CZ20023984A3 - Způsob zpracování lipofilní tekutiny - Google Patents

Description

Oblast techniky

Tato přihláška nárokuje prioritu podle titulu 35, United States Code 35 U.S.C. 119(e), na základě prozatímních přihlášek pořadových čísel 60/209,250, 60/209,468, 60/209,443 a 60/209,444, všechny podány 5. června 2000, dále přihlášky pořadového čísla 60,241,174 podané 17. října 2000 a přihlášky pořadového čísla 60/280,074, podané 30. března 2001.

Předkládaný vynález se týká způsobu zpracování lipofilní tekutiny, která je součástí emulze vody a lipofilní tekutiny. Tento způsob zahrnuje tyto kroky: přípravné zpracování emulze, odstranění lipofilní tekutiny z emulze a čištění lipofilní tekutiny s cílem odstranit alespoň část nečistot nashromážděných během používám emulze. Pro každý z výše zmíněných kroků jsou popsány volitelné způsoby.

Dosavadní stav techniky

Běžné techniky praní pro čištění a úpravu tkaných výrobků, jako jsou oděvy, již dlouho zahrnují jednak tradiční praní ve vodě, jednak techniku, běžně označovanou jako „chemické čištění“. Tradiční praní ve vodě zahrnuje namočení tkaných výrobků do roztoku vody a detergentového nebo mýdlového produktu a poté máchání a sušení. Takovéto běžné namáčecí čisticí techniky se však ukázaly jako nevyhovující pro řadu typů tkaných výrobků, které vyžadují zvláštní zacházení a/nebo způsoby čištění kvůli složení tkaniny, její sestavě apod., a které je proto nevhodné namáčet do vody.

Proto bylo vyvinuto chemické čištění, které v typickém případě zahrnuje použití nevodných, lipofilních tekutin jako rozpouštědel nebo roztoků pro čištění. Tkaniny, které nelze namáčet do vody, je možno takto čistit a upravovat, aniž by docházelo k poškozením vedlejšími účinky vody.

I když je k dispozici velký výběr nevodných lipofilních tekutin, mnohé z nich vyžadují přítomnost malého množství vody ve formě emulzí nebo mikroemulzí, aby se dosáhlo maximální čisticí účinnosti, aniž by byla obětována „bezpečnost“ tkaniny při chemickém čištění. Kromě toho je žádoucí recyklovat a/nebo čistit nevodné, lipofilní tekutiny tak, aby se snížily provozní náklady spojené s chemickým čištěním, které jsou mnohem vyšší než při čištění vodou. Je-li v emulzi po jejím použití přítomny vedle vody rovněž rozpuštěné skvrny a tělesné výměšky,

X > · · může vyřešení recyklace lipofílních tekutin představovat zvláštní výzvu. Skutečným problémem se recyklace může stát, jestliže je třeba vyřešit i otázky prostorové náročnosti zařízení, ceny a bezpečnosti práce. Je tedy žádoucí nalézt cenově výhodný, účinný a bezpečný způsob zpracování nebo čištění použitých lipofílních tekutin, zejména je-li přítomna voda a přísady, jako například emulzifikátory.

Tradiční separační postupy pro emulze a/nebo směsi, složené z rozpouštědla pro chemické čištění a vody, spočívají v typickém případě v destilaci všech tekutin obsahujících rozpouštědla, včetně těch, které to nevyžadují. V tomto smyslu se destilace používá nejen ktomu, aby z rozpouštědla, použitého pro chemické čištění, byly odstraněny nečistoty jako jsou tělesné výměšky, nýbrž i k oddělování rozpouštědla od vody - tedy ke kroku, který může být proveden i jinými způsoby. Destilace často vyžaduje velké provozní náklady ve formě energie a zařízení nezbytného k dosažení separace, a je tudíž z mnoha ohledů nežádoucí, zejména je-li zařízení součástí domácnosti spotřebitele. A konečně, jak již bylo zmíněno, destilace není nezbytná pro všechny rozpouštědlo obsahující tekutiny vznikající při chemickém čištění. Například odpařené směsi rozpouštědlo/voda nevyžadují nezbytně destilaci, protože jsou v podstatě prosté nečistot, a vyžadují jen krok oddělení vody a rozpouštědla.

Přetrvává tedy požadavek nalézt cenově výhodný, účinný a bezpečný způsob úpravy použitých lipofílních kapalin, zejména v přítomnosti vody a emulzifíkátorů.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález popisuje cenově výhodné, účinné a bezpečné způsoby zpracování použitých lipofílních tekutin.

V prvním provedení předkládaného vynálezu je popsán způsob zpracování lipofilní tekutiny obsažené v emulzi vody a alespoň jedné lipofilní tekutiny. Tento způsob má tři hlavní kroky. Tyto kroky jsou předběžné zpracování emulze, izolace lipofilní tekutiny z emulze a čištění lipofilní tekutiny.

V druhém provedení předkládaného vynálezu je popsán způsob čištění lipofilní tekutiny a par lipofilní tekutiny. Tento způsob zahrnuje shromažďování par lipofilní tekutiny a první emulze obsahující vodu a lipofilní tekutinu, kondenzaci par lipofilní tekutiny, spojení zkondenzovaných par lipofilní tekutiny a první emulze za vzniku druhé emulze, předběžné zpracování druhé emulze, izolaci lipofilní tekutiny z druhé emulze a čištění lipofilní tekutiny.

•	• ·	9·	• ·· ····
• »	•	9 ·	•	• » *
	•	* V ·	•	9 9 £	•
« »	•	• ·	•	'· · ·	•
-·· ·	• '·	• ·	• 9 ·	9 9 · ·

Z následujícího podrobného popisu a nároků budou tyto i jiné aspekty, znaky a výhody zjevné těm, kdo mají běžnou zkušenost v oboru. Všechny uváděné procentuální obsahy, poměry a proporce jsou hmotnostní, pokud není uvedeno jinak. Všechny teploty jsou ve stupních celsia (°C), pokud není uvedeno jinak. Hodnoty výsledků všech měření jsou uvedeny v jednotkách SI, pokud není uvedeno jinak. Relevantní Části všech citovaných dokumentů jsou zahrnuty formou odkazu.

Definice

Výraz „lipofilní tekutina“, používaný v tomto textu, zahrnuje jakoukoliv nevodnou tekutinu či páru schopnou odstranit mastnou nečistotu, kdy kritériem je níže uvedený test.

Výrazy „tkaniny“ a „tkanina“, používané v tomto textu, znamenají kterýkoliv výrobek, který se běžně čistí praním ve vodě nebo chemickým čištěním pomocí rozpouštědla. Tento termín zahrnuje kompaktní tkaniny i vlákna, jakož i hotové oděvní výrobky, prádlo, sukna a oděvní doplňky. Výraz také označuje další položky, vyrobené zcela nebo zčásti z tkanin, jako jsou osobní zavazadla, potahy nábytku, vozové plachty apod.

Výraz „absorpční materiál“ nebo „absorpční polymer“, používaný v tomto textu, označuje kterýkoliv materiál schopný selektivně absorbovat nebo adsorbovat vodu a/nebo kapaliny vodu obsahující, aniž by absorboval lipofilní tekutiny, jak je podrobně popsáno. V daném oboru mohou být tyto materiály označovány také jako „gely citlivé na stimuly“ (responzivní gely), „gely“ a „polymerní gely“. Seznam gelů schopných fázového přechodu lze nalézt v učebnici Responsive Gels, Volume Transitions II, editor K. Dušek, vydavatel Springer Verlag, Berlín 1993 (zahrnuté zde formou odkazu) nebo v článku Thermo-responsive Gels v časopise Radiat. Phys. Chem. 46, 185-190 (1995) (Elsevier Science Ltd., Velká Británie), zahrnutém zde formou odkazu. Superabsorpční polymery, také vhodné pro použití podle předkládaného vynálezu, jsou polymemími materiály, majícími absorpční kapacitu 5 g/g nebo vyšší. Informaci o nich lze nalézt v knize Superabsorbent Polymers Science and Technology, editorů Fredrika L. Buchholze aNicholase A. Peppase, vydané American Chemical Society, Washington DC 1994 (zejména v kapitole 9, autorů Tadao Shimomury a Takashi Namby, s názvem „Preparation and Application of High-Performance Superabsorbent Polymers), zahrnuté zde formou odkazu.

Výraz „prostředek pro zvýšení permeability absorpční matrice“ neboli „spacer“, používaný v tomto textu, označuje jakýkoliv vláknitý materiál, který není rozpustný ve vodě.

·· • · » · t · ·· 9 9 9' * · φ φ ·φ φ φ φ φ

Výraz „absorpční matrice“, používaný v tomto textu, označuje matrici v jakékoli formě, která je schopná absorbovat nebo adsorbovat vodu. Musí obsahovat přinejmenším absorpční materiál. Případně může obsahovat výztužový materiál a/nebo materiál s velkou plochou povrchu.

