Абсорбирующий волокнисто-пористый материал

01 20/28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Специальное конструкторское бюро с опытным производством института механики металлополимерных систем АНБ(73) Патентообладатель Специальное конструкторское бюро с опытным производством института механики металлополимерных систем АНБ(57) Абсорбирующий волокнисто-пористый материал для сбора разливов сырой нефти или продуктов ее переработки, состоящий из хаотически расположенных волокон термопластического полимера диаметром 5-20 мкм,плотностью 0,01-0,3 г/см 3, отличающийся тем, что последний содержит в своей структуре до 60 волокон,сформированных в жгуты и клубочки, образующих капилляры, за счет которых происходит дополнительное впитывание и удерживание жидкости. Изобретение относится к области производства нетканых волокнисто-пористых полимерных материалов,используемых в качестве абсорбентов. Известны различные материалы, используемые в качестве абсорбентов, например порошковые материалы, волокнисто-пористые материалы, комбинированные материалы (состоящие из нескольких различных слоев) и т.п. Так, например, известен порошкообразный абсорбент Рауфлекс 1, который рекомендуется для обезвреживания и сбора пролитых на землю или воду нефтепродуктов, масел или иных органических веществ. Порошок высыпается на загрязняющее пятно и связывает вещество в желеобразную массу, которая может быть собрана и удалена. При хранении эта масса не разлагается и не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. При сжигании образуется минимальное количество вредных окислов. Более перспективными являются волокнисто-пористые и комбинированные абсорбенты, т.к. сбор порошковых абсорбентов, после того как они впитали разлитые жидкие вещества, довольно трудоемкий процесс. Известен, например, пакет для сбора разлитых в производственных условиях жидкостей 2, например машинного и смазочного масла, состоящий из нескольких примыкающих друг к другу слоев полимерного материала. Пакет сложен из перегнутого несколько раз одного листа указанного материала, имеет в поперечном сечении форму прямоугольника с соотношением ширины к высоте от 101 до 11 и способен за два часа поглотить минерального масла в 7 раз больше своего веса. Известен складчатый эластичный лист из нетканого волокнистого материала 3, изготовленный с помощью растягивающейся и сжимающейся поверхности формования. Поверхность формования вначале растягивают и формуют на ней отделяющийся слой нетканых волокон. Затем упомянутую поверхность сжимают,создавая в слое волокон складки, и отделяют полученный складчатый лист от поверхности формования, находящейся в сжатом состоянии. 2155 1 Известно абсорбирующее устройство с защитными карманами 4, которое содержит проницаемый для жидкости абсорбирующий элемент, имеющий наружный облицовочный слой, выполненный из термопласта. Внутренний слой этого элемента выполнен из смеси термопластичных и целлюлозных волокон. Наружный слой соединяют ультразвуковой сваркой с термопластичными волокнами внутреннего слоя, обеспечивая соединение слоев и проход жидкости сквозь эти слои. Абсорбирующий элемент снабжен подложкой, выполненной из непроницаемого для жидкости материала. К подложке прикреплены приспособления для подъема и складирования устройства без контакта с абсорбирующим элементом. В Финляндии разработан волокнисто-пористый материал 5, изготовленный из полимерных волокон, который используется для поддержания чистоты в гаражах, цехах, кухнях, промышленных предприятиях и т.д. Этот материал за 20 секунд может поглотить жидкости по весу в 20 раз больше, чем его собственный вес. Все вышеуказанные волокнисто-пористые абсорбенты состоят из однородного волокнистого материала,снабженного порами, проходами для сбора и накопления впитываемой жидкости. Но все эти материалы не обладают высокой скоростью пропитки, большими абсорбционными и удерживающими свойствами. Наиболее близким, из числа известных, по технической сущности и достигаемому результату является патент США 4917936 6 - это абсорбирующая подкладка для продуктов из мяса и птицы. Последняя содержит верхний и нижний слои полимерной пленки, в каждом из которых выполнены сквозные отверстия заданного размера. Между этими слоями уложен слой абсорбента постоянной толщины. Этот слой образован большим количеством волокон абсорбирующего материала, связанных так, что между ними образуются промежутки,проходящие сквозь весь слой абсорбента. В этом слое между волокнами распределены гранулы суперабсорбента, зафиксированные