HUT66847A

HUT66847A - Particle-loaded nonwoven fibrous article for separations and purifications

Info

Publication number: HUT66847A
Application number: HU9401010A
Authority: HU
Inventors: Donald F Hagen; Paul E Hansen; Nicholas R Baumann; Craig G Markell
Original assignee: Minnesota Mining & Mfg
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1995-01-30
Also published as: AU657999B2; CA2118703A1; WO1993006924A1; EP0607185B1; JP2651279B2; MX9205509A; AU2574592A; CN1071600A; JPH06511193A; HU9401010D0; CA2118703C; BR9206616A; EP0607185A1; CZ70294A3; DE69223520T2; DE69223520D1; US5415779A; US5328758A; US5595649A

Description

A találmány tárgya részecskékkel töltött, porózus, szálas, préselt és/vagy ömlesztett termék, amely szálszerű polimer szövedékből és szorpciós sajátságú, a szövedékbe foglalt részecskékből áll. E termék az elválasztási műveletek szakterületén alkalmazható.

Ömledékből fújt, polimer szálakból álló termékek jól ismertek, és a technika jelenlegi állása szerint alkalmazást nyernek finom részecskék elkülönítésére levegőből és főzőolajokból; valamint olaj-alapú anyagok leválasztására olaj-víz keverékekből, például nyersolaj-víz túlfolyókban (lásd a 3 764 527, 4 011 067 és 4 604 203 számú Egyesült Állammok—beli szabadalmi leírásokat). A nem szőtt szövedékeket ömledékből fújt polimer szálaknak (lásd a 2 113 731 számú angol szabadalmi leírást) és fújt mikroszálaknak (lásd a 3 951 373 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírást) is nevezik.

Fonással (sodrással) kötött szövedékeket szűrésre alkalmaztak és ismertettek például a 3 338 992, 3 509 009 és 3 528 129 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásokban. A 3 509 009 számú szabadalmi leírásban közük csontszén felvitelét a szálakra. Levegőben nyújtott szövedékek előállítására alkalmas eljárást közölnek a 3 991 526 számú Egyesült Államok—beli szabadalmi leírásban.

Az 5 029 699 és 4 933 229 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban folyadékot tartalmazó tartóedények csomagolására alkalmazható, szorbens sajátságú anyagokat (termékeket) közölnek. Ezek az anyagok olvadékból fújt, préselt poliolef inbői állnak.

Szorpciós sajátságú részecskék beépítése nem szőtt szövedékekbe (amelyeket egyes esetekben fújt mikroszálaknak is hívnak) szintén ismert; ezeket a 2 113 731 számú angol, valamint a 3 971 373, 4 433 024, 4 469 734, 4 797 318 és

957 943 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásokban közük. Az így kapott termékek például védőmaszkok, amelyek részecskék és gázalakú szennyezések eltávolítására alkalmasak, valamint védőöltözetek, folyadékvisszatartó termékek és olajtörlő kefék.

A 0 080 382 számú publikált európai szabadalmi bejelentésben módszert írnak le részecskék visszatartására (elkülönítésére) mechanikai áthurkolással úgy, hogy a részecskéket érintkezésbe hozzák a szálakkal, amidőn a szálak még fapados állapotban vannak. A részecskék a kapott, szövedékes termékben erősen kötődnek, még akkor is, ha a termék lekopik vagy lereped (leszakad), ha törlőkefének használják. Ezt az idézett irodalmi helyen a következő megállapítással magyarázták: A felső, abszorbens anyag részecskéi viszonylag nagy átmérőjűtek az egyes mikroszálak átmérőjéhez képest, s így hajlamosak arra, hogy lacsapódjanak a szálhálózatban; ennek következtében a szálaknak csekély felületi tapadása szükséges a felső, abszorbeáló részecskék helybentartására.

A 4 429 001 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás szorpciós sajátságú, lemezes terméket ismertet, amely áthurkolt, az ömledékből fújt szálak koherens szövedékéből, valamint szilárd, erősen szorbeáló, folyékony, egyenletesen diszpergált polimer anyagok elrendeződéséből áll, és a szövedékben fizikailag kötött állapotban van; a részecskék a folyadék szorpciója során megduzzadnak, és a szövedék a részecskék duzzadása során kiterjed. Ez a termék nagy mennyiségű folyadékot gyorsan abszorbeál, és azt visszatartja.

A technika jelenlegi állása szerint ismert számos nem szőtt szövedéknek hátrányai vannak: többek között például csekély a képessége részecskék beépítésére. Egyes esetekben a részecskéknek nagynak, például 100 mikrométernél nagyobbaknak kell lenniük, hogy a szövedékben mechanikailag kötődjenek, és az így kialakult szövedékek fizikai sajátságai gyakran hiányosak, például szilárdságuk nem kielégítő.

A 4 684 570 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás ismerteti kapcsolódó szálak ömlesztéses kötését víz számára átjárhatatlan, lemezes anyag kialakítására, aminek során összekapcsolódó szálakból álló magvak kezdeti, szálszerű formájukat megtartják. A lemezes anyag abszorbeáló, eltávolítható bevonatként alkalmazható, mely mikroorganizmusok és folyadékok számára átjárhatatlan.

Az olvadékból fújt, a szálakhoz tapadó abszorbeáló részecskéket tartalmazó polimer szálak szilárdságának a növelésére a 2 113 731 számú angol szabadalmi leírás forró kalanderezést vagy melegített, mintázattal ellátott, kötő hengerekkel végzett mintázást javasol. A termék folyadékvisszatartó, nem szőtt szövedék.

Ismert, hogy nagy felszíni felülettel rendelkező részecskék elválasztási eljárásokban, valamint extrakció és kromatográf ia során alkalmazhatók. A részecskés anyagból álló oszlopok - így a nylon, alumínium-oxid, cirkónium-oxid és szilícium-oxid-oszlopok - a szelektív szorpció következtében elegyek elválasztására és elemzésére alkalmazhatók. Ez az eljárás azokon a különbségeken alapul, amelyek egy elegy komponenseinek megoszlási arányaiban fennállnak egy kölcsönösen nem elegyedő mozgó, illetve rögzített nyugvó fázis között. A keverék így nyert, elkülönített komponensei tovább vizsgálhatók.

Rostos poli(tetrafluor-etilén) mátrixot - amelybe szorpciós részecskék vannak beépítve - tartalmazó, kromatográfiai célú termékeket ismertetnek például a 4 460 642,

810 381, 4 906 378, 4 971 736, 4 971 697, valamint

071 610 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásokban.

Röviden összegezve a jelen találmány részecskékkel töltött, porózus, szálszerü, préselt vagy ömlesztett termékre vonatkozik, amely

a) nem szőtt, szálszerü (szálas) polimer szövedéket és

b) a szövedékbe épített, szorpciós (szorbeáló) részecskéket tartalmaz, ahol a részecskékkel töltött, szálas termék Gurley-féle ideje (száma) legalább két másodperc, és a szálszerü termék az elválasztási műveletek területén alkalmazható .

A szorpciós részecskék előnyösen nem duzzadok.

A találmány szerinti termék - amely porózus lévén lehetővé teszi a folyadék áramlását - préselt vagy ömlesztett, nem szőtt, szálas szövedéket tartalmaz, amely előnyösen valamilyen poliamid, poliolefin, poliészter, poliuretán vagy poli (vinil -halogenid) . A poli(vinil-halogenid) előnyösen legfeljebb 75 tömeg%, még előnyösebben legfeljebb 65 tömeg% fluort tartalmaz. Ez a termék elkülönítési műveletek során, és különösen oldható vagy oldhatatlan, szerves vagy szervetlen anyagok extrakciójára, tisztítására vagy folyadékokból történő el6 távolítására alkalmazható, így vízből, szennyvízből és levegőből. A szövedékek hőre lágyuló, ömledékállapotban extrudált, préselt (például kalanderezett, mechanikailag préselt) vagy megőmlesztett szálas szövedékeket, vagy levegőben nyújtott, vagy fonással kötött, mechanikai úton préselt, szálas szövedékeket tartalmazhatnak.

Egy másik jellemző vonása szerint a találmány lehetővé teszi olyan új termék kialakítását, amely szétválasztási műveleteknél használható.

A találmány tárgyához tartozik továbbá egy oldószermentes eljárás is a találmány szerinti termékek előállítására. Ez az eljárás abban áll, hogy (a) fújt, mikroszálas polimer szövedéket alakítunk ki;

(b) a szövedék összes tömegére vonatkoztatva 0-nál nagyobb tömeg%-tól 95 tőmeg%-ig terjedő, előnyösen 5-95 tömeg%, még előnyösebben 50-95 tömeg%, és különösen előnyösen 80-90 tömeg% mennyiségben szorpciós részecskét építünk be a szövedékbe ;

(c) a szövedéknek egy - előnyösen valamennyi - részletét préseljük és/vagy ömlesztjük 20 °C-tól 220 °C-ig, előnyösen 40 °C-tól 150 °C-ig, még előnyösebben 75 °C-tól 125 °C—ig terjedő tartományban, 0-tól 620 kPa-ig terjedő, előnyösen 200-550 kPa nyomástartományban, s így olyan terméket alakítunk ki, amelynek Gurley-ideje legalább 2 másodperc, előnyösen legalább 4 másodperc, sőt körülbelül 100 másodpercig terjedhet; és (d) az így kapott szövedéket lehűtjük.

Egy további megoldásként szilárd fázisú extrakciós módszert írunk le szerves vagy szervetlen komponensek kinyerésére valamilyen folyadékból, amely eljárás az alábbi lépésekből áll:

- az elkülönítendő komponenst tartalmazó folyadékot egy találmány szerinti, lapszeru eszközön vezetjük át, és ezt követően legalább egy, a megkötött komponenst tartalmazó eluálószert, kiáramló folyadékot és az elkülönítendő komponenst tartalmazó terméket elkülönítjük.

A találmány tárgyához tartozik továbbá egy eljárás is a találmány szerinti terméket tartalmazó, szilárd fázisú extrakciós közegek alkalmazására (amelyek előnyösen lapszeru termékek, még előnyösebben korongalakúak), ahol a részecskés anyag egy vagy több készítmény vagy készítmények keveréke lehet. Ez a módszer a következő lépésekből áll:

az elkülönítendő komponenst tartalmazó folyadékot 2-10 vagy több, találmány szerinti korong-soron vezetjük át, és ezt követően egy, az elkülönítendő, megkötött komponenst tartalmazó eluálószer, effluens és termék közül az egyiket kinyerjük.

