß.

Beispiel 3

Die Monokomponenten-AN-Fasern gemäß Beispiel 1 werden mechanisch gekäuselt (Cn=9,0, Ci=10,0). Die auf diese Weise gekräuselten Fasern werden der in Beispiel 1 beschriebenen Hydrolysehandlung unterzogen, wobei man durch Wasser anquellbare Fasern (III) mit Kräuselungen (Cn=9,0, Ci=9,8) erhält. Die Fasern (III) sind in Wasser unlöslich und weisen einen Kernabschnitt aus dem AN-Polymeren auf. Das Wasseranquellungsvermögen der Fasern (III) beträgt 6 ccm/g.

Das Wasserentfernungsvermögen der Fasern (III) wird gemäß Beispiel 1 gemessen. Man stellt fest, daß die Fasern (III) eine behandelbare Kapazität von 41 l des Öls besitzen und das Wasserentfernungsvermögen das 3,7-fache beträgt.

Beispiel 4

Die in Beispiel 2 beschriebenen konjugierten Bikomponenten- AN-Verbundfasern werden 4 Minuten in einer 30%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung gekocht, wobei die Fasern unter einer Spannung gehalten werden, die einen Ci-Wert von 13% ergibt. Dabei werden Fasern (IV) mit einem Wasseranquellbarkeitsgrad von 19 ccm/g erhalten.

Die Fasern (IV), (Cn=11,0,Ci=13,0) und die in Beispiel 3 beschriebenen AN-Fasern (wobei jedoch die Faserlänge 51 mm beträgt) werden in einem Mischverhältnis von 30/70 kardiert. Das Wasserentfernungsvermögen der erhaltenen Bahn wird nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode gemessen.

Das Wasserentfernungsmaterial ist dazu in der Lage, 40 l des Öls zu behandeln und besitzt ein Wasserentfernungsvermögen vom 3,6-fachen.

Beispiel 5

Die in Beispiel 3 beschriebenen Einkomponenten-AN-Fasern werden gemäß Beispiel 2 hydrolysiert (wobei jedoch die Behandlungstemperatur 105°C beträgt), wobei Fasern (V) (Cn =9,0, Ci=9,6) mit einem Wasseranquellbarkeitsgrad von 78 ccm/g erhalten werden.

Die Fasern (V) sowie die in Beispiel 2 beschriebenen Verbundfasern (wobei jedoch die Faserlänge 38 mm beträgt; Cn =11,0, Ci=14) werden mit einem Mischverhältnis von 10/90 kardiert. Das Wasserentfernungsvermögen der auf diese Weise erhaltenen Bahn wird gemäß Beispiel 1 gemessen. Das Wasserentfernungsmaterial vermag 37 l des Öls zu behandeln und besitzt ein Wasserentfernungsvermögen von dem 3,6-fachen.

Beispiel 6

Die in Beispiel 2 beschriebenen Verbundfasern (wobei jedoch die Faserlänge 5 mm beträgt) werden nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode hydrolysiert (jedoch: Temperatur× Zeit=100×10 Minuten), wobei Fasern (VI) (Cn=13,0, Ci=29,0) mit einem Wasseranquellbarkeitsvermögen von 31 ccm/g erhalten werden.

Das Wasserentfernungsvermögen der auf diese Weise erhaltenen Fasern (VI) wird nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode gemessen (wobei jedoch die eingefüllte Fasermenge 10 g beträgt und die Einführungsgeschwindigkeit des Turbinenöls auf 10 ml/Minute eingestellt wird).

Dieses Wasserentfernungsmaterial ist dazu in der Lage, 12 l des Öls zu behandeln und besitzt ein Wasserentfernungsvermögen von dem 5,4-fachen.

Beispiel 7

Ein wollenes regelmäßiges Garn mit einer metrischen Feinheitsnummer von ⅛ aus 40 Teilen AN-Fasern (Einzelfasertiter: 5 d; Faserlänge 76 mm), hergestellt aus 90% AN und 10% Methylacrylat, sowie 60 Teilen der AN-Fasern (wobei jedoch der Einzelfasertiter 7 cl beträgt), werden gleichmäßig mit einer 30%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung in der Weise besprüht, daß das Garn 20%, bezogen auf das Gewicht des Garns, der Lösung festzuhalten vermag. Dieses Garn wird dann in einen Autoklaven überführt und in gesättigtem Wasserdampf 5 Minuten erhitzt. Anschließend wird das Garn von dem restlichen Alkali durch Waschen mit Wasser befreit und getrocknet. Auf diese Weise wird ein Garn (VII) aus weißen oder leicht gelblichen durch Wasser anquellbaren Fasern erhalten.

