FI93557B - Regeneroituun selluloosaan perustuva kuitu - Google Patents

Description

93557

Regeneroituun selluloosaan perustuva kuitu Erotettu jakamalla hakemuksesta 855055 5 Keksinnön kohteena on kuitu, joka koostuu ainakin osaksi filamentista, joka perustuu selluloosaan ja/tai vähintään yhteen selluloosajohdannaiseen, jossa on selluloo-saesteriryhmiä, jolloin ainakin osa näistä esteriryhmistä on formiaattiryhmiä.

10 Keksinnön mukaiselle kuidulle on tunnusomaista seu- raavat ominaisuudet: a) selluloosan substituutioaste DS formiaattiryh-mien suhteen on nolla tai alle 2 % ja selluloosan polyme-rointiaste DP on yli 150 mutta alle 1 500; 15 b) selluloosan polymeroitumisaste DP, kuidun lujuus T ja alkumoduuli toteuttavat seuraavat yhtälöt, joissa T ja Mj on ilmaistu cN/tex:einä: kun DP < 200, saadaan T > 20 ja Mj >1 800; kun 200 s DP < 300, saadaan T > 30 ja M4 >2 000; 20 kun 300 s DP < 400, saadaan T > 40 ja Mj >2 400; ja kun 400 < DP < 1 500, saadaan T > 60 ja Ht >2 600; c) filamentin morfologia on sellainen, että se koostuu ainakin osaksi toinen toisensa peittävistä kerroksista, jotka kiertyvät filamentin akselin ympäri, ja että 25 kussakin kerroksessa optinen suunta ja kiteytyssuunta muuttuvat näennäisen jaksollisesti filamentin akselin suuntaisesti.

Koostumus, josta keksinnön mukainen kuitu on saatu, valmistetaan liuottamalla selluloosa, jolloin tämä liuotus 30 voidaan suorittaa alentamatta merkittävästi selluloosan polymerointiastetta.

Tässä menetelmässä, jota kutsutaan "liuotusmenetel-mäksi" on oleellista seuraavat kohdat: a) valmistetaan seos käyttämällä ainakin kolmea 35 materiaalia: 2 93557 (I) selluloosamateriaalia; (II) materiaalia, johon kuuluu ainakin yhdiste, joka on valittu ryhmästä, jonka muodostavat orgaaniset monokarboksyylihapot, näiden happojen anhydridit ja halo- 5 genidit, jolloin tämä materiaali koostuu ainakin osaksi muurahaishaposta ja/tai muurahaishapon anhydridistä ja toisesta orgaanisesta haposta; (III) materiaalia, jossa on joko fosforihappoanhyd-ridiä tai ainakin yhtä fosforihappoa tai fosforihappoan- 10 hydridiä ja ainakin yhtä fosforihappoa; b) seoksen aikaansaamiseksi veden määrä on nolla tai sellainen, että suhde

Pe - P.r

Rer - - ^ PI + PI I + PI I I + Pe - Pe r on pienempi kuin 15,0 % ja suurempi kuin 7,5 %, ja Re on annettu prosentteina (%), Pe on mahdollisesti läsnäolevan veden paino, P. r on sen vesimäärän paino, joka voi reagoida materiaalin (II) ja/tai (III) kanssa, Px on selluloosan 20 paino materiaalissa (I), Px x on materiaalin (II) paino ja Pxxx on materiaalin (III) paino; c) suhteet Rx , Rx x ja RJXX on määritelty seuraavasti :

Pi 25 Rx « -

PI +PII +PII, + P. - Per PII

RXI - - 30 Px + pxx + pxil + p. - Per

PIII

Rx χ x *

P+P +P +P-P

*1 ΓΙΙ III · e r 35

Il.

