NL2000086C2

NL2000086C2 - Werkwijze en inrichting voor vervaardiging van materialen van hydrofobe holle natuurvezels en gebruik daarvan.

Info

Publication number: NL2000086C2
Application number: NL2000086A
Authority: NL
Inventors: Marco Hendrikus Be Achtereekte; Sheila Adimargono
Original assignee: M H B Achtereekte Beheer B V
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2007-12-04
Also published as: WO2008004863A1; US20090312229A1; AU2007270168B2; AU2007270168A1; EP2029803A1; US8916083B2

Description

Werkwijze en inrichting voor vervaardiging van materialen van hydrofobe holle natuur vezels en gebruik daarvan.

De uitvinding betreft een werkwijze voor het tot een materiaal verwerken van 5 hydrofobe holle natuurvezels. De uitvinding betreft voorts een materiaal verkrijgbaar door een dergelijke werkwijze. De uitvinding betreft bovendien het gebruik van een dergelijk materiaal als absorptiemedium voor apolaire stoffen. De uitvinding betreft daarnaast een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.

10 Hydrofobe holle natuurvezels onderscheiden zich van polaire holle natuurvezels zoals katoenvezels door hun waterafstotende en olieabsorberende eigenschappen. De bekendste hydrofobe holle natuurvezels zijn de vezels afkomstig uit kapok (Ceiba pentandra), zijdeplant (milkweed, Asclepias), bomen uit de familie Bombaceae of Malvaceae (waaronder zijdekapok (Bombax ceiba) en zijdekatoen (Bombax 15 pentandra)), wol en zijde. Hydrofiele vezels zoals katoen zijn waterabsorberend en hebben doorgaans een matig absorberend vermogen voor apolaire stoffen zoals olie.

Een hydrofobe vezel zoals kapok daarentegen is sterk waterafstotend en heeft een groot absorberend vermogen voor apolaire stoffen. Het absorberende vermogen wordt bereikt door een combinatie van absorptie, adsorptie en capillaire werking. Een gangbare maat 20 voor apolariteit is de contacthoek die het materiaal maakt in aanraking met minerale olie. Voor hydrofobe materialen is deze contacthoek lager dan 60°. Voor bijzonder hydrofobe materialen is deze contacthoek zelfs lager dan 45°. Holle natuurvezels onderscheiden zich van massieve natuurvezels, zoals houtvezels.

25 Een nadeel van plantaardige hydrofobe holle natuurvezels zoals kapokvezels is dat zij in tegenstelling tot katoen relatief moeilijk tot materialen verwerkbaar zijn, met name omdat onvoldoende treksterkte wordt verkregen. Daarom worden vezels zoals kapok vooral als vulstof gebruikt, waarbij de kapok door een trekvaste omhulling van een ander materiaal bijeen wordt gehouden.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding een eenvoudige werkwijze voor het vervaardigen van materialen uit hydrofobe holle natuurvezels met een verbeterde treksterkte te bewerkstelligen.

30 2

De uitvinding verschaft daartoe een werkwijze voor de vervaardiging van een apolair sorptiemateriaal, omvattende de bewerkingsstappen: het verschaffen van hydrofobe holle natuurvezels met een hemicellulosegehalte van ten minste 10 gewichtsprocent; het verwarmen van ten minste een deel van de holle natuurvezels tot ten minste de 5 glasovergangstemperatuur van hemicellulose, en het samenpersen van ten minste een verwarmd deel van de behandelde holle natuurvezels. Het blijkt dat door een dergelijke werkwijze een materiaal verkregen wordt met een verbeterde treksterkte ten opzichte van onbehandelde hydrofobe holle natuurvezels. Bovendien blijkt het verkregen materiaal een goed sorptievermogen voor apolaire stoffen te hebben. Een ander 10 voordeel is dat geen toevoegingen zoals lijmen of andere crosslinkers nodig zijn, zodat een volledig biologisch afbreekbaar materiaal mogelijk is. Een hoger gehalte aan hemicellulose geeft een grotere verbetering van de treksterkte. Bij voorkeur is het hemicellulosegehalte hoger dan 20 gewichtsprocent. Voor een textiel vezel als zoals katoen is de methode niet geschikt, omdat katoen een hemicellulosegehalte dat niet 15 hoger is dan 6%. De glasovergangstemperatuur (Tg) van hemicellulose is afhankelijk van de vochtigheidsgraad, en kan door bevochtiging verlaagd worden. Ook voorbehandeling van de holle natuurvezels van surfactanten kan de glasovergangstemperatuur van hemicellulose verlagen. Na het samenpersen wordt het verkregen materiaal afgekoeld tot onder de glasovergangstemperatuur, waarbij het 20 verkregen product een verbeterde samenhang van vezels en treksterkte heeft. Er wordt aangenomen dat het hemicellulose boven de glasovergangstemperatuur in een gelfase komt (of in gesmolten toestand bij hogere temperaturen) waarin onder samenpersen verbindingen tussen verschillende vezels gevormd worden.

