CS277671B6 - Způsob výroby polyolefinových, štěpením alespoň jednovrstvé anizotropní fólie vzniklých vláken a útvarů z nich - Google Patents

Abstract

Postup výroby štěpených vláken zahrnuje míšení polyolefinového granulátu s anorganickým aditivem, zpracování směsi na taveninu, extruzi fólie, dloužení fólie a operaci štěpení anizotropní fólie s následným zformováním vláken, např. do pramenu vláken, přičemž podstata řešení spočívá v tom, Že dloužení fólie s obsahem alespoň 10 % hmotnostních z její hmotnosti mikromletého vápence o velikosti částic do 20 /um je provedeno za tepla jednosměrně alespoň ve třech stupních. Fólie se přitom vydlouží na celkový dloužící poměr o minimální hodnotě alespoň 4, jehož součin s procentním hmotnostním obsahem mikromletého vápence ve fólii dělený hodnotou tloušťky v /um vydloužené anizotropní fólie dosahuje minimálně výsledné hodnoty 2. Vydloužená anizotropnífólie se štěpí při fibrílačním poměru 3 až 6,5. Tímto způsobem výroby se dosáhne optimálních vlastností vláken pro sorpci organických, zejména ropných látek a těchto látek ve směsi s vodou.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby polyolefinových, štěpením alespoň jednovrstvé anizotropní fólie vzniklých fóliových vláken a útvarů z nich a řeší se jím vlákna, vlákenné a textilní útvary se specifickou schopností sorpce organických, zejména ropných látek a těchto látek ve směsi s vodou.

Dvouvrstvá fólie může mít obě dvě vrstvy z polyetylénu nebo polypropylenu a též může být jedna vrstva fólie z polyetylénu a druhá z polypropylenu. V jiném alternativním provedení může alespoň jednu vrstvu fólie tvořit směs obou polymerů, tj. směs polypropylenu a polyetylénu. Alespoň jedna vrstva fólie obsahuje aditivum anorganického původu, například vápenec.

Postup výroby zahrnuje míšení polyolefinového granulátu · s anorganickým aditivem, zpracování směsi na taveninu při teplotách od 180 °C až do 220 °C, extruzi fólie na trysce ve formě trubice, její ochlazení a zformování do pásu, dloužení v anizotropní fólii, operaci štěpení anizotropní fólie s následným zformováním do pramenu vláken nebo další zpracování vzniklých fóliových vláken.

Dosavadní stav techniky

Syntetická vlákna a útvary z nich se stávají stále více předmětem zájmu jiných oblastí spotřeby než pro jaké byly dříve převážně určeny, to je z oblasti mimo odívání a bytového textilu. Toto stále širší uplatnění vláken, vlákenných útvarů a textilií generuje z jejich základních vlastností, které je pak zvláště v oblasti syntetických vláken možno vhodnými, především technologickými přístupy dovést do nových specifických kvalit, kterými se mohou pak dobře uplatnit pro plnění různých specifických funkcí, pro které mají vlákna a textilie z nich zvláště dobré předpoklady. Jsou to především takové funkce, při kterých se uplatní dobré specifické pevnostní ukazatele při relativně nízké hmotnosti užitého materiálu a dále funkce, při kterých je využíváno velkého a členitého měrného povrchu, kterým vlákenné a textilní útvary ze své podstaty disponují. Pouhé využívání těchto základních přirozených předpokladů však pro určitý specifický účel dává jen omezené účinky, které v převážné většině neodpovídají současným požadavkům na intenzívní řešení určitých potřebných problematik a proto lze při těchto omezených účincích očekávat jen omezené využívání a z toho plynoucí omezenou potřebu takových materiálů. Je proto vždy nutno tyto základní přirozené předpoklady vláken a textilií podstatně zintenzivnit, což je předmětem různých technologických řešení, a teprve jejich výsledky dávají pak podle své účinnosti oprávněný předpoklad k širšímu a ekonomickému využití. . ·

