KR101083869B1 - 중합체 충전된 시트 재료 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에 기재된 제조 방법에 따르면, 중합 촉매 또는 중합 개시제를 액체 흡수성 또는 액체 흡착성(이하, 총괄적으로 "흡액성"라고 함) 기재, 바람직하게는 시트 재료 형태의 다공성 지오텍스타일(geotextile)에 직접 적용하여 중합 개시 기재 또는 시트 재료를 형성함으로써 이후에 흡액성 기재에 매립되는 단량체는 이 단량체가 기재에 접촉하기 전에 부분적으로 중합하는 일없이 매립된 중합체 고형물을 형성하도록 매립된 단량체의 완전 중합을 위하여 중합 촉매 또는 중합 개시제에 의해 완전히 접촉하게 될 것이라는 것이 밝혀졌다. 기재와 접촉하는 동안의 단량체의 완전 중합은 매립되고 연동된 중합체 고형물을 보유한다는 최상의 결과를 달성하는 것으로 밝혀졌다. 상기 단량체를 위한 중합 촉매 또는 중합 개시제 단독, 또는 임의로 가교제는 단량체를 기재에 매립하기 전에 다공성 기재에 적용한다. 다른 구체예에서, 가교제는 중합 촉매 또는 중합 개시제와 함께 기재에 매립된다.

Description

중합체 충전된 시트 재료{POLYMER-FILLED SHEET MATERIAL}
도 1은 중합체 충전된 시트 재료의 바람직한 제조 방법의 개략 공정도이다.
본 발명은 중합체 충전된 시트 재료의 제조 방법에 관한 것이며, 구체적으로 단량체의 조기 중합없이 단량체의 후속 중합을 위해 중합 촉매 및/또는 중합 개시제를 함유하는 액상 단량체 흡수성 또는 액상 단량체 흡착성 기재에 액상 중합성 단량체를 매립하는 단계를 포함하는 중합체 충전된 시트 재료의 연속 제조 방법에 관한 것이다.
공개된 PCT 출원 WO 00/72958 A1('958)에는 폴리아크릴아미드 및/또는 부분적으로 중화된(예컨대, 폴리아크릴산 및 폴리아크릴산나트륨) 폴리아크릴산과 같은 중합체를 함유하는 지오텍스타일 라이너 및, 바람직하게는 또한 점토와 같은 다공성 기재가 기재되어 있다. 중합체는 대부분 계내에서 형성되는 반면에, 단량체는 점토와 함께 지오텍스타일에 매립되어 우수한 저 유체 전도성을 가지며, 활성 배리어 재료의 중량이 '958 발명의 시점에서 존재하는 지오신세틱(geosynthetic) 라이너에 함유된 활성 배리어 재료의 중량보다 상당히 더 낮은 유체 배리어를 제공한 다.
WO 00/72958호에 따른 물품의 제조는 실질적인 백분율의 물을 함유하는 생성물을 생성하여, 투수에 대하여 보호하고자 하는 표면 상에 상기 생성물을 도포하는 것이 더 어렵게 되고, 상기 생성물의 선적은 비용이 더 들게 됨으로써, 지오텍스타일 내에 덜 활성인 배리어 재료를 보유하게 되어 저 중량 이점 및 비용 절감 이점이 손상되는 것으로 밝혀졌다. 또한, WO 00/72958 A1에 따르면, 중합 수용액, 중합 촉매 및 가교제는 예비혼합되어 연속 제조 중에 다공성 기재로 동시에 매립된다. 중합성 단량체의 단지 소형 뱃치만이 제조될 수 있거나, 중합성 단량체는 중합성 단량체를 다공성 기재에 매립하기 전에 중합하기 시작하여 유체 배리어 성질이 저하되고, 고형물의 보유가 감소될 것으로 밝혀졌다.
본 명세서에 기재된 제조 방법에 따르면, 중합 촉매 또는 중합 개시제를 액체 흡수성 또는 액체 흡착성(이하, 총괄적으로 "흡액성"라고 함) 기재, 바람직하게는 시트 재료 형태의 다공성 지오텍스타일에 직접 적용하여 중합 개시 기재 또는 시트 재료를 형성함으로써 이후에 중합 개시 기재에 매립되는 단량체는 이 단량체가 기재에 접촉하기 전에 부분적으로 중합하는 일없이 매립된 중합체 고형물을 형성하도록 매립된 단량체의 완전 중합을 위하여 중합 촉매 또는 중합 개시제에 의해 완전히 접촉하게 될 것이라는 것이 밝혀졌다. 기재와 접촉하는 동안의 단량체의 완전 중합은 매립되고 연동된 중합체 고형물을 보유한다는 최상의 결과를 달성하는 것으로 밝혀졌다. 중합 촉매 또는 중합 개시제 단독, 또는 임의로 상기 단량체를 위한 가교제, 및/또는 상기 단량체 또는 형성된 중합체를 위한 알칼리 중화제는 단량체를 기재에 매립하기 전에 다공성 기재에 적용한다.
중합 촉매 또는 중합 개시제가 없는 중합성 단량체를 함유하는 중합 용액은 대형 뱃치에서 혼합될 수 있으며, 이 뱃치는 흡액성 기재로 매립되기 전에 조기에 중합되지 않을 것이다. 또한, 중합 촉매 또는 중합 개시제를 함유하는 단량체 보유 기재를 제공함으로써, 단량체 함유 중합 용액이 촉매 함유 또는 개시제 함유 기재로 용이하게 매립되어 건조 시간 및 용제 비용을 최소화하도록, 물 및/또는 유기 용제와 같은 최소량의 담체를 이용하여 효과적인 중합 용액을 기재로 이송할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 기재된 물품 및 방법의 한 가지 양태는 중합 촉매 및 중합 개시제가 없는 중합성 단량체 용액을, 중합 촉매 및/또는 중합 개시제와의 접촉 및 계내 단량체 중합을 위한 흡액성 중합 개시 시트 재료로 매립함으로써 실질적으로 흡액성 중합 개시 시트 재료와 접촉하는 중에만 중합되는 매립된 중합체를 함유하는 시트 재료의 제조 방법을 제공하는 것이다. 매립된 단량체는 중합성 단량체를 위한 중합 촉매 및/또는 중합 개시제로 예비충전된 시트 재료와 접촉하는 중에만 중합된다. 본 명세서에 개시된 방법에 따르면, 시트 재료 또는 시트 재료 구성성분, 예컨대 시트 재료를 중합성 단량체와 접촉시키기 전에 중합 촉매 또는 중합 개시제로 시트 재료를 제조하는 데 사용되는 섬유를 먼저 충전하는 예비 단계는 기재 내 중합체의 강한 연동을 제공한다. 또한, 중합성 단량체를 위한 중합 촉매 및/또는 중합 개시제가 없는 단량체 함유 중합 용액 또는 슬러리의 대형 뱃치는 단량체의 조기 중합없이 제조할 수 있다.
본 발명의 제조 방법은 구조적으로 고정되고, 시트 재료 보강재, 예컨대 형성된 중합체와 혼합되어 구조적으로 결합된 시트 재료 섬유를 함유하는 계내 형성된 중합체를 포함하는 물품을 제조할 수 있는데, 여기서 중합체는 중합 촉매 또는 중합 개시제의 적당한 배치에 의해 물품의 두께에 걸쳐서, 또는 시트 재료의 임의의 부분 또는 그것의 임의의 단면 두께 내에 매립되어 가요성 또는 강성 중합체 함유 직물 재료를 제공할 수 있다. 본 명세서에 개시된 공정은 중합체의 농축 영역을 가진 물품; 중합체의 적어도 일부가 1 이상의 추가 또는 대안의 성분, 예컨대 수팽윤성 점토, 예를 들면 중합체를 포함하거나 포함하지 않는 스멕타이트 점토 및/또는 오염물 처리 재료, 예컨대 제올라이트, 또는 오염물, 예를 들면 수중 유기 오염물 처리용 친유기성 점토 또는 수중 베드 재료, 예를 들면 토양으로 치환된 물품을 비롯한 다양한 개질 물품의 제조; 중합체의 시트 재료에 대한 최대 결합; 물품의 한쪽 또는 양쪽 주면 상의 불투수성 또는 투수성 밀봉 재료(들)의 층, 예컨대 릴리스 재료의 층, 수불침투성 필름의 층 또는 형성된 물품의 표면을 더 잘 밀봉하기 위한 접착제 층의 적용; 고상 또는 액상 접착제 재료 또는 조성물의 한쪽 또는 양쪽 주면 및/또는 제조 중에 중합되는 실질적으로 모든 중합체의 보다 더 완전한 보유를 위한 물품의 임의의 단부로의 적용; 다양한 정도의 가요성 또는 강성을 제공하기 위하여 물품의 정상부 및/또는 저부 주면 내부 또는 이들 사이 또는 이들 위의 임의의 지점에서, 제조 중에 1 이상의 강성화 재료, 예컨대 섬유 유리, 로프, 판지, 비교적 강성의 파형 재료, 예컨대 파형 판지 등의 시트를 물품에 삽입하는 능력; 및 조밀 또는 압축 상태로 함께 인접 섬유 상의 중합체 코팅의 니들 펀칭, 재봉, 퀼트, 포화 본딩, 용융과 같은 임의의 수의 방식으로 중합체 재료(들)에 의해 둘러싸인 중합 이전, 동안 또는 이후에 섬유를 함께 구조적으로 통합하거나 고정시키는 순응성, 상기 섬유를 함께 접착 본딩하는 것 및/또는 형성된 중합체를 용융시킴으로써 상기 섬유를 함께 화학 본딩하는 것; 및 형성된 중합체에 각기 부착시키는 이점을 달성하기 위하여 단독 또는 다른 섬유와 혼섬된 섬유의 다양한 크기 및/또는 형상 및/또는 데니어를 가진 시트 재료 층을 제공할 수 있다.
