сорбирующий материал для удаления загрязнения нефтепродуктами

Формула изобретения

1. Сорбирующий материал для удаления загрязнений нефтепродуктами, включающий два наружных волокнистых слоя, содержащих полипропиленовые волокна, и скрепленный с этими слоями промежуточный волокнистый слой, содержащий полипропиленовые или полиэфирные волокна и имеющий плотность более низкую, чем плотность наружных волокнистых слоев, отличающийся тем, что волокна наружных и промежуточного волокнистых слоев и все слои скреплены между собой термически, каждый из волокнистых слоев дополнительно содержит бикомпонентные полиэфирные волокна, причем содержание бикомпонентных волокон в каждом из наружных волокнистых слоев выше содержания этих волокон в промежуточном волокнистом слое.

2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что объемная плотность каждого из наружных слоев составляет 0,30-0,40 г/м³, а объемная плотность промежуточного слоя - 0,20-0,24 г/м³.

3. Материал по п. 1, отличающийся тем, что каждый из наружных волокнистых слоев содержит бикомпонентные полиэфирные волокна в количестве 45-50 мас. %, а промежуточный волокнистый слой - в количестве 20-30 мас. %.

4. Материал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что промежуточный волокнистый слой выполнен в виде складчатой структуры с расположением складок, близким к вертикальному.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к материалам для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на поверхности воды и суши. Такие материалы предпочтительны при очистке и удалении нефтесодержащих жидкостей, когда неэффективно применение тяжелого оборудования или в сочетании с последним для доочистки поверхностей.

Материалы могут использоваться в качестве превентивных средств на потенциально опасных объектах (нефтебазах, автопредприятиях, предприятиях воздушного и морского транспорта, магистральных трубопроводах и любых предприятиях, деятельность которых связана с использованием нефтесодержащих жидкостей).

Еще одной областью применения таких материалов является использование их в качестве загрузок в фильтр-установках для очистки поверхностных и сточных вод от нефтепродуктов.

Известен нетканый материал, описанный в патенте США N 5840634 по кл. В 32 В 31/00, опубл. 24 ноября 1998 г., содержащий полиэфирные волокна 0,2-50 денье, которые соединены бикомпонентными волокнами 1-10 денье. Количество бикомпонентного волокна составляет 5-25% от общей массы нетканого материала. Нетканый материал содержит также барьерный слой, составляющий 5-25% от массы материала. Барьерный слой может быть расположен на одной или обеих поверхностях нетканого материала. Барьерный слой состоит из бикомпонентных волокон с теми же характеристиками, что и у бикомпонентного волокна основного нетканого материала.

Такой материал не может быть использован в качестве сорбирующего, поскольку не обладает необходимой плавучестью, что связано с применением в его составе волокон с плотностью более 1 г/см³. Известен сорбирующий материал, описанный в патенте РФ N 2139959 по кл. D 04 Н 1/46, опубл. 20 октября 1999 г. Согласно указанному патенту предложен материал, который включает два наружных волокнистых слоя, каждый из которых предварительно скреплен иглопрокалыванием, и промежуточный слой из синтетических волокон.

Все слои скреплены между собой иглопрокалыванием. При этом наружные слои выполнены из полипропиленовых, а промежуточный слой - из полипропиленовых или полиэфирных волокон, причем наружные волокнистые слои выполнены более плотными, чем промежуточный волокнистый слой.

По большинству сходных существенных признаков и назначению указанный нетканый материал является ближайшим аналогом предложенного.

Обладая достаточными сорбционной способностью и плавучестью, известный материал, однако, имеет относительно небольшую объемность (высокий показатель объемной плотности), что ограничивает возможность его применения в качестве фильтрующей загрузки фильтр-установок для очистки поверхностных и сточных вод от загрязнения нефтепродуктами.

Основная задача изобретения состоит в создании материала, обладающего сочетанием необходимых сорбционных свойств, фильтрующих характеристик, способности к удерживанию собранных нефтепродуктов, плавучести, легкости отжима и извлечения собранного нефтепродукта с многократным использованием материала.

Эта задача решается за счет существенного повышения объемности материала.

Сущность изобретения состоит в совокупности указанных ниже существенных признаков.

Как и известный материал по патенту РФ 2139959 предлагаемый сорбирующий материал для удаления загрязнений нефтепродуктами включает два наружных волокнистых слоя, содержащих полипропиленовые волокна и, скрепленный с этими слоями, промежуточный волокнистый слой, содержащий полипропиленовые или полиэфирные волокна. При этом промежуточный волокнистый слой имеет более низкую плотность, чем наружные волокнистые слои.

В отличие от указанного известного материала в предлагаемом материале волокна наружных и промежуточного волокнистых слоев и все слои скреплены между собой термически.

Каждый из волокнистых слоев дополнительно содержит бикомпонентные полиэфирные волокна. Объемная плотность наружных слоев составляет 0,35-0,40 г/м³, а объемная плотность промежуточного волокнистого слоя - 0,20-0,24 г/м³.

Каждый из наружных волокнистых слоев может дополнительно содержать 40-50 мас.% бикомпонентных волокон, а промежуточный волокнистый слой - 20-30 мас.% этих волокон.

Промежуточный волокнистый слой может быть выполнен в виде складчатой структуры с расположением складок, близким к вертикальному.

На фиг. 1 и 2 схематически представлены поперечные сечения сорбционного материала согласно изобретению, где на фиг.1 представлено поперечное сечение сорбционного материала с обычным расположением слоев, а на фиг.2 - то же, но со складчатым расположением слоев, близким к вертикальному.

