FI60266C - Behandling av aemnen med silikonhalogenider - Google Patents

Description

ϊ-" ^ 1 :.1 .. .... KU ULUTUSJULKAISU /noAA

juA ^ (11) UTLÄGGNI NGSSKRI FT 6 U 2 6 o (45) ia tent «odd elät ^ T ^ (51) Kv.ik.3/int.a.3 D 21 H 3/02, D 06 M 15/00 SUOMI—FINLAND (*> Puunttlhtktmui — Pat«ntani6knlng 76098l (22) Hkkamliptlvi — Arattknlnpdtg 09 · 04. 76 ^ ^ (23) Alkuptlvt — Glltlgh*t*d*g 09 · 04 . j6 (41) Tullut luikituksi — Bllvlt offuntllg 10.10.76

Patentti- ja rekisterihallitus .... UlL, ... , . .....

' . . (44) Nlhtivlktlptoon |t kuuL|ullulsun pvm. — oi on Ai

Patent- och registerstyrelsen 7 Amdkan utlagd och utl.tkrKtM publkurad J1.UO.OA

(32)(33)(31) Pyjrdutty utuoikuu*—B«glrd prloritet 09.0U.75 USA(US) 566220 (71) Dennison Manufacturing Company, 300 Howard Street, Framingham, Massachusetts 01701, USA(US) (72) Eugene E. Tompkins, Lexington, Massachusetts, USA(US) (7^) Forssen & Salomaa Oy (5U) Aineiden käsittely piihalogenideilla - Behandling av ämnen med silikon-halogenider

Keksinnön kohteena on menetelmä aineen tekemiseksi vettähylkiväksi ilman ei-hyväksyttävää happohajoamista.

Useiden vuosien ajan on tiedetty, että aineita voidaan käsitellä piihalogenideilla niiden tekemiseksi vettähylkiviksi. Esimerkkejä on julkaistu US-patenteissa 2 306 222 (1942); 2 386 259 (1945); ja 2 412 470 (1946).

Halogenidit reagoivat hydroksyyliryhmien kanssa, esimerkiksi käsiteltävän aineen kosteudessa, muodostaen siloksaaneja, jotka muodostavat vettähylkivän kalvon. Reaktion sivutuote on kloorivetykaasu, joka myös voi reagoida aineessa olevan kosteuden kanssa. Reaktio tuottaa suolahappoa, joka syövyttää useimpia aineita, erityisesti luonteeltaan selluloosatyyppisiä.

Siinäkin tapauksessa, että käsiteltävän aineen kosteuspitoisuus on pieni, on aina olemassa vähäinen määrä kloorivetykaasua, varsinkin aineen ollessa huokoista, jolla kaasulla voi olla myöhemmin ilmenevä haitallinen vaikutus, 2 60266 kun käsitelty aine joutuu kosketuksiin kosteuden kanssa tai absorboi kosteutta.

Itsestään selvä tapa pyrittäessä eliminoimaan kloorivetysivutuote on tämän neutralointi esimerkiksi ammoniakilla kuten on esitetty US-patentissa 2 306 222. Neutralointi ei ainoastaan komplisoi menetelmää, vaan lisäksi yleensä vaatii nestekylvyn ja on siksi sopimaton tietyille tuotteille kuten esimerkiksi paperille.

Lisäksi eivät aikaisemmat neutralointiyritykset ilmeisesti tuottaneet kaupallisesti hyväksyttävää tuotetta. Siten US-patentissa 2 824 778 (1958) mainittiin: "Vaikka tuotteiden tekemisessä vettähylkiviksi on ollut vähäisiä vaikeuksia, ei tähän mennessä ole kehitetty menetelmää, joka ei aiheuttaisi vakavaa hajoamista ja lujuuden vähenemistä ... eikä mikään tähän mennessä kehitetyistä menetelmistä ole saavuttanut kaupallista menestystä." US-patentissa 2 824 778 (1958) sanottiin ratkaisun edellämainittuihin vaikeuksiin olevan, että "saatetaan selluloosamateriaali kosketuksiin silaa-nin ja inertin kaasun muodostaman kaasuseoksen kanssa aika- ja lämpötila-olosuhteissa, jotka on havaittu sopiviksi materiaalin ja silaanin välisen halutun reaktion tapahtumiseksi ja hajoamista aiheuttavien sivureaktioiden välttämiseksi, ja välittömästi tai hyvin pian tämän jälkeen neutraloidaan reaktion sivutuotteet upottamalla materiaali lievästi alkaliseen liuokseen." Tässä menetelmässä vaadittavan neutraloinnin esitettiin US-patentissa 2 995 470 (1961) olevan vältettävissä siten, että järjestettiin umpinainen käsittelyvyöhyke, jonka läpi käsittelyreagenssin aerosolihöyryt virtasi-vat tavallisesti nousevassa suunnassa. Tällöin sivutuotteet poistuivat jatkuvasti reaktiovyöhykkeestä ylöspäin suuntautuvan virtauksen mukana.

