NO332662B1

NO332662B1 - Fremgangsmate for fremstilling av et vannabsorberende foliemateriale

Info

Publication number: NO332662B1
Application number: NO20034258A
Authority: NO
Inventors: Jr Jerald W Darlington; Natalie A Dotlich; Craig M Mattern; Richard Wilson Carriker; Mark William Clarey
Original assignee: Amcol International Corp
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2012-11-26
Also published as: PL362420A1; PL212989B1; AU2003236447A1; EP1402945A3; US20040058077A1; KR20040027374A; AU2003236447B2; US6783802B2; NO20034258D0; EP1402945A2; NO20034258L; CN1497018A

Abstract

Fremgangsmåte for tilvirkning av et vannabsorberende foliemateriale ved å bringe et væskesorberende, polymerisasjonsinitierende substrat eller et materiale anvendt til å fremstille dette, i kontakt med en polymerisasjonskatalysator og/eller polymerisasjonsinitiator slik at det dannes et polymerisasjonsinitierende foliemateriale. I dette foliematerialet innesluttes en leireholdig oppslemming som omfatter vann, leire og en monomer som kan polymerisere til en vannsorberende polymer, hvor vannet utgjør mindre enn 50 vekt% av oppslemmingen og vektforholdet mellom monomer og leire er i området fra 1: 19 til 19: 1. Oppslemmingen innesluttes i minst en del av tykkelsen av det polymerisasjonsinitierende foliemateriale slik at det oppnås intim kontakt med polymerisasjonskatalysatoren eller polymerisasjonsinitiatoren for derved å initiere polymerisering av monomeren. Follematerialet med inneslutninger oppvarmes tilstrekkelig til å polymerisere monomeren og fordampe minst en del av vannet i oppslemmingen for derved å danne en vannsorbentpolymer og for derved å stenge polymeren og leiren inne i foliematerialet.

Description

Område for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse er rettet på en fremgangsmåte for tilvirkning av et foliemateriale som er fylt med polymer/leireoppslemming, og nærmere bestemt en kontinuerlig fremgangsmåte for tilvirkning av et foliemateriale som er fylt med polymer/leire, innbefattende et trinn med å inneslutte en høyviskøs vandig polymerisa-sjonsløsning som inneholder en polymeriserbar monomer og en vannsvellbar leire, i form av en oppslemming, i et væskeabsorberende eller væskeadsorberende substrat som inneholder en polymerisasjonskatalysator og/eller en polymerisasjonsinitiator for senere polymerisasjon av monomeren, uten at monomeren er polymerisert på forhånd. I den foretrukne utførelsesform polymeriseres monomeren in situ ved tilstrekkelig høy temperatur til å fordampe vannet i oppslemmingen, for eksempel ved minst 100 °C ved atmosfæretrykk.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Offentliggjort PCT-søknad WO 00/72958 Al('958) beskriver et porøst substrat, så som en geotekstilforing, som inneholder en polymer, så som polyakrylamid og/eller en polyakrylsyre som er delvis nøytralisert (for eksempel polyakrylsyre og natriumpolyakrylat), og fortrinnsvis også leire. Polymeren er for størstedelen dannet in situ, idet monomeren er innesluttet i geotekstilet sammen med leiren, slik at det oppnås en hydraulisk barriere som har utmerket, lav hydraulisk konduktivitet og inneholder en signifikant mindre mengde aktivt barrieremateriale enn mengden aktivt barrieremateriale inneholdt i geosyntetiske foringer som eksisterte på tidspunktet for oppfinnelsen beskrevet i '958. Som beskrevet i publikasjonen '958, kan det også være en viss synergi i kombinasjonen av en polymeriserbar monomer, så som akrylsyre, og leire, ved at monomeren legger seg mellom leireplatene og danner en lagdeling under blandingen av monomeren og leiren ved fremstilling av en oppslemming for inneslutning i et geotekstil og/eller under inneslutningen av oppslemmingen i geotekstilet.

Det er funnet at tilvirkningen av en gjenstand i henhold til WO 00/72958 resulterer i et produkt som inneholder en vesentlig prosentandel med vann, og dette gjør det vanskeligere å anvende produktet til å dekke en overflate som skal bli beskyttet mot vannpenetrering, samt at transporten av produktet blir mer kostbar, og derved reduseres fordelen med lav vekt og kostnadsbesparelsene ved å anvende mindre aktivt barrieremateriale i geotekstilet. I henhold til WO 00/72958 Al blir videre en vannbasert poly-merisasjonsløsning, en polymerisasjonskatalysator og en tverrbinder forblandet og samtidig innesluttet i det porøse substrat under kontinuerlig tilvirkning. Det er funnet at bare små satser med polymeriserbar monomer kan fremstilles eller den polymeriserbare monomer vil begynne å polymerisere før polymerisasjonsløsningen innesluttes i det porøse substrat, og dette resulterer i dårligere egenskaper når det gjelder hydraulisk barriere, samt at mengden faste stoffer som holdes tilbake blir redusert.

I dokumentet CA 2310483 A beskrives en fremgangsmåte for fremstilling av en forsterket polymer/leire kompositt, der det fremstilte produktet kan benyttes som vannabsorbent. En fremgangsmåte for fremstilling av et vannabsorberende kompositt-materiale er også beskrevet i dokumentet EP 251314 A.

Sammenfatning av oppfinnelsen

I henhold til fremgangsmåten for tilvirkning som angitt i krav 1, er det funnet at ved å påføre en polymerisasjonskatalysator eller polymerisasjonsinitiator direkte på et substrat som er en væskeabsorbent eller væskeadsorbent (heretter kollektivt betegnet "væske-sorbent"), fortrinnsvis et porøst geotekstilmateriale i folieform, for å danne et polymerisasjonsinitierende substrat eller foliemateriale, vil en oppslemming av vann, leire og en polymeriserbar monomer som deretter innesluttes i det polymerisasjonsinitierende substrat komme fullstendig i kontakt med polymerisasjonskatalysatoren eller polymerisasjonsinitiatoren slik at det oppnås fullstendig polymerisasjon av den innesluttede monomer og det dannes innesluttede faste polymere stoffer, uten at monomeren må være delvis polymerisert før kontakt med substratet. Det er funnet at fullstendig polymerisasjon av monomeren mens den er i kontakt med det polymerisasjonsinitierende substrat, gir de beste resultater når det gjelder å holde tilbake innesluttede og innelåste faste polymere stoffer. Fortrinnsvis blir bare polymerisasjonskatalysatoren eller polymerisasjonsinitiatoren, og eventuelt en tverrbinder for monomeren og/eller et nøytraliseringsmiddel for polymeren, sammen med en bærer, så som vann eller et organisk løsningsmiddel, påført på væskesorbentsubstratet før monomeren innesluttes i substratet.

