DE69303756T2 - Artikel zum Aufnehmen und Zurückgewinnen von Flüssigkeiten - Google Patents

Artikel zum Aufnehmen und Zurückgewinnen von Flüssigkeiten

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DE69303756T2
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Description

  • Die Erfindung betrifft Artikel zum Aufnehmen und Handhaben von verschütteter Flüssigkeit, und insbesondere Artikel zum Aufnehmen, Entfernen und Rückgewinnen von verschütteter Flüssigkeit an einer Produktionsstätte.
  • Zum Handhaben verschütteter Flüssigkeit an Produktionsstätten wurde bereits viele verschiedene Materialien in zahlreichen Konfigurationen verwendet. Zu diesen Materialien zählen granulare Sorptionsmaterialien, blatt- und rollenförmige Materialien, und selbsttragende Arme aufweisende Konfigurationen, die aus einem Gehäuseteil bestehen, welches mit partikelformigen Sorptionsprodukten wie z.B. Ton, Zellulose, Maiskolben- Schnittscheiben, oder geschnittenen Mikrofasermaterialien gefüllt ist. Vor Ort werden typischerweise mehrere Arten von Sorptionsprodukten verwendet, da ein einziges Sorptionsprodukt alleine nicht für die an einer Produktionsstätte auftretenden zahlreichen Situationen geeignet ist, in denen Flüssigkeiten verschüttet werden.
  • Historisch betrachtet, wurden hauptsächlich lockere granulare Ton-Partikel als Material zum Handhaben von verschütteten Flüssigkeit appliziert werden konnten und problemlos an verschiedene Situationen anpaßbar waren, z.B. in Fall verschütteter Flüssigkeit auf unregelmäßigen Oberflächen oder in räumlich beengten Umgebungen (z.B. unter Maschinen). Trotz dieser Vorteile sind Ton-Partikel insofern nachteilig, als sie leicht in Bereiche in der Umgebung der Verschütt-Stelle verschleppt werden können und der Beseitigungsvorgang arbeitsintensiv ist und die Benutzung von Besen, Schaufeln, Kehrblechen und zahlreicher Aufnahmebehältnisse erfordert.
  • Die Verwendung loser granularer Materialien hat abgenommen, seitdem "dimensionierte" Sorptionsartikel eingeführt wurden, d.h. Blätter oder Rollen aus sorptionsfähigen Materialien oder Trägerstrukturen mit porösen Gehäusen, die mit losen granularen Sorptionsmaterialen gefüllt sind. Dimensionierte Sorptionsartikel bieten den Vorteil leichter Plazierbarkeit, der Fähigkeit zur Aufbringung einer größeren Masse an Sorptionsmaterial auf den Bereich der verschütteten Flüssigkeit bei gleichzeitig kleinerem Volumen, als es bei losen Materialien erforderlich wäre, einer gegenüber losen granularen Materialien geringeren Unordnung und eines Aufräumvorgangs, der beträchtlich weniger arbeitsintensiv als bei Verwendung loser granularer Materialien ist.
  • Die Flüssigkeitshaltekapazität von Sorptionsartikeln, die zur Handhabung verschütteter Flüssigkeiten verwendet werden, ist ein wichtiger Faktor bei der Wahl von Sorptionsartikeln, da es wünschenswert ist, verschüttete Flüssigkeiten mit einer minimalen Menge an Sorptionsmaterial aufzunehmen, zu entfernen und rückzugewinnen. Gleichermaßen wichtig ist jedoch die Rate, mit der der Sorptionsartikel die verschüttete Flüssigkeit aufnimmt oder sorbiert. Eine schnelle und mit hoher Kapazität erfolgende Aufnahme einer verschütteten Flüssigkeit verbessert die Sicherheit und erhöht die Produktivität an einer Produktionsstätte, da in diesem Falle die freie Exponierung der verschütteten Flüssigkeit reduziert und die zur Handhabung der Flüssigkeit erforderliche Zeit verkürzt wird.
  • Das US-Patent Nr. 4,965,129 beschreibt einen wurstförmigen flüssigkeitsabsorbierenden Artikel, in dessen Innerem ein poröses Gewebe, feine, faserförmige Partikel aus flash-gesponnem Polyethylen, wahlweise Partikel aus geschäumtem organischem Polymer, und eine effektive Menge eines Benässungsmittels enthalten sind. Der Artikel ist in der Lage, Öle und wässrige Flüssigkeiten in Mengen zu absorbieren, die mindestens das Sechsfache des Gewichtes der Partikel betragen.
  • Das US-Patent Nr. 4,792,399 beschreibt eine Flüssigkeits-Aufnahme- und -Haltevorrichtung, die ein röhrenartiges, dreieckig geformtes und aus flüssigkeitsdurchlässigem Material bestehendes Gehäuse aufweist, das teilweise mit einem Material gefüllt ist, welches die durch das Gehäuse hindurchtretenden Flüssigkeiten aufnimmt sowie rückhält und welches selbst nicht in der Lage ist, durch das Gehäuse hindurchzutreten.
  • Das US-Patent Nr. 4,840,734 beschreibt ein Produkt zum Absorbieren von ausgeleckten und verschütteten Flüssigkeiten, das mindestens eine geschlossene Zelle mit einer flüssigkeits durchlässigen Wand aufweist. Innerhalb der Zelle ist ein anorganisches, inertes Sorptionsmittel eingeschlossen. Flüssigkeit, die mit dem Produkt in Kontakt gelangt, tritt durch die Wand der Zelle und wird von dem Sorptionsmaterial absorbiert. Ferner wird ein Verfahren zum Absorbieren ausgeleckter und verschütteter Flüssigkeiten angegeben.