Lipofílm tekutina

Obecně může být lipofilní tekutina při běžné teplotě a tlaku kapalná, může být snadno tající pevnou látkou, například tou, která se stává kapalinou při teplotách od 0 do 60 °C, nebo může při běžné teplotě a tlaku, například při 25 °C a 1 atm, obsahovat směs kapaliny a parní fáze. Základní lipofilní tekutina tedy není stlačitelným plynem, jako je oxid uhličitý. Je výhodné, aby lipofilní tekutina podle předkládaného vynálezu byla nehořlavá nebo měla relativně vysoký bod vzplanutí a/nebo nízkou charakteristiku VOC (Volatile Organic Compounds, těkavé organické sloučeniny, přičemž tyto výrazy mají stejné významy jako ty, které jsou běžně používány v oboru chemického čištění), tak aby se těmito svými charakteristikami vyrovnala charakteristikám běžných tekutin pro chemické čištění, nebo lépe aby je překonala.

Vhodné lipofilní tekutiny podle předkládaného vynálezu snadno tečou a nejsou viskózní. Obecně je od těchto lipofilních tekutin požadováno, aby alespoň částečně rozpouštěly sebum (například tělní tekutiny), jak je definováno v níže uvedeném testu. Směsi lipofilních tekutin jsou také vhodné a za předpokladu, že jsou splněny požadavky tohoto testu, může lipofilní tekutina obsahovat jakoukoliv frakci rozpouštědel pro chemické čištění, zejména novějších typů včetně nefluorovaných rozpouštědel nebo perfluorovaných aminů. Některé perfluorované aminy, jako jsou perfluorotributylaminy, třebaže jsou jako lipofilní tekutina nevhodné, mohou být přítomny jako jedna z mnoha přísad v lipofilní tekutině. Jiné vhodné lipofilní tekutiny zahrnují diolové rozpouštědlové systémy, například vyšší dioly, jako jsou C6, C8 nebo vyšší, organosilikonová rozpouštědla jak cyklického, tak i acyklického typu apod. a jejich směsi.

Výhodná skupina nevodných kapalin, vhodných pro použití jako hlavní složka lipofilní tekutiny, zahrnuje nízkotěkavé, nefluorované organické látky, silikony, zejména jiné než aminofunkční, a jejich směsi. Nízkotěkavé, nefluorované organické látky zahrnují například OLEAN® a další estery polyolů nebo jisté relativně netěkavé bioaegradabilní ropné frakce se středně dlouhým větveným řetězcem. Silikony, vhodné jako hlavní složka lipofilní tekutiny (tvořící například více než 50 % této tekutiny), zahrnují cyklopentasiloxan, někdy označovaný jako „D5“, nebo jeho lineární analogy mající podobnou těkavost, případně doplněné jinými kompatibilními silikony. Vhodné silikony jsou dobře známé v literatuře, viz například Kirk Othmer’s Encyclopedia of Chemical Technology, a jsou dostupné od řady firem, včetně General Electric, Toshiba Silicone, Bayer a Dow Corning. Další vhodné tekutiny jsou komerčně dostupné od firem Procter & Gamble nebo Dow Chemical a dalších dodavatelů. Jedním z vhodných silikonů je SF-1528, dostupný od GE silicone fluids. Stojí za zmínku, že tekutina SF-1528 je z 90 % tvořena cyklopentasiloxanem (D5).

Jakákoliv nevodná tekutina, která je schopna jednak splnit známé požadavky na tekutinu pro chemické čištění (například bod vzplanutí), jednak alespoň částečně rozpustit sebum, jak je stanoveno testem popsaným níže, je vhodná jako lipofilní tekutina pro předkládaný vynález. Schopnost konkrétního materiálu odstranit sebum lze měřit jakoukoliv známou technikou. Jako obecné vodítko je referenčním materiálem perfluorobutylamin (Fluorinert FC-43®) sám o sobě (s přídavky nebo bez nich), který je z definice nevhodný jako lipofilní tekutina pro předkládaný vynález (je to v podstatě nerozpouštědlo), kdežto D5 sebum rozpouští.

Dále bude uveden způsob zkoumání a hodnocení jiných materiálů, například jiných nízkoviskózních, snadno tekoucích silikonů, z hlediska jejich použití jako lipofilní tekutina. Tento způsob využívá obchodně dostupný kanolový olej Crisco®, kyselinu olejovou (čistoty 95 %, dostupnou od firmy Sigma Aldrich Co.) a skvalen (čistoty 99 %, od firmy J. T. Baker), jako látky modelující znečišťující sebum. Tyto testovací materiály by během vyhodnocování měly být v podstatě bezvodé a prosté jakýchkoliv přísad.

Připraví se tři fioly. Do první se umístí 1,0 g kanolového oleje, do druhé 1,0 g kyseliny olejové (95 %) a do třetí a poslední 1,0 g skvalenu (99,9 %). Do každé fioly se přidá 1 g tekutiny testované na lipofilicitu. Obsah každé fioly, tj. směs lipofilní modelové nečistoty a testované tekutiny, se za normální teploty a tlaku nezávisle míchá po dobu 20 s pomocí standardního vířivého mixeru nastaveného na maximum. Fioly se umístí do držáku a jejich obsah se ponechá usazovat po dobu 15 minut za normální teploty a tlaku. Jestliže se tímto stáním vytvoří v kterékoliv z těchto fiol obsahujících lipofilní nečistotu jediná fáze, pak lze tekutinu kvalifikovat jako vhodnou pro použití jako „lipofilní tekutina“ v souhlase s vynálezem. Jestliže se však ve všech třech fiolách vytvoří dvě nebo více oddělených vrstev, pak před odmítnutím či přijetím tekutiny bude nutné dále upřesňovat množství nečistoty, které se v testované tekutině rozpustilo.

V takovém případě se z každé vrstvy ve fiole odebere injekční stříkačkou vzorek o objemu 200 μΐ. Stříkačkou odebrané vzorky vrstev se umístí do autosampleru plynového chromatografu (GC) a podrobí běžné GC analýze, přičemž předtím se stanoví retenční časy kalibračních vzorků každé ze tří modelových znečišťujících látek a retenční čas testované tekutiny. Jestliže v kterékoliv z vrstev obsahujících kanolový olej, kyselinu olejovou nebo skvalen je pomocí GC nalezeno nejméně 1 % testované tekutiny, s výhodou více, pak je testovaná tekutina rovněž kvalifikována pro použití jako lipofilní tekutina. Pokud je potřeba, lze pro tento způsob použít další kalibrace pomocí heptakosafluorotributylaminu, tj. Fluorinertu FC-43 (nevyhovuje testu), a cyklopentasiloxanu (vyhovuje testu).

Vhodným GC je přístroj Hewlett Packard Gas Chromatograph HP5890 Senes Π, vybavený injektorem s děličem nebo bez děliče (split/splitless) a plamenným ionizačním detektorem (FID). Kolonou vhodnou pro stanovení množství přítomné lipofilní tekutiny je kapilární kolona DB-1HT firmy J&W Scientific o délce 30 m, vnitřním průměru 0,25 mm a tloušťce filmu 0,1 pm, katalogového čísla 1221131. Vhodné provozní podmínky GC jsou tyto:

Nosný plyn: vodík

Tlak v hlavě kolony: 62 kPa

Průtoky: tok kolonou «1.5 ml/min odíuk « 250-500 ml/min čištění septa « 1 ml/min

Nástřik: HP 7673 Autosampler, stříkačka o kapacitě 10 μΐ, nastříknutý objem 1 μΐ Teplota injektoru: 350 °C Teplota detektoru: 380 °C

Teplotní program vyhřívání: počáteční teplota 60 °C, udržováno 1 min rychlost ohřevu 25 °C/min konečná teplota 380 °C, udržováno 30 min

Lipofilní tekutiny vhodné pro použití v předkládaném vynálezu mohou být dále kvalifikovány na základě kvality působení na oděvy. Test kvality působení na oděvy je v oboru dobře znám a spočívá v testování hodnocené tekutiny pomocí celé řady druhů oblečení nebo doplňků z tkanin, včetně látek, nití a elastických součástí švů apod. a různých knoflíků. Lipofilní tekutiny výhodné pro použití v předkládaném vynálezu poskytují vynikající kvalitu péče o oděvy, které se jejich působením například málo srážejí a mačkají a jejich plastové knoflíky nejsou zřetelně poškozovány.

Pro účely testování kvality působení na oděvy nebo pro účely jiné kvalifikace, například zápalnosti, může být lipofilní tekutina přítomna ve směsi, například s vodou, a to přibližně v tom poměru, který má být použit v konečné lipofilní tekutině, která se dostane do kontaktu s tkanými

-7·

'· • · '9 • ’# · » » · * ·9 9 · · výrobky. Některé materiály, které odstraňují sebum a které se i jinak kvalifikují pro použití jako lipofilní tekutina, například ethyllaktát, mohou být problematické vzhledem ke své tendenci rozpouštět knoflíky. Má-li být takový materiál použit v lipofilní tekutině, musí být formulován s vodou a/nebo dalšími rozpouštědly, aby vzniklá směs tyto knoflíky výrazně nepoškozovala. Jiné lipofilní tekutiny, například D5, splňují požadavky na kvalitu péče o oděvy uspokojivě. Některé vhodné lipofilní tekutiny lze nalézt v udělených patentech USA č. 5,865,852, 5,942,007, 6,042,617, 6,042,618, 6,056,789, 6,059,845 a 6,063,135.