I henhold til fremgangsmåten beskrevet her, kan en vannbasert polymerisa-sjonsløsning som inneholder en polymeriserbar monomer og leire som er fri for polymerisasjonskatalysator eller polymerisasjonsinitiator, bli blandet i store satser, og satsene vil ikke polymerisere for tidlig før de blir innesluttet i væskesorbentsubstratet. Ved å tilveiebringe et substrat som er absorbent eller adsorbent for flytende monomer, hvor substratet inneholder polymerisasjonskatalysatoren eller polymerisasjonsinitiatoren, kan en effektiv polymerisasjonsløsning som inneholder en polymeriserbar monomer og leire, i form av en monomer-leire-oppslemming, bli påført substratet med en minimumsmengde bærer, så som vann og/eller et organisk løsningsmiddel, slik at den monomer/leireholdige polymerisasjonsløsning lett kan innesluttes i det katalysatorholdige substrat, for å minimere tørketid og mengde løsningsmiddel.

Ett aspekt ved gjenstandene og fremgangsmåtene beskrevet her, er følgelig å tilveiebringe en fremgangsmåte for tilvirkning av et foliemateriale som inneholder en innesluttet polymer som er polymerisert in situ og hovedsakelig bare ved kontakt med et polymerisasjonsinitierende væskesorbentsubstrat. Ved å inneslutte en polymeriserbar monomer/leireoppslemming, som er fri for polymerisasjonskatalysator og polymerisa sjonsinitiator, i et polymerisasjonsinitierende væskesorbentsubstrat slik at det oppnås kontakt med polymerisasjonskatalysatoren og/eller polymerisasjonsinitiatoren, skjer polymerisasjonen av den polymeriserbare monomer in situ. Den innesluttede polymer dannes bare når monomeren er i kontakt med foliemateriale som er blitt forhåndsfylt med polymerisasjonskatalysator og/eller polymerisasjonsinitiator for den polymeriserbare monomer. I henhold til fremgangsmåtene beskrevet her, vil det foregående trinn med først å fylle foliematerialet, eller foliematerialkomponentene som for eksempel fibrer anvendt til fremstilling av foliematerialet, med en polymerisasjonskatalysator eller polymerisasjonsinitiator før foliematerialet bringes i kontakt med den polymeriserbare monomer/leireoppslemming, gi en sammenholdende innestengning av polymeren og leiren i substratet. Videre kan det benyttes store satser med monomer/leire-oppslemming som er fri for polymerisasjonskatalysator og/eller polymerisasjonsinitiator for den polymeriserbare monomer, uten at det forekommer noen for tidlig polymerisasjon av monomeren.

Et annet aspekt ved fremgangsmåtene og gjenstandene beskrevet her, er å tilveiebringe en fremgangsmåte for tilvirkning av en hydraulisk barriere i form av et foliemateriale som inneholder en væskesorberende polymer og en væskeabsorberende leire. Polymeren og leiren er strukturelt forsterket med et foliemateriale, spesielt en folie av fibermateriale, så som et geotekstil, vevd eller ikke-vevd, fylt med en væskesorberende polymer og en vannabsorberende leire i et vektforhold polymer: leire i området fra 1:19 til 19:1, fortrinnsvis i området fra 1:1 til 1:5, mer foretrukket i området fra 1:1 til 1:4, mest foretrukket i området fra 1:2 til 1:4. Geotekstilet, eller fibrene anvendt til å fremstille geotekstilet, blir først fylt med en polymerisasjonskatalysator eller en polymerisasjonsinitiator, og deretter blir en viskøs oppslemming som inneholder én eller flere polymeriserbare monomerer og en vannabsorberende leire, fylt i det polymerisasjonsinitierende væskesorbentsubstrat slik at polymerisasjonen av monomeren ikke begynner før monomeren/leireoppslemmingen kommer i kontakt med det polymerisasjonsinitierende substrat. Monomeren blir derved i det vesentlige fullstendig polymerisert in situ og polymeren og leiren får en seig adhesjon til foliematerialet. I den foretrukne utførelsesform er polymeren tilstrekkelig tverrbundet til for eksempel for å oppnå uløselighet i vann og vannabsorpsjon. Tilstrekkelig tverrbinding oppnås med minst 0,1 vekt%, fortrinnsvis minst ca. 0,1%, tverrbinder, basert på vekten av den polymeriserbare monomer. Det foretrekkes å tilsette tverrbindingsmidlet til monomeren i et forhold mellom tverrbindingsmiddel og monomer i området fra ca. 1:100 til 1:1000, mer foretrukket i området fra ca. 1:250 til 1:750, mest foretrukket i området fra ca. 1:400 til 1:600.

I den foretrukne utførelsesform er det i væskesorbentsubstratet innesluttet fra ca. 20 vekt% til ca. 50 vekt% monomer, og fra ca. 50 vekt% til ca. 80 vekt% leire, basert på totalvekten av monomeren og leiren i monomer/leire-oppslemmingen. Fortrinnsvis har polymerisasjonsløsningen et vektforhold mellom leire og vann i området fra ca. 2:8 til 8:2, mer foretrukket fra 3:2 til 2:3, mest foretrukket ca. 1:1. Monomeren blir polymerisert, med fordampning av vann inntil det polymer/leire-holdige substrat inneholder mindre enn ca. 15 vekt% vann, fortrinnsvis mindre enn ca.

12 vekt% vann.

De ovennevnte og andre aspekter og fordeler med tilvirkningsmetoden og gjenstandene beskrevet her, vil bli mer åpenbare ut fra den følgende detaljerte beskrivelse lest sammen med tegningene.

Kort beskrivelse av tegningene

Figuren er et skjematisk flytdiagram som viser den foretrukne fremgangsmåte for tilvirkning av et polymerfylt foliemateriale.

Nærmere beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

Den foreliggende oppfinnelse vil forstås lettere ved hjelp av den følgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen og eksemplene gitt her. Det er underforstått at denne oppfinnelse ikke er begrenset til de spesifikke komponenter, gjenstander, prosesser og/eller betingelser som er beskrevet, fordi disse selvsagt kan variere. Det er også underforstått at terminologien anvendt her, er for det formål kun å beskrive bestemte utførelsesformer og ikke er ment å være begrensende.

Områder kan være uttrykt her med fra "ca." eller "omtrentlig" én bestemt verdi og/eller til "ca." eller "omtrentlig" en annen bestemt verdi. Når et område angis slik, så vil en utførelsesform innbefatte fra den ene bestemte verdi og/eller til den andre bestemte verdi. Likeledes når verdiene er uttrykt som omtrentlige ved å anvende ordet "ca." foran, så vil det være underforstått at den bestemte verdi utgjør en annen utførelsesform.

Med henvisning til tegningen angår oppfinnelsen et hydraulisk barrieremateriale 10.1 én utførelsesform er det hydrauliske barrieremateriale 10 en matriks som inneholder og stenger inne en vannabsorberende organisk polymer og en vann-absorberende leire, som er låst til, og stengt inne i, et substrat som absorberer eller adsorberer flytende monomer, hvor polymeren er dannet (polymerisert av én eller flere monomerer) in situ mens den er i kontakt med substratet under tilvirkningen av den hydrauliske barriere, for å stenge inne polymeren og leiren i substratet. I den foretrukne utførelsesform er det hydrauliske barrieremateriale 10 en matriks som stenger inne organiske polymermolekyler, polymer-interkalert leire, polymer-interkalerte leiretaktoider, små avskallede leireplater og fibrer i et fibrøst substrat 12, fortrinnsvis et ikke-vevd geotekstil. Den foretrukne organiske polymer er en vannabsorberende polymer som fortrinnsvis omfatter en blanding av et alkalimetallsalt av polyakrylsyre (50-90 mol%, tilsvarende 50-90 mol% nøytralisering av akrylsyre) og polyakrylsyre

(10-50 mol%). Det er funnet at innestengningen av den organiske polymer, de polymer-interkalerte leiretaktoider og de små leireplater i substratet 12 gir et hydraulisk barrieremateriale 10 som har forholdsvis lav permeabilitet for vann, samtidig som det har en forholdsvis lav fylling med organisk polymer.