한 가지 구체예에서, 시트 재료 층 또는 흡액성 기재는, 예컨대 디핑 또는 분무에 의해 중합 촉매 및/또는 중합 개시제와 접촉되거나 전처리된 성긴 섬유 매트일 수 있으며, 그 후 단량체의 계내 중합을 위한 중합성 단량체와 접촉시킨다. 이 구체예에서, 성긴 섬유 매트는 단량체(들)의 계내 중합 이전, 도중 또는 이후에 매트의 밀도를 증가시키기 위해 통합할 수 있다. 물품은 중합체의 유의적인 손실없이 선적, 취급 및 설치에 충분한 구조적 일체성을 매트에 제공하기 위해 통합한다. 계내 형성된 중합체는 섬유를 접촉시킴으로써 피복되어 중합체 충전된 시트 재료를 형성하며, 여기서, 중합체는 시트 재료의 제조 도중에 섬유에 적용함으로써 섬유의 직사각형 깊이를 한정하는 인접면 내에서 물품의 두께의 적어도 일부에 도입된다. 단량체 또는 중합체 함유 매트는, 예컨대 중합 이전, 도중 또는 이후에 중합체 코팅된 섬유를 재봉 또는 니들 펀칭 및/또는 용융 본딩함으로써 구조적으로 통합될 수 있다. 재봉 또는 니들 펀칭은, 바람직하게는 중합체가 전체 길이에 걸쳐서, 또는 물품의 두께의 단지 일부에만 균질하게 분산된 구조적으로 강한 직물 재료를 제공하도록 이격된 위치에서 한쪽 또는 양쪽 주면으로부터 수행될 수 있다. 단량체는, 예컨대 니들 펀칭에 의해 통합된 성긴 매트 물품 내 섬유 코팅으로서 중합될 수 있으며, 그 후 중합체는 인접 섬유로부터 혼합되는 중합체에 대하여 통합 단계가 인접 중합체 코팅된 섬유를 접촉시키도록 그 용융 온도로 가열된다(바람직하게는, 중합 오븐을 여기시킨 직후, 고온 상태 동안). 이 시점에서, 매트는 중합체의 용융 온도 이하로 냉각시켜서 인접 섬유를 고화 중합체와 함께 융합시킬 수 있다.
이 제조 방법은 섬유 또는 물품의 다른 구성요소 부재 사이에 단단히 도입되어 고정된 중합체의 품질 및 위치를 변화시키기 위하여 최종 직물의 두께를 따라서, 임의의 소정 두께의 다양한 인접 또는 이격 면에서 1 종 이상의 중합체로 균일하게 또는 부분적으로 충전된 중합체 충전 또는 부분 충전된 직물을 형성하는 데 큰 융통성을 허용한다. 또한, 매트의 통합 전에 중합성 단량체를 첨가함으로써, 형성된 중합체는 인접 섬유 사이에서 강하게 유지되어 저장, 선적 또는 설치 중에 최종 직물로부터 거의 손실되지 않는다.
본 명세서에서 참고 인용하는, 본원인의 미국 특허 제5,043,076호 및 제5,237,945호에 개시되어 있는 바와 같이, 중합 촉매 또는 개시제, 또는 단량체는, 필요에 따라 중합 중에 단량체 팽창을 위한 공간 또는 부피를 제공하기 위한 1 이상의 중합체 무함유 부피 또는 단면 영역을 제공하거나, 다른 첨가제, 예컨대 분말형 또는 과립형 재료, 예컨대 수흡수성 점토, 예를 들면 나트륨 또는 칼슘 몬모릴로나이트 점토, 친유기성 점토, 제올라이트 또는 다른 오염물 처리 재료의 첨가를 위한 자유 부피(들)를 제공하기 위하여 매트의 일부로부터 보류될 수 있다. 예를 들면, 충분한 직물 다공성은 상부 주면, 저부 주면에서 소정 두께에 걸쳐, 또는 최종 물품의 중간 삼차원 두께를 따라 중합체 첨가를 생략함으로써 제공하여 측면 가스가 물품의 미충전 부분을 통하여 배출되게 할 수 있다. 대안으로, 중합체는 한쪽 또는 양쪽 주면 내 상부 또는 저부 면 섬유 근방에서 농축되어 중합체층이 물품의 한쪽 또는 양쪽 외면 바로 위 및/또는 아래의 평면으로 압출되도록 함으로써, 인접 또는 중첩 물품 사이의 중첩부 및 재봉부에서 밀봉할 수 있는 중합체의 밀봉층을 형성할 수 있다.
본 발명의 제조 물품은 시트 재료 섬유를 따라 분산되어 강하게 부착된 중합체의 비교적 중량의 균일한 분포를 유지할 수 있다. 다른 구체예에서, 불투수층은 매립지 배리어, 연못 라이너로서 물품을 사용하거나, 물 배리어로서의 널리 공지된 용도로 사용하는 경우에, 물품의 한쪽 또는 양쪽 주외면에 부착되거나, 단일 물품의 인접 물품 또는 층 사이, 또는 설치 중의 인접 물품의 중첩부에 배치되어 추가 또는 안전층을 제공할 수 있다.
본 발명의 한 가지 구체예의 중요하고 선택적인 양태에 따르면, 섬유 시트 물품의 성긴 매트는 단량체 침지의 이전, 도중 또는 이후에 통합되고(함께 구조적으로 고정되어 최종 두께를 형성함), 중합체 코팅된 섬유를 함께 니들 펀칭, 재봉, 퀼트 및/또는 멜트 본딩함으로써 시트 재료 또는 그 구성요소 부재, 예컨대 섬유를 접촉시킨 후 적용한다. 통합 단계는 성긴 매트 섬유를 가압하는 동안 수행되어, 니들 펀칭이 수직 배치된 섬유를 수평 배향된 섬유와 얽히도록 한다. 감찰(lubrication)은 습윤 단량체에 의해 달성되거나, 또는 완전 단량체 중합 후 니들 감찰을 위해 물을 첨가할 수도 있다. 또한, 단순히, 중합체가 용융 온도 이상인 동안 성긴 매트를 함께 압착한 다음, 매트가 인접 중합체 코팅된 섬유의 접촉에 충분히 가압되는 동안 중합체를 냉각시켜서 중합체를 고화시킴으로써 니들링 또는 재봉 처리를 제거할 수 있다.
본 발명의 한 구체예에 따르면, 적어도 일부가 단량체 또는 중합체에 둘러싸인 섬유는 니들 펀칭에 의해 상호연결시킬 수 있다. 니들 펀칭 중에, 재료의 다수의 수평 배향된 섬유 또는 필라멘트 또는 가닥은 제조 중의 물품의 두께의 적어도 일부를 통하여 물품의 한쪽 또는 양쪽 주면으로 수직으로 펀칭되는 다수의 니들에 의해 대체로 수평인 배향에서 대체로 수직인 배향으로 치환되는 한편, 물품은 매트 형태로 있다. 니들 펀칭 중에, 물품은 대략 그 최종 두께로 압축되고, 치환된 섬유는 그것의 압축 또는 감소된 두께 형태로 매트를 함께 부분적으로 구조적으로 고정시키고, 인접 섬유는 형성된 중합체에 의해 보다 영구적으로 함께 유지된다. 재료의 섬유, 필라멘트 또는 가닥은 단량체 중합 이전, 도중 또는 이후에 다수의 방식으로 통합되어, 예컨대 니들 펀칭하고, 인접 섬유의 중합체 코팅을 함께 용융시키며, 예컨대 용융 온도 이하로의 냉각에 의해 용융된 중합체를 고화시킴으로써 섬유를 압축된, 비교적 밀집된 형태로 영구적으로 상호연결시킬 수 있는 한편, 인접 섬유에서 중합체 접촉에 충분하게 물품을 압축시켜서 인접 섬유를 함께 고정시키고, 임의의 소정 두께의 단일의 보다 밀집된 중합체 함유 직물층으로 매트의 섬유를 통합시킨다. 최종 물품의 중합체 코팅된 섬유는 분말형 또는 과립, 예컨대 수흡수제, 수흡수제 점토 또는 기타 충전제 또는 활성 재료와 같은 재료를 둘러싼다. 분말형 또는 과립형 재료가 수팽윤성 점토, 예컨대 나트륨 벤토나이트인 경우, 점토는 물품을 통하여 물 흐름을 실질적으로 지연시키기에 충분한 양으로 물품에 포함되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 한 가지 양태는 직물 제조 중에 중합성 단량체를 섬유의 중합 촉매 함유 또는 중합 개시제 함유 매트에 혼입한 후, 단량체 또는 중합체 함유 섬유 매트를 통합하여 섬유를 통합된 직물의 형성된 고화된 중합체 결합된 섬유와 함게 강하게 결합시켜서 예기치못한 구조적 일체성을 물품에 제공함으로써, 신규하고 개선된 제조 물품 및 상기 물품의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 재봉 또는 니들 펀칭에 의해 통합된, 1 이상의 송풍 공정에 의해 형성된 가요성 직물 재료의 섬유 전체에 걸쳐 혼입된 수팽윤성 나트륨 몬모릴로나이트 및/또는 나트륨 벤토나이트를 포함하는 신규하고 개선된 제조 물품을 제공하는 것이다. 