Sarjassa koeajoja, jotka suoritettiin tavallisesti US-patentin 2 995 470 (1961) mukaisesti, käytettiin suihkusuuttimia ylöspäin suuntautuvan silaa-niseosvirtauksen aikaansaamiseksi. Ilmoituksen mukaan käsitelty aine oli vettähylkivää, mutta pH (vedyn ionisoitumispotentiaali) oli niin kaukana happamalla alueella (vähemmän kuin 3 asteikolla 1-14, jossa 7 on neutraali), että tuotetta ei pidetty tyydyttävänä ja se katsottiin alttiiksi ei-hyväksyttävälle happohajoamiseile.

60266 3

Edelleen, huolimatta US-patentissa 2 995 470 (1961) esitetystä, mainittiin myöhemmin (1969) kanadalaisessa patentissa 906 849 (1972): "Tähän saakka selluloosamateriaalien käsittelyssä ... on ollut tarpeen, että käsitelty aine neutraloidaan välittömästi halogenidialtistuksen jälkeen upottamalla se alkaliseen vesiliuokseen". Halogeenivetysivutuotteiden hajottavat vaikutukset sanottiin väistettävän siten, että piihalogenidihöyryt saatettiin kosketuksiin käsiteltävän aineen kanssa inertin liuottimen höyryn läsnäollessa. Myöhemmin esitettiin US-patentissa 3 856 558 (1974), että liuottimen käyttö on edullinen sovellutusmuoto.

Kanadalaisessa patentissa esitetyn menetelmän mukaisesti tehtiin kokeita, joista saatiin seuraavat valaisevat tulokset: Ruskea voimapaperi, jonka kosteuspitoisuus oli 7,99 paino-%, esikuivattiin uunissa noin 150°C:ssa viipymisajan ollessa noin 3 sekuntia kosteuspitoisuuden alentamiseksi noin 5 paino-%:iin. Esikuivattu paperi vietiin jatkuvana syöttönä kammion läpi, johon johdettiin silaanihöyryt käyttäen mukana tolueenia inerttinä liuottimena. Silaanihöyry oli seos, joka koostui 70 paino-%:sta metyylitrikloorisilaania, 20 paino-%:sta dimetyylidikloorisilaania ja 10 paino-%:sta metyylidikloorisilaania, ja sitä käytettiin 1 % paperin painosta. Inerttiä liuotinta, tolueenia, oli 20 tilavuusprosenttia ja 22 mooliprosenttia kammioon syötetystä kokonaiskoostumuksesta. Paperin vii-pymisaika kammiossa oli noin 6 sekuntia atmosfäärissä, joka sisälsi noin 2 tilavuus-% silaania ja tolueenia huoneenlämmössä. Paperin tultua ulos käsittelykammiosta se vietiin säteilylämmitinten vieritse paperin pinta-lämpötilan kohottamiseksi noin 90°C:een ja siihen kohdistettiin ilmapuhal-lus. Näyte tutkittiin asettamalla se vesihanan alle ja se havaittiin vettähylkiväksi. Käsittelymenetelmä oli kuitenkin täysin epätyydyttävä. Silaanin riittävän reaktion aikaansaamiseksi oli tarpeen sulkea täysin laitteen ulostuloaukko, minkä seurauksena laitos täyttyi vaarallisilla silaanihöyryillä. Vetolujuudesta ei tehty kokeita. Aikaisemmista koesarjoista, joissa on käytetty liuotinta, on esitetty johtopäätöksenä, että vaikkakin liuottimen käyttö sai aikaan jonkin verran parannusta, oli saatu tuote yhä epätyydyttävä, koska pH oli vielä niin alhainen, että tutkijoiden mielestä tuote ei ollut hyväksyttävä.

Keksinnön kohteena on siten aineiden käsittely vettähylkiviksi ilman ei-hyväksyttävää happohajoamista. Tähän liittyvä kohde on mainittu käsittely 60266 4 kaupallisessa mitassa. Keksinnön kohteena on edelleen aineiden käsittely vettähylkiviksi suurella nopeudella.