Det er videre funnet at det hydrauliske barrieremateriale 10 gir redusert permeabilitet for vann pr. vektenhet hydraulisk barrieremateriale sammenlignet med konvensjonelle foringer eller hydrauliske barrierer, og spesielt geosyntetiske leire-holdige foringer (GCL). Spesielt er det funnet at det hydrauliske barrieremateriale 10 har en hydraulisk konduktivitet på lxl0"<9>cm/s eller mindre. Videre er det også funnet at det hydrauliske barrieremateriale 10 har redusert tykkelse og redusert vekt sammenlignet med konvensjonelle GCL'er, samtidig som det oppnås bedre vann-impermea-bilitet. Det hydrauliske barrieremateriale 10 kan være særlig egnet for anvendelser innen geo-miljø, så som vannabsorpsjon, vann-retensjon og vannoppdemninger. For eksempel kan det hydrauliske barrieremateriale 10 finne særlig anvendelse for bruk innen lavkvalitetsvanntetting, som for underjordiske parkeringsanlegg, kjøpesentre og lignende for å hindre inntrengning av grunnvann, søppel-landfyllinger, kunstig fremstilte vanndammer, og andre geo-miljømessige anvendelser hvor det kreves en hydraulisk barriere med lav permeabilitet. I den foretrukne utførelsesform er den organiske polymer dannet ved polymerisasjon av en organisk monomer som er interkalert i leire, fortrinnsvis en vannsvellbar leire. Fremgangsmåten med å fremstille det hydrauliske barrieremateriale 10 innbefatter de trinn å inneslutte en polymeriserbar organisk monomer i et væskesorbentsubstrat etter først å ha påført en polymerisasjonskatalysator eller polymerisasjonsinitiator på væskesorbentsubstratet, eller på én eller flere av komponentdelene av væskesorbentsubstratet, f.eks. på fibrene i geotekstilet under tilvirkningen av geotekstilet, for å oppnå polymerisasjon av den polymeriserbare monomer in situ for å danne det hydrauliske barrieremateriale 10.

Den polymeriserbare monomer påføres på det polymerisasjonsinitierende substrat fra en polymerisasjonsoppløsning som er en oppslemming av den polymeriserbare organiske monomer og en vannsvellbar leire, så som en natriumsmektitt-leire, spesielt en natriummontmorillonitt- eller natriumbentonitt-leire, for å danne en oppslemming 14 som innesluttes i det porøse substrat 12 som på forhånd er blitt behandlet, f.eks. dyppet, dusjet eller brakt i kontakt slik at det inneholder en polymerisasjonskatalysator eller polymerisasjonsinitiator for den organiske monomer i tilstrekkelig mengde til fullstendig polymerisasjon av den senere innesluttede monomer. I den foretrukne utførelsesform er substratet 12 fylt med minst 5 vekt% polymerisasjonsinitiator eller polymerisasjonskatalysator, basert på totalvekten av den polymeriserbare monomer som senere innesluttes i substratet frapolymerisasjonsløsningen (polymerisasjonsoppslemmingen). Mer foretrukket blir substratet 12 fylt med minst 10 vekt% polymerisasjonsinitiator og/eller polymerisasjonskatalysator, basert på vekten av den senere innesluttede polymeriserbare monomer.

Den polymeriserbare monomer 6 blir fortrinnsvis blandet med vann 7 og innbefatter et nøytraliseringsmiddel 8, så som natriumhydroksid, fortrinnsvis før tilsetningen av leiren 9, for å danne polymerisasjonsløsningen i form av en oppslemming 14, for derved å gjøre det lettere å oppnå nøytralisering av minst en del av den polymeriserbare organiske monomer (mest foretrukket 65-85 mol% nøytralisering) før tilsetningen av leire og påfølgende interkalering av den delvis nøytraliserte polymeriserbare organiske monomer i leiren. Fortrinnsvis inneholder polymerisasjons-løsningen også et tverrbindingsmiddel 11 for polymeren slik at etter polymerisasjonen blir de partielt nøytraliserte polymermolekyler tverrbundet tilstrekkelig til å oppnå vann-uløselighet og vann-absorpsjonsevne. Fortrinnsvis blir den polymeriserbare monomer, vann, tverrbindingsmiddel og nøytraliseringsmiddel grundig blandet slik at det dannes en homogen oppløsning før leiren tilsettes for å danne polymerisasjons-løsningen eller -oppslemmingen med hensyn til konsistens og en homogen interkalering i leiren. I den foretrukne utførelsesform blir blandetrinnet ved fremstillingen av polymerisasjonsløsningen utført slik at polymerisasjonsløsningen blir i det vesentlige homogen.

Trinnet med å tilsette leire til monomerløsningen for å danne polymerisasjons-løsningen eller polymerisasjonsoppslemmingen 14 kan utføres på enhver måte som resulterer i at det tilsettes den ønskede mengde leire og monomer og det dannes en oppslemming som er forholdsvis viskøs, men som lar seg bli ført på det polymerisasjonsinitierende substrat 12 og bli innesluttet i dette. I tillegg blir polymerisasjons-løsningen som inneholder leiren, fortrinnsvis skjærpåkjent under blandingen og/eller skjærpåkjent når oppslemmingen innesluttes i det væskesorberende eller porøse substrat 12 for å interkalere en del av den polymeriserbare monomer mellom leireplatene før oppslemmingen 14 innesluttes i substratet 12, og fortrinnsvis for delvis avskalling av de små leireplater før, eller samtidig med, at substratet 12 bringes i kontakt med polymerisasjonsløsningen.

I hvilken grad oppslemmingen 14 blandes, vil variere avhengig av de ønskede egenskaper hos oppslemmingen 14. For eksempel kan leiren ganske enkelt bli tilsatt til polymerisasjonsløsningen uten tanke på noen blandegrad eller homogenitet hos den resulterende oppslemming. Fortrinnsvis utføres blandetrinnet slik at oppslemming 14 blir blandet og skjærpåkjent før den påfølgende inneslutting av oppslemmingen 14 i det katalysator- eller initiator-holdige porøse substrat 12.1 den foretrukne utførelsesform blir blandetrinnet anvendt til å danne oppslemmingen slik at oppslemmingen 14 blir i det vesentlige homogen.

