DK147767B - PROCEDURE FOR PREPARING ACRYLONITRIL POLYMER FIBER BY EXTRADING A HOMOGENEOUS SINGLE PHASE POLYMER AND WATER MELT - Google Patents
PROCEDURE FOR PREPARING ACRYLONITRIL POLYMER FIBER BY EXTRADING A HOMOGENEOUS SINGLE PHASE POLYMER AND WATER MELT Download PDFInfo
- Publication number
- DK147767B DK147767B DK058174AA DK58174A DK147767B DK 147767 B DK147767 B DK 147767B DK 058174A A DK058174A A DK 058174AA DK 58174 A DK58174 A DK 58174A DK 147767 B DK147767 B DK 147767B
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- water
- polymer
- temperature
- pressure
- melt
- Prior art date
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/08—Melt spinning methods
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F6/18—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polymers of unsaturated nitriles, e.g. polyacrylonitrile, polyvinylidene cyanide
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/28—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F6/38—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds comprising unsaturated nitriles as the major constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Description
i o 147767i o 147767
Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af acylonitrilpolymerfiber ved ekstru-dering af en homogen enkeltfasesmelte af acrylonitrilpoly-mer og vand ved en temperatur over vands kogepunkt ved 5 atmosfæretryk og ved et tryk, hvor vand holdes i flydende tilstand, gennem en spindedyse ind i en vanddampholdig størkningszone.The present invention relates to a process for preparing acylonitrile polymer fiber by extruding a homogeneous single phase melt of acrylonitrile polymer and water at a temperature above the boiling point at 5 atmospheric pressure and at a pressure where water is kept in liquid state through a spinning nozzle. a vapor-containing solidification zone.
Fra beskrivelsen til LU-Patent nr. 66 301 er det kendt at smeltespinde en acrylonitrilpolymer indeholdende 10 en mindre mængde vand valgt således, at over 45% af ni-trilogrupperne i polymeren er hydratiseret eller 80% af de koblede nitrilogrupper er hydratiseret. Den nødvendige hydratiseringstemperatur bestemmes ved ret komplicerede analyser såsom termodifferentialanalyse eller måling af 15 laser-Raman-spektre. Det pågældende polymermateriale er normalt en copolymer indeholdende mindst 85% acrylonitril-enheder. Ved denne kendte fremgangsmåde sigtes specielt på fremstilling af filamenter med en særlig kappe/kernestruk-tur ved ekstrudering af et homogent enkeltfasemateriale 20 gennem en mangehulsdyse og ind i en atmosfære, der eventuelt kan stå under tryk og eventuelt kan indeholde vanddamp, men lige så vel kan indeholde luft eller en blanding af vand og luft. Der sigtes navnlig på tilvejebringelse af forskellige indfarvningsegenskaber hos kappen 25 og kernen samt på opnåelse af filamenter med en silkeagtig diffus glans under opnåelse af en type effektgarn.From the specification of LU Patent No. 66 301, it is known to melt spin an acrylonitrile polymer containing 10 a smaller amount of water selected so that over 45% of the nitrilo groups in the polymer are hydrated or 80% of the coupled nitrilo groups are hydrated. The required hydration temperature is determined by rather complicated assays such as thermodifferential analysis or measurement of 15 laser Raman spectra. The polymeric material in question is usually a copolymer containing at least 85% acrylonitrile units. In this known method, special aim is made to produce filaments with a special sheath / core structure by extruding a homogeneous single-phase material 20 through a multi-hole nozzle and into an atmosphere which may be pressurized and may contain water vapor, as well as may contain air or a mixture of water and air. In particular, the aim is to provide different dyeing properties of the sheath 25 and the core and to obtain filaments with a silky diffuse sheen while obtaining a type of effect yarn.
For at opnå denne diffuse glans arbejdes således, at filamenternes kernedel indeholder en stor andel af mikrohul-rum, og således at kappen udviser stribedannelse, navnlig 30 ved det efter spindingen følgende særskilte stræknings- * trin og eventuelt udkogning i vand og eventuelt tillige afspænding ved opvarmning til knap 200° i luft. Ifølge udførelseseksemplerne er der tale om strækning i et forhold fra 2-8 gange, hvilket sker i et særskilt trin efter 35 selve spindingsoperationen. Ved smeltespindingen aftagesTo achieve this diffuse luster, it is worked so that the core portion of the filaments contains a large proportion of micro-cavities, and so that the sheath exhibits streaking, in particular at the subsequent stretching step and subsequent boiling in water, and possibly also relaxation at heating to just under 200 ° in air. According to the embodiments, stretching is in a ratio of 2-8 times, which occurs in a separate step after the spinning operation itself. At the melt spinning, decrease
OISLAND
2 147767 de nydannede multifilamentgarner ved direkte opspoling uden strækning. Det ses, at længden og dybden på ovennævnte striber, som opstår i kappen ved det særskilte strækningstrin, tilsyneladende forøges (dog ikke konsekvent eller 5 konstant) med stigende strækningsgrad. Uanset om strækning (i et strækforhold på 6 gange) ved det særskilte strækningstrin efter spinding gennemføres i en atmosfære af luft og vanddamp ved 64°C (eksempel 8) eller i en atmosfære af luft og vanddamp ved 140°C (eksempel 10), ud-10 viser de strakte filamenter fremdeles de tilstræbte mikro-hulrum i kernedelen samt stribedannelse på kappen, altså netop således som tilsigtet med den pågældende kendte metode, der først og fremmest beskæftiger sig med forhold af betydning for smeltens hydratiseringsgrad med henblik 15 på tilvejebringelse af en homogen smelte ved en temperatur, hvor der ikke sker væsentlig nedbrydning af polymeren, men ikke indeholder nogen egentlig redegørelse for, hvorledes de foretagne variationer i spindekammerets atmosfære såsom variation af tryk, temperatur og vanddampindhold spil-20 der ind på de fremstillede filamenters egenskaber ud o-ver sikringen af den ønskede stribedannelse og indfarvningsevne .2 147767 the newly formed multifilament yarns by direct winding without stretching. It will be seen that the length and depth of the aforementioned stripes which occur in the jacket at the separate stretching stage appear to be increased (though not consistently or consistently) with increasing stretching degree. Whether stretching (in a stretching ratio of 6 times) at the separate stretching step after spinning is performed in an atmosphere of air and water vapor at 64 ° C (Example 8) or in an atmosphere of air and water vapor at 140 ° C (Example 10), 10, the stretched filaments still show the desired micro-cavities in the core portion as well as streaking on the sheath, precisely as intended by the known prior art method, which deals primarily with matters of importance for the degree of hydration of the melt in order to provide a homogeneous melt at a temperature where there is no significant degradation of the polymer but does not contain any actual explanation of how the variations in the atmosphere of the spinning chamber such as variation of pressure, temperature and water vapor content affect the properties of the filaments produced. o Ensure the desired streaking and dyeing ability.
Den foreliggende opfindelse er derimod specielt rettet på gennemførelse af fremgangsmåden på en særlig 25 rationel måde, således at der foretages strækning af de nydannede filamenter i direkte tilslutning til spindingen, dvs. under aftrækning fra dysen. Det er herved konstateret, at man kan tilvejebringe et overraskende højt strækforhold under orientering, samtidig med, at der spares meget energi 30 ved at foretage strækningen på den endnu varme, men dog størknede smelte. Endvidere beskæftiger særlige aspekter af opfindelsen sig med tørring af de nydannede fibre under specifikke betingelser for at tilvejebringe en særlig balance for fordampningen af vanddamp. Formålet her-35 med er at minimere huddannelse på de fremstillede fibre, 3 o 147767 idet man netop ønsker at undgå ovennævnte kappe/kernestruk-tur, og idet man tværtimod ønsker dannelse af tørrede fibre, som er helt fri for mikrohulrum og tværtimod fremstår fuldstændig klare og under opnåelse af fuld styrke, uden 5 at det er nødvendigt at underkaste dem et særskilt efter-strækningstrin.The present invention, on the other hand, is particularly directed to carrying out the method in a particularly rational manner, so that the newly formed filaments are stretched in direct connection to the spinning, ie. while subtracting from the nozzle. It has been found hereby that a surprisingly high stretching ratio can be obtained during orientation, while at the same time saving a great deal of energy 30 by doing the stretching on the still warm but solidified melt. Furthermore, particular aspects of the invention are concerned with drying the newly formed fibers under specific conditions to provide a special balance for the evaporation of water vapor. The purpose of this is to minimize skin formation on the fibers produced, precisely wanting to avoid the above-mentioned sheath / core structure, and on the contrary desiring to form dried fibers which are completely free of micro cavities and on the contrary appear completely clear and achieving full strength without the need to subject them to a separate post-stretching step.
I overensstemmelse hermed er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at størkningszonen indeholder mættet vanddamp og holdes på en temperatur under poly-10 mer/vandsammensætningens smeltepunkt, men højst 20°C under dette smeltepunkt, og at det fremkommende ekstrudat strækkes i et strækforhold på mindst 25 gange med hensyn til smeltens lineære hastighed gennem spindedysen, medens ekstrudatet stadig befinder sig i størkningszonen.Accordingly, the process according to the invention is characterized in that the solidification zone contains saturated water vapor and is kept at a temperature below the melting point of the polymer / water composition, but not more than 20 ° C below this melting point and that the resulting extrudate is stretched at a stretching ratio of at least 25 times with respect to the linear velocity of the melt through the spinning nozzle while the extrudate is still in the solidification zone.
15 Ved en foretrukken udførelsesform for fremgangsmå den ifølge den foreliggende opfindelse smeltespindes acry-lonitrilpolymer, som en enkeltfasesmelte af acrylonitril og vand ved en temperatur Tf, som ligger over blandingens smeltetemperatur M og over 100°C (vands kogepunkt ved at-20 mosfæretryk), ved at smelten ekstruderes gennem en spinde-dyse direkte ind i en størkniiigszone, der holdes under vanddamptryk, idet følgende betingelser opretholdes: (a) vanddamppartialtrykket er mellem 56% og 110% af vanddamps tryk ved temperaturen T^, (b) temperaturen T er i det mindste 25 lige så stor som vands mætningstemperatur ved et lige så stort damptryk som partialtrykket p, og (c) det totale tryk P er mindst lige så stort som partialtrykket p, og det netop fremkomne ekstrudat strækkes til et strækkeforhold på 25 til 250 i den under tryk stående størkningszone.In a preferred embodiment of the process, the acrylonitrile polymer is melt-spun according to the present invention as a single-phase melt of acrylonitrile and water at a temperature Tf which is above the melting temperature of M and above 100 ° C (boiling water at atmospheric pressure). by extruding the melt through a spinning nozzle directly into a solidification zone maintained under water vapor pressure, maintaining the following conditions: (a) the water vapor partial pressure is between 56% and 110% of water vapor pressure at temperature T 2, (b) temperature T is at least 25 as large as the saturation temperature of water at an equal vapor pressure as the partial pressure p, and (c) the total pressure P is at least as large as the partial pressure p, and the newly obtained extrudate is stretched to a tensile ratio of 25 to 250. in the pressurized solidification zone.
30 Ved en foretrukken udførelsesform for fremgangs måden ifølge opfindelsen tørres fibrene ved en temperatur over 90°C, idet vandtab fra de frisk smeltespundne fibre i det væsentlige forhindres ved temperaturer under ca. 90°C, indtil tørring er gennemført. Herved minimeres 3g tendensen til dannelse af hulrum og mikrohulrum i sådanne fibre.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the fibers are dried at a temperature above 90 ° C, since water losses from the freshly melt-spun fibers are substantially prevented at temperatures below ca. 90 ° C until drying is complete. This minimizes the 3g tendency for cavities and micro cavities to form in such fibers.
4 o U77674 o U7767
Ved den kendte smeltespinding af organiske polymere såsom polyamider, polyestere og polyolefiner og ved kendt vådspinding eller tørspinding af acrylonitrilpolymere skal filamenterne efter ekstrudering og aftrækning i tilslut-5 ning til spinding, f.eks. ved at passere en stråledyse, hvor de rives med af strømmen af f.eks. luft eller vand, underkastes en sekundær strækning eller efterstrækning for at orientere polymermolekylerne efterfulgt af et afspændingstrin under opvarmning for at lette eller udløse indre spændin-10 ger, så de ønskede gode fiberegenskaber udvikles. Det er derfor af helt overraskende og uventet aspekt, når det nu ved den foreliggende opfindelse har vist sig, at de ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede filamenter ikke behøver at underkastes et sådant sekundært stræknings-15 eller efterstrækningstrin. De karakteristiske gode fiberegenskaber hos acrylonitrilpolymerfibre kan således ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fås blot ved at afspænde sådanne fibre ved forhøjet temperatur. Dvs., at de ved af-trækningen fra spindedysen allerede er underkastet en meget 20 kraftig strækning, således at et sekundært stræknings- eller efterstrækningstrin helt kan udelades.In the prior art melt spinning of organic polymers such as polyamides, polyesters and polyolefins, and in the known wet spinning or dry spinning of acrylonitrile polymers, the filaments should be extruded and extruded after spinning, e.g. by passing a jet nozzle where they are shredded by the current of e.g. air or water, is subjected to a secondary stretch or stretch to orient the polymer molecules followed by a relaxation step during heating to facilitate or release internal stresses so as to develop the desired good fiber properties. It is therefore quite surprising and unexpected when it has now been found in the present invention that the filaments made by the process of the invention need not be subjected to such a secondary stretching or stretching step. Thus, the characteristic good fiber properties of acrylonitrile polymer fibers can be obtained by the method of the invention merely by relaxing such fibers at elevated temperature. That is, when they are pulled from the spinning nozzle, they are already subjected to a very strong stretch, so that a secondary stretching or stretching step can be completely omitted.