25 De holle natuurvezels kunnen van één soort zijn, maar ook een mengsel van verschillende soorten holle natuurvezels is denkbaar. De volgens de uitvinding tot materiaal verwerkte vezels hebben na het samenpersen een grotere samenhang dan dezelfde vezels die bij een lagere temperatuur zijn samengeperst, of die met een methode anders dan een stoombehandeling verwarmd zijn. Het materiaal kan 30 afhankelijk van de gewenste toepassing in verschillende twee- en driedimensionale vormen worden geperst. Bij toenemende druk heeft het verkregen materiaal over het algemeen een lager sorptievermogen.

3

In een voorkeursuitvoering worden de holle natuurvezels samengeperst tot een materiaallaag. Een materiaallaag is geschikt voor vele verschillende toepassingen. De materiaallaag is een mat of matvormig voortbrengsel, dat bijvoorbeeld de vorm kan hebben van een waterafstotende plaat, een absorptie-element of een doekje.

5

Het meest bij voorkeur is bij het verwarmen de temperatuur ten minste de smelttemperatuur van hemicellulose. Bij de smelttemperatuur van hemicellulose is het mogelijk een relatief korte contacttijd bij het samenpersen te gebruiken, waardoor de methode snel uitgevoerd kan worden.

10

Het is voordelig indien de temperatuur tijdens het samenpersen ten minste 90 °C, bij voorkeur ten minste 120 °C is. Een dergelijke temperatuur is voldoende om de glasovergangstemperatuur van hemicellulose te bereiken en in een voldoende korte contacttijd bij het samenpersen de beoogde materiaaleigenschappen te bereiken. Een 15 dergelijke werkwijze maakt het mogelijk op eenvoudige wijze materialen uit hydrofobe holle natuurvezels te vervaardigen met een grotere treksterkte dan met de bekende methoden mogelijk is. Bij voorkeur ligt de temperatuur ten minste tijdens het samenpersen tussen 160 °C en 220 °C, bij voorkeur tussen 170 °C en 190 °C. Bij deze temperaturen is de contacttijd en de verbetering van de treksterkte en samenhang van de 20 vezels geoptimaliseerd. Temperaturen boven 220 °C vergroten de kans op oxidatie of degeneratie van de vezels, die nadelig kan zijn voor de materiaaleigenschappen en bovendien tot een ongewenste verkleuring van het materiaal kan leiden.

Het is voordelig indien ten minste tijdens het verwarmen ten minste een deel van de 25 holle natuurvezels met water bevochtigd is. Het bevochtigen blijkt in een verbetering van de treksterkte van het verkregen materiaal te resulteren. Het bevochtigen kan gebeuren met water in elke vorm, in het bijzonder gasvormig of vloeistof, die bijvoorbeeld door sproeien of vernevelen aangebracht wordt. Het meest voordelig is bevochtigen door stoom, omdat door stoombehandeling tevens ten minste een deel van 30 het verwarmen bewerkstelligd wordt.

Het heeft de voorkeur indien het voor het samenpersen bevochtigde materiaal na het samenpersen gedroogd wordt door het materiaal in contact te brengen met een gasstroom. Aldus wordt in het materiaal aanwezig vocht snel en eenvoudig verwijderd, 4 terwijl bovendien het materiaal sneller afkoelt zodat de procestijd verkort wordt. Afgekoeld materiaal kan eenvoudig in verdere processtappen gebruikt worden; bij warm materiaal is de treksterkte nog niet voldoende voor sommige bewerkingen. Als drooggas wordt bij voorkeur droge lucht gebruikt. Bij voorkeur heeft het drooggas een 5 vochtigheidsgraad lager dan 85% relatieve vochtigheid bij de gebruikte temperatuur, waarbij 100% het met waterdamp verzadigd gas is met dezelfde temperatuur.