Det kan anvendes enhver blander 16 og enhver blandemetode som gjør det mulig å blande leiren og monomeren slik at det oppnås en oppslemming 14 med ønskede egenskaper. I den foretrukne utførelsesform anvendes således enhver blander 16 og enhver blandeprosess som gjør det mulig å blande leiren og polymerisasjons-løsningen slik at den resulterende oppslemming 14 blir hovedsakelig homogen. Videre kan blandetrinnet få pågå i en tilstrekkelig lang tidsperiode til å oppnå de ønskede egenskaper hos oppslemmingen 14.1 den foretrukne utførelsesform utføres blandingen i tilstrekkelig lang tid til å blande leiren og polymerisasjonsløsningen slik at den resulterende oppslemming 14 blir hovedsakelig homogen. Det foretrekkes å anvende minimum med vann til å oppnå en homogen oppslemming, samtidig som det produseres en oppslemming som kan bli mekanisk transportert eller pumpet til substratet 12 for å inneslutte oppslemmingen i substratet. Som vist på Figur 1 blir i den foretrukne utførelsesform et stempel 32 i en stempelpumpe 30 anvendt til å transportere den høyviskøse oppslemming til væskesorbentsubstratet for trinnet med inneslutning. Dersom oppslemmingen er for viskøs til å bli pumpet kan et transportbelte hvor oppslemmingen fortrinnsvis dekker samme bredde som substratet 12, bli anvendt til å bevege oppslemmingen til substratet 12.

Som angitt over omfatter trinnet med å inneslutte monomeren å blande oppslemmingen av polymeriserbar organisk monomer/leire med substratet 12.

I den foretrukne utførelsesform er oppslemmingen 14 innesluttet i det katalysatorholdige væskesorbentsubstrat 12 med en viskositet på oppslemmingen fra ca. 30000 centipoise til ca. 80000 centipoise, mer foretrukket fra ca. 40000 til ca. 60000 centipoise, for absorpsjon og/eller adsorpsjon av oppslemmingen 14 inn i og/eller mellom komponentene i substratet 12. Oppslemmingen 14 tas opp i minst én del av tykkelsen på substratet 12. Enhver mengde eller grad av inneslutning av oppslemmingen 14 inn i eller mellom komponentdelene i substratet 12, er akseptabel så lenge inneslutningen av monomeren er tilstrekkelig til å oppnå sammenblandingen og sorpsjon av monomeren og leiren mellom og/eller inne i komponentdelene, for eksempel fibrene i substratet, for etterfølgende polymerisasjon av monomeren inne i minst en del av tykkelsen av substratet, for å danne det hydrauliske barrieremateriale 10. Videre er graden eller mengden med inneslutning tilstrekkelig dersom dette gjør det mulig å binde eller stenge inne den resulterende absorbentpolymer og leiren i minst en del av tykkelsen av det porøse substrat 12.

Trinnet med inneslutning innebærer fortrinnsvis å kombinere substratet 12 og oppslemmingen 14 slik at oppslemmingen 14 blir jevnt fordelt gjennom minst en del av tykkelsen av substratet 12. Oppslemmingen 14 er fortrinnsvis godt blandet og er mer foretrukket hovedsakelig homogen, slik at ved å kombinere oppslemmingene 14 og substratet 12 så resulterer dette også i at monomeren, den monomer-interkalerte leire og de avskallede små leireplater blir fordelt gjennom en ønsket tykkelse av substratet 12. Mer foretrukket blir oppslemmingen fordelt gjennom hele tykkelsen av det porøse substrat 12 for å gjøre det lettere å produsere et forholdsvis homogent hydraulisk barrieremateriale 10.

Som diskutert tidligere kan det porøse substrat 12 være ethvert porøst materiale eller ethvert stoff som er kompatibelt med monomeren og mulige andre komponenter som er inneholdt i polymerisasjonsoppslemmingen 14, når slike er aktuelle. Det kan anvendes ethvert porøst substrat som er i stand til å ta imot og holde på minst en del av både polymerisasjonskatalysatoren eller polymerisasjonsinitiatoren og deretter den polymeriserbare monomer og leiren for å danne det hydrauliske barrieremateriale 10 ved polymerisasjon av monomeren. Mer foretrukket omfatter det porøse substrat et fibrøst substrat 12 med et antall fibrer. Det kan anvendes ethvert substrat 12 som er i stand til å danne det hydrauliske barrieremateriale 10 ved polymerisasjonen av monomeren.

I den foretrukne utførelsesform er substratet 12 et geotekstilmateriale. Ethvert vevd eller ikke-vevd geotekstilmateriale kan anvendes, fortrinnsvis ikke-vevd. Videre kan geotekstilmateriale være i enhver form som er forenlig med å tilveiebringe det ønskede hydrauliske barrieremateriale 10.1 den foretrukne utførelsesform er imidlertid det fibrøse substrat 12 en hovedsakelig plan folie som omfatter minst ett lag med geotekstilmateriale.

I den foretrukne utførelsesform omfatter trinnet med inneslutning å inneslutte oppslemmingen 14, som har et vanninnhold på mindre enn 50 vekt%, og således monomeren og leiren, mellom fibrene i det initiator- eller katalysatorholdige fibrøse substrat 12. Trinnet med inneslutning kan utføres på enhver måte og med enhver apparatur som resulterer i inneslutning av den høyviskøse oppslemming 14 mellom, og/eller absorbert inne i, komponentdelene, for eksempel fibrene, i substratet 12. Med andre ord kan oppslemmingen 14 bli innesluttet i, eller ført inn i åpninger eller hulrom mellom, og/eller absorbert i, fibrene i det fibrøse substrat 12, og/eller bli absorbert i fibrene i substratet 12. For eksempel kan oppslemmingen 14 bli innesluttet mellom fibrene i det fibrøse substrat 12 ved hjelp av vakuum, skrubbing, valsing, hydraulisk pressing, pressfiltrering eller dusjing. Dersom selve fibrene er vann-absorberende, vil monomeren også bli absorbert i fibrene.

I den foretrukne utførelsesform er minst en del av oppslemmingen 14 innesluttet i åpninger eller hulrom mellom fibrene i det fibrøse substrat 12. Det gjenværende eller resten av oppslemmingen 14 som ikke er innesluttet, kan blir fordelt eller spredd blant fibrene i det fibrøse substrat 12, eller fordelt på eller rundt fibrene slik at det oppnås et lag eller belegg med oppslemmingen 14. Enhver mengde eller grad av inneslutning av oppslemmingen 14 mellom fibrene i substratet 12 som var tilstrekkelig til å oppnå etterfølgende polymerisasjon av monomeren, er akseptabel.

I den foretrukne utførelsesform vil massen eller en større fraksjon eller andel av oppslemmingen 14 bli innesluttet i substratet 12, mens en liten eller mindre fraksjon eller andel av oppslemmingen 14 eventuelt kan bli spredd eller fordelt på toppen av substratet 12. Fortrinnsvis kan enhver oppslemming 14 som blir fordelt på toppen av substratet 12, ha en tykkelse på mindre enn ca. 2,0 mm, mer foretrukket mindre enn ca. 1,0 mm, mest foretrukket mindre enn ca. 0,50 mm.

I den foretrukne utførelsesform er videre oppslemmingen 14 innesluttet mellom fibrene i det fibrøse substrat 12 ved å påføre en trykkraft på fibersubstratet 12. Trykk-kraften påføres fortrinnsvis i en retning hovedsakelig vinkelrett på planet gjennom det fibrøse substrat 12, som diskutert nærmere nedenfor. Trykkraften kan påføres på enhver måte og med enhver metode eller apparatur som resulterer i den ønskede grad eller mengde med inneslutning av oppslemmingen 14 mellom fibrene i det fibrøse substrat 12.

