CS243560B1 - Sposob stabilizácie odpadného materiálu z přípravy polypropylénových vlákien - Google Patents

Description

(54] Sposob stabilizácie odpadného materiálu z přípravy polypropylénových vlákien

2

Spůsob stabilizácie spočívá v tom, že k odpadnému materiálu buď pokrájanému s výhodou predbežne vypratému a odstreďovanému, alebo aglomerovanému, alebo podrtenému, alebo regranulovanému, buď káblikovému s tavným indexom 3,5 až 17, s výhodou 3,5 až 11 g/10 min alebo strižovému s tavným indexom 5 až 70, s výhodou až 25 g/10 min pre jeho použitie ako druhotnej suroviny sa ako stabilizátor používá zlúčenina obecného vzorca

RO — p

r-0 '-0

P-OR kde R má význam uvedený v popise.

Stabilizátor sa přidává v množstve 0,04 až 1,2, s výhodou 0,1 až 0,4 % hmotnostných. Okrem uvedených znakov predmetu vynálezu existujú i ďalšie možné varianty.

Vynález je možné použiť pri výrobě polypropylénových vlákien.

Vynález rieši použitie aralkylfenylfosfltov a zmesných fosfitov na báze pentaerytritolu ako stabilizátorov s viacfunkčným účinkom pri príprave polypropylénových vlákien z ich odpadov, ktoré odpady možu byť tvrdé (od kompaktných až po strunovité), mdkké strunovité, nedížené a čiastočne dížené.

Odpad získaný pri zvlákňovaní má nasledujúce nevýhody:

Pri regenerácii polyméru z odpadu sposobom tavenia bez použitia stabilizátorov sa prlpravujú vlákna so zhoršenou dlhodobou tepelnou, spracovatefskou a světelnou stabilitou, pevnosťou, ťažnosťou a dispergačnými vlastnosťami.

Takto připravené nedížené vlákna z odpadov sú namáhané viac ako dvojnásobné: dvakrát pre pripravenie vlákien — pri bežnej výrobě a z odpadov; navýše pre recyklizáciu — buď drtenie tvrdého a strunovitého odpadu alebo aglomeráciu a regranuláciu nedíženého a mákkého strunovltého odpadu.

V dosledku reakčného mechanizmu s kyslíkom a posobenia vysokých teplot, frikcie, doby trvalosti a dalších podmlenok spracovania a použitia vlákien z odpadov, obsah použitých stabilizátorov ubúda viac ako u běžných vlákien. U nedížených a čiastočne dížených vláknitých odpadov preparácia od povrchu vlákna postupuje do určitého stupňa pri přetavení v objeme polyméru. Je známe, že niektoré zložky (najma silikonováJ preparácie zhoršujú dispergáciu pigmentov aj keď sú v malých množstvách v polypropyléne. Odpad sa preto s určitým rizikom može samostatné použiť ako surovina pre přípravu vlákien.

V literatúre, vrátane aj patentovej, chýbajú údaje o viacfunkčnom posobení organických fosfitových stabilizátorov na zlepšenie vlastností druhotnej suroviny, ktoré bolí zhoršené počas výroby vlákien a recyklizácie odpadov. Právě viacfunkčné působenie přísad má prakticky význam pre požadované zlepšenie kompletu vlastností u polymérnych systémov so zhoršenou predhistóriou, ako sú odpady. Předkládaný vynález dosahuje zlepšenie dlhodobej tepelnej a spracovatefskej stability ako aj dispergačných vlastností.