De acrylonitrilpolymere, som kan anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er polymere eller polymerblandinger som indeholder over ca. 50 mol% acrylonitrilen-25 heder. Foruden homopolyacrylonitril kan anvendes copolyme-re af acrylonitril med en eller flere dermed copolymeriser-bare monoolefiniske monomere. Sådanne monomere indbefatter acrylsyre, α-chloracrylsyre og methacrylsyre, methacrylaterne såsom methylmethacrylat, ethylmethacrylat, butylme-30 thacrylat, methoxymethylmethacrylat, β-chlorethylmethacry-lat og de tilsvarende estere af acrylsyre og a-chloracryl-syre, vinylbromid, vinylchlorid, vinylfluorid, vinyliden-bromid, vinylidenchlorid, allylchlorid, 1-chlor-l-bromethy-len, methacrylonitril, allylalkohol, acrylamid og methacryl-35 amid, α-chloracrylamid eller mono-alkylsubstituerede produk- 5 o 147767 ter deraf, methylvinylketon, vinylcarboxylater såsom vinyl-formiat, vinylacetat, vinylchloracetat, vinylpropionat, vi-nylstearat og vinylbenzoat, N-vinylimider såsom N-vinyl-phthalimid og N-vinylsuccinimid, methylenmalonsyreestere, 5 itaconsyre og itaconsyreestere, N-vinylcarbazol, vinylfuran, alkylvinylethere, vinylsulfonsyrer, såsom vinylsulfonsyre, styrensulfonsyre, methallylsulfonsyre, p-methallyloxybenzen-sulfonsyre og deres salte, ethylen-a,f3-dicarboxylsyrer eller deres anhydrider eller derivater såsom diethylcitraconat, di-10 ethylmesaconat, styren, dibromstyren, vinylnaphthalen, vinylsubstituerede tertiære heterocycliske aminer såsom vinyl-pyridinerne og alkylsubstituerede vinylpyridiner, f.eks. 2--vinylpyridin, 4-vinylpyridin, 2-methyl-5-vinylpyridin og lignende, 1-vinylimidazol og alkylsubstituerede 1-vinylimid-15 azoler såsom 2-, 4- eller 5-methyl-l-vinylimidazol, vinylpyr-rolidon, vinylpiperidon og andre monoolefiniske copolymeri-serbare monomere materialer. Acrylonitrilpolymere eller -polymerblandinger kan indeholde varierende mængder enheder af en eller flere comonomere, f.eks. i alt ca. 5, 10, 15, 20, 20 25, 30 eller 40 mol% comonomer, beregnet på det-totale copo- lymermateriale, og de kan have molekylvægte i området fra 10.000 til 200.000 f.eks. ca. 20.000, 40.000, 50.000, 60.000, 70.000, 85.000, 100.000 eller 130.000.The acrylonitrile polymers which can be used in the process of the invention are polymer or polymer blends containing over 50 mol% acrylonitrile units. In addition to homopolyacrylonitrile, copolymers of acrylonitrile with one or more copolymerizable monoolefinic monomers can be used. Such monomers include acrylic acid, α-chloroacrylic acid and methacrylic acid, the methacrylates such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, methoxymethyl methacrylate, β-chloroethyl methacrylate, and the corresponding esters of acrylic acid and vinyl chloride, bromide, vinylidene chloride, allyl chloride, 1-chloro-1-bromethylene, methacrylonitrile, allyl alcohol, acrylamide and methacrylamide, α-chloroacrylamide or monoalkyl substituted products thereof, methyl vinyl ketone, vinyl carboxylate, vinyl carboxylate vinyl acetate, vinyl chloroacetate, vinyl propionate, vinyl stearate and vinyl benzoate, N-vinylimides such as N-vinylphthalimide and N-vinylsuccinimide, methylene malonic acid esters, itaconic acid and itaconic acid esters, N-vinylcarbazole, vinyl furanol p-methallyloxybenzenesulfonic acid and their salts, ethylene-α, β-dicarboxylic acids or their anhydr ids or derivatives such as diethyl citraconate, diethyl mesaconate, styrene, dibromo styrene, vinyl naphthalene, vinyl substituted tertiary heterocyclic amines such as the vinyl pyridines and alkyl substituted vinyl pyridines, e.g. 2 - vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 2-methyl-5-vinylpyridine and the like, 1-vinylimidazole and alkyl-substituted 1-vinylimidazoles such as 2-, 4- or 5-methyl-1-vinylimidazole, vinylpyrrolidone, vinylpiperidone and other monoolefinic copolymerizable monomeric materials. Acrylonitrile polymers or polymer blends may contain varying amounts of units of one or more comonomers, e.g. total approx. 5, 10, 15, 20, 20 25, 30 or 40 mol% of comonomer, based on the total copolymer material, and may have molecular weights in the range of 10,000 to 200,000 e.g. ca. 20,000, 40,000, 50,000, 60,000, 70,000, 85,000, 100,000 or 130,000.
Acrylonitrilpolymerens nedbrydningsområde henfører til 25 det temperaturinterval, inden for hvilket acrylonitrilpolymere lider nedbrydning, der sædvanligvis viser sig ved misfarvning efter sådanne temperaturer i det normale tidsrum til at udsmelte og ekstrudere polymermaterialet. Sædvanligvis begynder dette nedbrydningsområde ved ca. 180°C til ca. 220°C, af-30 hængigt af polymersammensætningen osv. og strækker sig opad derfra. Hvor polymerens kvalitet i produktet ikke er kritisk, og hvor en vis polymernedbrydning kan tolereres, kan enkelt-fase-smelten opvarmes til temperaturer helt ind i nedbrydningsområdet, men i almindelighed foretrækkes lavere tempera-35 turer for at undgå nedbrydning. Som oftest har man ønsket, at 147767The degradation range of the acrylonitrile polymer refers to the temperature range within which acrylonitrile polymers suffer degradation, which usually results from discoloration at such temperatures in the normal time to melt and extrude the polymeric material. Usually, this degradation region begins at about 180 ° C to approx. 220 ° C, depending on the polymer composition, etc. and extending upwardly therefrom. Where the quality of the polymer in the product is not critical and where some polymer degradation can be tolerated, the single-phase melt can be heated to temperatures all the way into the degradation region, but generally lower temperatures are preferred to avoid degradation. Most often, one wishes that 147767
OISLAND
6 fibrene var så fri for hulrum og mikrohulrum som muligt, nemlig for at sikre bedre trækbrudstyrke og højere slidstyrke og bedre farvbarhed hos de tættere fibre, som er fri for hulrum. Netop disse fordele opnås med den foreliggende opfindelse ved 5 hvilken acrylonitrilpolymerfibrene smeltespindes således, at udviklingen af hulrum eller mikrohulrum hindres.The 6 fibers were as free of voids and micro voids as possible, namely to ensure better tensile strength and higher wear resistance and better colorability of the denser fibers which are void free. These advantages are precisely achieved by the present invention by which the acrylonitrile polymer fibers are melt spun to prevent the development of voids or micro voids.
Enkeltfasesmelten af acrylonitrilpolymer og vand til smeltespinding indeholder et sted mellem ca. 10% og ca. 35% vand, hvilket afhænger af acrylpolymersammensætningen og an-10 dre variable. Disse ca. 10 til ca. 35% vand skal fordampes, enten straks eller senere, til frembringelse af de tørre acry-lonitrilpolymerfibre, som man finder i de færdige produkter såsom tekstiler, især beklædning, tæpper, gulvtæpper osv. Således som her anvendt er "tørre" fibre sådanne, som indehol-15 der nogenlunde den ligevægtsfugt, fibrene antager efter at være udsat for omgivelsesbetingelser med ringere fugtindhold.The single phase melt of acrylonitrile polymer and water for melt spinning contains somewhere between approx. 10% and approx. 35% water, which depends on the acrylic polymer composition and other variables. These approx. 10 to approx. 35% water must be evaporated, either immediately or later, to produce the dry acrylonitrile polymer fibers found in the finished products such as fabrics, especially apparel, rugs, carpets, etc. As used herein, "dry" fibers are such as containing approximately the equilibrium moisture the fibers assume after being exposed to ambient conditions of inferior moisture content.
For acrylonitrilpolymerfibre betyder dette, at de tørre fibre indeholder mindre end de ca. 5% tilbageholdt fugt. Dannelsen af mikrohulrum i fibrene hidrører fra forkert tørring af de 20 nyspundne fibre. Tillades disse fibre at afkøle og tørre helt eller delvis ved moderate eller lave temperaturer, har det vist sig, at der dannes hulrum og mikrohulrum. Korrekt tørring til minimering eller hindring af dette fænomen kræver, at de nydannede fibre forhindres i at tabe vand, indtil de tør-25 res ved forhøjet temperatur, dvs. over ca. 90°C.For acrylonitrile polymer fibers, this means that the dry fibers contain less than the approx. 5% retained moisture. The formation of micro cavities in the fibers results from improper drying of the 20 newly spun fibers. Allowing these fibers to cool and dry completely or partially at moderate or low temperatures has shown that voids and micro cavities have been formed. Proper drying to minimize or prevent this phenomenon requires that the newly formed fibers are prevented from losing water until they are dried at elevated temperature, ie. over approx. 90 ° C.
Ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse foretages tørring af de nydannede fibre straks efter spinding ind i en varm vanddampholdig størkningszone under tryk, idet de passerer direkte ind i og gennem et opvarmet kammer, hvori 30 de tørres i omgivelser, som holdes over ca. 100°C, hvorhos det opvarmede kammer kan indeholde luft ved ca. samme temperatur og tryk som vanddampen i størkningszonen.In the process of the present invention, drying of the newly formed fibers is carried out immediately after spinning into a hot water vapor-containing solidification zone under pressure, passing directly into and through a heated chamber in which they are dried in an environment which is maintained over ca. 100 ° C, where the heated chamber can contain air at approx. the same temperature and pressure as the water vapor in the solidification zone.
Ved en anden måde til korrekt tørring holdes de nydannede fibre våde (hvis de afkøles til under 90°C), indtil de 35 kan tørres over 90°C. Som illustration af dette træk kan næv-In another way of proper drying, the newly formed fibers are kept wet (if cooled to below 90 ° C) until they can be dried above 90 ° C. By way of illustration of this feature,
OISLAND
7 147767 nes en fremgangsmåde, hvor de nydannede fibre efter at have forladt en varm størkningszone under tryk afkøles i et vandbad og derefter genopvarmes, medens de stadig er våde, i et tørreapparat, der opererer således, at fibrene tørres over 5 90°C. Ved denne fremgangsmådesekvens forekommer krusning af de nydannede fibre, medens disse stadig er våde, men før det indledende tørringstrin. Den således opnåede krusning er normalt meget stabil og vil blandt andet modstå udretning under efterfølgende tekstilbehandling på f.eks. kårder osv., selv 10 om de udsættes for varmt vand, f.eks. i et farvebad.A process in which the newly formed fibers, after leaving a hot solidification zone under pressure, is cooled in a water bath and then reheated, while still wet, in a dryer operating so that the fibers are dried above 5 90 ° C. In this process sequence, ripple of the newly formed fibers occurs while still wet, but before the initial drying step. The ripple thus obtained is usually very stable and will withstand, among other things, straightening during subsequent textile treatment on e.g. curds, etc., even if exposed to hot water, e.g. in a color bath.
Under afprøvninger, som har tilknytning til denne anden type fremgangsmåde, iagttages et overraskende fænomen.During tests associated with this second type of method, a surprising phenomenon is observed.
Når de nydannede fibre efter at have forladt spindedysen afkøles til stuetemperatur, bliver fibren hvid og mat uigen-15 nemsigtig på grund af dannelsen af hulrum og mikrohulrum deri.When the newly formed fibers, after leaving the spinning nozzle, are cooled to room temperature, the fiber becomes white and matte opaque due to the formation of voids and micro voids therein.
Når disse hvide gennemskinnelige, men matte fibre opvarmes på en varm plade til ca. 120°C, bliver de gennemsigtige på grund af vandets genopløsning i polymeren, idet hulrummene og mikro-hulrummene forsvinder. Når disse gennemsigtige fibre afkøles 20 til stuetemperatur umiddelbart efter at være blevet gennemsigtige, viser den hvide matte gennemskinnelighed sig på ny på grund af, at vandet "udfældes" fra polymeren og gendanner hulrummene og mikrohulrummene. Dette fænomen kan gentages med flere opvarmningsafkølingscycler. Men når fibrene én gang har mi-25 stet tilstrækkeligt vand ved forhøjet temperatur til, at de bliver tørre, fører afkøling af fibren derefter stadig til en gennemsigtig fiber, som er fri for hulrum og mikrohulrum.When these white translucent but matte fibers are heated on a hot plate to approx. 120 ° C, they become transparent due to the redissolution of the water in the polymer as the voids and micro-voids disappear. When these transparent fibers are cooled to room temperature immediately after becoming transparent, the white matte translucency reappears due to the water "precipitating" from the polymer and restoring the cavities and microspheres. This phenomenon can be repeated with several heating cooling cycles. However, once the fibers have lost enough water at elevated temperature to make them dry, cooling of the fiber still leads to a transparent fiber which is free of voids and micro cavities.
For at fastlægge arbejdsbetingelserne for en specifik acrylonitrilpolymer fremstilles en blanding af acrylonitril-30 polymeren og vand, som opvarmes under tryk til en tilstrækkelig temperatur til at bevirke smeltning. Hvis der frembringes en enkeltfasesmelte, konstateres minimumstemperaturen, som kræves til at fremkalde smeltning (temperaturen Μ). I øvrigt henvises til gængs bestemmelse af fasediagrammer, jfr. også teg-35 ningens fig. 2 med tilhørende tekst nedenfor.To determine the working conditions of a specific acrylonitrile polymer, a mixture of the acrylonitrile polymer and water is prepared which is heated under pressure to a sufficient temperature to effect melting. If a single phase melt is produced, the minimum temperature required to induce melting (temperature Μ) is found. Reference is also made to the usual determination of phase diagrams, cf. also FIG. 2 with accompanying text below.
147787 8 o147787 8 o
En række polymerprøver udsættes for mættet vanddamp i en autoklav i hver 5 minutter ved stigende temperaturer. Polymerens smeltepunkt i mættet vanddamp er den minimale temperatur, hvor flydning forekommer. Den smeltede poly-5 mers overflade ser glasagtig ud, og polymerpartikler bindes stærkt sammen. Denne minimumtemperatur er givet ved linien AE, som fremgår af fig. 2, der grafisk viser smeltepunktet som funktion af vandindholdet.A series of polymer samples are subjected to saturated water vapor in an autoclave every 5 minutes at rising temperatures. The melting point of the polymer in saturated water vapor is the minimum temperature at which flow occurs. The molten polymer surface looks glassy and polymer particles bond strongly. This minimum temperature is given by line AE, as shown in FIG. 2, which graphically shows the melting point as a function of the water content.