외부 섬유 표면 상에 코팅된 중합체는 함께 용융 본딩되고/되거나 접착제의 수용액으로 코팅되어 물품을 강화시키고, 니들 천공을 감찰하며/하거나, 더 용이한 설치를 위해 물품을 강성이 되게 하며, 비평면 토양 표면 상에 설치시 처짐을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 가요성 직물 재료의 섬유로 혼입된 중합체를 포함하는 신규하고 개선된 제조 물품을 제공하는 것이며, 여기서 물품의 섬유는 상이한 길이, 두께, 조성 및/또는 물리적 또는 화학적 특성의 합성 및/또는 천연 섬유의 블렌드일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 물이 멤브레인을 1 x 10-7 cm/초 이하의 속도로 투과하도록 멤브레인 상에 배치된 물을 유지할 수 있는, 신규하고 개선된 방수 시트 재료 물품 멤브레인을 제공하는 것이며, 여기서 멤브레인은 약 5% 내지 약 90% 섬유 및 약 10% 내지 약 95% 수흡수성 또는 수흡착성 중합체로 형성되며, 바람직하게는 물품의 건조 중량을 기준으로 50 중량% 이상이다. 멤브레인은 중합체가 부착된 섬유의 적어도 일부를 둘러싸는 수흡수성 또는 수흡착성 중합체 재료를 함유한다. 물품을 통합하여 시트 재료를 조밀화하고, 섬유를 함께 더 구조적으로 고정시키는 한편, 계내 중합에 의해 섬유를 둘러싸고, 섬유에 고정되도록 중합체를 적소에 연동시킬 수 있다. 이와 같이 제조된 시트 재료는 중합체 재료의 균질하고 고른 분포를 유지할 수 있거나, 또는 필요에 따라, 분말형 또는 과립형 방수 재료, 예컨대 수팽윤성 점토가 있건 없건, 중합체는 물품의 임의의 소정 부분에 걸쳐서 농축시킬 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법 및 물품의 다른 양태는 지오텍스타일, 또는 지오텍스타일을 제조하는 데 사용되는 섬유를 충전하여 중합 개시 시트 재료를 형성한 후, 1 종 이상의 중합성 단량체를 지오텍스타일에 매립함으로써, 형성된 중합체, 및 임의로 흡액성 시트 재료, 특히 섬유상 시트 재료, 예컨대 지오텍스타일, 직포 또는 부직포로 구조적으로 보강된 1 종 이상의 충전제를 포함하는 시트 재료의 제조 방법을 제공하는 것이다. 단량체 중합은 시트 재료로의 중합체의 강한 부착 및, 임의로 중합체의 충분한 가교 결합을 위하여 단량체가 실질적으로 완전히 중합되도록 단량체가 중합 개시 시트 재료와 접촉하기 전까지 개시되지 않는다. 충분한 가교 결합은 중합성 단량체의 중량을 기준으로, 약 0.01 중량% 이상, 바람직하게는 약 0.1 중량%의 가교제로 달성된다. 약 1:100 내지 1:1000 범위, 보다 바람직하게는 약 1:250 내지 1:750의 범위, 가장 바람직하게는 약 1:400 내지 1:600의 범위의 가교제 대 단량체의 비로 단량체에 가교제를 첨가하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 개시된 제조 방법 및 물품의 상기 및 기타 양태와 이점은 도면을 참고로 하기 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
본 발명은 하기 발명의 상세한 설명 및 여기서 제공되는 실시예를 참고로 보다 용이하게 이해될 것이다. 본 발명은 기재된 특정 구성요소, 물품, 공정 및/또는 조건으로 한정되는 것이 아니며, 물론 이들은 변경될 수도 있다. 또한, 본 발명에 사용되는 용어는 특정 구체예를 기술하는 목적을 위한 것이며, 제한하려는 것은 아니다.
범위는 "약" 또는 "대략"의 한 특정 값 및/또는 내지 "약" 또는 "대략"의 다른 특정 값으로서 표현할 수 있다. 그러한 범위를 표현하는 경우, 다른 구체예는 한 특정 값 및/또는 내지 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"의 사용에 의해 값이 근사치로 표현되는 경우, 특정 값은 다른 구체예를 형성하는 것으로 이해해야 한다.
도면을 참조하면, 본 발명은 중합체 충전된 시트 재료(10)에 관한 것이다. 한 가지 구체예에서, 중합체 충전된 시트 재료(10)는 계내 중합되고, 연동되며, 액 상 단량체 흡수성 또는 액상 단량체 흡착성 기재에 고정된 유기 중합체를 함유하는 연동 매트릭스이고, 여기서 중합체는 중합체를 기재에 연동시키기 위하여 중합체 충전된 시트 재료를 제조하는 중에 기재와 접촉시키면서 형성된다(1 종 이상의 단량체로부터 중합됨). 바람직한 구체예에서, 시트 재료(10)는 유기 중합체 분자 및 섬유상 기재(12)의 섬유, 바람직하게는 부직포 직물 또는 지오텍스타일의 연동 매트릭스이다.
다양한 보강 재료는 물품의 내장 및/또는 외장 내에 포함되어 구조적 보강을 제공하거나 또는 다양한 물품 강도를 제공할 수 있고; 그 두께를 따른 물품의 부분은 상이한 크기, 길이, 두께 및 밀도를 가진 상이한 섬유 또는 동일한 섬유를 포함하여 다양한 섬유의 성질 및 특성을 달성하도록 제조할 수 있으며; 그 두께를 따른 물품의 부분은 물품의 일부가 매우 다공성이어서 물품에 의해 포획된 가스가 아래로 배기될 수 있도록 저농도의 중합체를 남기거나 또는 중합체를 남기지 않을 수 있고; 수팽윤성 점토와 같은 분말형 또는 과립형 재료는 섬유가 섬유의 지지체 표면으로의 중력에 의해 하강하는 중에 섬유 부착 장치로부터 부착되면서 혼합되어 중합성 단량체와 접촉하기 전에 단량체 중합 촉매 또는 중합 개시제와 접촉하게되는 점토 충전된 매트를 제공할 수 있다. 이들 양태 중 어떠한 것도 임의의 수의 상이한 특성을 가진 매우 독특한 중합체 충전된 물품을 제공하는 데 단독으로 또는 다른 양태 중 어떠한 것과 함께 사용할 수 있다.
본 발명의 한 가지 중요한 구체예에 따르면, 중합체 충전된 매트는 단일 직물의 인접 섬유를 연동하거나, 상부 직물 층 및/또는 하부 직물 층을 연동하여 충전된 중합체를 강화시키기 위하여 니들 펀칭하거나, 재봉하거나, 아니면 함께 압축시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 섬유는 이격 간격(예컨대, 2 내지 500 mil 간격, 바람직하게는 약 2 내지 약 20 mil 간격)으로 섬유를 함께 연동하도록 니들 펀칭된 섬유 재료의 사, 섬유, 필라멘트 또는 가닥으로 구조적으로 함께 고정될 수 있다. 통합된 매트의 한쪽 또는 양쪽 외면 상의 액상 접착제의 임의의 외부 코팅은 물품의 강도를 증가시킨다.
본 발명의 다른 중요한 구체예에 따르면, 제조 중의 중합체 충전된 재료 물품을 제공하는 것 이외에, 물품은 중합체 이외에도 중합체 충전된 시트 재료 물품을 접촉하는 물 중에 함유된 1 종 이상의 수용성 오염물을 제거하거나, 상호작용할 수 있는 재료를 포함하도록 제조될 수 있다.
연못, 늪, 지하 구조물 영역 및 다른 물이 방출되는 영역(특히, 이 영역들은 공업 폐수를 포함함)에 함유된 폐수에서 발견되는 대부분의 널리 퍼져있는 오염물 중 일부는 중금속 이온 및 수용성 유기 재료이다. 천연 및 합성 제올라이트가 폐수 용액에서 중금속 이온의 상당 부분을 제거할 수 있으며, 친유기성 점토가 용액에서 수용성 유기 재료를 제거할 수 있다는 것은 종래 기술에 널리 알려져 있다. 그러나, 종래 기술은 이러한 재료를 제거하기 위하여 폐수 스트림으로부터의 이러한 재료의 제거가 폐수 스트림 전체를 처리하는 온-스트림(on-stream)으로 행해져야 함을 시사하는데, 이는 이러한 폐수를 정화하기 위하여 제올라이트를 통과시키거나, 친유기성 점토를 통과시키는 중량 부피의 폐수로 인하여 처리 재료의 빈번한 교체를 요한다. 본 발명의 중요한 양태에 따르면, 수팽윤성 점토, 예컨대 나트륨 벤토나이트 유무 하에 친유기성 점토를 포함하고, 및/또는 단량체 용액 또는 슬러리의 부분으로서 수팽윤성 점토와 제올라이트 또는 친유기성 점토의 혼합물을 적용함으로써, 수팽윤성 점토는 수화시 팽창할 것이며, 수팽윤성 점토와 배합된 제올라이트 및/또는 친유기성 점토는 수처리 재료를 형성할 것이고, 여기서 제올라이트 및/또는 친유기성 점토는 전체 폐수 공급물이 종래 기술에서와 같이 전체 부피의 폐수 스트림의 완전 접촉으로 처리되는 경우보다 수 배 더 장시간 지속될 것인데, 그 이유는 수팽윤성 점토 및/또는 중합체를 투과하는 물의 양만이 처리될 것이기 때문이다.