Edelleen on keksinnön kohteena aineiden käsittely vettähylkiviksi kaupallisessa mitassa ilman ei-hyväksyttävää happohajoamista ja ilman neutraloinnin tai inertin liuottimen tarpeellisuutta. Tähän liittyvä kohde on aineiden käsittely vettähylkiviksi pH:n ollessa suhteellisen korkea niin, ettei neutralointi eikä liuotin ole tarpeen.

Edellä esitettyjen ja niihin liittyvien kohteiden toteuttamiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että se käsittää seuraavat vaiheet : (a) orgaano-halo-silaanihöyryjen injektoinnin käsittelykammioon, jonka läpi aine kulkee, ja (b) höyryjen pitämisen epälaminaareissa virtausolosuhteissa oleellisesti koko kammion käsittelypituudella.

Haluttu epälaminaarivirtaus saadaan aikaan suunnittelemalla käsittelykam-mio siten, että käsittelyolosuhteissa saavutetaan mahdollisimman suuri Reynolds-luku. Mitä suurempi on Reynolds-luku, sitä suurempi on höyry-virtauksen turbulenssi. Alueen noin 1000-2000 yläpuolella olevat Reynolds-luvut ovat epälaminaareja. Toisin kuin aikaisemmin käytetty laminaarivir-taus keksinnön mukainen epälaminaarivirtaus ei ainoastaan varmista, että haluttu vedenhylkivyysaste saavutetaan suhteellisen nopeasti, vaan se saa aikaan myös hankausvaikutuksen sivutuotteina muodostuviin halogeenivety-höyryihin nähden. Käytettäessä aikaisemmin esitetyllä tavalla laminaari-virtausta täytyi kulua huomattava ajanjakso ennenkuin aine oli riittävästi käsitelty vedenhylkivyyden saavuttamiseksi, ja tämän seurauksena oli, että kloorivetyhöyryt olivat kosketuksissa aineeseen suhteellisen pitkän ajan ja voivat siten vaikuttaa ei-toivotulla haitallisella tavalla aineen pitkäaikaiskestävyyteen.

Eräs näkökohta keksinnön mukaisessa käsittelyssä on, että vedenhylkivyys saavutetaan epälaminaarivirtausta käytettäessä suhteellisen nopeasti, minkä ansiosta sivutuotteena muodostunut kloorivetykaasu voidaan poistaa ennenkuin se voi merkittävästi vaikuttaa haitallisesti käsiteltävään aineeseen.

60266 5

Keksinnön erään näkökohdan mukaisesti käsittelyaikaa voidaan lyhentää käyttämällä typpeä kantokaasuna.

Edelleen keksinnön erään näkökohdan mukaan haluttu epälaminaarivirtaus saavutetaan käyttämällä suurta lukumäärää halkaisijaltaan pieniä injektio-aukkoja ja käyttämällä käsittelykaasujen virrassa esteitä, kuten esimerkiksi välilevyjä. Epälaminaarivirtaus ylläpidetään käsittelyjakson ajan siten, että reaktiovyöhyke on kapea sola.

Keksinnön erään näkökohdan mukaan sijoitetaan poistokammio, jossa on heikko alipaine, reaktiovyöhykkeen kohtaan, jossa piihalogenidin reaktio on ollut riittävä vedenhylkivyyden saavuttamiseksi mutta kloorivetyreaktio on ollut riittämätön aiheuttamaan hajoamista.

Yleensä käsiteltävän aineen, joka voi olla selluloosamaista, kosteuspitoisuus voi olla alueella 2-7 paino-%. Se saatetaan kosketuksiin piihalo-genidihöyryjen kanssa, mukaanlukien alempi alkyylipiihalogenidihöyryt, ajanjaksoksi noin 0,1 sekunnista 8 sekuntiin. Käsittelykaasujen uskotaan reagoivan veden kanssa muodostaen siloksaania. Piihalogenidipitoisuus ja käsittelylämpötila pidetään sellaisina, että käsiteltävä aine saadaan muutetuksi vettähylkiväksi pH:n ollessa suurempi kuin noin 2,5.

Varsinkin voi kosteuspitoisuus olla alueella 3,5-6,5 %, joka sisältää alueen 4-6 7o ja on edullisesti alueella 4,5-6,5 %. Kosketusaika voi olla alueella 0,5-4 sekuntia, joka sisältää alueen 0,5-1,5 sekuntia.