  • Das US-Patent Nr. 4,775,473 beschreibt einen Absorptionsartikel, der zur Absorption von wässrigen und öligen Flüssigkeiten in der Lage ist, z.B. von Metallschneidflüssigkeiten, hydraulischen Flüssigkeiten, Ölen und dgl. Der Absorptionsartikel besteht aus einer Hülse aus Spunlaced-Material, die an beiden Enden geschlossen und mit einem inhärent feuersicherem Partikelmaterial gefüllt ist, z.B. körnigem Ton-Material, dessen Partikelgröße innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt. Das Spunlaced-Material ist flüssigkeitsdurchlässig, oleophil und hydrophil. Das Spunlaced-Material hat ferner eine Flüssigkeits-Saugrate, die derjenigen des in der Hülse enthaltenen partikelformigen Ton-Materials mindestens gleich ist. Zu den bevorzugten Spunlaced-Materialien zählen Spunlaced-Material aus Holzbrei/Polyester, die eine holzbrei-reiche Fläche und eine polyester-reiche Fläche aufweisen. Die polyester-reiche Fläche ist angrenzend an das partikelförmige Sorptionsmaterial ausgebildet.
  • Das US-Patent Nr. 4,659,478 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ölabsorption, wobei die Vorrichtung ein längliches rohrförmiges Teil aufweist, welches mit einem hochabsorbierenden Partikelmaterial kapillarer Natur gefüllt ist, das eine Saugaktion ausübt. Das rohrförmige Teil ist an jedem Ende geschlossen und kann als durchgehendes Absorptionsteil um die Basis einer Werkzeugmaschine herum angeordnet sein.
  • Die UK-Patentanmeldung GB-A-2 096 361 beschreibt ein Verfahren zum Entfernen von Öl von Wasseroberflächen oder festen Oberflächen, bei dem das Öl mit einem Kissen, das aus mehreren miteinander verbundenen Schichten einer Polyolefin-Netzstruk tur besteht, kontaktiert wird, bis das Öl absorbiert ist und anschließend das Kissen entfernt wird. Das Kissen kann bis zu 36 ausschließlich aus der Netzstruktur bestehende Schichten oder mindestens vier Netzstruktur-Schichten aufweisen, zwischen denen eine Lage aus Polyester-Fasern sandwichartig eingeschichtet ist, und die Schichten können durch Zusammenheften miteinander verbunden werden.
  • Zusätzlich zu den oben aufgeführten Patenten existiert eine Anzahl handelsüblicher Artikel zur Aufnahme und Rückgewinnung verschütteter Flüssigkeiten Beispielsweise vertreibt die 3M Company, St. Paul, MN eine Familie flüsigkeitssorbierender Artikel zur Aufnahme und Rückgewinnung verschütteter Flüssig keiten. Zu diesen Artikeln, die auf der Basis sorptionsfähiger Mikrofaser-Materialien konzipiert sind, zählen blattförmige Artikel für Wisch- und Endreinigungsvorgänge, Kissen zur Aufnahme von Flüssigkeiten in mittlerer Menge, und Trägerstrukturen mit zerkleinerten Mikrofasermaterialien, die in einem länglichen Gehäuse mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt enthalten sind und zur Aufnahme und Rückgewinnung größerer Mengen verschütteter Flüssigkeiten verwendet werden. Diese Materialien sind z.B. in der 3M-Produktinformationsbrochüre "Maintenance Sorbents" Nr. 70-0704-0625-4(227.5) DPI beschrieben.
  • Die Erfindung schafft einen flüssigkeitssorbierenden Artikel mit mindestens zwei auf einem einzelnen Blatt ausgebildeten, aneinander angrenzenden Schichten, die über eine Faltung des Blattes ineinander übergehen und intermittierend und lösbar miteinander verbunden sind.
  • Der sorbierende Artikel weist mindestens vier Schichten auf, so daß der Artikel in alternative Sorptions-Konfigurationen konvertiert werden kann, indem die intermittierenden Verbindungen gelöst werden und die Struktur auseinandergefaltet wird. Der Artikel weist vorzugsweise Mikrofasern enthaltende Blattmaterialien auf, die mit sorbierenden Partikelmaterialien versehen sein können. Vorzugsweise hat der sorbierende Artikel einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit einem Verhältnis von Breite zu Dicke im Bereich von 10:1 bis 1:1, und ist in der Lage, mindestens das Siebenfache seines eigenen Gewichtes an Leichtmineralöl über eine Dauer von 120 Minuten zu sorbieren.
  • Bevorzugt weist der flüssigkeitssorbierende Artikel ein Sorptionsverhältnis SR auf, das für den Artikel gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden kann:
  • Dabei bezeichnet -
  • SR das Sorptionsverhältnis, und zwar gemessen in Gramm an sorbierter Flüssigkeit pro Gramm an Sorptionsmaterial;
  • T die Zeit, angegeben in Minuten, für die Sorption;
  • V die Viskosität, angegeben in Zentipoise, für die sorbierte Flüssigkeit;
  • H die Höhe, angegeben in Zentimetern, des sorbierenden Artikels;
  • W die Breite des sorbierenden Artikels;
  • C¹ eine von der Permeabilität des sorbierenden Artikels abhängige Konstante;
  • C² eine von der Höhe des sorbierenden Artikels abhängige geometrische Konstante; und
  • C³ eine von der Breite des sorbierenden Artikels abhängige geometrische Konstante.
  • Die Konstanten für einen bestimmten sorbierenden Artikel können leicht bestimmt werden, indem die Sorptionsrate verschiedener Dicken des Sorptionsmaterials, z.B. bei drei oder mehr Konfigurationen, getestet wird.