Bij voorkeur zijn de holle natuurvezels afkomstig uit de groep bestaande uit kapok, zijde-katoen en zijdeplant. Onder kapok, zijde-katoen en zijdeplant worden tevens 10 vezels verkregen uit aanverwante gewassen verstaan, waarvan in de inleiding een aantal voorbeelden zijn gegeven. Deze holle natuurvezels blijken in het bijzonder bruikbaar te zijn voor de beoogde werkwijze, in het bijzonder de holle natuurvezels met een samenstelling van tussen 30-60 gewichtsprocent cellulose, tussen 20 en 50 gewichtsprocent hemicellulose en tussen 10 en 25 gewichtsprocent lignine. Ook 15 mengsels van verschillende soorten hydrofobe holle natuurvezels zijn mogelijk.

De beste resultaten worden verkregen indien de holle natuurvezels in hoofdzaak kapokvezels zijn. Kapokvezels bevatten tussen 40-50 gewichtsprocent cellulose, tussen 30 en 40 gewichtsprocent hemicellulose en tussen 15 en 20 gewichtsprocent lignine.

20 Kapok heeft bovendien een goede verkrijgbaarheid.

In een voorkeursuitvoering worden de hydrofobe holle natuurvezels voorafgaand aan het verwarmen in hoofdzaak homogeen vermengd met verstevigingsvezels. Door gebruik van verstevigingsvezels wordt een nog betere trekkracht van het materiaal 25 verkregen, die voor sommige toepassingen gewenst kan zijn. Nadeel van het toevoegen van verstevigingsvezels is dat dit bij hogere percentages verstevigingsvezels ten koste gaat van het sorptievermogen van het verkregen materiaal. Materialen met een gewichtspercentage van meer dan 50% verstevigingsvezels blijken derhalve voor sorptietoepassingen doorgaans niet meer nuttig. Tevens kunnen verstevigingsvezels de 30 verwerkbaarheid bemoeilijken.

Bij voorkeur is de hoeveelheid verstevigingsvezels 3 tot 20 gewichtsprocent ten opzichte van de holle natuurvezels. Bij een dergelijke hoeveelheid verstevigingsvezels wordt een aanzienlijke verbetering van de trekkracht van het materiaal bereikt, in 5 combinatie met een bruikbaar absorberend vermogen. Het meest bij voorkeur is het gehalte verstevigingsvezels tussen 5 en 10 gewichtsprocent, waarbij een goede balans tussen treksterkte en absorptievermogen voor de meeste toepassingen verkregen wordt. Als bruikbaar worden materialen gezien met een sorptievermogen van ten minste 1 5 gram apolaire stof per gram materiaal, bij voorkeur meer dan 5 gram apolaire stof per gram materiaal, het meest bij voorkeur meer dan 10 gram per gram materiaal. Boven 20 gewichtsprocent verstevigingsvezels is het resulterende materiaal doorgaans minder geschikt voor toepassingen waarbij grote hoeveelheden apolaire vloeistoffen opgenomen dienen te worden.

10

Het is voordelig indien de verstevigingsvezels gekozen zijn uit de groep omvattende kunststofvezels, wol, jute en hennep. Gebruik van deze vezels leiden tot materialen met een goede treksterkte en absorberend vermogen. Kunststofvezels kunnen uit verschillende soorten kunststofvezels bestaan, waaronder thermoplastische 15 kunststofvezels. Hennep en jute hebben als voordeel ten opzichte van kunststofvezels dat het uiteindelijke product volledig uit biologisch afbreekbare materialen bestaat. Ook mengsels van verschillende soorten verstevigingsvezels zijn mogelijk.

In een voorkeursuitvoering zijn de holle natuurvezels gemengd met wolvezels en/of 20 zijdevezels als verstevigingsvezels. De van dieren afkomstige vezels wol of zijde geven het verkregen materiaal extra treksterkte. Bij voorkeur is de hoeveelheid wol en/of zijde tussen 1 en 10 gewichtsprocent ten opzichte van de plantaardige holle natuurvezels zoals kapok.