A találmány szerinti közegek extraháló lapokként történő alkalmazása a következő meglepő előnyökkel jár:

(1) nagy energiájó sugárzás - így gamma-sugárzás és elektronsugarak a találmány szerinti termékeket - kevésbé károsítják, mint a szálas poli(tetrafluor-etilén) (PIFE) szövedékeket;

(2) a szövedékek szakítási szilárdsága sokkal (legalább 50%-kal, előnyösen legalább 100%-kal) nagyobb, és a szövedékek a szálas PIFE szövedékekhez viszonyítva kopással szemben ellenállóbbak;

··· ··· ·« ··· • « « · · (3) a polimer szálakat úgy választhatjuk, hogy lehetővé váljék az összetett termék hidrofil-hidrofób jellegének a szabályozása a terméknek a folyadékkal való nedvesítésének elősegítésére;

(4) előnyös lehet azonos vagy kúlünböző összetételű lapokat sorban elhelyezve alkalmazni a kapacitás, százalékos hozam javítására és a vegyületek polaritás szerinti szétválasztása érdekében;

(5) egy korong tartalmazhatja különböző részecskék keverékét és/vagy különböző polimer szövedékek keverékét, amelyek mindkét típusú részecskék és/vagy szövedékek előnyeivel rendelkezhetnek;

(6) oldószermentes, egy lépésből álló gyártási eljárással és csekély kiindulási anyagköltséggel elérhető a gyártás gazdaságossága;

(7) az oldószer-alapú gyártási folyamatok számának csökkentése környezeti szempontból kívánatos célt jelent.

E bejelentésünkben:

halogenid jelentése fluorid, klorid, bromid és j odid;

poláris hidrofil és vízben oldható közül legalább az egyiket jelenti;

mátrix vagy szövedék szálak, előnyösen mikroszálak nyílt szerkezetű, áthurkolt tömegét jelenti;

hidrofób részecskék az olyan részecskék, amelyek felületi polaritása csekély, azaz a 0,1-0,5 tartományban van;

hidrofil részecskék az olyan részecskék, amelyek vízzel nedvesednek, és felületi polaritásuk nagy (0,5-nél na··· ··· · · · · · • · · · · gyobb) ;

kerámiai nemfémes, szervetlen, hőhatással szilárdított anyagot jelent;

közvetlen fázisú rendszer azt jelenti, hogy a nyugvó fázis polárisabb, a mozgó fázis kevésbé poláris;

fordított fázisú rendszer azt jelenti, hogy a nyugvó fázis kevésbé poláris, a mozgó fázis polárisabb;

nem duzzadó szemcsés anyag olyan szemcsés anyagot jelent, amelynek a térfogata az alábbi képlet szerint ^vg ' ^vo térfogatváltozása = ---------V_o

0,5-nél kevesebb, előnyösen 0,1-nél kevesebb, legelőnyösebben 0,01-nél kevesebb; Vg jelenti a szemcsés anyag térfogatát duzzadt állatpoban, míg V_o jelenti a száraz szemcsés anyag térfogatát;

részecskék vagy szemcsés anyag, szemcsék azt jelenti, hogy a szorbeáló szemcsék átmérője 1-2000 mikrométer, hosszúságuk az átmérőjükhöz viszonyítva 20-tól 1-ig terjed; továbbá az alább meghatározott részecskéket jelenti;

önhordozó azt jelenti, hogy a részecske esetében merev hordozó nem szükséges;

részecskék vagy szemcsés anyag, szemcsék azt jelenti, hogy átmérőjük 1-200 mikrométer; ez vonatkozik olyan szálakra, amelyek hosszúsága az átmérőjükhöz viszonyítva 1-től 20-ig terjed, valamint olyan szorbeáló részecskékre mint például a fentebb meghatározott szemcsék, gyöngyök vagy porok;

szorbens vagy szorbeáló vagy szorpciós jelentése: felvételre és abszorpció vagy adszorpció útján történő • ·« ·« ·· ··4 • ·*· 4 4 4 · ·· · » • « · » ·4

- 10 visszatartásra képes;

tulajdonságmódosító olyan szemcsés segédanyagot jelent, amely a szorpciós extrakciós folyamatban nem vesz részt, azonban az összetett részecske fizikai jellegét, így például hidrofil jellegét megváltoztatja;

ömlesztés azt jelenti, hogy olvadás előtti állapotot alakítunk ki a szálak közötti parciális adhézió elősegítésére, miközben folyadék áthaladására elegendő porozitást tartunk fenn;

préselés azt jelenti, hogy egy termék vastagságát hézagtérfogatának csökkentésével csökkentjük; és

Gurley-idő azt jelenti, hogy a denzométerszám (azaz az átáramlási idő) 50 ml levegő esetén legalább 2 másodperc 124 mm vízoszlopnyomáson, ha az anyagot a szövedéknek olyan mintáján vezetjük át, amelynek körkörös keresztmetszeti területe megközelítőleg 645 mm². Értékelhető mérések céljából megközelítőleg 23-24 °C hőmérsékletet és 50% relatív nedvességet tartunk fenn. A Gurley-féle denzométer- vagy átfolyási idő a Model 4110 kereskedelmi márkával jelzett denzométerrel mérhető (W. and L. E. Gurley of Troy cég, N.Y.), amelyet Gurley-Teledyne érzékenységmérővel (katalógusszáma 4134/4135) kalibrálunk és működtetünk. A Gurley-féle denzométer-időt hasonló módon határozzuk meg, mint a Technical Association of the Pulp and Paper Industry of Atlanta, Ga. által előírt standard próbában, amelyet a papír levegővel szemben mutatott ellenállásának mérésére alkalmaznak [a fenti Társaság (TAPPI) T 460 om-83 számú hivatalos vizsgálati módszere (amelyet hivatkozásként foglalunk leírásunkba)]. A Gurley-idő a részecs11 ··· ··· «· ·* · • · t ♦ · kékkel töltött szövedék hézagtérfogatával, továbbá a részecskékkel töltött szövedék átlagos pórusméretével is fordítottan arányos.

A jelen találmány szerint szorbeáló részecskéket (szemcséket) diszpergáltan tartalmazó, porózus, polimer termék préselésével vagy ömlesztésével olyan módosított termék állítható elő, amelynek porhatása minimális, s amely különféle komponensnek vagy szennyező alkatrészeknek valamilyen folyadékból - például vízből - vagy levegőből történő kvantitatív izolálására alkalmazható.

A jelenlegi ismereteink szerint nem volt várható olyan eljárás és szilárd fázisú extrakcióra alkalmazható termék előállítása, amely: erősen szorbeáló, kromatográfiás tisztaságú, préselt vagy ömlesztett részecskékből álló, nem szőtt szövedéket (előnyösen fújt, mikroszálas szövedéket) tartalmaz, ahol a termék szabályozható porozitással rendelkezik, és elválasztási műveletekhez általában és töményítés és tisztítás céljára specifikusan alkalmazható; ezenkívül használható még vízben oldható szerves vagy szervetlen anyagoknak vízből, szennyvízből, olajból és más folyadékokból, valamint levegőből és biológiai eredetű folyadékokból történő eltávolítására, ' >

Az alábbiakban a találmány előnyös megvalósítási formáit részletesebben ismertetjük.

A találmány egyik megvalósítási módja szerint a szálas termékek mikroszálakat (mikrorostokát) tartalmaznak, amelyek segítségével hőre lágyuló, ömledékből fújt, legalább egy, szorbeáló szemcséket diszpergáltan tartalmazó, préselt és öm4· ·

- 12 lesztett, nem szőtt polimer anyag alakítható ki. Előnyös, fújt mikroszálas szövedék az olyan polipropilén, amelyet az alábbi leírás szerint állítunk elő. A mikroszálas szövedék szálainak átlagos átmérője 10 mikrométerig terjedhet.

A találmány egy másik megvalósítási formája szerint nagyobb (azaz átlagosan 10-200 mikrométer) átmérőjű szálak is felhasználhatók a találmány gyakorlati megvalósítására. Az ilyen szövedékekből olyan termékek alakíthatók ki, amelyek a mikroszálas termékeknél nagyobb áramlási sebességeket tesznek lehetővé. Az ilyen, nem szőtt szövedékek lehetnek fonással (sodrással) kötöttek, amelyek jól ismert eljárással készíthetők (lásd például a 3 338 992, 3 509 009 és 3 528 129 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásokat). Fonással (sodrással) kötött, ilyen szövedékek a kereskedelemből (például az AMOCO, Inc. cégtől) beszerezhetők. Továbbá, nem szőtt szövedékek vágott szálakból előállíthatok kártoló berendezésekben [például a Rando-Webber™, Model 12BS gépi berendezésben (Curlator Corp., East Rochester, NY)], amint ez jól ismert. Fonással kötött vagy levegőben nyújtott (kártolt) szövedékek részecskékkel tölthetők és préselhetők olyan hőmérsékleten és nyomásokon, amelyek hasonlók az alábbiakban az ömledékből fújt szövedékek eseteire, a rétegeknek és egyes esetekben a részecskéknek a nem szőtt termékekhez történő kötődésének elérésére megadott értékekhez. Egy másik változat szerint két komponensű szálakat, így poliészter-mag és polietilén bevonat együttesét is alkalmazhatjuk, ahol az alacsonyabban olvadó polietilén megolvad, és kiváltja a szálak és részecskék tapadását a részecskék hatásának károsítása nélkül.

«·· • ··· ··« 9« • · · · · · ···· »· · « ·· * ·

- 13 A találmány olyan, részecskékkel töltött, szálas termékre vonatkozik, amely előnyösen mikroszálas termék, amelyet sűrűségének növelése céljából és a rétegek közötti porozitás csökkentése céljából préselünk, 30-70 térfogati szálat és részecskéket, előnyösen 40-60 térfogat%, szálat és részecskét, valamint 70-30 térfogat%, előnyösen 60-40 térfogat% levegőt tartalmaz. Általában a préselt, lapszerű termékek vastagságát a nem préselt termékek vastagságához képest legalább 20%-kai, előnyösen legalább 40%-kal, még előnyösebben 50%-kal, legelőnyösebben 75%-kai csökkentjük.

A szálas termék Gurley-ideje legalább 2 másodperc, előnyösen 4-230 másodperc tartományban van. Ezzel szemben a 3M 9912™ védjegyű arcvédő maszk (3M, szubsztituálatlan. Paul, MN) - egy polipropilén-szálas, szénnel töltött termék Gurley-ideje 0,2 másodpercnél kevesebb.

A találmány szerinti termékben a mikroszálak átlagos szálátmérője zérusnál nagyobb értéktől 10 mikrométerig, előnyösen 2-tol 10 mikrométerig terjed, még előnyösebben 3-5 mikrométer között van. A termék olyan pórusokat tartalmaz, amelyek átlagos mérete 0,1-10 mikrométer, előnyösen 0,5-5 mikrométer .