Keksinnön muut näkökohdat käyvät ilmi tarkastettaessa useita valaisevia sovellutusmuotoja, jotka liittyvät kuviin, joissa:

Kuva IA on diagrammi, joka kuvaa aineiden käsittelyä aikaisemman tavan mukaisesti käytettäessä laminaaria piihalogenidivirtätista;

Kuva IB on diagrammi, joka kuvaa aineiden käsittelyä keksinnön mukaisesti käytettäessä epälaminaaria piihalogenidivirtausta;

Kuva 2A on perspektiivikuva käsittelylaitteesta kuvassa IB esitetyn kaltaisen epälaminaarivirtauksen aikaansaamiseksi; 6 6 0 2 6 6

Kuva 2B on perspektiivikuva keksinnön mukaisesta tulokaasun jakoputkis-tosta;

Kuva 3 A on graafinen esitys piihalogenidin ja kloorivetysivutuotteen muodostumisen suhteesta kuvan 2A mukaisessa laitteessa;

Kuva 3B on graafinen esitys vedenhylkivyyden ja hajoamisen välisestä suhteesta keksinnön mukaisessa käsittelylaitteessa;

Kuva 3C on graafinen esitys paineen ja pituuden välisestä suhteesta kuvan 2A mukaisessa laitteessa; ja

Kuva 4 on graafinen esitys hyväksyttävistä silaaniseoksista kolmiokoordi-naatistossa aineiden käsittelemiseksi vettähylkiviksi keksinnön mukaisesti.

Kuvista kuva IA esittää materiaalilevyn 10, joka liikkuu nuolen suunnassa ja joka on käsittelyhöyryjen laminaarivirtaukselle 21 alttiina. Laminaa-reissa virtausolosuhteissa kaasuvirtauksesta vain molekyylit, jotka ovat lähellä käsiteltävää pintaa, kykenevät reagoimaan aineessa olevien hyd-roksyyliryhmien kanssa muodostaen halutun siloksaanikalvon. Kun reaktio tapahtuu, muodostuu katkoviivoilla 31 ja ympyröillä 41 merkittyä kloori-vetykaasua. Jonkin verran kloorivetykaasusta liikkuu virtauksen suunnassa, mutta suuri osa siitä jää aineen pinnalle, kuten on esitetty ympyröillä 41'. Virtauksen tavallisesti laminaarien olosuhteiden vuoksi sivutuotteet ovat sellaisessa kosketuksessa paperiin, että ne voivat jäädä sen rakoihin liikkuen pois ainoastaan kaasudiffuusion vaikutuksesta.

Keksinnön mukaisessa tapauksessa sitä vastoin, kuten on esitetty kuvassa IB, reagenssien 22 pyörteinen, epälaminaarivirtaus tuo olennaisen määrän silaaniseosta kosketukseen käsiteltävän aineen 10 pinnan kanssa ja saa aikaan nopeamman reaktion kuin laminaarivirtauksella saavutetaan. Lisäksi pyörteisellä virtauksella on hankaava vaikutus joka kuljettaa sivutuotteena muodostuneen kloorivetykaasun 32 pois käsiteltävältä pinnalta vain pienen määrän, merkitty ympyröillä 42', jäädessä pinnalle.

On ymmärrettävää, että kuvien IA ja IB diagrammit ainoastaan valaisevat yhtä mahdollista selitystä sille, miksi keksinnöllä on mahdollista toteuttaa se, mihin on pyritty aikaisemmilla kaupallista menestystä saavuttamat- 60266 7 tornilla yrityksillä viimeisten 20 vuodan aikana, ja ettei esitetty selitys rajoita hakijan keksintöä.

Keksinnön mukainen käsittelykammio 50 on esitetty kuvassa 2A. Halutun epä-laminaarin virtauksen aikaansaamiseksi on sarja esteitä 51 asetettu pii-halogenidikäsittelyhöyryn tielle. Lisäksi kammion ylempi ja alempi lohko 52 ja 53 ovat niin lähellä toisiaan kuin mahdollista huomioonottaen käsiteltävän aineen 10 vaatimukset, esimerkiksi rainan paksuus ja värinän määrä, joka ilmenee siirrettäessä aine kammion 50 läpi. Lohkojen 52 ja 53 lähekkäinen sijoittaminen jättää kapean väylän materiaalin kulkemista varten.

On havaittu, että selluloosalevyille voidaan saavuttaa väylän minimi jopa 0,8 mm. Tyypillinen käsittelykammion lohkojen väli on alueella 3,2-4,8 mm, mutta niinkin laajat väylät kuin 25,4 mm ovat tyydyttäviä.

