PL178930B1 - Blok zawierający cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie oraz sposób wytwarzania bloku zawierającego cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie - Google Patents

Abstract

. Blok zawierajacy czastki polimeru rozpuszczalnego w wodzie, majacy wymiar co najmniej 10 mm i zawierajacy rozpuszczalna lub dyspergowalnaw wodzie matryce woskowa, która jest stala w temperaturze 20°C, topi sie w temperaturze ponizej 250°C, w której sa rozproszone czastki polimeru rozpuszczalnego w wodzie, znamienny tym, ze stosunek wagowy suchej masy czastek polimeru do matrycy woskowej jest ponizej 6:1 i powyzej 1:2, co najmniej 50% wagowych czastek polimeru ma wielkosc powyzej 10 µm i ponizej 100 µm, zas graniczna liczba lepkosciowa polimeru, mierzona wi- skozymetrem z podwieszonym poziomem w 20°C w 1 molowym roztworze chlorku sodu buforowa- nym do pH 7, wynosi co najmniej 4 dl/g. 8. Sposób wytwarzania bloku zawierajacego czastki polimeru rozpuszczalnego w wodzie zdy- spergowane w rozpuszczalnej lub dyspergowalnej w wodzie matrycy woskowej, majacego wielkosc co najmniej 10 mm, znamienny tym, ze wytwarza sie przez polimeryzacje w odwróconej fazie lub polimeryzacje zelowa i nastepnie zmielenie sproszkowany polimer, majacy graniczna liczbe lepko- sciowa, mierzona wiskozymetrem z podwieszonym poziomem w 20°C w 1 molowym roztworze chlorku sodu buforowanym do pH 7, co najmniej 4 dl/g, wyodrebnia sie ze sproszkowanego polimeru frakcje sproszkowanego mialu, w której co najmniej 50% wagowych czastek ma wielkosc miedzy 10 a 100 µm, miesza sie te sproszkowana frakcje mialu z matryca woskowa w temperaturze, w której wosk jest stopiony, w stosunku wagowym suchej masy czastki polimerurmatryca ponizej 6:1 ale powyzej 1:2, a nastepnie tak wytworzona dyspersje chlodzi sie i zestala w znany sposób do bloku majacego wy- miar co najmniej 10 mm. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest blok zawierający cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie oraz sposób wytwarzania bloku zawierającego cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie.

W celu wykorzystania polimeru znajdującego się w takich cząstkach, np. jako środka zwiększającego lepkość lub flokulanta, zwykle najpierw poddaje się cząstki działaniu wody w warunkach umożliwiających ich pełną hydratację, albo z wytworzeniem roztworu polimeru albo też

178 930 zawiesiny silnie spęcznionych cząstek w wodzie. Występująliczne trudności związane z posługiwaniem się cząstkami polimeru przed poddaniem ich działaniu wody i w czasie tej operacji.

Na początku działania wody na cząstkach może wytworzyć się np. warstwa żelu, która może hamować dostęp wody, powodować agregację cząstek i w ten sposób przeszkadzać w ich rozpuszczaniu się lub pęcznieniu. W wielu przypadkach można ograniczyć trudności w wyniku doboru odpowiednich warunków obróbki, jednak niekiedy nie jest to możliwe. Znane jest nakładanie powłok z różnych substancji, w celu zmniejszenia tych trudności. Trudności występują nawet wtedy, gdy cząstki polimeru są stosunkowo duże (np. od 100 pm do 800 pm).

Szczególnie duże trudności występują podczas rozpuszczania w wodzie bardzo drobnych cząstek o wymiarach poniżej 100 pm, a często poniżej 70 p.

Zwykle stosowane sposoby wytwarzania suchych, rozpuszczalnych lub pęczniejących w wodzie cząstek polimeru w postaci proszku (np. polimeryzacja żelowa z następnym rozdrabnianiem i suszeniem lub polimeryzacja perełkowa w odwróconej fazie) powoduje otrzymywanie produktu zawierającego pewną ilość takich bardzo drobnych cząstek. Obróbka proszkowego produktu złożonego z takich bardzo drobnych cząstek lub zawierającego ich znaczne ilości jest niekorzystna, ponieważ wiąże się z różnymi efektami niepożądanymi dla środowiska, dla sypkości i dla rozpuszczania. Zwykle stosuje się zatem oddzielanie niepożądanych bardzo drobnych cząstek od cząstek większych, a wtedyjest konieczne znalezienie dla nich zastosowania. Zwykle zawraca sięje do procesu, często po zagregowaniu w wyniku kontaktu z wilgocią, przy czym proponowano różne sposoby agregowania przy użyciu małej ilości środka wiążącego (patrz np. opisy EP-A-326382 i EP-A-401044). Wiadomo także, że powlekanie cząstek może ułatwiać późniejsze ich rozpraszanie w wodzie.