Når først smeltelinién AE er kendt, bestemmes mini-10 mumvandindholdet, som er nødvendigt til fusion ved denne temperatur. Dette minimumvandindhold og temperaturen udgør tilsammen punktet A. Ved dette punkt er alt vand hydrogenbundet til acrylonitrilpolymeren, og intet frit vand består som sekundær fase. En prøve af polymeren blan-15 det med en kendt mængde vand anbringes i en stålcelle udstyret med et glasvindue. Cellen forsegles til opretholdelse af det ved prøven frembragte tryk. Cellen opvarmes i et oliebad, således at prøven kan iagttages til enhver tid. Ved en række særskilte afprøvninger anbringes prø-20 ver indeholdende forskellige forhold mellem vand og polymer i cellen, og denne opvarmes til den ved linien AE anførte temperatur. Når overskud af vand er til stede, er to faser synlige, når polymeren smelter. Prøver med progressivt lavere vandindhold afprøves, indtil der fås en prøve, 25 hvor kun én fase er synlig, hvilket giver punktet A ved denne koncentration. Ved yderligere reduktion af forholdet mellem vand og polymer, vil smeltning ikke forekomme ved den ved linien AE gengivne linie.Once the melting line AE is known, the minimum water content necessary for fusion at this temperature is determined. This minimum water content and temperature together constitute point A. At this point, all water is hydrogen bonded to the acrylonitrile polymer, and no free water exists as a secondary phase. A sample of the polymer blended with a known amount of water is placed in a steel cell equipped with a glass window. The cell is sealed to maintain the pressure generated by the sample. The cell is heated in an oil bath so that the sample can be observed at any time. In a series of separate tests, samples containing different water-polymer ratios are placed in the cell and heated to the temperature indicated by line AE. When excess water is present, two phases are visible as the polymer melts. Samples with progressively lower water content are tested until a sample is obtained, where only one phase is visible, giving the point A at this concentration. Upon further reducing the ratio of water to polymer, melting will not occur along the line represented by line AE.
For at bestemme fasediagrammets smelteområde er 30 det nødvendigt at konstatere linierne ABF og ACG således som vist i fig. 2. Dette gøres ved i stålcellen at anbringe prøver af polymer, hvis vandindhold i det ene tilfælde er 5 til 10% over vandindholdet ved koncentrationen ved punktet A. Linien ABF bestemmes ved at lokali-35 sere det punkt, der repræsenterer den temperatur og kon-In order to determine the melting range of the phase diagram, it is necessary to ascertain the lines ABF and ACG as shown in FIG. 2. This is done by placing samples of polymer in the steel cell whose water content is in one case 5 to 10% above the water content at the concentration at point A. The line ABF is determined by locating the point representing the temperature and temperature. -
OISLAND
9 147767 centration, ved hvilken blandingen af polymer og vand med lavere vandmængde smelter til enkelt fase. Linien ACG konstateres ved at lokalisere det punkt, ved hvilken tofase-5 blandingen af polymer og vand med større mængde vand går over til en enkeltfase efter at være passeret gennem en tofaset flydende tilstand. Da fysisk blanding er vanskelig at opnå i den forseglede celle kan dette punkt være temmelig tidsrøvende at komme frem til.9, 147767 center at which the mixture of polymer and water with lower volume of water melts into a single phase. The line ACG is found by locating the point at which the two-phase mixture of polymer and water with greater amount of water passes into a single phase after passing through a two-phase liquid state. Since physical mixing is difficult to achieve in the sealed cell, this point can be quite time consuming to arrive.
10 Efter lokalisering af punktet A og linierne ABF og ACG trækkes linien BC ved en temperatur ca. 30°C over temperaturen ved punktet A. Området ABC under den stiplede linie BC definerer det operable enkeltfasesmelteområde, idet temperaturer herover bevirker nedbrydning.After locating the point A and the lines ABF and ACG, the line BC is drawn at a temperature approx. 30 ° C above the temperature at point A. The area ABC below the dashed line BC defines the operable single-phase melting region, with temperatures above this decomposing.
15 Almindeligvis vil enkeltfasesmeltesammensætningerne befinde sig et eller andet sted i området mellem ca. 10% og ca. 35% vand med tilsvarende 90% til ca. 65% acryloni-trilpolyraer. Hvis enkeltfasesmeltesammensætningen for en specifik acrylonitrilpolymer/vand-blanding viser sig 20 at have nyttige lave smeltepunkter (nemlig tilstrækkelig langt under polymersønderdelingstemperaturområdet) inden for et bredt område, anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen især de sammensætninger inden for et sådant interval, som repræsenterer de laveste mængder vand, navnlig 25 intervallets nedre halvdel.Generally, the single-phase melt compositions will be somewhere in the range of between about 10% and approx. 35% water with corresponding 90% to approx. 65% acrylonitrile polyureas. If the single-phase melt composition of a specific acrylonitrile polymer / water mixture is found to have useful low melting points (namely, well below the polymer decomposition temperature range) within a wide range, the method of the invention in particular uses the compositions within such range which represent the lowest amounts. water, especially the lower half of the interval.
Somme tider kan vandmængden variere uden for dette område, idet der stadig dannes en enkeltfasesmelte. F.eks. kan mere vand anvendes, hvis der tilsættes et tredje materiale (såsom en i vandet opløselig polymer, en hydro-30 fil polymer som sammen med vandet danner en smelte, et findelt hydrofilt fast stof eller en hydrofil væske), som fastbinder overskud af vand, således at acrylonitrilpoly-meren forekommer i enkeltfasesmelte. Dette tredje materiale må ikke i væsentlig grad blande sig i dannelsen af en 35 enkelt-fasesmelte med vandet. Dette tredje materiale kan 147767 o ίο være foreneligt med acrylonitrilpolymeren, og de frembragte produkter kan være en ensartet blanding, eller det tredje materiale kan indgå som permanente indlejringer deri. Dette tredje materiale kan være uforeneligt, hvil-5 ket gør produktet let fibrillerbart. Dette materiale kan være let at fjerne, f.eks. ved vaskning med vand eller organisk væske, således at der efterlades en porøs struktur. Sådanne tredje materialer indbefatter hygroskopiske eller vandopløselige polymere såsom polyvinylalkohol, 10 polyethylenglycol, polyacrylamid og derivater deraf, poly-acrylsyre, polyvinylpyrrolidon, polyelektrolytter, proteiner såsom gelatine, casein og findelte hydroskopiske faste stoffer såsom silicagel, stivelse, aluminiumchlor-hydrat, aluminiumoxid-gel, diatoméjordarter, kaolinler-15 jordarter og molekylsigter og andre vandbindende midler såsom anhydrider, f.eks. eddikesyreanhydrid, og uorganiske salte såsom vandfrit natriumsulfat, calciumchlorid, na-triumphosphat osv..Occasionally, the amount of water may vary outside this range, forming a single-phase melt. Eg. more water may be used if a third material is added (such as a water-soluble polymer, a hydrophilic polymer which together with the water forms a melt, a finely divided hydrophilic solid or a hydrophilic liquid) which binds excess water, so that the acrylonitrile polymer occurs in single-phase melt. This third material must not interfere substantially in the formation of a single-phase melt with the water. This third material may be compatible with the acrylonitrile polymer, and the products produced may be a uniform mixture, or the third material may form as permanent embeds therein. This third material may be incompatible, which makes the product easily fibrillable. This material can be easily removed, e.g. by washing with water or organic liquid, leaving a porous structure. Such third materials include hygroscopic or water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyacrylamide and derivatives thereof, polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, polyelectrolytes, proteins such as gelatin, casein and finely divided hydroscopic solids such as silica gel, starch, aluminum chloride, aluminum chloride, aluminum chloride, diatomaceous earths, kaolin clays and molecular sieves and other water-binding agents such as anhydrides, e.g. acetic anhydride, and inorganic salts such as anhydrous sodium sulfate, calcium chloride, sodium phosphate, etc.
Ifølge den foreliggende opfindelse ekstruderes en 20 enkeltfasesmelte af acrylonitrilpolymeren og vand ved en temperatur (T^) over sammensætningens minimumfusionstemperatur (M), men fortrinsvis ikke mere end 30°C over en sådan temperatur, gennem en spindedyse direkte ind i en størkningszone under tryk, hvori opretholdes et vist tryk, 25 en vis temperatur og visse sammensætningsbetingelser. Disse betingelser i størkningszonen, som tillader meget høje strækforhold og -hastigheder i stråledysen, er således, at sammensætningens profil taget tværs over det nydannede ekstrudats tværsnit forbliver forholdsvis flad, efterhån-30 den som den bevæger sig bort fra spindedysens overflade, idet der bevares en forholdsvis høj koncentration af smeltehjælpemiddel (vand) i det nydannede ekstrudat, og det nydannede ekstrudats temperatur bringes ned under ekstru-deringstemperaturen ved afkøling, men ikke mere end ca.According to the present invention, a single phase melt of the acrylonitrile polymer and water is extruded at a temperature (T +) above the minimum fusion temperature (M) of the composition, but preferably not more than 30 ° C above such temperature, through a spinning nozzle directly into a pressurized solidification zone. wherein a certain pressure, a certain temperature and certain composition conditions are maintained. These conditions in the solidification zone, which allow very high stretching ratios and velocities in the jet nozzle, are such that the profile of the composition taken across the cross section of the newly formed extruder remains relatively flat as it moves away from the surface of the nozzle, maintaining a relatively high concentration of melting aid (water) in the newly formed extrudate, and the temperature of the newly formed extrudate is brought down below the extrusion temperature upon cooling, but not more than ca.
35 20°C under minimumfusionstemperaturen M. Ved "sammensæt- o 147767 11 ningens profil... forbliver forholdsvis flad" forstås, at koncentrationen af acrylonitrilpolymer i nærheden af den nydannede ekstrudats overflade og koncentrationen af acrylonitrilpolymer dybt inde i det nydannede ekstrudat er no-5 genlunde den samme (f.eks. ikke mere end ca. 10% og fortrinsvis ikke mere end ca. 5% forskellige med hensyn til absolut polymerkoncentration) for ethvert enkelt tværsnit taget i det nydannede ekstrudat. Naturligvis kan vandets koncentration ændres i tværsnittet for det nydannede eks-10 trudat, efterhånden som dette bevæger sig bort fra spinde-dysen ved aftrækning af det spundne filament igennem størkningszonen; men mindst 70% af vandkoncentrationen i enkelt-fase-fusionssmelten vil dog stadig være til stede. For at opnå disse ekstrudatbetingelser i størkningszonen, som 15 holdes under tryk, regulerer man fortrinsvis omgivelsesbetingelserne deri, idet disse overholdes som følger. Det absolutte partialtryk p for vanddamp deri er fortrinsvis 56 til 110% og helst mellem 80 og 100% af vands damptryk ved ekstruderingstemperaturen Tf. Temperaturen T i stræknings-20 zonen under tryk er mindst lige så høj som vands kogepunkt ved et damptryk lig partialtrykket p i størkningszonen og kan gå opad til en temperatur, ved hvilken der sker væsentlig nedbrydning af det nydannede ekstrudat, skønt det dog foretrækkes at holde temperaturen T i nærheden af det angivne 25 områdes nedre ende. Det totale tryk P i størkningszonen skal være i det mindste lig med partialtrykket p, men bør fortrinsvis ikke overstige 25 gange dette partialtryk p. Selv højere totaltryk kan benyttes; men sådanne er sædvanligvis uønskede. Den værdi, med hvilken totaltrykket P over-30 stiger partialtrykket p, hvis noget sådant er tilfældet, hidrører fra andre fluider såsom luft, nitrogen, svovldioxid, osv. Fortrinsvis er totaltrykket P lig med eller overstiger ikke nævneværdigt partialtrykket p, og helst er der kun meget lidt om overhovedet nogen anden gas eller væske 35 til stede. Anvendelse af ovenstående betingelser i størk-35 "below the minimum fusion temperature M." The profile of the composition ... remains relatively flat "means that the concentration of acrylonitrile polymer near the surface of the newly formed extrudate and the concentration of acrylonitrile polymer deep within the newly formed extrudate is no. 5 resembles the same (e.g., no more than about 10% and preferably no more than about 5% different in absolute polymer concentration) for any single cross-section taken in the newly formed extrudate. Of course, the water concentration can be changed in the cross-section of the newly formed extrudate as it moves away from the spinning nozzle by pulling the spun filament through the solidification zone; however, at least 70% of the water concentration in the single-phase fusion melt will still be present. In order to achieve these extrudate conditions in the solidification zone, which are kept under pressure, the ambient conditions therein are preferably controlled, these being observed as follows. The absolute partial pressure p for water vapor therein is preferably 56 to 110% and most preferably between 80 and 100% of water vapor pressure at the extrusion temperature Tf. The temperature T in the stretching zone under pressure is at least as high as the boiling point of water at a vapor pressure equal to the partial pressure of the solidification zone and can go up to a temperature at which substantial degradation of the newly formed extrudate occurs, although it is preferred to maintain the temperature. T near the lower end of the specified 25. The total pressure P in the solidification zone must be at least equal to the partial pressure p, but should preferably not exceed 25 times this partial pressure p. Even higher total pressure can be used; but such are usually undesirable. The value by which the total pressure P exceeds the partial pressure p, if any, derives from other fluids such as air, nitrogen, sulfur dioxide, etc. Preferably, the total pressure P is equal to or does not significantly exceed the partial pressure p, and most preferably there is very little if any other gas or liquid at all. Application of the above conditions in solidification
OISLAND
12 147767 ningszonen medfører grænsekontrol med fordampningshastigheden af vandet fra det nydannede ekstrudat. Ved udtrykket "grænsekontrol" med fordampningen forstås, at fordampningshastigheden for vand fra overfladen af det nydannede 5 ekstrudat højst er lige så stor som diffusionshastigheden for vand i det nydannede ekstrudat til dets overflade, og som en konsekvens heraf er sammensætningen taget tværs over det nydannede ekstrudats tværsnit forholdsvis ensartet, medens den befinder sig inden for størkningszonen.The evaporation zone provides boundary control with the evaporation rate of the water from the newly formed extrudate. The term "boundary control" of the evaporation means that the rate of evaporation of water from the surface of the newly formed extrudate is at most equal to the rate of diffusion of water in the newly formed extrudate to its surface, and as a consequence the composition is taken across the newly formed extrudate. cross section relatively uniform while within the solidification zone.