  • Es hat sich herausgestellt, daß bei einem gegebenen Gewicht eines Materials ein dünneres Sorptionsmaterial Flüssigkeiten mit niedrigerer Viskosität schneller sorbiert und ein dickeres Sorptionsmaterial Flüssigkeiten mit höherer Viskosität schneller sorbiert. Um die Notwendigkeit zu beseitigen, zur Sorption von Flüssigkeiten mit verschiedener Viskosität Sorptionsmaterial in verschiedenen Dicken bereitzuhalten, kann, wie sich erwiesen hat, der gemäß der Erfindung vorgesehene gefaltete sorbierenden Artikel zur Sorption von Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität verwendet werden, wobei die gefalteten Konfigurationen für Flüssigkeiten mit hoher Viskosität und die ungefalteten Konfigurationen für Flüssigkeiten mit niedrigerer Viskosität geeignet sind. Somit können die Bevorratungseinrichtungen, die für eine optimale Effizienz der Flüssigkeits sorption erforderlich sind, generell beträchtlich verringert werden.
  • Die Form der Gleichung wird bestimmt durch Berechnung der Kurvenverläufe des Sorptionsverhältnisses gegenüber der Zeit und der Flüssigkeitsviskosität, wobei die anderen Variablen konstant gehalten werden. Nachdem die Form der Gleichung bestimmt ist, erfolgt die Bestimmung der Koeffizienten aus der mehrfachen Regression der Sorption gegenüber
  • gegenüber den anderen Variablen.
  • Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung detaillierter beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines vier Schichten aufweisenden sorbierenden Artikels gemäß der Erfindung,
  • Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Artikels gemäß Fig. 1 im teilweise geöffneten Zustand,
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Blattmaterials, das zur Vorbereitung der sorbierenden Artikel gemäß der Erfindung geeignet ist;
  • Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines vier Schichten aufweisenden sorbierenden Artikels gemäß der Erfindung, der aus dem in Fig. 3 gezeigten Material hergestellt ist,
  • Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines drei Schichten aufweisenden sorbierenden Artikels gemäß der Erfindung,
  • Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren drei Schichten aufweisenden sorbierenden Artikels gemäß der Erfindung,
  • Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines sechs Schichten aufweisenden sorbierenden Artikels gemäß der Erfindung, und
  • Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines acht Schichten aufweisenden sorbierenden Artikels gemäß der Erfindung.
  • Wie sich überraschenderweise herausgestellt hat, kann eine beträchtliche Verbesserung der Flüssigkeitsaufnahmerate und der Haltekapazität eines sorbierenden Artikels erzielt werden, wenn auf der Basis der Viskosität der zu sorbierenden Flüssigkeit und der Sorptionszeit eine zweckmäßige Konfiguration des an der verschütteten Flüssigkeit zu applizierenden Sorptionsmaterials geschaffen wird. Die Auswirkung der Gestalt des sorbierenden Artikels auf die Sorptionsrate und die Haltekapazität ist besonders auffällig bei Verwendung von blattförmigen Sorptionsmaterialien, die Mikrofasern aufweisen.
  • Der gemäß der Erfindung ausgebildete sorbierende Artikel kann aus blattförmigen sorbierenden Materialien hergestellt werden, indem die blattförmigen Materialien zwecks Bildung von Schichten gefaltet werden und durch intermittierende lösbare Verbindungen in der Schichten-Konfiguration gehalten werden. Vorzugsweise haben die sorbierenden Artikel einen rechteckigen Querschnitt, wobei das Verhältnis von Breite zu Dicke 10:1 bis 1:1 und besonders bevorzugt 5:1 bis 3:1 beträgt.
  • Fig. 1 zeigt eine vierschichtige gefaltete Konstruktion eines gemäß der Erfindung ausgebildeten sorbierenden Artikels mit einer "W"-förmigen Falt-Konfiguration. Der sorbierende Artikel 10 weist ein Mikrofasern enthaltendes blattförmiges Material 2 auf, das entlang einer mittleren Längsfaltung 5 und zwei äußeren Längsfaltungen 6, die parallel zu der mittleren Faltung verlaufen, gefaltet ist. Die drei Faltungen wirken derart zusammen, daß sie zwei äußere Quadranten 7 und zwei mittlere Quadranten 8 bilden. Ein z.B. aus einem heißgeschmolzenen Kleber bestehendes intermittierendes Muster 4 wird zwischen den Flächen aneinander angrenzender äußerer und mittlerer Quadranten des Mikrofaser-Gewebes appliziert, und in ähnlicher Weise wird ein aus einem heißgeschmolzenen Kleber bestehendes intermittierendes Muster 3 zwischen den Flächen der aneinander angrenzenden mittleren Quadranten appliziert, um das geschichtete Mikrofaser-Blattmaterial in der Konfiguration eines selbsttragenden Arms zu stabilisieren, bei dem das Verhältnis von Breite zu Dicke 3:1 oder mehr beträgt.
  • Fig. 2 zeigt einen vierschichtigen Artikel, der dem Artikel 10 von Fig. 1 mit Ausnahme der Tatsache gleicht, daß die durch das intermittierende Heißschmelzkleber-Muster 3 erzeugte Stabilisierung zwischen den mittleren Flächen der "W"-Konfiguration weggebrochen ist, indem der selbsttragende Arm entlang der mittleren Faltung 5 geöffnet und dadurch ein Artikel 20 gebildet wird. Der Artikel 20 weist ungefähr den doppelten Oberflächenbereich und die halbe Dicke auf wie der Artikel 10.
  • Fig. 3 zeigt eine alternative Konfiguration des Mikrofasern aufweisenden Blatt-Materials 30, das zum Vorbereiten der sorbierenden Artikel gemäß der Erfindung verwendet wird. In dieser Konfiguration weist das Mikrofaser-Gewebe 31 ein poröses Baumwollstoff-Auskleidematerial 32, das koextensiv an einer Fläche des Gewebes befestigt ist, und eine mittlere längsverlaufende Faltlinie 33 und eine äußere längsverlaufende Faltlinie 34 auf, die parallel zu der mittleren Faltlinie 33 verlaufen.