Snaha vláknařské a textilní výroby po diversifikaci do širších oblastí vychází většinou ze zmíněných základních předpokladů vláken a textilií, přes které hledá možnost proniknout do řešení problémů různých oborů. Jedním z oborů, kam se však zatím vláknům a textiliím nepodařilo v potřebné míře proniknout, je oblast čištění vod, přestože právě vlákenné a textilní útvary disponují v důsledku své vysoké měrné plochy dobrými předpoklady k určitým uplatněním v tomto oboru. Na druhé straně jsou však vlákna a textilie ve srovnání s dosud užívanými materiály v oblasti čištění vod drahými materiály a tak by při jejich užití bylo třeba dosáhnout příslušně intenzivního nebo vysoce specifického účinku, jakého však bez nového přístupu k řešení základní materiály většinou nedosahují. V poslední době nejsou v oblasti čištění vod dosud plně vyřešeným problémem ropné látky a jejich chlorované deriváty, přesto, že jsou nejčastější příčinou znečištění všech druhů vod včetně vod podzemních. Přitom patří k látkám nebezpečným pro zdraví a hygienu člověka i vůbec veškerého života v přírodě. Protože však jsou tyto látky značně intaktní z hlediska možnosti se jich zbavit chemickou cestou a protože jejich směsi s vodou tvoří buď emulze nebo dokonce pravé roztoky, jsou z takto znečištěných vod špatně odstranitelné.

Zatím se ropné látky z vod ve své základní formě odstraňují fyzikálními způsoby, které využívají především gravitace. Této je však možno užít pouze tam, kde již jsou obě fáze tj. voda a ropná látka výrazně odděleny do dvou samostatných fází nebo kde jsou vytvořeny podmínky pro takové rozdělení. V oblasti proudících vod však lze takové podmínky separace většinou velmi obtížně zabezpečit, nehledě k problémům na styčné ploše obou fází a k problémům, pravé rozpustnosti. . ·

Lepšího vyčištění vody znečištěné ropnými látkami je možno dosáhnout užitím metod pohlcujících ropnou látku do objemných sraženin i když i tento způsob má své problémy při čištění vod od ropných látek na nízké koncentrace. K těmto problémům intenzity čištění přistupuje pak ještě problém likvidace kalů s obsahem ropné látky.

V poslední době je snaha používat k čištění vod od ropných látek sorpčních materiálů, především na bází voluminézních silikátů. Vzhledem k tomu, že tento materiál je v prachové formě, jsou s ním různé problémy, ktré jsou způsobeny právě zmíněnou prachovou formou. Metody sorpce vyžadují organizovaný přístup k čištění, což prachová forma neumožňuje. Dále jsou s touto formou spojeny četné úplavy a potápění tohoto sorbentu.

Jako sorpčních materiálů je snaha používat i vláken a textilií, které mají značnou výhodu v tom, že se jedná o uspořádané útvary, se kterými je možno čištění vod dobře organizovat. Kromě toho jsou vytvářeny většinou z vláken a textilií z polyolefinových materiálů, plovoucích po hladině, stejně jako ropné látky. Daná sorpce je funkcí povrchu, to je, že se zvyšuje při vzrůstajícím povrchu a zintenzivňuje se při vyšší kvalitě tohoto povrchu. K využití této funkce je v oblasti vláken maximální snaha zvyšovat spíše povrch, což je prováděno snižováním průměru užitých vláken až k tzv. mikrovláknům. Takový přístup je však spojen s určitými ekonomickými nároky, jejichž překlenutí je pak řešeno někdy tím, že z těchto vláken je přímo vytvářena netkaná textilie. Přesto nákladnost takového postupu je značná, nehledě k některým dalším problémům u takových vlákenný nebo textilních sorbentů, které se projevují sníženými pevnostními ukazateli a relativně vysokou kapilaritou, která způsobuje větší příjem vody textilií.