10 Medens det nydannede ekstrudat befinder sig i denne størkningszone, meddeles det en nedadgående strækning ved at sendes gennem en stråledyse til et strækforhold på 25 og op til 250, men fortrinsvis fra 35 til 150. Den lineære hastighed gennem spindedysen beregnes på computer ved at 15 dividere rumfanget pr. tidsenhed af smelten, som ekstruderes med det totale tværsnitsareal af alle åbningerne i spindedysen. Strækforholdet for det spundne filamentbundt er den lineære hastighed, når det passerer et trækkeorgan (såsom en drevet cylinder eller trådfremføringsvalse, hvis 20 periferihastighed sættes lig filamentbundens lineære hastighed) divideret med den lineære hastighed gennem spindedysen.While the newly formed extrudate is in this solidification zone, a downward stretch is transmitted by passing through a jet nozzle to a tensile ratio of 25 and up to 250, but preferably from 35 to 150. The linear velocity through the spinning nozzle is calculated on the computer by 15 divide the volume per time unit of the melt, which is extruded with the total cross-sectional area of all the openings in the spinning nozzle. The tensile ratio of the spun filament bundle is the linear velocity when passing a pulling member (such as a driven cylinder or wire feed roller whose peripheral velocity is set equal to the linear velocity of the filament bundle) divided by the linear velocity through the spinning nozzle.
Uden for de ovenfor definerede områder med hensyn til temperatur, tryk og sammensætningsbetingelser for størkningszoneomgivelserne fås sådanne ekstremt høje strækhastigheder 25 og strækforhold for det spundne bundt ikke. Selv om man kan opnå dette høje forhold mellem spindehastighed og aftrækshastighed alene i størkningszonen dvs. i et enkelt trin, er det dog også muligt at opnå et ønsket totalt strækforhold i to stadier, nemlig et første stadium eller trin med et 30 strækforhold på 5 til 150 efterfulgt af et andet stadium eller trin med et strækforhold på ca. 1,1 til 30 eller endog mere til frembringelse af den totale værdi for forholdet mellem spindehastighed og aftrækshastighed fra størkningszonen.Outside of the above defined ranges of temperature, pressure and composition conditions for the solidification zone environment, such extremely high tensile rates and tensile ratios for the spun bundle are not obtained. Although this high ratio between spin speed and pull-off speed can only be achieved in the solidification zone ie. however, in a single step, it is also possible to achieve a desired total stretch ratio in two stages, namely a first stage or step with a stretch ratio of 5 to 150 followed by a second stage or step with a stretch ratio of approx. 1.1 to 30 or even more to produce the total value of the spin-to-pull ratio ratio from the solidification zone.
Da filamenter fremstillet ved fremgangsmåden ifølge 35 opfindelsen ikke kræver nogen sekundær strækning eller efter-Since filaments made by the method of the invention do not require any secondary stretching or retention.
OISLAND
13 147767 strækning i modsætning tilf hvad der er sædvanligt ved smeltespinding af andre organiske filamenter og tørspin-dings- eller vådspindingsfremgangsmåder til fremstilling af acrylonitrilpolymerfibre, kan filamenterne, som kommer 5 fra størkningszonen, opsamles direkte, eller de kan afspændes i en tilstand, hvor de frit kan krympe, ved en hvilken som helst af de kendte fremgangsmåder til gennemførelse af noget sådant, f.eks. ved at lede dem over en opvarmet fødevalse til en trådfremføringsvalse, som bevæger sig lang-10 sommere, eller ved at sende dem på et transportbånd gennem en atmosfære afmættet vanddamp under tryk.In contrast to what is usual in the melt spinning of other organic filaments and dry spinning or wet spinning methods for preparing acrylonitrile polymer fibers, the filaments coming from the solidification zone can be collected directly or can be relaxed in a state where they can freely shrink, by any of the known methods of carrying out any such, e.g. by passing them over a heated feed roller to a wire feed roller which moves long-summers, or by passing them on a conveyor belt through an atmosphere of saturated water vapor under pressure.
Til yderligere og mere detaljeret forklaring på opfindelsen og de herved betingede fordele tjener den følgende mere udførlige beskrivelse og eksemplerne, hvori gennem-15 gås foretrukne udførelsesformer i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser en skematisk illustration af et anlæg til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen ved fremstilling af filamenter, og 20 fig. 2 viser et fasediagram for det på anlægget i fig. 1 spundne acrylonitrilpolymer-vandsystem.For further and more detailed explanation of the invention and the advantages thereof, the following more detailed description and the examples which illustrate preferred embodiments of the drawings, wherein FIG. 1 shows a schematic illustration of a plant for carrying out the method according to the invention in the manufacture of filaments; and FIG. 2 shows a phase diagram of the system of FIG. 1 spun acrylonitrile polymer water system.
I fig. 1 vises alment et ekstruderingsapparat 11 forsynet med en spindedyse 12, ved hvis udgangsende findes et størkningskammer 13, der er under tryk og er ind-25 rettet til at modtage ekstrudatet, som kommer frem fra spindedysen 12. Ekstruderingsapparatet 11 er her vist som et stempelekstruderingsapparat, hvori en cylinder 15 er forsynet med et snævert tilpasset stempel 16, der kan bevæges ved ikke viste organer, således at det tvinger ind-30 holdet i cylinderen 15 ned gennem spindedysen 12 og direkte ind i størkningskammeret 13. Med cylinderen 15 opvarmes en enkeltfasesmelte 17 til den ønskede temperatur ved hjælp af ikke viste varmeorganer såsom dampkapper eller elektriske varmelegemer monteret i væggen på cylinderen 15, 35 der også er forsynet med et termometer 18 og et manometer 14 147767 o 19, som styrer temperaturen og trykket inde i ekstruderings-apparatet 11 linder smelte/spindingsoperationen. Skønt ekstruder ingsapparatet 11 her er vist som et stempelekstrude-ringsapparat, er det klart, at også andre typer ekstrude-5 ringsapparater såsom snekkeekstrudere, gearpumper osv., der er velkendte til smeltespinding af andre organiske polymere, kan benyttes.In FIG. 1, an extrusion apparatus 11 is provided generally provided with a spinning nozzle 12, at whose output end is a pressurized solidification chamber 13 adapted to receive the extrudate emerging from the spinning nozzle 12. The extrusion apparatus 11 is shown here as a piston extrusion apparatus. wherein a cylinder 15 is provided with a narrowly adapted piston 16 which can be moved by means not shown, forcing the contents of the cylinder 15 down through the spinning nozzle 12 and directly into the solidification chamber 13. With the cylinder 15, a single phase melt is heated. 17 to the desired temperature by means of heating elements not shown, such as vapor hoods or electric heaters mounted in the wall of the cylinder 15, 35 also provided with a thermometer 18 and a pressure gauge 14, which controls the temperature and pressure inside the extrusion apparatus. 11 relieves the melt / spin operation. Although the extruder 11 is shown here as a piston extruder, it is clear that other types of extruder such as worm extruders, gear pumps, etc., well known for melt spinning other organic polymers can be used.
Ved udgangen fra ekstruderingsapparatet 11 er monteret en spindedyse 12, som kan være forsynet med cirkulære 10 eller aflange åbninger til spinding af runde eller flade filamenter. Ekstrudatet, som kommer frem fra spindedysen 12, er her vist som filamenter 21, som løber direkte ind i trykstørkningskammeret 13, hvorfra bundtet aftages og strækkes under spænding ved hjælp af en hurtigtroterende 15 cylinder eller trådfremføringsvalse 22, som tilvejebringer de ekstremt høje bundtstrækforhold og -hastigheder, som netop er mulige ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Trykstørkningskammeret 13 er forsynet med en indgang 24, gennem hvilken damp og eventuelt luft under tryk og ved for-20 højet temperatur kan tillades adgang, samt en afgang 25, hvorfra væske kan fjernes efter behov, og et termometer 26 og et manometer 27 til styring af temperaturen og trykket inde i kammeret 13. Desuden er kammeret 13 ved sin afgang forsynet med et tryktæt lukke 28, der her er illustreret 25 som en lang tynd spalte, der kun er en lille smule større end diameteren af filamentbundtet 21, som passerer igennem den. Andre trykforseglingsorganer kan anvendes, f.eks. som illustreret nærmere i beskrivelsen til f.eks. USA-patent nr. 2.708.843, nr. 2.920.934, nr. 2.932.183, nr. 3.012.427, nr.At the exit of the extrusion apparatus 11 is mounted a spinning nozzle 12, which may be provided with circular 10 or elongated openings for spinning round or flat filaments. The extrudate emerging from the spinning nozzle 12 is shown here as filaments 21 which run directly into the pressure-drying chamber 13, from which the bundle is taken off and stretched under tension by a fast-rotating cylinder or wire feed roller 22 which provides the extremely high bundle draw ratios and speeds that are possible in the process of the invention. The pressure drying chamber 13 is provided with an inlet 24 through which steam and possibly air under pressure and at elevated temperature can be allowed access, as well as an outlet 25 from which liquid can be removed as required, and a thermometer 26 and a pressure gauge 27 for control. of the temperature and pressure inside the chamber 13. Furthermore, at its exit, the chamber 13 is provided with a pressure-tight closure 28, illustrated here 25 as a long thin slit which is only slightly larger than the diameter of the filament bundle 21 passing through the. Other pressure sealing means may be used, e.g. as illustrated in more detail in the description for e.g. U.S. Patent No. 2,708,843, No. 2,920,934, No. 2,932,183, No. 3,012,427, No.
30 3.027.740, nr. 3.037.369, nr. 3.046.773, nr. 3.066.006, nr.30 3,027,740, No. 3,037,369, No. 3,046,773, No. 3,066,006, No.
3.083.073, nr. 3.118.154, nr. 3.126.724, nr. 3.127.151 og nr. 3.152.379, som angår kontinuerlig afspænding af filamen ter af acrylonitrilpolymere under superatmosfærisk vanddamptryk ved forhøjede temperaturer.No. 3,083,073, No. 3,118,154, No. 3,126,724, No. 3,127,151, and 3,152,379, which relate to the continuous relaxation of filaments of acrylonitrile polymers under superatmospheric water vapor pressure at elevated temperatures.
35 15 o 14776735 15 o 147767
Fra cylinderen eller trådfremføringsvalsen 22, som eventuelt kan være anbragt inde i trykkammeret 13 eller uden for dette således som her illustreret, kan filamenterne 21 opvikles på et garnnøgle 30 ved hjælp af et her 5 ikke vist hensigtsmæssigt opviklingsorgan, eller fortrinsvis kan filamenterne 21 afspændes i et vanddampkammer 33, hvori vanddamp under superatmosfærisk tryk og forhøjet temperatur tillades at komme i kontakt med filamenterne 21, som holdes i en afspændt tilstand, hvor de frit kan krym-10 pe. Dette er kendt teknik, og det er nærmere beskrevet i f.eks. ovenstående række USA-patentskrifter. I vanddampkammeret 33 fødes filamenterne 21 gennem en indgangstrykforsegling, som heller ikke er vist, og ved hjælp af indgangsvalser 35 transporteres de på et transportbånd 36, 15 ved hvilke de sendes gennem vanddampkammeret 33 til afgangsvalser 37, som føder de afspændte filamenter gennem en afgangstrykforsegling, som heller ikke er vist, ud fra vanddampkammeret 33 til opvikling på et garnnøgle 40 ved hjælp af et heller ikke vist hensigtsmæssigt opspolings-20 organ.From the cylinder or wire feed roller 22, which may be optionally disposed within the pressure chamber 13 or outside thereof as illustrated herein, the filaments 21 may be wound onto a yarn wrench 30 by means of a suitable winding means not shown here, or preferably the filaments 21 may be tensioned in a water vapor chamber 33 in which water vapor under superatmospheric pressure and elevated temperature is allowed to come into contact with the filaments 21 which are kept in a relaxed state where they can freely shrink. This is known in the art, and is further described in e.g. the above series of United States patents. In the water vapor chamber 33, the filaments 21 are fed through an inlet pressure seal not shown either, and by means of input rollers 35 they are conveyed on a conveyor belt 36, 15 through which they are passed through the water vapor chamber 33 to discharge rollers 37 which feed the relaxed filaments through a discharge pressure seal. also not shown, from the water vapor chamber 33 for winding on a yarn wrench 40 by means of a suitable winding means not shown as well.