본 발명의 다른 중요한 구체예에 따르면, 임의의 유기 오염물 흡착제, 예컨대 유기점토 또는 제올라이트; 유기 오염물 흡수제; 유기 오염물 반응제; 또는 유기 오염물 중화 재료를 포함하는, 오염물 상호작용 재료는 별도의 재료로서 위 또는 아래에 공급되거나, 단량체 및/또는 수팽윤성 점토와 혼합하여 오염물의 제거를 위해 처리된 재료의 양이 중합체 및/또는 수팽윤성 점토를 투과하는 재료만이 되도록 할 수 있다. 이 구체예에서, 바람직한 제조 물품은 수흡수성 중합체, 수흡수성 점토 및 이들의 조합; 및 수흡수성 재료의 층을 통과하는 임의의 유기 오염물이 유기 화합물 흡착성 재료에 의해 흡착되도록 배치된, 유기 오염물 제거 재료, 예컨대 수흡수성 재료의 위 또는 아래에 배치된 유기 화합물 흡착성 재료, 예컨대 유기점토 또는 제올라이트의 층으로 구성된 군에서 선택되는 수흡수성 재료의 층을 함유한다. (1) 수흡수성 재료 및 (2) 유기 오염물의 2 개층은 서로 인접 배치되어 함께 니들 펀칭된 별도의 직물에 의해 둘러싸일 수 있거나, 또는 층은 서로 적층될 수 있고, 예컨대 니들 펀칭, 용융 본딩, 접착 등에 의해 함께 고정되거나 고정되지 않을 수 있는 별개의 직물, 예컨대 지오신세틱 직물 층 내에 배치될 수 있다. 한 가지 구체예에 따르면, 물품은 유기 오염물이 제조 물품 위의 물을 오염시키는 것을 방지하기 위하여, 유기 화합물 흡착성 재료, 예컨대 유기점토 및/또는 제올라이트의 층에 의해 흡착되기 전에 유기 오염물, 예컨대 PCB가 수흡수성 재료, 예컨대 수흡수성 중합체 및/또는 수흡수성 스멕타이트 점토를 통과해야 하도록 오염된 수로 토양 베드 위에 놓이게 수중 배치될 수 있다.
본 발명의 이 구체예의 다른 중요한 양태에 따르면, 유기 오염물 제거 재료는 중합체와 혼합되거나, 또는 중합체 아래 또는 위에 별도의 재료로서 공급될 수 있으며, 흡착, 흡수, 불용화를 위해, 또는 유기 오염물의 중화를 위해 유기 오염물을 흡착, 흡수 또는 반응할 수 있는 임의의 재료일 수 있다. 유기 오염물을 흡착, 제거 또는 중화시킬 수 있는 추가 재료의 예로는 흡수 필터, 예컨대 미정질 셀룰로스; 아타풀가이트(attapulgite) 점토; 흡수 필터 또는 다른 흡수 재료 상에 흡수된 아연 리신올레에이트; 비정질 실리카 분말; 합성 규산칼슘; 폴리올레핀 펄프; 나트륨 알루미노실리케이트(A형 나트륨 제올라이트); 말토덱스트란; 나트륨 실리카 알루미네이트가 있다(상기 모든 것은 흡수제임을 유념할 것). 흡착제와 같은 다른 재료로는 유기점토; 미정질 셀룰로스; 실리카 하이드로겔계 조성물; 아타풀가이트; 합성 나트륨 마그네슘 실리케이트; 합성 규산나트륨; 이산화규소; 산 활성화 점토; A형 나트륨 제올라이트 등이 있으며, 별도의 층으로 제공되거나, 중합체 및/또는 수팽윤성 점토와 혼합된다. 다른 재료, 예컨대 살조제, 항미생물 재료, 항균제, 살 균제 및/또는 항진균제, 예컨대 페놀; 아연 우데실레네이트 N.F.; 아세틸 티리디늄 클로라이드 N.F.X.III 등을 포함시킬 수 있다.
단량체 이외에 가장 바람직한 첨가제는 수팽윤성 점토이다.
본 발명의 중합체 충전된 제조 물품을 형성하는 데 유용한 섬유의 예로는, 레이온, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론, 아크릴 중합체 및 공중합체로 제조된 섬유, 섬유유리, 프로필렌-에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌-폴리아미드 공중합체, 폴리우레탄 섬유, 분해제, 예컨대 폴리비닐 알콜 섬유 등이 있다. 바람직한 섬유 길이는 0.5 내지 약 25 인치, 보다 바람직하게는 약 1 내지 약 5 인치이며, 바람직한 섬유 데니어는 약 1 내지 약 5000 범위이고, 보다 바람직한 섬유 데니어는 약 4 내지 약 500이며, 가장 바람직하게는 약 30 내지 약 200이다. 지오텍스타일 직물 또는 지오텍스타일의 제조에 사용되는 섬유 또는 지오텍스타일은 이들의 세균학적 및 화학적 내성에 바람직하지만, 섬유는 생분해 가능할 수 있는데, 그 이유는 일단 위치 설정되면, 직물은 중합체를 적당한 위치에서 유지시키는 수단을 제외하고는 중요성이 덜 하기 때문이다. 임의의 설치에서, 물품의 두께는 중요하지 않으며, 그러한 물품은 임의의 소정 두께, 예컨대 3 mil 내지 약 4 인치로 형성되며, 중합체 약 0.2 내지 약 20 파운드/평방 피트를 함유하고, 수팽윤성 점토 약 0.2 내지 약 30 파운드/평방 피트를 함유하거나, 함유하지 않는다.
다른 구체예에 따르면, 본 발명의 시트 재료 생성물을 제조하는 데 사용되는 섬유의 일부 또는 전부는 수분해성 또는 수용해성, 예컨대 폴리비닐 알콜 섬유이어서, 소정의 물 접촉 시간 후, 실질적으로 중합체 및 기타 첨가제 재료만이 잔존하 게 된다. 또한, 수분해성 또는 수용해성 섬유는 생성물의 단부를 따라서만 혼입시키기 위하여 본 발명의 생성물에 선택적으로 혼입될 수 있는데, 여기서 생성물은 다른 유사한 생성물로 봉합하거나 중첩시킴으로써 수화시 중합체를 봉합 영역에 분산시킨다. 다른 여과 재료, 예컨대 활성 탄소 등은 생성물에 혼입시킬 수 있는데, 뿐만 아니라 다양한 불투수성 시트 재료, 지오그리드 또는 중합체 망상 재료, 모노필라멘트 및 기타 지오텍스타일, 직포 또는 부직포도 생성물의 내부 내 또는 한쪽 또는 양쪽 노출 주면 상에 혼입시켜서 추가의 구조 강도 및/또는 추가의 불투수성을 제공할 수 있다.
본 발명의 생성물은 이것을 연장시킬 수 있도록 실질적으로 단일 부직포 직물 재료일 수 있는데, 연장은 바람직한 특성인 한편, 필요에 따라 소정의 중합체 특성을 유지한다. 또한, 물 배리어 및 배수 분야에 사용되는 배수 구조 및 기타 물품은 제조 중에 이 생성물의 내부로 실질적으로 혼입될 수 있다. 제초제, 제균 재료, 미량 화학물질, 특정 화학물질 또는 화학물질의 부류와의 접촉을 나타내는 다앙한 착색제 등도 본 발명의 물품에 혼입될 수 있다. 비료는 생성물의 내부 또는 노출면 근방에 혼입될 수 있다. 이 구체예는 비료 방출에서 시트 재료의 시간 방출 특성에 대해 수용성 중합체로 특히 유용하다.
다른 구체예에서, 용제와의 접촉시 용해될 수 있는 섬유는 1 이상의 단부 부근에서 물품에 혼입될 수 있다. 용제 용해성 섬유를 함유하는 생성물의 설치 완료 후, 용제는 봉합 또는 중첩 영역에 적용되어 중합체를 노출시키고, 봉합 또는 중첩 영역에서 보다 효과적인 밀봉을 제공할 수 있다.
본 발명의 중합체 충전된 또는 부분 충전된 생성물의 용도는 실질적으로 무한한데, 그 이유는 생성물이 완전히 가요성이고, 비교적 강성이거나 강성이고, 매우 기복이 심하고 경사진 면, 거칠거나 평활하고, 뿐만 아니라 수직인 면, 예컨대 토대 벽, 댐에 대하여, 석유 탱크 집합 지역(tank farm)에서와 같은 하층 및 관개용 및 하층 방수를 위한 물 보존 기술 및 플라자 덱, 콘크리트 등의 아래의 하층 라이닝 재료에 적용될 수 있기 때문이다. 생성물은 중합체 및/또는 수팽윤성 점토의 팽창을 위해 직물 구조물 내에 공간이 제공되어 콘크리트 석판 및 플라자 덱에 인접 배치된 생성물의 습윤이 과도한 수팽윤성 점토 팽창으로 인한 인접 콘크리트 또는 다른 구조 부재의 휨 또는 균열을 유발하지 않도록 할 수 있다. 본 발명의 생성물은 팽창하는 중합체 및/또는 점토가 생성물 내에서 측면 방향으로 또는 수직으로, 또는 양쪽으로, 생성물 내에 구비되는 공간 내에서 팽창하도록 하여 과도한 힘이 콘크리트 또는 다른 구조 부재의 인접면에 적용되는 것을 방지한다.
본 발명의 생성물은 수직, 경사 및/또는 수평인 표면을 보호하기 위하여 지주 벽 상태의 물 배리어를 제공하는 데 특히 적당하다. 생성물은 제조 방법 때문에 매우 내구성인데, 그 이유는 두 개의 별개의 직물층을 함께 구조적으로 고정하는 임의의 방법에 의존하지 않기 때문이다.