V popisu vynálezu k čs. autorskému osvědčení č. 272 116 je uveden prostředek pro odstraňování organických nečistot z vody, zejména ropných produktů, který je proveden ve formě vláken, vlákenných nebo textilních útvarů, vytvořených na bázi rozštěpené alespoň jednovrstvé anizotropní polyolefinové fólie. Vlákna v tomto prostředku jsou minimálně z 50 % hmotnostních tvořena fóliovými vlákny, získanými z polyolefinové fólie. Vlákna mohou obsahovat ve výo± alespoň 3 % hmotnostní aditivum anorganického původu, například vápenec.

Účelem vynálezu je optimálně vyřešit výrobu polyolefinových vláken a útvarů z nich, přičemž vlákna vznikají štěpením anizotropní fólie a jsou určena především pro sorpci organických látek a těchto látek ve směsi s vodou. Řešení je soustředěno na získání potřebných vlastností fóliových vláken a útvarů z nich pro uvedený účel.

Způsob výroby podle vynálezu je určen pro využití v souvislosti s řešením obsaženým v citovaném čs. autorském osvědčení č. 272 116. Vychází ze zveřejněné japonské přihlášky vynálezu č. 25 073/73, týkající se fibrilování plyolefinových filmů. Podle tohoto řešení se 100 dílů polyetylénu nebo polypropylenu smísí s 5 až 100 díly prášku anorganického původu a tato směs se v tavenině extruduje do tvaru filmu a uniaxiálně dlouží za účelem tvorby vláken.

Podstata vynálezu

Nevýhody vpředu uvedené, nemají polyolefinová, štěpením anizotropní fólie vzniklá fóliová vlákna a útvary z nich, určené pro sorpci organických, zejména ropných látek a těchto látek ve směsi s vodou, vyrobené způsobem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že dloužení fólie s obsahem alespoň 10 % hmotnostních z její hmotnosti vápence o velikosti částic do 20 μη a to alespoň v jedné její vrstvě se provádí za tepla jednosměrně alespoň ve třech stupních. Fólie se vydlouží na celkový dloužící poměr o minimální hodnotě 4, jehož součin s procentuálním hmotnostním obsahem vápence ve fólii dělený hodnotou tloušťky v μm vydloužené anizotropní fólie se následně štěpí při fibrilačním poměru 3 až 6,5.

Vzniklý pás fóliových váken může být s výhodou bezprostředně po operaci štěpení rozšířen na větší šířku a ukládán do vrstev a takto vzniklé rouno je zpevněno například mechanicky vpichem. Následně se netkaná textilie adjustuje, například do nábalu nebo se rozřezává na požadované rozměry.

’Vynález je založen na technologii výroby vlákna s povrchem, u kterého je dosaženo vysoké kvality z hlediska jeho schopnosti pro adsorpci organických, zejména pak ropných látek. Tato kvalita spočívá jednak ve velikosti povrchu na hmonostní jednotku a jednak na charakteru tohoto povrchu. Zatím co měrná velikost povrchu roste především se snižováním hodnoty tloušťky anizotropní fólie, je kvalitativní charakter povrchu pak potřebné posuzovat z hlediska smáčivosti tohoto povrchu pro_sorbovanou látku, jakož i z hlediska adhezních sil, které sorbent na svém povrchu vytváří. Při tom je známo, že tyto adhezní síly jsou na značně zakřivených površích a zejména na hranách podstatně vyšší než na rovných plochách. Takový povrch na vlákně je pak způsobem podle vynálezu vytvářen interakcí intenzity dloužení, vyjadřované dloužícím poměrem, a obsahu mikromletého vápence, kdy při určitém dloužícím poměru a určitém obsahu vápence dojde k mechanickému narušení povrchu anizotropní fólie tak, že se na něm objeví četné praskliny, kaverny, póry, což je, jak bylo uvedeno, pro zvýšení adhezních sil výhodné. Při tom samozřejmě i touto členitostí roste velikost povrchu, a je-li pak ještě dosaženo technologickým procesem zvláště tenké anizotropní vydloužené fólie, to je i tloušťky vlákna získaného štěpením této fólie, je toto narušení povrchu ještě markantnější a dostává i jiný, pro adsorpci výhodnější kvalitativní charakter. Je tedy kvalita vlákna z hlediska jeho vhodnosti pro adsorpční procesy dána interakcí především tří pro proces takového vlákna důležitých veličin, to je obsahem vápence o určité velikosti zranění ve vlákně, tloušťku vydloužené anizotropní fólie a užitým celkovým dloužícím poměrem. Přitom je v tomto vztahu tří veličin pro uvedenou interakci potřebné, aby obsah vápence ve vlákně a dloužící poměr byly co největší a dloužením získaná tloušťka anizotropní fólie co nejmenší.