Det er velkendt at inkorporere forskellige additiver i polymersmelter før ekstrudering til at modificere egenskaberne hos de fremstillede filamenter eller forbedre deres spindeevne. Sådanne additiver kan være sta-25 bilisatorer såsom lysstabilisatorer, varmestabilisatorer, antioxidanter, gasfasestabilisatorer, stabilisatorer mod ultraviolet lys osv., pigmenter, farvestoffer, midler til frembringelse af klarere farver eller mere lysende hvidhed, brandhæmmende midler, antibakterielle midler, midler 30 til modvirkning eller formindskelse af changering eller til forøgelse af changering, antistatiske midler, materialer til at bibringe spindemassen aktive steder for tilknytning eller fastbinding af farvestoffer, porøsitetsfremkaldende midler, midler til forøgelse af fibrildan-35 nelse, smudshæmmende midler, fyldstoffer, forstærkningsmid-It is well known to incorporate various additives into polymer melts prior to extrusion to modify the properties of the filaments made or improve their spinning ability. Such additives may be stabilizers such as light stabilizers, heat stabilizers, antioxidants, gas phase stabilizers, ultraviolet light stabilizers, etc., pigments, dyes, brightening or brightening agents, flame retardants, antibacterial agents, antifouling agents, or reducing or enhancing change, antistatic agents, materials for imparting spinning mass active sites for attaching or bonding dyes, porosity inducing agents, fibrillation enhancers, antifouling agents, fillers, reinforcing agents,
OISLAND
16 147767 ler, mikroindkapslede materialer, latexer osv.. Ved praktiseringen af den foreliggende opfindelse kan mindre mængder (f.eks. op til ca. 25%) af sådanne materialer inkorporere i enkeltfase-smelten før smeltespinding, forudsat 5 (a) at de har partikelstørrelser, som er små nok til at tillade dem at passere frit gennem ekstruderingsåbningerne, eller (b) at de har smeltepunkter i nærheden af eller under minimumfusionstemperaturen (M) for polymeren i nærværelse af smeltefremmende middel eller er opløselige i smel-10 ten. Blandt sådanne additiver er polymere som polyvinyl-alkohol, polyvinylchlorid, polyacrylamid, polyacrylsyre, polyalkylenglycolether osv.. Disse polymere kan have molekylvægte fra ca. 1000 til ca. 100.000. Andre additiver, som kan anvendes herved, indbefatter halogenalkylsulfat 15 som flammehæmmende middel, titaniumdioxid som pigment, kationiske farvestoffer, anioniske farvestoffer, disperse farvestoffer, siliciumoxid, aliphatiske eller aromatiske halogenforbindelser, organiske phosphorforbindelser, antimonoxider osv., således som det vil være indlysende for 20 fagmanden. Disse additiver påvirker normalt ikke enkelt-fasesmelteområdet i fasediagrammet; men hvis sådanne anvendes, bør fasediagrammet dog bestemmes på ny, medens de er til stede, så at man er sikker på grænserne for det faktisk benyttede område ved smeltespinding. Eventuelt 25 kan fremgangsmådesekvensen som beskrevet ovenfor indbefatte yderligere trin såsom en sekundær strækning eller efterstrækning, krusning, genstrækning, vaskning, behandling med antistatiske midler, antismudsmidler, brandhæmmende midler, sammenklæbningshæmmende midler, smøremidler osv., 30 farvning, behandling med tværbindingsmidler, stabelskæring og lignende til frembringelse af kendte modifikationer. Nogle af sådanne ekstra trin kan om ønsket gennemføres inden for den samme fysiske struktur som størkningszonen; men under omgivelsesbetingelser, som ligger uden for de i størk-35 ningszonen krævede. Illustrative for sådanne ekstra trin, 17 o 147767 der kan gennemføres inden for størkningszonen, kan f.eks. være sekundær strækning eller efterstrækning, afspænding, genstrækning, trykfarvning, tørring osv. Sædvanligvis, men ikke nødvendigvis, vil sådanne ekstra trin gennemføres un-5 der forøget tryk.In the practice of the present invention, smaller amounts (e.g., up to about 25%) of such materials may incorporate into the single-phase melt prior to melt spinning, provided that (a) have particle sizes small enough to allow them to pass freely through the extrusion openings, or (b) have melting points near or below the minimum fusion temperature (M) of the polymer in the presence of melt-promoting agent or soluble in the melt. Among such additives are polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyacrylamide, polyacrylic acid, polyalkylene glycol ether, etc. These polymers can have molecular weights ranging from approx. 1000 to approx. 100,000. Other additives which may be used herein include haloalkyl sulfate 15 as a flame retardant, titanium dioxide as pigment, cationic dyes, anionic dyes, dispersant dyes, silica, aliphatic or aromatic halogen compounds, organic phosphorus compounds, antimony oxides, etc. skilled in the art. These additives do not normally affect the single-phase melting region of the phase diagram; however, if used, the phase diagram should be re-determined while present so as to ensure the boundaries of the area actually used in melt spinning. Optionally, the process sequence as described above may include additional steps such as a secondary stretch or post stretch, ripple, retraction, washing, treatment with antistatic agents, antifouling agents, fire retardants, adhesive inhibitors, lubricants, etc., staining, treatment with crosslinking agents, stacking and the like. for making known modifications. Some of such additional steps may, if desired, be performed within the same physical structure as the solidification zone; but under ambient conditions that are outside those required in the solidification zone. Illustrative of such additional steps, which may be accomplished within the solidification zone, may e.g. be secondary stretching or post stretching, relaxation, re-stretching, printing dyeing, drying, etc. Usually, but not necessarily, such additional steps will be performed under increased pressure.
Flere enkeltfasesmelter kan samtidig ekstruderes gennem spindedysen til fremstilling af multikomponentfibre spundet side om side, fibre opbygget med kerne og kappe eller tilfældigt opbyggede fibre, bikomponentfibre, trikompo-10 nentfibre eller multikomponentfibre, alt under anvendelse af kendte apparater til sådanne formål. Enkeltfasesmelterne, som benyttes til dette formål, kan være den samme polymer eller lignende acrylonitrilpolymer. Smelterne kan indeholde uforenelige komponenter til dannelse af splitfibre, eller 15 de kan forblive permanent sammenklæbede. Desuden kan hule fibre, men med massiv væg fremstilles ved ekstrudering af en kappe ud fra enkeltfasesmelte omkring en gasformig kerne. Ved alle disse alternative udførelsesformer finder ekstruderingen sted direkte ind i en størkningszone 20 med de ovenfor definerede betingelser med hensyn til temperatur, tryk og sammensætning.Multiple single-phase melts can be extruded at the same time through the spinning nozzle to produce multi-component fibers spun sideways, core and sheath fibers or randomly constructed fibers, bicomponent fibers, tricomponent fibers or multicomponent fibers, all using known apparatus for such purposes. The single phase melts used for this purpose may be the same polymer or similar acrylonitrile polymer. The melts may contain incompatible components to form split fibers, or they may remain permanently bonded. In addition, hollow fibers, but of solid wall, can be made by extrusion of a jacket from single-phase melt around a gaseous core. In all these alternative embodiments, the extrusion takes place directly into a solidification zone 20 with the above defined conditions of temperature, pressure and composition.
Fremgangsmåden ifølge opfindelsen og de hertil knyttede yderligere fordele vil forstås klarere ved gennemgang af de følgende illustrative eksempler, hvori vises 25 nogle foretrukne udførelsesformer. Alle andele og procentdele er efter vægt, medmindre andet er anført.The process according to the invention and the associated additional advantages will be more clearly understood by reviewing the following illustrative examples showing some preferred embodiments. All percentages and percentages are by weight, unless otherwise stated.
Eksempel 1 Først bestemmes et fasediagram til lokalisering af 30 enkeltfasesmelteområdet. Dernæst foretages smeltespinding af acrylonitrilpolymer ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og til sammenligning vises, hvad der sker, når man går uden for den foreliggende opfindelses ramme.Example 1 First, a phase diagram is determined for locating the 30 single-phase melting region. Next, melt spinning of acrylonitrile polymer is performed by the process of the invention, and by comparison, what happens when going outside the scope of the present invention.
35 o 18 14776735 o 18 147767
Bestemmelse af fasediagramDetermination of phase diagram
Det i fig. 2 illustrerede fasediagram for et acryloni-trilpolymer/vand-system, hvori acrylonitrilpolymeren er en polymer af 89,3% acrylonitril og 10,7% methylmethacrylat 5 med en molekylvægt på ca. 58.000, er bestemt ved følgende række afprøvninger.The FIG. 2 illustrates the phase diagram of an acrylonitrile polymer / water system in which the acrylonitrile polymer is a polymer of 89.3% acrylonitrile and 10.7% methyl methacrylate 5 having a molecular weight of approx. 58,000, is determined by the following series of tests.
En knastør prøve på 1 g af acrylonitrilpolymeren anbringes i en aluminiumskål og autoklaveres i mættet vanddamp ved 135°C i 5 minutter. Prøves udtages og afkøles.A crisp sample of 1 g of the acrylonitrile polymer is placed in an aluminum dish and autoclaved in saturated water vapor at 135 ° C for 5 minutes. Samples are taken and cooled.
10 Polymeren smuldrer let til pulver, har et kedeligt eller trist udseende og ved betragtning under mikroskop iagttages ingen sammensmeltede partikler. Fremgangsmåden gentages ved 140°C og 145°C med praktisk talt samme resultat. Fremgangsmåden gentages igen ved 150°C. Denne gang vil prø-15 ven ikke smuldre, den ser fuldstændig sammensmeltet ud og har en skinnende blank overflade. Under mikroskop har denne prøve en kontinuerlig overflade, og der iagttages ingen individuelle partikler. Fremgangsmåden gentages igen ved 155°C, 160°C og 165°C, uden at der konstateres synlig æn-20 dring fra det udseende, der kendes ved 150°C-prøven, med undtagelse af en lidt forøget gulnen i polymeren. Linien AE i fig. 2 bestemmes derfor at ligge ved 150°C.The polymer lightly crumbles into powder, has a dull or sad appearance and when viewed under a microscope no fused particles are observed. The process is repeated at 140 ° C and 145 ° C with practically the same result. The process is repeated again at 150 ° C. This time the sample will not crumble, it looks completely fused and has a shiny glossy surface. Under a microscope, this sample has a continuous surface and no individual particles are observed. The process is repeated again at 155 ° C, 160 ° C and 165 ° C, with no visible change from the appearance known in the 150 ° C sample, except for a slightly increased yellow in the polymer. The line AE of FIG. 2 is therefore determined to be at 150 ° C.
Der fremstilles en polymer/vand-blanding bestående af 40% polymer og 60% vand. Blandingen anbringes i en for-25 seglet celle således som ovenfor beskrevet, og denne opvarmes i et oliebad til 150°C i 10 minutter. Prøven iagttages gennem vinduet som værende opbygget af to faser.A polymer / water mixture of 40% polymer and 60% water is prepared. The mixture is placed in a sealed cell as described above and heated in an oil bath to 150 ° C for 10 minutes. The test is observed through the window as being made up of two stages.
Prøven afkøles og udtages fra cellen. De to faser viser sig at være sammensmeltet polymer og frit vand. Denne frem-30 gangsmåde gentages ved blandinger af polymer og vand bestående af 60%, 70%, 75% hhv. 80% polymer, idet resten er vand. I hvert enkelt tilfælde iagttages to faser. Når prøven på ny gentages, men nu under anvendelse af en blanding af 85% polymer og kun 15% vand, kan man kun konsta-35 tere én fase ved 150°C, og efter afkøling og fjernelse 147767 19The sample is cooled and taken from the cell. The two phases are found to be fused polymer and free water. This procedure is repeated for mixtures of polymer and water consisting of 60%, 70%, 75% respectively. 80% polymer, the remainder being water. In each case, two phases are observed. When the sample is repeated again, but now using a mixture of 85% polymer and only 15% water, only one phase can be detected at 150 ° C, and after cooling and removal.
OISLAND
af prøven iagttages kun delvis sammensmeltning af polymeren, på trods af, at kun én fase er konstateret. Denne prøve gentages på ny, men nu under anvendelse af en polymer prøve indeholdende 82% polymer og 18% vand. Når den opvarmes 5 til 150°C, iagttages kun én fase. Efter afkøling og undersøgelse viser det sig, at polymeren er undergået fuldstændig fusion eller sammensmeltning. Punktet A i fig. 2 konstateres derfor som beliggende ved ca. 18% vand og 82% polymer ved en temperatur på 150°C. Der kan naturligvis være 10 et lille område på måske 17% til 19% vand ved 150°C, som under ét betegner "punktet" A. I intet tilfælde har imidlertid så lidt som 15% eller så meget som 20% vand vist sig at gælde for denne særlige polymer ved 150°C under opnåelse af ønsket énfasesammensmeltning.of the sample, only partial fusion of the polymer is observed, even though only one phase is detected. This sample is repeated again, but now using a polymer sample containing 82% polymer and 18% water. When heated to 5 to 150 ° C, only one phase is observed. Upon cooling and examination, it appears that the polymer has undergone complete fusion or fusion. The point A in FIG. 2 is therefore found to be located at approx. 18% water and 82% polymer at a temperature of 150 ° C. Of course, there may be a small range of perhaps 17% to 19% water at 150 ° C, which collectively represents the "point" A. In no case, however, as little as 15% or as much as 20% water has been found to apply to this particular polymer at 150 ° C to obtain the desired single phase fusion.
15 Efter at enkeltfasesmeltens minimumsmeltepunkt såle des er konstateret som ovennævnte punkt A, er det dernæst nødvendigt at konstatere fasegrænselinierne ABF og ACG i fig. 2.After the minimum melting point of the single phase melt has thus been ascertained as the above point A, it is then necessary to ascertain the phase boundary lines ABF and ACG in FIG. 2nd
Der sættes tilstrækkeligt vand til det knastørre 20 polymerpulver til dannelse af en blanding af 88% polymer og 12% vand. Denne prøve anbringes i den forseglede celle, og denne opvarmes til 150°C. Herved konstateres ingen sammensmeltning og/eller ingen faseadskillelse. Ved særskilte afprøvninger opvarmes prøven til 155°C, 160°C, 25 165°C og 170°C. Der er stigende tendens til, at prøven smelter delvis sammen ved stigende temperatur. Fuldstændig sammensmeltning konstateres imidlertid ikke, før prøven opvarmes til 170°C. I alle tilfælde iagttages kun én fase. Denne række afprøvninger lokaliserer et punkt på 30 linien ABF ved 12% vand og 88% polymer beliggende ved temperaturen 170°C.Sufficient water is added to the crisp 20 polymer powder to form a mixture of 88% polymer and 12% water. This sample is placed in the sealed cell and heated to 150 ° C. Hereby no merger and / or no phase separation is found. In separate tests, the sample is heated to 155 ° C, 160 ° C, 25 165 ° C and 170 ° C. There is an increasing tendency for the sample to partially fuse with increasing temperature. However, complete fusion is not detected until the sample is heated to 170 ° C. In all cases, only one phase is observed. This series of tests locates a point on the 30 line ABF at 12% water and 88% polymer located at a temperature of 170 ° C.
Yderligere punkter på linien ABF i fig. 2 kan bestemmes på samme måde under anvendelse af andre sammensætninger såsom 85% polymer og 15% vand.Additional points on the line ABF in FIG. 2 can be determined similarly using other compositions such as 85% polymer and 15% water.
35 0 20 14776735 0 20 147767
Samme procedure gentages under anvendelse af en polymerblanding af 75% polymer og 25% vand. Ved 150°C iagttages to faser. Ved de særskilte afprøvninger opvarmes prøven til 155°C, 160°C, 165°C, 170°C, 175°C og 180°C. I 5 alle tilfælde iagttages to faser. I hvert enkelt tilfælde sammensmeltes polymeren, og i hvert enkelt tilfælde konstateres laget af overskydende frit vand. Fremgangsmåden gentages ved opvarmning af prøven til en temperatur på 185°C. Efterhånden som polymeren sammensmeltes, iagttages 10 nu kun én fase, og intet overskud af frit vand kan konstateres. Efter afkøling og undersøgelse viser prøven sig at være fuldstændig sammensmeltet, og der konstateres intet vand i prøvecellen. Et punkt på linien ACG er derfor bestemt som beliggende ved 25% vand og 75% polymer og en 15 temperatur på 185°C. Yderligere punkter på linien ACG i fig. 2 kan bestemmes på samme måde under anvendelse af andre sammensætninger såsom 22% vand og 78% polymer.The same procedure is repeated using a polymer blend of 75% polymer and 25% water. Two phases are observed at 150 ° C. In the separate tests, the sample is heated to 155 ° C, 160 ° C, 165 ° C, 170 ° C, 175 ° C and 180 ° C. In all cases, two phases are observed. In each case, the polymer is fused and in each case the layer of excess free water is found. The procedure is repeated by heating the sample to a temperature of 185 ° C. As the polymer is fused, only one phase is observed, and no excess free water can be detected. After cooling and examination, the sample is found to be completely fused and no water is found in the sample cell. A point on the line ACG is therefore determined as located at 25% water and 75% polymer and a temperature of 185 ° C. Additional points on the line ACG in FIG. 2 can be determined similarly using other compositions such as 22% water and 78% polymer.