  • Fig. 4 zeigt eine alternative vierschichtige Falt-Konstruktion 40 mit einer Konfiguration, die, wenn sie unter Verwendung eines Materials wie dem in Fig. 3 gezeigten erstellt wird, eine gehäuseähnliche Abdeckung 41 aufweist. Um diese Konfiguration zu erzeugen, werden zwecks Bildung kleinerer Faltungen die äußeren Quadranten 7 des blattformigen Mikrofaser-Materials 30 einwärts - d.h. zu der nicht mit Baumwollstoff versehenen Fläche des Materials - entlang äußerer längsverlaufender Faltlinien 34 gefaltet, woraufhin zwecks Bildung einer Haupt- Faltung eine erneute Faltung des Blattes entlang der mittleren Faltlinie 33 erfolgt, um die gezeigte Konfiguration zu erzeugen. Der sorbierende Artikel wird in der gefalteten Konfiguration stabilisiert, indem ein z.B. aus einem heißgeschmolzenen Kleber bestehendes intermittierendes Muster 42 auf die angrenzenden, mit Baumwollstoff versehenen Innenflächen 43 der gefalteten Struktur appliziert wird. Die Verwendung eines einzigen stabilisierenden Klebemusters ermöglicht eine schnellere Zusammenfügung der erfindungsgemäßen Artikel unter gleichzeitiger Beibehaltung des Freiraums für zahlreiche Sorptionskörper-Konfigurationen. Wahlweise können vor der entlang der mittleren Faltlinie 33 erfolgenden Faltung zwei intermittierende Muster aus Kleber 44 an der inneren, nicht mit Baumwollstoff bedeckten Fläche 45 des blattförmigen Mikrofaser- Materials angebracht werden, um dem Artikel eine zusätzliche Stabilisierung zu verleihen, wenn er in die zweischichtige Konfiguration geöffnet wird.
  • Fig. 5 zeigt einen dreischichtigen gefalteten Artikel 50 mit einer "Z"-förmigen Konfiguration. Das blattförmige Mikrofaser- Material weist Faltungen 51 auf, mittels derer äußere Schichten 53 und eine innere Schicht 54 gebildet werden. Diese Konfiguration wird durch eine intermittierende Verbindung 52 stabilisiert.
  • Fig. 6 zeigt einen alternativen dreischichtigen sorbierenden Artikel 60 mit einer "G"-förmigen Konfiguration. Das blattförmige Mikrofaser-Material weist Faltungen 61,61' auf, mittels derer äußere Schichten 64 und eine innere Schicht 63 gebildet werden. Diese Konfiguration kann durch ein einziges intermittierendes Muster 62 aus heißgeschmolzenen Kleber stabilisiert werden.
  • Fig. 7 zeigt einen sechsschichtigen sorbierenden Artikel 70. Das mikroporöse blattförmige Material weist Faltungen 71, die Zwischenschichten 72 bilden, Faltungen 73, die innere Schichten 74 bilden, und eine Faltung 75 auf, die eine äußere Schicht 76 bildet, wobei diese Konfiguration durch ein intermittierendes Muster 79 aus heißgeschmolzenen Kleber stabilisiert wird.
  • Fig. 8 zeigt einen achtschichtigen sorbierenden Artikel 80. Das mikroporöse blattförmige Material weist Faltungen 81, die Zwischenschichten 82 bilden, Faltungen 83, die zwischengelagert anliegende Schichten 84 bilden, Faltung 85 auf, die innere Schichten 86 bilden, und eine Faltung 87 auf, die eine äußere Schicht 88 bildet, wobei diese Konfiguration durch ein intermittierendes Muster 89 aus heißgeschmolzenen Kleber stabilisiert wird.
  • Die Artikel gemäß der Erfindung können aus jedem sorbierenden blattförmigen Material gebildet werden, das gefaltet und lösbar verbunden werden kann. Zu derartigen blattförmigen Materialien zählen z.B. vliesartige Strukturen wie etwa Mikrofasern aufweisendes Blatt-Material, und auf Holzbrei basierende gewebeartige Materialien, die dem Fachmann auf dem Gebiet gut bekannt sind.
  • Die erfindungsgemäßen Artikel werden vorzugsweise aus sorbierenden, Mikrofasern aufweisenden Blatt-Materialien gefertigt, insbesondere aus heißgeschmolzenen Mikrofaser-Materialien. Derartige Materialien sind z.B. beschrieben in: van Wente, "Superfine Thermoplastic Fibers", Industrial Engineering Chemistry, Vol 48, S. 1342 ff. (1956), oder in: Report Nr. 4364, Naval Research Laboratories, 25. Mai 1954, "Manufacture of Superfine Organic Fibers" von van Wente, A., Boone, C.D. und Flaherty, E.L., und diese werden bevorzugt zur Herstellung der erfindungsgemäßen Artikel verwendet.
  • Besonders bevorzugt werden die gemäß der Erfindung ausgebildeten Artikel aus heißgeschmolzenen Mikrofaser-Materialien gefertigt, die einen oberflächenaktiven Stoff enthalten, der durch direktes Hinzugeben des oberflächenaktiven Stoffes in den Strom geschmolzenen Polymers topisch appliziert oder eingebracht wird. Auf diesen Materialien basierende sorbierende Artikel sind gleichermaßen geeignet zur Verwendung für verschüttete Flüssigkeiten auf Öl- und Wasser-Basis. Derartige Materialien, bei denen in der Faser ein oberflächenaktiver Stoff enthalten ist, sind beschrieben in dem US-Patent Nr. 4,933,229, das hiermit durch Verweis in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.