Die durch Öffnen des auf diese Weise erhaltenen Garns (VII) erhaltenen Fasern sind unlöslich in Wasser. Werden die Fasern von Hand in mit Wasser gequollenem Zustand ausgequetscht, dann stellt man fest, daß der Kernabschnitt des AN-Polymeren zurückbleibt und nur die äußere Schicht der behandelten Fasern hydrogeliert ist. Die Fasern (VII) enthalten 0,4 mMol/g (-COONa)-Gruppen und besitzen eine Wasseranquellbarkeit von 6 ccm/g.

Dieses Garn wird um eine innere rohrförmige Stütze mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Länge von 247 mm in einer Dichte von 0,25 g/cm³ solange gewickelt, bis der Durchmesser 70 mm erreicht hat. Auf diese Weise wird ein Filter hergestellt.

Eine Wasserentfernungsvorrichtung, die mit diesem Filter ausgerüstet ist, wird mit einem Kessel verbunden, der 150 l Turbinenöl (trüb weiß) enthält, in dem 0,2% Wasser verteilt sind. Die Wasserentfernungsbehandlung wird in der Weise durchgeführt, daß das Öl wiederholt durch die Wasserentfernungsvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 1 l/Minute geschickt wird.

Während dieser Behandlung erfolgt kein Druckanstieg infolge eines Verstopfens der Hohlräume, so daß sich die Behandlung in zufriedenstellender Weise durchführen läßt. Nachdem das Turbinenöl durch die Wasserentfernungsvorrichtung 2- oder mehrmal(s) geschickt worden ist, ist es transparent geworden (Wassergehalt weniger als 0,02%), so daß die Wasserentfernung vollständig ist.

Beispiel 8

Ein bauschiges Kammgarn mit einer metrischen Feinheitsnummer von 2/5 aus 60% konjugierter Bikomponenten-AN-Verbundfasern (Einzelfasertiter: 6 d) und 40% der AN-Fasern (5 d;) gemäß Beispiel 7 werden gemäß Beispiel 1 mit einem Alkali zur Erzeugung eines Garns (VIII) aus mit Wasser anquellbaren Fasern behandelt.

Die durch Öffnen dieses Garns (VIII) erhaltenen Fasern sind in Wasser unlöslich, wobei der Kernabschnitt des AN-Polymeren zurückbleibt. Diese Fasern besitzen einen Wasseranquellbarkeitsgrad von 6 ccm/g.

Ein Filter wird aus diesem Garn (VIII) nach der in Beispiel 7 beschriebenen Methode hergestellt. Die Menge an entferntem Wasser (g) wird gemessen, wobei man feststellt, daß das Filter 340 g Wasser absorbiert und entfernt hat.

Zur Messung der entfernten Wassermenge (g) wird das Öl wiederholt durch die Wasserentfernungsvorrichtung wie in Beispiel 7 geschickt, jedoch mit dem Unterschied, daß dann, nachdem das Öl die Vorrichtung zweimal durchlaufen hat, die Recyclisierung des Öls fortgesetzt wird, während Wasser dem Öl solange zugesetzt wird, bis das Öl seine Transparenz verloren hat. Auf diese Weise erhält man die Gesamtmenge an entferntem Wasser.

Beispiel 9

30 Teile Baumwolle, und zwar ein zum Spinnen geeignetes bauschiges Garn mit einer metrischen Feinheitszahl von 2/30 aus 30 Teilen der in Beispiel 7 beschriebenen AN-Fasern (jedoch 1,5 d×38 mm) und 40 Teilen dieser AN-Fasern (jedoch 2 d×38 mm, bauschig) werden nach der in Beispiel 7 beschriebenen Weise einer Alkalibehandlung unterzogen, wobei man ein Garn (IX) erhält, das durch Wasser anquellbare Fasern enthält. Anschließend wird ein Filter aus diesem Garn hergestellt.

Die Menge des unter Einsatz dieses Filters entfernten Wassers beträgt 300 g. Die Wasseranquellbarkeit des Garns (IX) wird zu 4,5 g/ccm ermittelt.