от возможности перемещения названными волокнами. Для удержания слоя абсорбента между верхней и нижней пленками эти пленки соединены одна с другой хотя бы вдоль части кромок. Волокна абсорбирующего материала и частицы суперабсорбента обеспечивают поглощение жидкости, прошедшей в этот слой, не допуская обратного прохода жидкости. Производство абсорбирующей прокладки, по меньшей мере, четырехстадийный процесс, абсорбционный слой его состоит из двух компонентов волокон абсорбирующего материала и суперабсорбента, кроме того скорость впитывания жидкости таким материалом, из-за отсутствия прямого контакта жидкости с абсорбционным слоем, невысокая и собрать с его помощью пролитые жидкости трудно. Задача настоящего изобретения - увеличение скорости и количества впитываемых жидкостей (например масел, нефтепродуктов и т.п.) и прочное удержание их в объеме материала. Причем технология изготовления материала должна быть максимально простой. Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый материал состоит из хаотически расположенных волокон термопласта диаметром от 5 до 20 мкм, часть из которых сформирована в жгуты и клубочки, образующие капилляры, за счет которых происходит быстрое дополнительное впитывание и удерживание жидкости. Количество волокон, участвующих в образовании структурных элементов, может доходить до 60,остальные 40 волокон составляют основу материала. Жгуты образованы несколькими скрученными вместе волокнами, клубочки - одним или несколькими волокнами, закрученными в клубок. Сформированные из полимерных волокон жгуты и клубочки распределены хаотично по всему объему материала, причем жгуты направлены как вдоль, так и поперек его. Плотность такого материала находится в пределах от 0,01 г/см 3 до 0,3 г/см 3. Предлагаемый материал способен впитывать жидкость в количестве в 40-50 раз превышающем их собственный вес. Он прост в эксплуатации легко растилается на поверхность разлитых нефтепродуктов, быстро их впитывает и хорошо удерживает в своем объеме, а затем легко собирается. Получают такой материал распылением расплава термопластичного полимера потоком нагретого воздуха на волокна. Термопластичное полимерное сырье загружается в бункер генератора волокон, нагревается, плавится,гомогенизируется и направляется в распылительное устройство, куда также подается нагретый воздух, струе которого сообщается закрученное по спирали направление. Полимер, на выходе из сопла распылительного устройства, подхватывается воздушной струей, вытягивается в процессе полета, образуя при этом так называемый факел распыления. Волокна в факеле распыления, находясь в вязкотекучем состоянии, наслаиваются на установленную под углом 90 к оси факела подложку (например барабан, совершающий вращение и возвратно-поступательное перемещение), на которой происходит формирование волокнистопористого абсорбирующего материала. Для получения в структуре материала жгутов и клубочков расстояние между соплом распылительного устройства и поверхностью подложки устанавливается довольно большим (350-600 мм), при этом волокна вытягиваются до диаметра 20-5 мкм. На этом расстоянии скорость воздушного потока снижается настолько, что происходит сворачивание нескольких волокон в жгуты, а за счет остаточного крутящего момента скручивание отдельных волокон в клубочки. Причем, чем больше 2155 1 расстояние до подложки, тем тоньше волокна и большее их количество участвует в образовании жгутов и клубочков. Плотность формируемого материала находится в пределах от 0,01 г/см 3 до 0,30 г/см 3. Технология получения предлагаемого абсорбирующего волокнисто-пористого материала проста и одностадийна. Испытания материала показали, что лучшими абсорбционными свойствами обладают материалы содержащие от 30 до 60 жгутов и клубочков (см. таблицу).образца Процентное содержание жгутов и клубочков 0 0 19 34 46 58 60 70 Таблица Отношение массы образца с впитанной нефтью к массе чистого образца 5,2 7,4 16,8 39,8 48,4 53,3 53,7 53,8 20,0 Как видно из таблицы, впитывающая способность материала резко увеличивается с момента, когда материал содержит более 30 волокон, скрученных в жгуты и клубочки. Материал, содержащий более 60 волокон скрученных в жгуты и клубочки, теряет свою прочность за счет уменьшения количества волокон формирующих его основу, поэтому увеличивать количество жгутов и клубочков более 60 нецелесообразно. Для сравнения в таблице приведена впитывающая способность образца материалаФинского производства. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3