A találmány szerinti olyan, szálas termékekben, ahol a szálátmérő a mikroszálak átmérőjénél nagyobb, az átlagos szálátmérő 10-100 mikrométer, előnyösen 10-50 mikrométer. Az átlagos pórusméret 5,0-50 mikrométer tartományban lehet.

A fújt, szálas szövedékeket jellemzi a szálak extrém mértékű hurkolódása, amely biztosítja az összetartó jelleget (koherenciát) és erősséget a termékben, valamint képessé teszi ··· ·· ew • · · · · · ···· ·» «· ·· *·

- 14 a szövedéket szemcsés anyag megtartására és visszatartására. A fújt szálak oldalaránya (a hosszúság viszonya az átmérőhöz) megközelítőleg végtelen, bár közölték, hogy a szálak nem folytonosak. A szálak eléggé hosszúak és áthurkoltak ahhoz, hogy általában lehetetlen egy teljes szálat a szálak tömegéből eltávolítani vagy egy szálat elejétől a végéig nyomon követni.

A találmány különösen alkalmas bármely típusú szilárd részecskék beépítésére, amely levegőáramban diszpergálhatók (szilárd részecske e leírásunkban olyan részecskékre vonatkozik, amelyeknek legalább külső héjuk szilárd, s ez különbözteti meg a folyékony vagy gázalakú részecskéktől). A részecskék széleskörű változatai hasznosan alkalmazhatók egy olyan, három dimenziós mátrix kialakításához, ahol a részecskék egy közeggel vagy annak valamely komponensével érintkezésbe kerülnek és kölcsönhatásba léphetnek (például azzal kémiai vagy fizikai kapcsolatot létesítenek vagy fizikailag érintkezve azt módosíthatják, vagy az által módosulhatnak). A találmány szerinti egyes termékekben egynél több típusú szemcséket alkalmazunk keverék alakjában vagy a termék különböző rétegeiben. Légtisztító berendezésekben - ahol a részecskék célja szűrés vagy tisztítás - a találmány szerinti lemezes termékeket hasznosíthatjuk. A szűrési vagy tisztítási célokra szánt berendezésekben részecskeként általában aktivált szenet, alumínium-oxidot, nátrium-hidrogén-karbonátot vagy ezűstrészecskéket alkalmazunk, amelyek képesek egy folyadékból annak valamely komponensét szorpció, kémiai reakció vagy amalgamálás útján eltávolítani; vagy szemcsés, katalitikus hatású anyagot is használhatunk, ilyen a hopkalit, amely veszélyes gázok *· • · * · · · · · < 9 • ··· ··· ··· · · * · ·

- 15 veszélytelen gázokká alakulását katalizálja, s így a veszélyes komponens eltávolítható.

A szemcsék szférikus, szabályos vagy szabálytalan alakúak lehetnek. A találmány céljára alkalmazhatónak találtuk az olyan szemcsés anyagokat, amelyekben a szemcsék látszólagos mérete 5-től körülbelül 600 mikrométerig vagy még nagyobb értékig terjed, előnyösen 40-200 mikrométer tartományban van. Egyes esetekben előnyösnek találtuk szemcsés anyagok használatát a fenti széles tartományon belül eső két vagy többféle szemcseméretben.

Egyes esetekben azt találtuk, hogy a kisebb részecskékhez képest a nagyobb méretű részecskékkel a végtermék szövedékében jobb visszatartás vagy jobb megkötés érhető el.

A találmány szerinti előnyös termékekben a szilárd részecskék a szálas termék összes szilárdanyagtartalmának körülbelül 10 tömeg%-át, még előnyösebben legalább körülbelül 50 tömeg%-át, legelőnyösebben legalább 95 tömeg%-át alkotják.

A jelen találmány megvalósításában alkalmazható, szorbeáló szemcsés anyag - amely egyetlen anyag vagy több anyag kombinációja - szerves folyadékokban vagy vizes folyadékokban nem duzzadó vagy duzzadó lehet, vízben vagy folyadékokban lényegében oldhatatlan. 100 g vizes vagy szerves folyadékban vagy eluáló oldószerben - amelyhez a szemcsés anyagot 20 °C hőmérsékleten keverjük - legfeljebb 1,0 g szemcsés anyagot old. A szorbeáló, szemcsés anyag lehet: 1) szén vagy olyan szerves vegyület, amely polimer vagy kopolimer, előnyösen stirol és divinil-benzol kopolimerje (amely a komponenseket 90:10-től 99:1-ig terjedő arányban tartalmazza), vagy annak származékai, továbbá polimetakrilát-észter vagy derivatizált azlakton-polimer vagy kopolimer, amelyet például a

871 824 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban, valamint az 1989. április 10-én 07/335 835 sorszámmal benyújtott Egyesült Államok-beli szabadalmi bejelentésben ismertetnek; e közleményeket hivatkozásként foglaljuk leírásunkba; 2) a szemcsék lehetnek szerves anyaggal bevont szervetlen oxidok - így szilícium-dioxid, alumínium-oxid, titánium-, cirkónium—dioxid (lásd még az 5 015 373 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírást is) és más kerámiai anyagok, amelyekre egy szerves csoport - így polibutadienil vagy 8-18 szénatomos hidrokarbilcsoport szorbeálódik vagy kötődik (előnyös, szerves anyaggal bevont szervetlen részecske az olyan szilicium-dioxid, amely kovalensen kötött oktadecilcsoportokat tartalmaz); vagy 3) lehet nem kötött, bevonat nélküli szervetlen anyag. Előnyös szemcsés anyag a szilícium-dioxid alumínium- és cirkónium-dioxid, és különösen előnyös a szilícium-dioxid, mert számos hidrofób és félig hidrofób bevonatot a felületén könnyen megköt, továbbá kereskedelmi forgalomból beszerezhető.

A szilícium-dioxid az Aldrich Chemical Co. cégtől (Milwaukee, WI) szerezhető be. A cirkónium-dioxid a Z. Tech. Corporation (Bow, NH) cégtől kapható. Rendelkezésre állnak más, szervetlen oxidok is (Aldrich Chemical Co.).

A találmány céljaira alkalmazható, egyéb részecskék közül megemlítjük azokat, amelyek oldhatatlan, nem duzzadó szorbens anyagokkal bevonhatók, vagy amelyek (külső és/vagy belső) felülete származékképzés útján oldhatatlan, nem duzzadó, szorbeáló bevonattá alakítható. E bevonatok szerepe abban áll, hogy specifikus funkciós csoportokat és fizikai sajátságokat biztosítsanak a kémiai elválasztások és reakciók megoldására. Ilyenek a kölcsönhatásokon - például szorpción, ioncserén, kelátképzésen, térbeli méretkizáráson, királis affinitáson - alapuló elválasztási eljárások. Az ilyen bevonatok előnyős hordozói például a szervetlen oxidok, legelőnyösebben szilícium-dioxid-részecskék. Az oldhatatlan, nem duzzadó szorbens bevonatok vastagsága általában egy monomolekuláris rétegtől körülbelül 300 mikrométerig terjed. Ilyen, bevont felületű részecskék jól ismertek; lásd például: Snyder és Kirkland: Bevezetés a modern folyadékkromatográfiába (angolul), 2. kiadás, John Wiley és Sons, Inc. (1979); valamint H. Figge és munkatársai: Journal of Chromatography 351. 393-408 (1986); ilyenek például a módosított szilícium—dioxid-szemcsék vagy olyan szilícium-dioxid-részecskék, amelyek kovalensen kötött szerves csoportokat - például ciano-, ciklohexil-, 8 szénatomos (oktil-) vagy 18 szénatomos (oktadecil-) csoportokat tartalmaznak. A bevonatok mechanikai úton vihetők fel úgy, hogy polimereket helyben térhálósítünk; vagy a bevonatok a szemcsék felületéhez kovalensen kötődő funkciós csoportokat hordozhatnak. Számos ilyen típusú, bevont részecske kereskedelmi forgalomból beszerezhető (például szilika, amely kötött, 18 szénatomos csoportot hordoz: Alltech. Deerfield, IL).

Amint fentebb megjegyeztük, olyan bevonatok, amelyek szervetlen szemcsékre, például szilíciumoxidrészecskékre felvihetők, lehetnek: vagy oldhatatlan, nem duzzadó polimerekből, így térhálósított szilikonokból, polibutadienekből álló mechanikai bevonatok; vagy kovalensen kötött, szerves csoportokat hordozó bevonatok - például különböző hosszúságú (2, 8, 12 vagy 18 szénatomos) alifás csoportokat vagy amin-, nitril-, hidroxil-csoportot tartalmazó alifás-aromás csoportokat, vagy egyéb, a bevonat polaritását megmásító funkciós csoportokat hordozó bevonatok. Ebben az esetben a szilícium-dioxid vagy más, hordozó részecske elsősorban a szerves bevonet hordozója, és a részecskék nem duzzadók. A bevonat kémiai összetételének a változtatása biztosítja a szelektivitást a molekuláris elválasztás és polaritás szempontjából.

A találmány szerinti nem szőtt szövedéket és szemcsés anyagot magában foglaló technológiai eljárás használható átfolyásos művelet vagy szűrés formájában, amelynek során a találmány szerinti összetett terméket bizonyos anyagok előzetes töményítésére és elkülönítésére alkalmazhatjuk mielőtt az elegyet nagy feloldásé oszlopkromatográfiás elemzésnek vetnénk alá. Ebben az üzemmódban - amely jól ismert - az oldószert és mintát tartalmazó folyadékáramot 90°-os szögben vezetjük a lap felületére. Ez szokásos elhelyeződés és az elkülönítés pályahossza a lap vastagságával azonos. A pályahossz további rétegek (előnyösen 2-10 réteg) beiktatásával növelhető; e rétegek összetétele azonos vagy különböző lehet, azonban az egyes rétegek nincsenek egymással benső kötésben, mivel a kalanderező művelet specifikus vastagságra korlátozható. Ez az üzemmód egylépéses vagy többlépéses szorpciós-deszorpciős elkülönítések esetében hatékony. Ez az üzemmód hatékony akkor, ha reakcióképes részecskéket alkalmazunk az alábbiakban leírt kémiai és fizikai reakciók megvalósítására. A termék a kérdéses komponenst a reakcióképes részecske felületén erősen szorbeálja, s így lehetővé teszi annak kinyerését töményebb és egységesebb alakban. Azt találtuk, hogy reakcióképes membránokat úgy is kialakíthatunk, hogy ioncserére, kelátképzésre, oxidációs-redukciós reakciók végrehajtására, térbeli méretkizárás, katalízis céljára alkalmazható szemcsés anyagot választunk.