Smeltespinding 20 Efter at fasediagrammet er bestemt for blandinger af denne polymer med vand således som vist i fig. 2, foretages følgende eksperimentielle smeltespindinger under anvendelse af et apparat i det væsentlige som skematisk illustreret i fig. 1: 25 Til 15 g tør polymer sættes 3,3 g vand, således at der tilvejebringes en acrylonitrilpolymer-vandblanding indeholdende 18% vand. Blandingen forsegles i en krukke og blandes på valsemølle i 30 minutter for at sikre fuldstændig sammenblanding. Denne blanding anbringes derefter 30 i et stempelekstruderingsapparat 11 udstyret med en spin-dedyse 12 med en enkelt åbning med en diameter på 0,40 mm og en mundingslængde på 3,25 mm. Mundingsåbningen forsegles midlertidigt for at hindre tab af fugt i utide under igangsætning. Ekstruderingsapparatet 11 og spindedysen 12 35 opvarmes til 154°C under tilstrækkeligt tryk til at hindreMelt Spinning 20 After the phase diagram is determined for mixtures of this polymer with water as shown in FIG. 2, the following experimental melt spins are made using an apparatus substantially as schematically illustrated in FIG. 1: 25 To 15 g of dry polymer is added 3.3 g of water to provide an acrylonitrile polymer-water mixture containing 18% water. The mixture is sealed in a jar and mixed on a rolling mill for 30 minutes to ensure complete mixing. This mixture is then placed in a piston extrusion apparatus 11 equipped with a single orifice spin nozzle 12 having a diameter of 0.40 mm and an orifice length of 3.25 mm. The orifice opening is temporarily sealed to prevent premature moisture loss during commissioning. The extrusion apparatus 11 and the spinning nozzle 12 are heated to 154 ° C under sufficient pressure to prevent
OISLAND
21 147767 vandfordampning. Spindedysens åbning lukkes op, og en kraft på 56 kg pr. cm påføres ved hjælp af stemplet 16 til ekstrudering af et filament. Ved et første forsøg, der gennemføres til sammenligningsformål, lades trykstørknings-5 kammeret 13 stå åbent mod atmosfæren, således at filamenterne 21 ekstruderes ind i et område med omgivelsestemperatur og -tryk. Trykket på stemplet 16 indstilles således, at strømningshastigheden for enkeltfasefusionssmelten gennem spindedysens åbning er 0,846 m pr. minut. De frem-10 komne filamenter optages direkte på garnnøglet eller -vindslet 30 (uden anvendelse af fremføringsvalsen 22) på et roterende opspolingsapparat. Efter opstart forøges op-spolingsapparatets rotationshastighed gradvis, indtil et maksimum bestemt ved fortsatte filamentbrud er nået. Den 15 maksimale aftagelseshastighed, som herved opnås, er 1,16 m pr. minut for et forhold mellem spindehastighed og aftagehastighed eller bundtstrækforhold på 1,16/0,846 2,6x (dvs.21 147767 water evaporation. The opening of the spinning nozzle is opened and a force of 56 kg per m. cm is applied by means of the plunger 16 to extrude a filament. In a first test conducted for comparative purposes, the pressure-drying chamber 13 is left open to the atmosphere, so that the filaments 21 are extruded into a range of ambient temperature and pressure. The pressure on piston 16 is adjusted such that the flow rate of the single-phase fusion melt through the orifice of the spinning nozzle is 0.846 m / s. minute. The resulting filaments are received directly on the yarn wrench or winder 30 (without using the feed roller 22) on a rotary reel apparatus. After start-up, the spin speed of the rewinding apparatus gradually increases until a maximum determined by continued filament rupture is reached. The 15 maximum deceleration velocity thus obtained is 1.16 m per second. per minute for a spin-to-take-off or bundle draw ratio of 1.16 / 0.846 2.6x (i.e.
260%'s bundtstjrækning). .Bundle strength of 260%). .
Ved et andet forsøg, som repræsenterer fremgangsmå-20 den ifølge opfindelsen, forsegles trykstørkningskammeret 13, og mættet vanddamp indføres gennem indgangen 24, indtil et tryk på 2,67 ato svarende til en temperatur på 140°C, er opnået. Denne temperatur er ca. 14°C lavere end enkeltfasefusionssmeltens temperatur i ekstruderingsappa-25 ratet og ca. 10° lavere end minimumsmeltetemperaturen på 150°C for denne smelte. Under disse betingelser, som ellers er en gentagelse af det første forsøg, opnås en maksimal aftagelseshastighed på 38 m pr. minut for et spinde/aftagningsforhold eller et bundtstrækforhold på 30 85x (dvs. 8500%'s bundtstrækning). Der opsamles en mængde således fremstillet fiber med et denier pr. filament på 15, og fibren udsættes for mættet vanddamp et tryk på 127°C i autoklav og afspændt tilstand, som tillader fri krympning. Fibrens denier forøges herved til 19,5, hvil-35In another experiment representing the method of the invention, the pressure-drying chamber 13 is sealed and saturated water vapor is introduced through the inlet 24 until a pressure of 2.67 ato corresponding to a temperature of 140 ° C is achieved. This temperature is approx. 14 ° C lower than the temperature of the single-phase fusion melt in the extruder and approx. 10 ° lower than the minimum melting temperature of 150 ° C for this melt. Under these conditions, which is otherwise a repetition of the first attempt, a maximum removal rate of 38 m per head is obtained. per minute for a spin / take off ratio or a bundle draw ratio of 30 85x (ie 8500% bundle stretch). An amount of fiber thus produced is collected with one denier per filament of 15, and the fiber is subjected to saturated water vapor at a pressure of 127 ° C in autoclave and relaxed state which allows free shrinkage. The denier of the fiber is thereby increased to 19.5, which is 35
OISLAND
22 147767 ket indicerer, at en krympning på ca. 23% har fundet sted.22 147767 ket indicates that a shrinkage of approx. 23% have occurred.
Denne afspændte fibers fysiske egenskaber er følgende:The physical properties of this relaxed fiber are as follows:
Retlinet trækbrudstyrke 3,5 g/denierRectangular tensile strength 3.5 g / denier
Retlinet forlængelse ved brud 43,0% 5 Løkketrækbrudstyrke 1,98 g/denier Løkkebrudforlængelse 19,0%Rectangular elongation at break 43.0% 5 Loop tensile strength 1.98 g / denier Loop break elongation 19.0%
Begyndelsesmodul 58,0 g/denierStarting module 58.0 g / denier
Eksempel 2 10 Dette eksempel illustrerer den foreliggende opfin delses anvendelse på smeltespinding af acrylonitrilpoly-merfilamenter med finere denier end i eksempel 1.Example 2 This example illustrates the application of the present invention to melt spinning of finer denier acrylonitrile polymer filaments than in Example 1.
Det andet forsøg i eksempel 1 gentages med undtagelse af, at strømningshastigheden for enkeltfase-fusions-15 smelte gennem spindedysens åbning eller munding er 0,792 m pr. minut, og at den mættede vanddamps tryk i størkningskammeret 13 forøges til 3,45 ato svarende til en temperatur på 147°C. Denne temperatur er ca. 7°C under temperaturen i ekstruderingsapparatet og ca. 3°C under enkelt-20 fase-fusionssmeltens minimumsmeltetemperatur ved 150°CThe second experiment in Example 1 is repeated except that the flow rate of single phase fusion 15 melting through the orifice or opening of the spinning nozzle is 0.792 m / s. and the pressure of the saturated water vapor in the solidification chamber 13 is increased to 3.45 ato corresponding to a temperature of 147 ° C. This temperature is approx. 7 ° C below the temperature of the extruder and approx. 3 ° C below the single-phase fusion melt's minimum melting temperature at 150 ° C
for denne sammensætning. Ved disse betingelser er den maksimale aftagningshastighed eller opviklingshastighed 89 m pr. minut for et spinde/aftagningsforhold eller et bundtstrækforhold på 112x (dvs. 11.200%*s bundtstrækning). De 25 herved fremkomne filamenters denier er 6,4, hvilket således illustrerer, at et større denierområde er muligt at opnå ved hjælp af en enkelt størrelse spindedyseåbning.for this composition. Under these conditions, the maximum take-off speed or winding speed is 89 m per second. per minute for a spin / take off ratio or a bundle draw ratio of 112x (ie 11,200% * s bundle distance). The denier of the resulting filaments is 6.4, thus illustrating that a larger denier range is achievable by means of a single size spinning nozzle opening.
Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan man under anvendelse af forskellige størrelser på spindedyseåbningerne 30 fremstille acrylonitrilpolymerfibre med denier i hvert fald mellem 0,5 og 80 eller om ønsket endnu højere.In the process of the invention, using different sizes of the spinneret orifices 30, acrylonitrile polymer fibers with denier can be prepared at least between 0.5 and 80 or, if desired, even higher.
Sammenligningseksempel AComparative Example A
Det første forsøg i eksempel 1 gentages med undta-33 gelse af, at en varmestrimmel indstalleres langs størk-The first experiment of Example 1 is repeated except that a heat strip is installed along the solidification strip.
OISLAND
23 147767 ningskammeret 13 i dettes fulde længde. Idet kammeret 13 afluftes til atmosfæren og varmestrimmlen indstilles til at tilvejebringe en lufttemperatur i kammeret 13 på 150°C, hvilket meget nært efterligner betingelserne, som anven-5 des ved konventionel smeltespinding af andre organiske fibre til opnåelse af høje spinde-aftagningsforhold eller høje bundtstrækforhold, fås et filamentlignende materiale, der ser ud til at være fuldstændig fyldt med bobler, således at de ligner en lang skumstrimmel. Det herved opnåede 10 maksimumbundtstrækforhold er ikke højere end ved første forsøg i eksempel 1 (ingen varme, ingen vanddamp under tryk), og hyppigt er det nødvendigt at sænke aftrækshastigheden på grund af brud på dette stærkt uensartede materiale. Dette demonstrerer, at forøget temperatur uden 15 anvendelse af omgivelser med smeltefremmende foranstaltninger under tryk ikke er i stand til at tilvejebringe de ekstremt høje bundtstrækforhold, som lader sig overholde ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, men i stedet frembringer et nedbrudt eller i hvert fald stærkt forringet 20 produkt.23 to the full length thereof. As the chamber 13 is deaerated to the atmosphere and the heat strip is adjusted to provide an air temperature in the chamber 13 of 150 ° C, which closely mimics the conditions used in conventional melt spinning of other organic fibers to achieve high spin removal or high bonding ratios. , there is obtained a filament-like material that appears to be completely filled with bubbles to resemble a long foam strip. The 10 maximum bottom draw ratio obtained hereby is no higher than in the first experiment of Example 1 (no heat, no water vapor under pressure) and it is frequently necessary to lower the extraction rate due to breakage of this highly disparate material. This demonstrates that elevated temperature without the use of pressurized melt-promoting environment is not capable of providing the extremely high bundle tensile ratios which can be adhered to by the method of the invention, but instead produces a degraded or at least greatly degraded 20 product.
Sammenliqninqseksempel BComparative Example B
Andet forsøg i eksempel 1 gentages med undtagelse af, at der benyttes nitrogen under omgivelsestemperatur 25 i stedet for vanddamp i trykkammret 13. Efterhånden som nitrogentrykket forøges til 3,94 ato, idet der overholdes en lineær hastighed for enkeltfasesmelten gennem spinde-dysens åbning på 0,634 m pr. minut, bliver den maksimale opviklingshastighed for de fremstillede ensartede filamen-30 ter, som herved kan opnås, på 2,9 m pr. minut, dvs. et spinde/aftræksforhold eller et bundtstrækforhold på 4,6x (dvs. en bundtstrækning på 460%), hvilket kun er en lille smule højere end bundtstrækforholdet, som opnås ved omgivelsestemperatur og stræktryk (første forsøg i eksempel 1), 35 men som i intet tilfælde nærmer sig de ekstremt høje bundt-The second experiment in Example 1 is repeated except that nitrogen is used below ambient temperature 25 instead of water vapor in pressure chamber 13. As the nitrogen pressure is increased to 3.94 ato, maintaining a linear rate of the single phase melt through the orifice nozzle of 0.634 m per per minute, the maximum winding speed of the uniform filaments produced, thereby obtainable, is 2.9 m per minute. minute, ie a spin / pull ratio or a bundle draw ratio of 4.6x (i.e., a bundle draw ratio of 460%), which is only slightly higher than the bundle draw ratio obtained at ambient temperature and tensile pressure (first attempt in Example 1), but as in nothing cases approach the extremely high bundles-
OISLAND
24 147767 strækforhold, som opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen (andet forsøg ved eksempel 1 samt eksempel 2). Dette demonstrerer, at forøget tryk og forøget temperatur i indifferent atmosfære ikke er i stand til at tilvejebringe 5 de ekstremt høje bundtstrækforhold, som den foreliggende opfindelse muliggør.Tensile ratios obtained by the method of the invention (second experiment in Example 1 and Example 2). This demonstrates that increased pressure and elevated temperature in inert atmosphere are not capable of providing the extremely high bundle tension ratios that the present invention enables.
'Sammenligninqseksempel CComparative Example C
Eksempel B gentages under anvendelse af den i eksem-10 pel A beskrevne strimmelvarmer til opvarmning af det under et tryk på 3,94 ato i kammeret værende nitrogen til forskellige temperaturer. Efterhånden som nitrogenomgivelsernes temperatur forøges til 140°C, hæves det maksimale spinde/aftageforhold, som herved opnås, fra ca. 4,6 til 15 ca. 10,1 (et bundtstrækforhold på 1010%) uden dannelse af bobler således som i eksempel A. Fortsat opvarmning til 150°C resulterer ikke i nogen forøgelse af det opnåelige spinde/aftageforhold. Opvarmning til over 150°C bevirker filamentsmeltning, hvilket resulterer i fiberdiskonti-20 nuiteter og brud. Dette demonstrerer, at forøget temperatur såvel som forøget temperatur uden hjælp fra smeltens omgivelser, selv om disse foranstaltninger tilvejebringer en vis forbedring i smelte/aftageforholdet, stadig ikke er i stand til at tilvejebringe de ekstremt høje bundtstræk-25 forhold, som kan opnås ifølge den foreliggende opfindelse.Example B is repeated using the strip heater described in Example 10 to heat the nitrogen at various temperatures under a pressure of 3.94 ato. As the temperature of the nitrogen environment is increased to 140 ° C, the maximum spin-off ratio thus obtained is raised from approx. 4.6 to 15 approx. 10.1 (a bundle tensile ratio of 1010%) without the formation of bubbles as in Example A. Continued heating to 150 ° C does not result in any increase in the achievable spin / decay ratio. Heating to above 150 ° C causes filament melting, resulting in fiber discontinuities and fractures. This demonstrates that elevated temperature as well as elevated temperature without the aid of the melt environment, although these measures provide some improvement in the melt / decay ratio, are still unable to provide the extremely high bundle tensile ratios attainable according to the present invention. The present invention.
