189280. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gélképző masszák és porok előállítására agyagásványokból és szerves polimerekből
1 189 280 2 A találmány tárgya eljárás gélképző masszák és porok előállítására agyagásványok és szerves polimerek reakciója útján. A találmány szerinti eljárással előállított gélképző masszákból és porokból stabil szerkezetű, reverzibilis vízfelvevő képességű gélek alakíthatók ki. Ismert, hogy az agyagásványok egyes szerves polimerekkel reakcióba lépnek, amelynek során agyag-organikus komplexek keletkeznek (B. K. G. Theng: The Chemistry of Clay-Organic Reactions, Halsted Press, 1974). Ezeket a reakciókat a technika számos területén hasznosították. így ismert például az, hogy az agyagásványok reológiai tulajdonságai polimerek bekeverésével módosíthatók, amit elsősorban a fúróiszapok sajátságainak javítására alkalmaznak (577 588, 693 839, 250 619 sz. amerikai egyesült államokbeli és 159 800 sz. japán szabadalmi leírás). Olyan eljárások is ismeretesek, amelyekben a vízoldható polimereket agyagásványtartalmú 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. nagy-britanniai 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 közös jellemzője az, hogy rögszerű, tehát elemi lemezeire, ill. láncaira eléggé szét nem bontott szerkezetű agyagásványokat hoznak érintkezésbe ugyancsak rögszerű, tehét elemi láncaira le nem gombolyodott polimerekkel. Ilyen körülmények között csupán az érintkezési határfelületen alakulhatnak ki kémiai kötések az agyagásvány-„rögök” és a polimer-„rögök” között. Ha a reakció gélesedésre képes agyagásványok és gélesedésre képes polimerek között megy végbe, olyan, szervetlen és szerves makromolekulákból összeépült termék képződik, amelynek gélszerkezetét és gélesedési jellemzőit alapvetően a szervetlen komponens adott jellemzői szabják meg, és ezeket a tulajdonságokat kisebb-nagyobb mértékben módosítják a szerves komponens gélsajátságai. Példaként említjük, hogy ha tixotróp tulajdonságú, háromréteges szerkezetű, duzzadóképes agyagásványokat reagáltatunk „rögszerü", tehát elemi lemezeire szét nem bontott állapotban polimerekkel, a kialakult végtermék az agyagásványra jellemzően szintén tixotróp marad, és a jelenlévő polimer csupán a gél egyéb tulajdonságait (pl. vízfelvevő képességét, rugalmasságát, keménységét, duzzadó képességét) módosítja kisebb vagy nagyobb mértékben. Olyan eljárás eddig még nem vált ismertté, amellyel a tixotróp tulajdonságú agyagásványok gélszerkezete irreverzibilisen rögzíthető (stabilizálható) lenne, úgy, hogy a kialakult gél egyúttal reverzibilis vízfelvevő képességgel rendelkezzék. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy ha tixotróp tulajdonságú agyagásványokat, tehát háromréteges szerkezetű, duzzadóképes szmektiteket és/vagy duzzadóképes láncszilikátokat az adott agyagásvánnyal reagálni képes, legömbölyödött állapotú polimerek jelenlétében aktiválunk, a polimer az aktiválással párhuzamosan reakcióba lép az agyagásvánnyal és ahhoz kémiailag kötődik, az aktiválási folyamat lezajlását azonban nem gátolja. Az így előkezelt, feltárt és aktivált agyagásványhoz ezután további polimert adva olyan terméket kapunk, amelyből víz hatására stabil szerkezetű, reverzibilis vízfelvételre/vízleadásra képes gél alakul ki. Tapasztalataink szerint ugyanilyen termékekhez jutunk akkor is, ha előaktivált tixotróp tulajdonságú agyagásványokból indulunk ki, és azokat legalább 45 súly% víz jelenlétében, intenzív gyúrás közben reagáltatjuk vízoldható, az adott agyagásvánnyal reagálni képes polimerekkel. A polimert ebben az esetben is egy vagy két lépésben adagolhatjuk be. A találmány tárgya tehát eljárás stabilizált szerkezetű, reverzibilis vizfelvevő-vízleadó képességű gélképző masszák vagy porok előállítására. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a) 15 súly%-nál nagyobb víztartalmú agyagásvány-masszát, amely agyagásványként duzzadóképes háromréteges szerkezetű agyagásványt és/vagy duzzadóképes láncszilikátot tartalmaz, az agyagásvány súlyára vonatkoztatva 0,05-100 súly%, célszerűen 1-10 súly%, az agyagásvánnyal reagálni képes vízben oldódó polimerrel vagy polimerekkel kezelünk oly módon, hogy a polimer legföljebb 50 súly%-át, célszerűen 1-10 súly%-át az agyagásvány aktiválása előtt vagy alatt adagoljuk be 50-500 000 cP/20 °C viszkozitású vizes oldat formájában, majd az aktiválás lezajlása után a maszszához száraz por vagy vizes oldat formájában hozzáadjuk a polimer fennmaradó mennyiségét, és a terméket a második polimer-részlet beadagolása előtt és/vagy után kivánt esetben szárítjuk; vagy b) 45 súly %-nál nagyobb víztartalmú agyagásvány-masszát, amely agyagásványként duzzadóképes háromréteges szerkezetű agyagásványt és/vagy duzzadóképes láncszilikátot tartalmaz előaktivált állapotban, intenzív keverés közben az agyagásvány súlyára vonatkoztatva 0,05-100 súly%, célszerűen 1-10 súly%, az agyagásvánnyal reagálni képes vízben oldódó polimerrel vagy polimerekkel kezelünk, a polimert kívánt esetben egy vagy több részletben adagoljuk be, és kívánt esetben a kapott terméket szárítjuk. A találmány szerinti eljárásban duzzadóképes, háromréteges szerkezetű agyagásványokként célszerűen montmorillonit típusú agyagásványokat, így beidellitett, hektón tot, szepiolitot, nontronitot használhatunk fel önmagukban vagy tetszés szerinti arányú keverékek formájában. A duzzadóképes láncszilikátok közül az attapulgitot említjük meg, I I 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