A találmány szerinti, összetett kromatográfiás termékek kívánt méretűek és formájúak, előnyösen lapalakúak, például korong- vagy csíkalakúak lehetnek. A nem duzzadó szemcsék igen vékony (monomolekuláris) rétegekkel vagy vastagabb anyagokkal végzett bevonása - amely polimerekkel vagy a szemcsék felületén kovalensen kötött funkciós csoportokkal végezhetők lehetővé teszi mind a kromatográfiás szelektivitást, mind az elválasztás hatékonyságának az optimálását.

A találmány tárgyához tartoznak olyan folyékony/szilárd extrakciós közegek - amelyek szilárd fázisú extrakciós (SPE) korong/lap néven is ismertek - valamint maga az eljárás, amellyel szerves és szervetlen vegyületek, így bizonyos szennyezések szerves vagy vizes folyadékokból és gázokból hatékonyan eltávolíthatók. A szilárd fázisú extrakció olyan technológiai eljárás, amelynek során bevonat nélküli, szilárd, szemcsés anyagot - így szilárd, polimer anyagokat szilícium—dioxidot, alumínium-oxidot, cirkónium-dioxidot vagy egy, oldhatatlan polimer fázisokkal vagy kovalensen kötött szerves fázisokkal bevont szemcsés anyagot alkalmazunk szerves vagy szervetlen vegyületek preferenciális szorpciójára folyadé kokból vagy gázokból az izolálás célzatával. Az e találmányunkban leírt reprezentatív vegyületek ftalátok, festékek, aminok és nitrátok, amelyek a környezettel kapcsolatban a víz szennyezései lehetnek. Egyes ilyen vegyületek a vízből általában folyadék/folyadék (LLE) extrakcióval, majd ezt követő módszerekkel kivonhatok [a módszerek leírását lásd: EPA Method 507, 508 etc.; lásd még az Environmental Monitoring Systems Laboratory közleményét; Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency, Cincinnati, Ohio: Módszerek szerves vegyületek meghatározására ivóvízben (angolul), EPA-600/4-88/039 1988, december]. Nagyon kívánatos a folyadék/folyadék módszerek helyettesítése SPE anyagokkal és módszerekkel, extrakciós oldószer alkalmazásának és az extrákció idejének csökkentése, valamint a környezet veszélyeztetésének megszüntetése céljából.

A találmány szerinti összetett termék lehetővé teszi részecskéket tartalmazó oszlop és membrántechnológia egyidejű alkalmazását; ennek segítségével - idő és költség jelentős megtakarítása mellett - a szokásos módszerek hiányosságait megszüntethetjük.

A találmány különösen jól alkalmazható akkor, ha nagy hatású szorpciós részecskéket használunk szerves vagy szervetlen anyagok kinyerésére gőzökből vagy folyadékokból. E leírásunkban a szorpciós részecskék olyan részecskéket jelentenek, amelyek elegendő felülettel rendelkeznek az elkülönítendő komponens legalább átmeneti megkötésére. Egyes megvalósítási formák esetén a részecskék az elkülönítendő komponenst szorbeálják és megkötik, míg más megvalósítási formákban a ré szecskák az elkülönítendő komponenst csak átmenetileg, azaz az elkülönítendő komponensben végbemenő kémiai változás előidézésére elegendő időtartamon át szorbeálják. A gőzöket szorbeáló részecskék akkor kapnak szerepet, ha az elkülönítendő komponens valamilyen gőz.

Célszerűen alkalmazható, gőzöket szorbeáló részecskék például az alumínium-oxid, hopkalit, valammint porózus, polimer szorbensek. Előnyös, gőzöket szorbeáló részecskék az aktivált szénrészecskék. A gőzöket szorbeáló részecskékbe kémiai reagens, például kálium-karbonát, vagy katalitikus hatású szer, például enzimjellegu szerek foglalhatók a szorbeált gőzök kémiai megváltoztatására vagy lebontására.

A találmány szerinti szemcsés keverékhez előnyösen adjuvánsok adhatók az összes szemcsés anyag és a primer szemcsés anyag összes tömegének 20 százalékáig a találmány szerinti összetett rétegek módosításának további javítása céljából. így például adjuvánsként használhatunk szemcsés, kromatográfiás szempontból hatástalan anyagokat, például kis felületű üveggyöngyöket - amelyek a művelet véghezvitelét elősegítik. Kívánatos lehet az aktív szemcsés anyag koncentrációjának a változtatása vagy a hidrofil vagy a hidrofób jelleg erősítése. Ha a koncentráció alacsony (előnyösen a szemcsés anyag 10 tmeg%—áig terjed) akkor színező vagy fluorreszkáló szemcséket adhatunk a szemcsés keverékhez a minta elválasztandó komponenseinek láthatóvá tétele céljából.

Kémiailag aktív szemcsés anyagok, amelyek a komponensek pH-értékét vagy aciditását jelzik, diagnosztikai célokra is alkalmasak lehetnek.

A találmány szerinti termékek három lépésben állíthatók elő.

Az első lépésben megömlesztett polimer anyagot extrudálunk olyan módon, hogy ömledékből fújt, polimer szálak árama keletkezik (lásd a 3 971 373 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírást, amelynek folyamatát hivatkozásként foglaljuk e leírásunkba).

A második, tetszőleges, azonban legelőnyösebb lépésben a szemcsés anyagot egy mikroszálakat hordozó áramlásba vezetjük, ahol ezekkel a szálakkal kölcsönösen keverednek (lásd a 3 971 373 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírást, amelynek folyamatát hivatkozásként építjük e leírásunkba), s így önhordozó, tartós, rugalmas porózus terméket hozunk létre, amely ömledékből fújt szerves polimer mikroszálak áthurkolt szövedékéből, valamint az abban egyenletesen diszpergált és fizikailag megkötött szemcsék három dimenziós elrendeződéséből áll.

Az egyik megvalósítási mód értelmében 25,4 cm széles, mikroszálas részecskékkel töltött szövedékekből álló, mikroszálas mátrix állíthatunk elő van A. Wente módszerével: Szuperfinom, hőre lágyuló szálak (angolul), Industrial and Engineering Chemistry 48., 1342-1346; valmaint van A. Wente és munkatársai: Szuperfinom szerves szálak gyártása (angolul), a Naval Research Laboratories intézmény 1954. május 25-én publikált, 4364 sz. közleménye.

Részletesebben, a részecskékkel töltött mikroszálas szövedékek úgy állíthatók elő, hogy a részecskéket mechanikailag megfogjuk a mikroszálas áramlásban, ahol a részecskék behurkolódnak és/vagy kötődnek a szálakhoz. Az alábbiakban felsorolt példákban a részecskéknek mikroszálas áramlásba juttatását úgy érjük el, hogy a részecskéket lamináris légáram—diffuzorba vezetjük egy 1,9 cm méretű ejektor eszközzel, és lehetővé tesszük a lamináris áramlásban a részecskék eloszlását a részecskék betöltő nyílásának az elérése előtt; így a részecskéket a mikroszálas áramlással elegyítjük, s azok a szálakra hurkolódnak vagy kötődnek. A részecskékkel töltött mikroszálas áramlás ezt követően összegyűjtve szövedékké alakítható .

A lamináris levegőáramlás egy 5 lóerős levegőbefúvatóval érhető el, amely egy aerodinamikusan tervezett diffuzoron keresztül 10°-os 2 theta kúpszöggel áramoltatva valósítható meg. A diffuzoron át a levegőáramlás térfogati sebessége változó; a berendezést legfeljebb 60 köbláb/perc sebességgel működtetjük. Az ejektor a részecskéket konvergáló levegőáramlásba táplálja legfeljebb 400 g/perc sebességgel, míg az ejektor térfogatos áramlási sebessége legfeljebb 15 standard köbláb/perc.

A mikroszálas áramlás polimer-tömegáramlása változó: az alábbi 1-22. példákban az üzemelést 16 g/perc vagy ennél magasabb áramlási sebességgel végeztük. A példákban mikroszálakként ömledékből fújt mikroszálakat alkalmaztunk, amelyek számos típusú szálképző polimer anyagból alakíthatók ki. Ilyen anyagok lehetnek (korlátozás szándéka nélkül) poliuretánok, poliolefinek - így a polipropilén és polietilén - poliészterek, így a polietilén-tereftálát; valamint poliamidok, így a nylon 6 és nylon 66. A mikroszálak átlagos szálátmérője körül belül 10 mikrométernél kisebb.

A szorpciós részecskék a szövedékben áthurkolódnak, és a porlódásnak - azaz a részecskék szövedékből való kihullásának - általában ellenállnak; különös módon, ha a terméket magasabb hőmérsékleten préseljük vagy ömlesztjük, a részecskék képesek a szövedéken tapadni.

A különböző tömegű részecskékkel töltött mikroszálas szövedékek hevítéssel zárhatók, hőkezelés mellett kalanderezhetők más, hőre lágyuló, nem szőtt anyagokkal együtt vagy azok nélkül, vagy ultrahangos kezeléssel zárhatók, ha ez alkalmazható, egyéb, hőre lágyuló, nem szőtt anyagokkal együtt vagy azok nélkül.

Az alábbi példákban felsorolt részecskék - ha erre vonatkozóan más megjegyzést nem teszünk - olyan szilícium-dioxidból álló részecskék, amelyek átlagos átmérője 57 mikrométer, és az átmérők megoszlása olyan, hogy az összes részecskék 90%-ának átlagos átmérője 85 mikrométernél kisebb; vagy olyan szilícium-dioxidból álló részecskék, amelyek átlagos átmérője 320 mikrométer, és az átmérők megoszlása olyan, hogy az összes részecskék 90%-ának átlagos átmérője 537 mikrométernél kisebb. Valamennyi részecskeméretet Microtrac FRA™ típusú részecskeelemző eszközzel (Leeds and Northrup, North Waler, PA) mértük, amely térfogatra alapozva adja meg a részecskék átmérőjét. A részecskék nem korlátozódnak szilícium—dioxidból álló részecskékre; a fenti eljárás leírása olyan részecskék esetében is alkalmazható, amelyek átlagos átmérője 10 mikrométernél kisebb, illetőleg 840 mikrométernél nagyobb.

Harmadik lépésben a fenti terméket préselhetjük vagy • ·«· ··· · · ··· • · · · · · • · · ·· ·· ·· ·· ömleszthetjük (például a kalanderezés, hevítés vagy préselés közül az egyik folyamat segítségével) alkalmas hőmérséklet- és nyomástartományban, s így könnyen kezelhető lapanyagot alakítunk ki, amelynek vastagsága 0,10-10,0 mm, előnyösen 0,20-6,5 mm legelőnyösebben 0,5-2,5 mm tartományban van.