For eksempel kan trykkraften påføres på det fibrøse substrat 12 med minst ett par med pressvalser 18, som vist på Figur 1.1 tillegg kan trykkraften bli påført på det fibrøse substrat 12 ved å anvende vakuum.

Etter trinnet med inneslutning omfatter prosessen det trinn å utføre polymerisasjon av monomeren for å danne det hydrauliske barrieremateriale 10. Polymerisasjonen av monomeren kan utføres på enhver måte og med enhver metode, prosess, apparatur eller innretning, som er i stand til, og er egnet for, å polymerisere monomeren for å danne et hydraulisk barrieremateriale 10 som har de ønskede egenskaper og karakteristika. Fortrinnsvis utføres polymerisasjonen av monomeren ved å oppvarme monomeren i en kontinuerlig ovn etter trinnet med inneslutning. Fortrinnsvis er trinnet med oppvarming tilstrekkelig til å tørke den hydrauliske barriere til mindre enn ca. 15 vekt% fuktighet, mer foretrukket ca. 7-12 vekt% fuktighet, basert på tørrvekten av den hydrauliske barriere 10.

Oppvarmingstrinnet kan utføres ved enhver temperatur over vannets kokepunkt for å polymerisere monomeren og danne det hydrauliske barrieremateriale 10. Temperaturen i oppvarmingstrinnet kan imidlertid variere avhengig av de ønskede karakteristika og egenskaper hos det resulterende hydrauliske barrieremateriale 10. Det er funnet at oppslemmingen 14 fortrinnsvis oppvarmes til en temperatur på minst 100 °C, mer foretrukket fra ca. 149 °C til ca. 288 °C, mest foretrukket fra ca. 177 °C til ca. 288 °C, spesielt fra ca. 204 °C til ca. 260 °C. I den mest foretrukne utførelsesform oppvarmes oppslemmingen 14 til en temperatur mellom ca. 232 °C og ca. 260 °C.

Det kan anvendes enhver oppvarmer 34 og enhver oppvarmingsprosess som er i stand til å oppvarme oppslemmingen 14, og således monomeren, til den ønskede temperatur for å polymerisere monomeren mens den er innesluttet i substratet 12, uten å smelte eller på annen måte degradere substratet 12. Videre kan oppvarmingstrinnet pågå i ethvert tidsrom som er tilstrekkelig til å danne et hydraulisk barrieremateriale 10 som har de ønskede vannbarriereegenskaper. For eksempel kan oppvarmingstrinnet pågå i en periode mellom ca. 30 sekunder og ca. 2 timer. Den polymeriserte monomermengde i oppvarmingstrinnet kan imidlertid variere avhengig av lengden og temperaturen på oppvarmingstrinnet, og dette kan påvirke karakteristika og egenskaper hos det resulterende hydrauliske barrieremateriale 10. Videre er det funnet at polymerisasjonsreaksjonens varighet, eller tidsperioden for utførelse av oppvarmingstrinnet, er omvendt proporsjonal med polymerisasjonstemperaturen.

I henhold til en viktig fordel med den foretrukne utførelsesform av fremgangsmåten for fremstilling beskrevet her, forekommer ingen signifikant polymerisasjon av monomeren før polymerisasjonsoppslemmingen innesluttes i substratet 12, og det meste av polymerisasjonen skjer under det angitte polymerisasjonstrinn eller oppvarmingstrinn, fordi polymerisasjonskatalysatoren eller polymerisasjonsinitiatoren er isolert fra monomeren inntil monomeren er innesluttet i substratet 12.1 den foretrukne utførelsesform forekommer således ingen signifikant polymerisasjon av monomeren før oppslemmingen 14 innesluttes mellom fibrene i det initiator- eller katalysatorholdige fibrøse substrat 12. Før oppvarmingstrinnet vil polymerisasjon av monomeren således ikke forekomme inntil monomeren er innesluttet i det initiator-eller katalysatorfylte substrat. Inhiberingen av monomerpolymerisasjon før trinnet med inneslutning av monomeren er en signifikant fordel med fremgangsmåten for fremstilling beskrevet her. Avhengig av den tiltenkte anvendelse av det hydrauliske barrieremateriale 10, kan det hydrauliske barrieremateriale 10 eventuelt også innbefatte en dekkfolie og/eller en bærerfolie (ikke vist). Nærmere bestemt vil dekkfolien fortrinnsvis påføres på minst én side av substratet 12, og er et geotekstilmateriale i den foretrukne utførelsesform.

I den foretrukne utførelsesform kan substratet 12 være ethvert båndabsorbe-rende eller vannadsorberende foliemateriale. Videre er substratet 12 fortrinnsvis et fibrøst substrat med et antall fibrer. Mer foretrukket er det fibrøse substrat 12 et geotekstilmateriale. Det kan anvendes ethvert geotekstilmateriale, innbefattende både vevde og ikke-vevde geotekstiler, som har enhver vekt og som er dannet av ethvert materiale med evne til å motstå polymerisasjonstemperaturen, og som er forenlig med den tiltenkte anvendelse av det hydrauliske barrieremateriale 10 som vil gi et hydraulisk barrieremateriale 10 med de ønskede vannbarriereegenskaper. Fortrinnsvis har imidlertid geotekstilmaterialet en enhetsvekt på ca. 0,05 og 0,80 kg/m<2>, mer foretrukket mellom 0,10 og 0,40 kg/m , mest foretrukket mellom 0,10 og 0,20 kg/m .

Videre kan geotekstilmaterialet være i enhver form som er forenlig med å tilveiebringe det ønskede hydrauliske barrieremateriale 10 i enhver størrelse eller utforming tilpasset ethvert areal som skal bli beskyttet mot vesentlig vannkontakt. I den foretrukne utførelsesform er det fibrøse substrat 12 en hovedsakelig plan folie som omfatter minst ett lag med geotekstilmateriale. Som diskutert over vil således i det foretrukne trinn med inneslutning av monomer en trykkraft bli påført i en retning hovedsakelig vinkelrett på planet gjennom geotekstilmaterialet 12.1 den foretrukne utførelsesform omfatter det fibrøse substrat 12 et lag med geotekstilmateriale, så som "PETROMAT 4597", "PETROMAT 4551" eller "PETROMAT 4506" produsert av Amoco, eller mer foretrukket et polyestermateriale "GEO-4-REEMAY 60", produsert av Foss, Inc. med tykkelse 2 mm; eller et annet polyestermateriale "25WN040-60", produsert av CUMULUS Corporation, med tykkelse 5 mm.

I den foretrukne utførelsesform innbefatter den vandige polymerisasjons-løsning vann, en polymeriserbar organisk monomer og en vannsvellbar leire. Enhver organisk monomer med evne til å bli polymerisert og gi en vannabsorberende organisk polymer, kan anvendes. Fortrinnsvis har imidlertid den organiske monomer følgende strukturformel:

H2C = CH-C-O-R

hvor R er valgt blant alkalimetall, H, CH3, CH2CH3, CH(CH3)2, og blandinger derav.