  • Am meisten bevorzugt werden die gemäß der Erfindung ausgebildeten Artikel aus heißgeschmolzenen Mikrofaser-Geweben hergestellt, die Mikrofaser-Mikrogewebe und gekräuselte Füll-Stapelfasern enthalten, wie in US-Patent Nr. 4,813,848 beschrieben, das hiermit durch Verweis in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.
  • Zu den zur Vorbereitung der blattförmigen Mikrofaser-Materialien geeigneten polymeren Materialen zählen, ohne auf diese beschränkt zu sein, Polyolefine wie z.B. Polyethylen und Polypropylen, und Polyester-Materialen wie z.B. Poly(ethylenterephthalat). Die blattformigen Mikrofaser-Materialien basieren vorzugsweise auf Polyethylen, Polypropylen oder Mischungen der beiden Harze.
  • Andere Materialien, z.B. UV-Stabilisierer, Farbstoffe, Pigmente etc. können während des Schmelzblasvorgangs direkt in die schmelzgeblasenen blattförmigen Mikrofaser-Materialien eingebracht werden, indem vor der Extrusion das Additiv mit dem Polymer gemischt wird.
  • Gemäß der Erfindung ausgebildete Artikel, die aus schmelzgeblasenen Mikrofaser-Materialien gebildet sind, weisen selbst bei Sättigung mit einer auf Öl oder Wasser basierenden Flüssigkeit eine derart hinreichende Stärke auf, daß eine äußere Auskleidung nicht mehr erforderlich ist, um die Integrität der Materialien aufrechtzuerhalten. Es kann jedoch wahlweise eine äußere Auskleidung ausgebildet werden, indem vor dem Falten z.B. ein aus Baumwollstoff bestehendes Material auf das blattförmige Mikrofaser-Material aufgetragen wird, um das Aussehen des Artikels zu verbessern und dem Artikel gleichzeitig eine höhere Lebensdauer zu verleihen. Zu diesem Zweck kann das heißgeblasene Mikrofaser-Material direkt auf die Außenfläche aufgetragen werden, oder alternativ kann die Außenfläche mit dem Mikrofaser-Material verbunden werden, und zwar durch ein intermittierendes Klebe-Muster oder indem die Materialien durch Stiftverbindung zusammenlaminiert werden. Das Auskleidungsmaterial kann auch als Beschichtung - z.B. als Latex - auf das blattförmige Mikrofaser-Material in einem Ausmaß aufgebracht werden, das die Sorptionsfähigkeit des blattförmigen Mikrofaser-Materials nicht wesentlich beeinträchtigt.
  • Die Baumwollstoff-Materialien, die zur Verwendung bei der Vorbereitung des erfindungsgemäßen Artikels geeignet sind, weisen vorzugsweise eine relativ offene Struktur auf, wie sie z.B. bei vliesartigen Stoffen oder offengewobenen Webstoffen erzielbar ist, so daß die Materialien leicht sowohl von auf Öl basierenden als auch von auf Wasser basierenden Flüssigkeiten durchdrungen werden können. Ferner sind geeignete Baumwollstoff-Materialien vorzugsweise chemisch inert. Zu den besonders bevorzugten Baumwollstoff-Materialien zählen vliesartige Spunbond-Polypropylen-Stoffe wie z.B. das von Fiberweb North America vertriebene CELESTRA mit 0,5 oz./yd² (17g/m²)
  • Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Artikels ist eine Vielzahl intermittierender Verbindungsmittel geeignet, mit denen lösbare Verbindungen erzeugt werden können. Zu den geeigneten Verbindungsmitteln zählen, ohne auf diese beschränkt zu sein, heißgeschmolzene oder druckempfindliche Kleber, druckempfindliche Band-Pads, Ultraschallschweißen, Stiftverbindungs- oder mechanische Verbindungseinrichtungen. Bevorzugt erfolgt das Verbinden des gefalteten Sorptionsartikels durch ein intermittierendes Muster aus heißgeschmolzenen Klebern.
  • Unabhängig von dem Verbindungsverfahren ist es wichtig, daß der Bereich, in dem das blattförmige Mikrofaser-Material von der Stabilisierungseinrichtung kontaktiert wird, minimiert wird, damit die Sorptionsrate und die Flüssigkeitshaltekapazität des fertigen Artikels nicht negativ beeinflußt werden. Ferner sollte die Verbindungseinrichtung derart gewählt werden, daß benachbarte Schichten des blattförmige Mikrofaser- Materials auseinandergefaltet werden können, ohne daß ein nennenswerter Schaden an dem blattförmigen Mikrofaser-Material verursacht wird. Vorzugsweise liegt der von der Verbindungseinrichtung kontaktierte Bereich des blattförmigen Mikrofaser- Materials nicht über 5%, besonders bevorzugt nicht über 1% und am meisten bevorzugt nicht über als 0,1%.
  • Die gemäß der Erfindung ausgebildeten sorbierenden Artikel weisen eine ausgezeichnete Formanpassungsfähigkeit auf, wodurch sie sich leicht an Veränderungen der Oberflächenkontur anpassen können. Dieses Merkmal ist besonders wichtig in Flüssigkeitsaufnahme erfordernden Situationen, in denen - falls der Artikel die Wellungen der Oberflächenkontur überbrückt, statt der Kontur zu folgen - die Flüssigkeit unter einem sorbierenden Artikel fließen könnte. Generell ausgedrückt, ist die Formanpassungsfähigkeit der erfindungsgemäßen sorbierenden Artikel der Formanpassungsfähigkeit der meisten handelsüblichen, als selbsttragender Arm konfigurierten Sorptionsartikel überlegen, wie sie z.B. in US-Patent Nr. 4,840,734 und US-Patent Nr. 4,792,399 beschrieben sind.