Według opisu U. S. 3 839 500 powleka się cząstki polimeru przy użyciu od 0,1 do 20% wagowych, zwykle od 0,1 do 10% wagowych, poli(glikolu alkilenowego). Wspomniano, że sposób ten powoduje zmniejszenie udziału bardzo drobnych cząstek w wyniku ich aglomeracji i wytworzenia większych cząstek. Glikol nakłada się zwykle z roztworu, ale wspomniano też, że można powlekać przez zmieszanie cząstek ze stałym granulowanym poli(glikolem alkilenowym) w obracającym się bębnie lub mieszalniku w temperaturze wystarczającej do stopienia glikolu, następnie produkt chłodzi się, z jednoczesnym mieszaniem, i ochłodzony produkt odbiera się z mieszalnika.

Według opisu U. S. 4 389 506 bardzo drobne cząstki proszkowego polialkoholu winylowego) poddaje się aglomeracji przez stykanie ich z 0,5 do 4% stopionego poli(glikolu etylenowego). Inne sposoby powlekania lub aglomeracji cząstek polimeru podano w opisach DE-A-2616'639, JP-A-57049643 i JP-A57162610. Według opisu U. S. 3 891 592 wprowadza się poli(glikol alkilenowy) do fazy wodnej podczas polimeryzacji emulsyjnej olej-w-wodzie, w celu uzyskania aglomeracji cząstek emulsji.

Jakkolwiek zwykle stosowanym sposobem jest rozpuszczanie w wodzie ziarnistego polimerowego flokulanta rozpuszczalnego w wodzie z utworzeniem rozcieńczonego wodnego roztworu polimeru i następne dodawanie tego roztworu do zawiesiny, która ma być flokulowana, to znane sątakże inne sposoby wprowadzania polimerowego flokulanta do zawiesiny. W szczególności, znane j est umieszczanie bloków zawieraj ących flokulant w płynącym strumieniu, aby spowodować erozję bloku i porywanie flokulanta z bloku. Znany jest np. przepływ zawiesiny obok bloku utworzonego z mieszaniny ziarnistego flokulatna polimerowego i z soli, takiej jak węglan sodu. Według opisu JP-B-4726584 (J.P-A-44102922) wytwarza się spieniony blok z polimeru, takiego jak poli(ester akrylowy), polimeru alginianowego, siarczanu glinu, wody i środka pianotwórczego. Według opisu EP-A-255 283 otrzymuje się bloki z rozpuszczalnego w wodzie koagulanta, z wielowartościowego metalu i z ziarnistego polimerowego flokulanta, po czym powierzchnia bloków ulega erozji w wyniku zanurzenia go w przepływającym strumieniu z utworzeniem roztworu koagulanta, w którym zawarte są porwane cząstki flokulanta. Wadą tych wszystkich bloków może być niedostateczna erozja, np. z powodu utworzenia się dokoła nich ochronnej warstwy żelu polimerowego flokulanta. Trudność tę może usunąć dodatek koagulanta lub prostej soli, lecz może to z

178 930 kolei spowodować inne trudności. Np. jest niepożądane rozpuszczanie koagulanta typu wielowartościowej soli metalu w zawiesinie lub w wodzie płynącej obok klocków.

Celem wynalazkujest uzyskanie bloków, które mogą uwalniać efektywnie cząstkowy materiał polimeryczny do płynącego strumienia, który powoduje erozje bloku, dzięki czemu polimer może działać jako flokulant albo zagęstnik.

W opisach patentowych US-Ą-3305019 iUS-A-3435618 opisano wytłaczane wyroby flokulujące ze sproszkowanego polimeru w rozpuszczalnej w wodzie matrycy, na przykład z poli(glikolu etylenowego). W US-A-3305019 wyrób ma formę pręta lub peletki i jest stosowany w rurach do odwiertów naftowych. W US-A-3435618 wyrób może mieć formę wytłaczanego cylindra, a polimer jest flokulantem. Opisano jego zastosowanie w kanałach irygacyjnych dla wspomagania penetracji wody do gleby i zamieszczono ostrzeżenie, że ilość flokulanta która rozpuszcza się musi być wystarczająco niska, tak aby zapobiec wszelkim tendencjom do flokulacji cząstek zawieszonych w wodzie do nawadniania.