또한, 본 발명의 중합체 충전된 직물은 분무 도포되는 숏크리트 또는 거나이트 콘크리트와 같은, 본 발명의 중합체 함유 및 임의로, 점토 함유 물품의 외면 상의 층에 분무되는 콘크리트 아래에 물 배리어를 제공하는 데 특히 적당하다. 콘크리트의 숏크리트 및 거나이트 분무 방법에서, 콘크리트 조성물은 실질적인 가압 하 에 박층으로 보호하고자 하는 표면에 분무하고, 거의 즉시 건조시켜서 임의의 소정 두께로 추가의 층을 그 위에 도포할 수 있다.두 개의 외장 직물층에 아교 처리되거나 니들 펀칭된 중간 점토층을 가진 종래 기술의 층진 물 배리어 생성물은 콘크리트의 분무 도포가 생성물 밖으로 중간 점토층을 실질적으로 밀어내는 것을 방지하는 데 요구되는 구조 강도와 전단력 내성을 갖지 않는다. 본 발명의 한 가지 구체예의 생성물은 그 위에 콘크리트의 분무 층에 의해 인가된 실질적인 압력 및 힘이 중합체 또는 수팽윤성 점토의 손실을 실질적으로 유발하지 한도록 단일 직물의 섬유를 둘러싸서 강하게 유지시키는 중합체 및 임의로, 수팽윤성 점토를 포함한다. 또한, 본 발명의 생성물은 직물의 표면에 인가된 힘을 흡수하여 숏크리트 또는 거나이트 분무 도포된 콘크리트 층이 생성물에서 떨어져 나가지 않고, 시트 재료 생성물의 표면 위의 콘크리트의 효율적이고 경제적인 도포를 위해 직물 표면에 부착되는 한편, 그 아래에 효과적인 물 배리어를 유지시킨다. 단일 직물로서 물품을 제조하는 한 가지 방법은 본 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 한 개의 층 내에 수팽윤성 점토 및/또는 중합체를 혼입하고, 본 명세서에서 참고 인용하는 본원인의 미국 특허 제5,237,945호에 개시되어 있는 바와 같이, 직물로서 다른 층 내에 제올라이트 또는 친유기성 점토를 포함시킴으로써 제조하는 것이다.
바람직한 유기 중합체는 바람직하게는 폴리아크릴산의 알칼리 금속 염과 폴리아크릴산의 혼합물을 포함하는 수흡수성 중합체이다. 유기 중합체를 기재(12)에 연동시키면, 물에 대한 투과성이 비교적 낮으면서 비교적 저 장입의 유기 중합체를 함유하는 유체 배리어 재료(10)가 제공된다는 것을 발견하였다.
또한, 수흡수성 중합체 및 수팽윤성 점토 모두를 함유하는 유체 배리어 재료(10)는 종래의 라이너 또는 유체 배리어 및, 특히 지오신세틱 점토 라이너(GCL)와 비교하였을 때 유체 배리어 재료의 단위 중량당 감소된 투수성을 제공한다는 것을 발견하였다. 특히, 유체 배리어 재료(10)는 1 x 10-8 cm/초 미만, 바람직하게는 1 x 10-9 cm/초 미만의 유체 전도도를 가져야 한다는 것을 발견하였다. 또한, 유체 배리어 재료(10)는 종래의 GCL과 비교하였을 때, 감소된 두께 및 감소된 중량을 가질 수 있다는 것을 발견하였다. 유체 배리어 재료(10)는 지리 환경 분야, 예컨대 물 흡수, 물 보유 및 물 저장에 특히 적당할 수 있다. 예를 들면, 유체 배리어 재료(10)는 지하수 관입을 방지하기 위한 지하 주차장, 쇼핑몰 등에서와 같은 하층 방수에서 사용하기 위한 특정 용도; 폐기물 매립장; 인공 수체 및 저 투과성 유체 배리어가 요구되는 기타 지리 환경 용도를 가질 수 있다. 바람직한 구체예에서, 유기 중합체는 점토, 바람직하게는 수팽윤성 점토에 삽입된 유기 단량체의 중합으로부터 형성되거나 제조된다. 유체 배리어 재료(10)의 제조 방법은 중합 촉매 또는 중합 개시제를 다공성 기재, 또는 다공성 기재의 1 이상의 구성요소 부재, 예컨대 지오텍스타일의 제조 중의 지오텍스타일의 섬유를 먼저 적용한 후, 다공성 기재 내에 중합성 유기 단량체를 매립하는 단계 및 유체 배리어 재료(10)를 형성하기 위해 중합성 단량체를 계내 중합하는 단계를 포함한다.
중합성 단량체는 중합성 유기 단량체를 함유하는 중합 용액으로부터 중합 개시 기재에 도포된다. 또한, 바람직한 구체예에서, 중합 용액은 점토, 바람직하게는 수팽윤성 점토, 예컨대 나트륨 스멕타이트 점토, 특히 나트륨 몬모릴로나이트 또는 나트륨 벤토나이트 점토를 함유하여 이미 처리된, 예컨대 접촉 또는 딥 또는 분무 처리된 다공성 기재(12)에 매립된 슬러리(14)를 형성하고, 이 후에 매립된 단량체를 완전히 중합시키기에 충분한 양으로 유기 단량체에 대한 중합 촉매 또는 중합 개시제를 함유한다. 바람직한 구체예에서, 중합 용액 혼합 단계는 중합 용액이 실질적으로 균질하도록 수행된다.
중합성 단량체를 물과 혼합하고, 점토 첨가 후 부분 중화된 중합성 유기 단량체를 점토에 삽입하기 전에 중합성 유기 단량체의 적어도 일부를 보다 용이하게 중화시키기 위하여(가장 바람직하게는 65 내지 85 몰% 중화), 바람직하게는 임의의 선택적인 점토를 첨가하기 전에 중화제, 예컨대 수산화나트륨을 포함시켜서, 수팽윤성 점토를 첨가하는 경우 슬러리 형태의 중합 용액(14)을 형성한다. 또한, 중합 용액은 중합체에 대한 가교제를 함유하여, 중합 후 부분 중화된 분자가 수불용성 및 수흡수성에 대해 충분히 가교되도록 하는 것이 바람직하다. 중합성 단량체는 점토의 점토의 삽입의 일관성과 균질성을 위해 중합 용액에 점토를 첨가하기 전에 물과 철저히 혼합하여 중합 용액을 형성하는 것이 바람직하다. 바람직한 구체예에서, 중합 용액 혼합 단계는 중합 용액이 실질적으로 균질화되도록 수행된다.
중합 용액 또는 중합 슬러리(14)를 형성하기 위하여 점토를 단량체 용액에 첨가하는 임의의 단계는 소정량의 점토 및 단량체를 첨가하여 비교적 점성이지만, 매립에 대하여 중합 개시 기재(12)로 이동할 수 있는 중합 슬러리(14)를 형성하는 임의의 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 점토를 함유하는 중합 용액은, 바람직하게 는 혼합 중에 전단 처리 및/또는 슬러리를 다공성 기재에 매립하면서 전단 처리하여 점토 소판 사이에 중합성 단량체의 일부를 삽입한 후 슬러리(14)를 기재(12)에 매립하고, 바람직하게는 다공성 기재(12)를 중합 슬러리(14)와 접촉시키기 전 또는 동시에 점토 소판을 부분 박리시킨다.
슬러리(14)의 혼합도는 슬러리(14)의 소정 특성에 따라 변할 것이다. 예를 들면, 점토는 생성된 슬러리(14)의 혼합도 또는 균질도에 관해 고려하지 않아도 되는 경우, 단순히 중합 용액을 함께 배합할 수 있다. 혼합 단계는 슬러리(14)를 혼합하고, 전단 처리한 후, 슬러리(14)를 촉매 함유 또는 개시제 함유 기재(12)에 매립하도록 수행하는 것이 바람직하다. 바람직한 구체예에서, 슬러리를 형성하는 데 사용되는 혼합 단계는 슬러리(14)가 실질적으로 균질하도록 수행된다.
점토와 단량체 용액을 혼합하여 슬러리(14)의 소정 특성을 달성할 수 있는 어떠한 혼합기(16)도 사용할 수 있다. 바람직한 구체예에서, 혼합기(16)는 슬러리 스크래퍼(17)를 포함하고, 생성된 슬러리(14)가 실질적으로 균질해지도록 점토와 중합 용액을 혼합할 수 있다. 바람직한 구체예에서, 혼합 단계는 생성된 슬러리(14)가 실질적으로 균질해지도록 점토와 중합 용액을 혼합하기에 충분한 시간 동안 수행된다. 최소량의 물을 사용하여 균질한 슬러리를 얻는 한편, 슬러리를 기재에 매립하기 위하여 기재(12)로 기계적으로 이송되거나 펌핑될 수 있는 슬러리를 생성하는 것이 바람직하다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 바람직한 구체예에서, 피스톤 어셈블리(30)의 피스톤(32)은 매립 단계 동안 고점도 슬러리를 흡액성 기재로 이송하는 데 사용된다. 슬러리가 펌핑하기에 너무 점성인 경우, 바람직 하게는 기재(12)와 동일한 슬러리 커버 폭을 가진 컨베이어 벨트를 사용하여 슬러리를 매립을 위한 기재(12)로 이동시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 단량체 매립 단계는 중합성 유기 단량체/점토 슬러리를 기재(12)와 혼합하는 것을 포함한다.
바람직한 구체예에서, 슬러리(14)는 기재(12)의 구성요소로 및/또는 그 사이로 슬러리(14)를 흡수 및/또는 흡착시키기 위하여 약 30,000 센티푸와즈 내지 약 80,000 센티푸와즈, 보다 바람직하게는 약 40,000 내지 약 60,000 센티푸와즈의 슬러리 점도로 촉매 함유 흡액성 기재(12) 내에 매립된다. 슬러리(14)는 기재(12)의 두께의 적어도 일부에 수용된다. 기재(12)의 구성요소로 또는 그 사이로의 슬러리(14) 매립의 양 또는 정도는 단량체의 매립이 유체 배리어 재료(10)를 형성하기 위하여 기재의 두께의 적어도 일부 내에서 내부적으로 단량체의 후속 중합에 대하여 구성요소 부재, 예컨대 기재의 섬유 사이 및/또는 그 안에서 단량체를 혼합하고 흡수하기에 충분하다면 허용될 수 있다. 또한, 매립의 정도 또는 양은 기재(12)의 두께의 적어도 일부 내에서 생성된 중합체 및 점토의 본딩 또는 연동을 허용한다면 충분하다.
