186325. lajstromszámú szabadalom • Eljárás reverzibilis vízfelvevő képességű, stabilizált szerkezetű anyagásvány tartalmú gépek előállítására
3 186325 4 A találmány tárgya eljárás reverzibilis vízfelvevő képességgel rendelkező, stabilizált szerkezetű agyagásványtartalmú gélek előállítására agyagásványok és szerves polimerek reakciója útján. Ismert, hogy az agyagásványok egyes szerves polimerekkel reakcióba lépnek, amelynek során agyagorganikus komplexek keletkeznek (B. K. G. Theng: I. The Chemistry of Clay-Organic Reactions, Halsted Press, 1974; II. Polymer-Clay Complexes, Halsted Press, 1979). Ezeket a reakciókat a technika számos területén hasznosították. így ismert például az, hogy az agyagásványok Teológiai tulajdonságai polimerek bekeverésével módosíthatók, amit elsősorban a fúróiszapok sajátságainak javítására alkalmaznak (577 588, 693 839, 250 619 sz. amerikai egyesült államokbeli és 139 800 sz. japán szabadalmi leírás). Olyan eljárások is ismeretesek, amelyekben a vízoldható polimereket agyagásvány-tartalmú szuszpenziók destabilizálására, illetve flokkuláltatására alkalmazzák (3 511 778, 3 701 417, 3 276 998 és 3 052 595 sz. amerikai egyesült államokbeli, 1 387 744 sz. nagy-britanniai és 081 442 és 069 703 sz. japán szabadalmi leírás). Más módszerek szerint az agyagásvány-polimer reakciót papírgyártási retenciós, illetve coating-anyagok előállításában hasznosítják (561 668 sz. svájci és 1 010 828 sz. nagybritanniai szabadalmi leírás). Agyagásványok, szerves polimerek és egyéb adalékanyagok keverékét, illetve reakciótermékét altalaj szigetelésére alkalmas habarcsok gyártásához (4 043 827 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás), talajok vízzáróvá tételére (3 772 893 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás), téglagyártás adalékanyagaként (4 148 662 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás), továbbá mechanikai víztelenítési és szigetelési célokra (442 161 sz. Amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás) is alkalmazzák. A felsorolt közleményekben ismertetett eljárások egy részének közös jellemzője, hogy duzzadni nem képes, illetve elemi lemezeire vagy láncaira eléggé szét nem bontott szerkezetű agyagásványokat hoznak érintkezésbe polimerekkel. Ilyen körülmények között csupán a külső érintkezési határfelületen alakulhatnak ki kémiai kötések az agyagásvány-csomagok és a polimer láncok, illetve gombolyagok között. Az eljárások másik részének közös jellemzője az, hogy duzzasztott vagy gyorsan duzzadó agyagásványokat csekély mennyiségű polimerrel reagáltatnak. Mindkét esetben olyan, szervetlen és szerves makromolekulákból összeépült termék képződik, amelynek szerkezetét és gélesedési jellemzőit alapvetően a szervetlen komponens adott jellemzői szabják meg, és ezeket a tulajdonságokat kisebbnagyobb mértékben módosítják a szerves komponens gélsajátságai. Példaként említjük, hogy ha tixotrop tulajdonságú, háromréteges szerkezetű, duzzadóképes agyagásványokat reagáltatunk elemi lemezeire szét nem bontott állapotban önmagukban ismert polimerek vizes oldatával, a kialakult végtermék az agyagásványra jellemzően szintén tixotrop marad, és a végtermékből képződő gél az agyagásványra jellemzően peptizálódik ; a jelenlevő polimer csupán a peptizálódó gél egyes jellemzőit (pl. vízleadó képességét, folyáshatárát stb.) módosítja kisebb vagy nagyobb mértékben. Olyan eljárás eddig még nem vált ismertté, amellyel a tixotrop tulajdonságú agyagásványok gélszerkezete irreverzíbilisen rögzíthető (stabilizálható) lenne, úgy, hogy a kialakult gél reverzibilis vízfelvevő/vízleadó képességgel rendelkezzék, tixotrop jelleg és peptizációs készség nélkül. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy ha tixotrop tulajdonságú agyagásványokat, tehát háromréteges szerkezetű, duzzadóképes szmektiteket és/vagy duzzadóképes láncszilikátokat aktivált, tehát jórészt elemi lemezeire, illetve láncaira felbontott állapotban, megfelelő töménységű szuszpenzió formájában hozunk érintkezésbe az adott agyagásvánnyal reagálni képes polimerekkel, az agyagásvány elemi lemezei, illetve láncai kémiai kötések és/vagy adszorpció révén összeépülnek a polimer láncokkal, mintegy felfűződnek a polimerre, és ezáltal irreverzíbilisen rögzül az agyagásvány gélszerkezete. A polimerrel ily módon reagáltatott agyagásvány-gél elveszti tixotrop sajátságait, tehát gélszerkezete mechanikai hatásra nem omlik össze, ugyanakkor azonban a kialakult gél nem peptizálódik, és reverzibilisen képes leadni és felvenni vizet. A találmány tárgya tehát eljárás reverzibilis vízfelvevő-vízleadó képességű, stabilizált szerkezetű agyagásvány-tartalmú gélek előállítására. A találmány értelmében a következőképpen járunk el : Az első műveletben előkísérlettel meghatározzuk azokat az agyagásvány : polimer : víz arányokat, amelyek beállításakor a kívánt gélképződés lezajlik. Az előkísérleteket úgy hajtjuk végre, hogy tixotrop tulajdonságú, aktivált állapotú, háromréteges szerkezetű duzzadóképes agyagásvány és/vagy duzzadóképes láncszilikát (a to\ ábbiakban : agyagásvány) különböző töménységű vizes szuszpenzióinak közegellenállását mérjük, ezután a szuszpenzióhoz az agyagásvánnyal reagálni képes vízoldható polimert adunk önmagában vagy vizes oldat formájában, a kapott elegy közegellenállását mérjük, és meghatározzuk azokat az agyagásvány : polimer : víz arán) okát, amelyeknél a szuszpenzió közegellenállása a kiindulási (polimermentes) szuszpenzióhoz viszonyítva legalább tízszeresére nő. A következőkben az agyagásványt és a polimert a fenti előkísérlettel meghatározott arányban, az előkísérlettel meghatározott mennyiségű víz jelenlétében reagáltatjuk egymással, mimellett a kívánt arányokat egy vagy több lépésben állítjuk be. Eljárhatunk úgy, hogy az agyagásványt és a polimert az előkísérlettel meghatározott arányban reagáltatjuk az előkísérlettel meghatározott mennyiségű víz jelenlétében. Ekkor közvetlenül kapjuk a kívánt gélt. Eljárhatunk azonban úgy is, hogy az agyagásványt és a polimert az előkísérlettel meghatározottnál nagyobb mennyiségű vízben reagáltatjuk egymással, mimellett az agyagásvány és a polimer mennyiségi arányait az előkísérlettel meghatározottal azonos vagy attól eltérő értékre állítjuk be. Az utóbbi esetben a vízből flokkulum alakjában válik ki a polimer és az agyagásvány reakcióterméke. A flokkulum víztartalmát mechanikai úton csökkentjük, és eközben a massza agyagásvány-, polimer- és víztartalmát az előkísérlettel meghatározott értékre állítjuk be; azaz szükség esetén a mechanikai víztelenítés (rendszerint gyúrás) közben a masszához további mennyiségű agyagásványt és/vagy polimert adunk. Ekkor a kívánt gélt ebben a második lépésben kapjuk. Megjegyezzük, hogy mindkét eljárásmód esetén polimerként több polimer elegyét is felhasználhatjuk, illetve amennyiben a gélt két lépésen képezzük, és a második lépésben polimert is adagolunk be, az első és a második lépésben felhasznált polimer eltérhet egymástól. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
