CS232590B1 - Způsob přípravy polyethylenového monofilu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká přípravy poly ethylenového monofilu kruhového příčného průřezu o průměru 0,1 až 0,5 mm z lineár ního polyethylenu o hustotě vyšší než 950 kg m_3 a indexu toku 0,12 až 0,8 g/10 minut extruzí taveniny polyethylenu kru hovými otvory zvláknovací trysky při zdánlivé smykové rychlosti 800 až 1500 sec~l a při průtahu zvlákněných monofilů pod tryskou v rozmezí 0,9 až 1,7 a ná sledným dloužením na dloužíci poměr 7 až 10.

Description

Vynález se týká přípravy polyethylenového monofilu kruhového příčného průřezu o průměru 0,1 až 0,5 mm z lineárního polyethylenu o hustotě vyšší než 950 kg m^_3 a indexu toku 0,12 až 0,8 g/10 minut extruzí taveniny polyethylenu kruhovými otvory zvláknovací trysky při zdánlivé smykové rychlosti 800 až 1500 sec~l a při průtahu zvlákněných monofilů pod tryskou v rozmezí 0,9 až 1,7 a následným dloužením na dloužíci poměr 7 až 10.

232 590

Vynález se týká způsobu přípravy polyethylenového monofilu kruhového příčného průřezu o průměru 0,1 áž 0,5 mm.

Monofilem rozumíme vlákno, které tvoří jedna fibrila. Syntetické monofily mají většinou kruhový průřez a průměr v rozmezí 0,06 až 2 mm. Připravují se zvláknováním tavenin vláknotvorných polymerů a následným dloužením zvlákněného monofilu za zvýšených teplot. Monofily nacházejí uplatnění jak při rekreační činnosti (rybářské vlasce, tenisové struny) tak i jako polotovar pro výrobu sít, spirálových zdrhovadel, sítí, kartáčů a pod. Syntetické monofily se vyrábí převážně na bázi polykondenzátů, tedy z polyamidů a polyesterů. Z polyolefinů se jako výrobní surovina uplatnil ve vetší míře pouze isotaktický polypropylen, který se osvědčil při výrobě žíní u kěrých není na závadu poměrně vysoká ovalita jejich příčného průřezu. Svalitou se rozumí rozdíl maximálního a minimálního průměru monofilu měřeného ve stejném miste. Podstatně menší uplatnění při výrobě monofilu nachází polyethylen. Polyethylenové monofily ve srovnání s monofily z polykondenzátů se vyznačují velkou nerovnoměrností průměru, podstaně vyšší ovalitou příčného průřezu a nižší pevností. Vlastní výroba polyethylenových monofilů je komplikována zvýšenou přetrhovostí monofilů a to jak ve stadiu tvorby monofilů pod zvlákňovací tryskou tak ve stadiu jejich dloužení. To pak vede ke zvýšení odpadu při výrobě polyethylenových monofilů. Úspěšná příprava polyethylenového monofilu je do značné míry dána složením výchozího polyethylenu, Teologickými poměry při zvlákňování taveniny polyethylenu a při tvorbě nedlouženého monofilu ve stadiu chlazení zvlákněného monofilu.