매립 단계는 슬러리(14)가 기재(12)의 두께의 적어도 일부에 걸쳐서 균일하게 분배되도록 기재(12)와 슬러리(14)를 배합하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 슬러리(14)는 슬러리(14)와 기재(12)의 배합이 기재(12)의 소정 두께에 걸쳐 단량체, 단량체 삽입 점토 및 박리된 점토 소판이 분배되도록 잘 혼합되는 것이 바람직하고, 실질적으로 균질한 것이 보다 바람직하다. 슬러리는 다공성 기재(12)의 전체 두께에 걸쳐 분배되어 비교적 균질한 유체 배리어 재료(10)의 생성을 촉진하는 것이 보다 바람직하다.
상기 논의된 바와 같이, 다공성 기재(12)는 적용 가능한 경우에, 중합 슬러리(14)에 함유된 단량체 및 임의의 다른 구성요소에 필적하는 임의의 액체 흡수성 또는 액체 흡착성 다공성 재료 또는 물질일 수 있다. 중합 촉매 또는 중합 개시제 및 계속해서 중합성 단량체(들)의 적어도 일부 및 임의로, 점토를 수용하고 유지시켜서 단량체의 중합시 유체 배리어 재료(10)를 형성할 수 있는 임의의 흡액성 기재를 사용할 수 있다. 기재(12)는 다수의 섬유를 구비한 섬유상 기재(12)로 구성되는 것이 바람직하다. 단량체의 중합시 유체 배리어 재료(10)를 형성할 수 있는 임의의 섬유상 기재(12)를 사용할 수 있다.
바람직한 구체예에서, 기재(12)는 지오텍스타일 재료이다. 임의의 직포 또는 부직포 지오텍스타일 재료를 사용할 수 있으며, 부직포가 바람직하다. 또한, 지오텍스타일 재료는 소정의 유체 배리어 재료(10)를 제공하는 것과 필적할만한 임의의 형태일 수 있다. 그러나, 바람직한 구체예에서, 섬유상 기재(12)는 지오텍스타일 재료의 1 이상의 층을 포함하는 실질적으로 편평한 시트이다.
바람직한 구체예에서, 매립 단계는 함수량이 50 중량% 미만인 슬러리(14) 및 따라서 단량체 및 점토를 개시제 함유 또는 촉매 함유 기재(12)의 섬유 사이에 매립하는 것으로 구성된다. 매립 단계는 기재(12)의 구성요소 부재, 예컨대 섬유 사이에 고점도 슬러리(14)를 매립하고, 및/또는 그 안에 흡수되는, 임의의 방식으로, 그리고 임의의 장치에 의해 수행될 수 있다. 바꾸어 말하면, 슬러리(14)는 섬유상 기재(12)의 섬유 사이의 사이 공간 또는 공극 내에 매립하거나 지향하고, 및/또는 그 안에 흡수될 수 있으며, 및/또는 기재(12)의 섬유 사이에 매립될 수 있다. 예를 들면, 슬러리(14)는 진공, 스크러빙, 롤링, 유체 장입, 가압 여과 및 분무에 의해 섬유상 기재(12)의 섬유 사이에 매립될 수 있다. 섬유 자체가 수흡수성인 경우, 단량체는 섬유로도 흡수될 것이다.
바람직한 구체예에서, 슬러리(14)의 적어도 일부는 사이 공간 또는 공극 내 섬유상 기재(12)의 섬유 사이에 매립된다. 매립되지 않은 슬러리(14)의 나머지 또는 잔여분은 섬유상 기재(12)의 섬유 사이에 분산 또는 확산되거나, 섬유 상에 또는 섬유에 분배되어 슬러리(14)의 층 또는 코팅을 제공할 수 있다. 단량체의 후속 중합을 허용하기에 충분한 기재(12)의 섬유 사이의 슬러리(14) 매립의 임의의 양 또는 정도가 허용 가능하다.
바람직한 구체예에서, 슬러리(14)의 주 부분은 기재(12)에 매립되는 한편, 임의로 슬러리(14)의 소 부분은 기재(12)의 상부 상에 분산 또는 분배될 수 있다. 기재(12)의 상부 상에 분배될 수 있는 임의의 슬러리(14)는 물품(10)의 표면에 대한 형성된 중합체 및 점토의 효과적인 부착을 위해 두께가 약 2.0 mm 미만인 것이 바람직하고, 약 1.0 mm 미만인 것이 보다 바람직하며, 약 0.50 mm 미만인 것이 가장 바람직하다.
또한, 바람직한 구체예에서, 슬러리(14)는 압축력을 섬유상 기재(12)에 인가함으로써 섬유상 기재(12)의 섬유 사이에 매립한다. 압축력은 이하에 더 논의되는 바와 같이 섬유상 기재(12)의 면에 실질적으로 직각인 방향으로 인가되는 것이 바 람직하다. 압축력은 섬유상 기재(12)의 섬유 사이의 슬러리(14) 매립의 소정 정도 또는 양을 생성하는 임의의 방식으로, 그리고 임의의 방법 또는 장치에 의해 인가될 수 있다.
예를 들면, 압축력은 도 1에 도시된 바와 같은 1 이상의 쌍의 압축 롤러(18)로 섬유상 기재(12)에 인가할 수 있다. 또한, 압축력은 진공을 사용하여 섬유상 기재(12)에 인가될 수 있다.
매립 단계 후, 이 방법은 유체 배리어 재료(10)를 형성하기 위하여 단량체의 중합을 수행하는 단계를 포함한다. 단량체의 중합은 소정의 성질 및 특성을 가진 유체 배리어 재료(10)를 형성하기 위하여 단량체를 중합하는 데 적당한 임의의 방식으로 수행될 수 있다. 단량체의 중합은 매립 단계 후 연속 오븐 내에서 단량체를 가열함으로써 수행된다. 바람직하게는, 가열 단계는 유체 배리어를 유체 배리어(10)의 건조 중량을 기준으로 약 15 중량% 수분 보다 바람직하게는 약 약 7 내지 12 중량% 수분으로 건조시키기에 충분하다.
가열 단계는 단량체를 중합시켜 유체 배리어 재료(10)를 형성하기 위하여 물의 비점 이상의 임의의 온도에서 수행할 수 있다. 그러나, 가열 단계의 온도는 생성된 유체 배리어 재료(10)의 소정 특성 및 성질에 따라 변할 수 있다. 슬러리(14)는 100℃(212℉) 이상, 보다 바람직하게는 약 140℃ 내지 약 288℃, 가장 바람직하게는 약 177℃ 내지 약 288℃, 특히 약 204℃ 내지 약 260℃로 가열하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 가장 바람직한 구체예에서, 슬러리(14)는 약 232℃ 내지 약 260℃의 온도로 가열된다.
슬러리(14) 및 따라서 단량체를 소정 온도로 가열하여 단량체를 중합시킬 수 있는 한편, 기재(12)를 용융시키거나 분해시키지 않으면서 기재(12) 내에 매립할 수 있는 임의의 가열기(34)를 사용할 수 있다. 또한, 가열 단계는 소정 물 배리어 성질을 가진 유체 배리어 재료(10)를 형성하기에 충분한 시간 동안 수행될 수 있다. 예를 들면, 가열 단계는 약 30 초 내지 약 2 시간의 시간 동안 수행될 수 있다. 그러나, 가열 단계에 의해 중합된 단량체의 양은 가열 단계의 길이 및 온도에 따라 변할 수 있는데, 생성된 유체 배리어 재료(10)의 특성 또는 성질을 수행할 수 있다. 또한, 중합 반응의 기간 또는 가열 단계의 수행 기간은 중합 온도에 반비례하는 것으로 밝혀졌다.
본 명세서에 개시된 제조 방법의 바람직한 구체예의 중요한 이점에 따르면, 중합 슬러리가 기재(12)로 매립되기 전에는 단량체의 유의적인 중합은 일어나지 않으며, 대부분의 중합은 지정된 중합 단계 또는 가열 단계 중에 일어나는데, 그 이유는 단량체가 기재(12)에 매립될 때까지 중합 촉매 또는 중합 개시제가 단량체로부터 분리되기 때문이다. 따라서, 바람직한 구체예에서, 개시제 함유 또는 촉매 함유 섬유상 기재(12)의 섬유 사이에 슬러리(14)가 매립되기 전에는 단량체의 유의적인 중합이 일어나지 않는다. 따라서, 가열 단계 전에 단량체가 개시 또는 촉매 충전 기재 내에 매립될 때까지 단량체의 중합은 일어나지 않는다. 단량체 매립 단계 전의 단량체 중합의 개시는 본 명세서에 개시된 제조 방법의 상당한 이점이다. 유체 배리어 재료(10)의 소정 용도에 따라서, 임의로 유체 배리어 재료(10)는 물품(10)의 위 및 아래에 배치된 피복 시트 및/또는 캐리어 시트를 포함한다. 구체 적으로, 피복 시트(24)는, 바람직한 구체예에서 지오텍스타일 재료인, 기재(12)의 1 이상의 면을 따라 적용되는 것이 바람직하다.
바람직한 구체예에서, 기재(12)는 임의의 수흡수성 또는 수흡착성 시트 재료일 수 있다. 또한, 기재(12)는 다수의 섬유를 가진 섬유상 기재인 것이 바람직하다. 섬유상 기재(12)는 지오텍스타일 재료인 것이 보다 바람직하다. 유체 배리어 재료(10)의 소정 용도에 적합하고, 소정의 물 배리어 성질을 가진 유체 배리어 재료(10)를 제공하는, 직포 및 부직포 지오텍스타일을 포함하고, 임의의 중량을 가지며, 중합 온도를 견디어 낼 수 있는 임의의 재료로부터 형성된 임의의 지오텍스타일 재료를 사용할 수 있다. 그러나, 지오텍스타일 재료는 약 0.05 내지 0.80 kg/㎡의 단위 중량을 갖는 것이 바람직하고, 0.10 내지 0.40 kg/㎡인 것이 보다 바람직하며, 0.10 내지 0.20 kg/㎡인 것이 가장 바람직하다.