Przedmiotem wynalazku jest blok zawierający cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie, mający wymiar co najmniej 10 mm i zawierający rozpuszczalną lub dyspergowalnąw wodzie matrycę woskową, która jest stała w temperaturze 20°C, topi się w temperaturze poniżej 250°C, w której są rozproszone cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie, charakteryzujący się tym, że stosunek wagowy suchej masy cząstek polimeru do matrycy woskowej jest poniżej 6:1 i powyżej 1:2, co najmniej 50% wagowych cząstek polimeru ma wielkość powyżej 10 pm i poniżej 100 pm, zaś graniczna liczba lepkościowa polimeru, mierzona wiskozymetrem z podwieszonym poziomem w 20°C w 1 molowym roztworze chlorku sodu buforowanym do pH 7, wynosi co najmniej 4 dl/g.

Korzystnie blok według wynalazku zawiera cząstki polimeru wytwarzane na drodze polimeryzacji w odwróconej fazie.

Szczególnie korzystnie blokjako cząstki polimeru zawiera miał oddzielony z cząstek polimeru wytworzonych na drodze polimeryzacji perełkowej w odwróconej fazie lub na drodze polimeryzacji żelowej.

Korzystnie co najmniej 90% wagowych cząstek polimeru ma wielkość poniżej 100 pm.

Korzystna jest matryca woskowa w przeważającej części z poli(glikołu etylenowego), a cząstkami polimeru sąkorzystnie cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie, z rozpuszczalnego w wodzie etylenowo nienasyconego monomeru lub mieszaniny monomerów, zwłaszcza polimeru zawierającego 10 do 70% wagowych akrylanu sodu i 90 do 30% wagowych akryloamidu, mającego graniczną liczbę lepkościową 8 do 18 dl/g.

Korzystnie stosunek wagowy suchej masy cząstek polimeru do matrycy woskowej wynosi od 3:1 do 1:1.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania bloku zawierającego cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie zdyspergowane w rozpuszczalnej lub dyspergowalnej w wodzie matrycy woskowej, mającego wielkość co najmniej 10 mm, charakteryzujący się tym, że wytwarza się przez polimeryzację w odwróconej fazie lub polimeryzację żelową i następnie zmielenie sproszkowany polimer, mający graniczną liczbę lepkościową, mierzoną wiskozymetrem z podwieszonym poziomem w 20°C w 1 molowym roztworze chlorku sodu buforowanym do pH 7, co najmniej 4 dl/g, wyodrębnia się ze sproszkowanego polimeru frakcję sproszkowanego miału, w której co najmniej 50% wagowych cząstek ma wielkość między 10 a 100 (im, miesza się tę sproszkowaną frakcję miału z matrycąwoskowąw temperaturze, w której woskjest stopiony, w stosunku wagowym suchej masy cząstki polimeru:matryca poniżej 6:1 ale powyżej 1:2, a następnie tak wytworzoną dyspersję chłodzi się i zestala w znany sposób do bloku mającego wymiar co najmniej 10 mm.

Wytworzony blok według wynalazku ma zwykle początkowo co najmniej jeden wymiar większy niż 10 mm, np. co najmniej 20 mm lub co najmniej 30 mm. Blok wytwarza się na ogół ze stopionej zawiesiny przez jej formowanie lub odlewanie. Np. można wylewać stopioną zawiesinę na powierzchnię, która służyjako otwarta forma lub możnająprasować pod ciśnieniem atmosferycznym lub zwiększonym. Można także wytwarzać blok przez wytłaczanie stopionej kompozycji.

178 930 .5

Jest także możliwe wytwarzanie bloku przez wytłaczanie, cięcie lub inne formowanie zestalonej kompozycji, o ile matryca woskowa jest dostatecznie miękka, aby takie wytłaczanie, cięcie lub inne formowanie było możliwe.

Wynalazek obejmuje bloki otrzymane przez wytłaczanie lub inne rozdrabnianie dużego bloku lub płyty produktu, np. przez cięcie bloku lub płyty na odpowiednie wymiary, a także bloki wytwarzane od razu o odpowiednich wymiarach, np. przez odlewanie lub prasowanie.