Käsiteltävä aine 10 syötetään kammioon taipuisien elastomeeriosien 61 ja 62 muodostaman sulun 60 läpi. Sopiva sulku saadaan fluorielastomeerista, jota myy ja markkinoi E.I. du Pont de Nemours & Company kauppanimellä "VITON".

Sulun 60 takana ovat tulokaasun jakoputket 71 ja 72 piihalogenidihöyryjen injektoimista varten kaasun sekoituskammiosta ja putkista 73 ja 74. Tulo-kaasun jakoputki 71, yksityiskohtaisesti esitetty kuvassa 2B, on käsitte-lyhöyryjen injektoimista varten levyn 10 toiselle puolelle 11. Toinen jakoputki 72 on höyryjen injektoimista varten vastakkaiselle puolelle 12.

Eräässä laitemallissa putken 71 halkaisija D oli 38,1 mm ja siinä oli 40 aukkoa 75, joiden kunkin halkaisija oli 1,6 mm ja joiden etäisyys toisistaan oli 25,4 mm. Toisessa laitemallissa putken 71 halkaisija oli 15,9 mm ja siinä oli 8 aukkoa 75, joiden halkaisija oli 2,4 mm ja etäisyys toisistaan 25,4 mm.

Käsittelyhöyryt tulevat ulos kaksiosastoisesta ulostuloyksiköstä 80. Ensimmäisessä osastossa 81 pidetään heikko alipaine ja pääulostulo (kaasun-pesulaitteeseen) tapahtuu putkien 83 ja 84 kautta. Lisäulostulo putkea 85 pitkin toisesta osastosta 82 tapahtuu sen jälkeen, kun levy 10 on kulkenut toisen sulun 60' kautta, joka on samanlainen kuin sisääntulosulku 60.

Kammiossa 50 virtauksen Reynolds-luku on alueen noin 1000-2000 yläpuolella. Yleisesti Reynolds-luku (RN) on yhtälön (1) mukainen 8 60 2 6 6 RN = (1) μ jossa d = ekvivalentti virtaushalkaisija kammion 50 väylässä tai aukkojen 75 läpi tapahtuvassa virtauksessa v = kaasuvirtauksen nopeus ekvivalenttihalkaisijan läpi p = virtauksen tiheys μ = viskositeetti

Aikaisemmin tunnetun menetelmän mukaisissa kokeissa Reynolds-lukujen havaittiin olevan suuruusluokkaa 10, joka on hyvin laminaarilla alueella.

Kuvan 2A mukainen kammio on vastakohta aikaisemmin tunnetuille, joissa oli avoin tila reagenssien kulkua varten, koska uskottiin näin voitavan nopeasti poistaa haitalliset kloorivetyhöyryt. Tämän sijasta, kuten edellä on esitetty, oli tuloksena laminaari virtaus, joka vaati pitkän käsit-telyajan ja salli siten suhteellisen kauan kestävän vaikutuksen kloori-vedyn ja käsiteltävän materiaalin välillä.

Lisäksi kuvan 2A mukaisessa kammiossa 50 voidaan käsitellä sopivasti suhteellisen huokosettornia aineita, joita ei esimerkiksi voitu käsitellä aikaisemmin esitetyillä tavoilla, jotka vaativat käsittelyhalogenidin nousevan virtauksen materiaalin läpi pyrkimyksenä haitallisten höyryjen nopea poisto.

Käyrät a ja b, joiden uskotaan ilmaisevan silaaniseoksen pitoisuuden (a) yli kammion pituuden sekä kloorivetysivutuotteen (b) välisen suhteen, on esitetty kuvassa 3A. Syöttökohdassa Lq silaaniseos alkaa reagoida aineen kanssa ja jäljellä oleva määrä vähenee yli kammion pituuden. Silaaniseok-sen määrän vähenemistä vastaavasti kloorivedyn määrä kasvaa. On olemassa kohta L^, jossa tarpeellinen määrä silaania on reagoinut vedenhylkivyyden saavuttamiseksi ja muodostuneen kloorivedyn määrä on vielä riittämätön vaikuttaakseen haitallisesti aineeseen. Edettäessä pituudessa kohdasta kohtaan L2 käsittelykammiossa silaaniseos reagoi jatkuvasti ja parantaa aineen vedenhylkivyyttä, mutta kloorivetymäärä lisääntyy vastaavasti ja mahdollisesti saavutetaan kohta L2, jossa aineen jatkuva altistus kloori-vedylle vahingoittaisi vakavasti ainetta. Tämän mukaisesti kuvan 2A käsit-telykammion pituus on sellainen, että saadaan tulokseksi kohta L^:n ja L2**n välillä kuvassa 3A.