또한, 지오텍스타일 재료는 실질적인 수 접촉에 대하여 보호하고자 하는 임의의 영역에 맞는 임의의 크기 또는 형상으로 소정 유체 배리어 재료(10)를 제공하는 데 적합한 임의의 형태일 수 있다. 바람직한 구체예에서, 섬유상 기재(12)는 지오텍스타일 재료의 1 이상의 층을 포함하는 실질적으로 편평한 시트이다. 따라서, 상기 논의된 바와 같이, 바람직한 단량체 매립 단계에서, 압축력은 지오텍스타일 재료(12)의 면에 실질적으로 직각인 방향으로 인가된다. 바람직한 구체예에서, 섬유상 기재(12)는 지오텍스타일 재료, 예컨대 두께가 2 mm인, 아모코사에서 제조한 PETROMAT 4597, PETROMAT 4551 또는 PETROMAT 4506, 또는 보다 바람직하게는 포스 인코포레이티드에서 제조한 폴리에스테르 재료 GEO-4-REEMAY 60; 또는 5 mm 두께의 큐물러스 코포레이션에서 제조한 다른 폴리에스테르 재료, 25WN040-60의 층으로 구성된다.
중합 수용액은 물과 중합성 유기 단량체의 양을 포함한다. 중합되어 수흡수성 유기 중합체를 제공할 수 있는 임의의 유기 단량체를 사용할 수 있다. 그러나, 유기 단량체는 하기 화학식 1을 갖는 것이 바람직하다:
H2C=CH-C-O-R
상기 식에서, R은 알칼리 금속, H, CH3, CH2CH3, CH(CH3)2 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다.
바람직한 구체예에서, 단량체는 아크릴산, 알칼리 금속 아크릴레이트, 예컨대 아크릴산나트륨, 특히 중합성 단량체의 총 몰을 기준으로, 알칼리 금속 아크릴레이트 50 내지 90 몰% 및 아크릴산 10 내지 50 몰%, 보다 바람직하게는 알칼리 금속 아크릴레이트 약 65 내지 85 몰% 및 아크릴산 15 내지 35 몰%를 함유하는 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다.
중합 슬러리(14) 내에 점토를 포함하는 구체예를 구체적으로 참조하면, 단량체 중합 후 건조가 거의 내지 전혀 요구되지 않으면서, 소정의 유체 배리어 재료(10)를 가장 효율적으로 생성하기에 충분히 기재에 매립되는 유기 단량체(또는 중합체) 대 점토의 중량비는 슬러리 내 단량체, 중화된 단량체 및 점토의 총 중량을 기준으로 1:1 내지 1:5의 범위, 바람직하게는 1:1 내지 1:4의 범위, 가장 바람 직하게는 1:2 내지 1:4의 범위이어야 하는 것으로 밝혀졌다.
본 명세서에 개시된 발명은 임의의 흡액성 기재, 특히 시트 재료에 단량체/점토 슬러리를 충전하는 데 유용하며, 여기서 중합체는 조기 단량체 중합없이, 기재(12)와 접촉하는 동안 중합성 단량체(들)를 완전히 중합시키기에 충분한 중합 촉매 및/또는 중합 개시제로 다공성 기재를 예비충전한 후 계내 중합된다.
또한, 중합 용액은 단량체에 대한 가교제를 포함하는 것이 바람직하다. 유기 단량체와 상용성이고, 유기 단량체를 가교 결합할 수 있으며, 유기 단량체에 적당한 가교제를 사용할 수 있다. 그러나, 가교제는 페놀 포름알데히드, 테레프탈알데히드 및 N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드(MBA) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 바람직한 구체예에서, 가교제는 수불용성 중합체를 계내 형성하기에 충분한 양으로 N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드로 구성된다.
수불용성을 달성하기 위하여 단량체를 가교 결합하기에 충분한 가교제의 임의의 양 또는 가교제 대 단량체의 임의의 비율을 사용할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 사용되는 가교제의 실제량 또는 비율은 다른 인자 가운데, 그 물 흡수 용량(WAC)을 비롯한, 유체 배리어 재료(10)의 소정 특성 또는 성질에 따라 변할 것이다. 예를 들면, 가교제 대 단량체의 비율이 증가함에 따라서 생성된 흡수성 단량체의 수용해도는 감소하는 경향이 있다. 그러나, 또한, 가교제 대 단량체의 비율이 증가함에 따라서, 생성된 흡수성 중합체의 물 흡수 용량(WAC)은 감소하는 경향이 있다. 따라서, 소정의 균형은 유체 배리어 재료(10)를 포함하는 흡수성 중합체의 WAC와 수용해도 사이에 달성되어야 한다. 한 가지 구체예에서, 슬러리(14) 내에 함 유된 가교제 대 단량체의 중량비는 약 1:100 미만, 바람직하게는 약 1:1000 내지 약 1:100, 보다 바람직하게는 1:750 내지 1:250 범위, 가장 바람직하게는 1:600 내지 1:400 범위이다.
또한, 중합 용액 또는 슬러리는 산성 용액인 것이 바람직하다. 구체적으로, 중합 용액은 pH 레벨이 7 미만인 것이 바람직하다. 중합 용액의 pH 레벨은 임의의 방식으로, 그리고 산성 용액을 제공할 수 있으며, 중합 용액을 포함하는 구성요소에 상용성인 임의의 재료 또는 화합물에 의해 조절될 수 있다. 그러나, 중합 용액은 단량체, 예컨대 계내 중화된 폴리아크릴레이트를 형성하는 아크릴산 바람직하게는 50 내지 100 몰%, 보다 바람직하게는 50 내지 90 몰%, 가장 바람직하게는 65 내지 85 몰%를 중화시키는 데 충분한 양의 가성 화합물을 더 포함하는 것이 바람직하다.
단량체 또는 형성된 중합체를 적어도 부분적으로 중화시킬 수 있는 임의의 가성 화합물을 사용할 수 있다. 가성 화합물은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 바람직한 구체예에서, 가성 화합물은 수산화나트륨이다.
이 구체예에서, 전술한 바와 같이, 중합 용액에 첨가되거나 혼합되어 슬러리(14)를 형성할 수 있는 임의의 점토를 사용할 수 있다. 바람직한 수팽윤성 점토는 몬모릴로나이트, 사포나이트, 논트로나이트, 라포나이트, 베이델라이트, 철-사포나이트, 헥토라이트, 사우코나이트, 스테벤사이트 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 스멕타이트 점토이다. 바람직한 점토는 스멕타이트 점토, 바람직하게는 나트륨 스멕타이트 점토, 특히 나트륨 몬모릴로나이트 및 나트륨 벤토나이트이다. 중합 용액(이 점토 구체예에서)이 약 5 중량% 이상의 수팽윤성 점토, 바람직하게는 약 20 중량%의 수팽윤성 점토를 포함하는 한, 다른 비수팽윤성 점토 또는 충전제, 예컨대 탄산칼슘, 탤크, 마이카, 버미큘라이트, 카올린, 이산화티탄, 이산화규소 등을 중합 용액에 첨가할 수 있다.
유기 단량체와 점토의 특정 중량비 또는 상대량은 중합 슬러리 내 단량체, 중화된 단량체 및 점토의 총 중량을 기준으로, 단량체(중화제를 포함함) 약 20 중량% 내지 약 50 중량% 및 점토 약 50 중량% 내지 약 80 중량%의 비율 내에 있도록 선택되는 것이 바람직하다.
본 명세서에 기재된 바람직한 방법 및 물품의 중요한 양태에 따르면, 중합 슬러리(14)는 슬러리(14)의 총 중량을 기준으로, 물 약 50 중량% 미만, 바람직하게는 약 40 중량% 미만을 함유해야 한다. 슬러리(14)는 슬러리(14) 총 중량의 약 30 중량% 내지 약 50 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 구체예에서, 슬러리(14)는 슬러리(14)의 총 중량을 기준으로 물 약 35 중량% 내지 약 45 중량%를 포함하여 피스톤(32)에 의해 펌핑할 수 있다. 약 20 중량% 정도로 낮은 함수량을 가진 슬러리는 컨베이어(도시하지 않음)를 사용하여 기재에 매립하기 위해 기재(12)로 이송되는 한편, 점토와 기재(12)에 걸쳐 단량체의 균일한 분배를 위해 충분한 물을 제공할 수 있다.
도면을 참조하면, 유체 배리어 재료(10)를 연속적으로 생성하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 먼저, 섬유상 기재(12)를 포함하는 지오텍스타일 재료의 층은 중합 촉매 또는 중합 개시제(20)의 욕에 공급되고, 한 쌍의 압착 롤러(22)를 통과하여 과량의 촉매 및/또는 개시제를 제거한다. 대안으로, 중합 촉매 및/또는 중합 개시제는 분무 노즐(31)로부터 기재(12)에 분무 도포될 수 있다. 바람직한 구체예에 따르면, 기재는 중합 촉매 및/또는 중합 개시제로 포화시킨 후, 과량의 중합 촉매의 제거 및/또는 공정으로의 재순환을 위해 포화된 기재(12)의 하면(33)과 접촉하는 진공 장치(35)에 의해 포화된 기재(12)의 하면(33)에 진공을 인가한다. 촉매 충전된 및/또는 개시재 충전된 섬유상 기재(12)는, 과량의 촉매 및/또는 개시제를 제거한 후, 가이드 롤러(24) 아래 및 한 쌍의 수평으로 배치된 매립 롤러(18) 사이에 공급되는데, 슬러리(14)는 촉매 함유 및/또는 개시제 함유(중합 개시) 기재(12)로 압착(압축)된다.