Stosunek wagowy suchych składników nie może być zbyt duży, ponieważ w przeciwnym razie zawiesina cząstek polimeru w stopionym wosku będzie tak sztywnąpastą, że nie będzie możliwe jej dogodne formowanie przez mieszanie i następne przerabianie na stały produkt o pożądanym kształcie. Stosunek ten musi być niższy od 6:1 (około 86% cząstek polimeru i 14% wosku). Największy stosunek odpowiedni dla danej mieszaniny zależy od warunków przerobu, rodzaju i wymiaru cząstek polimeru i rodzaju wosku, ale zwykle jest nie większy niż 5: 1 (83% polimeru i 17% wosku), a często poniżej 4:1 (80% polimeru i 20% wosku). Dla wielu produktów nie jest on większy niż 3:1 (75% polimeru i 25% wosku).

Z punktu widzenia wytwarzania zwykle nie ma krytycznej dolnej granicy wartości tego stosunku i produkt można wytwarzać ze znacznym nadmiarem wosku. Jest to pożądane i korzystne wtedy, gdy sam wosk stanowi składnik przydatny dla użytkownika (a nie jestjedynie rozcieńczalnikiem lub spoiwem). Np. gdy jest pożądane dostarczenie większej ilości wosku (np. 10 części) i małej ilości ziarnistego polimeru (1 części) do układu farby drukarskiej lub innego układu, to produkt może mieć skład, który spełnia te wymagania. Jednakże stosunek ten nie jest mniejszy niż 1:2 (33% polimeru i 67% wosku).

Blok według wynalazku jest zwykle prawie bezwodny, a więc cząstki polimeru są zwykle prawie bezwodne.

Dyspersję cząstek polimeru w stopionym wosku można wytwarzać przez zwykłe zmieszanie cząstek w postaci · proszku ze stopionym woskiem. Co najmniej 50% wagowych proszku ma wielkość powyżej 10 pm i poniżej 100 pm. Sproszkowany polimer można wytworzyć dowolnym znanym sposobem, takimjak polimeryzacja żelowa z następnym rozdrabnianiem i suszeniem lub polimeryzacja perełkowa w odwróconej fazie z następnym suszeniem i oddzielćniem ziaren z cieczy organicznej. Sposoby te dają zwykle wymiary 90% wagowych cząstek w zakresie od 100 do 1000 pm po usunięciu miału. Korzystnie stosuje się sproszkowane cząstki, będące frakcją oddzieloną z mieszaniny bardzo miałkich cząstek z grubszymi cząstkami. Oddzielone miałkie cząstki mają w 90% wagowych wymiary poniżej 100 pm lub często mniej niż 90% wagowych wymiary poniżej 70 pm.

Gdy cząstki polimeru wytwarza się sposobem polimeryzacji w odwróconej fazie i dostarcza w postaci zawiesiny w odwróconej fazie, to zawiesinę cząstek w stopionym wosku można przygotować przez wytworzenie wodnej lub, korzystnie, bezwodnej zawiesiny w odwróconej fazie cząstek polimeru w lotnej cieczy organicznej, w której woskjest mieszany (jako roztwór lub zawiesina) i przez oddestylowanie cieczy organicznej w temperaturze powyżej temperatury topnienia wosku. Zwykle wytwarza się cząstki polimeru przez polimeryzację w odwróconej fazie w lotnej cieczy pod nieobecność wosku, w celu wytworzenia zawiesiny polimeru w lotnej cieczy, następnie wprowadza się wosk z jednoczesnym mieszaniem do cieczy organicznej, zwykle w temperaturze powyżej temperatury topnienia wosku, po czym ciecz organiczną oddestylowuje się z zawiesiny. Polimeryzację można prowadzić zwykłym sposobem, stosując inicjator w celu wywołania polimeryzacji, stabilizator polimeru i/lub emulgator, w celu ułatwienia powstawania początkowej zawiesiny i zwiększenia jej trwałości.

Początkowa zawiesina w odwróconej fazie zawiera wodę w polimerze i pewna ilość lub cała ilość wody może być oddestylowana podczas destylacji cieczy organicznej, o ile nie została już przed tym usunięta przez destylację. Cząstki polimeru w ochłodzonym ciele stałym są zatem zwykle prawie bezwodne, np. zawierają poniżej 10% wagowych wody w przeliczeniu na polimer.