Sammenligningseksempel DComparative Example D
Til 15 g tør polymer opbygget af 89,3% acrylonitril og 10,7% methylmethacrylat med en molekylvægt på ca. 58.000 30 sættes 3,3 g vand, således at der tilvejebringes en acrylo-nitrilpolymer/vand-blanding indeholdende 18% vand. Blandingen forsegles i en krukke og blandes på valsemølle i 30 minutter for at sikre fuldstændig sammenblanding. Den således behandlede blanding anbringes derefter i et stem-35 pelekstruderingsapparat, som ved sin afgangsende er for-For 15 g of dry polymer made up of 89.3% acrylonitrile and 10.7% methyl methacrylate having a molecular weight of approx. 58,000 are added 3.3 g of water to provide an acrylonitrile polymer / water mixture containing 18% water. The mixture is sealed in a jar and mixed on a rolling mill for 30 minutes to ensure complete mixing. The mixture thus treated is then placed in a piston extrusion apparatus which at its exit end is pre-molded.
OISLAND
25 147767 synet med spindedyse, der har en enkelt åbning med en diameter på 0,40 mm og en mundingslængde på 3,25 mm« Mundingsåbningen forsegles midlertidigt for at forhindre fug-tighedstab i utide under igangsætning. Ekstruderingsappa-5 ratet og spindedysen opvarmes til 154°C under tilstrækkeligt tryk til at hindre vandfordampning, hvorved acrylo-nitrilpolymer/vand-blandingen omdannes til en enkeltfase--fusionssmelte. Spindedysens åbning lukkes op, og stemp-let aktiveres til påførelse af et tryk på 56 kg/cm ved 10 hjælp af stemplet til ekstrudering af et filament gennem åbningen. Trykket på stemplet indstilles derefter således, at strømmen af enkeltfase-fusionssmelte gennem spindedysens åbning bliver 0,446 m pr. minut. De herved fremkomne filamenter passerer gennem og afkøles i omgivelsesluft fra 15 spindedysen til garnviklingsapparatet og opsamles på et garnnøgle med en bundstrækning på lidt under det maksimalt opnåelige bundtstrækforhold på ca. 2,6 og tillades at tørre ved stuetemperatur. Disse filamenter er uigennemsigtige, hvide og har stærk glans. Ved mikroskopisk undersø-20 gelse viser de sig at indeholde mange hulrum og mikrohul-rum.25 147767 the sight with a spinning nozzle having a single aperture with a diameter of 0.40 mm and an orifice length of 3.25 mm. The orifice opening is temporarily sealed to prevent moisture loss prematurely during commissioning. The extrusion apparatus and the spinning nozzle are heated to 154 ° C under sufficient pressure to prevent water evaporation, thereby converting the acrylonitrile polymer / water mixture into a single phase fusion fusion. The opening of the spinning nozzle is opened and the plunger is actuated to apply a pressure of 56 kg / cm by means of the plunger to extrude a filament through the opening. The pressure on the piston is then adjusted so that the flow of single phase fusion melt through the orifice of the spinning nozzle becomes 0.446 m / s. minute. The resulting filaments pass through and cool in ambient air from the spinning nozzle to the yarn winding apparatus and are collected on a yarn wrench having a bottom stretch of slightly below the maximum achievable bottom tension ratio of approx. 2.6 and allowed to dry at room temperature. These filaments are opaque, white and have strong luster. Upon microscopic examination, they are found to contain many voids and microwaves.
Eksempel 3Example 3
Fremgangsmåden i sammenligningseksempel C gentages 25 med undtagelse af, at de nydannede filamenter, som ekstruderes gennem spindedysens åbning træder direkte ind i et trykkammer indeholdende vanddamp ved et tryk på 2,67 ato og en temperatur på 140°C. De herved fremkomne filamenter opsamles efter at være passeret gennem vanddamptrykzonen 30 på et garnvindsel på et garnopspolingsapparat ved et bundtstrækforhold, som ligger lidt under det maksimalt opnåelige bundtstrækforhold på ca. 85x. Disse filamenter af-spændes derefter i en tilstand, der tillader fri krympning, i autoklav i vanddamp under et tryk på 127°C. Disse fila-35 menter er også uigennemsigtige, hvide og med høj glans. VedThe procedure of Comparative Example C is repeated except that the newly formed filaments extruded through the orifice of the spinning nozzle enter directly into a pressure chamber containing water vapor at a pressure of 2.67 ato and a temperature of 140 ° C. The resultant filaments are collected after passing through the water vapor pressure zone 30 on a yarn winding on a yarn winding apparatus at a bundle draw ratio which is slightly below the maximum obtainable bundle draw ratio of approx. 85x. These filaments are then relaxed in a state that allows free shrinkage in autoclave in water vapor under a pressure of 127 ° C. These filaments are also opaque, white and of high gloss. By
OISLAND
26 147767 mikroskopisk undersøgelse viser de sig at indeholde mange hulrum og mikrohulrum. Imidlertid har de fysiske egenskaber, der gør dem acceptable til brug som tekstilfibre.26 147767 microscopic examination they found to contain many voids and micro voids. However, they have physical properties that make them acceptable for use as textile fibers.
5 Sammenligningseksempel EComparative Example E
Filamenterne fra sammenligningseksempel D tørres ved omgivelsesbetingelser og opvarmes derefter i en ovn i et forsøg på at få hulrummene og mikrohulrummene til at forsvinde. Der konstateres ingen ændring i deres udseende.The filaments of Comparative Example D are dried under ambient conditions and then heated in an oven in an attempt to make the voids and microspheres disappear. There is no change in their appearance.
10 Afspænding i vanddamp under tryk ved 127°C efter opvarmningen i ovnen ændrer heller ikke disse filamenters udseende.10 Relaxation in water vapor under pressure at 127 ° C after heating in the furnace also does not change the appearance of these filaments.
Eksempel 4 15 Fremgangsmåden i eksempel 3 gentages med undtagelse af, at filamenterne direkte, når de forlader vanddamptrykkammeret, passerer gennem et andet trykkammer indeholdende luft eller nitrogen ved 2,67 ato og 140°C, hvor de tørres og ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringer fila-20 menter, som er fri for hulrum og mikrohulrum, er transparente og udviser lignende changering som kommercielt tilgængelige acrylfibre. Dette illustrerer tørring af den friskspundne acrylonitrilpolymer, medens den stadig er varm fra spindingen, før afkøling til under ca. 90°C til-25 lades.Example 4 The procedure of Example 3 is repeated except that the filaments pass directly as they leave the water vapor pressure chamber through another pressure chamber containing air or nitrogen at 2.67 ato and 140 ° C, where they are dried, and according to the present invention -20 voids and micro voids free are transparent and exhibit similar change to commercially available acrylic fibers. This illustrates drying of the freshly spun acrylonitrile polymer while still warm from the spinning, prior to cooling to below ca. 90 ° C is allowed.
Eksempel 5 I det foreliggende eksempel modificeres fremgangsmåden fra sammenligningseksempel B således, at der frem-30 bringes fibre, der ejer en krusning, som er stabil over for tekstilbehandling. Inde i trykkammeret indeholdende vanddamp ved et tryk på 2,67 ato og en temperatur på 140°C er nu anbragt et første sæt trådfremføringsvalser, som tjener til at strække de nydannede filamenter, der kom-35 mer ud fra spindedysens åbninger, til meddelelse af et 147757 27 o bundtstrækforhold på ca. 75x. Et andet sæt trådfremførings-valser, som roterer med lavere hastighed, tjener til at afspænde filamenterne. Fra det andet sæt trådfremførings-valser fødes filamenterne til et krusningsapparat med 5 opstemningskasse, der tjener som trykforsegling i en væg i trykkammeret. Inde i krusningsapparatets opstemningskasse bratkøles de krusede filamenter med koldt vand. Efter at filamenterne er trådt ud fra krusningsapparatet, opbevares de våde, indtil de tørres i en ovn ved 110°C. De 10 således ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede filamenter er transparante, fri for hulrum og mikro-hulrum og udviser pasn changering.Example 5 In the present example, the method of Comparative Example B is modified to produce fibers having a ripple which is stable to textile processing. Inside the pressure chamber containing water vapor at a pressure of 2.67 ato and a temperature of 140 ° C, there is now placed a first set of thread feed rollers which serve to stretch the newly formed filaments emerging from the orifices of the spinning nozzle. a beam tension ratio of approx. 75x. Another set of wire feed rollers rotating at lower speeds serves to relax the filaments. From the second set of wire feed rollers, the filaments are fed to a crimping apparatus with 5 tuning box serving as pressure sealing in a wall of the pressure chamber. Inside the crusher's crate box, the rippled filaments are quenched with cold water. After the filaments have emerged from the crusher, they are stored wet until dried in an oven at 110 ° C. The filaments thus produced by the process of the invention are transparent, void-free and micro-void-free, and exhibit rapid change.
OISLAND
28 14776728 147767
Sammenligning med teknik kendt fra LU-patentskrift nr.Comparison with technique known from LU patent specification no.
66.301 eksempel 8 og 10.66,301 Examples 8 and 10.
En blanding af en copolymer af acrylonitril/methyl-acrylat/natriumstyrensulfonat i vægtforholdet 93,63/6/0,37 5 med grænseviskositetstal 1,0 og vand (100/25 efter vægt) fremstilles ved at oversprøjte den fint formalede copolymer med vand på en åben bakke og anbringe blandingen i en beholder, som lukkes og omrystes i 12 timer. Herved fås et tilsyneladende tørt pulver, som ledes til en tosnekket 10 ekstruder med 5 zoner til sekvensvis fødning, smeltning og ekstrudering, idet den højeste temperatur er 177°C, og 2 den smeltede masse med et tryk på 49 kg/cm føres til en mangehuls-spindedyse med 39 huller, som måler 0,25 mm i længden og 0,18 mm i diameter, og som holdes ved 175°C.A mixture of a copolymer of acrylonitrile / methyl-acrylate / sodium styrene sulfonate in the ratio 93.63 / 6 / 0.37 5 having a viscosity of 1.0 and water (100/25 by weight) is prepared by spraying the finely ground copolymer with water of an open tray and place the mixture in a container which is sealed and shaken for 12 hours. Thereby, an apparently dry powder is obtained, which is fed to a bipolar 10 extruder with 5 zones for sequential feeding, melting and extrusion, the highest temperature being 177 ° C and 2 the molten mass at a pressure of 49 kg / cm. multi-hole spinning nozzle with 39 holes measuring 0.25 mm in length and 0.18 mm in diameter and held at 175 ° C.
15 Filamenterne, som fremkommer fra spindedysen, føres gennem et spindekammer med en blanding af luft og vanddamp ved et tryk på 1,4 kg/cm^ og en temperatur på 64°C, idet der herved dannes et garn, som direkte opsamles på en spole med en hastighed på 68 m/min. Ved et efterfølgende selvstæn-20 digt strækningstrin afvikles garnet fra spolen og føres 2 gennem et rør med mættet vanddamp ved et tryk på 1,4 kg/cm under en strækning på 6 gange dets længde i friskspundet tilstand, hvorved det opvikles med en hastighed på 137 m/-min. Herefter udkoges garnet med vand. Dets filamenttræk-25 brudsstyrke er 3,0 g/denier, dets brudforlængelse er 20%, og dets modul er 68 mg/denier. Filamentets denier-værdi er 11,8. Ved mikroskopisk undersøgelse af et filamenttværsnit konstateres, at filamentet er opbygget med kappe/ske-de, hvor skedens tykkelse udgør 28% af filamentets radius, 30 medens resten udgøres af kernen, der indeholder et stort 3 antal hulrum. Filamentets middelvægtfylde er 1,083 g/cm .The filaments emerging from the spinning nozzle are passed through a spinning chamber with a mixture of air and water vapor at a pressure of 1.4 kg / cm 2 and a temperature of 64 ° C, thereby forming a yarn which is directly collected on a coil at a speed of 68 m / min. In a subsequent independent stretching step, the yarn is unwound from the bobbin and passed 2 through a saturated water vapor tube at a pressure of 1.4 kg / cm under a stretch of 6 times its length in a freshly spun condition, wound up at a rate of 137 m / min. The yarn is then boiled with water. Its filament tensile strength is 3.0 g / denier, its elongation at break is 20%, and its modulus is 68 mg / denier. The denier value of the filament is 11.8. By microscopic examination of a filament cross section, it is found that the filament is constructed with a sheath / spoon, the thickness of the spoon being 28% of the radius of the filament, while the remainder is the core containing a large number of cavities. The mean density of the filament is 1.083 g / cm.
Ved mikroskopisk undersøgelse af filamentoverfladen konstateres dybe langsgående striber. Ved afprøvning i farve-bad (40 sekunders neddypning ved en badtemperatur på 82°C) 35 konstateres tydelig effektvirkning, idet filamentets kerne adskiller sig skarpt fra skeden ved at farves klart mørkere.Upon microscopic examination of the filament surface, deep longitudinal stripes are found. When tested in a dye bath (40 second immersion at a bath temperature of 82 ° C), clear effect is observed, the filament core differs sharply from the vagina by staining clearly darker.
OISLAND
29 14776729 147767
Ved en forstørring på ca. 16.000 gange konstateres en række hulrum med en diameter på ca. 0,2 ;um, og i elektronskanderingsmikroskop konstateres en maksimal stribelængde på ca. 260 ;am og en minimal stribelængde på ca. 40 ;rm, idet 5 gennemsnitsstribedybden bestemt ved optisk fotomikroskopi er ca. 1,3 ;um svarende til ca. 6% af filamentradius.At a magnification of approx. 16,000 times a series of cavities with a diameter of approx. 0.2 µm, and in the electron scanning microscope a maximum strip length of approx. 260; am and a minimum strip length of approx. 40; rm, with the average stripe depth determined by optical photomicroscopy being approx. 1.3, um corresponding to approx. 6% of filament radius.