Tento postup použitia přísad spočívá v nasledovnom. K odpadu bud rozdrvenému (tvrdému-kompaktnému a strunovitému), alebo pokrájanému s výhodou predbežne vytému a odstredovanému alebo aj aglomerovanému (nedíženému, čiastočne dlženému a mákko strunovitému] alebo aj regranulovanému, bud káblikovému s tavným indexom 3,5 až 17, s výhodou 3,5 až 11 g/10 min, alebo strižovému s tavným indexom 5 až 70, s výhodou 6 až 25 g/10 min sa ako stabilizátor používá zlúčenina obecného vzorca . O-A /“O\

RO-P '*Y _ZP~OR 0-^ ^x—o kde R je H alebo představuje trisubstituovanú fenylovú skupinu vzorca

kde

Ri metyl, terc.butyl, l,l‘-dimetylbenzyl alebo cyklohexyl

Rž vodík, metyl, terc.butyl alebo l,l‘-dimetylbenzyl a

R3 vodík, metyl, izopropyl alebo cyklohexyl v množstve 0,04 až 1,2, s výhodou 0,1 až 0,4 % hmotnostných, s výhodou sa ako stabilizátor používá 4,9-di[2-terc.butyl-4-(l,l‘jdimetylbenzylfenoxy ] -3,5,8,10-tetraoxa-4,9-dif osf aspir o [5,5] hendekán.

Stabilizátor može byť okrem v bežnom stave ešte vo formě 1 až 30, s výhodou 5 až 15 % hmotnostných v predzmesi polyméru s výhodou práškového alebo regranulátu. Odpad s přidaným stabllizátorom sa používá ako surovina v tomto stave alebo ešte přetavuje v tavnom zariadení pri 170 až 310, s výhodou 175 až 230 °C a filtruje cez filter s 80 až 1 600, popřípadě s vyšším počtom otvorov na 1 cm².

Regranulát alebo aglomerát, popřípadě drť, je možné použiť či už samostatné ako 100 %-nú surovinu bez použitia (alebo pri použití len pre dotónovanie) pigmentu pre přípravu vlákna alebo v zmesi: medzi sebou, s jemne pořezaným odpadom z vlákien, s běžnými surovinami. Popřípadě je možné použit jemne pořezaný odpad z nedíženého vlákna, ktoré sa mieša s farebnými koncentrátmi a pri miešaní sa přidá uvedený stabilizátor. Přitom je vhodné před přetavením a zvlákňovaním zhomogenizovať 8 až 50 min polymérnu surovinu z odpadu v kúžefovej miešačke alebo v inom vhodnom zariadení.

V případe použitia nestabilizovanej polymérnej suroviny je možné přidat stabilizátor aj pri jej zvláknení. Takto zhomogenizovaná melanžová, s výhodou monoodtieňová surovina sa taví v základnom tavnom šneku pri teplotách 190 až 390 °C alebo súčasne aj v bočnom šneku pri týchto teplo243560 tách. Zvlákňuje sa pri teplotách 200 až 330, s výhodou 210 až 230 °C. Doba odstavenia nedíženého vlákna je 1 až 60 h. Potom sa vlákno díži s rýchlosťou 70 až 1 800, s výhodou 100 až 1 400 m/min a dížiacim pomerom 1:2 až 1: 1,5, s výhodou 1: 2,8 až 1: : 3,5.

Ako ďalšia možnosť odpad vo formě buď aglomerátu, alebo regranulátu alebo drti alebo jemne pořezaného z vlákien alebo zmesi týchto foriem medzi sebou sa přidá v množstve do 40, s výhodou do 5 % na báze polymeru a pomieša v kúželovej miešačke pri trvalosti miešania 8 až 40, s výhodou 20 až 30 min, popřípadě v inom vhodnom zmiešovacom zariadení buď s povodným polypropylénom, alebo s koncentrátem pigmentu, alebo časť vyššie uvedeného množstva sa pomieša s polymérom a ďalšia část s koncentrátom pigmentu.

Obsah přidaného polypropylénu ako aj pigmentu v danej várke sa znižuje úměrně na pridanom polymere a pigmente vo formě odpadu.Spolu s odpadom do zmiešovacieho zariadenia sa možu přidávat' stabilizátory podl'a tabulky 1, bud v bežnom stave, alebo vo formě 1 až 30, s výhodou 5 až 15 % hmotnostných stabilizátora v predzmesi bud polyméru s výhodou práškového, alebo regranulátu.