Prověřováním tohoto vztahu bylo shledáno, že je-li násobena hodnota hmotnostního obsahu vápence ve vlákně v procentech dloužícím poměrem a tento součin dělen tloušťkou vydloužené anizotropní fólie v μm, pak výsledná hodnota tohoto vztahu nabývá nad hodnotou 2 významně nových účinků z hlediska prověřované sorpce takto vyrobených vláken.

Způsob podle vynálezu je technicky proveditelný na systému výroby fóliových vláken, který je možno pro tuto výrobu adaptovat užitím určitých úprav. Systém sám o sobě má pro takovou výrobu základní předpoklady, spočívající především ve funkci trysky pro výrobu dvouvrstvé fólie a dále i v možnosti vícestupňového dloužení při relativně vysokém dloužícím poměru. Zvláště výhodný je potom systém pro přípravu výroby dvouvrstvé fólie, kde jednotlivé proudy vstupních surovin jsou vedeny až do tavenin zvlášť a teprve tyto taveniny jsou zavedeny do společné trysky na výrobu fólie a celá výroba je pak již vedena pouze v jedné lince. Způsob výroby je podrobněji vysvětlen na příkladech.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Ze zásobníku je pneudopravou k zpracování na vytlačovacím stroji zavedena směs granulátů, vzniklá v pneudopravě smíšením 36 kg/hod polypropylenu a 54 kg/hod 50%ního koncentrátu mikromletého vápence se zrnem 10 μm v polypropylenu. Tato směs je z pneudopravy odloučena v mísící násypce nad vytlačovacím strojem, kde je směs granulátů ještě míchadlem domíchána. Směs je pak zpracována ve vytlačovacím stroji o průměru šneku 90 mm při teplotách na jednotlivých sekcích v rozmezí 185 až 210 °C. Fólie vytlačená na kruhové trysce a po zchlazení na chladicí dráze 3,5 m je zformována do pásu šířky 0,85 m a odtahována rychlostí 20 m/min, což zabezpečuje základní fólii o tloušťce 110 μm. Tato fólie je kontinuálně zavedena na třístupňový systém jednosměrného dloužení. Dloužení pak probíhá v prvním stupni na dvou blocích, ohřátých na 110 °C a 120 °C při dloužícím poměru 5,2, dále pak v druhém stupni při teplotách 120 °C a 125 °C při dloužícím poměru 1,1 a konečně ve třetím stupni při teplotách bloků 125 °C a 130 °C při dloužícím poměru 1,1. To vede k výstupní rychlosti anizotropní fólie z dloužení 126 m/min a k tloušťce této anizotropní fólie 19 μm. Celkový dloužící stupeň, daný součinem dloužících poměrů v jednotlivých stupních dloužení, pak činí 6,29, což s obsahem vápence ve vlákně, jak je patrno z hmotnostního objemu zavedeného vápencového koncentrátu činí 30 %, dává součin téměř 189. Tento součin dělený tloušťkou anizotropní fólie, tj. hodnotou 19, vede k výsledné hodnotě 9,9, která zaručuje dosažení optimálních vlastností u budoucích vláken nebo výrobků z nich pro sorpci organických látek nebo těchto látek ve směsi s vodou.

