194070. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilárd műanyagok felületének fluorozására
1 194 070 2 töl függően. A folyamai a kezelni kívánt anyag kamrában való elhelyezésével indul. Ekkor a kamrában levő levegő atmoszférikus nyomású. A rendszer lezárása után megindítjuk a vákuumszivattyút vagy ventillátort a levegő cirkuláltatása érdekében, majd üzembe helyezzük a hőcserélőt is, hogy a rendszert a 37 — 92°C, előnyösen 48° — 8Í°C üzemi hőmérsékletre melegítsük. A levegőt addig melegítjük és cirkuláltatjuk, amíg a kamra belső fala és a kezelendő anyag a kívánt hőmérsékletet, előnyösen a 48° — 81 °C értéket eléri Ennél a műveletnél a kezelendő tárgyak minden nedvessége eltávozik. Ha a rendszer a kívánt hőmérsékletet elérte, a vákuumszivattyú üzembehelyezésével a rendszert leszívatjuk, és a belső nyomást kevesebb mint 6,89 . 103 Pa-ra, előnyösen kevesebb mint 3,44.103 Pa-ra állítjuk be. Ezután a rendszerbe fluorgázt vezetünk, olyan mennyiségben, hogy az az anyag kívánt mélységben való fluorozásához számított elméleti mennyiséghez viszonyítva 10%, előnyösen 5% feleslegben legyen. A fenti intervallumon belül a fluorgáz mennyiségét — amely a kezelendő anyag kívánt mélységben való fluorozásához, és így a kívánt csökkent áteresztőképesség és növelt kémiai ellenállóképesség biztosításához szükséges — kísérletek alapján határozzuk meg. Erre a célra ez a módszer alkalmas, mivel a kezelendő anyag minősége, a tárgyak mérete, alakja, kémiai összetétele, a felhasználási terület — így a fluorozás kívánt mélysége — a .tárgyak száma - így az összfelület — végtelen sok változót jelent. A kamra mérete, valamint a fluorgáz cirkuláltatásának sebessége tovább növeli a számításba veendő változók számát. Az eljárás következő lépésében inert gázt, előnyösen nitrogént vezetünk a rendszerbe olyan mennyiségben, hogy a nyomást 1,01 . 105 Pa-ra (atmoszférikus nyomás) emeljük. Inert gázként bármilyen gáz alkalmazható, amely nem reagál a kezelendő anyaggal és a fluorgázzal, kevesebb mint 6,89 . 103 Pa parciális nyomású levegő a folyamatot nem befolyásolja. Sem fluorgáz, sem az inert gáz előmelegítése nem szükséges a bevezetés előtt. Bár a találmány szerinti eljárásnál a fluorgáz bevezetését előnyösen az inert gáz előtt végezzük, e műveletnél különféle variációs lehetőségek alkalmazhatók. így például betáplálhatjuk először az inert gázt, vagy inert gáz-fluorgáz keveréket, vagy először némi fluorgázt vagy inert gázt, majd ezt követően a keveréket. Ezután a rendszer kívánt hőmérsékletét a hőcserélőn is átáramoltatott fluorgáz-inert gáz-keverék recirkuláltatásával tartjuk fent. A hőcserélő kazán-oldalán a hőközvetítő fluidum hőmérsékletét kívülről szabályozzuk. Ilymódon a rendszer izoterm körülmények között működik és ezáltal az eredmény még jobban kézbentartható. A gázkeverék lineáris sebességét is állandó értéken tartjuk. A lineáris sebesség jellemző értéke 0,305 . 10'* m/s és 30,5 . 