Lipofilní rozpouštědla mohou obsahovat lineární i cyklické polysiloxany, uhlovodíky a chlorované uhlovodíky. Výhodnější jsou lineární a cyklické polysiloxany a uhlovodíky obsahující kyslíkaté funkční skupiny, například glykolétery, acetátové estery a laktátové estery. Mezi výhodná lipofilní rozpouštědla patří cyklické siloxany s bodem varu při 101,325 kPa nižším než přibližně 250 °C. Zvláště výhodnými cyklickými siloxany pro použití podle předkládaného vynálezu jsou oktamethylcyklotetrasiloxan, dekamethylcyklopentasiloxan a dodekamethylcyklohexasiloxan. Přednostně je používán dekamethylcyklopentasiloxan (D5, pentamer) prostý oktamethylcyklotetrasiloxanu (tetrameru) i dodekamethylcyklohexasiloxanu (hexameru).

Je však pochopitelné, že vhodné směsi cyklických siloxanů mohou obsahovat - vedle výhodných cyklických siloxanů - také menší množství jiných cyklických siloxanů, včetně oktamethylcyklotetrasiloxanu a hexamethylcyklotrisiloxanu, nebo vyšších cyklických sloučenin, jako je tetradekamethylcykloheptasiloxan. Obecně bývá množství těchto jiných cyklických siloxanů ve vhodných směsích cyklických siloxanů nižší než přibližně 10 hmot. %, vztaženo na celkovou hmotnost směsi. Průmyslový standard pro tyto směsi cyklických siloxanů předepisuje méně než přibližně 1 hmot. % oktamethylcyklotetrasiloxanu ve směsi.

V souhlase s tím obsahuje lipofilní tekutina podle předkládaného vynálezu s výhodou alespoň 50 hmot. %, přednostně alespoň 75 hmot. %, lépe alespoň 90 hmot. %, nejlépe alespoň 95 hmot. % dekamethylcyklopentasiloxanu, vztaženo na hmotnost lipofilní tekutiny. Alternativně vyjádřeno, lipofilní tekutina podle předkládaného vynálezu může obsahovat siloxany, které jsou směsí cyklických siloxanů obsahující více než 50 hmot. %, s výhodou více než 75 hmot. %, přednostně alespoň 90 hmot. % a nejlépe alespoň 95 až 100 hmot. % dekamethylcyklopentasiloxanu, a méně než 10 hmot. %, s výhodou méně než 5 hmot. %, přednostně méně než 2 hmot. % a nejlépe méně než 1 až 0 hmot. % směsi oktamethylcyklotetrasiloxanu a/nebo dodekamethylcyklohexasiloxanu.

Pomocné přísady

Pomocné materiály jsou velmi proměnlivé a lze je použít v širokém rozmezí koncentrací. V předkládaném vynálezu mohou být například použity čistící enzymy, jako jsou proteasy, amylasy, celulasy, lipasy apod., jakož i bělicí katalyzátory, včetně makrocyklických typů obsahujících mangan či podobné přechodové kovy, což vše se používá v pracích a čisticích výrobcích, a to v typických či atypických koncentracích. Pomocné materiály s katalytickým účinkem, například enzymy, mohou být použity ke katalýze obou směrů vratné reakce („dopředu“ nebo „zpět“), což je objev, užitečný nezávisle na předkládaném vynálezu. Například lipolasy nebo jiné hydrolasy mohou být použity, případně v přítomnosti alkoholů jako přísad, pro přeměnu mastných kyselin na estery, které mají vyšší rozpustnost v lipofilní tekutině. To je příklad „zpětného“ postupu, na rozdíl od normálního použití této hydrolasy ve vodě, kde přeměňuje méně vodorozpustný mastný ester na vodorozpustnější materiál. V každém případě musí být pomocná přísada vhodná pro použití v kombinaci s lipofilní tekutinou.

Prostředky mohou obsahovat emulzifikátory. Ty jsou v oboru chemie dobře známy. Emulzifikátor působí v podstatě tak, že spojuje dvě nebo více nemísitelných či omezeně mísitelných fází za vzniku stabilní nebo částečně stabilní emulze. Pro předkládaný vynález je výhodné, aby emulzifikátor plnil dvě funkce: aby dokázal nejen emulgovat, ale také posilovat účinek. Emulzifikátor může například působit také jako surfaktant, čímž zvyšuje čisticí výkon. Komerčně dostupné jsou jak obyčejné emulzifikátory, tak i emulgačm surfaktanty.

Jako neomezující příklady vhodných čisticích přísad lze uvést tužidla (zahušťovadla), surfaktanty, enzymy, bělicí aktivátory, bělicí katalyzátory, zesilovače bělem, bělidla, zdroje alkality, antibakteriální činidla, barviva, parfémy, uvolftovače parfémů, úpravové pomocné látky, disperzanty z vápenného mýdla, činidla pro omezování zápachu prostředku, neutralizátory zápachu, polymerní činidla zamezující přenosu barvy, inhibitory růstu krystalů, fotobělidla, maskovací činidla iontů těžkých kovů, protimatovací činidla (proti ztrátě lesku), antimikrobiální činidla, antioxidanty, antiredepozičm činidla, elektrolyty, modifikátory pH, zahušťovadla, abrasiva, divalentní nebo trivalentní ionty, soli kovů, stabilizátory enzymů, inhibitory koroze, diaminy či polyaminy a/nebo jejich alkoxyláty, polymery stabilizující pěnu, rozpouštědla, pomocné látky pro zpracování, činidla ke změkčení textilie, optické zjasňovače, hydrotropní látky, činidla potlačující pěnivost, činidla posilující pěnivost, zjemňovače textilií, antistatická činidla, fixativy barev, inhibitory oděru barev, činidla proti vykvétání, činidla omezující

	• ·	99 9 99 9.
• · ·	4 4		9 4' 4-
*4 u .
4 4«	4 »		4 4
··· .»·	9‘9	9 99	99 4»

mačkavost, činidla bránící mačkání, polymery uvolňující nečistoty, činidla odpuzující nečistoty, činidla proti působení slunečního záření, činidla proti blednutí barev a směsi těchto látek.

Výraz „surfaktant“ běžně označuje materiály, které jsou povrchově aktivní buď ve vodě nebo v lipofilní tekutině, případně ve směsi obou. Jako příklad lze uvést neiontové, kationtové a silikonové surfaktanty, které jsou používány v běžných vodných detergentových systémech. Jako neomezující vhodné příklady neiontových surfaktantů lze uvést tyto:

a) Polyethylenové kondenzáty nonylfenolu a myristylalkoholu, jak je uivedeno v patentu USA č. 4685930 Kasprzaka.

b) Ethoxyláty mastných alkoholů obecného vzorce R-(OCH2CH2)_aOH, kde a - 1 až 100, typicky 12 až 40 a R je uhlovodíkový zbytek s 8 až 20 uhlíkovými atomy, v typickém případě lineární alkyl. Příklady jsou polyoxyethylenlaurylether se 4 nebo 23 oxyethylenovými jednotkami, polyoxyethylencetylether se 2, 10 nebo 20 oxyethylenovými jednotkami, polyoxyethylenstearylether se 2, 10, 20, 21 nebo 100 oxyethylenových jednotek, polyoxyethylenoleylether se 2 nebo 10 oxyethylenovými jednotkami. Jako neomezující komerčně dostupné příklady lze uvést: ALFONIC, BRIJ, GENAPOL, NEODOL, SURFONIC, TRYCOL. Viz též patent USA č. 6013683 Hilla a spol.

Jako neomezující vhodné příklady kationtových surfaktantů lze uvést dialkyldimethylamoniové soli obecného vzorce R’R”N⁺(CH3)2X', kde R’ i R” jsou nezávisle vybrány ze skupiny substituentů s 12 až 30 uhlíkovými atomy nebo odvozeny z loje, kokosového oleje nebo sóji, X = Cl nebo Br. Příklady zahrnují didodecyldimethylamonium-bromid (DDAB), dihexadecyldimethylamonium-chlorid, dihexadecyldimethylamonium-bromid, dioktadecyldimethylamonium-chlorid, dieikosyldimethylamonium-chlorid, didokosyldimethylamonium-chlorid, dialkyldimethylammonium-chloride s alkyly odvozenými od mastných kyselin kokosového oleje, dialkyldimethylammonium-bromid s alkyly odvozenými z loje (DTAB). Jako komerčně dostupné příklady lze uvést ADOGEN, ARQUAD, TOMAH, VARIQUAT. Viz též patent USA č. 6013683 Hilla a spol.