Takto připravená anizotropní fólie je potom štěpena štěpícím ojehleným válcem, otáčející se obvodovou rychlostí 600 m/min, tj. při fibrilačním poměru 4,8, který udává poměr obvodové rychlosti štěpícího ojehleného válce k výstupní rychlosti pásu fóliových vláken ze štěpícího zařízení.

Pás fóliového vlákna, vycházející ze štěpícího zařízení rychlostí 125 m/min, je potom příčně shrnut do formy pramenu a zaveden na adjustačním stroji do konví s velkým ukládacím prostorem, čímž je ukončen proces výroby vlákna. Výsledná průměrná hmotnost jednotlivého vlákna činí 23 dtex a jmenovitá plocha dosažená u vlákna potom 0,62 m /g. Vlákno má schopnost přijmout 8 g motorového oleje na 1 g takto připraveného vlákna.

Příklad 2 ’

Ze zásobního sila je pneudopravou veden ke zpracování na jednom extruderu proud polypropylenového granulátu v množství 36 kg/hod. Do téhož potrubí pneudopravy je dávkován 50%tní koncentrát mikromletého vápence o zrnění 15 μm v polypropylenu v množství 24 kg/hod a společný proud pneudopravou promíchaného granulátu je zaveden do mísící násypky nad vytlačovacím strojem. V tomto vytlačovacím stroji je potom tato směs granulátů zpracována při teplotách jednotlivých sekcí postupně od 190 °C až do 215 °C na taveninu, která je podtlakem zavedena do tvarovací trysky fólie. Tam je současně z druhého vytlačovacího stroje jiným vstupem zaveden v množství 40 kg/hod proud polyetylenové taveniny, vyvedený z druhého vytlačovacího stroje. Do této směsi bylo zavedeno 24 kg/hod polyetylénu a 16 kg/hod 50%tního , koncentrátu vápence v polyetylénu a tato směs byla do zmíněné taveniny převedena při působení teplot v jednotlivých sekcích vytlačovacího stroje počínaje 150 °C a konče 210 °C. Příprava fólie byla provedena na kruhové trysce schopné koextruze dvou polymerů, zaváděných v separátních vstupech, ve formě nekonečné trubice, která byla na dráze 3,5 m dlouhé ochlazena vnějším vzduchem a zformována do pásu fólie 0,9 m širokého, který byl odváděn k dloužení rychlostí 18 m/min. Fólie o základní tloušťce 56 μm byla dloužena ve třech stupních na dvou blocích) nejprve v prvním stupni při dloužícím poměru 4,8 při teplotách 110 °C a 115 °C, pak ve druhém stupni při teplotách 120 °C a 123 °C dloužícím poměrem 1,1 a konečně ve třetím stupni při teplotách 123 °C a 125 °C dloužícím poměrem 1,1, takže celkový dloužící

CS 277671 B6 6 poměr byl 5,8 a výstupní rychlost anizotropní fólie z dloužení 105 m/min. Z daných hodnot plyne výsledná tloušťka vydloužené anizotropní fólie 23 μm. Protože koncentrace mikromletého vápence ve vlákně činila v obou vrstvách 20 % hmotnostních, dává součin obou těchto veličin, tj. celkového dloužícího poměru a procentního obsahu vápence ve fólii hodnotu 116. Tento součin dělený hodnotou tloušťky vydloužené anizotropní fólie, tj. číslem 23, vede k výsledné hodnotě vztahu interakce ve výši 5,0, což je v souladu s předpokládanou hodnotou tohoto způsobu výroby, charakterizovaného v patentových nárocích.