Как показано на фиг.1 и 2, материал согласно изобретению включает два наружных волокнистых слоя 1, содержащих полипропиленовые волокна в смеси с бикомпонентными полиэфирными волокнами и расположенный между слоями 1 промежуточный волокнистый слой 2, содержащий полипропиленовые или полиэфирные волокна в смеси с бикомпонентными полиэфирными волокнами. Как показано на фиг. 2, промежуточный слой 2 выполнен в виде складок 4, расположение которых близко к вертикальному. Под термином "бикомпонентные" волокна имеются в виду синтетические (для целей настоящего изобретения полиэфирные) волокна, у которых один из компонентов выполнен из полимера с температурой плавления более низкой, чем температура плавления полимера другого компонента. В качестве таких волокон могут, например, использоваться бикомпонентные волокна типа "ядро-оболочка", у которых "оболочка" выполнена из сополиэфирного полимера с температурой плавления более низкой, чем температура плавления "ядра", выполненного из полиэфирного полимера. Эти волокна под коммерческим наименованием "Wellbond" выпускает, например, фирма Wellmann-Inc. (США) (см. журнал "Nonwovens Abstracts, 1996 г., N 10, c. 517).

Волокна в слоях скреплены между собой термически посредством склеек 3. Склейки 3,образующиеся за счет расплава легкоплавкого компонента бикомпонентных полиэфирных волокон, расположены точечно, преимущественно в местах пересечения волокон.

Благодаря точечному скреплению волокон достигается более низкая объемная плотность материала.

Более высокое содержание бикомпонентных волокон в каждом из наружных слоев 1 материала по сравнению с их содержанием в промежуточном слое 2 приводит к увеличению числа склеек 3 и как следствие к более высокой плотности наружных слоев 1 в сравнении с промежуточным слоем 2.

Таким образом, обеспечивается оптимальная структура сорбирующего нетканого материала.

При использовании циновка из такого материала укладывается на пятно из нефти или нефтепродукта на поверхности воды или суши таким образом, что поверхность слоя 1 приходит в соприкосновение с загрязнением, которое засасывается внутрь открытых пор слоя 1, заполняя их и, передвигаясь к слою 2, перераспределяется по всему объему.

Поскольку слой 1, как более уплотненный, обладает менее развитой суммарной поверхностью пор по сравнению со слоем 2, то загрязнение, попадая в слой 2 и, распространяясь в объеме с большей суммарной площадью поверхности пор, удерживается им в течение требуемого времени.

Еще большая суммарная поверхность пор промежуточного слоя 2 может быть достигнута за счет формирования последнего в виде складок 4, расположение которых близко к вертикальному, как это представлено на фиг.2.

Заполненная циновка снимается с загрязненной поверхности и отжимается для извлечения собранного нефтепродукта.

В зависимости от реологических свойств сорбируемых нефтепродуктов содержание бикомпонентных волокон в наружных слоях может изменяться от 35 до 55 мас.%, предпочтительно 40-50 мас.%, а содержание бикомпонентных волокон в промежуточном слое может изменяться от 15 до 35 мас.%, предпочтительно 20-30 мас.%

Пример 1. Для сбора разлива средних фракций нефтепродуктов (отработанное масло) берется циновка из материала, в котором наружные слои 1 сформированы из смеси полипропиленовых и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 45 мас. %. Объемная плотность каждого из этих слоев - 0,35 г/м³. Промежуточный слой 2 сформирован из смеси полиэфирных и бикомпоненных полиэфирных волокон с содержанием последних 25 мас.%. Объемная плотность этого слоя составляет 0,22 г/м³. Все слои скреплены между собой термически.

Пример 2. Для сбора разливов легких фракций нефтепродуктов (бензина) берется циновка из материала, в котором наружные слои 1 сформированы из смеси полипропиленовых и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 50 мас. %. Объемная плотность каждого из слоев составляет 0,4 г/м³. Промежуточный слой 2 сформирован из смеси полиэфирных и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 30 мас.%. Его объемная плотность составляет 0,24 г/м³. Все слои скреплены между собой термически.

Пример 3. Для сбора разливов тяжелых фракций нефти (мазут) берется циновка из материала, в котором наружные слои 1 сформированы из смеси полипропиленовых и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 40 мас. %. Объемная плотность каждого из слоев 1 составляет 0,30 г/м³. Промежуточный слой 2 сформирован из смеси полиэфирных и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 50 мас.%. Его объемная плотность составляет 0,20 г/м³. Все слои скреплены между собой термически.

Пример 4. Для проведения процесса фильтрации в фильтр-установку закладывается материал, в котором наружные слои 1 сформированы из смеси полипропиленовых и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 40 мас. %. Объемная плотность каждого из слоев 1 составляет 0,30 г/м³. Промежуточный слой 2 сформирован из смеси полиэфирных и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 50 мас.%. Его объемная плотность составляет 0,20 г/м³. Слой 2 имеет складчатую структуру с расположением складок 4, близким к вертикальному. Все слои скреплены между собой термически.

Извлечение нефтепродуктов легко осуществляется любым механическим способом, в частности отжимом в жале валов. При этом циновки из такого материала могут использоваться многократно.

Под термином "волокнистый слой" имеется в виду слой, сформированный из свободно уложенных волокон с помощью известных механических холстообразующих устройств. Формирование промежуточного волокнистого слоя со складчатой структурой с расположением складок, близким к вертикальному, может быть осуществлено, например, по способу "Струтто" (см. брошюру "Netkany textil", 1989, p. 29-36. Sbornik 1989. Doum Techniky CSVTS, Brno).