3 07 C C7 7 -J O U / suhteet Rx , Rxx , Rxχ x ja Rer, joiden summa Rr + Rx: +

Ri 11 + Rer on yhtä kuin 100 % määritelmän mukaan, toteuttavat seuraavat yhtälöt, joiden arvot on annettu prosentteina: 5 jos Rer toteuttaa yhtälön: 12.5 < Rer < 15,0 saadaan yhtälöt: 10.0 S Rj < 14,5; 2,0 < R, x < 10,0 ja yhtälö: 10 R,i S 0,89 Rj - 2,89; jos Rer toteuttaa yhtälön: 10.0 < Rer < 12,5 saadaan yhtälöt: 10.0 < Rx < 19,5; 2,0 < Rx χ < 17,0 15 ja yhtälö: RXI < 1,78 Rx - 8,78 jos Rx toteuttaa yhtälön:

Rx < 14,5; tai yhtälö: 20 Rm < -1,40 Rx + 37,30 jos Rx toteuttaa yhtälön:

Rx 2 14,5; jos Rer toteuttaa yhtälön: 7.5 < Rer < 10,0 25 saadaan yhtälöt: 10.0 < Rx < 31,0; 2,0 < Rx x < 23,0 ja yhtälö: RIX < 4,40 Rx - 32,00 jos Rx toteuttaa yhtälön: 30 Rx «s 12,5 tai saadaan yhtälö: RXI $ 1,19 Rj +41,50 jos Rx toteuttaa yhtälön:

Rx £ 15,5; 35 4 071::.7 7JJJ/ jos Rer toteuttaa yhtälön: 5.0 < Rer < 7,5 saadaan yhtälöt: 10.0 < R, < 37,0; 2,0 < R,, < 27,5 5 ja yhtälö:

RtI < 4,17 R, - 26,67 jos Rx toteuttaa yhtälön: R, < 13,0; tai saadaan yhtälö: 10 Rri <-1,14 Rj + 49,14 jos Rt toteuttaa yhtälön: R1 s 19,0; jos Rer toteuttaa yhtälön: 2,5 < Rer < 5,0 15 saadaan yhtälöt: 10.0 < R: < 37,0; 2,0 < R: χ < 36,5 ja yhtälö:

Rj j < 4,63 Rx - 28,25 jos Rx toteuttaa yhtälön: 20 Rx <14,0 tai saadaan yhtälö: RXI <-1,23 Rj + 55,60 jos Rj toteuttaa yhtälön:

Rx > 15,5; 25 jos Rer toteuttaa yhtälön: -2,5<Rer <2,5 saadaan yhtälöt: 10.0 < R1 <, 38,0; 2,0 < R1Z <40,0 ja yhtälö: 30 Rn < 2,80 Rt + 5,00 jos Rj toteuttaa yhtälön: RI < 12,5 tai saadaan yhtälö:

Rj j S - 1,14 R, + 62,14 35 tl: 93557 5 jos Rx toteuttaa yhtälön:

Rj S 19,5; jos Rer toteuttaa yhtälön: - 5,0 < R.r S - 2,5 5 saadaan yhtälöt: 10.0 < RI S 35,0; 2,0 S Rx z £ 45,0 ja yhtälö: RXI s - 1,30 R, + 64,50; jos Rer toteuttaa yhtälön: 10 - 7,5 < Rer £ - 5,0 saadaan yhtälöt: 10.0 <: Rx £ 32,0; 2,0 £ Rx x S 36,0 ja yhtälö: RIX < 4,00 Rj - 22,00 15 jos Rj toteuttaa yhtälön:

Rx S 14,5; d) materiaalin (I) selluloosan polymeroitumisaste DP on suurempi kuin 150 ja pienempi kuin 1 500; e) selluloosan esteröinnin annetaan tapahtua tässä 20 seoksessa riittävän kauan anisotrooppisen seoksen muodostamiseksi.

Kun selluloosan substituutioaste DS formiaattiryh-minä on pienempi kuin 2 %, kuituja kutsutaan silloin "regeneroidusta selluloosasta valmistetuiksi kuiduiksi"; 25 seuraavassa kappaleessa III annetaan esimerkkejä sellaisista regeneroidusta selluloosasta valmistetuista kuiduista.

III. Regeneroidusta selluloosasta valmistetut kuidut A. Laitteisto ja menetelmän toteuttaminen 30 1. Kehruuliuoksen valmistus

Liuos voidaan valmistaa sopivalla tavalla millä tahansa termostoidulla sekoittajalla työstämällä edullisesti tyhjössä. Jos sekoittajaan ei voida saada aikaan tyhjöä, on välttämätöntä poistaa kaasut kehruuliuoksesta 35 sopivalla tavalla.

6 93557

Keksinnön mukaisen kehruuliuoksen valmistamiseksi käytetään esimerkiksi seuraavanlaista tapaa.

Käytetään kaksinkertaisella vaipalla varustettua reaktioastiaa, jonka sisäinen tilavuus on noin 4 litraa.