Anizotropní fólie takto získaná je vedena k operaci štěpení a je fibrilována při rychlosti fibrilačního válce 440 m/min. tj. s fibrilačním poměrem 4,2. Vlákno takto vzniklé je shrnuto do pramenu a zavedeno k adjustaci do velkoprostorových konví. Jednotlivé vlákno má průměrnou hmotnost 29 dtex. Jeho specifická plocha činí 0,54 m²/g. Vlákno užité k sorpci trichloretylenu má schopnost přijmout 2,5 g tohoto chlorovaného uhlovodíku na 1 g takto vyrobeného vlákna.

Příklad 3

Postup je obdobný s příkladem 2 s tím rozdílem, že pás rozfibrilovaných vláken není zaveden po příčném shrnutí k adjustaci do velkoprostorových konví, ale je po jeho rozšíření do šíře cca 1 m zaveden přes převáděcí systém na vstupní pás rounovacího zařízení, který má rychlost 55 m/min. Na křížovém rounovacím systému je pak tento materiál ukládán na dopravník s šíří 2,8 m, odvádějící vzniklé rouno rychlostí 1,1 m/min . k předvpichovacímu zařízení, kde je rouno vpichem předzpevněno a následně nabaleno do netkané textilie s hmotností 550 g/m v nábalech o délce 10 m. Textilie je vhodná pro zachycování zejména úkapů ropných látek, např. motorového oleje, kterých je schopna přijmout 0,3 g na každý 1 cm takto připravené textilie, přičemž je takto zachycený olej vodou prakticky ' nevymytelný.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný ve vláknařském průmyslu při výrobě syntetických vláken ze štěpitelných fólií, zejména z polyolefinových fólií, přičemž vlákna takto získaná a útvary z nich vyrobené jsou určeny především pro sorpci organických, zejména ropných látek a těchto látek ve směsi s vodou. Vlákna a útvary z nich jsou vhodné rovněž pro odstraňování mastných, parafinových, voskových a pod. nánosů z povrchu pevných předmětů a to bez přítomnosti rozpouštědel, čisticích a saponátových prostředků a pod.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby polyolefinových, štěpením alespoň jednovrstvé anizotropní fólie vzniklých vláken a útvarů z nich, určených pro sorpci organických, zejména ropných látek a těchto T.átek ve směsi s vodou a vlákna, vlákenné nebo textilní útvary z těchto vláken obsahují aditivum anorganického původu, například vápenec, přičemž postup zahrnuje míšení polyolefinového granulátu s anorganickým aditivem, zpracování směsi na taveninu, extruzi fólie na trysce ve formě trubice, její ochlazení a zformování do pásu, dloužení v anizotropní fólii, dále operaci štěpení anizotropní fólie s následným zformováním například do pramenu vláken, který se buď adjustuje nebo dále zpracovává, vyznačený tím, že dloužení fólie s obsahem alespoň 10 % hmotnostních z její hmotnosti vápence o velikosti částic do 20 μm a to alespoň v jedné její vrstvě se provádí za tepla jednosměrně alespoň ve třech stupních a fólie se vydlouží na celkový dloužící poměr o minimální hodnotě alespoň 4, jehož součin s procentuálním hmotnostním obsahem vápence ve fólii dělený hodnotou tloušťky v μm vydloužené anizotropní fólie dosahuje minimálně výsledné hodnoty 2.
2. 2. Způsob výroby podle bodu 1, vyznačený tím, že vydloužená anizotropní fólie se štěpí při fibrilačním poměru 3 až 6,5.
3. 3. Způsob výroby podle bodu 2, vyznačený tím, že po operaci štěpení se pás nekonečných fóliových vláken rozšíří na větší šířku a ukládá do vrstev a takto vzniklé rouno se zpevňuje a následně se netkaná textilie adjustuje, například do nábalu nebo se rozřezává na požadované rozměry.