Zamiast wytwarzania cząstek sposobem polimeryzacji w odwróconej fazie w lotnej cieczy można zmieszać wytworzony wstępnie proszek z lotną cieczą, w celu przygotowania wyjściowej zawiesiny.

178 930

Lotną ciecząmoże być np. alifatyczny lub aromatyczny lub cykloalifatyczny węglowodór, a także eter, ester, lub alkohol, lub mieszanina dwu lub kilku spośród nich, o ilejest ona dostatecznie lotna, aby można było oddestylowaćjąpod koniec sposobu, i o ilejest prawie niemieszalna z wodą. Przykładowo można wymienić: Exxsol (nazwa handlowa), toluen, ksylen, heksan, cykloheksan, alkohol diacetonowy, octan etylu, octan butylu i eter monometylowy glikolu propylenowego.

Woskiem może być dowolna substancja lub mieszanina, którajest stała w temperaturze pokojowej, lecz jest ciekła w temperaturze, w jakiej usuwa się lotną ciecz lub też, w sposobie stosującym cząstki proszkowe, w odpowiedniej temperaturze mieszania wosku z cząstkami. Zwykle temperatura topnienia wosku powinna być powyżej 30°C, a często powyżej 40°C. Zwykle niepożądanajest konieczność ogrzewania mieszaniny do zbyt wysokiej temperatury i dlatego temperatura topnienia wosku nie jest wyższa od 200°C, a najkorzystniej nie jest wyższa od 120°C. Sąto wartości temperatury topnienia matrycy, a zatem może to być temperatura topnienia pojedynczej substancji, gdy matrycę tworzy pojedyncza substancja, lub może to być temperatura topnienia stopionej mieszaniny tworzącej matrycę.

Wosk dobiera się korzystnie w taki sposób, aby z łatwością topił się, rozpuszczał lub tworzył zawiesinę w normalnych warunkach stosowania stałego produktu.

Woskiem o określonej temperaturze topnienia może być pojedyncza substancja lub może to być mieszaninajednej lub kilku substancji, które stanowią matrycę. Taka dowolna mieszanina może zawierać substancję, która nie tworzy części fazy stopionej, gdy cała mieszanina woskujest stopiona, lecz ilość nietopliwych składników powinna być zwykle możliwie mała, ponieważ ich występowanie powoduje zmniejszenie liczby cząstek polimeru, jakie mogą być zadowalająco włączone w część produktu tworzącą fazę stopioną.

Składniki, które są wprowadzane z woskiem, i które nie przechodzą do fazy stopionej, są wyłażone z wartości stosunku cząstki polimeru: matryca woskową i występują w bardzo małych ilościach, zwykle poniżej 20% wagowych, a nawet poniżej 5% wagowych w przeliczeniu na fazę stopioną. W pewnych przypadkach mogą być potrzebne większe ilości, jeśli składniki mają dać użyteczne działanie. Np. może być dodawany koagulant na podstawie wielowartościowego metalu. Substancje, które są w roztworze w fazie stopionej (w której nie jest możliwe łatwe oznaczenie zawierającej je fazy heterogenicznej), mogą być uważane za część matrycy woskowej, ale ponownie występująjedynie w małych ilościach, poniżej 20% wagowych, a zwykle poniżej 5% wagowych w stosunku do topliwych składników matrycy. Całkowita ilość nietopliwej substancji wynosi zwykle poniżej 20% wagowych, a na ogół poniżej 5% w stosunku do substancji topliwej w matrycy. Dodatkami, jakie mogąbyć wprowadzane do wosku, są dodatki zapobiegające aglomeracji, zmniejszające lepkość stopu lub umożliwiające rozproszenie wosku w wodzie. Przykładami są kopolimery blokowe tlenek etylenu - tlenek propylenu, np. Pluronic 3100, Pluronic 6200 (nazwa handlowa).

W celu ułatwienia emulgowania wosku w wodzie użytej do rozpuszczania może być korzystne dodanie emulgatora. Jednakże do rozerwania matrycy może wystarczyć ciśnienie osmotyczne, powstające podczas wchłaniania wody przez cząstki polimeru.