Takto zhomogenizovaná melanžová, s výhodou monoodtieňová surovina sa taví buď v základnom tavnom šneku pri teplotách 190 až 390 °C, alebo v bočnom — pri 200 až 380 °C, alebo súčasne v obidvoch šnekoch pri týchto teplotách. Zvláknenie, odstavenie a díženie prebiehajú pri vyššie uvedených podmienkach ako u 100 °/o-nej odpadovej suroviny.

Ekonomická výhodnost navrhovaného použitia organických fosfitových stabilizátorov spočívá v tom, že pri výrobě polypropylénových vlákien odpady so súčasným zlepšením niekolkých potřebných vlastností sa využívajú samostatné alebo v malých množstvách ako polymérna surovina, vyfarbená, popřípadě dotónovaná na konečný farebný odtieň. Přitom sa šetří polypropylén a drahé pigmenty. Použité stabilizátory v tomto vynáleze nesfarbujú polymér a majú nízku přchavosť.

Ďalej použitý stabilizátor C v množstve 0,25 % (tabulka 1) je lačnější ako stabilizátor použitý pri spracovaní odpadov v autorských osvedčeniach č. 197 657 z 07. 12.

1981 a č. 198 682 z 15. 04. 1982.

Ďalšie výhody pri tomto postupe použitia stabilizátorov uvedených v tabutke 1 sa javia nižšie teploty o 5 až 110 °C v tavných šnekoch v porovnaní s běžnou výrobou a zlepšená prevádzková istota zvlákňovania a díženia a tým i možnosť zníženia odpadov. Příklad

Na hodnotenie účinnosti sa použil odpad z výroby káblikových vlákien. Tieto vlákna sú vyrábané zvlákňovaním polypropylénu s obchodnou značkou Tiplen H531F. Vyrábaný polypropylénový káblik obsahoval 1,2728 % hmotnostných pigmentov s obchodnou značkou Cromophtal gelb GR (1,0177 % hmotnostných), Cromophtal rot BR (0,1767 % hmotnostných], Nylofil schwarz BLN (0,0784 percent hmotnostných).

Uvedený odpad s vlhkosťou a inými prchavými podielmi sa odstredoval do vlhkosti 1,73 až 2,47 %, pokrájal a potom rovnoměrně poprášil s uvedenými v tabulke 1 množstvami jednotlivých a zmesí stabilizátorov. Následovalo pretavenie pri teplotách 220 až 260 °C a doba tavenia 2 až 2,5 min v tavnom monošneku s prlemerom 80 až 125 milimetrov a filtrovanie cez filter s 624 otvorov na 1 cm².

Časť z připraveného regranulátu, ktorý obsahoval 0,25 % C (tabulka 1) sa znova přetavil a získal sa druhý regranulát pri teplotách 170 až 240 °C, doba tavenia 80 až 100 s a otáčky 280 ot./min v tavnom dvojšneku s priemerom 53 mm a filtrovanie cez filter s 1 600 otvorov na 1 cm². Regranuláty všetkých vzoríek podlá tabulky 1 sa zhomogenizovali v potravinárskej miešačke v priebehu 10 min. Zhomogenizované jednotlivé vzorky sa tavili v extrúderi s priemerom šneku 90 mm a zvlákňovali.

Podmienky tavenia a zvlákňovania boli: teplota taviacich zón 240 °C, teplota zvlákňovania 260 °C, tlak před čerpadlom 7 MPa, tlak za čerpadlom 9 MPa, doba tavenia 15 až 20 min, dávkovanie jedného zvlákňovacieho miesta 300 g/min, zvlákňovacia rýchlosť 435 m/min, počet otvorov vo formě Y v hubici 100, priemer prierezu otvoru hubice 0,346 mm, dížka kapiláry hubice 2 mm.

Tavné indexy sa stanovili na plastomeri Gottfert podta normy. Stupeň dispergácie a maximálna aglomerácia sa hodnotili mikroskopicky, podobné ako je to uvedené v Katalogu analyticko-fyzikálnych metód, vydaného Výskumným ústavom chemických vlákien vo Svite v roku 1977, str. 79 až 82. Ostatné stanovenia sa vykonali podlá běžných metodik.