Jako neomezující vhodné příklady silikonových surfaktantů lze uvést polyalkylenoxidové polysiloxany, které mají poly(dimethylsiloxanovou) hydrofobní strukturu a jednu nebo více hydrofilních poly(alkylenoxidových) postranních řetezců, a které lze popsat obecným vzorcem

R¹-(CH3)2SiO-[(CH3)2SiO]a-[(CH3)(R¹)SiO]b-Si(CH3)2Jt¹ v němž a+b je 1 až 50, s výhodou 3 až 30, přednostně 10 až 25, a substituenty R¹ jsou stejné nebo různé a jsou vybrány ze skupiny skládající se z methylu a poly(ethylenoxid-co-propylenoxidové) skupiny mající obecný vzorec ί» ·

-10-*

-(CH₂)_nO(C₂H4O)_c(C₃H₆O)_dR² přičemž alespoň jeden substituent R¹ je poly(ethylenoxid-co-propylenoxidová) skupina a n je 3 nebo 4, s výhodou 3. Celková hodnota veličiny c (součet pro všechny polyethylenoxidové postranní skupiny) je 1 až 100, s výhodou 6 až 100. Celková hodnota veličiny d (součet pro všechny polypropylenoxidové postranní skupiny) je 0 až 14, s výhodou 0 až 3, přednostně d = 0. Celková hodnota veličiny c+d je 5 až 150, s výhodou 9 až 100. Substituenty R² jsou stejné nebo různé a jsou vybrány ze skupiny skládající se z vodíku, alkylu majícího 1 až 4 uhlíkové atomy a acetylové skupiny, s výhodou je to vodík a methylová skupina. Příklady těchto surfaktantů lze nalézt v patentech USA č. 5,706,562 a 5,707,613, udělených Hillovi.

Příklady tohoto typu surfaktantů jsou surfaktanty Silwet®, dostupné od firmy CK Witco, OSi Division, Danbury, Connecticut. Zástupci těchto surfaktantů jsou v této tabulce:

Název	Střední molámí hmotnost (g/mol)	Střední hodnota a+b	Střední celková hodnota c
L-7608	600	1	9
L-7607	1 000	2	17
L-77	600	1	9
L-7605	6 000	20	99
L-7604	4 000	21	53
L-7600	4 000	11	68
L-7657	5 000	20	76
L-7602	3 000	20	29

Molámí hmotnost polyalkylenoxyskupiny (R¹) je nižší nebo rovna přibližně 10 000 g/mol. S výhodou je molámí hmotnost polyalkylenoxyskupiny nižší nebo rovna přibližně 8000 g/mol a přednostně je v rozmezí 300 až 5000 g/mol. Veličiny c a d mohou tedy mít takové hodnoty, aby molární hmotnosti ležely v uvedených mezích. Počet ethylenoxidových jednotek (-C2H4O) v póly etherovém řetězci však musí být dostatečný pro to, aby celý větvený kopolymer (polyalkylenoxidový polysiloxan) byl dispergovatelný nebo rozpustný ve vodě. Jsou-li v polyalkylenoxidovém řetězci přítomny propylenoxidové skupiny, mohou být v tomto řetězci rozmístěny statisticky nebo ve formě bloků. Výhodnými surfaktanty typu Silwet jsou L-7600, L-7602, L-7604, L-7605, L-7657 a jejich směsi. Vedle povrchové aktivity mohou polyalkylenoxidové polysiloxany skýtat i jiné výhody, jako je antistatický účinek a zjemnění tkaniny.

-11'· · i »·♦ ··* '•9 t··· · » ♦ * '» « · « 9 » * » * 4 9 · *

Příprava polyalkylenoxidových polysiloxanů je v oboru dobře známa. Polyalkylenoxidové polysiloxany podle předkládaného vynálezu mohou být připraveny podle postupu popsaného v patentu USA č. 3,299,112. Jiným vhodným silikonovým surfaktantem je SF-1488, který je obchodně dostupný od firmy GE Silicone Fluids.

Tyto a jiné surfaktanty vhodné jako přísady pro použití v kombinaci s lipofilní tekutinou jsou v oboru dobře známy a jsou detailněji popsány v knize Kirka Othmera Encyclopedia of Chemical Technology, 3. vydám, sv. 22, str. 360-379 (kap. Surfactants and Detersive Systems). Další vhodné neiontové detergentní surfaktanty jsou obecně popsány v patentu USA č. 3,929,678, uděleném Laughlinovi a spol. a vydaném 30. prosince 1975, a to od sloupce 13, řádku 14 do sloupce 16, řádku 6.

Přísadou může být také antistatické činidlo. Ve způsobech a prostředcích podle předkládaného vynálezu lze použít jakékoliv vhodné dobře známé antistatické činidlo používané v oboru praní a chemického čištění. Zvláště vhodné je ta podtřída změkčovačů tkanin, o kterých je známo, že mají antistatické účinky, například ty změkčovače tkanin, které obsahují acylový zbytek mastných kyselin s jódovým číslem větším než 20, jako je methylsulfát N,jV-di(alkyloyloxyethyl)-7V, V-dimethylamonia, v němž alkyloyly jsou odvozeny z loje. Je však třeba mít na paměti, že výraz „antistatické činidlo“ není omezen pouze na tuto třídu změkčovačů tkanin a zahrnuje všechna antistatická činidla.

Třebaže způsoby a/nebo prostředky používané v předkládaném vynálezu budou detailně popsány, mělo by to být pochopeno tak - a odborníci to poznají -, že je možno použít jakýchkoliv prostředků, postupů a/nebo přístrojů, které jsou schopné vynález realizovat.

Absorpční materiály

Hydrogelotvorné absorpční polymery

Absorpční polymery podle předkládaného vynálezu s výhodou obsahují alespoň jeden hydrogelotvorný absorpční polymer (označovaný také jako hydrogelotvomý polymer). Hydrogelotvorné polymery vhodné pro předkládaný vynález zahrnují celou řadu ve vodě nerozpustných, ale vodou botnatelných polymerů schopných absorbovat vodné kapaliny. Takové hydrogelotvorné polymery jsou v oboru dobře známy a kterýkoliv z těchto polymerů je pro předkládaný vynález vhodný. Velikost, tvar a/nebo morfologie hydrogelotvomých absorpčních polymerů vhodných pro předkládaný vynález se mohou měnit v širokém rozmezí. Tyto polymery · · * ·' 4 4

-12-··*

mohou mít formu částic, které nemají velký poměr největšího rozměru k nejmenšímu (například granule, jemné prášky, mezičásticové agregáty, mezičásticové zesíťované agregáty apod.), jakož i formu vláken, destiček, filmů, pěn, vloček apod. Hydrogelotvomé absorpční polymery mohou také obsahovat směsi s nízkou koncentrací jednoho nebo více aditiv, jako je například práškový oxid křemičitý, zeolity, aktivní uhlí, molekulární síta, surfaktanty, lepidla, pojivá ad. Složky této směsi mohou být fyzikálně a/nebo chemicky spojovány do takové formy, že hydrogelotvomá polymemí složka a nehydrogelotvomé polymemí aditivum nejsou snadno fyzikálně oddělitelné. Hydrogelotvomé absorpční polymery mohou být v podstatě neporézní (tj. nemít žádnou vnitřní porozitu) nebo mít výraznou vnitřní porozitu.

Jiné gelující polymery

Pro použití v předkládaném vynálezu jsou vhodné také gely, založené na akrylamidu. Vhodnými jsou konkrétně akrylamid, 2-(acryloyloxy)ethylfosfát, kyselina 2-akrylamido-2methylpropansulfonová, 2-(dimethylamino)ethyíakrylát, kyselina 2,2’-bis(akrylamido)octová, 3-(methakrylamido)propyltrimethylamonium-chlorid, akrylamidomethylpropandimethylamonium-chlorid, akrylát, akrylonitril, kyselina akrylová, diallyldimethylamonium-chlorid, diallylamonium-chlorid, dimethylaminoethylakrylát, dimethylaminoethylmethakrylát, ethylenglykoldimethakrylát, ethylenglykolmonomethakrylát, methakrylamid, methylakrylamidopropyltrimethylamonium-chlorid, V,V-dimethylakrylamid, 7V-[2-[[5-(dimethylamino)-l -naftalenyl]sulfonyl]aminoethyl]-2-akrylamid, hydrochlorid V-[3(dimethylamino)propyl]akrylamidu, hydrochlorid V-[3-(dimethylamino)propyl]methakrylamidu, poly(diallyldimethylamonium-chlorid), sodná sůl 2-(2-karboxybenzoyloxy)ethylmethakrylátu, akrylát sodný, allylacetát sodný, methakrylát sodný, styrensulfonát sodný, vinylacetát sodný, triallylamin, trimethyl(7V- akryloyl-3-aminopropyl)amomumchlorid, trifenylmethan-leukoderiváty, vinylem terminovaný polymethylsiloxan, 7V-(2-ethoxyethyl)akrylamid,

7V-(3-methoxypropyl)akrylamid, V-(3-ethoxypropyl)akrylamid, V-cyklopropylakrylamid, V-propylakrylamid a V-tetrahydrofurfurylakrylamid.