Matryca woskowa może składać się z wosków rozpuszczalnych lub dyspergowalnych w wodzie, albo może zawierać takie woski. Ilość tych wosków przeważa (powyżej 50% wagowych w przeliczeniu na matrycę), a korzystnie wynosi powyżej 80% wagowych. Jako przykłady można podać: poli(glikole etylenowe), np. PEG 1450, PeG 4000, PEG 8000, estry poli(glikolu etylenowego), np. distearynian PEG 8000, kwasy tłuszczowe, np. kwas stearynowy, lub ich sole, np. stearynian sodu lub amonu, amidy kwasów tłuszczowych, np. dietanoloamid kwasu stearynowego, alkohole tłuszczowe, czwartorzędowe woski tłuszczowe, takie jak produkt reakcji N-hydroksyetyloetylenodiaminy z kwasem stearynowym, następnie czwartorzędowany siarczanem dimetylu, lub mieszaninę dwu lub kilku takich związków.

Jako część lub całość matrycy woskowej mogąbyć stosowane mieszalne w oleju, niskotopliwe woskowe środki powierzchniowo czynne (np. środki o nazwie handlowej „Dobanol”).

Jeśli jest pożądane podwyższenie szybkości rozpuszczania lub rozrywania matrycy woskowej podczas wprowadzania do wody produktu według wynalazku, to można dodawać sub178 930 stancje zwiększające rozpuszczalność matrycy w wodzie lub jej przepuszczalność wody. . Jeśli jest pożądane zmniejszenie szybkości rozpuszczania lub rozrywania matrycy, to można dodawać substancje ograniczające hydrofitowy charakter matrycy. Np. w celu zmniejszenia szybkości rozpuszczania można mieszać poli(glikol etylenowy) lub inny wosk hydrofitowy z woskiem hydrofobowym, takim jak kwas stearynowy.

Rozpuszczalne w wodzie cząstki polimeru wytwarza się zwykle z rozpuszczalnego w wodzie, monoetylenowo nienasyconego monomeru lub mieszaniny monomerów. Polimerem takim jest korzystnie polimer akrylowy.

Monomerami mogąbyć monomery anionowe albo kationowe albo niejonowe. Mieszaniny mogąbyć amfoteryczne, lecz zwykle skladąjąsię z monomerów anionowych i niejonowych lub z kationowych i niejonowych.

Odpowiednimi monomerami anionowymi są takie monomery, jak kwas (met)akrylowy, włącznie z jego solami metalu alkalicznego, solami amonowymi lub aminowymi, oraz inne etylenowo nienasycone monomery typu kwasu karboksylowego lub sulfonowego. Odpowiednimi monomerami kationowymi są takie monomery, jak (met)akryloamid lub (met)akrylan dialłdloaminoalkilowy, zwykle jako czwartorzędowe sole amonowe lub sole z addycji kwasów, oraz chlorek diallilodimetyloamoniowy. Odpowiednimi monomerami niejonowymi są takie monomery, jak akryloamid i N-winyloformamid. Monomery i warunki polimeryzacji ustala się w zwykły sposób, z uwzględnieniem pożądanego końcowego zastosowania produktu, np. jako flokulanta lub środka zwiększającego lepkość.

Bloki według wynalazku sąłatwe do wytwarzania i sąprzydatne jako substancje pośrednie do wytwarzania innych produktów, lecz mogąbyć także stosowanejako takie. Klocki mają dobre właściwości mechaniczne i mogą mieć określony z góry i kontrolowany kształt i wymiary.

Bloki według wynalazku można ciąć lub rozdrabniać w inny sposób, aby otrzymywać mniejsze granulki, np. o wszystkich wymiarach poniżej 5 mm, a nawet poniżej 1 mm. Granulki mają zwykle wymiary co najmniej 50 pm, a często co najmniej 100 pm.

Bloki według wynalazku, takie jak tabletki lub granulki, o wymiarach powyżej 10 mm, mogą być zanurzone w strumieniu wodnym, zwykle w strumieniu wodnej zawiesiny. Bloki są erodowane przez płynący strumień, w wyniku czego następuje uwolnienie z matrycy woskowej cząstek polimeru z rozpuszczaniem się polimeru i następną obróbkąpłynącego strumienia, którym może być wodna zawiesina ciał stałych. Bloki takie można z łatwością wytwarzać i uzyskiwać dobrze regulowane uwalnianie polimeru do strumienia wodnego, przy czym są one niełamliwe. Szybkość uwalniania można regulować, m. in. przez dobór ilości i rodzaju wosku.

Można zanurzyć pojedynczy, samopodtrzymujący się blok w wybranym miejscu płynącego strumienia, lub można zanurzyć w strumieniu większąliczbę tabletek lub innych bloków. Możnaje np. przetrzymywać w porowatej klatce lub w innym pojemniku.