5 Tähän astiaan pannaan ensin materiaalia (II) ja materiaalia (III) ja tehdään homogeeniseksi sekoittamalla. Sitten lisätään materiaali (I) sekoittamalla, reaktioastiaan vedetään tyhjö, joka on noin 5-10 mBar (500 - 1 000 Pa). Sekoitus aloitetaan ja esteröinti ja liukeneminen alkaa 10 samalla hetkellä. Seoksen lämpötila on sekoituksen aikana edullisesti 5 - 20°C.

On huomattava, että muutkin menetelmät olisivat mahdollisia. Voitaisiin esimerkiksi valmistaa esiliuos impregnoimalla materiaali (I) materiaalilla (II) jäähdyt-15 tämällä seosta (edullinen lämpötila: -15 - 0°C) ja lisäämällä materiaalia (III) kiinteänä, homogenisoimalla koko seos esiliuoksen valmistamiseksi, joka on kiinteä, ja sekoittamalla tätä esiliuosta sitten 5 - 20°C:ssa kuten edellä on kuvattu esteröintireaktion ja liukenemisen 20 aloittamiseksi.

Voitaisiin myöskin valmistaa liuos käyttämällä suulakepuristinta, jossa on yksi tai useampia ruuveja, jolloin perusmateriaalia lisättäisiin jatkuvasti tähän suulakepuristimeen ja valmistus tapahtuisi edullisesti tyhjös- 25 sä.

2. Liuosten kerääminen kuitujen aikaansaamiseksi

Kuitujen valmistamiseksi käytetään suoraan edellä kohdassa 1 kuvatulla menetelmällä valmistettuja liuoksia uuttamatta sitä ennen selluloosajohdannaista. Käytetty 30 kehruutekniikka on ilmatilaa apunaan käyttäväksi kutsuttu tekniikka (dry jet-wet), jota on kuvattu US-patenttijulkaisussa 3 414 645. Kehruurumpuun syötetään liuosta, joka voi esimerkiksi tulla suoraan liuosta muodostavasta reak-tioastiasta. Liuos puristetaan sitten suulakkeen läpi, 35 jossa on reikiä. Suulakkeen aukko on asetettu vaakasuoraan

Il I

i 7 93557 sellaiselle etäisyydelle, joka voi olla muutamista millimetreistä useisiin senttimetreihin koagulointihauteen pinnan yläpuolella. Ennen kuin liuos joutuu koagulointihau-teeseen, suihku suunnataan ilmaan, jotta molekyylit suun-5 tautuisivat virtauksen mukaan ja mekaanisten ominaisuuksien saamiseksi ennen koagulointia. Selluloosajohdannaista oleva kuitu muodostuu koagulointihauteessa. Koagulointihauteen pitää olla sellainen, että selluloosamateriaali saostuu ja orgaaniset ja epäorgaaniset happamat materiaa-10 lit liukenevat. Koagulointihaude on edullisesti asetoni-pohjainen ja sen lämpötila vaihtelee 10:stä -20°C:seen. Koagulointihauteen jälkeen kehrätty tuote, jossa on useita filamentteja, pannaan vetolaitteeseen. Vetolaitteessä olevan kehrätyn tuotteen nopeuden suhde verrattuna laitteesta 15 tulevan kehrätyn tuotteen nopeuteen on langan vetolujuus-kerroin (FEF).

On huomattava, että keksintö soveltuu tapauksiin, joissa käytetään muita ei-koaguloivia nesteitä kuin ilmaa niin kutsutussa "ilmatilatekniikassa", esimerkiksi typpeä 20 tai muita kaasuja, ja että keksintö soveltuu tapauksiin, joissa käytetään muita kehruutekniikoita, esimerkiksi mär-käkehruutekniikkaa.

Selluloosan ainakin osittainen regenerointi kehrätyistä artikkeleista saippuoimalla voidaan suorittaa vai-25 heittain, esimerkiksi upottamalla selluloosaformiaatista valmistettu kuitupuola regenerointiliuokseen joko jatkuvasti tai esimerkiksi käyttämällä näitä kuituja tai kalvoja regenerointihauteessa. Tämä haude on edullisesti nat-riumhydroksidin vesiliuos (NaOH), jolloin hydroksidin kon-30 sentraatio liuoksessa vaihtelee esimerkiksi välillä 4 ja 5 paino-%. Vaiheittain tapahtuvassa regeneroinnissa rege-nerointiaika on puolan paksuuden funktio ja voi vaihdella muutamasta tunnista useampaan päivään. Jatkuvassa regeneroinnissa regenerointiaika on huomattavasti lyhyempi, mi- Λ 8 93557 nuutin luokkaa tai lyhyempi. Näissä kahdessa tapauksessa regenerointiliuos on esimerkiksi huoneen lämpöistä.