Beispiel 10

Eine wäßrige 10%ige Natriumhydroxidlösung, in der 20% Natriumnitrat vorliegt, wird gleichmäßig auf die in Beispiel 8 beschriebenen Fasern in der Weise aufgesprüht, daß die Fasern 30% der Lösung, bezogen auf das Gewicht der Fasern, festhalten. Die Fasern werden dann in einen Autoklaven überführt und in gesättigtem Wasserdampf bei 115°C 10 Minuten erhitzt. Anschließend werden die Fasern von dem zurückbleibenden Alkali durch Waschen mit Wasser befreit und getrocknet. Dabei werden weiße oder leicht gelbliche durch Wasser anquellbare Fasern erhalten. Die auf diese Weise erhaltenen Fasern weisen einen Kernabschnitt aus dem AN-Polymeren mit 1,6 mMol/g -COONa-Gruppen und einen Wasseranquellbarkeitsgrad von 85 ccm/g auf.

Aus 10% dieser Fasern sowie 90% Polyesterfasern (3 d×79 mm) wird ein gemischtes Wollgarn (X) mit einer metrischen Feinheitsnummer von 1/8 erhalten. Die mit einem aus diesem Garn (X) hergestellten Filter entfernbare Wassermenge (Aufwickeldichte 0,2 g/cm³) beträgt 250 g.

Beispiel 11

Eine 30%ige wäßrige Natriumhydroxidlösung wird gleichmäßig auf die zuvor geöffnete konjugierte Bikomponenten-AN-Verbundfasern (Einzelfasertiter: 6 d; Faserlänge: 5 mm) in der Weise aufgesprüht, daß die Fasern 20% der Lösung, bezogen auf das Gewicht der Fasern, festhalten. Dann werden die Fasern in einen Autoklaven überführt und in gesättigtem Wasserdampf 5 Minuten auf 105°C erhitzt.

Die auf diese Weise erhaltenen Fasern (1) sind in Wasser unlöslich. Werden die Fasern in durch Wasser gequollenem Zustand von Hand ausgedrückt, dann bleibt ein Abschnitt aus dem AN- Polymeren zurück, wobei man feststellt, daß nur die äußere Schicht der Fasern (1) hydrogeliert ist. Die Fasern (1) enthalten 0,4 mMol/g -COONa-Gruppen und besitzen einen Wasseranquellbarkeitsgrad von 7,0 ccm/g.

Die Fasern (1) werden in Wasser verteilt und durch Einstellen des pH des Wassers auf 3,5 mit Salpetersäure säurebehandelt. Dann werden die Fasern in einer Zentrifuge entwässert, bis der Wassergehalt 20% erreicht hat. Man stellt fest, daß 90% der Carboxylgruppen der Fasern in den Säuretyp umgewandelt worden sind.

Die auf diese Weise erhaltenen Fasern werden in ein Verformungsgefäß überführt und unter Kompression in der Weise zu einem Rohr verformt, daß das Rohr eine Packdichte von 0,18 g/cm³, einen Innendurchmesser von 32 mm, einen äußeren Durchmesser von 180 mm und eine Höhe von 150 mm aufweist. Dann wird ein gemischtes Lösungsmittel aus Methanol und Wasser (80/20), das 0,1% Natriumhydroxid enthält, in das Verformungsgefäß zum Neutralisieren der Fasern eingefüllt. Anschließend wird das Rohr mit einem gemischten Lösungsmittel aus Methanol und Wasser (80/20) gewaschen und anschließend mit einem Heißluftstrom bei 60°C getrocknet.

Das auf diese Weise erhaltene rohrförmige Filter (XI) wird in eine Wasserentfernungsvorrichtung eingebaut, worauf Turbinenöl (trüb weiß), in dem 0,3% Wasser verteilt worden sind, der Wasserentfernungsvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 1000 ml/Minute zugeführt wird. Dabei läßt man das behandelte Öl von der äußeren Seite zu der inneren Seite des Filters laufen. Diese Wasserentfernungsbehandlung wird 10 Stunden fortgesetzt.

Während dieser Behandlung wird keine Druckerhöhung infolge eines Verstopfens der Hohlräume festgestellt. Die Behandlung wird in zufriedenstellender Weise durchgeführt. Das gereinigte Öl ist transparent, so daß eine vollständige Entfernung des Wassers feststeht. Beim Untersuchen des Filters nach der Verwendung werden keine Zerstörung der Fasern und keine Deformation des Filters festgestellt.