Egy másik megvalósítási forma szerint a fújt, részecskékkel töltött szövedéket öntőformában hevítve önhordozó, alakos terméket hozunk létre, amely áthurkolt, ömledékből fújt szerves polimer mikroszálak és a szövedékben egyenletesen diszpergált és fizikailag visszatartott szemcsék három dimenziós elrendeződését tartalmazza, s ahol a termék átlagos pórusmérete 0,2-10 mikrométer közötti érték.

Egy más további megvalósítási mód szerint egy fonással kötött vagy levegőben nyújtott kereskedelemben kapható vagy a szemcsés anyaghoz adása előtt külön előállított szövedéket alakítunk ki, a szemcsés anyagot a szövedékre permetezzük, és a szövedéket keverjük vagy úgy kezeljük, hogy a szövedék a szemcsés anyaggal telítődjék. A szemcsés anyag feleslegét poralakban eltávolítjuk. A jelen találmány oltalmi körén belülinek tekintjük, ha a szemcsés anyagot előállítása során közvetlenül adjuk a szövedékhez. A jelen találmány céljaira legalább 20 tömeg%, előnyösen legalább 50 tömeg%, még előnyösebben legalább 80 tömeg% szemcsés anyag betöltése (a termék összes tömegéhez viszonyítva) célszerű. A szemcsékkel töltött szövedékeket 10, 20 vagy több, részecskével töltött szövedékből álló egységekben egyesíthetjük. Ezután a rétegeket hő (például 20-220 °C) és nyomás (például 0-620 kPa) alkalmazásával egymás után többször préseljük, minden préselést 1-10 másodpercig, • · · · ο · · • ·· · ··· ·· ··· • · · · · ·

- 26 előnyösen 1-5 másodpercig végzünk, majd az így kapott, préselt terméket 20-25 °C-ra hűtjük, s így olyan préselt, részecskékkel töltött szövedéket kapunk, amelynek Gurley-ideje legalább 2 másodperc, előnyösen legalább 4 másodperc. A termék vastagsága a találmány szerinti mikroszálas termékekre fentebb megadott értéktartományban van.

E találmány alkalmazható szervetlen és szerves anyagoknak az extrakciój ára folyadékokból és levegőből átáramlásos vagy szűrési üzemmóddal. A találmány analitikai léptékben is alkalmazható, így például vízminták vizsgálatára környezeti szennyezések szempontjából. A találmány nagyobb léptékben is alkalmazható szennyező anyagok vagy elkülönítendő komponens javító jellegű eltávolítására folyadék- vagy gázforrásokból.

Alkalmazás után a termék reciklizálható úgy, hogy a termékből a szorbeált szennyezéseket megfelelő, a szorbeált anyagoknak a szorbensből való eltávolítására alkalmas folyadékkal eluáljuk. Hevítést, vagy kritikus ponton felüli folyadékextrakciót is alkalmazhatunk.

Az összetett termékek az elválasztási eljárások széles körében használhatók, ahol a szemcsés anyag megválasztása méretet szabályzó vagy méretkizárásos szűrésre alkalmazható, valamint specifikus komponensek egy egyszerű lépésben vagy több lépéses, szorpciős-deszorpciós elkülönítésére, reaktív szemcsés anyag immobilizálására alkalmazható kémiai vagy biokémiai reakciók megvalósítására, kationok és anionok ioncserélő konverziójára, anyagok tisztítására, valamint kromatográfiás elválasztások és elemzések céljára mind passzív, mind nyomás alatti áramlási üzemmóddal, vagy hidrofób, fordított fázisú vagy direkt fázisú kromatográfia céljára; ezek a folyamatok a szakmai gyakorlattal rendelkező egyén számára jól ismertek.

A találmány céljait és előnyeit a következő példákban részletesen szemléltetjük, azonban az adott anyagok és mennyiségek, valamint a példákban adott feltételek és részletek nem tekinthetők a találmány indokolatlan korlátozásának.

Az 1-22. példákban ismertetjük ömledékből fújt, lapszerű mikroszálas termékek előállítását, amelyet - kivéve, ha erre vonatkozó külön megjegyzést teszünk - van A. Wente közleΛ ménye szerint végeztünk. Szuperfinom, hőre lágyuló szálak (angolul), Industrial Engineering Chemistry, 48, 1342-1346; valamint Wente és munkatársai: Szuperfinom szerves szálak gyártása (angolul), a Naval Research Laboratories intézmény 1954. május 25-én publikált 4364. számú közleménye. Tíz mikrométernél kisebb átlagos szálátmérőjű mikroszálakat alkalmaztunk, amelyeket porózus gyűjtővel gyűjtöttünk össze. A szövedékek tömege a részecskékkel való feltöltés előtt körülbelül 40 g/m²-nek adódott. A részecskék töltését ömledékből fújt mikroszálakra a 3 971 373 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban ismertetik. A kalanderezési műveletet mindig gépirányban (down-web) végeztük, ha erre vonatkozó más megjegyzést nem teszünk.

1. példa

Exxon 3495™ típusú polipropilénből (Exxon Corp., Baytown, TX) a szokásos ömledékfúvó berendezéssel a fenti közlemény leírása szerint fújt mikroszálas, lapszerű terméket állítunk elő. E példában alkalmazott részecskék 18 szénatomos láncot hordozó szilíciumoxid részecskék, amelyek átlagos átmé rője térfogati alapon 57 mikrométer (W. R. Grace Company, Baltimore, MD). A részecskékkel töltött mikroszálas termék tömege 250 g/m², arra az esetre, ha a töltés 83,6 tömeg% és a vastagság megközelítőleg 0,7 mm. Az így kapott, részecskékkel töltött mikroszálas terméket ezt követően hőhatással kalanderezzük 132 °C hőmérsékleten, s így a szövedék vastagságát 0,3 mm—re csökkentjük. A termék Gurley-ideje 38 másodperc. További termékeket állíthatunk elő, ahol a szövedék poliészter vagy poli(vinil-klorid) lehet; valamint más szemcsés anyagként Florisil™ oxid szemcsés anyagot is alkalmazhatunk (J. T. Baker Inc. Phillipsburg, NY) (a Florisil Ca, Mg, és Si oxidot tartalmaz).

A levegővel szemben mutatott permeabilitást az összes példákban a W. and L. E. Gurley Company (Troy, New York, USA) által gyártott 4110 NY 5826 modellszámú denzométerrel vizsgáltuk. A Gurley-idők és a folyadékok áramlási sebességei az átlagos pórusmmérettel közvetlen függésben vannak.

E vizsgálat során mértük azt az időt (másodpercekben), amely szükséges 50 ml levegőnek a mikroszálas, részecskékkel töltött terméken való áthaladásához nyomás alatt (ezt Gurley—időnek is nevezzük). A hosszabb időtartam kevésbé átjárható szövedékre utal, s ebből következően a levegő áthaladása számára alkalmas kisebb hézagokra utal.

Ha a kalander hengernyomását adott hőmérsékleten növeljük, akkor a levegő térfogati áramlása hosszabb időtartamot igényel, és ennek következtében kevésbé porózus, kevésbé átjárható szövedékre utal. Az 50 ml levegő szövedéken való áthaladásának időtartama a kalander kPa-ban megadott, 121 °C hő-

mérsékleten fennálló nyomásától függően 16-388 értékű meredekséget mutatott (másodpercben kifejezve az 50 ml-hez szükséges idő/kPa).

Az alábbi 1. táblázatban - amely az időt és a kalander hengernyomását mutatja mikroszálas, részecskékkel töltött termékek esetére, ha a kalanderezést körülbelül 121 °C-on végezzük - látható, hogy a Gurley-időtartamok a hengernyomás növekedésével szintén növekednek.

1. táblázat

A kalander hengernyomása (kPa)	A Gurley-idők tartománya (másodoerc)
(összehasonlító)
0	0 < t < 1
138	2,2 < t < 54,4
276	4,4 < t < 107,4
413	6,6 < t < 161,2
550	8,8 < t < 214,6

A fentiek szerint előállított, részecskékkel töltött mikroszálas szövedék négy mintáját hőhatással 21 °C, 38 °C, 93 °C és 121 °C hőmérsékleten, 550 kPa nyomás alatt, körülbelül 3,6 m/perc elmozdulási sebességgel egy szokásos kéthengeres Sterlco™ berendezésben (Sterling Co. Inc., Milwaukee, WI), szabályzott hőmérsékletű kalanderben - amelynek hengerhosszúsága 36 cm, átmérője 18 cm volt, - hőhatással tovább kalanderezve a szövedék vastagságát körülbelül 0,5 mm*·· • ·« ♦ «·· ·· • · · · · »

- 30 —re csökkentettük. Az így kapott termékeket (jelük 3A-30) a kalanderezés hőmérsékletével és a Gurley-időkkel együtt a 2. táblázatban összegeztük. A 2. táblázat tartalmazza továbbá az áramlási időtartamokat és a 3A-30 mintákból kivágott, 47 mm méretű korongokra vonatkozó festékkinyerési adatokat szintén a

2. táblázat tartalmazza.

A korongokat ugyanazon a módon értékeltük ki, mint ahogyan azt az Empore™ extrakciós korongokra vonatkozóan közölték [lásd: Hagen és munkatársai: Analytica Chimica Acta 236, 157-164 (1990)], azaz a korongot standard, 47 mm méretű laboratóriumi szűrőeszközbe helyeztük (Millipore típus, Millipore Corp. Bedford, MA), amelyet néhány ml metanollal előre nedvesítettünk, néhány ml vizzel mostunk ügyelve arra, hogy a korong felülete a metanol hozzáadása után ne száradjon meg, majd 1 liter reagens tisztaságú, 0,5% metanolt és 100 mikrogramm/liter Disperse Red 1 (Aldrich Chemical Co.) színezéket tartalmazó vizet vezettünk át a korongon vákuum alkalmazásával .

A 2. táblázatban mutatjuk be az áramlás időtartamát (perc/L) amely 1 liter víznek a szűrőn való áthaladásához szükséges; látható, hogy ezek az időtartamok a Gurley-számokkal és a kalanderezés hőmérsékletével egyenesen arányosak.

liter színezett víz szűrése után a színezéket a korongról két 5 ml-es metanolos mosással eluáltuk, az eluátumokat egyesítettük, és a szín erősségét spektrofotométerben 480 nm hullámhosszon leolvastuk. A színerősséget standard szinezékoldat színerősségével hasonlítottuk össze, amelyet volumetriásan olyan koncentrációra állítottunk be, amely a korong• · · · t · · • ··· ··· ·· • · n · ról való 100%-os visszanyeréssel elérhető. Ezeket az adatokat az alábbi 2. táblázatban összegezzük.