9 60266

Kuvassa 3A esitettyjen kohtien ja välillä olevaa tyydyttävää tulosta vastaavaan tulokseen pääsemiseen tähtääviä säätöjä voidaan tehdä myös vaihtelemalla silaanihöyryihin sekoitetun kaasun virtausta. Aikayksikössä syötetyn kaasun kokonaistilavuuden pienentäminen ilmeisesti lisäisi molekyylien viipymisaikaa käsittelykammiossa ja saisi siten aikaan silaanien lisäreagoimista.

Kuvassa 3B on periaatteesta toinen graafinen esitys. Pituuden kohdalla vedenhylkivyys on riittävä, kohdalla L^ hajoaminen ei ole hyväksyttävä, sen vuoksi käsittelykammion pituus valitaan L^:n ja L^in väliltä.

Kuvassa 3C on graafinen esitys paineesta «ί yli kammion pituuden L^· Tästä kaaviokuvasta käy ilmi, että ulostulopäässä (L^) on lievä alipaine, joka käytännöllisesti katsoen pienenee nollaan (tai jopa heikoksi ylipaineeksi) syöttöpäässä (Lq).

Kokeista, joilla määritettiin eri silaaniaineosien prosentuaalisen määrän vaihtelun vaikutus, saadut tulokset on esitetty yhteenvetona kuvassa A. Tulokseksi saadussa kolmiokoordinaatistossa yksityisen silaanikomponentin osuus oli kussakin kärjessä 100 % kuten kuvassa on esitetty, tämän aineosan määrän vähetessä asteittain ja mahdollisesti saavuttaessa nollan siirryttäessä pitkin kyseisestä kärjestä lähtevää akselia. Kuvassa A esitetyt tulokset osoittavat, että alueella R oleva seos, joka sisältää metyyli-trikloorisilaania (CH^SiHCl^) alueella noin 70 %:iin saakka; metyyli-dikloorisilaania (CH^SiHC^) alueella noin 65 %:iin saakka ja dimetyyli-dikloorisilaania alueella noin 80 %:iin saakka, voi antaa tulokseksi erinomaisen hyvän vedenhylkivyyden.

Käsiteltävän aineen, esim. paperin kosteuspitoisuus voi vaihdella välillä 3,5-7,5 % eri aineiden vaatiessa jonkin verran erilaisia kosteuspitoisuuksia, mutta useimmiten se on edullisesti alueella A,5-6,5 %. Jos kosteuspitoisuus on liian alhainen, on hydroksyyliryhmiä riittämättömästi reaktioon silaaniseoksen kanssa. Jos kosteuspitoisuus on liian suuri, on kloorivetyjäännöksellä liian suuri mahdollisuus muodostaa suolahappoa. Selluloosamateriaalin ollessa kyseessä tehdastuotteen kosteus yleensä vaihtelee välillä A-7 %, niin että on mahdollista käsitellä paperi sellaisenaan ja vaihdella käsittelyolosuhteita käsittelylaitoksessa. On kui- 10 60266 tenkin edullista määritellä raaka-aine, jonka kosteuspitoisuus on käsittelyalueen yläpuolella, ja sitten käsittelylaitoksessa esikuivata se menettelyn tehokkuuden kannalta toivottavalle tasolle ja myös kosteuspitoisuuden tasaisuuden varmistamiseksi.

Yleensä silaaniseoksen kantajana on ilma, jota käytettäessä käsittelynopeus voi olla välillä 0,76-1,52 m/s silaanipitoisuuden ollessa 2 % ja kammion pituuden 2,13 m. Jotta käsiteltävän materiaalirainan kulkunopeutta kammion läpi voitaisiin suurentaa, on tarpeen suurentaa silaaniseoksen prosentuaalista osuutta kantajakaasussa. Jos yritetään nostaa pitoisuus ilmassa yli 5 %:iin, muodostuu räjähtävä seos. Tämä haitta voidaan kuitenkin välttää lisäämällä kantajaksi typpeä tai jotakin muuta inerttiä kaasua, minkälaisissa tapauksissa materiaalia on käsitelty jopa nopeuksilla 2,54 m/s silaanipitoisuuden ollessa 20 %.