중합 용액 또는 슬러리(14)는 슬러리 용기(26) 내에서 혼합되는데, 여기서 슬러리 성분이 혼합기(16)로 혼합된다. 일단 혼합되면, 바람직하게는 슬러리 용기(26) 내에서 전단 처리되면, 중합 용액은 수팽윤성 점토를 포함하는데, 혼합기(16)는 용기(26)에서 기립하고, 용기(26)는 트랙(28)을 따라 이동하여 용기(26)는 고압의 수직 이동 가능한 피스톤(32)을 포함하는 피스톤 펌프 어셈블리(30) 바로 아래에 배치된다. 그 다음, 피스톤(32)은 용기(26) 내에서 하향 이동하여 고점도의 저함수량 슬러리(14)를 슬러리 확산을 위한 가요성의 8 인치 직경 도관(29)을 통하여 압착 롤러(18) 사이의 V자형 슬러리 수용 홈통 영역으로 밀어낸다. 고점도 슬러리(14)는 좁은 도관을 통하여 압축되기 어려우므로 직경이 약 4 인치 이상인 도관(29)을 사용하는 것이 바람직하다. 압착 롤러(18) 사이에서, 기 재(12)가 압착 롤러(18) 사이로 이동함에 따라서, 중합 개시 촉매 및/또는 개시제를 함유하는 섬유상 기재(12)를 포함하는 지오텍스타일의 층에 퇴적된다. 압축 롤러(18)는 슬러리(14)를 기재(12)의 전체 두께에 매립하기에 충분한 압력으로 슬러리(14)를 기재(12)로 압축한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 중합 촉매 및/또는 중합 개시제를 함유하는 지오텍스타일 재료(12)는 매립 롤러(18)와 접촉하여 통과하는데, 이는 압축력을 인가하여 슬러리(14)를 섬유상 기재(12)의 섬유 사이에 슬러리(14)를 매립한다. 또한, 롤러(18)는 점토를 단량체에 삽입하고, 혼합기(16)에 의해 이미 삽입되어 박리되지 않았다면, 점토를 개개의 소판으로 적어도 부분적으로 박리하기에 충분한 중합 슬러리의 전단을 제공한다.
중합 용액(14)이 점토를 함유하지 않는 경우, 일반적으로 용액(14)은 시트 재료(12)로 펌핑되기에 어려울 정도로 점성은 아니며, 분무 헤드(37)에 의해 중합 개시 시트 재료(12)에 도포되거나, 또는 예를 들면 임의의 다른 수단으로 압착 롤러(18) 사이의 홈통(39)에서 도포될 수 있다.
그 다음, 매립된 슬러리(14)를 가진 압축된 지오텍스타일은 단량체 중합을 위하여 가열기 또는 오븐(34)을 통과하여 생성된 중합체 및 점토, 점토 탁토이드 및 점토 소판을 기재(12)에 연동시킨다. 중합은 생성된 중합체 및 점토와 지오텍스타일 재료의 섬유를 연동시킨다. 그 결과, 유체 배리어 재료(10)가 형성된다. 필요에 따라, 유체 배리어 재료(10)를 이후에 더 건조시킨 후, 롤링 및 패키징 처리할 수 있다.
유체 배리어 재료(10)는 물과 접촉할 때 팽창할 것이다. 물과 접촉시, 섬유상 기재(12)의 미충전 공극 또는 사이 공간이 먼저 수화 중합체 겔로 충전될 것이라는 것을 발견하였다. 중합체 겔을 더 수화시키면, 전체 유체 배리어 재료(10)가 팽창하게 된다. 또한, 20 kPa의 유효 구속 응력의 표준 장입 하에서, 본 명세서에 기재된 유체 배리어 재료의 유체 전도도는 1 x 10-9 cm/초 이하인 경향이 있다는 것을 발견하였다. 또한, 유효 구속 응력이 증가함에 따라서 대체로 유체 전도도는 감소하는 것으로 밝혀졌다.
실시예
아크릴산 354 파운드(11.91 중량%); 나트륨 몬모릴로나이트 점토 1119 파운드(37.65 중량%); 50% 활성 NaOH 용액(활성 NaOH 5.28 중량%) 314 파운드; 물(NaOH로 첨가된 물을 포함하여 45.12 중량%) 1184 파운드; 및 메틸렌 비스아크릴아미드(MBA) 가교제 0.772 파운드(0.03 중량%)를 함유하는 중합 슬러리를 혼합하였다. 첨가된 NaOH는 아크릴산 80 몰%를 중화시키기에 충분하였다.
진공으로 과량의 개시제를 제거한 후, 슬러리를 매립하기 전에 직물이 직물 ft2 당 과황산나트륨 개시제 2.8 그램을 함유하도록 시트 재료를 완전히 포화시키기 위하여, 중합 개시제(16 내지 30% 활성 과황산나트륨을 함유하는 과황산나트륨 용액)에 예비침지시킨, 두께가 2 mm이고, 기본 중량이 0.34 파운드/ft2인 포스 인코포레이티드사의 GEO-4-REEMAY 60 폴리에스테르 직물에 슬러리를 매립하였다. 바람직한 구체예에서, 평방 피트 당 과황산나트륨 총 2.8 그램의 평방 피트 당 과황산나트륨 수용액(28% 활성) 4 내지 14 그램으로 직물을 충전한다. 중합 용액의 바람직 한 습윤 충전은 직물의 평방 피트 당 슬러리 232 그램이다. 5 개의 상이한 샘플을 제조하였으며, 상이한 중량의 슬러리로 각각 충전하고, 상이한 오븐 온도에서 각각 계내 중합시켰다. 표 1에 도시된 데이타는 탈이온수 투과도(DI Perm) 및 3.5% NaCl수(3.5% Salt Perm) 테스트 둘 다에서 더 나은 불투과성이 191℃ 내지 232℃의 저온에서 얻어졌음을 보여준다.
샘플 오븐 온도
℃		 장입
lb/sq. ft		 자유 팽윤
(wet wt/dry wt)		 DI Perm
cm/s		 3.5% Salt Perm
cm/s
1 191 0.2766 13.307 7.80 x 10-10 1.70 x 10-10
2 204 0.2959 12.004 9.06 x 10-10 2.40 x 10-10
3 218 0.2823 13.510 1.20 x 10-09 2.90 x 10-10
4 232 0.2488 14.362 8.40 x 10-10 2.60 x 10-10
5 246 0.2877 14.318 8.30 x 10-10 6.00 x 10-10
비교용 종래 기술
ST 벤토매트 유체 배리어
점토 장입 탈이온수 투과도 염수 투과도 cm/sec
0.85 lb/ft2 2.60 x 10-9 cm/sec 5.0 x 10-6 cm/sec
본 명세서에 기재된 유체 배리어(표 1)에 따라 달성된 투수성과 전형적인 종래 기술 ST 벤토나이트 유체 배리어(표 2)를 비교하면, 본 발명에 다라 제조된 유체 배리어에 대한 투수성이, 특히 염 오염수에 대하여 예기치않게 매우 낮은 것으로 나타났다. 점토 장입이 약 3 배 더 많은 종래 기술의 유체 배리어 조성물은 본 명세서에 기재된 유체 배리어 조성물보다 약 3000 배 이상의 염 오염수를 통과시킨다. 탈이온수에 대하여, 본 명세서에 기재된 조성물의 점토 장입과 비교하였을 때 종래 기술에서 충전된 점토의 중량이 약 3 배 더 많이 함유하는 종래 기술의 유체 배리어 조성물은 본 명세서에 기재된 유체 배리어 조성물보다 약 3 배 더 탈이온수를 통과시킨다.
본 발명의 방법에 따르면, 중합 촉매 또는 중합 개시제를 액체 흡수성 또는 액체 흡착성 기재, 바람직하게는 시트 재료 형태의 다공성 지오텍스타일에 직접 적용하여 중합 개시 기재 또는 시트 재료를 형성함으로써 이후에 중합 개시 기재에 매립되는 단량체는 이 단량체가 기재에 접촉하기 전에 부분적으로 중합하는 일없이 매립된 중합체 고형물을 형성하도록 매립된 단량체의 완전 중합을 위하여 중합 촉매 또는 중합 개시제에 의해 완전히 접촉하게 될 것이라는 것이 밝혀졌다. 기재와 접촉하는 동안의 단량체의 완전 중합은 매립되고 연동된 중합체 고형물을 보유한다는 최상의 결과를 달성하는 것으로 밝혀졌다. 중합 촉매 또는 중합 개시제 단독, 또는 임의로 상기 단량체를 위한 가교제, 및/또는 상기 단량체 또는 형성된 중합체를 위한 알칼리 중화제는 단량체를 기재에 매립하기 전에 다공성 기재에 적용한다.

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  29. 중합체 함유 시트 재료의 제조 방법으로서,
    중합 촉매 또는 중합 개시제를 섬유에 적용하여 중합 개시 섬유를 형성하는 단계;
    중합 개시 섬유를 혼섬(intermingling)하여 인접 접촉하는 섬유를 가진 중합 개시 시트 재료를 형성하는 단계;
    상기 중합 개시 섬유에 중합성 단량체를 적용하여 단량체 함유 섬유를 형성하는 단계;
    섬유에 함유된 단량체를 중합시켜 중합체 용융물 함유 시트 재료를 형성하는 단계로서, 상기 접촉 섬유는 상기 중합체 용융물에 의해 연결되는 것인 단계; 및
    상기 중합체 용융물을 고화시켜 상기 섬유를 상기 중합체로 단단히 상호연결시키는 단계를 포함하며,
    상기 시트 재료는 직포 또는 부직포 지오텍스타일(geotextile) 시트 재료인 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 중합 개시 시트 재료를 형성한 후에 상기 단량체를 상기 중합 개시 섬유에 적용하는 것인 방법.
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