I den foretrukne utførelsesform er monomeren valgt blant akrylsyre og alkalimetallakrylat, f. eks. natriumakrylat, og spesielt blandinger derav som inneholder 50-90 mol% alkalimetallakrylat og 10-50 mol% akrylsyre, mer foretrukket ca. 65-85 mol% alkalimetallakrylat og 15-35 mol% akrylsyre, basert på det totale antall mol polymeriserbar akrylsyremonomer.

Det er funnet at vektforholdet mellom den organiske monomer (eller polymer) og leiren innesluttet i substratet, som er tilstrekkelig til å produsere det ønskede hydrauliske barrieremateriale 10 mest effektivt, med liten eller ingen nødvendig tørking etter monomerpolymerisasjonen, bør være i området 1:1 til 1:5, fortrinnsvis i området fra 1:1 til 1:4, mest foretrukket i området fra 1:2 til 1:4, basert på totalvekten av monomer, nøytralisert monomer og leire i oppslemmingen.

Oppfinnelsen beskrevet her er anvendelig for å fylle ethvert porøst substrat, spesielt foliemateriale, med en monomer/leire-oppslemming hvor polymeren blir polymerisert in situ etter at det porøse substrat er forhåndsfylt med tilstrekkelig polymerisasjonskatalysator og/eller polymerisasjonsinitiator til å oppnå fullstendig polymerisering av den polymeriserbare monomer mens den er i kontakt med substratet 12, uten forhåndspolymerisasjon av monomeren.

Polymerisasjonsløsningen innbefatter fortrinnsvis også en tverrbinder for monomeren. Enhver tverrbinder som er kompatibel med den organiske monomer og som er i stand til, og egnet for, å tverrbinde den organiske monomer kan anvendes. Tverrbinderen er imidlertid fortrinnsvis valgt blant fenolformaldehyd, tereftalaldehyd og N,N-metylen-bisakrylamid (MBA) og blandinger derav. I den foretrukne utførelses-form består tverrbinderen av N,N'-metylen-bisakrylamid.

Det kan anvendes enhver mengde med tverrbinder eller ethvert forhold mellom tverrbinder og monomer som er tilstrekkelig til å tverrbinde monomeren i ønsket grad. Som angitt over vil imidlertid den faktiske mengde eller andel anvendt tverrbinder variere avhengig av, blant andre faktorer, de ønskede karakteristika eller egenskaper hos det hydrauliske barrieremateriale 10, innbefattende materialets vannabsorberende kapasitet (WAC). For eksempel er det funnet at når forholdet mellom tverrbinder og monomer økes, så vil den resulterende absorbentpolymers løselighet i vann ha en tendens til å avta. Når forholdet mellom tverrbinder og monomer øker, vil imidlertid i tillegg WAC for den resulterende absorbentpolymer ha en tendens til å avta. Det må således oppnås en ønsket balanse mellom WAC og vannløseligheten hos absorbent-polymeren i det hydrauliske barrieremateriale 10.1 én utførelsesform er vektforholdet mellom tverrbinder og monomer i oppslemmingen 14 mindre enn ca. 1:100, fortrinnsvis mellom ca. 1:1000 og ca. 1:100, mer foretrukket i området fra 1:750 til 1:250, mest foretrukket i området fra 1:600 til 1:400.

Videre er polymerisasjonsløsningen fortrinnsvis en sur løsning. Nærmere bestemt har polymerisasjonsløsningen fortrinnsvis et pH-nivå på mindre enn 7. pH-nivået i polymerisasjonsløsningen kan justeres på enhver måte og med ethvert stoff eller enhver forbindelse som er i stand til å gi sur løsning og som er kompatibel med komponentene som polymerisasjonsløsningen omfatter. Imidlertid vil polymerisasjons-løsningen fortrinnsvis også omfatte en basisk forbindelse i tilstrekkelig mengde til å nøytralisere fortrinnsvis 50-100 mol%, mer foretrukket 50-90 mol% av monomeren, for eksempel akrylsyre, som danner et nøytralisert polyakrylat, in situ, mest foretrukket 65-85 mol%. Det kan anvendes enhver basisk forbindelse som er i stand til minst delvis å nøytralisere monomeren eller den dannede polymer. Fortrinnsvis er den basiske forbindelse valgt blant natriumhydroksid, kaliumhydroksid, ammoniumhydroksid og blandinger derav. Den foretrukne utførelsesform er den basiske forbindelse natriumhydroksid.

Som angitt tidligere blir det fortrinnsvis tilsatt en mengde med vannsvellbar leire til polymerisasjonsløsningen for å danne oppslemmingen 14. Det kan anvendes enhver vannsvellbar leire med evne til å bli interkalert med polymeriserbar monomer etter å ha blitt hydratisert i vann og blandet med polymerisasjonsløsningen for å danne oppslemmingen 14, som er beskrevet over. Fortrinnsvis er leiren en vannsvellbar leire valgt blant montmorillonitt, saponitt, nontronitt, laponitt, beidelitt, jern-saponitt, hektoritt, sauconitt, stevensitt, vermikulitt, og blandinger derav. De foretrukne vannsvellbare leirer er smektittleirer, fortrinnsvis en natriumsmektittleire, særlig natriummontmorillonitt og natriumbentonitt. Andre ikke-vannsvellbare leirer eller fyllstoffer kan bli tilsatt til polymerisasjonsløsningen, så som kalsiumkarbonat, talkum, mika, vermikulitt, syreaktiverte leirer (hvor natrium er erstattet med et hydrogenion), kaolin, talkum, silisiumdioksid, titandioksid, kalsiumsilikat, kalsiumfosfat og lignende, så lenge polymerisasjonsløsningene innbefatter minst ca. 5 vekt% vannsvellbar leire, fortrinnsvis minst ca. 20 vekt% vannsvellbar leire, basert på vekten av den polymeriserbare monomer i polymerisasjonsoppslemmingen 14.

De bestemte vektforhold mellom, eller relative mengder av, organisk monomer og leire velges slik at de faller innen området fra ca. 20 vekt% til ca. 50 vekt% monomer (innbefattende nøytraliseringsmiddel) og ca. 50 vekt% til ca. 80 vekt% leire, basert på totalvekten av monomer, nøytralisert monomer og leire i polymerisasjonsoppslemmingen.

Endelig vil vannoppslemmingen 14, som angitt tidligere, innbefatte en vann-mengde, fortrinnsvis ferskvann. I henhold til et viktig trekk ved de foretrukne fremgangsmåter og gjenstander beskrevet her, bør polymerisasjonsoppslemmingen 14 inneholde mindre enn ca. 50 vekt% vann, fortrinnsvis mindre enn ca. 45 vekt% vann, basert på totalvekten av oppslemmingen 14. Fortrinnsvis omfatter oppslemmingen 14 mellom ca. 30 vekt% og ca. 50 vekt% vann basert på totalvekten av oppslemmingen 14.1 den foretrukne utførelsesform innbefatter oppslemmingen 14 mellom ca. 35 vekt% og ca. 45 vekt% vann basert på totalvekten av oppslemmingen 14, for å tillate pumping via stempel 32. En oppslemming med så lite som ca. 20 vekt% vann kan bli transportert til substratet 12 for inneslutting i substratet ved å anvende et transportbelte (ikke vist), samtidig som det er nok vann til å oppnå en homogen fordeling av monomeren i leiren.

