DE3227749C2

DE3227749C2 - Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden Materials für Öle

Info

Publication number: DE3227749C2
Application number: DE19823227749
Authority: DE
Inventors: Thomas 43136 Mölndal Ericsson; Sten 77500 Krylbo Gylfe; Mats-Olov 77400 Avesta Hedblom
Original assignee: Papyrus Kopparfors AB
Current assignee: Papyrus Kopparfors AB
Priority date: 1981-07-27
Filing date: 1982-07-24
Publication date: 1984-02-16
Also published as: DE3227749A1; SE8104567L

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden Materials für organische Flüssigkeiten, insbesondere Öl, durch Behandeln von pflanzlichen Fasern mit einem Hydrophobierungsmittel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein faserförmiges Material, das im wesentlichen aus geschlichteten oder ungeschlichteten bzw. geleimten oder nichtgeleimten pflanzlichen Fasern besteht, mit einem flüssigen oder in Lösungsmittel gelösten Acrylat-Präpolymeren oder Alkyd-Präpolymeren oder Polyester-Präpolymeren, sowie mit üblichen Zusätzen imprägniert, um eine Molekül-vergrößernde Reaktion in Gegenwart von Wärme zu erzielen, wobei das Präpolymere in einer derartigen Menge verwendet wird, daß das imprägnierte faserförmige Material 0,5 bis 30 Gew.% Acrylat- oder Alkyd- oder Polyesterharz enthält, und daß man das imprägnierte faserförmige Material erwärmt, um eine Molekül-Vergrößerung des Präpolymeren, z.B. durch Vernetzung und/oder Härtung zu bewirken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Öl-absorbierenden Materials, das zum Sammeln von Öl, das auf einer Wasseroberfläche schwimmt oder In Wasser in der Form von Ölteilchcn dlsperglert ist, geeignet ist.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von hydrophoben, Öl-absorblerenden Materialien bekannt. Bei der Sanierung eines Ölauslaufs auf Wasseroberflächen unter Verwendung eines hydrophoben. Öl-absorbierenden Materials kann man nicht verhindern, daß das absorbierende Material mit der wäßrigen Phase während eines längeren oder kürzeren Zeltraums vor dem Kontakt mit der Ölphase In Kontakt kommt. Es hat sich dann gezeigt, daß die Fähigkeit des absorbierenden Materials, Öl zu absorbieren, nach diesem Kontakt mit dem Wasser stark beeinträchtigt wurde, und daher zeigt ein derartiges hydrophobes Öl-absorblerendes Material In der Praxis keinesfalls die erwartete Wirksamkeit.

Es wurde nunmehr ein wirksames Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden Materials für In Wasser dlsperglerte oder auf Wasser schwimmende Öle gefunden durch Behandeln pflanzlicher Fasern mit einem Hydrophoblerungsmlttel, wobei dieses Absorptlonsmaierlal seine Öl-absorbierende Wirksamkeit auch bei einem längeren Koniakt mit Wasser beibehält. Das erflndungsgcmäße Verfahren Ist dadurch gekennzeichnet, daß man die F?sern mit einem flüssigen oder in Lösungsmitteln gelöstem Acrylat- oder Polyester-Präpolymeren, sowie mit üblichen Zusätzen so behandelt, daß nach Wärmeeinwirkung das Imprägnierte faserförmlge Material 0,5 bis 30 Gew.-% Acrylat- oder Polyesterharz enthält.

Bevorzugt wird In dem erflndungsgemäßen Verfahren ein faserförmlges Material mit einem Trockenfeststoffgehalt von 30% oder mehr verwandt, Verfahrensgemäß wird das faserförmlge Material vorzugsweise durch Sprühen oder Tränken behandelt.

Das nach dem erflndungsgemäßen Verfahren erhältliche Material kann zum Absorbieren von Öl. das auf einer Wasseroberfläche schwimmt oder In Form von Ültellchen dlsperglerl Ist, verwandt werden.

Die pflanzlichen Fasern, die das faserförmlge Material, das imprägniert werden soll, bilden, können beispielsweise aus chemischen Cellulosefaser^ mechanischen Lignocellulosefaser^ chemisch-mechanischen Fasern, Ausschußfasern von Zellstoffmühlen bzw. Pufpenmühlen oder Papler/Karton-Mühlen und natürlichen Fasern, wie Baumwolle, Torf, Stroh, Gras, usw., bestehen.