Keksintöä valaistaan lisäksi seuraavilla esimerkeillä, jotka eivät ole rajoittavia:

Esimerkki I

Voimapaperi, jonka paino oli 11,3 kg 24 x 36 :n riisiä kohti, esikuivat-tiin sen kosteuspitoisuuden pienentämiseksi noin 2,5 paino-%:iin. Esikui-vattu paperi vietiin sitten jatkuvana syöttönä kammion läpi, johon syötettiin höyryjä seoksesta, minkä muodostivat 65 paino-% metyylitrikloorisi-laania, 20 paino-% dimetyylidikloorisilaania ja 15 paino-% metyylidikloori-silaania. Silaanireagenssien syöttönopeus oli 2 % paperin painosta. Paperia siirrettiin käsittelykammion läpi nopeudella 0,25 m/s lämpötilan olles-sa välillä 32,2-32,8 C ja ilmavirtauksen ollessa 1,7 m /h. Kun paperi oli poistettu käsittelykammiosta, se siirrettiin jälkikuivausuuniin lämpötilaan 135-150°C. Saadun tuotteen vetolujuus oli 3,89 kg leveyden cm kohti, mikä oli käytännöllisesti katsoen sama kuin käsittelemättömän materiaalin vetolujuus. Tuotteen vedenhylkivyys Du Pont-pisarakoetta käytettäessä oli 3,5, jota pidetään erinomaisena, ja sen pH oli 6,0.

Esimerkki II

Esimerkin I menettely toistettiin kosteuspitoisuuden ollessa 3,95 %, jolloin vetolujuudeksi saatiin 3,75 kg/cm, vedenhylkivyydeksi 5 ja pHrksi noin 6,0.

6 0 2 6 6 11

Esimerkki III

Esimerkin I menettely toistettiin paitsi että kosteuspitoisuus oli 4,4 %. Saadun tuotteen vetolujuus oli 3,79 kg/cm ja vedenhylkivyys välillä 4,5-5. Sen pH oli välillä 5,9-6,1.

Esimerkki IV

Sama perusraaka-aine kuin esimerkissä I esikuivattiin kosteuteen 4,4 %, vietiin kammion läpi, johon syötettiin samaa silaaniseosta ja samalla pai- noprosentuaalisella nopeudella kuin esimerkissä I. Lämpötila reaktiokam- o 3 miossa oli 28,3-28,9 C ja ilmavirtaus oli 1,7 standardi-m /h. Paperi vietiin kammion läpi nopeudella 0,5 m/s ja saatiin tuote, jonka vetolujuus oli 3,21 kg/cm, vedenhylkivyys 4 ja pH 6,2.

Esimerkki V

Seurattiin esimerkin IV mukaista menettelyä, paitsi että rainan nopeus oli 0,76 m/s, jolloin saatiin vetolujuus 3,50 kg/cm ja vedenhylkivyys 3,5.

Esimerkki VI

Toistettiin esimerkin IV menettely, paitsi että rainan nopeus oli 1,0 m/s, jolloin saatiin vetolujuus 3,73 kg/cm, vedenhylkivyys 3,0 ja pH 6,5.

Esimerkki VII

2

Valkaistu sulfiittisilkkipaperi, jonka paino oli 18,0 g/m , esikuivattiin kosteuspitoisuuteen 3,1 %. Esikuivattu paperi vietiin sitten jatkuvana syöttönä kammion läpi, johon syötettiin höyryjä seoksesta, minkä muodostivat 65 paino-% metyylitrikloorisilaania, 20 paino-% dimetyylidikloorisilaa-nia ja 15 paino-% metyylidikloorisilaania. Silaanireagensseja syötettiin painonopeudella 2 % paperin painosta ja paperi siirrettiin kammion läpi no- 3 peudella 0,25 m/s ilmavirtauksen kammioon ollessa 1,7 standardi-m /h; käsittelykammiosta poistamisen jälkeen paperi vietiin jälkikuivausuuniin lämpötilaan 135-150°C. Saadun tuotteen vetolujuus oli 1,14 kg/cm, mikä oli käytännöllisesti katsoen sama kuin käsittelemättömän materiaalin vetolujuus.

Sen vedenhylkivyys oli 3,5-4,5.