25 Het is voordelig indien de verstevigingsvezels thermoplastische kunststofvezels zijn, waarbij de temperatuur bij het verwarmen ten minste gelijk is aan de smelttemperatuur van de kunststofvezels. Een dergelijke werkwijze levert materialen op die na afkoelen tot kamertemperatuur een sterk verbeterde treksterkte hebben ten opzichte van materialen waarin alleen kapok is opgenomen. De thermoplastische kunststof is bij 30 voorkeur apolair, waardoor een goede menging en binding met de hydrofobe holle natuurvezels mogelijk is. Polaire kunststoffen zoals vinylacetaat of celluloseacetaat zijn minder geschikt, omdat deze in gesmolten toestand niet voldoende hechten aan de hydrofobe holle natuurvezels zoals kapok. Doorgaans zal het olieabsorberende vermogen van de kunststofvezels lager zijn dan die van de holle natuurvezels, zodat het 6 door vermenging van kunststofvezels en holle natuurvezels verkregen materiaal een lager olieabsorberend vermogen per gram materiaal heeft naarmate het gehalte aan kunststofvezels hoger is.

5 In een voorkeursuitvoering omvat het materiaal volgens de uitvinding ten minste een mengsel van hydrofobe holle natuurvezels en apolaire thermoplastische kunststofvezels, waarbij het materiaal een treksterkte heeft gekozen afhankelijk van de gewenste toepassing. Hoewel dergelijke materialen doorgaans een lager olieabsorberend vermogen hebben dan het overeenkomstige materiaal zonder kunststofvezels, hebben 10 deze materialen een sterk verbeterde treksterkte. Bij voorkeur ligt het gehalte aan kunststof tussen 5 en 20 gew.% ten opzichte van de hoeveelheid holle natuurvezels, omdat bij dergelijke percentages een goede treksterkte gecombineerd wordt met een goed olieabsorberend vermogen. Bijvoorbeeld een materiaal vervaardigd uit kapokvezels met een percentage tussen 5 en 20 gew.% polypropyleenvezels geeft een 15 goede trekkracht en een olieabsorberend vermogen van meer dan 10 maal het eigen gewicht.

Het is voordelig indien de thermoplastische kunststofvezel een smelttemperatuur hebben tussen 150 en 190 °C. Bij dergelijke temperaturen wordt binnen een korte 20 contacttijd tijdens het persen een goede verbetering van de treksterkte verkregen.

Bij voorkeur is de thermoplastische kunststofvezel een polyolefine of een blokcopolymeer van een polyolefine. Dergelijke thermoplastische kunststofvezels hebben een goede verwerkbaarheid en maken een goede verbinding met de holle 25 natuurvezels mogelijk. Polyolefinen zijn in het bijzonder geschikt voor verwerking met kapok.

Het is voordelig indien de verstevigingsvezels polypropyleenvezels zijn en de holle natuurvezels kapokvezels. De combinatie van polypropyleenvezels en holle 30 natuurvezels blijkt eenvoudig te verwerken te zijn en geeft resulteert in materialen met goede treksterkte. De meeste voorkeur heeft het polypropyleen een smeltpunt van ongeveer 90 °C -160 °C, dat een mengsel met bijzonder goede verwerkbaarheid geeft in combinatie met kapokvezels.

7

Bij voorkeur gebeurt het verwarmen door ten minste één verwarmingsmethode gekozen uit de groep bestaande uit: stoom-, heet gas-, ultrasoon-, infrarood-, microgolf-, inductie-, en dielectrische verwarming. Ook combinaties tussen twee of meer technieken zijn denkbaar. Sommige van deze technieken zijn op zichzelf bekend voor 5 het verwerken van plastics, zoals beschreven in A. Yousefpour et al., Journal of Thermoplastic Composite Materials, vol. 17, july 2004, p. 303 (Sage Publications).

Het is in het bijzonder voordelig indien de verwarmingsmethode stoomverwarming omvat. Stoomverwarming zorgt voor een goede warmteoverdracht, zorgt tegelijkertijd 10 voor bevochtiging van de vezels en vermindert tevens decompositie van de vezels. Bij voorkeur wordt door de holle natuurvezels ingesloten lucht tijdens de stoombehandeling voor ten minste 90 volumeprocent verdreven door de stoom, voordat het samenpersen plaats vindt. Dit resulteert in verminderde kans op oxidatie van de holle natuurvezels tijdens het samenpersen. Daarnaast maakt het gebruik van stoom een gelijkmatige 15 warmteoverdracht mogelijk. Eventueel kan stomen en persen tegelijkertijd plaatsvinden, bijvoorbeeld door een stoompers.