Die Fasern können geschlichtet oder nlchtgeschllchtet bzw. geleimt oder nichtgelelmt sein. Die geschlichteten Fasern können natürlich geschlichtet (z. B. rohe Baumwolle) oder synthetisch geschlichtet gemäß üblichen Schlichtungsverfahren (z. B. Kolophonium- bzw. Harzschlichtung oder neutrale Schlichtung) sein. Das faserförmige Material (Insbesondere Ausschußfasern) kann unterschiedliche Arten von Zusätzen enthalten, die

15. gewöhnlich in Zellstoffmühlen verwendet werden, wie Füllstoffe, Leim- bzw. Schlichtungsmittel, Retentionsmlttel. Stärke, Latex usw., jedoch sind die wesentlichen Bestandteile die eigentlichen Fasern In einer Menge bis zu 60% oder mehr des faserförmigen Materials.

jo Die Zusätze, die bei dem erflndungsgemäßen Verfahren verwendet werden, um die Molekül-vergrößernde Reaktion in Anwesenheit von Wärme zu entwickeln, können Initiatoren, Katalysatoren, Beschleuniger bzw. Akzeleratoren, Vernetzungsmittel usw. sein, je nach der

2i gewünschten Molekül-Vergrößerungsreaktion. Es Ist so möglich, das Acrylat-Präpolymere In der Erwärmungsstufe durch freie Radikale zu polymerisieren, und In diesem Falle muß ein freler-Radikal-Initlator vorhanden sein. Man kann das Acrylat-Präpolymere, bei dem es sich in diesem Falle um ein hydroxylhalMges handeln muß (das z. B. Hydroxyäthylesiergruppen enthält), mit üblichen Vernetzungsmitteln, z. B. vom Melamlntyp, vernetzen, wobei In diesem Falle eine saure Katalyse angewendet wird. Beim Imprägnieren mit Polyester-Präpolyme-

)> ren, z. B. Alkyd-Präpolymeren, kann man ein Vernetzungsmittel als einen Zusatz zusetzen, der in Anwesenheit von Wärme das Polyester-Präpiilymere, z. B. Alkyd-Präpolymere, unter Bildung eines Polyesterharzes, etwa Alkydharzes, vernetzt.

^4l> Ein großer Vorteil, der sich bei Anwendung des erflndungsgemäßen Verfahrens ergibt, liegt darin, daß es möglich 1st, einen wirksamen hydrophoben Effekt des Imprägnierten Fasermaterials beim Kontakt mit Wasser während längerer Zelt durch Wärmebehandlung bei

■»5 mäßigen Temperaturen zu erzielen, da das Polymere schließlich bei einer relativ niedrigen Temperatur durch die geeignete Wahl des Molekül-vergrößernden Systems polymerisiert oder gehärtet werden kann.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der

^V) Erfindung.

Beispiele
Testverfahren

" Das nachstehend beschriebene Testverfahren wird bei der Untersuchung von granulierten Faserprodukten, wie geschlichteten bzw. geleimten Fasern, angewendet. Jedoch muß In bestimmten Fällen das Verfahren modifiziert werden (vgl. die jeweiligen Beispiele).

^h" 5 g des zu uniersuchenden faserförmigen Materials werden gewogen und anschließend In einen 1-l-Becher eingebracht, der 400 ml Wasser enthält. Anschließend wird das Gemisch von Wasser und faserförmlgem Material 5 min mittels eines Magnetruhrers bei 500 UpM

⁶' gerührt.

Man läßt das Gemisch 5 min stehen und gießt es anschließend durch ein Sieb. Das In dem Sieb gesammelte faserförmlge Material läßt man 5 min abtropfen.

d. h. das faserförmlge Materia! wird nicht gequetscht. Das in den Maschen des Siebes zurückgehaltene Wasser wird mit Oblichem Papier, das im Haushalt verwendet wird, absorbiert.