B. Artikkelien ominaisuuksien määrittäminen 1. Kehrättyjen artikkeleiden mekaaniset ominaisuu- 5 det Tässä käytetty spesifinen termi "kehrätty lanka" tarkoittaa pelkästään filamenttien muodostamaa kokonaisuutta, joka on saatu samalla kehruutoimenpiteellä saman suulakkeen läpi.

10 "Ilmastoinnilla" tarkoitetaan tässä kuvauksessa kehrättyjen kuitujen käsittelyä Saksan Liittotasavallan DIN-normien 53802-20/65 heinäkuulta 1979, mukaisesti.

Kehrätyn langan numero määritetään Saksan Liittotasavallan DIN 53830 heinäkuulta 1965, mukaisesti, jolloin 15 kehrätyt langat on ennen sitä ilmastoitu. Mittaus suoritetaan ainakin kolmesta näytteestä, joista kukin on pituudeltaan 50 m, punnitsemalla tämän pituinen lanka.

Filamenttien numero määritetään yksittäisten filamenttien värähtelystä mittaamalla annetulla jännitteellä, 20 joka on 0,5 cN/tex luokkaa, aikaansaatu yksittäisen fila-mentin antaman resonanssin taajuus. Absoluuttinen virhe on alle 0,01 dtex.

Kehrättyjen lankojen mekaaniset ominaisuudet mitataan vetolaitteen Zwick GmBH & Co (RFA) type 1435 avulla, 25 joka vastaa Saksan Liittotasavallan normeja DIN 51220 lokakuulta 1976, ja 51221 elokuulta 1976, menetelmällä, joka on kuvattu Saksan Liittotasavallan normissa DIN 53834 tammikuulta 1979. Kehrätyille langoille annetaan mittauksessa suojaava kierre 100 kierrettä per min ja niitä venytetään 30 alkupituuteen 400 mm. Kaikki tulokset on saatu 10 mittauksen keskiarvona.

Filamenttien mekaaniset ominaisuudet mitataan Tex-techno (RFA) tyyppi FAFEGRAPH-T vetolaitteen avulla Saksan Liittotasavallan normin DIN 53816 heinäkuulta 1976 mukai-35 sesti. Tulokset annetaan 10 mittauksen keskiarvona.

11 9 93557

Lujuus (T) ja alkumoduuli (Mi ) annetaan cN/tex:inä. Murtovenymä (Ar ) annetaan prosentteina. Alkumoduli (MA ) määritetään murtovoima-venymä-käyrän lineaarisen osan kul-makertoimena, joka alkaa juuri 0,5 cN/tex:in esijännityk-5 sen jälkeen.

Äänimodulin määrittäminen Äänen etenemisnopeus kuiduissa määritetään käyttämällä "dynamic Modulus Tester" PPM-5R:n tyyppistä mittauslaitetta, jonka valmistaja on Morgan Co., Inc.; Cambridge, 10 Mass., USA.

Mitattavat näytteet ovat edeltäkäsin ilmastoituja lankoja. Mittaukset suoritetaan samassa ympäristössä kuin ilmastointi.

Kehrätylle langalle annetaan noin 2:lie metrille 5 15 cN/tex:in suuruinen esijännite. Sitten kehrättyä lankaa vasten pannaan kaksi M0RGAN-WTRT-5 FB-tyyppistä sondia vakioisella kevyellä tukipaineella. Sondien pietso-elekt-risen keramiikan resonanssifrekvenssi on 5 kHz. L on näiden kahden sondin välinen etäisyys metreinä. Tämän etäi-20 syyden absoluuttinen määritysvirhe on pienempi kuin millimetri; "t" on se aika sekunteina, joka lähtöimpulssilta kuluu lähetettävästä sondista vastaanottosondiin.