Med henvisning til tegningen, så tilveiebringes en apparatur og fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av det hydrauliske barrieremateriale 10. Først blir et lag med geotekstilmateriale som omfatter det fibrøse substrat 12 matet gjennom et bad med polymerisasjonskatalysator eller polymerisasjonsinitiator 20 og ført mellom et par klem valser 22 for å fjerne overskudd av katalysator og/eller initiator. Alternativt kan polymerisasjonskatalysatoren og/eller polymerisasjonsinitiatoren bli dusjet på substratet 12 ved hjelp av sprøytedyser 31.1 henhold til en foretrukket utførelsesform blir substratet mettet med polymerisasjonskatalysator og/eller polymerisasjonsinitiator fulgt av påføring av vakuum på undersiden 33 av det mettede substrat 12 ved hjelp av vakuuminnretning 35 som er i kontakt med undersiden 33 på det mettede substrat 12 for å fjerne overskudd av polymerisasjonskatalysator og/eller polymerisasjonsinitiator som resirkuleres til prosessen. Det katalysatorfylte og/eller initiatorfylte fibrøse substrat 12 blir deretter, etter at overskuddet av katalysator og/eller initiator er fjernet, ført under ledevalse 24 og mellom et par horisontalt anbrakte innklemmingsvalser 18, hvor oppslemmingen 14 blir klemt (presset) inn i det katalysatorholdige og/eller initiatorholdige substrat 12.

Oppslemmingen 14 blandes i oppslemmingsbeholderen 26 hvor komponentene i oppslemmingen blandes med en mikser 16. Så snart komponentene er blandet og fortrinnsvis utsatt for skjærpåkjenning i oppslemmingsbeholder 26, blir mikseren 16 innbefattende slurryskrapere 17 hevet fra beholderen 26, og beholderen 26 beveges langs sporene 28 slik at beholderen 26 blir anbrakt direkte under stempelpumpeinnretningen 30 som innbefatter et vertikalt bevegelig høytrykksstempel 32. Stempel 32 beveges deretter nedover i beholderen 26 og tvinger den høyviskøse, vannfattige oppslemming 14 gjennom en fleksibel slange 29 med 20 cm diameter, å spre oppslemmingen i et V-formet oppslemmingsmottakende trau 39 mellom klemvalsene 18. Den høyviskøse oppslemming 14 er vanskelig å presse gjennom en trang slange slik at det foretrekkes å anvende en slange 29 med en diameter på minst ca. 10 cm. Oppslemmingen 14 blir mellom innklemmingsvalsene 18 avsatt på laget med geotekstil omfattende det fibrøse substrat 12 som inneholder en polymerisasjonsinitierende katalysator og/eller -initiator, etter hvert som substratet 12 føres frem mellom innklemmingsvalsene 18. Som vist på Figur 1 vil geotekstilmaterialet 12, som inneholder polymerisasjonskatalysatoren og/eller polymerisasjonsinitiatoren, passere i kontakt med innklemmingsvalsene 18 som påfører en trykkraft for å inneslutte oppslemmingen 14 mellom fibrene i det fibrøse substrat 12.

Det pressede geotekstil med innesluttet oppslemming 14 passerer så gjennom en oppvarmer eller ovn 34 for å polymerisere monomeren og stenge den resulterende polymer og leiren inne i substratet 12. Polymerisasjonen resulterer i at den resulterende polymer og leiren stenges inne mellom fibrene i geotekstilmaterialet. Som et resultat blir det hydrauliske barrieremateriale 10 formet. Om ønsket kan det hydrauliske barrieremateriale 10 deretter bli tørket og senere rullet opp og pakket.

Det hydrauliske barrieremateriale 10 vil ekspandere i kontakt med vann. Det er funnet at ved kontakt med vann vil ufylte hulrom eller mellomrom i det fibrøse substrat 12 først bli fylt opp med hydratisert polymergel. Videre hydrering av polymergelen vil føre til at hele det hydrauliske barrieremateriale 10 ekspanderer. Videre er det funnet at under en standardbelastning med et effektivt inneslutningstrykk på 20 kPa, vil det hydrauliske barrieremateriale beskrevet her ha en tendens til å ha en hydraulisk konduktivitet som er lik eller mindre enn ca. 1 x IO"<9>cm/s. Videre er det generelt funnet at den hydrauliske konduktivitet avtar når det effektive inneslutningstrykk øker.

Eksempler

Det ble blandet en polymerisasjonsoppslemming som inneholdt 160 kg (11,91 vekt%) akrylsyre, 508 kg (37,65 vekt%) natriummontmorillonittleire, 142,5 kg av 50 % aktiv NaOH-løsning (5,28 vekt% aktivt NaOH), 537,5 kg vann (45,12 vekt% innbefattende vannet tilsatt sammen med NaOH), og 0,350 kg (0,03 vekt%) metylen-bisakrylamid (MBA) som tverrbindingsmiddel. Det tilsatte NaOH var tilstrekkelig til å nøytralisere 80 mol% av akrylsyren.

Oppslemmingen ble innesluttet i Foss, Inc. "GEO-4-REEMAY 60" polyester-duk med en tykkelse på 2 med mer og en basisvekt på 0,166 kg/m , som på forhånd var dyppet i en polymerisasjonsinitiator (en natriumpersulfat-løsning som inneholdt 16-30 % aktivt natriumpersulfat) slik at foliematerialet ble fullstendig mettet og slik at duken, etter vakuumfjerning av initiatoroverskudd, inneholdt 30,1 gram natriumpersulfat- initiator pr. m duk før oppslemmingen ble innesluttet i duken. I den foretrukne utførelsesform ble duken fylt med 43 til 151 gram vannløsning av natriumpersulfat (28 % aktivt stoff) på hver m<2>av duken, til totalt 30,1 gram natriumpersulfat pr. m<2>, og i den polymerisasjonsinitierende duk ble det deretter innesluttet 301 gram pr. m<2>med akrylsyre. Den foretrukne våte fylling med polymerisasjonsløsning var 2497 gram oppslemming pr. m<2>duk. Det ble fremstilt fem forskjellige prøver, hver fylt med forskjellige vekter med oppslemming og hver polymerisert in situ ved forskjellige ovnstemperaturer. Dataene vist i Tabell 1 viser at de lavere temperaturer i området 191 °C til 232 °C ga bedre impermeabiliteter ved testing både med avionisert vann (DI-perm) og med 3,5 % NaCl i vann (3,5 % salt-perm):

Vannpermeabiliteten oppnådd med de hydrauliske barrierer beskrevet her (Tabell 1) sammenlignet med typisk kjent teknikk representert med "ST Bentonite" hydraulisk barriere (Tabell 2), viser en svært uventet vannpermeabilitet for de hydrauliske barrierer tilvirket i henhold til den foreliggende oppfinnelse, spesielt for saltkontaminert vann. De hydrauliske barrierematerialer ifølge kjent teknikk, som har ca. 3 ganger så høy fylling med leire, slipper gjennom ca. 3000 ganger mer med saltkontaminert vann enn de hydrauliske barrierematerialer beskrevet her. For avionisert vann vil de hydrauliske barrierematerialer ifølge kjent teknikk, som igjen inneholder ca. 3 ganger større vekt med leirefylling enn materialene beskrevet her, tillate ca. 3 ganger mer avionisert vann å passere gjennom materialet enn de hydrauliske barrierematerialer beskrevet her.