Vhodné jsou také gely na bázi V-isopropylakrylamidu. Ty mohou zahrnovat V-isopropylakrylamid, 2-(diethylamino)ethylmethakrylát, 2-(dimethylamino)ethylmethakrylát, 2-akrylamido-2-methyl-l-propansulfonakrylát, kyselina akrylová, akrylamidalkylmethakrylát, bis(4-dimethylaminofenyl)(4-vinylfenyl)methylleukokyanid, Concanavalin A (lecithin), hexylmethakylát, laurylmethakrylát, kyselina methakrylová, © © '·©<·· • · · © · >, © * · · * η ·' * · * »

-13-»·* '©·· ©© © © © * >'· ·© methakrylamidopropyltrimethylamoniumchlorid, butylmethakrylát, poly(tetrafluoroethylen), polytetramethylenetherglykol, akrylát sodný, methakrylát sodný, vinylsulfonát sodný a vinylem terminovaný polymethylsiloxan.

Vhodné jsou také gely na bázi VTW-diethylakrylamidu. Ty mohou zahrnovat A/yY-diethyl akrylamid, methakrylamidopropyltrimethylamoniumchlorid, ester řV-akryloxysukcinimidu, TV-terc-butylakrylamid a methakrylát sodný.

Vhodné jsou i gely na bázi akrylátu. Ty mohou zahrnovat 2-(dimethylamino)ethylakrylát, kyselinu 2-akrylamido-2-methylpropansulfonovou, akrylamid, triallylamin, akrylát, akrylamid, methylmethakrylát, divinylbenzen, Λζ/V-dimethylaminoethylmethakrylát, poly(oxytetramethylendimethakrylát), poly(2-hydroxyethylmethakrylát), poly(2hydroxypropylmethakrylát), a polyethylenglykolmethakrylát.

Vhodné jsou i gely založené na různých monomerech. Ty mohou zahrnovat kyselinu akrylovou, methakrylamidopropyltrimethylamoniumchlorid, kolagen, dipalmitoylfosfatidylethanolamin, butoxykarbonylmethylurethan)], poly{bis[(butoxyethoxy)ethoxy]fosfazen}, póly {bis [(methoxyethoxy)ethoxy] fosfazen}, poly[4,6-dekadien-1,10-diolbis(npoly {bis[aminoethoxy)ethoxy] fosfazen}, poly{bis[(ethoxyethoxy)ethoxy]fosfazen}, poly[bis(methoxyethoxy)fosfazen], polydimethylsiloxan, polyethylenoxid, poly(ethylen-ó/ok-dimethylsiloxan-ů/o£-ethylenoxid), poly(V-akrylopyrrolidin), poly[V,V-dimethyl-7V-(methakryloyloxyethyl)-/V-(3sulfopropyljamonium betain], poly(methakrylovou kyselinu), polymethakryloyldipeptid, polyvinylalkohol, poly(vinylalkohol-eo-vinylacetát), poly(vinylmethylether), furanem modifikovaný poly(V-acetylethylenimin) a maleinimidem modifikovaný poly(Vacetylethylenimin).

Vhodné jsou též gely popsané v patentech USA č. 4,555,344 a 4,828,710 a patentové přihlášce EP 648,521 A2 (z nichž všechny jsou zde zahrnuty formou odkazu).

Materiály s velkou plochou povrchu

Vedle osmotického absorbentu (například hydrogelotvomých absorpčních polymerů) je možné v předkládaném vynálezu použít materiál s velkou plochou povrchu. Je to právě tento materiál s velkou plochou povrchu, který - ať již samotný nebo v kombinaci s hydrogelotvomým absorpčním polymerem - tvoří podstatu separačního přístroje nebo nádoby s vysokou absorpční kapacitou na principu kapilární sorpce.

. * '· 9 9 9 <9- 4 9 4 99 9 '· ·' '9 9 i 9 · 9 9. 9 « ?' * * ^f9 9 9 9 9' ’· '•‘9 · · 9 9 9 · · 9 9 _{t Λ} · 9 * » 9? 9 · « 9 9:

- {4-999 99 99 »99 99 99

Materiál s velkou plochou povrchu může být svou podstatou vláknitý (dále bude označován jako „vlákna s velkou plochou povrchu“), tak aby při kombinaci s hydrogelotvomým absorpčním polymerem nebo jiným osmotickým absorbentem fungoval jako vláknitá síť nebo vláknitá matrice. Materiálem s velkou plochou povrchu může být alternativně hydrofilní polymerní pěna s otevřenými dutinami (dále bude označován jako „polymemí pěny s velkou plochou povrchu“ nebo obecněji jako „polymemí pěny“).

Zkušený odborník bude vědět, že vedle zmíněných vláken je možné pro předkládaný vynález použít i jiná vlákna, dobře známá v oboru absorbentů, a modifikovat je tak, aby získala velkou plochu povrchu. Příklady vláken, která mohou být modifikována pro dosažení velké plochy povrchu vyžadované předkládaným vynálezem, jsou uvedena v patentu USA č. 5,599,335 (viz zejména sloupce 21-24), zahrnutém zde formou odkazu.

Spacery (prostředky pro zvýšenípermeability absorpční matrice)

Spacery vhodné pro použití v předkládaném vynálezu zahrnují jakýkoliv vláknitý nebo částicový materiál, který je nerozpustný ve vodě. Spacer může být dispergován v celé hmotě matrice absorpčního materiálu tak, aby se zlepšila její permeabilita nad úroveň, které dosahuje absorpční materiál samotný. Nebo může být spacer použit k udržení permeability i poté, kdy absorpční materiál nabotná a/nebo zgeluje při výstavem účinku vody. Tím spacer pomáhá snížit tlakový spád napříč matricí absorpčního materiálu, vznikající tehdy, když skrze matrici prochází vodu obsahující tekutina. Kromě toho, má-li absorpční materiál po vystavení vodě tendenci k tuhnutí a následnému kolapsu, může spacer pomoci toto ztuhnutí gelu při kolapsu omezit nebo potlačit.

Neomezující příklady vhodných, ve vodě nerozpustných spacerových materiálů zahrnují písek, oxid křemičitý, aluminosilikáty, skleněné mikrokuličky, jíl, vrstevnaté silikáty, dřevo, přírodní textilní materiály, syntetické textilní materiály, oxid hlinitý, křemičitan hlinitý, oxid titanatý, oxid zinečnatý, molekulární síta, zeolity, aktivní uhlí, křemelina, hydratovaný oxid křemičitý, mikrokrystalická celulosa, montmorillonit, prášek z broskvových pecek, mastek, oxid ciničitý, oxid titaničitý, prášek ze skořápek vlašských ořechů, a částice různých kovů nebo slitin kovů. Vhodné jsou také částice připravené z kopolymerů (binárních, terpolymerů atd.), jako je ethylen/propylenový kopolymer, poly(ethylen-co-propylen-co-isobutylen), ethylen/styrenový kopolymer apod.

-15·?

'% «I

*'¥ A • » »Φ '♦ · · • · »

Φ » · ·· ··· >» b···

Φ · · • * « « · · · · · * · « ·

Absorpční matrice

Pro zvýšení permeability „suché“ absorpční matrice či uchování permeability absorpční matrice ve vlhkém stavuje důležité opatřit ke spaceru dostatečně absorbující materiál, případně materiál s vysokým poměrem plochy povrchu k hmotnosti. Jelikož poměr hmotnosti spacerů k hmotnosti absorpčního materiálu se může velice měnit, musí být tento poměr stanoven na „suché“ volumetrické bázi. „Čistý objem matrice“ je objem absorpčních materiálů, spacerů a případně jakýchkoli materiálů s velkou plochou povrchu, avšak bez vnitřního objemu, který tyto materiály samy mohou obsahovat, nebo vnitřního objemu dutin. „Objem vnitřních dutin materiálu“ je součtem objemů dutin mezi částicemi a/nebo vlákny materiálu, kteréžto dutiny typicky a přirozeně vznikají, když částice a/nebo vlákna zaujmou daný prostor. „Celkový objem suché matrice“ je roven součtu čistého objemu matrice a objemu vnitřních dutin materiálu v suchém stavu. Pro předkládaný vynález je výhodné, aby absorpční materiál tvořil 50 až 100 obj. %, přednostně 75 až 95 obj. % celkového objemu suché matrice. Je výhodné, aby spacer tvořil 1 až 50 obj. %, přednostně 5 až 25 obj. % celkového objemu suché matrice. Je výhodné, aby případný materiál s velkou plochou povrchu tvořil 1 až 50 obj. %, přednostně 5 až 25 obj. % celkového objemu suché matrice.