10’1 m/s közötti érték, mely elegendő a kamrában a turbulens áramlás fenntartásához. Az előzőekben megadott lineáris sebesség 1 -200 közötti légcserét biztosít. A keverék megfelelő számú recirkuláltatásával a kamrában levő fluorgáz mennyiségét az eredetileg bevezetett fluorgáz mennyiségének 5%-ára, előnyösen 2%-ára csökkentjük. A cél természetesen az, hogy az elméletileg szükséges mennyiséget reagáltassuk. Bár ez a gyakorlatban nem igen valósítható meg, a feleslegben maradó, költséges fluor-gáz mennyisége kevés és ennek kb. 99%-a hidrogén-fluoriddá alakul. E/.t a mellékterméket a rendszer ismételt leszívatásával távolítjuk el, a nyomást 6,89 . 103 Pa, előnyösen kevesebb mint 0,689 . 103 Pa értékre beállítva. Az eltávolított mellékterméket folyadékzagyos mosóberendezésben elnyeletjük, és ilyen formában kerül a hulladékba. Elnyelető anyagként előnyösen kalciun -karbonátot alkalmazunk, amely oldhatatlan kalcium-fluoriddá alakítja a képződött hidrogén-fluoridot. Az inert gáz/fluorgáz-keverék megfelelő számú recirkuláltatásának számítása helyett előnyösebb az anyag kamrában való tartózkodási idejét meghatározni. Ezt a fluorgáz behatolási mélységének és a hulladékgáz összetételének meghatározásával végezhetjük. Ezek közül az első a fontosabb, mivel így felvilágosítást kapunk arról, hogy a halogénezés a kívánt eredménnyel járt-e. A hulladék-gáz összetételének vizsgálatával a folyamat hatásosságára kapunk felvilágosítást. Jellemző tartózkodási idő 1-1000 perc, közepes méretű (1 literes) polietilén palackokkal töltött 141 m3-es kamra esetén. Mindazonáltal a tartózkodási időnek kisebb jelentősége van a találmány szerinti eljárás egyéb jellemzői, mint a biztonság is a kevesebb számú készülék vagy a fluorgáz hatékony felhasználása mellett. így sok esetben a tartózkodási idő növelhető, ez utóbbi jellemzők előtérbe kerülése érdekében. A rendszer leszívatása után levegő bevezetésével a kunra nyomását atmoszférikus nyomásra állítjuk be, majd a felületkezelt anyagot eltávolítjuk. Példa A kísérleteknél 240 db 9,4 . 10'3 és 37 db 0,94 . 10'3 m3 -es nagysűrűségű polietilén palackot a sorbakapcsolt be- és kivezetőcsőrendszerrel, hőcserélővel és recirkuláltató szivattyúval ellátott reakciókamrába helyezzük, a kamra ajtaját bezárjuk, a hőmérsékletet 65 °C-ra emeljük és a kamrát leszívatjuk. Ezután a kamrába 2—4 tf% koncentrációnak megfelelő parciális nyomású fluorgázt, majd 1 . 105 Pa nyomású nitrogéngázt vezetünk és a kezelést 30 percig végezzük a gázok recirkuláltatása és a fenti hőmérséklet fenntartása közben, amelyet úgy biztosítunk, hogy a recirkuláltatást hőcserélőn keresztül végezzük. Ezután a rendszert ismét leszívatjuk, majd levegővel átöblítjük és a nyomást atmoszférikus nyomásra beállítjuk. A kezelés után a palackok áteresztőképességét a következőképpen vizáfcáljuk: a hat hat darab véletlenszerűen kiválasztott palackot a térfogat 90%ának megfelelő mennyiségű xilollal feltöltjük, gondosan lezárjuk a párolgás tökéletes megakadályozására, majd megmérjük és környezeti hőmérsékleten, légnedvesség- és hőmérsékletszabályzóval ellátott kamrába helyezzük őket. A kamra hőmérsékletét 50 °C-ra és a légnedvesség értékét 50% rel. értékre beállítjuk és a vizsgálandó mintákat 28 napig benntartjuk, majd meghatározzuk a súly veszteséget. Hasonlóképpen járunk el a kezeletlen palackok vizsgálatánál is. A vizsgálatoknál a következő súly veszteségeket határoztuk meg: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