2. táblázat

A minta	Az áramlás	Gurley-idő	A kalander	A Disperse
száma	ideje	(másodperc)	hőmérséklete	Red 1 vissza-
	(perc/idő)		(°C)	nyerése %-ban kifejezve
3A	1,5	2	21	81
3B	1,4	4	38	98
3C	3,7	6	93	104
3D	9,7	33	121	102
3E*
(összeha-	- 5,3	40	-	98
sonlító)
3F**
(összeha-			<0,2
sonlító)

* Empore™ korong környezeti elemzés céljára, katalógusszáma 1214-5004 (Varian Sample Preparation

Products, Harbor City, CA) ** 3M 9913 jelű, polipropilén arcvédő maszk (3M, St.

Paul, MN).

A 2. táblázat adatai azt mutatják, hogy a találmány szerinti termékek az Empore korongokhoz hasonló Gurley-időtartamokkal és százalékos

Empore korongok rostos visszanyeréssel rendelkezhetnek; az poli(tetrafluor-etilén)-bői álló, nem préselt, részecskékkel típusú, szilárd fázisú, szabályzott porozitású extrakciós «·· • ··· ··· ·· • · « t · ·

- 32 membrán. A találmány szerinti termékek Gurley-időtartamai sokkal jobbak, mint a polipropilénből készült, részecskékkel töltött arcvédő maszké.

2. példa

Az 1. példa szerint mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő a Himont Corporation (Baton Rouge, LA) PF 442™ márkajelü polipropilén gyantájából. Részecskeként a töltésre a Grade 633 jelű kromatográfiás tisztaságú szilíciumoxidot alkalmazzuk, amelynek átlagos átmérője 57 mikrométer (beszerezhető a W. R. Grace Company cégtől, Baltimore, MD). A részecskékkel töltött mikroszálas szövedék tömege 235 g/m² ha a töltés százalékos értéke 83 tömeg%, és vastagsága megközelítőleg 0,7 mm. Ezt a részecskékkel töltött mikroszálas terméket hőhatással kalanderezzük a fentiek szerint, 132 °C hőmérsékleten, s ezen az úton a szövedék vastagságát 0,5 mm-re csökkentjük. Az így kapott termék Gurley-ideje 36 másodperc. A fajlagos szakítási szilárdságot (grammban kifejezett erő osztva a termék g/m²—ben megadott tömegével) 23,4-nek mértük 6%-os nyúlás mellett egy Instron™ vizsgáló műszer (Park Ridge, TL) alkalmazásával. Ezzel összehasonlítva a 3E mintájú Empore ™ extrakciós korong fajlagos szakítási szilárdsága 10,4 100%-os nyúlás mellett. Ezek az adatok mutatják a találmány szerinti termék javított szakítási szilárdságát a PTFE-ből készült termékekhez viszonyítva.

3. példa

Részecskékkel töltött mikroszálas terméket állítunk elő a 2. példa szerint 87 tömeg%-os töltéssel, és az így kapott terméket a fentiek szerint 132 °C hőmérsékleten kalan33 ·· «· *· ·* • ·· ·<» · · · · · • ··· ··· ·· derezzük. Az így kapott termék Gurley-ideje 56 másodperc. A fajlagos szakítási szilárdság ennél a terméknél 24,3-nak adódott 6%-os nyúlás mellett.

4. példa

Részecskékkel töltött mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő a 2. példa szerint 84 tömeg%-os töltéssel, és az így kapott terméket a fentiek szerint 121 °C hőmérsékleten kalanderezzük. Az így készült termék Gurley-ideje 104 másodperc.

5. példa

Részecskékkel töltött mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő a 2. példa szerint 90 tömeg%-os töltéssel, és az így kapott terméket az 1. példa szerint 132 °C hőmérsékleten kalanderezzük. Az így kapott termék Gurley-ideje 31 másodperc.

6. példa

A 2. példa szerint részecskékkel töltött mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő 87 tömeg%-os töltéssel, és az így kapott terméket az 1. példa szerint, 132 °C hőmérsékleten kétszer kalanderezzük, majd kétszer 132 °C hőmérsékleten 550 kPa nyomáson megközelítőleg 3,6 m/perc haladási sebességgel egy szokásos kéthengeres, szabályzott hőmérsékletű Sterlco berendezésben, amelynek a hengerméretei: hosszmérete 36 cm, átmérője 18 cm a szövedék keresztmetszetében. A termék Gurley—ideje 56 másodperc.

7. példa

A 2. példa szerint részecskékkel töltött mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő 84 tömeg%-os töltéssel, és e terméket az 5. példa szerint kalanderezzük. Az így kapott termék Gurley-ideje 18 másodperc.

• · · ·

8. példa

A 2. példa szerint részecskékkel töltött mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő 84 tömeg%-os töltéssel, majd e terméket az 1. példa szerint 132 °C hőmérsékleten kalanderezzük gépirányban, majd egyszer kalanderezzük 132 °C hőmérsékleten 550 kPa nyomáson megközelítőleg 3,6 m/perc haladási sebességgel egy szokásos kéthengeres, szabályzott hőmérsékletű Sterlco kalanderen, amelynek hengerei 36 cm hosszúak és 18 cm átmérőjűek a szövedék keresztmetszetében. A termék Gurley-ideje 62 másodperc.

9. példa

A 6. példa szerint részecskékkel töltött mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő 84 tőmeg%-os töltéssel, és azt a 6. példa szerint kalanderezzük. Az így kapott tennék Gurley—ideje 84 másodperc.

10. példa

A 4. példa szerint részecskékkel töltött mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő 90 tömeg%-os töltéssel, és a terméket az 5. példa szerint kalanderezzük. Az így nyert termék Gurley-ideje 44 másodperc.

11. példa

A 8. példa szerint részecskékkel töltött mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő 90 tömeg%-os töltéssel, és az így kapott terméket a 8. példa szerint kalanderezzük. Az így nyert termk Gurley-ideje 102 másodperc.

12. példa

Fújt mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő az 1. példa szerint, és ezt a terméket a 2. példa szerint 73 tömeg%• · · ·

- 35 -ig töltjük részecskékkel, majd a külön-külön mintákat kalanderezzük az 1. példa szerint 21, 38, illetve 93 °C hőmérsékleten. Az így kapott termékek Gurley-ideje 32, 77, illetve 214 másodperc.

13. példa

A 12. példa szerint részecskékkel töltött mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő 53 tömeg%-os töltéssel, és ezt a terméket 121 °C hőmérsékleten 550 kPa nyomáson kalanderezzük. Az így kapott termék Gurley-ideje 104 másodperc.

. példa (összehasonlítás céljára)

Fújt mikroszálas szövedéket állítunk elő az 1. példa szerint, és azt RFM-C aktivált kókuszdióból készült szénrészecskékkel (30 x 140 mesh) töltjük (Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, PA). Az aktívszén részecskéinek átlagos átmérője 360 mikrométer, a töltés 82%-os. Ezt követően az 1. példa szerint külön-külön mintákat kalanderezünk 70 kPa nyomáson, 21, 38, illetve 93 °C hőmérsékleten. Az így kapott termékek Gurley-idői 0,2, 0,4, illetve 0,6 másodperc. További préselés vagy ömlesztés lehet kívánatos találmány szerinti, elfogadható elválasztásra alkalmas termékek megvalósítására.

15. példa

Az 1. példa szerint mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő a B. F. Goodrich Corporation cég (Cleveland, OH), 58216 ™ típusú poliuretán gyantájából az 1. példában közölt szálátmérővel és tömeggel, majd a kapott terméket porózus szűrővel rendelkező kollektorban összegyűjtjük. Részecskékként a W. R. Grace Company cégtől beszerzett szilícium-dioxidot töltünk be az 1. példában leírtak szerint. Az így kapott, ré36 szecskékkel töltött mikroszálas termék töltése 78 tőmeg%-os. Ez a részecskékkel töltött mikroszálas terméket hőhatással háromszor kalanderezzük 21, 38, illetve 93 °C hőmérsékleten, 220 kPa nyomáson. Az így kapott termék Gurley-ideje 5 másodperc .

. példa

A 15. példa szerint fújt mikroszálas, lapszerű terméket állítunk elő, és 40 mikrométer méretű alumínium-oxid részecskékkel (Rhone-Poulenc, Francé) 80 tömeg%-ig töltjük, majd az így kapott terméket a 15. pédla szerint kalanderezzük. Az így kapott termék Gurley-ideje 4 másodperc.

17. példa

Az 1. példa szerint mikroszálas, lapszeru terméket állítunk elő, azzal a kivétellel, hogy szövedékként az Allied Chemical Corporation cégtől (Morristown, NJ) beszerzett, nedvesíthető CFX™ nylon műanyagot alkalmazzuk azonos átlagos átmérővel és száltömeggel az 1. példában leírtak szerint, majd a terméket porózus szűrővel ellátott kollektoron gyűjtjük. Töltésre az 1. példában leírtak szerint a W. R. Grace Company cégtől beszerzett szilíciumoxidt alkalmazzuk. A részecskékkel töl tött mikroszálas szövedék termék töltése 43 tömeg%-os. Ezt követően a részecskékkel töltött mikroszálas szövedéket hőhatással kalanderezzük sorrendben 21, 38, illetve 93 °C hőmérsékleten és 550 kPa nyomáson. Az így kapott termék a találmány megvalósításában felhasználható.

18. példa

Ez a példa szemlélteti egy kationcserélő gyantarészecskékkel töltött termék képességét kationos anyagok eltá37 volítására vizes oldatokból.

Az 1. példa szerint fújt mikroszálas, lapalakú terméket állítunk elő, és e terméket Rohm and Haas (Philadelphia, PA), cégtől beszerzett, gyengén savas kationcserélő gyanta (Grade H) részecskéivel töltjük; a részecskék átlagmérete 83 mikrométer, a töltés 86 tömegfc-os. Az így kapott terméket az 1. példa szerint 21 °C hőmérsékleten és 276 kPa nyomáson kalanderezzük. Az így előállított termék Gurley-ideje 2 másodperc .

Abból a célból, hogy a termék kationos anyagnak vizes oldatokból való eltávolításában mutatott képességét vizsgáljuk, 25 mm méretű korongokat vágunk ki a termékből, és azokat standard, 25 mm méretű szűrőkorong-tartóban gyűjtjük. A termék hasznos területe 15 mm átmérőjű kör, kitéve az átáramló oldat hatásának, mely 1,77 cm²-tel van korrelációban.

ml vizes n-butil-amin-oldat pH-értékét híg ecetsavoldattal 7-re állítjuk, majd lassan szűrjük a korongon, 1-2 ml/perc áramlási sebességgel. Az így kapott oldatot vizes sósavoldattal titráljuk, és az eredeti amin-oldattal hasonlítjuk össze annak megállapítására, hogy a korong a butil-amin egy részét visszatartotta-e. Az adatok azt mutatják, hogy a korong 0,08 milliekvivalens (meq) butil-amint visszatart

- összehasonlítva az eredeti 5 ml-ben jelen lévő 0,27 milliekvivalenssel. Ez körülbelül 30%-os mértékű eltávolításnak felel meg.