Nedížené vlákno sa po odstátí dlžilo pri strednej rýchlosti odvalu 280 m/min v pomere 1: 3,154. Teplota dolnej galety bola 112 °C a hornej galety 117 °C. Sledovala sa účinnost malých množstiev samotných stabilizátorov a ich kombinácie v odpade. Získané hodnoty sa porovnávali s hodnotami, najma odpadu bez prídavok (Oj.

Z tabulky 1 je vidieť, že pri přidaní malých množstiev jednotlivých a zmesí stabilizátorov sa súčasne zlepšuje niekolko vlastností polypropylénových vlákien na rozdiel od vzorky O. Pri přidaní do póvodnej suroviny z odpadov látky 0,25 % C a vykonaní spracovatelských stupňov regranulácie a zvlákňovania sa pozoruje vyššia tepelná stabilita polyméru z odpadov posudzujúc od zníženého indexu degradability, respektive od indexu po degradácii, popřípadě tavného indexu odrezok pod hubicou v porovnaní s ostatnými vzorkami (tabulka 1) ako aj s povodnou surovinou (tabuíka 2). Přitom tavný index pri 230 °C odrezok pod hubicou je najnižší a limitně viskozitné číslo nedíženého vlákna je najvyššie pri působení stabilizátora 0,25 °/o C v polymérnej surovině z odpadov v porovnaní s ostatnými vzorkami a najma so vzorkou O (tabulka lj.

Zlepšenie indexu degradability a indexu po degradácii na zvlákňovacej hubici (tabulka 1) po dlhej době pretavenia (2 až 2,5 min v tavnom monošneku s priemerom 80 až 125 mm + 15 až 20 min v extrúderi s priemerom šneku 90 mm -j- 15 min pri degradovaní vzorky v plastomeri -j-4 min pre stanovenie tavného indexu degradovanej vzorky) poukazuje na zvýšenu dlhodobú tepelnú a spracovatefskú stabilitu pri účinku látky 0,25 % C. Přitom zvýšená dlhodobá termická stabilita polymérnej suroviny z odpadov umožňuje zabránenie zmien farby.

Teda stabilizátor 0,25 % C má vyšší účinok na zvýšenie dlhodobej tepelnej a spracovateískej stability (pri spracovatelských stupňoch regranulácie a zvlákňovania) polypropylénových vlákien připravených z ich odpadov v porovnaní so stabilizátorom 0,25 % A, ktorého účinok bol uvedený vo vydaných v CSSR AO č. 197 657 a AO číslo 198 682.

Vyššie uvedené malé množstvá činidiel posobia v širokom rozsahu teploty — od obyčajných teplůt, pri ktorých sa stanovujú dispergácia a maximálna aglomerácia až po teploty stanovenia indexu degradability 280 °C a vyššie (tabulka lj.

Z tabulky 1 je vidieť, že pri přidaní malých množstiev uvedených stabilizátorov sa získává súčasne zlepšenie nového súboru vlastností polymérnej suroviny z odpadu a zhotovených z nej vlákien v porovnaní s odpadom bez prídavok.

Dalej pri působení vyššie uvedených stabilizátorov je možnosť do určitej miery zvýšenia kvality niektorých koncentrátov, zlepšenia zotavovacej schopnosti, oderu, stlačitelnosti, spracovatelnosti ťažkospracovatel'ných odtieňov, vrátane aj bledých a zníženia počtu pretrhov a odpadov nielen vlákien zhotovených z odpadov, ale aj tých z běžných surovin.

Pre zlepšenie najma svetelnej stálosti odpadov namiesto vyššie uvedených stabilizátorov ako aj za ich přítomnosti sa může přidal buď 0,03 až 0,3 % 2-hydroxy-4-n-oktyloxybenzofenón, alebo 0,03 až 0,3 % 2-(2‘-hydroxy-3‘,5‘-di-terc.butylfenyl j -5-chlórbenzotriazol alebo ďalšie substituované hydroxy-benztriazoly alebo sféricky bráněné amíny a organické komplexy Ni.