  • Aufgrund der Formanpassungsfähigkeit der sorbierenden Artikel gemäß der Erfindung kann der sorbierende Artikel mühelos in zahlreiche verschiedene Formen gebracht werden, um die Ausgabe des Artikels aus einem Ausgabe-Pack zu erleichtern. Beispielsweise kann der sorbierende Artikel mühelos in die Form einer Rolle oder einer fächerartigen Faltstruktur gebracht und in einer Spender-Box oder einem Spender-Behälter plaziert werden. Bei Benutzung wird einfach die gewünschte Länge des sorbierenden Artikels aus dem Ausgabe-Pack herausgerollt oder herausgefaltet und abgeschnitten. Alternativ kann die Rollen- oder Fächerfalt-Struktur in regelmäßigen Intervallen perforiert sein, um zweckmäßige Längenabschnitte vorzugeben. Diese Ausgabe-Optionen stehen im Gegensatz zu handelsüblichen sorbierenden Artikeln, die nur in einer beschränkten Auswahl an Längen und Breiten zur Verfügung stehen. Die begrenzte Auswahl an Größen, die bei den meisten handelsüblichen Sorptionsprodukten zur Verfügung steht, kann, wenn in einer Situation mit minimaler verschütteter Flüssigkeit diese mit einem übermäßig großen sorbierenden Artikel aufgenommen wird, zu einer Unterbeanspruchung der Sorptionskapazität des Artikels führen.
  • Bei der Handhabung verschütteter Flüssigkeiten hat es sich in zunehmendem Maße als zweckmäßig erwiesen, das verschüttete Flüssigmaterial von dem Sorptionsmaterial oder -artikel zu trennen, um eine Wiederverwendung der Flüssigkeit, eine Abscheidung der Flüssigkeit für nachfolgende Rückgewinnungsoperationen und eine Minimierung von Flüssigkeiten in einer Landauffüllungsstelle zu ermöglichen. Häufig werden als begleitender Vorgang bei der Abscheidung oder Rückgewinnung die mit Flüssigkeit gesättigten sorbierenden Artikel durch Quetschwalzen hindurchgeführt. Diese Technik ist für die meisten sorbierenden Artikel, die mit losen sorbierenden Partikelmaterialien gefüllte poröse Gehäuse aufweisen, nicht geeignet. Durch die Quetsch-Aktion werden die losen Partikelmaterialien zu dem der Quetschwalze gegenüberliegenden Ende des Gehäuses hin gedrückt, wobei die Gehäuse bricht und die sorbierenden Partikel verstreut werden. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen sorbierenden Artikel kann der Quetsch-Rückgewinnungsvorgang sehr effizient durchgeführt werden, da die Artikel eine einheitliche Struktur aufweisen.
  • BEISPIELE 1-5
  • Es wurde ein gemäß dem US-Patent Nr. 4,933,229 ausgebildetes schmelzgeblasenes Mikrofaser-Gewebe vorbereitet, das einen mittleren Faserdurchmesser von 6-8 µm und ein Basisgewicht von 300 g/m² aufwies und 8 Gewichtsprozent TRITON X-100 enthielt, eines von Rohm und Haas Company vertriebenen nichtionischen oberflächenaktiven Stoffes. Das Gewebe wurde zu Mikrogewebe verfeinert, die anschließend gemäß US-Patent Nr. 4,813,948 in ein Trägergewebe für heißgeblasene Mikrofasern eingebracht wurden. Das Trägergewebe enthielt - gemäß der Lehre des US-Patents Nr. 4,933,229 - 8 Gewichtsprozent des oberflächenaktiven Stoffes TRITON X-100, und 30 Gewichtsprozent der Mikrogewebe. Das blattförmige Material hatte ein Basis-Gewicht von 244 g/m², eine Dichte von 0,018 g/cm³, eine Festigkeit von 2% und eine Dicke von 0,8 cm. Das Blattmaterial wurde zu fünf sorbierenden Artikeln verarbeitet, die jeweils eine Querschnittsfläche von 25 cm², eine Länge von 20 cm und ein Gewicht von ungefähr 25 g aufwiesen. Die für die Sorptionsverhältnis-Formel vorgesehenen Konstanten des Materials betrugen C¹ = 10,22, C² = 0,61 und C³ = 0,11.
  • In Beispiel 1 war das Blatt wie in Fig. 2 gezeigt konfiguriert und wies ein Breite-zu-Dicke-Verhältnis von 24:1 auf. In Beispiel 2 war das Blatt wie in Fig. 5 gezeigt konfiguriert und wies ein Breite-zu-Dicke-Verhältnis von 9:1 auf. In Beispiel 3 war das Blatt wie in Fig. 4 gezeigt konfiguriert und wies ein Breite-zu-Dicke-Verhältnis von 4:1 auf. In Beispiel 4 war das Blatt wie in Fig. 7 gezeigt konfiguriert und wies ein Breitezu-Dicke-Verhältnis von 2:1 auf. In Beispiel 5 war das Blatt wie in Fig. 8 gezeigt konfiguriert und wies ein Breite-zu- Dicke-Verhältnis von 1:1 auf.
  • Die Sorptionsverhältnisse für jede der verschiedenen Konfigurationen wurden bestimmt, indem zwei parallele Reihen sorbierender Artikel in einer seichten Mulde plaziert wurden, die an jedem Ende der Reihen einen Damm aufwies, um einen zentralen Reservoir-Bereich zu erzeugen, in dem die Testflüssigkeit für die Dauer des Testes, d.h. bis zur vollständigen Sättigung sämtlicher Artikel, in einer Tiefe von ungefähr 0,32 cm gehalten wurde. Die sorbierenden Artikel wurden zu den angegebenen Zeiten für die Gewichts-Bestimmungen aus der Mulde entfernt und anschließend zwecks Abschlusses des Testes wieder in der Mulde plaziert.
