194070. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilárd műanyagok felületének fluorozására
1 194.070 2 A találmány tárgya eljárás műanyag felületek fluorozása. E fluorozással csökkenthető a műanyagok oldószerrel szembeni permeabilitása és növelhető a műanyagok kémiai ellenállóképessége. Műanyagoknál — rideg és flexibilis típusoknál egyaránt - igen előnyös a fluorral történő felületi kezelés. Műanyagtartályok esetében például fluor-kezeléssel csökkenthető a falak oldószer-típusú folyadékokkal szembeni permeabilitása és növelhető a különböző folyadékokkal és gázokkal szembeni kémiai ellenállóképesség. Ilyen eljárást és készüléket ismertet a 3.998.180 számú amerikai szabadalmi leírás. Ennek, valamint más hasonló eljárásnak is azonban számos hátránya van. Az eljárások egy része az alkalmazott műveleti lépések és körülmények miatt több készülékből álló berendezést igényel, ami együtt jár a fluorgáz mozgatásával, így például a hőntartó-kamrából a kezelő-kamrába való át- és visszavezetésével, vagy nagyon kicsi vagy nagy nyomás alkalmazásával. A több készülékből álló berendezés természetesen a költségek növekedését is jelenti. Az eljárások más részénél biztonsági kérdések merülnek fel. A fluorgázra ugyanis jellemző, hogy a legreakcióképesebb, igen mérgező, korrozív hatású gáz, és oxidáló tulajdonságai révén igen hevesen reagál minden szerves és szervetlen anyaggal. így minden olyan eljárás, amely relatíve nagy nyomáson és hőmérsékleten, nagy koncentrációban fluorgázt alkalmaz, igen veszélyes. Végül egyes ismert eljárások növelik a környezetszennyezést, mivel a művelet,befejezése után fluorgáz és/vagy fluor-melléktermékek, például hidrogén-fluorid kerül a légtérbe. A biztonság, a környezetszennyezés és a több készülék problémaköre természetesen összefügg, mivel a biztonsági és környezetszennyezési kérdéseket sok esetben a készülékek számának növelésével kívánják megoldani. Ez természetesen növeli a beruházási-, üzemeltetési- és energiaköltségeket. így érthető az ipar részéről felmerülő igény a kevesebb számú berendezéssel és/vagy növelt biztonsággal dolgozó felületkezelő eljárások iránt. A találmány célja tehát műanyagok felületének módosítására szolgáló fluorozási eljárás biztosítása, amely az eddig ismert eljárásokhoz viszonyítva kevesebb számú készüléket, nagyobb biztonsággal alkalmaz. A találmány tárgya eljárás szilárd műanyagok felületének fluorozására, olymódon, hogy a műanyagot atmoszférikus nyomású levegővel telt, zárt rendszerű kamrába helyezzük, a rendszert leszívatjuk, fluorgázt vezetünk a rendszerbe, majd inert gáz bevezetésével a rendszer nyomását 1 .105 Pa ra állítjuk be, a rendszert ismét leszívatjuk, majd levegőbevezetéssel a nyomást atmoszférikus nyomásra állítjuk be és a kezelt műanyagot eltávolítjuk, és jellemzője, hogy a zárt rendszerben elhelyezett műanyagot hőcserélőn keresztül vezetett levegő keringetésével 37—92 C hőmérsékletre melegítjük, a rendszert leszívatjuk, majd a fluorozáshoz elméletileg szükséges fluorgázt maximálisan 10%-os feleslegben vezetjük be és ezt követően inertgáz, előnyösen nitrogén bevezetésével a rendszer nyomását 1 . 