Ugyanennek a terméknek egy másik mintáját vizes ammónium-hidroxid törzsoldat alkalmazásával értékeltük ki a korong által eltávolított ammónium-kation mennyiségének a meghatáro38 zására. Ez utóbbi esetben 5 ml törzsoldatot titráltunk vizes sósavoldattal, és azt találtuk, hogy az ammónium-ion mennyisége 0,43 meq. További 5 ml törzsoldatot vezettünk át a korongon, ebből csak 0,13 meq maradt vissza; ez azt mutatta, hogy a korong a törzsoldatból az ammóniumion 70%-át eltávolította.

Az e példában leírt terméket tartalmazó terméksor, valamint az 1. példa 3D termékével azonos minta mind kationok, mind neutrális anyagok vizes oldatokból való eltávolítására alkalmazható.

19. példa

Ez a példa szemlélteti kationcserélő gyantával töltött termék képességét kationos anyagoknak vizes oldatokból való eltávolítására. Ez a kationcserélő gyanta az 1. példában alkalmazott anyagtól eltérő.

Az 1. példa szerint fújt mikroszálas terméket állítunk elő, kivéve, hogy a terméket a Rohm and Haas cégtől beszerzett gyengén savas kationcserélő gyanta (Grade K) részecskéivel töltjük, a részecskék átlagos mérete 75 mikrométer és a töltés 87 tömeg%-os; az így kapott terméket az 1. példa szerint 21 °C hőmérsékleten és 276 kPa nyomáson kalanderezzük. A kémiai vizsgálatot részleteiben ugyanúgy végezzük, mint a 18. példában, ha erre vonatkozó megjegyzést nem teszünk. Az így kapott termék Gurley-ideje 2 másodperc.

A kapott termék azon képességének vizsgálatára, hogy az ammóniumiont vizes oldatból eltávolítja, 50 ml vizes 0,1 n sósavoldatot vezettünk át a korongon, majd 50 ml vizet folyattunk át a kálium ellenion kicserélésére hidrogén ellenionnal. A korong 5 ml oldatból 0,39 meq ammóniumiont visszatartott • . . . . .

• · · · · · · · ·· · ·

- 39 (eredetileg 0,45 meq volt jelen), s így az ammóniumion eltávolítása 91%-os.

Ugyanezt a terméket vizsgáltuk az n-butil-amin vizes oldatból való eltávolítása szempontjából, a hidrogén formává alakítva sósavoldattal, mint fentebb leírtuk. A kapott eredmények szerint ez a termék az amin 36%-át távolította el a vizes oldatból.

20. példa

E példa szemlélteti egy erős kationcserélő termék képességét kationos anyagoknak oldatból történő eltávolítására.

Fújt mikroszálas terméket állítunk elő az 1. példa szerint, azzal az eltéréssel, hogy a töltést Rohm and Haas cégtől beszerzett, erős savas kationcserélő gyantával (Grade NA) végezzük, amelynek átlagos részecskemérete 85 mikrométer, a töltés 89 tömeg%-os; a kalanderezést 21 °C hőmérsékleten és 276 kPa nyomáson végeztük. E termék Gurley-ideje 4 másodperc.

A kémiai vizsgálatot részleteiben ugyanúgy végeztük, mmint a 18. és 19. példákban leírtuk (ha erre vonatkozó megjegyzést nem teszünk).

Ezen anyagból készült korongokkal az ammóniumionok 74%-a, az n-butil-amin-ionok 100%-a eltávolítható.

21. példa

E példa szemlélteti egy anioncserélő gyantát tartalmazó termék képességét anionos anyag vízből való eltávolítására.

Az 1. példa szerint fújt mikroszálas terméket állítunk elő, és ezt a terméket Rohm and Haas cégtől beszerzett Lót #ECP-768™ anioncserélő gyanta Cl-formájával töltjük; ez az anioncserélő gyanta erősen bázisos, átlagos részecskemérete 86 • · · ··· ·· ··· • · · · · • · · · ·· ·· tömeg%-os töltésnél 200 mikrométernél kisebb; majd a kapott terméket az 1. példa szerint 21 °C hőmérsékleten és 276 kPa nyomáson kalanderezzük. Az így kapott termék Gurley-ideje 3 másodperc.

Ha külön megjegyzést nem teszünk, akkor a kémiai vizsgálat általános részletei a 18., 19., illetve 20. példákban leírtakkal azonosak.

Metanollal végzett előzetes nedvesítés után a korongot körülbelül 50 ml 0,1 mólos, vizes nátrium-hidrogén-karbonát—oldattal mossuk, hogy a klorid elleniont hidrogén-karbonát ellenionra cserélhessük. Ezen a ponton 5 ml 0,05 mólos vizes salétromsavoldatot (0,18 meq) vezetünk át a korongon. A korongon áthaladt oldatot vizes kálium-hidroxid-oldattal titrálva megállapítottuk, hogy a korong nitrát 67%-át visszatartotta. A vizsgálat megismétlése során (azonos módon) a kinyerés 72%-nak adódott.

22, példa

Ebben a példában illusztráljuk a kalanderezés helyett mechanikus préseléssel előállított, összetett termékek előállítását és teljesítményét.

Az A mintát 2 g mikronyalábos polipropilénből fújt mikroszállal állítjuk elő a 4 933 229 számú Egyesült Államok—beli szabadalmi leírás 1. példájában közölt módszerrel - amelyet hivatkozásként foglalunk leírásunkba - 0,5 g Cg szilíciumoxid-porral, amelynek átmérője 8 μτη, Waring-féle keverőberendezésben 5 másodpercen át végzett keveréssel. Az így kapott keveréket 137,9 MPa nyomás alatt körkörös, 5,1 cm átmérőjű, 0,13 cm vastagságú darabbá préseltük.

·· · ···

- 41 A B mminta az A mintával azonos, azon eltéréssel, hogy préselése során 68,5 MPa nyomást alkalmaztunk.

A korongokat ugyanúgy alkalmaztuk, mint az Empore™ extrakciós korongokat [lásd Hagen és munkatársai: Analytica Chemica Acta 236, 157-164 (1990)], nevezetesen a korongot egy standard, 47 mm méretű laboratóriumi Millipore™ szűrőeszközre helyeztük, néhány ml metanollal előzetesen nedvesítettük, néhány ml vízzel mostuk gondosan ügyelve, hogy a korong felülete metanol hozzáadása után ne száradjon meg; majd egy liter, 0,5% metanolt és 100 mikrogramm/liter Disperse Red 1 színezéket tartalmazó reagens tisztaságú vizet vezetünk át a korongon vákuum segítségével.

Ezeknek a korongoknak a kiértékelését a fentebb vörös színezékkel kapcsolatban leírtak szerint végeztük. Egy liter színezéket tartalmazó víz szűrése után a színezéket a korongból két 5 ml-es metanolrészlettel eluáltuk, az eluátumokat egyesítettük, és a szín intenzitását spektrofotométerben 480 nanométer hullámhosszon leolvastuk. Ezt az intenzitást összehasonlítottuk egy standard festékoldat erősségével, amelyet térfogatosan ugyanarra a koncentrációra állítottunk, amely a korongról történő kinyerés 100%-ának felelne meg. Az adatokat az alábbi 3. táblázatban mutatjuk be.

• ·· * ♦ ·· ·· φ • · · · ··· ·· ··« • · · · · · • · · · ·· ·· ·· ··

3. táblázat

Korongminta_____Áramlási idő/liter A színezék kinyerése (%)

A 7 perc 14 másodperc 95

B 6 perc 52 másodperc 95

Az A és B minták hasonlóképpen működtek az

Empore™ extrakciós korongok teljesítményéhez, amelyek általában a színezék 100%-os kinyerését eredményezik hasonló áramlási idő mellett.

Az A és B korongminták szorpciós sajátságainak további vizsgálata céljából négy ftalátoldatot 1 liter vízbe kevertünk a fentebb már részletezett módon, és végigvezettük a folyaton, azzal az eltéréssel, hogy a végső analitikai meghatározást nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával végeztük. Eredményeinket az alábbi 4. táblázatban összegeztük.

4. táblázat

		A italát	visszanyerése:
Koronq	Dimetil	Dietil	Dibutil Dioktil	Idő/liter
A	21	69	88	8	8 perc 0,4 másodperc
B	36	85	88	4	6 perc 00 másodperc

A ftalátok családja igényesebb szorpciós vizsgálatot kíván az 1. példa szerinti vörös színezékkel összehasonlítva, mivel a ftalátok nem annyira hidrofób jellegűek, mint a vörös színezék. A találmány szerinti termék hatásosan visszatartja a dietil- és dibutil-ftalátokat. Nézetűnk szerint a dioktil-ftalát csekély visszanyerése a ftalátoknak a termék általi tömeges szorpciójának, valamint viszonylag nem kielégítő deszorpciójának tulajdonítható a rövid eluáló lépés során. A dimetil-ftalátra kapott alacsony visszanyerési százalék nem volt várható; ez az adott vegyület viszonylag lényeges vízoldékonyságának tulajdonítható. Abból a célból, hogy a korongok teljesítményét igazoljuk ezen ftalátok eltávolításában 1 liter vízből, ezeket a kísérleteinket megismételtük, és nagyon közelálló visszanyerési értékeket kaptunk.

23-27, példák

E példákban megközelítőleg 150 mikrométer átlagos átmérőjű szilíciumoxid-részecskéket kapszulázva tartalmazó, megközelítőleg 18 mikrométer átlagos átmérőjű polipropilén szálakat alkalmaztunk.

A részecskéket egy nagyon könnyű, 8 g/m² fonással (sodrással) kötött nem szőtt RFX™ polipropilén szövedékre permeteztük (az Amoco Inc. cég gyártmánya, Hazlehurst, GA), majd a szövedéket úgy kevertük, hogy a szilíciumoxid-részecskék a szövedéknek az intersticiális hézagaiba beépültek.

A részecskék feleslegét lerázattuk minden egyes rétegről, és több, a kapott részecskékkel töltött szövedéket egy sorozattá egyesítettünk. Ezt követően a rétegeket hevítés és nyomás alkalmazásával, az alábbi 5. táblázatban megadott időtartamon át összetett termékké préseltük.