Claims

1. Fremgangsmåte for tilvirkning av et vannabsorberende foliemateriale,karakterisert vedat den omfatter: å inneslutte i et væskesorberende polymerisasjonsinitierende substrat, eller i et materiale anvendt til å fremstille det væskesorberende polymerisasjonsinitierende substrat, en polymerisasjonsinitiator eller polymerisasjonskatalysator i tilstrekkelig mengde til å initiere polymerisasjon av en senere tilsatt polymeriserbar monomer, slik at det dannes et polymerisasjonsinitierende foliemateriale, å inneslutte en polymerisasjonsoppslemming som inneholder vann, leire og en polymeriserbar monomer, hvor oppslemmingen har et vanninnhold på mindre enn 50 vekt%, i minst en del av tykkelsen av det polymerisasjonsinitierende materiale slik at det oppnås intim kontakt med polymerisasjonskatalysatoren eller polymerisasjonsinitiatoren for derved å initiere polymerisasjon av monomeren, og å oppvarme foliematerialet til en temperatur som er tilstrekkelig til å polymerisere monomeren fullstendig in situ slik at det dannes en polymer, for derved å feste polymeren og leiren til foliematerialet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor polymerisasjonsoppslemmingen inneholder et tverrbindingsmiddel for polymeren, men inneholder ikke noen polymerisasjonskatalysator eller polymerisasjonsinitiator.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor polymerisasjonsoppslemmingen innbefatter en bærer valgt blant vann og et organisk løsningsmiddel, og den polymeriserbare monomer i tilstrekkelig mengde til å oppløse eller fordele tverrbindingsmidlet i monomeren.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-3, hvor foliematerialet, eller et materiale inneholdt i foliematerialet, fylles med et tverrbindingsmiddel og et nøytraliseringsmiddel for monomeren i tillegg til polymerisasjonskatalysatoren eller polymerisasjonsinitiatoren, før monomeren innesluttes i foliematerialet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor nøytraliseringsmidlet fylles i foliematerialet i en tilstrekkelig mengde til å nøytralisere 50-100 mol% av monomeren eller den dannede polymer.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 4-5, hvor nøytraliseringsmidlet fylles i foliematerialet i tilstrekkelig mengde til å nøytralisere polymeren 65-85 mol%.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-6, hvor foliematerialet oppvarmes til en temperatur på minst 100 °C for å oppnå polymerisasjon av monomeren i foliematerialet og for å fordampe vann fra foliematerialet under polymerisasjonen, og for å herde polymeren.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor foliematerialet transporteres gjennom en ovn som har en temperatur på 177 °C til 288 °C for å polymerisere monomeren og for å herde den in situ dannede polymer.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, hvor ovnen har en temperatur i området fra 204 °C til 260 °C.

10. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 -9, hvor polymerisasjonsoppslemmingen inneholder leire i en mengde fra 5 vekt% til 95 vekt%, basert på totalvekten av leire og monomer,

11. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-10, hvor leiren omfatter en vannsvellbar smektittleire.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor den vannsvellbare smektittleire omfatter en natriumsmektittleire.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor natriumsmektittleiren er valgt blant natriummontmorillonitt, natriumbentonitt og blandinger derav.

14. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-13, hvor polymerisasjonsoppslemmingen inneholder fra 20 vekt% til 50 vekt% vann, basert på totalvekten av polymerisasjonsoppslemmingen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor polymerisasjonsoppslemmingen inneholder fra 30 vekt% til 50 vekt% vann, basert på totalvekten av polymerisasjonsoppslemmingen.

16. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 14-15, hvor polymerisasjonsoppslemmingen inneholder fra 30 vekt% til 40 vekt% vann, basert på totalvekten av polymerisasj onsoppslemmingen.

17. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-16, hvor leiren omfatter en vannsvellbar smektittleire i en mengde på minst 50 vekt%, basert på totalvekten av leire i polymerisasj onsoppslemmingen.

18. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-17, hvor leiren omfatter 50-100 vekt% smektittleire, basert på totalvekten av leiren i polymerisasjonsoppslemmingen.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor vektforholdet mellom monomer og leire er i området fra 1:19 til 19:1.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, hvor polymeriseringsoppslemmingen inneholder et tverrbindingsmiddel for polymeren.

21. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 19-20, hvor foliematerialet, eller et materiale inneholdt i foliematerialet, fylles med polymerisasjonskatalysatoren eller polymerisasjonsinitiatoren for monomeren før oppslemmingen innesluttes i foliematerialet.

22. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 19-21, hvor oppslemmingen innbefatter et alkali som nøytraliseringsmiddel for monomeren eller den dannede polymer.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 22, hvor det alkaliske nøytraliseringsmiddel fylles i foliematerialet i tilstrekkelig mengde til å nøytralisere polymeren 65-85 mol%.

24. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 19-23, hvor foliematerialet oppvarmes til en temperatur på minst 100 °C for å oppnå polymerisasjon av monomeren i foliematerialet, for å fordampe vannet fra foliematerialet under polymerisasjon og for å herde polymeren.

25. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 19- 24, hvor foliematerialet transporteres gjennom en ovn med temperatur på 100 °C til 288 °C for å polymerisere monomeren og herde polymeren dannet in situ.

26. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 19-25, hvor ovnen har en temperatur i området fra 177 °C til 288 °C.

27. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 19-26, hvor ovnen har en temperatur i området fra 232 °C til 260 °C.

28. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 19- 22, hvor polymeriseringsoppslemmingen inneholder leire i en mengde fra 50 vekt% til 80 vekt% basert på vekten av leire og nøytralisert monomer.

29. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 19-28, hvor polymerisasjonsløsningen inneholder fra 30 vekt% til 50 vekt% vann, basert på totalvekten av polymeriseringsoppslemmingen.

30. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 19-29, hvor polymeriseringsoppslemmingen inneholder leire i en mengde fra 35 vekt% til 45 vekt% vann, basert på totalvekten av polymeriseringsoppslemmingen.

31. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 19-30, hvor polymeriseirngsoppslem-mingen inneholder fra 35 vekt% til 40 vekt% vann, basert på totalvekten av polymerisasj onsløsningen.

32. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-31, hvor leiren omfatter en vannsvellbar smektittleire.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 32, hvor den vannsvellbare smektittleire omfatter en natriumsmektittleire.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 33, hvor natriumsmektittleiren er valgt blant natriummontmorillonitt, natriumbentonitt og blandinger derav.

35. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 33-34, hvor natriumsmektittleiren er fremstilt ved å ionebytte kalsiumioner med natriumioner i kalsiumsmektittleire.

36. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene krav 19-35, hvor vektforholdet mellom monomer og leire er i området fra 1:1 til 1:5.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 36, hvor vektforholdet mellom monomer og leire er i området fra 1:1 til 1:4.

38. Fremgangsmåte ifølge krav 37, hvor vektforholdet mellom monomer og leire er i området fra 1:2 til 1:4.