Het is voordelig indien de verwarmingsmethode ultrasoonverwarming omvat. Ultrasoonverwarming heeft als voordeel dat de gewenste temperatuur zeer snel bereikt 20 kan worden (binnen enkele seconden), waardoor het productieproces versneld wordt. Ultrasoonverwarming maakt gebruik van frequenties van 20-40 kHz die worden omgezet in mechanische vibraties die op het te behandelen materiaal worden overgedragen en in de vezels warmte genereren. Het meest bij voorkeur wordt ultrasoonverwarming toegepast in combinatie met stoombehandeling, zodat voordelen 25 van beide technieken tot uiting komen.

Het is voordelig indien de holle natuurvezels worden samengeperst in eerste zones met een eerste druk die alterneren met tweede zones met een tweede druk, waarbij de tweede druk lager is dan de eerste druk, dusdanig dat in de gevormde materiaallaag 30 materiaaldichte gebieden overeenkomstig met de zones met de eerste druk, alterneren met volumineuze gebieden overeenkomstig de zones met de tweede druk. De volumineuze gebieden hebben een relatief hoog olieabsorberend vermogen maar een verminderde treksterkte, terwijl de materiaaldichte gebieden minder olieabsorberend vermogen hebben dan de volumineuze gebieden, maar een hogere treksterkte. Door 8 deze gebieden te alterneren heeft het materiaal als geheel een goede treksterkte en tevens een goed olieabsorberend vermogen. Voor het bereiken van de verschillende eerste druk en tweede druk kan bijvoorbeeld een geprofileerd oppervlak in contact met de vezels worden gebracht. Het oppervlak kan bijvoorbeeld een rasterpatroon hebben, 5 waarbij de materiaaldichte gebieden een trekvast raster vormen waarbinnen de volumineuze gebieden ills kussens aanwezig zijn.

Het is voordelig indien de holle natuurvezels vermengd worden met een werkzame hoeveelheid antioxidant. Dit kan zowel voor het behandelen als tijdens het behandelen 10 en/of samenpersen gebeuren. Aldus wordt de kans op degradatie van organische bestanddelen van de holle natuurvezels verkleind, en wordt een betere tolerantie voor oxidatie bij hogere verwerkingstemperaturen verkregen. Bij voorkeur wordt de antioxidant als waterige oplossing over de holle natuurvezels gesproeid of verneveld. In een bijzondere voorkeursuitvoering is de antioxidant vluchtig en wordt de antioxidant 15 vermengd met stoom in contact gebracht met de holle natuurvezels. In het bijzonder geschikt zijn bijvoorbeeld vluchtige essentiële oliën. Aldus wordt op eenvoudige wijze een in hoofdzaak homogene verdeling van de antioxidant op de vezels verkregen. In principe kan elke antioxidant gebruikt worden, maar apolaire antioxidanten zoals essentiële oliën hebben de voorkeur door hun goede hechting aan de hydrofobe vezels. 20 Ook andere antioxidanten zijn echter in principe bruikbaar.

Het is voordelig indien de holle natuurvezels voor het samenpersen vermengd worden met een surfactant. Aldus blijkt de verwerkbaarheid van de holle natuurvezels verbeterd te worden. In het bijzonder blijkt bij het samenpersen een minder hoge druk gebruikt te 25 hoeven worden om tot een vergelijkbaar resultaat te komen. Als surfactant kan elk denkbare anionische, kationische of niet-ionische surfactant gebruikt worden. De surfactant kan afzonderlijk of samen met een antioxidant met de holle natuurvezels worden gemengd, waarbij een homogene verdeling de voorkeur heeft. Bij voorkeur wordt ten minste 0,1 gewichtsprocent surfactant ten opzichte van het gewicht van de 30 holle natuurvezels gebruikt, meer bij voorkeur ten minste 0,5 gewichtsprocent.

Het is voordelig indien de holle natuurvezels voor het samenpersen vermengd worden met een brandwerend middel. Aldus wordt de veiligheid van de werkwijze vergroot, aangezien de meeste hydrofobe holle natuurvezels zoals kapok brandbaar zijn. Tevens 9 geeft het brandwerende middel het verkregen materiaal een verbeterde weerstand tegen warmte en vuur. Het gebruikte brandwerende middel kan elke bekende vlamvertrager zijn, zoals bijvoorbeeld tetrakis(hydroxymethyl)fosfonium zouten of gebromeerde organische verbindingen. Bij voorkeur is de gebruikte vlamvertragers apolair, waardoor 5 de beste hechting aan de hydrofobe holle natuurvezels verkregen wordt.