12 60266

Esimerkki VIII

2

Luonnon voimapaperista valmistettiin kreppipaperia, jonka paino oli 55,5 g/m , esikuivattiin kosteuspitoisuuteen 4 % ja vietiin reaktiokammion läpi, johon syötettiin jatkuvasti höyryjä seoksesta, minkä muodostivat 65 paino-% me-tyylitrikloorisilaania, 20 paino-% dimetyylidikloorisilaania ja 15 paino-% metyylidikloorisilaania. Silaanireagensseja syötettiin painonopeudella 6,1 % paperin painosta. Rainan nopeus oli 1,0 m/s; typpeä käytettiin kantokaasu-na ja silaanihöyryjä oli 20 % kokonaiskaasuvirtauksesta. Käsittelykammiosta poistamisen jälkeen paperi vietiin jäkikuivausuuniin lämpötilaan 135-150°C. Saatu tuote säilytti 91,6 % alkuperäisestä vetolujuudestaan ja sen vedenhylkivyys oli 3-3,5.

Esimerkki IX

Seurattiin esimerkin VIII menettelyä, paitsi että kosteuspitoisuus oli 6 %, silaaneja lisättiin 1,7 paino-% ja rainan nopeus oli 2,0 m/s. Saadun tuotteen vetolujuus oli 94,6 % alkuperäisestä ja sen vedenhylkivyys oli 3.

Esimerkki X

Seurattiin esimerkin VIII menettelyä, paitsi että kosteuspitoisuus oli 5 %, silaaneja lisättiin 1,6 paino-% ja rainan nopeus oli 1,5 m/s. Saadun tuotteen vetolujuus oli 87,4 % alkuperäisestä ja sen vedenhylkivyys oli 3,5-4.

Käyttäen edellä esitettyä yleistä tekniikkaa käsiteltiin seuraavat paperi-tyypit:

Esimerkki XI 2 68,5 g/m puölivalkaistu voimapaperi, joka säilytti 90 % alkuperäisestä vetolujuudestaan ja jonka vedenhylkivyys oli 5.

Esimerkki XII

2 ...

21,2 g/m hiilipaperi, joka säilytti 75 % alkuperäisestä vetolujuudestaan ja jonka vedenhylkivyys oli 3,5.

Esimerkki XIII

13 2 49,0 g/m luonnon voimapaperi mb, joka säilytti 81 % alkuperäisestä vetolujuudestaan ja jonka vedenhylkivyys oli 4-4,5.

Esimerkki XIV

Mani1la-lippukartonki, joka säilytti 100 % alkuperäisestä vetolujuudestaan ja jonka vedenhylkivyys oli 5.

Esimerkki XV

Ruskea voimakäärepaperi, joka säilytti 95 % alkuperäisestä vetolujuudestaan ja jonka vedenhylkivyys oli 5.

Esimerkki XVI

Sininen koristekreppi, joka säilytti epämääräisen osan alkuperäisestä vetolujuudestaan ja jonka vedenhylkivyys oli 4-4,5.

Esimerkki XVII

Sininen kohokuvioitu sterilisoitavissa oleva päällyspaperi, joka säilytti 75 % alkuperäisestä vetolujuudesta ja jonka vedenhylkivyys oli 3-3,5.

On selvää, että alan ammattimiehet saatuaan edellä esitetyn selityksen tiedot, voivat kehittää lukuisia muita käyttötapoja ja muunnelmia sekä uusia toimintamuotoja tässä kuvatuista erityisistä sovellutusmuodoista poikkeamatta keksinnön periaatteesta. Siten keksintö on tulkittava käsittämään jokainen ja mikä tahansa uusi osa ja uusi osien yhdistelmä, joka on olemassa tai on esitetty tässä kuvatussa laitteessa tai tekniikassa, ja että keksinnön rajoittavat vain esitettyjen vaatimusten alue ja henki.

Claims (8)

1. Menetelmä aineen tekemiseksi vettähylkiväksi ilman ei-hyväksyttävää happo-hajoamista, tunnettu siitä, että se käsittää seuraavat vaiheet: (a) orgaano-halo-silaanihöyryjen injektoinnin käsittelykammioon, jonka läpi aine kulkee, ja (b) höyryjen pitämisen epälaminaareissa virtausolosuhteissa oleellisesti koko kammion käsittelypituudella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyryjen Reynolds-luku ylittää arvon 1000.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että höyryjen Reynolds-luku ylittää arvon 2000.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että annetulla aineen kulkunopeudella käsittelypituus antaa sellaisen aineen viipymisajan, että aineen lisäaltistus höyryille saa aikaan mitättömän vähäisen parannuksen vedenhylkivyydessä.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyryt poistetaan kammion virtaussuunnassa alapäästä kohdistamalla ilmakehän painetta pienempi paine.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine on selluloosasukuinen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine on paperi.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine on jatkuvan rainan muodossa.