Zwykle najmniejszy wymiar klocków wynosi co najmniej 20 mm lub 30 mm, a największy wymiar np. od 100 do 500 mm.

Cząstki polimeru dobiera się z uwzględnieniem przewidywanego zastosowania bloków. Np. cząstki polimeru mogąbyć takie, aby blok zwiększał lepkość płynącego strumienia. Jednakże korzystnie cząstki polimeru są takie, aby blok powodował flokulację w strumieniu lub w zawiesinie, do której ten strumień wpływa. Blok może zatem służyć do ułatwiania sedymentacji, zagęszczania lub odwadniania zawiesiny. Można stosować mieszaninę kilku rodzajów polimerów, jeśli to jest pożądane, np. mostkujący flokulant.

Polimer ma graniczną liczbę lepkościową powyżej 4 dl/g. W tym opisie graniczna liczba lepkościowa jest mierzona w wiskozymetrze z podwieszonym poziomem w temperaturze 20°C w 1 molowym roztworze chlorku sodu buforowanego do pH 7. Taki polimer może służyć jako flokulant mostkujący.

Korzystnymi polimerami flokulantami są polimery anionowe, a zwłaszcza polimery kwasu akrylowego (lub jego soli rozpuszczalnej w wodzie) i akryloamidu. Korzystnymi polimerami anionowymi są polimery zawierające od 10 do 70% wagowych akrylanu i sodu i od 90 do 30%

178 930 wagowych akryloamidu. Wytwarza się je zwykle sposobem polimeryzacji perełkowej lub polimeryzacji żelowej.

Flokulanty wytwarzane z mieszaniny monomerów anionowych i niejonowych, takich jak opisane powyżej, są szczególnie odpowiednie, gdy płynący strumień, który ma być fłokulowany, jest zawiesiną substancji nieorganicznej. Gdy zawiesinajest głównie z substancji organicznej, to flokulantemjest na ogół flokulant kationowy, np. wytwarzany z mieszaniny od 10 do 80% wagowych, często od 10 do 50% wagowych akrylanu lub metakrylanu dialkiloaminoalkilu w postaci soli, przy czym resztę stanowi akryloamid.

Płynący strumień poddany działaniu polimeru erodowanego z klocków można poddawać następnym operacjom, takim jak sedymentacja flokulowanych ciał stałych. Liczbę i wymiary klocków potrzebnych do uzyskania korzystnego efektu można z łatwością oznaczyć na podstawie rutynowych doświadczeń.

Innymi produktami według wynalazku są stosowane w rolnictwie środki do kondycjonowania gleby, np. wtedy, gdy cząstkami polimeru są bardzo drobne cząstki anionowego rozpuszczalnego polimeru nadającego się jako środek do kondycjonowania gleby.

Poniżej podano przykłady.

Przykład I części wagowych kopolimeru 30:70 akrylan sodu akryloamid (graniczna liczba lepkościowa około 12, wymiary cząstek< 150 pm zawieszono w 30 częściach wagowych stopionego PEG 4000 i ochłodzono, otrzymując blok flokulanta długości 140 mm i średnicy 90 mm.

W zwykłej praktyce można umieścić taki blok w zawiesinie płynącej poprzez blok, aby erodować z bloku polimer. Można też pociąć go na mniejsze bloki, które można umieścić w klatce lub innym pojemniku w płynącej zawiesinie. W celu laboratoryjnego zademonstrowania działania klocka umieszczono 2 g porcję klocka w rurce z tworzywa sztucznego długości 300 mm i średnicy 50 mm. Rurkę zamocowano w uchwycie pod kątem 45° do poziomu i blok flokulanta przytrzymywano w pobliżu dna za pomocą kilku pasków drucianych.

Do rurki pompowano w sposób ciągły z szybkością 500 m³/min. 2% zawiesinę kaolinu o wymiarach cząstek 80% <2 pm i pozwalano jej na swobodny przepływ nad blokiem i z rurki. W celu oceny stopnia flokulacji mierzono w następujący sposób w określonych odstępach czasowych szybkość osadzania się ciał stałych:

500 cm3 próbki zawiesiny poddanej działaniu bloku zebrano z dna rurki i przeniesiono do 500 cm3 cylindra. Cylinder odwrócono jeden raz i mierzono opadanie linii mułu ciał stałych między dwoma stałymi punktami.