De uitvinding verschaft tevens een apolair sorptiemateriaal verkrijgbaar volgens de werkwijze volgens de uitvinding met een absorberend vermogen van ten minste 1 gram apolaire stoffen per gram materiaal. Meer bij voorkeur heeft het materiaal een 10 absorberend vermogen van ten minste 5 gram, het meest bij voorkeur 10 gram apolaire stoffen per gram materiaal. Een dergelijk materiaal combineert een goed absorberend vermogen met een verbeterde treksterkte ten opzichte van materiaal vervaardigd uit dezelfde holle natuurvezels volgens uit de stand van techniek bekende methoden. Een typische apolaire stof die door het materiaal volgens de uitvinding geabsorbeerd kan 15 worden is olie zoals smeerolie of motorolie. Verder zijn voorkeursuitvoeringen mogelijk verkrijgbaar door de werkwijze zoals hierboven beschreven.

Het is voordelig indien het materiaal een in hoofdzaak homogeen mengsel van hydrofobe holle natuurvezels en verstevigingsvezels omvat. In een dergelijk mengsel 20 wordt een goed absorptievermogen gecombineerd met een voldoende treksterkte voor toepassingen waarbij een grotere mechanische belastbaarheid gewenst is.

In een voorkeursuitvoering zijn de holle natuurvezels in hoofdzaak kapokvezels, en de verstevigingsvezels in hoofdzaak polypropyleenvezels. Deze combinatie volgens de 25 uitvinding blijkt bijzonder voordelige eigenschappen te hebben. Bovendien zijn beide uitgangsmaterialen goedkoop en algemeen beschikbaar.

De uitvinding verschaft voorts het gebruik van een sorptiemateriaal volgens de uitvinding als sorptiemedium voor apolaire stoffen. Apolaire stoffen die geabsorbeerd 30 kunnen worden omvatten olie, verf, apolaire bestrijdingsmiddelen (in het bijzonder herbiciden, fungiciden en pesticiden), geurstoffen, verbrandingsproducten en radioactieve stoffen, die met behulp van een materiaal volgens de uitvinding verwijderd kunnen worden uit gassen, vloeistoffen en van oppervlakken. Het materiaal kan de vorm hebben van bijvoorbeeld een filter, spons of doekje.

10

In een voorkeursuitvoering wordt het materiaal gebruikt voor de reiniging van gassen. Hierbij kan het materiaal functioneren in als een gasfilter of absorptieoppervlak, bijvoorbeeld bij de gasinlaat of uitstoot van een motor, fabriek, keuken of 5 airconditioning.

In een andere voorkeursuitvoering wordt het materiaal gebruikt voor de reiniging van vloeistoffen, in het bijzonder water. Hierbij kan gedacht worden aan waterzuiveringsinstallaties en herwinning van gemorste apolaire stoffen zoals olie van 10 oppervlakte water. Een andere toepassing is als matten in geotextiel, waarmee bijvoorbeeld herbiciden of andere apolaire stoffen in de grond worden geabsorbeerd voordat zij het grondwater bereiken kunnen.

In nog een andere voorkeursuitvoering wordt het materiaal gebruikt voor de reiniging 15 van oppervlakken. Hierbij kan gedacht worden aan het absorberen van gemorste olie op werkvloeren of in laboratoria, het verwijderen van smeerolie van handen of het schoonmaken van machines of pannen.

De uitvinding verschaft tevens een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze 20 volgens de uitvinding, omvattende ten minste een verwarmingsinrichting ingericht voor verwarming van de holle natuurvezels, en een voor samenwerking met de verwarmingsinrichting ingerichte persmiddelen voor samenpersen van de holle natuurvezels. Met een dergelijke inrichting kan de werkwijze volgens de uitvinding eenvoudig uitgevoerd worden. De transportmiddelen zijn bijvoorbeeld een 25 transportband. De persmiddelen kunnen bijvoorbeeld een wals zijn. In een voorkeursinrichting zijn de verwarmingsmiddelen stoommiddelen en/of ultrasoonmiddelen.

De uitvinding zal nu worden uitgelegd aan de hand van de volgende niet-limitatieve 30 voorbeelden.