Anschließend wird das feuchte, faserförmlge Material, das in dem Sieb zurückgehalten wurde, gewogen, und das erhaltene Gewicht minus das konditionierte Trockengewicht (5 g) des faserförmlgen Materials wird als »Wassergewicht« in den nachstehenden Beispielen bezeichnet.

Das gewogene wäßrige faserförmige Material wird anschließend in einen Becher übergeführt, der ein Schmieröl SAE 20 enthält, und wird In dem Öl mittels eines Löffels aufgeschlämmt. Das Gemisch von Öl und faserförmlgem Material wird 5 min stehengelassen, dann wird das Gemisch gesiebt. Das in dem Sieb zurückgehaltene faserförmige Material wird 5 min abtropfen gelassen, d. h. das faserförmlge Material' wird nicht gequetscht. Das In den Maschen des Siebes zurückgehaltene Öl wird mit üblichem, im Haushalt verwendetem Papier absorbiert, und anschließend wird das ölhaltige faserförmlge Material gewöhn. Das erhaltene Gewicht minus das Wassergewicht und das Trockengewicht des faserforrnigen Materials wird In den nachstehenden Beispielen als »Ölgewlcht« bezeichnet.

Der Ausdruck »Ölverhältnis« bezeichnet das Verhältnis von Ölgewlcht zu Trockengewicht (5 g).

Beispiel 1

Eine Neufaser (mechanische Pulpe), geschlichtet mit einer üblichen Kolophoniumschlichte wurde durch Imprägnieren mit 2 Gew.-%, berechnet auf das Gewicht der Neufaser, ein,;, handelsüblichen Lacklösung eines Acrylat-Präpolymeren mit einem Gehalt von 43% aktiver Substanz einschließlich Härtungszusätze, 30% Xylol, 14% Alkohol und 13*, GIykol, der 3 Ge··*' % (berechnet auf die Lacklösung) saures Härtungsmittel zugesetzt waren, behandelt. Anschließend wurde das faserförmlge Material bei 85° C getrocknet

Die nach der vorstehenden Testmethode beschriebenen Ergebnisse sind im folgenden aufgeführt:

Wassergewicht

öigewicht

Öiverhältnls

10,9 g

24,9 g

5,0

Vergleichsversuch B

Die mit Kolophonium geschlichtete Neufaser, die im Beispiel 1 verwendet wurde, wurde mit 2 Gew.-% 50% Polyäthylenfasern vermischt. Das faserförmlge Material wurde be! 150° C während 30 min erwärmt, wodurch die Polyäthylenfaser schmolz.

Bei der Untersuchung des Materials nach der vorstehend beschriebenen Testmethode erhielt man folgende Ergebnisse:

Beispiel 2

Die Verfahrenswelse des Beispiels 1 wurde wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, daß die mit Kolophonium geschlichtete Neufascr mit 5 Gew.-% der Acrylat-Präpolymerlösung, die Im Beispiel I genannt wurde, imprägniert wurde. Bei der Untersuchung des Materials nach der vorstehend beschriebenen Testmethode erhielt man folgende Ergebnisse.

Wassergewicht

Öigewicht

Ölverhältnis

21,0 g

21,5g

4,3

Vergleichsversuch C

Die Verfahrensweise des Vergleichsversuchs B wurde wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, daß das faserförmige Material nunmehr mit 5 Gew.-% 50% Polyethy-2D lenfasern vermischt wurde.

Bei der Untersuchung des Materials nach der vorstehend beschriebenen Testmethode erhieit man folgende Ergebnisse:

Wassergewicht

Öigewicht

Ölverhältnis

19,Ig

22,1g

4,4

Beispiel 3

Ausschußfasern von einer Karton- bzw. Pappe-Mühle wurden durch Imprägnieren mit 5 Gew.-% der im Beispiel I genannten Lacklösung aus Acrylat-Präpolymeren behandelt. Es wurde bei 85^ C getrocknet. Bei der Untersuchung des Materials nach der vorstehend beschriebenen Testmethode ergaben sich folgende Ergebnisse:

Wassergewicht 4,0 g

Öigewicht 8,1g

Ölverhältnis 1,6

Vergleichsversuch D

Das Wassergewicht, Öigewicht und Ölverhältnis wurden für die Ausschußfaser des Beispiels 3 bestimmt Jedoch wurde In diesem Falle die Ausschußfaser nicht mit Acrylatlösung behandelt. Man erhielt folgende Ergebnisse:

Wassergewicht

Ölgewlcht

Ölverhältnis

M.Ig 2.9 g 0,6

Beispiel 4

Wassergewicht

Ölgewlcht

Ölverhältnis

7,3 g
28,4 g

5,7

Verglelchsvcrsuch A

Das Wassergewicht, das Ölgewlcht und das Ölverhältnis wurden nach der vorstehend beschriebenen Testmethode bestimmt, unter Verwendung der Kolophonium geschlichteten Neufaser, die Im Beispiel I verwendet wurde, wobei jedoch die Neufaser nicht mit einer Acrylat-Präpolymerlösung behandelt wurde. Man erzielte folgende Ergebnisse:

Wassergewicht

Ölgewlcht

Ölverhältnis

16,8 g

11,0g

2.2

Eine nlchtgeschllchteie und nlchtgranullerte Neufaser von mechanischer Pulpe wurde durch Imprägnieren mit 5 Gew.-% der Im Beispiel 1 genannten Acrylat-Präpolynierlösung behandelt Es wurde bei 85' L getrocknet.

Das erhaltene faserförmlge Material wurde nach der vorstehend beschriebenen Testmethode untersucht, die jedoch In diesem Falle modifiziert werden mußte, da bei der Behandlung mit Wasser eine reine Fasersuspension erhalten wurde. Die vorstehende Testmethode wurde wie folgt modifiziert:

Die vorstehende Testmethode wird wiederholt bis einschließlich der Wägung des mit Wasser behandelten gesiebten Faserrnaterlals. Das gewogene wäßrige Fasermateilal wird In einer gewogenen Ölmengc durch Aufschlämmen des Fasermaterlals In einem Becher mit

einem Löffel getränkt. Das Gemisch von Fasermaterial und Öl wird 5 min stehengelassen. Anschließend wird das Gemisch wie in der vorstehenden Testmethode gesiebt. Beim Sieben des faserförmigen Materials erhält man als Siebflüssigfceit ein Gemisch von nichtabsorbiertem Öl und verdrängtem Wasser. Die Mengen der beiden Substanzen werden bestimmt und anschließend wird die durch das Fasermaterial absorbierte Ölmenge berechnet. Bei der Untersuchung des Materials nach der vorstehend erwähnter modifizierten Testmethode erhielt man folgende Ergebnisse:

Wassergewicht 40,4 g

Olgehalt
Ölverbältnis

40,7 g

(Bei der Absorption von Öl verlor das faserförmige Material 23,1 g Wasser, was 17,3 g Rückstand ergab)

Vergleichsversuch E

Das Wäääergewiciit. Ölgewicht und Öiverhältr.is wurden für die nichtgeschlichtete und nlchtgranL.ierte Neufaser des Beispiels 4 bestimmt, wobei diese Faser jedoch nicht mit Acrylat-Präpolymerlösung behandelt wurde. Man erhielt folgende Ergebnisse unter Verwendung der modifizierten Testmethode des Beispiels 4:

Wassergewicht 54,6 g (Die Menge des verdrängten Wassers bei der Absorption von Öl ist 4.0 g)

Ölgewlcht 6,5 g

Ölverhäitnis 1.3

Vergleichsversuch F

Die nichtgeschlichtete und nlchtgranullerte Neufaser des Beispiels 4 wurde durch Mischen mit 5 Gew.-% der 50% Polyäthylenfaser, die im Vergleichsversuch B vorstehend verwendet wurde, behandelt. Das imprägnierte faserförmige Material wurde 30 min bei 150^eC erwärmt, wodurch die Polyäthylenfaser schmolz.

Bei der Untersuchung des Materials nach der Im Beispiel 4 genannten modifizierten Testmethode erhielt man folgende Ergebnisse:

Wassergiiwlcht 64,0 g

Öigewlcht
Ölverhäitnis

4,5 g
0,9

Beispiel 5

(Die Menge des bei der Absorption von Öl verdrängten Wassers Ist 1,3 g)

Torf wurde durch Imprägnieren mit 5 Gew.-% der Acrylat-Präpolymerlösung des Beispiels I behandelt. Es wurde bei 85° C geirocknet.