10s Pa-ra állítjuk be, és a fluorgáz/nitrogén elegy recirkuláltatását addig folytatjuk, amíg a fluorgáz mennyisége az eredetileg bevezetett fluorgáz mennyiségének kevesebb, mint 5%-ára csökken. A találmány szerinti eljárás szakaszos eljárás, tehát a fluorozni kívánt tárgyakat a kamrában fluorozzuk, majd a művelet befejezése után eltávolítjuk, ezu5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 tán a folyamat ismételhető. A találmány szerinti eljárással kezelni kívánt tárgyak szerkezetüket tekintve lehetnek merevek vagy flexibilisek, és a legkülönbözőbb méretűek, formájúak, textúrájúak. Leggyakrabban műanyagtartályok, különösen palackok kezelését végezzük, de lemezek, llmek, csövek, valamint autóalkatrészek vagy más darabokat is fluorozhatunk. Az egyetlen feltétel, hogy a tárgy szilárd legyen és felületi tulajdonságait a fluor előnyösen módosítsa. A találmány szerinti eljárás egyes lépései hagyományos berendezésben kivitelezhetek. A következőkben egy jellemző rendszert ismertetünk. A rendszer legfontosabb része egy 141 m3 térfogatú acél tartószerkezeten álló kamra, vagy két, hidraulikusan nyitható kb 4 ajtaja van. A rendszer csővezetékein a csővégek pereme menetes kialakítású. Bár a kamra kialakítása olyan, hogy a teljes vákuum és 3 .105 Pa között bármilyen nyomást és 20 °C és körülbelül 109 °C között bármilyen hőmérsékletet könnyedén elvisel, a találmány szerinti eljárás üzemi hőmérséklete 37 °C és 92 °C közötti érték, előnyösen 48 °C és 81 °C közötti érték, üzemi nyomása pedig 0,68 . 103 Pa és 1,01 .105 Pa közötti érték. A kamra falai a kívánt hőmérséklet fenntartása érdekében adott esetben fűthetők. A kamra alján és tetején csővezeték csatlakozások találhatók, a levegő, inert gáz és esetünkben a fluorgáz bevezetésére, valamint a recirkuláció és leszívatás elvégzésére. Mind a kamrán, mind a csővezetéken különböző csatlakozási lehetőségek vannak kiépítve hőelemek, nyomás-átalakítók, gáz-mintavevők és más ellenőrző berendezések számára. A találmány szerinti eljárásnál a gáz cirkuláltatását és a rendszer leszívatását egy vagy két egyfokozatú vákuumszivattyúval végezzük, de sorbakapcsolt forgólapátos vákuumszivattyú vagy mágneses centrifugálventillátor is alkalmazható a cirkuláltatásra, a leszívatást azonban minden esetben vákuumszivattyúval végezzük. A rendszer minden berendezése, amely a fluorgázzal érintkezésbe kerül, tehát a kamra, a csővezetékek, csőcsatlakozások és a hőcserélő passzíváit acélból, például AISI typ. 304L anyagból készül. A rendszer hőmérsékletszabályzását egy vagy két hőcserélő látja el. Ezek mindegyike megnövelt csőfelületű és a kazán kapacitása a 141 m3-es kamra ellátása érdekében 2,9 . 104 J/s hőáramot biztosít. A kamra, a hőcserélő és a keringtető szivattyú a rendszer teljes szabályozásához szükséges szelepekkel együtt sorbakapcsolva, zárt rendszert alkotnak. Abban az esetben, ha ventillátort és vákuumszivatytyút együttesen alkalmazunk, a kettőt párhuzamosan kötjük. A folyamatnál képződő melléktermékek alkalmas hulladékká történő átalakítása érdekében két vagy háromfokozatú folyadékzagyos mosóberendezés kapcsolódik egy zagyszivattyún keresztül a vákuumszivattyúhoz. Az összes szelep hullámmembrános tömítésü és a teljes rendszer gondosan tömített a szivárgások megakadályozása érdekében. A szakemberek számára érthető, hogy a találmány szerinti eljárásnál alkalmazott készülék lehet bármilyen, hagyományos, például az ismert, sterilizálási eljárásoknál is alkalmazott készülék, de más egyéb megoldás is alkalmazható. A készülék mérete továbbá csökkenthető vagy növelhető a sorozatgyártástól vagy az egy tételben kezelni kívánt anyag mennyiségéamelynek egy ,6 itt felületű 2