Beispiel 12

Eine 10%ige wäßrige Natriumhydroxidlösung, in der 20% Natriumsulfat vorliegen, wird gleichmäßig auf jeweils die in Beispiel 11 beschriebenen AN-Verbundfasern, auf AN-Einkomponentenfasern mit mechanischen Kräuselungen (AN-Gehalt =90%; Einzelfasertiter=6 d; Faserlänge=5 mm; Cn=9,0/25 mm; Ci=10,0%) sowie auf die zuletzt genannten AN-Fasern, denen jedoch keine mechanischen Kräuselungen verliehen worden sind, in der Weise aufgesprüht, daß diese Fasern jeweils 30% der Lösung, bezogen auf das Fasergewicht, festzuhalten in der Lage sind. Dann werden diese Fasern in einem Autoklaven bei 115°C in gesättigtem Wasserdampf 4 Minuten zur Erzeugung von durch Wasser anquellbaren Fasern (2, 3 und 4) erhitzt. Nach einer Säurebehandlung sind ungefähr 90% der Carboxylgruppen dieser Fasern in den Säuretyp umgewandelt worden.

Aus diesen drei Faserarten (2 bis 4) werden drei Wasserentfernungsfilter (XII bis XIV) gemäß Beispiel 1 hergestellt. Unter Einsatz dieser drei Wasserentfernungsfilter (XII bis XIV) sowie des Wasserentfernungsfilters (XI), hergestellt gemäß Beispiel 11, werden Wasserentfernungsbehandlungen nach der in Beispiel 11 beschriebenen Methode durchgeführt.

Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle II hervor.

Tabelle II

Aus den Ergebnissen in der Tabelle II geht hervor, daß die erfindungsgemäßen Filter ein ausgezeichnetes Wasserentfernungsvermögen besitzen, wobei die Wasserentfernungsfilter (XI bis XIII) aus den durch Wasser anquellbaren Fasern mit Kräuselungen (1 bis 3) besonders ausgezeichnete Ergebnisse liefern.

Zu Vergleichszwecken werden die Wasserentfernungseigenschaften von Kraftzellstoff in der vorstehend beschriebenen Weise ermittelt, wobei man jedoch feststellt, daß das Wasserentfernungsvermögen schlecht ist, da die behandelbare Kapazität des Öls 250 l und die Menge des entfernten Wassers 610 g betragen.

Beispiel 13

Die in Beispiel 11 beschriebenen AN-Verbundfasern (jedoch mit 2,5 d×10 mm) werden nach Beispiel 11 einer Hydrolysebehandlung (jedoch 115°C×7 Minuten) zur Gewinnung von Fasern (5) unterzogen, die 1,4 mMol/g -COONa-Gruppen enthalten und einen Wasseranquellbarkeitsgrad von 43 ccm/g besitzen.

20% der Fasern (5) und 80% der Polyesterfasern (3 d×10 mm) werden gemischt und geöffnet. Aus dieser Mischung wird ein Wasserentfernungsfilter (XV) (Packdichte 0,2 g/cm³) nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode hergestellt. Unter Einsatz dieses Filter wird die Wasserentfernungsbehandlung nach der in Beispiel 11 beschriebenen Weise durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Zuführungsgeschwindigkeit des Öls 500 ml/min beträgt. Auf diese Weise wird das Wasserentfernungsvermögen bestimmt. Man stellt fest, daß es gut ist, wobei die behandelbare Kapazität des Öls 620 l und die Menge des entfernten Wassers 1410 g betragen.

Claims (3)

1. Wasserentfernungsmaterial, das für hydrophobe Flüssigkeiten geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem aus einem einzigen Faserelement bestehenden Produkt aus mit Wasser anquellbaren Fasern besteht, wobei wenigstens ein Teil der äußeren Faserschicht aus einem hydrophilen vernetzten Polymeren besteht, während sich der Rest aus einem Acrylnitrilpolymeren oder einem anderen Polymeren zusammensetzt, oder aus einem gemischten Produkt aus diesen Fasern und anderen Fasern, wobei die mit Wasser anquellbaren Fasern 0,2 bis 3,5 mMol/g salzartige Carboxylgruppen der Formel -COOX (X ist ein Alkalimetall oder NH₄) besitzen und einen Wasseranquellbarkeitsgrad von 2 bis 200 ccm/g aufweisen.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Wasser anquellbaren Fasern aus Fasern mit latenten oder sichtbaren Kräuselungen bestehen.

3. Verwendung des Materials gemäß den Ansprüchen 1 bis 2 zur Herstellung von Filtern.