Podle způsobu polymerace ethylenu můžeme polyethylen rozdělit do dvou základních typů : vysokotlaký rozvětvený nízkohustotní polyethylen a nízkotlaký lineární vysokohustotní póly232 590 λethylen. Hustota lineárního polyethylenu je v rozmezí 950 až 965 kgm^-\ Hustota se stanoví podle ČSN 640111. Pro výrobu póly ethylenových monofilů s dostatečnou hodnotou pevnosti je vhodnější nízkotlaký typ polyethylenu. Fyzikálně mechanické vlastnosti polyethylenu závisí na jeho molekulové-hmotnosti, distribuci molekulových hmotností, molekulární a nadmolekulární struk túře. Pro zpracovatelské technologie je důležitou veličinou molekulová hmotnost. Pro přibližnou informaci o velikosti molekulové hmotnosti polyethylenu poslouží index toku taveniny. Platí relace, že čím je index toku vyšší, tím je molekulová hmotnost polymeru nižší. Index toku taveniny polymeru se stanoví podle ČSN 640681 a u polyethylenu v podstatě vyjadřuje množství taveniny vytlačené za 10 minut při 19O°C pístem o průměru 10 mm tryskou o průměru 2,1 mm a délce 8 mm při zatížení pístu 21,2 N Chování taveniny polyethylenu ovlivňuje i šířka distribuce molekulových hmotností. S rostoucí šířkou distribuce molekulových hmotností se tavenina polymeru stává výrazněji nenewtonská. To znamená, že její zdánlivá tekutost roste rychleji s rostoucím smykovým napětím než u polymerů s úzkou distribucí‘molekulových hmotností, šířku distribuce můžeme informativně posoudit měřením indexů toku při různých smykových rychlostech, tedy při růz ném zatížení vytlačovacího pístu. U polyethylenu se obvykle pou žívá zatížení 21,2 a 212 N. Podíl indexů toku stanoveného při zatížení 212 N k hodnotě indexu toku stanoveného při 21,2 N (I®2l2N^^2l 2lP ^s® ^u lineárního nízkotlakého polyethylenu s úzkou distribucí molekulových hmotností pohybuje přibližně v rozmezí 40 až 50 , v případe velmi široké distribuce je tento podíl v ^rozmezí 150 až 200.

Rovnoměrnost průměru monofilů, ovalita jeho příčného prův řezu a bezporuchový provoz zvláknování je do značné míry ovliv něn i způsobem tvorby nedlouženého monofilů pod tryskou, především hodnotou průtahu, průměrem d_Q kruhového otvoru zvlákňovací trysky, dávkováním a teplotou chladící vody v chladící lázni, ve které se monofily ochlazují před následným procesem dloužení. Průtah je v tomto případě definován jako poměr odtahové rychlosti nedlouženého monofilů po jeho výstupu z chladící lázně ke střední rychlosti V taveniny polyethylenu v otv voru zvláknovací trysky. Střední rychlost V_Q lze vypočítat na základě objemového průtoku Q taveniny polyethylenu a průměru d kruhového otvoru —o trysky na základě vztahu í

232 590

Q

Fa/

Při velkém průtahu, zejména u tavenin s velkými odchykami od newtonského chování může dojít k přerušení polymerního proudu v* taveniny po výstupu z otvoru zvláknovací trysky nebo k periodickým změnám průměru nedlouženého monofilu. Důležitou roli zde hraje i hodnota smykové rychlosti taveniny polyethylenu v otvoru zvláknovací trysky. Její použitelné rozmezí pro úspěšné zvlákňování je dáno jak hodnotou molekulové hmotnosti tak i šířkou distribuce molekulových hmotností. Zdánlivou smykovou rychlost v kruhovém kanálku zvláknovací tyrsky lze vypočítat podle vztahu í

Q

Fa³ ’ o

Předmět vynálezu se týká způsobu přípravy polyethylenového monofilu kruhového příčného průřezu o průměru 0,1 až 0,5 mm z o lineárního polyethylenu o hustotě vyšší než 950 kg m , indexu toku v rozmezí od 0,12 do 0,8 g/10 minut a poměru indexů toku stanovených při 212 N a 21,2 N v rozmezí od 70 do 110, Tavenina takto definovaného polyethylenu se při teplotách 250 až

290°C protlačuje kruhovými otvory zvláknovací trysky při zdán—1 livé smykové rychlosti 800 až 1500 sec a je odtahována vodní chladící lázní o teplotě 15 až 45°C při průtahu 0,9 až 1,7. Zvlákněný monofil je pak dloužen při teplotě vyšší než 80°C na dloužící poměr 7 až 10.