11

Voorbeeld

De volgende materialen werden gemaakt op basis van kapokvezels, die van te voren gekaard zijn. De kapokvezels werden behandeld met stoom met een gemiddelde temperatuur tussen 175-185 °C op de plaats van contact met de vezels, en vervolgens bij 5 dezelfde temperatuur samengeperst tot een materiaallaag met behulp van een geprofileerde wals bij een druk van 5 bar. Het profiel van de wals had een ruitpatroon, waardoor een materiaallaag ontstaat van kussentjes alternerend met samengeperste zones met verbeterde treksterkte (zie figuur 1). De kussens zijn bij het samenpersen blootgesteld aan drukken lager dan 5 bar. Na het samenpersen werd het verkregen 10 materiaal gedroogd door een droge luchtstroom toe te voeren met een relatieve luchtvochtigheid van 85 % en een temperatuur van 20 °C, en dit drooggas langs de materiaallaag te leiden, waardoor waterdamp verwijderd wordt en tegelijkertijd het product wordt afgekoeld. Van het af gekoelde product werden de treksterkte en het olieabsorberende vermogen bepaald.

15

Bij batch 2-4 van de voorbeelden werden de kapokvezels voorafgaand aan het persen vermengd met 5, 10 en 20 gewichtsprocent polypropyleenvezels ten opzichte van de kapokvezels, en verder bij dezelfde omstandigheden behandeld. Ook bij de batch 1 zonder polypropyleenvezels is echter al een duidelijk verbetering van de treksterkte ten 20 opzichte van de kapokvezels zonder stoombehandeling (batch 5) merkbaar, terwijl het olieabsorberende vermogen gelijk blijft. In alle tot materiaal verwerkte vezels is het olieabsorberende vermogen echter lager dan bij losse kapok (batch 6). De polypropyleenvezels hadden een smeltpunt van ongeveer 160 °C. Eventueel kunnen de kapokvezels voorafgaand aan het samenpersen besproeid worden met een oplossing van 25 een antioxidant en/of een surfactant. Dit bleek echter minimale invloed te hebben op het olieabsorberende vermogen en de treksterkte. De samenstellingen van de vervaardigde materialen en de gemeten olieabsorberende vermogens en treksterkten zijn te vinden in tabel I.

Tabel I

12 batch Kapokvezels Polypropyleenvezels Olieabsorberend treksterkte

Gew.% Gew.% vermogen 1 100 - +++ + ~2 95 5 ++ ++ ~3 9Ö ÏÖ + +++ 4 80 20 - ++++ ~5* ÏÖÖ - ++++ 6** ÏÖÖ - ++++ - * zonder stoombehandeling wordt een met losse kapokvezels vergelijkbaar product verkregen ** losse kapokvezels 5

Figuur 1 toont een voorbeeld van een materiaallaag 1 zoals verkregen in voorbeeld 1.

De kapokvezels (eventueel in hoofdzaak homogeen vermengd met kunststofvezels zoals polypropyleenvezels) zijn samengeperst, in materiaaldichte zones 2 afgewisseld met volumineuze kussens 3. De verschillende zones 2, 3 zijn tot stand gekomen door op de 10 plaats van de materiaaldichte zones 2 een hogere druk uit te oefenen dan op de positie van de kussens 3, bijvoorbeeld door gebruik te maken van een geprofileerde wals of stempel. De kussens 3 hebben een hoger olieabsorberend vermogen, terwijl de verdichte zones 2 zorgen voor de treksterkte. De zones 2 met hoge dichtheid vormen bij voorkeur een netwerk, waardoor een goede treksterkte in verschillende richtingen van het vlak 1 15 verkregen wordt.

Figuur 2a toont de invloed van het gewichtspercentage polypropyleenvezels (PP) op het olie-opnemend vermogen ten opzichte van het eigen gewicht, gemeten voor materiaallagen zoals in figuur 1 getoond, volgens de uitvinding vervaardigd uit een 20 mengsel van kapok en PP. Duidelijk is dat een toenemende concentratie PP het olieabsorberend vermogen vermindert. In figuur 2b is de trekkracht van dezelfde materiaallagen in kPa uitgezet tegen het gewichtspercentage PP. Een hoger percentage PP geeft een grote trekkracht-sterkte van het materiaal. Afhankelijk van de gewenste toepassing kan uit de figuren 2a en 2b een samenstelling met voldoende 25 trekkrachtsterkte gekozen worden met een optimale oliesorptie. Metingen waarbij in 13 plaats van kapokvezels zijdeplantvezels (milkweed) of een mengsel van kapokvezels en zijdeplantvezels wordt gebruikt geven een vergelijkbaar resultaat.

Het moge duidelijk zijn dat voor een deskundige in het vakgebied nog vele varianten en 5 toepassingen voor materialen vervaardigd volgens de uitvinding denkbaar zijn.