Gelové materiály, spacery a případně materiály s velkou plochou povrchu mohou být tvarovány do ploch nebo filmů nebo membrán, a různými způsoby uspořádány. Plošné uspořádání závisí na použití a obecně zahrnuje čtyři základní konfigurace, totiž trubice, dutá vlákna, deskové a rámcové j ednotky, a spirálovitě stočené moduly, přičemž všechny jsou v rámci předkládaného vynálezu.

Výběr způsobů

Předkládaný vynález může být případně kombinován s několika dobře známými postupy pro čištění tekutin. Tyto postupy mohou být použity, aby napomohly při separacích vody a lipofilní tekutiny a/nebo odstraňování nečistot z lipofilní tekutiny po jejím použití.

Destilace je proces tvorby par z kapaliny zahříváním kapaliny v nádobě a kondenzací par a jejich shromažďováním v jiné nádobě. Typy dostupných destilačních procesů jsou tyto: jednoduchý, frakční, s vodní parou, s nemísitelným rozpouštědlem, azeotropický, extraktivní, vakuový, molekulární, se sublimací rozpouštědla a lyofilizační.

-16·' 9

9

9

99»

9 »999

9 · • 99 * 9 9 9 » » 9'·

9 9 9

Extrakce je selektivní transfer sloučeniny nebo sloučenin z jedné kapaliny do jiné v systému dvou neutišitelných kapalin nebo z jedné pevné látky do jiné. První proces se nazývá extrakce kapalina-kapalina a je nepřímou separační technikou, protože dvě složky se neseparují přímo. Zavádí se cizí látka, tj. neutišitelná kapalina, aby vznikla druhá fáze.

„Dekantace“ a „hustotní gradient“ jsou separační metody na bázi gravitace. „Dekanter“ je definován jako nádoba, používaná ke kontinuální separaci proudu mezi dvě fáze pomocí gravitační síly. Pomocí Stokesova zákona lze odvodit rychlost usazování kapiček v kontinuální fázi a podle toho i tvar dekanteru.

Iontová výměna je proces, při kterém je jeden typ iontů nějaké sloučeniny vyměněn za jiný téhož náboje; kation za jiný kation a anion za jiný anion. Pro provedení iontové vyměny se v typickém případě používají iontoměničové pryskyřice. Všechny iontoměničové pryskyřice, jak katexy, tak i anexy, silně či slabě ionizované, gelovité nebo makroporézní, sférické nebo granulámí, mohou být pokládány za pevné roztoky. Prakticky každé pozorované iontoměničové chování může být vysvětleno pomocí rozdělení složek mezi dvě roztokové fáze, z nichž jedna je znehybněna jako pevná fáze. K trasferu složek dochází přes mezifází, které je tvořeno povrchem kuliček nebo granulí. Vnitřní fáze iontoměničových pryskyřic obsahuje čtyři nezbytné složky, totiž: trojrozměrnou polymemí síť, iontové funkční skupiny, trvale připojené k sítí, protiionty a rozpouštědlo. Za jistých podmínek mohou být uvnitř pryskyřice přítomny i další složky, jako je druhé rozpouštědlo, koionty a neiontové roztoky.

Adsorpce, například aktivním uhlím, je důležitou operací při oddělování kapalin, která využívá povrchového jevu, k němuž dochází na povrchu adsorbčního materiálu. Adsorpce nastává tehdy, když energie spojená s povrchem pevné látky přitahuje molekuly nebo ionty z kapaliny na pevnou látku (přesněji, je-li Gibbsova funkce systému, kde molekuly nebo ionty jsou na povrchu, nižší, než když jsou v roztoku). Adsorbovaný materiál může na povrchu tvořit vrstvu silnou jednu molekulu až několik molekul. Adsorpce je řízena velikostí a vlastnostmi povrchu a okolními podmínkami. Řada vysoce porézních pevných látek při kontaktu s vlhkými rozpouštědlovými směsemi přednostně absorbuje vodu a dokáže snížit její koncentraci na velmi nízké hodnoty. I když mohou být tyto látky použity pouze jednorázově, je možné je regenerovat zahřátím. Běžně se používají molekulární síta, avšak organické adsorbenty typu iontoměničových pryskyřic představují lákavé alternativy.

Chromatografíe je proudová separační technika založená na rozdílné adsorbci sloučenin na površích nebo jejich rozdílném rozpouštění v tenké vrstvě kapaliny. Nejběžnější typy chromatografíe jsou papírová, tenkovrstvá, vysokoúčinná, plynová a gelově permeační. Dva

φ

-17*

*		• ♦		Φ	···· • '*
•	··,	« Φ	•	9	• <9
•	• 1
•	#			•	9 '9 ·
	• ·		• » »		9 9 '9 9

hlavní mechanismy, uplatňující se během chromatografícké separace, jsou přemístění (transport) a rozdělení (podle rozdělovacího koeficientu).

Dialýza je přesun rozpuštěné látky přes membránu v důsledku transmembránového gradientu koncentrace této látky. Je doprovázena osmotickým jevem, což je přesun rozpouštědla přes membránu v důsledku transmembránového gradientu koncentrace rozpouštědla. Přesun rozpuštěné látky při dialýze a přesun rozpouštědla mají opačné směry. Dialýza je účinná pro odstraňování nízkomolekulámích rozpuštěných látek nebo iontů z roztoku jejich průchodem přes polopropustnou membránu, což je řízeno koncentračním gradientem.

Elektrodialýza je proces, při kterém jsou elektrolyty transportovány systémem roztoků přes membrány elektrickou hnací silou. Výrazem elektrodialýza se v současnosti označuje její mnohokomorové provedení s iontoměničovými membránami. Existují čtyři varianty elektrodialýzy: elektrolytická, koncentračně-zřeďovací, iontově substituční a reverzní.

Diafiltrace se od běžné dialýzy odlišuje tím, že rychlost odstraňování částic nezávisí na koncentraci, nýbrž je prostě funkcí rychlosti ultrafiltrace (plochy membrány), vztažené na objem, který má být vyměněn nebo dialyzován. Opakované nebo kontinuální přidávání čistého rozpouštědla vyplachuje soli a další nízkomolekulámí látky účinně a rychle.

Je možné použít pevné látky, které absorbují vodu a současně vypuzují rozpouštědla. Podobně mohou být použity membrány propouštějící vodu a zadržující rozpouštědla či naopak. Použití pervaporace pro odstranění vody ze směsí rozpouštědlo-voda zahrnuje aplikaci hydrofilních membrán. Odstranění rozpouštědel z vody je identické s tou výjimkou, že se použije membrána, která odpuzuje vodu a je lipofilní.

Krystalizace je proces tvorby krystalů z par, taveniny nebo roztoku. Srážení se od ní odlišuje v tom, že obvykle vykazuje mimořádně nízké hladiny přesycení, primární nukleace a nízké rozpustnostní poměry.

Centrifugace je technika, pomocí které se oddělují materiály na základě rozdílů v hustotě, přičemž rychlost separace se zvyšuje s rostoucí gravitační (sedimentační) silou. Taje dána silou odstředivou a přístroj, vytvářející odstředivou sílu, se nazývá centrifuga.

Patronové (pouzdrová) filtrace se používá především pro odstranění pevných látek z kapalin (ze suspenzí). Konkrétně, kapaliny obsahující menší množství pevných látek jsou filtrovány tak, že se stávají opticky čistými. Patrony mají válcový tvar a jejich filtrační médium je buď skládané nebo neskládané, na jedno použití nebo čistitelné. Filtrační médium je obvykle pevně spojeno s plastovým nebo kovovým pouzdrem.

-18-‘ '4 4 4 ·

4 4 4

Sedimentace je separace suspendovaných pevných částic z kapaliny pomocí gravitačního usazování. Sedimentace může být použita i k separaci různých druhů částic na základě rozdílu v jejich sedimentačních rychlostech.

Profukování vzduchem je způsob, kterým je možné odstranit mnoho organických rozpouštědel z odpadních vod, případně snížit jejich koncentraci tak, aby bylo možné vodu vypustit. Tento způsob se dá použít zejména u rozpouštědel, která mají nízkou rozpustnost ve vodě nebo vysokou těkavost vzhledem k vodě.

Sušení desikantem spočívá v uvedení vodou nasyceného rozpouštědla do kontaktu s pevnou látkou, obvykle elektrolytem, vhodným pro navázání vody a vytvoření druhé fáze. Z této druhé fáze pak může být voda odstraněna jiným způsobem (například dekantací).

Přídavek chemikálií se používá s cílem změnit alespoň jednu fyzikálně-chemickou vlastnost kapaliny, jako je pH, iontová síla atd. Příklady těchto chemikálií zahrnují soli, kyseliny, báze, koagulanty a flokulanty.

Přídavek enzymů, mikrobů nebo bakterií do proudu odpadní vody se používá k odstranění organických kontaminantů.