  • Das Sorptionsverhältnis (SR) wird wie folgt berechnet:
  • SR = gesättigtes Gewicht - ursprüngliches Gewicht/Originalgewicht
  • Die Sorptionsverhältnisse sind in den Tabellen 1-7 aufgeführt.
  • Es wurden Testflüssigkeiten mit verschiedenen Viskositäten verwendet. Die Viskositäten wurden gemäß dem ASTM-Testverfahren D2983-87 bei 25ºC mit einem Brookfield-Viskositätsmesser vom Typ LVT bestimmt. Zu den Testflüssigkeiten gehörten die folgenden:
  • (a) MOBILMET S-122, Schneidflüssigkeit (Viskosität 0,5 cps, erhältlich von Mobil Oil Co.),
  • (b) Flugzeug-Hydrauliköl #15 (Viskosität 14,1 cps, erhältlich von Texaco Refining and Marketing, Inc.),
  • (c) KLEAROL, leichtes Mineralöl, Typ NF, leicht (Viskosität 17,5 cps, erhältlich von Witco Corp.),
  • (d) TEXATHERM 46, Hydraulikflüssigkeit (Viskosität 72 cps, erhältlich von Texaco Refining and Marketing, Inc.),
  • (e) DELVAC 1200, Motoröl (Viskosität 200 cps, erhältlich von Mobil Oil Corp.),
  • (f) MOBILUBE 630, Schmieröl (Viskosität 540 cps, erhältlich von Mobil Oil Corp.) und
  • (g) Multigear Lubricant EP SAE 85-140 (Viskosität 820 cps, erhältlich von Texaco Refining and Marketing, Inc.). TABELLE 1 SCHNEIDFLÜSSIGKEITS - SORPTIONSVERHÄLTNIS Zeit (min.) Beispiel TABELLE 2 HYDRAULIKÖL - SORPTIONSVERHÄLTNIS Zeit (min.) Beispiel TABELLE 3 MINERALÖL - SORPTIONSVERHÄLTNIS Zeit (min.) Beispiel TABELLE 4 HYDRAULIKFLÜSBIGKEITS - SORPTIONBVERHÄLTNIS Zeit (min.) Beispiel TABELLE 5 MOTORÖL - SORPTIONBVERHÄLTNIS Zeit (min.) Beispiel TABELLE 6 SCHMIERÖL - SORPTIONBVERHÄLTNIS Zeit (min.) Beispiel TABELLE 7 MEHRGANGSCHMIERÖL - SORPTIONBVERHÄLTNIS Zeit (min.) Beispiel
  • Wie aus den in den Tabellen 1-7 aufgeführten Daten ersichtlich ist, können sorbierende Artikel, die weniger Schichten aufweisen, Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität schneller sorbieren, während sorbierende Artikel, die eine größere Anzahl von Schichten aufweisen, Flüssigkeiten mit höherer Viskosität schneller sorbieren können. Somit kann man unter Verwendung der Sorptionsverhältnis-Formel problemlos die Anzahl von Schichten wählen, die bei einer Flüssigkeit mit bekannter Viskosität und Zeit die effizienteste Sorption ergibt.
  • BEISPIELE 6-7
  • In Beispiel 6 wurde bahnförmiges Material wie in Beispiel 1 vorbereitet, wie in Fig. 4 gezeigt gefaltet und mit Intervallen von 15 cm nahe den äußeren längsverlaufenden Faltungslinien leicht zusammengeheftet, um die Faltungen zu stabilisieren. In Beispiel 7 wurde bahnförmiges Material wie in Beispiel 1 vorbereitet, wie in Fig. 1 gezeigt gefaltet und mit Intervallen von 15 cm nahe den äußeren längsverlaufenden Faltungslinien leicht zusammengeheftet, um die Faltungen zu stabilisieren. Jeder Artikel hatte eine Höhe von 2,3 cm, eine Breite von 12 cm und ein Gewicht von ungefähr 32 g. Jeder sorbierende Artikel wurde auf sein Sorptionsverhältnis getestet (a) in seinem gefalteten Zustand, (b) in seinem teilweise gefalteten Zustand (Fig. 2), und (c) im zwecks Bildung einer einzigen Schicht auseinandergefalteten Zustand. Die Sorptionsverhältnisse wurden bestimmt, indem der Test-Artikel in einer Mulde plaziert wurde, die ungefähr 1,25 cm (0,5 in.) KLEAROL, leichtes Mineralöl NF (Viskosität 17,5 cps), enthielt, der Artikel zu den angegebenen Zeiten aus der Mulde herausgenommen wurde und der teilweise gesättigte Artikel gewogen wurde. Das Sorptionsverhältnis (SR) wurde wie in den Beispielen 1-5 berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 aufgeführt. TABELLE 8 SORPTIONBVERHÄLTNIS Zeit (min.) Beispiel
  • Die Daten in Tabelle 8 zeigen, daß für Zeitperioden von bis zu 60 Minuten die gemäß Fig. 1 und Fig. 4 ausgebildeten Sorptionsmaterialien eine vergleichbare Wirkung aufweisen.