Claims

1. Werkwijze voor de vervaardiging van een apolair sorptiemateriaal, omvattende de bewerkingsstappen 5. het verschaffen van hydrofobe holle natuurvezels met een hemicellulosegehalte van ten minste 10 gewichtsprocent, - het verwarmen van ten minste een deel van de holle natuurvezels tot ten minste de glasovergangstemperatuur van hemicellulose, en - het samenpersen van ten minste een verwarmd deel van de behandelde holle 10 natuurvezels.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat bij het verwarmen de temperatuur ten minste de smelttemperatuur van hemicellulose is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de temperatuur tijdens het samenpersen ten minste 90 °C, bij voorkeur ten minste 120 °C is.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat 20 de temperatuur ten minste tijdens het samenpersen tussen 160 °C en 220 °C, bij voorkeur tussen 170 °C en 190 °C ligt.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat ten minste tijdens het verwarmen ten minste een deel van de holle natuurvezels met water 25 bevochtigd is.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de holle natuurvezels afkomstig zijn uit de groep bestaande uit kapok, zijde-katoen en zijdeplant. 30

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de holle natuurvezels in hoofdzaak kapokvezels zijn.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hydrofobe holle natuurvezels voorafgaand aan het verwarmen in hoofdzaak homogeen vermengd worden met verstevigingsvezels.

9. Werkwijze volgens conclusie 8 ,met het kenmerk dat de verstevigingsvezels thermoplastische kunststofvezels zijn, waarbij de temperatuur bij het verwarmen ten minste gelijk is aan de smelttemperatuur van de kunststofvezels.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat 5 de hoeveelheid verstevigingsvezels 5 tot 20 gewichtsprocent is ten opzichte van de holle natuurvezels.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de thermoplastische kunststof vezel een smelttemperatuur heeft tussen 150 en 190 °C.

10. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij de verstevigingsvezels gekozen zijn uit de groep omvattende kunststofvezels, jute en hennep. 10

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat de thermoplastische kunststofvezel een polyolefine of een blokcopolymeer van een 20 polyolefine omvat.

12. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk dat de verstevigingsvezels polypropyleenvezels zijn en de holle natuurvezels kapokvezels.

13. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het verwarmen gebeurt door ten minste één verwarmingsmethode gekozen uit de groep bestaande uit: stoom-, heet gas-, ultrasoon-, infrarood-, microgolf-, inductie-, en dielectrische verwarming.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de verwarmingsmethode stoomverwarming omvat.

15. Werkwijze volgens conclusie 13 of 14, met het kenmerk, dat de verwarmingsmethode ultrasoonverwarming omvat.

16. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hydrofobe holle natuurvezels worden samengeperst tot een materiaallaag, waarbij de hydrofobe holle natuurvezels worden samengeperst in eerste zones met een eerste druk 5 die alterneren met tweede zones met een tweede druk, waarbij de tweede druk lager is dan de eerste druk, dusdanig dat in de gevormde materiaallaag materiaaldichte gebieden overeenkomstig met de zones met de eerste druk, alterneren met volumineuze gebieden overeenkomstig de zones met de tweede druk. 10

17. Apolair sorptiemateriaal verkrijgbaar volgens de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies met een absorberend vermogen van ten minste 1 gram apolaire stof per gram materiaal.

18. Apolair sorptiemateriaal volgens conclusie 17, waarbij het materiaal een in hoofdzaak homogeen mengsel van hydrofobe holle natuurvezels en verstevigingsvezels omvat.

19. Apolair sorptiemateriaal volgens conclusie 17 of 18, met het kenmerk dat 20 de holle natuurvezels in hoofdzaak kapokvezels zijn, en de verstevigingsvezels in hoofdzaak polypropyleenvezels.

20. Gebruik van een sorptiemateriaal volgens één der conclusies 16-19 als absorptiemedium voor apolaire stoffen. 25

21. Gebruik volgens conclusie 20, waarbij het materiaal wordt gebruikt voor de reiniging van gassen.

22. Gebruik volgens conclusie 20, waarbij het materiaal gebruikt wordt voor de 30 reiniging van vloeistoffen, in het bijzonder water.

23. Gebruik volgens conclusie 20, waarbij het materiaal wordt gebruikt voor de reiniging van oppervlakken.

24. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één der conclusies 1-15, omvattende ten minste een verwarmingsinrichting ingericht voor verwarming van de holle natuurvezels, en een voor samenwerking met de verwarmingsinrichting ingerichte 5 persmiddelen voor samenpersen van de holle natuurvezels.