- 44 «· ··» ··

CD 'Φ

ΧΟ	σχ		00	σχ
Μ*	>	r-	m	Γ'
*	χ			*
ο	ο	ο	ο	ο

Szilíciumoxid részecskékkel töltött polipropilén minták l I o >ιΌ m Φ O\ .-ι ω u β χφ β ρέω 0 — CL

υ
1	β Φ
\φ	4-> CL
rH	α ό
Φ Χφ 0
ω	X ω
χφ	Χχβ
β	Φ Ε
	ω

ω λ: χφ χφ -ι ω

Φ βτ) ω χφ Φ Χφ Ε X β KJ Φ CM X! <-1

Λ!

Φ ω χφ φ ή Ε ω χβ ω ν χφ ω β IX ω ö) υ φ φ Ε ν =ο ω χ χφ — β

X) ω <—ι 'Φ Φ X 44 r-4 44 =Ο Χφ Η 44

Φ Φ CD Φ Φ Ε X χφ χφ Ν C4 ω

Φ Ό Η Φ Χφ Ε

Ο,χφ

Ν < ω γI

Ο Η

ΧΟ Γ~

CD Η

Ch γΗ

			ιη	(Ν	ιη γΗ
0	Ο	Ο	ο	U	Ο
ο	ο	ο	0	0	ο
ο	ο	Ο	ιη	ιη	ιη
ιη	ιη	ιη		Τ'	Γ~
Η	r1	γ-1	γΗ	γΗ	γΗ
	00	<Ν	γ-1	CX1	ΟΝ

ex σχ cn ο m η ex

Ο	ο	Ο	Ο			ο
γΗ	<Ν	CX	γΗ			CX
				I φ			I φ
				χ:	Ό		X	Ό
				φ	X		Φ	X
				Ν	Ή		Ν	Ή
	•	•		ω	ι—1	•	ω	rH
m	Μ<	ιη	<0	ω	β	r-	ω	β
(Ν	<Ν	ΓΧ	(Ν	^:Ο	Ο	ΓΧ	=0	ο
					ω			ω

	X
CX		Ό
Ε		0		^-χ
		β		Η
CD		44		Ο
		Ο		χο
00		β		(Μ
		•Η		Ο
-		ι—1
.—.		ι—1		rf*
		Φ		g
0		S
		—'		X
				CQ
X		β		•rl
ω		φ		β
Μ		χ		β
3	•	χφ		Φ
X	44	Ε		>1
Φ	'Φ	0		Μ
ι—I	44	β
Ν	ω	44		X.
Φ	ο	•Η		Οι
Μ	φ	Ε		ρ
	Ν			0
*	Μ	ο		β
•	'Φ	ιη		0
Ο	β	Γ-1
β				CQ
H	•Η	rH		φ
	X	α		•Η
χ	β	r-1		β
Ο	•Η	Φ		X
0	β	X		ω
Ο	Φ	γ—\|		Ρ
s	Ν			Ό
	σι	β		β
—		Ό		Η
		44
44	Λ			Cn
Φ		Φ		β
<—I	Φ	X		•Η
Χφ		Φ		CD
Ν	Φ	β		Φ
00	>	χφ		44
β	β	Ε		Ο
χφ	Ή			Φ
r—1	Λ	ω		Οι
•Η	χφ	ο		—
CL		CD
Ο	Φ	Φ		β
β	X	ι—1		Φ
a	X	X		X
•Η	Φ	'φ	•	ω
ι—1			ο	'Φ
Ο	χ	X	χο	Ν
Οι	β	η	γΗ	Φ
	Φ	Η	γο	η
X	X	X	ΙΟ	β
	χφ	ο		φ
C4	Ε	Ε	ο	β
	0	0	2	φ
ο	β	Η		χ
ο	44	Ο	χ
ο	-Η	Ή	ω	οο
Ε	e	r—1	Η	ο
<		-Η	Ρ	00
	00	Ν	0
X	Η	ω	X	ι—1
β				Φ
ο	Κ)	'2.		Ό
X	β	&)	β	Ο
	'φ	χφ	φ	2
β	Ε	ω	I—I
Φ	χ	Ε	χ	ω
ω	Χφ	Ο	φ	ω
Ή	Γ-1	β	ι—1	φ
γ-1	'φ	Η	Χφ	β
χφ	Ν	X	Ρ	Οι
σ>	ω		X
χ		X	•Η	rH
Ή	ω	ω	X	φ	•
•Η	0	φ	Ν	β	44
β	CD	Ε	ω	•Η	=0
X	φ		X	X	X
β	rH	ο	0	β	β
Φ	X	ο	Ν	Φ	'Φ
Ο	χφ	γΧ	ω	W	Ε
φ		X		Ρ

• ·

- 45 • · · ··« · * ·«·

A fonással (sodrással) kötött, összetett termékek kiértékelése

A 23., 24. és 25. példák szerinti összetett, szilíciumoxiddal töltött, fonással kötött, nem szőtt polipropilén szövedékeket vékonyréteg-kromatográfiás művelethez alkalmas (VRK) csíkokra vágjuk, és elválasztási közegeként értékeljük.

Vizsgálati festékmintát (Analtech. Newark, DE, katalógusszáma #30-03) - amely Szudán II, Solvent Green 3, Sudan Orange G,

Sudan Red 7B és Sudan Blue II színezéket tartalmazott - alkal maztunk toluollal, mint eluáló oldószerrel együtt.

A toluol áthaladásának sebessége magas (50 mm/10 perc), s ez viszonylag erős áramlást biztosít az intersticiális hézagokon át. Az elválasztásokat egyrészt olyan próbaszinezékekkel végeztük, amelyek az oldószer frontjával együtt mozdulnak el; másrészt olyan színezékekkel, amelyek közel maradnak a minta indulópontjához. Ez azt mutatja, hogy a szilíciumoxid nem vesztette el szorbeáló aktivitását még akkor sem, ha a nem szőtt termékben megkötve van jelen.

Hasonló, nem szőtt, összetett termékek állíthatók elő levegőben nyújtott vagy kártolt szövedékek alkalmazásával, amelyek a találmány szintén alkalmazhatók lehetnek.

A szakmai gyakorlattal rendelkező egyén számára nyilvánvaló, hogy a találmány különböző módosításai és változtatásai nem haladják meg a találmány oltalmi körét és szellemét; és érthető módon indokolatlan ezt a találmányt a részletesen kifejtett, szemléltető megvalósításokra korlátozni.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Részecskékkel töltött, porózus, szálas, préselt és/vagy ömlesztett termék, azzal jellemezve, hogy ez

a) nem szőtt, szálas polimer szövedéket és

b) a szövedékbe épített szorbeáló részecskéket tartalmaz , s ahol a részecskékkel töltött, szálas termék Gurley-ideje legalább 2 másodperc, és a termék az elválasztás szakterületén alkalmazható.
2. Az 1. igénypont szerinti termék, azzal jellemezve, hogy ez nem szőtt, szálas szövedékként poliamidot, poliolefint, előnyösen polipropilént, poliuretánt, poliésztert vagy poli(vinil-halogenidet) tartalmaz.
3. Az 1. igénypont vagy 2. igénypont szerinti termék, azzal jellemezve, hogy ez szorbeáló részecskeként valamilyen szerves vegyületet vagy polimert, valamilyen szervetlen oxidot, szenet, valamint egy oldhatatlan, nem duzzadó, szorbeált vagy kötött bevonattal fedett hordozó részecskét tartalmaz.
4. A 3. igénypont szerinti termék, azzal jellemezve, hogy ez szervetlen oxidként szilícium-dioxidot , alumínium—oxidot, titán-dioxidot vagy cirkónium-dioxidot tartalmaz.
5. A 3. igénypont szerinti termék, azzal jellemezve, hogy ez szorbeáló bevonatként polibutadiént vagy kovalensen kötött bevonatként ciano-, ciklohexil-, oktil- vagy oktadeilcsoportot tartalmaz.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti termék, azzal jellemezve, hogy ez a polimert 5 tömegszázaléktól 100-nál ·· ·· w· ···« • · · · · · · ··> · • ··· ··· ···** • · « t *· kisebb tömegszázalékig terjedő mennyiségben, és a részecskéket zérusnál nagyobb tömegszázaléktól 95 tömegszázalékig terjedő mennyiségben tartalmazza; s ahol a részecske adott esetben

10 tömegszázalékig terjedő mennyiségben a hidrofób vagy hidrofil jelleg növelése, a pH-érték jelzése, a feldolgozás könnyítése és színezés közül legalább az egyiknek az elősegítésére még tulajdonságmódosító szert is tartalmaz.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti termék, azzal jellemezve, hogy ez szorbeáló részecskeként ioncserélő vagy kelátképző részecskéket tartalmaz, vagy a szorbeáló részecskék királis vagy affinitással bíró funkciós csoportot hordoznak.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti termék, azzal jellemezve, hogy ez szilárd fázisú extrakciós közegként vagy kromatográfiás közegként alkalmazható.
9. Két vagy több korongból álló sor, azzal jellemezve, hogy ez valamennyi korongot szilárd fázisú extrakciós közegként tartalmazza, és legalább egy korongot az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti termékként tartalmaz.
10. Eljárás az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti termék előállítására, azzal jellemezve, hogy

a) fújt mikroszálas polimer szövedéket állítunk elő;

b) a szövedékbe annak összes tömegéhez viszonyítva zérusnál nagyobb tömegszázaléktól 95 tömegszázalékig terjedő mennyiségben szorbeáló szemcsés anyagot viszünk be;

c) a részecskékkel töltött szövedéknek legalább egy részét 20-220 °C hőmérsékleten, 0-620 kPa nyomáson préselve és/vagy ömlesztve részecskékkel töltött, préselt és/vagy öm- lesztett terméket állítunk elő; és

d) a kapott terméket lehűtve legalább 2 másodperces Gurley-idővel rendelkező, összetett terméket állítunk elő.
11. Módszer egy elkülönítendő komponens izolálására folyadékból, azzal jellemezve, hogy legalább egy, elkülönítendő komponenst tartalmazó folyadékot legalább egy, az 1-9. igénypntok bármelyike szerinti terméken vezetünk át; és az elkülönítendő komponenst az így kapott eluátum, effluens vagy elkülönítendő komponenst tartalmazó extrakciós közeg közül legalább az egyikből kinyerjük.
12. Eljárás, azzal jellemezve, hogy

a) a 9. igénypont szerinti részecskékkel töltött, nem szőtt, szálas polimer termékek sorát hozzuk létre; majd

b) a termékek sorát préseljük és/vagy hevítjük, majd lehűtjük, s így legalább 2 másodperces Gurley-idővel rendelkező, összetett terméket állítunk elő.