Příprava polyethylenového monofilu podle tohoto vynálezu umožňuje získání monofilu požadovaných vlastností pro náročné aplikace jako je výroba sít při spolehlivém a ekonomickém provozu výrobní linky. Postup přípravy polyethylenových monofilů podle vynálezu je doložen následujícími příklady :

Příklad 1

Nízkotlaký lineární polyethylen se střední distribucí molekulových hmotností o hustotě 956 kg m“ , indexu toku 0,3 g/ 10 minut a poměru indexů toku ^^2l2N^^21 2N “ θθ hyl roztaven v extruderu a tavenina při teplotě 285°C byla dávkována zubovým čerpadlem v množství 14,5 kg/hod. do zvlákňovacího bloku

232 590 opatřeného tryskou s 200 kruhovými otvory, každý o průměru 0,6 mm. Zdánlivá smyková rychlost taveniny v otvoru zvlákňovací trys•t ky byla 1039 sec“ . Vytvořené monofily procházely vzduchovou mezerou 35 mm do chladící vody o teplotě 25°C a byly odtahovány rychlostí 8 m/min při průtahu 1,7. Zvlákněné monofily byly dvpuzonálně dlouženy při teplotě 95 až 1O5°C na celkový dloužící poměr 9. Vydloužené polyethylenové monofily měly průměr 0,15^0,01 mm, ovalitu 0,015 mm, pevnost 10 N, tažnost 28 %_c

Při použití lineárního nízkotlakého polyethylenu o hustotě 958 kg m“ , indexu toku 5 g/10 minut a poměru indexů toku I^2l2í/

1^21 2N ~ nebylo možné přípravu polyethylenového monofilu o průměru 0,15 mm realizovat; v důsledku četných přetrhů monofilů při dloužení a vlnění nedloužených monofilů v chladící lázni.

Příklad 2

Lineární nízkotlaký polyethylen s širokou distribucí moleku—3 lových hmotností o hustotě 954 kg m , indexu toku 0,14 g/lo minut a poměru indexů toku ^2121(/^21 2N byl roztaven v extruderu a tavenina o teplotě 290°C byla dávkována zubovým čerpadlem v množství 18,3 kg/hod do zvlákňovacího bloku opatřeného zvlákňovací tryskou s 90 kruhovými otvory,každý o průměru 0,8 mm. Zdánlivá smyková rychlost v otvoru zvlákňovací trysky byla 1221 sec“¹. Vytvořené monofily procházely vzduchovou mezerou 45 mm do chladící vody o teplotě 20°C a byla odtahovány při průtahu 1,0. Zvlákněné monofily byly dvouzonálně dlouženy při teplotách 95 až 1O5°C na celkový dloužící poměr 9. Vydloužené monofily měly průměr 0,25 - 0,01 mm, pevnost 22 N a tažnost 23 %.

Polyethylenové monofily připravené podle vynálezu lze využít pro výrobu sít. Tyto síta mohou sloužit .jako podpůrné mřížky skládaného dialyzačního filtru umělé ledviny.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (1)

1. 232 590

   Způsob přípravy polyethylenového monofilu kruhového příčného průřezu o průměru 0,1 až 0,5 mm vyznačený tím, že lineární —3 polyethylen o hustotě vyšší něž 950 kg m , indexu toku 0,12 až 0,8 g/10 minut a poměru indexů toku stanovených při zatížení 212 N a 21,2N v rozmezí od 70 do 110 je ve formě taveniny při teplotě 250 až 290°C protlačován kruhovými otvory zvlákňovací trysky při zdánlivé smykové rychlosti 800 až 1500 sec^-'*' do vodní chladící lázně o teplotě 15 až 45°C přičemž vytvořený monofil je odtahován z chladící lázně při průtahu 0,9 až 1,5 a následně dloužen při teplotě vyšší než 80°C na dloužící poměr 7 až 10,