Úprava teploty podporuje separaci binárních směsí a může spočívat jako ochlazování, tak i v zahřívání směsi. Vzrůst teploty směsí napomáhá koalescenci (slepování kapiček), kdežto ochlazování napomáhá krystalizaci nebo mrznutí jedné ze složek.

Elektrostatická koalescence spočívá ve vystavení emulze, obsahující dvě nemísitelné fáze (například lipofilní tekutinu a vodu), z nichž jedna je kontinuální a druhá diskontinuálm, elektrickému poli tak, aby diskontinuální fáze koaleskovala do kapiček, dostatečně velkých na to, aby na základě hustotních rozdílů těchto dvou fází sedimentovaly z emulze. Aby bylo možno tento způsob použít, ty dvě fáze se musí alespoň mírně lišit v dielektrických konstantách a hustotách. Elektrická koalescence je dobře známý postup, který je popsán v patentech USA č. 3,207,686 (Jarvis a spol.), 3,342,720 (Turner), 3,772,180 (Prestridge), 3,939,395 (Prestridge), 4,056,451 (Hodgson), 4,126,537 (Prestridge), 4,308,127 (Prestridge) a 5,861,089 (Gatti a spol.).

Absorpce spočívá v uvedení emulze do kontaktu s materiálem, který z této emulze „vyabsorbuje“ alespoň jednu složku. V typickém případě prochází absorpční materiál objemovou změnou (buď nabotnáním nebo smrštěním), oproti adsorpci, která je především povrchovým jevem. Například je možné použít absorpční polymery k odstranění vody z emulze rozpouštědlovoda.

-19-·

• ··		♦	•	• ···
* ♦ «	» · · ·	•	•	♦
• · ·	é « Φ	ě	•	•
• * ·	t · ·	*		• *
·»	·· *··	*	•	··

Postup

Předkládaný vynález je zaměřen na způsob zpracování lipofilní tekutiny obsažené v emulzi, která je složena alespoň z vody a lipofilní tekutiny. Tento způsob zahrnuje následující kroky: přípravné zpracování emulze, odstranění lipofilní tekutiny z emulze a čištění lipofilní tekutiny. Způsob může dále zahrnovat nejprve vystavení nějaké tkaniny lipofilní tekutině a vodě, a poté shromažďování použité lipofilní tekutiny a vody ve formě emulze. Postup může případně zahrnovat také směšovací krok, kdy alespoň část lipofilní tekutiny a alespoň část vody jsou smíchány za vzniku emulze, a to předtím, než dojde ke kontaktu s tkaninou. Během směšovacího kroku může být přidán také emulzifikátor.

Emulzifikátor, pokud je skutečně v emulzi obsažen, může být přítomen v koncentraci až 10 hmot. %. Je výhodné, aby hmotnostní poměr v emulzi voda/lipofilní tekutina/emulzifikátor byl 1798,9/0,1 až 40/55/5. A konečně, jak je diskutováno v oddíle „Pomocné přísady“, emulzifikátory mohou fungovat současně jako surfaktanty.

Je výhodné, aby lipofilní tekutina obsahovala lineární siloxan, cyklický siloxan a směsi těchto siloxanů. Je výhodnější, aby tyto siloxany byly vybrány ze skupiny složené z oktamethylcyklotetrasiloxanu, dekamethylcyklopentasiloxanu, dodekamethylcyklohexasiloxanu a směsí těchto siloxanů. Ještě výhodnější je, aby lipofilní tekutina obsahovala dekamethyleyklopentasiloxan. A konečně nejvýhodnější je, aby lipofilní tekutina obsahovala dekamethyleyklopentasiloxan a byla v podstatě prostá oktamethylcyklotetrasiloxanu.

Krok „shromažďování“ podle předkládaného vynálezu může být proveden několika způsoby. Odstřeďování tkaniny obsahující lipofilní tekutinu a vodu je dobře známo z běžného praní. Kroucení, ždímání nebo mačkání ošetřovaných tkanin je také dobře známým způsobem vytlačování tekutin z tkanin a tkaných výrobků. Pro shromažďování lipofilní tekutiny a vody a/nebo sušení tkanin může být použito také odpařování. Toho může být dosaženo zahříváním tkaninové násady, lipofilní tekutiny a vody nebo jiným dobře známým způsobem odpařování. Odstřeďování a/nebo ždímání může být spojeno se zahříváním, aby se podpořilo odpařování a jeho homogenita. Použij e-li se tento způsob, je třeba následně aplikovat kondenzaci lipofilní tekutiny a vody a poté izolační a čisticí kroky.

Krok „přípravného zpracování“ může být proveden celou řadou běžných způsobů. Neomezujícími příklady způsobů přípravného zpracování jsou sedimentace, centrifůgace,

Λ'ΐ

-20-·

>· 99	99		9 9 9999
	• ·	9 ·	9 9 «
· 9.			9 9 9
• | · *	• 9	9	9 9 9 9
·· 9 9	9 9	999	9 9 9 9

vystavení účinku cyklonového odlučovače, dekantace, filtrace, přídavek chemikálií a změna teploty. Režim přípravného zpracování může rovněž zahrnovat kombinace uvedených metod.

Je-li prováděna filtrace, je žádoucí nechat projít emulzi lipofilní tekutiny a vody přes filtr z částicového materiálu tak, aby byly odstraněny částice a částicové agregáty o rozměru přibližně 25 pm a větším, s výhodou tak, aby byly odstraněny částice a částicové agregáty o rozměru přibližně 15 pm a větším, přednostně tak, aby byly odstraněny částice a částicové agregáty o rozměru přibližně 10 pm a větším, ještě lépe tak, aby byly odstraněny částice a částicové agregáty o rozměru přibližně 5 pm a větším, nejlépe tak, aby byly odstraněny částice a částicové agregáty o rozměru přibližně 1 pm a větším. Je dále možné uvést emulzi lipofilní tekutiny a vody do styku s aktivním uhlím pro další přípravné zpracování.

Podobně i krok „izolace“ může být proveden řadou známých způsobů. Neomezující příklady izolačních metod zahrnují mechanickou koalescenci, elektrickou koalescenci, přídavek chemikálií, membránovou filtraci, změnu teploty, profukování vzduchem, přídavek mikrobů, kontakt s absorpčním materiálem, centrifugaci, destilaci, adsorpci, absorpci, krystalizaci, úpravu pH a úpravu iontové síly. Jedním z mnoha možných provedení adsorpce je vystavení emulze aktivnímu uhlí. Postup izolace může zahrnovat kombinace zmíněných způsobů.

Krok „čištění“ může být proveden řadou způsobů. Neomezující příklady zahrnují membránovou filtraci, destilaci, extrakci, profukování, přídavek enzymů, iontovou výměnu, sušení desikantem, chromatografií a adsorpci. Postup čištění může zahrnovat kombinace zmíněných způsobů.

Předkládaný vynález se také týká způsobu čištění lipofílm tekutiny a par lipofilní tekutiny. Tento způsob zahrnuje kroky shromažďování par lipofilní tekutiny a první emulze obsahující vodu a lipofilní tekutinu. V dalším kroku jsou páry lipofilní tekutiny kondenzovány za vzniku zkapalněných par lipofilní tekutiny. Zkapalněné páry lipofilní tekutiny jsou pak spojeny s první emulzí za vzniku druhé emulze. Tato druhá emulze pak může být předběžně zpracována tak, jak je popsáno výše. Po přípravném zpracování mohou být lipofilní tekutina a zkapalněná pára lipofilní tekutiny izolovány z druhé emulze týmiž způsoby, jaké jsou popsány výše. Po izolaci z emulze jsou lipofilní tekutina a zkapalněná pára lipofilní tekutiny čištěny v souhlase s výše popsanými metodami. Stejně jako v prvním provedení i tento způsob může případně zahrnovat nejprve uvedení tkaniny do kontaktu s lipofilní tekutinou a vodou, a pak shromáždění lipofilní tekutiny a vody za vzniku první emulze. Tento způsob může případně zahrnovat směšovací krok, kdy alespoň část lipofilní tekutiny a alespoň část vody jsou smíchány za vzniku

• *· ·· · ·		9	9 9	9 9 9999 9 9 9
• · · ·	i1	9	9	9 9 9 ·
• · ·'	•	9	9	• 9''9 9
··· ··			999	9 9 9 9

první emulze před tím, než je tato emulze uvedena do kontaktu s tkaninou. Během tohoto směšovacího kroku může být přidán emulzifikátor.

Kterýkoliv z dosud diskutovaných prostředků nebo emulzí může dále obsahovat pomocné přísady, vybrané z těch, které jsou uvedeny v oddíle „Pomocné přísady“, jejichž neomezujícími příklady jsou enzymy, bělidla, surfaktanty, změkčovače tkanin, parfémy, antibakteriální činidla, antistatická činidla, zjasňovače, fixativy barev, činidla bránící otěru barev, činidla bránící třepení, činidla omezující mačkání, činidla bránící mačkání, polymery uvolňující nečistoty, činidla proti působení slunečního záření, činidla proti blednutí barev, tužidla (zahušťovadla), pěnivá činidla, činidla pro omezování nepříjemného pachu prostředku, činidla pro barvení prostředku, pH pufry, impregnační látky, činidla odpuzující nečistoty a směsi těchto pomocných látek.