Ovenstående procedure gentages med den undtagelse, at luft/vanddampkammeret nu holdes ved 140°C. Også her gennemføres strækning til 6 gange i et særskilt trin, hvor-10 ved fås garn, hvis filamenter har et denier på 9,88. Også her konstateres samme kerne/kappestruktur med en maksimal stribelængde på ca. 200 ;am og en minimal stribelængde på ca. 30 pm. De langsgående hulrum i kernen måler ca. 280 ;om og de korteste ca. 12 ;im.The above procedure is repeated except that the air / water vapor chamber is now kept at 140 ° C. Here, too, stretching is performed 6 times in a separate step, whereby 10 are obtained yarns whose filaments have a denier of 9.88. Again, the same core / sheath structure is found with a maximum strip length of approx. 200 µm and a minimum strip length of approx. 30 pm. The longitudinal cavities in the core measure approx. 280; about and the shortest approx. 12; im.
15 Det ses tydeligt af angivelserne i LU-patentskrift nr. 66.301 eksempel 8 og 10, at uanset om denne kendte fremgangsmåde med spinding af en vand/acrylonitril-copoly-merblanding med aftagning gennem et luft/dampkammer uden strækning gennemføres ved 64°C eller 140°C, opstår der 20 mikrohulrum på grænsen mellem kerne og kappe, og ved det efterfølgende særskilte strækningstrin (af størrelsesordenen 4-6 gange) tilvejebringes herved tydelig stribedannelse, som netop ønskes ifølge ovennævnte LU-patentskrift med henblik på fremstillingen af effektgarn.15 It is apparent from the disclosures in LU Patent Specification No. 66,301 Examples 8 and 10 that regardless of whether this known method of spinning a water / acrylonitrile copolymer mixture with removal through an air / vapor chamber is carried out at 64 ° C or At 140 ° C, 20 micro-cavities occur at the core-sheath boundary, and at the subsequent separate stretching step (of the order of 4-6 times), clear streaking is desired, which is precisely desired according to the above-mentioned LU patent for the manufacture of power yarns.
Applications Claiming Priority (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US32947973A | 1973-02-05 | 1973-02-05 | |
US32947973 | 1973-02-05 | ||
US33750673A | 1973-03-02 | 1973-03-02 | |
US33750673 | 1973-03-02 | ||
US34446373A | 1973-03-23 | 1973-03-23 | |
US34446373 | 1973-03-23 | ||
US34987773A | 1973-04-10 | 1973-04-10 | |
US34987773 | 1973-04-10 | ||
US37677873A | 1973-07-05 | 1973-07-05 | |
US37677873 | 1973-07-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK147767B true DK147767B (en) | 1984-12-03 |
DK147767C DK147767C (en) | 1985-05-28 |
Family
ID=27541094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK58174A DK147767C (en) | 1973-02-05 | 1974-02-04 | PROCEDURE FOR PREPARING ACRYLONITRIL POLYMER FIBER BY EXTRADING A HOMOGENEOUS SINGLE PHASE POLYMER AND WATER MELT |
Country Status (23)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5747283B2 (en) |
AR (1) | AR203097A1 (en) |
BR (1) | BR7400787D0 (en) |
CA (1) | CA1052064A (en) |
CH (1) | CH577038A5 (en) |
DD (1) | DD111411A5 (en) |
DE (1) | DE2403947C2 (en) |
DK (1) | DK147767C (en) |
FI (1) | FI57792C (en) |
FR (1) | FR2216372B1 (en) |
GB (1) | GB1452400A (en) |
HK (1) | HK53477A (en) |
IE (1) | IE39328B1 (en) |
IL (1) | IL43990A (en) |
IN (1) | IN141349B (en) |
IT (1) | IT1002836B (en) |
LU (1) | LU69307A1 (en) |
NL (1) | NL186972C (en) |
NO (1) | NO740055L (en) |
PH (1) | PH12950A (en) |
RO (1) | RO85291B (en) |
TR (1) | TR17984A (en) |
YU (1) | YU36393B (en) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4205039A (en) * | 1977-11-17 | 1980-05-27 | American Cyanamid Company | Process for melt-spinning acrylonitrile polymer fiber |
US4301107A (en) * | 1978-08-30 | 1981-11-17 | American Cyanamid Company | Melt-spinning a plurality of acrylonitrile polymer fibers |
US4220617A (en) * | 1978-08-30 | 1980-09-02 | American Cyanamid Company | Process for melt-spinning acrylonitrile polymer fiber |
US4219523A (en) * | 1978-08-30 | 1980-08-26 | American Cyanamid Company | Melt-spinning acrylonitrile polymer fiber from low molecular weight polymers |
US4220616A (en) * | 1978-08-30 | 1980-09-02 | American Cyanamid Company | Melt-spinning acrylonitrile polymer fiber using spinnerette of high orifice density |
DE2963480D1 (en) * | 1978-08-30 | 1982-09-30 | American Cyanamid Co | Process for melt spinning acrylonitrile polymer fibres |
US4238442A (en) * | 1978-12-29 | 1980-12-09 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for melt spinning acrylonitrile polymer hydrates |
US4283365A (en) * | 1979-02-21 | 1981-08-11 | American Cyanamid Company | Process for melt-spinning acrylonitrile polymer fiber using vertically disposed compression zone |
EP0014803A1 (en) * | 1979-02-21 | 1980-09-03 | American Cyanamid Company | Process for preparing acrylonitrile polymer fiber of hollow or open structure |
US4271056A (en) * | 1979-09-17 | 1981-06-02 | American Cyanamid Company | Hydrophilic acrylonitrile polymers for melt-spinning |
DE3115281A1 (en) * | 1980-04-21 | 1982-04-08 | American Cyanamid Co., Wayne, N.J. | METHOD FOR PRODUCING FIBERS |
JPS5915480U (en) * | 1982-07-21 | 1984-01-30 | 株式会社安西製作所 | Chute for color sorter |
JPS60199909A (en) * | 1984-03-22 | 1985-10-09 | Toray Ind Inc | Spinning device in atmosphere under pressure |
JPS6183305A (en) * | 1984-09-25 | 1986-04-26 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | Extremely thin yarn bundle and its production |
DE3729062A1 (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-09 | Hoechst Ag | METHOD FOR PRODUCING PREPARATION-FREE STRETCHED FIBERS |
US4935180A (en) * | 1988-08-25 | 1990-06-19 | Basf Aktiengesellschaft | Formation of melt-spun acrylic fibers possessing a highly uniform internal structure which are particularly suited for thermal conversion to quality carbon fibers |
US4921656A (en) * | 1988-08-25 | 1990-05-01 | Basf Aktiengesellschaft | Formation of melt-spun acrylic fibers which are particularly suited for thermal conversion to high strength carbon fibers |
US5318417A (en) * | 1988-11-10 | 1994-06-07 | Kopp Clinton V | Extrusion head for forming polymeric hollow fiber |
JPH0389981A (en) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Kinki Kogyo Kk | Apparatus for sorting cullet |
JPH0416273A (en) * | 1990-05-08 | 1992-01-21 | Takumi Kaneshige | Apparatus for sorting cullet by color |
JP3343897B2 (en) * | 1995-01-09 | 2002-11-11 | 日本エクスラン工業株式会社 | Method for producing improved acrylonitrile polymer homogeneous phase melt |
WO2017194103A1 (en) | 2016-05-11 | 2017-11-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for producing a multifilament yarn and multifilament yarn |
CN112226829B (en) * | 2019-07-15 | 2022-04-05 | 中国石油化工股份有限公司 | Preparation method of high-strength polyacrylonitrile precursor |
CN117802595B (en) * | 2024-02-29 | 2024-05-28 | 北京蓝晶微生物科技有限公司 | Polyhydroxyalkanoate monofilament and continuous preparation method thereof |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL41606C (en) * | 1934-12-08 | |||
GB555569A (en) * | 1940-04-26 | |||
US2404713A (en) * | 1943-06-23 | 1946-07-23 | Du Pont | Method for preparing polymeric solutions |
US2585444A (en) * | 1948-07-29 | 1952-02-12 | Du Pont | Preparation of shaped articles from acrylonitrile polymers |
US2648649A (en) * | 1951-05-28 | 1953-08-11 | Dow Chemical Co | Acrylonitrile polymers plasticized with aqueous inroganic salt solutions |
US2648648A (en) * | 1951-05-28 | 1953-08-11 | Dow Chemical Co | High acrylonitrile polymer solutions |
BE790107A (en) * | 1971-10-14 | 1973-04-13 | Du Pont | COMPOSITIONS OF MELTED ACRYLONITRILE POLYMERS, PROCESS FOR THEIR PREPARATION, AND FILAMENTS AND FILAMENTS PRODUCED THEREOF |
-
1974
- 1974-01-10 IL IL43990A patent/IL43990A/en unknown
- 1974-01-22 GB GB298574A patent/GB1452400A/en not_active Expired
- 1974-01-28 DE DE2403947A patent/DE2403947C2/en not_active Expired - Lifetime
- 1974-01-29 AR AR252108A patent/AR203097A1/en active
- 1974-01-29 NO NO740055A patent/NO740055L/en unknown
- 1974-01-31 PH PH15464A patent/PH12950A/en unknown
- 1974-01-31 CA CA191,400A patent/CA1052064A/en not_active Expired
- 1974-01-31 FR FR7403281A patent/FR2216372B1/fr not_active Expired
- 1974-02-01 IT IT48101/74A patent/IT1002836B/en active
- 1974-02-01 FI FI288/74A patent/FI57792C/en active
- 1974-02-02 TR TR17984A patent/TR17984A/en unknown
- 1974-02-04 DD DD176358A patent/DD111411A5/xx unknown
- 1974-02-04 LU LU69307A patent/LU69307A1/xx unknown
- 1974-02-04 BR BR787/74A patent/BR7400787D0/en unknown
- 1974-02-04 CH CH152474A patent/CH577038A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1974-02-04 NL NLAANVRAGE7401503,A patent/NL186972C/en not_active IP Right Cessation
- 1974-02-04 DK DK58174A patent/DK147767C/en not_active IP Right Cessation
- 1974-02-04 YU YU00268/74A patent/YU36393B/en unknown
- 1974-02-05 IE IE217/74A patent/IE39328B1/en unknown
- 1974-02-05 JP JP49014158A patent/JPS5747283B2/ja not_active Expired
- 1974-02-05 RO RO77535A patent/RO85291B/en unknown
- 1974-02-08 IN IN268/CAL/1974A patent/IN141349B/en unknown
-
1977
- 1977-10-20 HK HK534/77A patent/HK53477A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH577038A5 (en) | 1976-06-30 |
IL43990A0 (en) | 1974-05-16 |
PH12950A (en) | 1979-10-18 |
IN141349B (en) | 1977-02-19 |
NL186972C (en) | 1991-04-16 |
FI57792C (en) | 1980-10-10 |
JPS5747283B2 (en) | 1982-10-08 |
IE39328B1 (en) | 1978-09-13 |
NL7401503A (en) | 1974-08-07 |
YU36393B (en) | 1983-06-30 |
TR17984A (en) | 1976-08-20 |
NL186972B (en) | 1990-11-16 |
RO85291A (en) | 1984-09-29 |
AR203097A1 (en) | 1975-08-14 |
JPS5046917A (en) | 1975-04-26 |
BR7400787D0 (en) | 1974-11-05 |
CA1052064A (en) | 1979-04-10 |
IL43990A (en) | 1976-08-31 |
GB1452400A (en) | 1976-10-13 |
IE39328L (en) | 1974-08-05 |
FR2216372A1 (en) | 1974-08-30 |
DE2403947A1 (en) | 1974-08-08 |
DK147767C (en) | 1985-05-28 |
IT1002836B (en) | 1976-05-20 |
FR2216372B1 (en) | 1977-09-16 |
YU26874A (en) | 1981-11-13 |
AU6513774A (en) | 1975-08-07 |
RO85291B (en) | 1984-10-30 |
LU69307A1 (en) | 1974-05-29 |
DD111411A5 (en) | 1975-02-12 |
NO740055L (en) | 1974-08-06 |
HK53477A (en) | 1977-10-28 |
FI57792B (en) | 1980-06-30 |
DE2403947C2 (en) | 1990-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DK147767B (en) | PROCEDURE FOR PREPARING ACRYLONITRIL POLYMER FIBER BY EXTRADING A HOMOGENEOUS SINGLE PHASE POLYMER AND WATER MELT | |
US4163770A (en) | Melt-spinning acrylonitrile polymer fibers | |
US3361859A (en) | Melt-spinning process | |
US2210774A (en) | Fibers from ethylene polymers | |
US3659989A (en) | Apparatus for improving spinnability and property of composite filament | |
US2604689A (en) | Melt spinning process and fiber | |
US3053611A (en) | Process for spinning of synthetic fibers | |
US3408277A (en) | Process and apparatus for producing high-bulk synthetic yarns | |
US2953428A (en) | Production of polychlorotrifluoroethylene textiles | |
US3655857A (en) | Process for preparing acrylonitrile polymer solution | |
US3523150A (en) | Manufacture of industrial acrylic fibers | |
JP2007521422A (en) | Method for producing poly (trimethylene terephthalate) fiber | |
US4113821A (en) | Process for preparing high strength polyamide and polyester filamentary yarn | |
US3376370A (en) | Vinylidene fluoride yarns and process for producing them | |
HU178416B (en) | Process for preparing acrylnitrile polymeric fibres from polymers with low molecular weights | |
US4301107A (en) | Melt-spinning a plurality of acrylonitrile polymer fibers | |
US3134833A (en) | Production of asymmetrically birefringent, crystallizable, thermoplastic polymer filaments | |
NO151245B (en) | PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF AN ACRYLIC Nitrile POLYMER FIBER | |
US3233023A (en) | Spinning of polypropylene | |
US2472842A (en) | Apparatus and method of dry spinning vinyl compounds | |
KR100808092B1 (en) | Apparatus for manufacturing polypropylene filaments for clothes | |
US4094945A (en) | Spinning of polypyrrolidone | |
US3467744A (en) | Process for flash spinning polypropylene plexifilament | |
US2883260A (en) | Production of monofilament of a polymer or copolymer of acrylonitrile | |
US2988419A (en) | Process for spinning and drying fibers of a polymer containing a significant amount of acrylonitrile polymerized therein |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUP | Patent expired |