Bei der Untersuchung des Materials nach der modifizierten Tesimelhode des Beispiels 4 erhielt man folgende Testergebnisse:

40,2 g (Die bei der Absorption von Öl verdrängte Wassermenge Ist 21,9 g)

34,7 g
6,9

Verglelchsversuch G

Das Wassergewlchi, Ölgewicht und Ölverhäitnis wurden für nlchtbehandelte ,1 Torf nach der Im Beispiel 4

Wassergewicht

Ölgewlcht
Ölverhäitnis

angegebenen modifizierten Testmethode bestimmt, wobei folgende Ergebnisse erzielt wurden:

Wassergewicht 44,9 g (Die bei Ölabsorption verdrängte Wassermenge ist 5,5 g)

Ölgewicht 10,5 g

Ölverhäitnis 2,1

Beispiel 6

Eine Ausschußfaser von einer Karton- bzw. Pappemühle wurde mit 5 Gew.-% einer Lacklösung von Alkyd-Präpolymerem behandelt. Es wurde bei 85° C getrocknet. Bei der Untersuchung des Materials nach der vorstehenden Testmethode erhielt man folgende Ergebnisse:

Wassergewicht 15,1 g

Ölgewicht 9,1g

Ölverhäitnis 1,8

Beispiel 7

Eine Ausschußfaser gemäß Beispiel 6 wurde mit 5% einer Lacklösung von Präpolymerester oehandelt. Beim Trocknen bei 85° C erhielt man folgende Ergebnisse:

Wassergewicht

Ölge-vicht

Ölverhältnls

4,2 g
9,2 g
1,8

Beispiel 8

Eine Neufaser (mechanische Pulpe) geschlichtet mit einem üblichen Kolophoniumharz (vgl. Beispiel 1) wurde durch Imprägnieren mit 2 Gew.-% Alkyd-Präpolymerem behandelt. Beim Trocknen bei 85° C erhielt man folgende Ergebnisse:

Wassergewicht

Ölgewlcht

Ölverhältnls

U,5g

23,2 g

4,6

Beispiel 9

Die Verfahrenswelse des Beispiels 8 wurde wiederholt, wobei jedoch die Neufaser mit 5 Gcw.-% Alkyd-Präpolymerem behandelt wurde. Beim Trocknen er.hielt man fol-■»3 gende Ergebnisse:

Wassergewicht

Ölgewicht

Ölverhältnls

8,7 g
26,3 g
5,1

Beispiel 10

Eine Neufaser (mechanische Pulpe) geschlichtet mit übliche- Kolophonlumschllchte (vgl. Beispiel 1) wütete mit 2 Gew.-% Polyester-Präpolymerem behandelt. Beim Trocknen bei 85° C erhielt man folgende Ergebnisse:

Wassergewicht

Ölgewlcht

Ölverhältnls

11,1g

24,0 g

4,9

Beispiel

Die Verfahrensweise des Beispiels 10 wurde wiederholt, wobei jedoch die Neufaser mit 5 Gew.-% Folyester-Präpolymerem behandelt wurde. Beim Trocknen erhielt man folgende Ergebnisse:

Wassergewicht

Ölgewlcht

Ölverhältnls

8,5 g
27,Og
5,4

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden Materials für In Wasser dlsperglerte oder auf Wasser schwimmende Öle durch Behandlung von pflanzlichen Fasern mit einem Hydrophobierungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fasern mit einem flüssigen oder in Lösungsmittel gelöstem Acrylat- oder Polyester-Präpolymeren, sowie mit üblichen Zusätzen so behandelt, daß nach Wärmeeinwirkung das Imprägnierte faserförmlge Material 0,5 bis 30 Gew.-% Acrylat- oder Polyesterharz enthält.

2. Verfahren nath Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man ein faserförmiges Material mit einem Trockenfeststoffgehalt von 30% oder mehr imprägniert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das faserförmlge Material durch Sprühen oder Tränken behandelt.

4. Verwendung des nach Anspruch 1 erhältlichen Materials zum Absorbieren von öi, das auf einer Wasseroberfläche schwimmt oder in Wasser in Form von Öltellchen dlsperglert ist.