Szybkość opadania zawiesiny nie poddanej działaniu bloku wynosiła około 0,7 cm/min. Szybkości opadania otrzymane po przepuszczaniu zawiesiny koło klocka były stałe i wynosiły> 10 cm/min. w przypadku przepuszczenia ponad 160 dm3 zawiesiny. Uzyskiwano dobrą flokulację, aż do całkowitego rozpuszczenia się bloku.

Nie stwierdzono żadnego blokowania żelem lub nadmiernego rozpuszczania się, gdy blok pozostawiono na 16 godzin w zawiesinie, a także nie stwierdzono żadnego blokowania żelem, gdy blok pozostawiono do wyschnięcia w ciągu 16 godzin i następnie użyto ponownie, tj. stwierdzono dobrą flokulację zaraz po ponownym rozpoczęciu przepływu zawiesiny.

Ten przykład pokazuje, że bloki flokulanta według wynalazku mogą być tak przygotowane, że będą ulegać erozji z kontrolowaną szybkością bez zanieczyszczania wody z erozji przeszkadzającymi składnikami (takimi jak nieorganiczne koagulanty lub sole) i bez wyraźnych trudności spowodowanych blokowaniem.

Przykład II

Sposobem z przykładu I wytworzono 3 kg bloków z około 60 części wagowych kopolimeru 10% akrylanu sodu z 70% akryloamidu o wymiarach cząstek poniżej 150 pm i około 40 części wagowych stopionego poli(glikolu etylenowego).

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Blok zawierający cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie, mający wymiar co najmniej 10 mm i zawierający rozpuszczalną lub dyspergowalnąw wodzie matrycę woskową która jest stała w temperaturze 20°C, topi się w temperaturze poniżej 250°C, w której są rozproszone cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie, znamienny tym, że stosunek wagowy suchej masy cząstek polimeru do matrycy woskowej jest poniżej 6:1 i powyżej 1:2, co najmniej 50% wagowych cząstek polimeru ma wielkość powyżej 10 pm i poniżej 100 pm, zaś graniczna liczba lepkościowa polimeru, mierzona wiskozymetrem z podwieszonym poziomem w 20°C w 1 molowym roztworze chlorku sodu buforowanym do pH 7, wynosi co najmniej 4 dl/g.
2. 2. Blok według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera cząstki polimeru wytwarzane na drodze polimeryzacji w odwróconej fazie.
3. 3. Blok według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, żejako cząstki polimeru zawiera miał oddzielony z cząstek polimeru wytworzonych na drodze polimeryzacji perełkowej w odwróconej fazie lub na drodze polimeryzacji żelowej.
4. 4. Blok według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej 90% wagowych cząstek polimeru ma wielkość poniżej 100 pm.
5. 5. Blok według zastrz. 1, znamienny tym, że matryca woskowajest w przeważającej części z poli(glikolu etylenowego), a cząstkami polimeru są cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie, z rozpuszczalnego w wodzie etylenowo nienasyconego monomeru lub mieszaniny monomerów.
6. 6. Blok według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera cząstki polimeru zawierającego 10 do 70% wagowych akrylanu sodu i 90 do 30% wagowych akryloamidu, mającego graniczną liczbę lepkościową 8 do 18 dl/g.
7. 7. Blok według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek wagowy suchej masy cząstek polimeru do matrycy woskowej wynosi od 3:1 do 1:1.
8. 8. Sposób wytwarzania bloku zawierającego cząstki polimeru rozpuszczalnego w wodzie zdyspergowane w rozpuszczalnej lub dyspergowalnej w wodzie matrycy woskowej, mającego wielkość co najmniej 10 mm, znamienny tym, że wytwarza się przez polimeryzacj ę w odwróconej fazie lub polimeryzację żelową i następnie zmielenie sproszkowany polimer, mający graniczną liczbę lepkościową, mierzoną wiskozymetrem z podwieszonym poziomem w 20°C w 1 molowym roztworze chlorku sodu buforowanym do pH 7, co najmniej 4 dl/g, wyodrębnia się ze sproszkowanego polimeru frakcję sproszkowanego miału, w której co najmniej 50% wagowych cząstek ma wielkość między 10 a 100 Jim, miesza się tę sproszkowaną frakcję miału z matrycą woskową w temperaturze, w której wosk jest stopiony, w stosunku wagowym suchej masy cząstki polimeru:matryca poniżej 6:1 ale powyżej 1:2, a następnie tak wytworzoną dyspersję chłodzi się i zestala w znany sposób do bloku mającego wymiar co najmniej 10 mm.