Způsoby a systémy podle předkládaného vynálezu mohou být použity ve službách, jako je služba chemického čištění, plenková služba, služba čištění uniforem, nebo v komerční sféře, jako je Laundromat, chemická čistírna či prádelní služba, které jsou součástí hotelu, restaurace, společenského střediska, letiště, výletní lodi, přístavního zařízení, kasina, anebo mohou být použity v domácnosti.

Postupy podle předkládaného vynálezu mohou být uskutečněny v zařízení, které je modifikací existujícího přístroje, upraveného tak, aby mohl provést způsob podle předkládaného vynálezu, a to vedle běžných postupů, jako je praní ve vodě.

Způsoby podle předkládaného vynálezu mohou být také uskutečněny v zařízení, které není modifikací existujícího přístroje, nýbrž je zvlášť postaveno tak, aby mohlo provést způsob podle předkládaného vynálezu, nebo může být připojeno k jinému přístroji jako součást systému zpracovávajícího lipofilní tekutinu. To zahrnuje veškerou potřebnou instalaci, jako je připojení přívodu chemikálie a vody, a odtoku použitých tekutin.

Systémy podle předkládaného vynálezu mohou být použity v zařízení, které není modifikací existujícího přístroje, nýbrž je zvlášť postaveno tak, aby mohlo provést způsob podle předkládaného vynálezu, jakož případně i běžné procesy, jako je prám ve vodě.

Způsoby podle předkládaného vynálezu mohou být také provedeny v zařízení schopného pracovat ve „dvojím režimu“. Přístroj pro „dvojí režim“ je ten, který je schopen jak praní, tak i sušení tkanin v tomtéž bubnu. Tyto přístroje jsou široce dostupné, zejména v Evropě.

Přístroj používaný k provedení předkládaného vynálezu obsahuje v typickém případě nějaký typ řídícího systému. Sem patří elektrické systémy, jako jsou tzv. „chytré“ řídicí systémy, jakož i tradičnější elektro-mechanické systémy. Řídicí systémy by měly umožnit uživateli vybrat velikost vsádky tkanin určených k čištění, typ znečištění, rozsah znečištění a dobu čistícího

-22η*

• '*» • 9 9	»'<· •	9	4 • 4	9 9 4 9	• 4·
• 4 » ·	«	9		• 9 4
• 4 4	•	9	9	9 9	•
44 44	9 4		<9 4 ·	44	• 4

cyklu. Alternativně by uživatel měl mít možnost použít předem nastavené čisticí a/nebo avivážní cykly, založené na jakémkoliv počtu zjistitelných parametrů. To platí zejména pro elektrické řídicí systémy. Když například rychlost shromažďování lipofilní tekutiny dosáhne konstantní hodnoty, přístroj se po uplynutí určité doby může sám vypnout nebo začít jiný proces s lipofilní tekutinou.

V případě elektrických řídicích systémů je jednou z možností použít tzv. „chytrého zařízení“. Jako neomezující příklad lze uvést autodiagnostický systém, výběr typu vsádky a cyklu, připojení stroje k internetu a možnost, aby spotřebitel spustil přístroj na dálku a byl informován, jakmile přístroj tkaný výrobek již vyčistil, nebo aby dodavatel mohl na dálku diagnostikovat problém, pokud se přístroj porouchá. Dále, jestliže předkládaný vynález tvoří pouze součást čisticího systému, tzv. „chytrý systém“ může komunikovat s jinými součástmi čisticího systému, používanými k dokončení zbytku čisticího procesu, jako jsou pračka a sušička.

Claims (13)

1. Způsob zpracování lipofilní tekutiny obsažené v emulzi vody a zmíněné lipofilní tekutiny, vyznačující se tím, ž e se skládá z těchto kroků:

a) přípravné zpracování zmíněné emulze,

b) izolace zmíněné lipofilní tekutiny ze zmíněné emulze,

c) čištění zmíněné lipofilní tekutiny.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že dále obsahuje tyto kroky:

a) uvedení zmíněné lipofilní tekutiny a vody do styku s tkaninou,

b) shromažďování zmíněné lipofilní tekutiny a vody ve formě zmíněné emulze.

3. Způsob podle nároku2, vyznačuj í cí se tím, že obsahuje také směšovací krok spočívající ve smíšení alespoň části zmíněné lipofilní tekutiny, alespoň části zmíněné vody a případně emulzifikátoru za vzniku zmíněné emulze před tím, než je zmíněná tkanina vystavena účinkům zmíněné lipofilní tekutiny a zmíněné vody.

4. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2 nebo 3, vyznačuj ící se tím, že zmíněný krok shromažďování spočívá v odstřeďování zmíněné tkaniny nebo ždímání zmíněné tkaniny tak, že zmíněná lipofilní tekutina a zmíněná voda jsou ze zmíněné tkaniny odstraněny, nebo v odpařování zmíněné lipofilní tekutiny a zmíněné vody ze zmíněné tkaniny a v kondenzaci zmíněné odpařené lipofilní tekutiny a vody, nebo v kombinaci obou postupů.

5. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačuj ící se tím, že zmíněný přípravný krok spočívá v sedimentaci nebo centrifugaci nebo vystavení účinku cyklonového odlučovače nebo dekantaci nebo filtraci nebo změně teploty nebo přídavku chemikálie nebo kombinaci těchto postupů.

6. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že zmíněný přípravný krok spočívá v průchodu zmíněné emulze filtrem, čímž jsou odstraněny částice a částicové agregáty o velikosti 1 pm nebo větší.

7. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačuj ící se tím, že zmíněný izolační krok spočívá v mechanické koalescenci nebo elektrické koalescenci nebo přídavku chemikálie nebo membránové filtraci nebo změně teploty nebo profukování vzduchem nebo přídavku mikrobů nebo v kontaktu s absorpčním materiálem nebo centrifugaci nebo destilaci nebo adsorpci nebo absorpci, s výhodou na aktivním uhlí, nebo krystalizaci nebo srážení nebo změně teploty nebo diafiltraci nebo elektrolýze nebo extrakci nebo změně pH nebo změně iontové síly nebo kombinaci těchto postupů.

• AA ·· · A A A «· A AA * A • A A A • A A • A A • • A A A A A A a A • A A A A A A ♦ AA A· A A A AA A A A A

8. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, v y z n a č u j í c í se tím, že zmíněný čisticí krok spočívá v membránové filtraci nebo destilaci nebo extrakci nebo profukování nebo přídavku enzymu nebo iontové výměně nebo sušení desikantem nebo adsorpci nebo kombinaci těchto postupů.

9. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že zmíněná emulze je složena z vody, lipofilní tekutiny spojené s kondenzovanými parami lipofilní tekutiny a emulzifikátoru v hmotnostním poměru od 1/98,9/0,1 do 40/55/5, vzhledem ke hmotnosti zmíněné emulze.

10. Způsob podle kteréhokoliv z nároků I až 9, vyznačující se tím, že zmíněnou lipofilní tekutinou je lineární siloxan, cyklický siloxan nebo jejich směs.

11. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačuj ící se tím, že zmíněnou lipofilní tekutinou je dekamethylcyklopentasiloxan.

12. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 11, vyznačuj ící se tím, že zmíněná emulze také obsahuje pomocné přísady vybrané ze skupiny, kterou tvoří enzymy, bělidla, surfaktanty, změkčovače tkanin, parfémy, antibakteriální činidla, antistatická činidla, zjasňovače, fixativy barev, činidla bránící otěru barev, činidla bránící třepem, činidla omezující mačkání, činidla bránící mačkání, polymery uvolňující nečistoty, činidla proti působení slunečního záření, činidla proti blednutí barev, tužidla (zahušťovadla), pěnivá činidla, činidla pro omezování nepříjemného pachu prostředku, činidla pro barvení prostředku, pH pufiy, impregnační látky, činidla odpuzující nečistoty a směsi těchto pomocných látek.

13. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 12 pro čištění lipofilní tekutiny a páry lipofilní tekutiny, vyznačující se tím, že se skládá z těchto kroků:

a) shromažďování zmíněné páry lipofilní tekutiny a první emulze složené z vody a zmíněné lipofilní tekutiny,

b) kondenzace zmíněné páry lipofilní tekutiny za vzniku zkapalněné páry lipofilní tekutiny,

c) spojení zmíněné zkapalněné páry lipofilní tekutiny a zmíněné první emulze za vzniku druhé emulze,

d) přípravné zpracování zmíněné druhé emulze,

e) izolace zmíněné lipofilní tekutiny a zmíněné zkapalněné páry lipofilní tekutiny ze zmíněné druhé emulze

f) čištění zmíněné lipofilní tekutiny a zmíněné zkapalněné páry lipofilní tekutiny.