  • BEISPIEL 8
  • Es wurde ein gemäß dem US-Patent Nr. 4,933,229 ausgebildetes schmelzgeblasenes Mikrofaser-Gewebe vorbereitet, das 8 % Gewichtsanteile von TRITON X-100, eines nichtionischen oberflächenaktiven Stoffes, aufwies. Das Gewebe hatte ein Basisgewicht von 460 g/m², eine Schütt-Dichte von 0,080 g/cm³ und eine Festigkeit von 8,6 %. Das Gewebe wurde in eine vierschichtige Konfiguration gemäß Fig. 4 gefaltet und wie in Beispiel 6 leicht zusammengeheftet, um die gefaltete Konfiguration zu stabilisieren. Jeder Artikel hatte eine Höhe von 2 cm, eine Breite von 12 cm und ein Gewicht von ungefähr 40 g. Die bei diesem Material für die Sorptionsverhältnis-Formel vorgesehe-= 0,05. Jeder sorbierende Artikel wurde auf sein Sorptionsverhältnis getestet (a) in seinem gefalteten Zustand, (b) in seinem teilweise gefalteten Zustand (Fig. 2), und (c) im zwecks Bildung einer einzigen Schicht auseinandergefalteten Zustand. Die Sorptionsverhältnisse wurden in der gleichen Weise wie in den Beispielen 6 und 7 bestimmt, außer daß die getesteten Flüssigkeiten Mineralöl (Viskosität 17,5 cps), TEXATHERM 46-Hydraulikfluid (Viskosität 72 cps) und 30 W-Motoröl (Viskosität 200 cps) waren. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 9-11 aufgeführt. TABELLE 9 MINERALÖL- SORPTIONBVERHÄLTNIS Zeit (Stunden) Beispiel TABELLE 10 HYDRAULIKFLÜSSIGKEITS - SORPTIONSVERHÄLTNIS Zeit (Stunden) Beispiel TABELLE 11 MOTORÖL - SORPTIONSVERHÄLTNIS Zeit (Stunden) Beisp.
  • Wie in den Tabellen 9, 10 und 11 aufgeführten Daten zeigen, sorbiert das gefaltete Produkt gemäß der Erfindung eine relativ hochviskose Flüssigkeit mit größerer Effizienz, während das nicht gefaltete Produkt eine relativ gering viskose Flüssigkeit mit größerer Effizienz sorbiert. Dies kann bei einer Sorptionszeit von ungefähr einem Tag deutlich festgestellt werden.
  • BEISPIEL 9
  • Es wurde eine latex-verbondete, Holzbrei aufweisende Gewebestruktur (SORBEX S-72, erhältlich von Matarah Industries, Milwaukee, WI.), die ein Basisgewicht von 172 g/m², eine Schütt-Dichte von 0,071 g/cm³ und eine Festigkeit 6 % aufwies, in eine vierschichtige Konfiguration gemäß Fig. 4 gefaltet und wie in Beispiel 6 leicht zusammengeheftet, um die gefaltete Konfiguration zu stabilisieren. Jeder Artikel hatte eine Höhe von 2 cm, eine Breite von 12 cm und ein Gewicht von ungefähr 40 g. Jeder sorbierende Artikel wurde auf seine Öl-Sorptionsfähigkeit getestet (a) in seinem gefalteten Zustand, (b) in seinem teilweise gefalteten Zustand (Fig. 2), und (c) im zwecks Bildung einer einzigen Schicht auseinandergefalteten Zustand. Die bei diesem Material für die Sorptionsverhältnis- Formel vorgesehenen Konstanten des Materials betrugen C = 6,74, C² = 0 und C³ = 0,11. Die Öl-Sorptionsfähigkeit wurde in der gleichen Weise wie in den Beispielen 6 und 7 bestimmt, außer daß die getesteten Flüssigkeiten leichtes Mineralöl KLEAROL (Viskosität 17,5 cps), Hydraulikflüssigkeit TEXATHERM 46 (Viskosität 72 cps) und Motoröl DELVAC 1200 (Viskosität 200 cps) waren. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 12-14 aufgeführt. TABELLE 12 MINERALÖL - SORPTIONSVERHÄLTNIS Zeit (Stunden) Beispiel TABELLE 13 HYDRAULIKFLÜSSIGKEITS - SORPTIONSVERHÄLTNIS Zeit (Stunden) Beispiel TABELLE 14 MOTORÖL - SORPTIONBVERHÄLTNIS Zeit (Stunden) Beisp.
  • Wie die in den Tabellen 12, 13 und 14 aufgeführten Daten zeigen, sorbiert das gefaltete Produkt gemäß der Erfindung eine relativ hochviskose Flüssigkeit mit größerer Effizienz, während das nicht gefaltete eine relativ gering viskose Flüssigkeit mit größerer Effizienz sorbiert. Dies ist bei einer Sorptionszeit von ungefähr einem Tag deutlich erkennbar.

Claims (8)

1. Flüssigkeitssorbierender Artikel mit mindestens zwei auf einem einzelnen Blatt ausgebildeten, aneinander angrenzenden Schichten, die über eine Falte des Blattes ineinander übergehen und intermittierend und lösbar miteinander verbunden sind.
2. Sorbierender Artikel nach Anspruch 1, mit mindestens vier Schichten.
3. Sorbierender Artikel nach Anspruch 1 oder 2, mit schmelzgeblasenen, Mikrofasern aufweisenden Blattmaterialien.
4. Sorbierender Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit sorbierendem Partikelmaterial oder Mikrofaser- Mikrogeweben oder oberflächenaktiver Substanz.
5. Sorbierender Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Verhältnis von Breite zu Dicke 10:1 bis 1:1 beträgt.
6. Sorbierender Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem mindestens ein Außenbereich des Artikels ferner eine Außenbeschichtung aufweist.
7. Sorbierender Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die intermittierende lösbare Verbindung mittels heißgeschmolzenem oder druckempfindlichem Kleber, druckempfindlichem Band, Ultraschallschweißen, Stiftverbindung oder mechanischer Verbindung erzeugt ist.
8. Sorbierender Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der mit der Verbindung versehene Bereich des Blattes nicht größer als 5% ist.
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