Odřezky pod hubicou

Tavný index Index po Index pri 230 °C, degradácii, degradability g/10 min g/10 min bulka 1

Nedížené vlákno

Limitně Stupeň Maximálna viskozitné dispergácie aglomerácia, číslo mkm

Odpad bez prídavok (O)

21,77 75,11 3,45 140,00 2,90 51

0,25 % tetrakis-(2,4-di-terc.butylfenylj-4,4‘-bifenyléndifosřonit (A)*j

12,17 41,35 3,40 1,90

0,25 % trls(l-fenyletylf enyl )f osf it (B)*j

0,15 % A + 0,10 % B

12,86 43,25 3,36 144,19 40

0,25 % 4,9-di [ 2-terc.butyl-4- (1,1‘) -dimetylbenzyl)fenoxy] -3,5,8,10-tetraoxa-4,9-difosfaspiro-^^jhendekán (C)*j

9,64 22,67 2,35 147,86 2,40

0,25 % 4,9-di[ 2-terc.butyl-4- (1,1‘ j-dimetylbenzyl (fenoxy]-3,5,8,10-tetraoxa-4,9-difosfaspiro-[5,5‘]hendekán (C‘j*j “)

11,12 26,24 2,36

Vysvětlivky:

*) A,B,C,C‘ — sú skrátené označenia příslušných látok **) C‘ — je to látka C, lenže regranulát bol druhý krát přetavený

10

Tabulka 2

Původná surovina — odpad odstředěný a nepokrájaný z nedížených a čiastočné dížených vlákien

Tavný index pri 230 °C, g/10 min	Index po degradácii, g/10 min	Index degra- dability	Limitně visko- zitné číslo	Stupeň disper- gácie	Maxi- málna aglome- rácia, mkm	Prepa- rácie, % zádrž	Obsah	Prchavé podiely, %
10,09	40,46	4,02	169,67	3,55	67	2,76	0,48	1,73

Vyššie uvedený vynález má aplikačný význam pre optimalizáciu vlastností pri přípravě spracovatelskýeh polymérnych systémov v tomto čísle polypropylénových vlákien a plastifikárskych výrobkov z ich různých druhov odpadov. Předkládaný vynález je možné použit pri výrobě káblikových a strížových polypropylénových vlákien z ich odpadov. Vynález je odskúšaný v prevádzkových podmienkach a pri jeho využití sa dosahujú běžné výrobně výkony a kvalitativně ukazovatele.

Claims (2)

PREDMET

1. Spůsob stabilizácie odpadného materiálu z přípravy polypropylénových vlákien buď pokrájaného, s výhodou predbežne vypratého a odstreďovaného, alebo aglomerovaného, alebo podrteného, alebo regranulovaného, buď káblikového s tavným indexom 3,5 až 17, s výhodou 3,5 až 11 g/10 min, alebo strižového s tavným indexom 5 až 70, s výhodou 6 až 25 g/10 min, pre jeho použitie ako druhotnej suroviny vyznačený tým, že sa ako stabilizátor používá zlúčenina obecného vzorca

O-\ /O\

RO-- Y _XP~OR ₀_7 ''-O kde R je H alebo představuje trísubstituovanú fenylovú skupinu vzorca

V Y N ALEZU kde představuje

Ri metyl, terc.butyl, l,l‘-dimetylbenzyl alebo cyklohexyl

Rz vodík, metyl, terc.butyl alebo l,l‘-dimetylbenzyl a

R3 vodík, metyl, izopropyl alebo cyklohexyl v množstve 0,04 až 1,2, s výhodou 0,1 až 0,4 % hmotnostných.

2. Spůsob podta bodu 1 vyznačený tým, že sa ako stabilizátor používá 4,9-di[2-terc.butyl-4-(l,l‘j-dimetylbenzyl-fenyloxy]-3,5,8,10-tetraoxa-4,9-dif osfaspiro [ 5,5 j hendekán.