Mittausten suhteellinen virhe on pienempi kuin 3 % kulkuajalle "t". Äänimoduuli M. määritellään yhtälöllä: 25 M, = V2 x 10*4 cN/tex jossa V on äänen etenemisnopeus (m/s), joka annetaan regressiosuoran kulmakertoimen käänteislukuna, joka on määritetty N:lie L:n ja "t":n mittausparille, jossa N on vähintään 3.

30 2. Kehrättyjen artikkeleiden kemialliset ominaisuu det

Substituutioaste (DS) ja polymerointiaste (DP)

Kehrätty artikkeli ilmastoidaan huoneen lämpötilassa (esimerkiksi noin 22°C) ja sen huoneen kosteudessa, 35 jossa DS:n ja DP:n määritykset on tehty. Kehrätyn artik- 10 93557 kelin vesipitoisuus määritetään esimerkiksi termogravimet-rilla.

Selluloosa johdannaisen selluloosan substituutioaste DS ja polymerointiaste DP määritetään samoilla menetelmil-5 lä kuin kantahakemuksen kohdassa I.C mainituille koostumuksille ilman asetoniuutosta.

3. Kehrättyjen artikkeleiden fysikaaliset ominaisuudet 3.1. Optiset ominaisuudet 10 Kehrättyjen artikkeleiden optinen anisotropia ha vaitaan ja mitataan Olympus BH2 tyyppisellä polarisaatio-mikroskoopilla. Erityisesti kahtaistaittuminen määritetään Berek'in kompensaatiomenetelmällä.

3.2. Röntgensäteillä mitattu rakenne 15 a) Laitteet ja koejärjestelyt

Laitteet: määritykset on suoritettu kahdentyyppisillä laitteilla:

Suuritehoisella generaattorilla (generaattori A). Tällöin on kyse Rikagu RU-200 PL laitteistosta, joka on 20 varustettu pyörivällä anodilla, joka toimii seuraavissa olosuhteissa: 40 kV; 200 mA: polttopiste 0,5 x 10 mm2 anodilla, näennäinen pistemäinen polttopiste 0,5 x 1 mm2; kuparin säteilytys, josta poistuu K β-säde, joka suodatetaan Ni-kalvolla ja jonka energia rajataan.

25 Siemens-merkkisellä klassisella generaattorilla, jossa on suljettu putki ja joka toimii seuraavissa olosuhteissa: 40 kV; 30 mA: hieno lineaarinen polttopiste 0,04 x 8 mm2; kuparin K -säteily, joka saadaan aikaan CGR-monokromaattorin avulla, joka on valmistettu hiotusta 30 kristallista (R = 1 400 mm); polttoväli on D = 510 mm.

(CGR = Compagnie G6n6rale de Radiologie, France).

Kumpaakin generaattoria käytetään neljään erilaiseen koejärjestelyyn.

35 lii 11 93557

Koej är j estelyt Järjestely 1

Suurten kulmien goniometri Rikagu SG-9R (säde 250 mm), joka on varustettu Eulerin piirillä ja nestetuikelas-5 kurilla; pyyhkäisynopeus 2 6:na 2°/mm; Eulerin piirin pyörimisnopeus: 2° /mm kiinteällä 2 e-;lla.

Röntgensädekimpun kollimaatiotason valinta

Poikkeama: pistemäisen kollimaattorin 0 1 mm.

Analyysi: ristinmuotoiset raot 0,9 x 0,9 mm2 (kul-10 ma-aukko 0,5° x 0,5° ), joka on 110 mm näytteen tasosta.

Järjestely 2

Rikagu SG-9R goniometri, joka on varustettu pyörivällä näytepidikkeellä (pyörimisnopeus 100 r/min) ja nes-tetuikelaskurilla, joka toimii portaittain 0,l°:een li-15 säyksin 2 -fr:n suhteen.

Röntgensädekimpun kollimaatiotason valinta: poik-keamarako 1/6°; diffuusiorako 1°; analyysirako 0,15 mm, joka on sijoitettu 250 mm:n päähän näytteestä.

Järjestely 3 20 Siemensin suurten kulmien goniometri, joka on va rustettu Eulerin piirillä ja nestetuikelaskurilla. Pyyhkäisynopeus 0,1°/min 2 -Otna.

Monokromaattori CGR, polttoväli 510 mm.

Analyysirako 0,4 mm - 155 mm näytteestä.

25 Järjestely 4

Keskusdiffuusiogoniometri Rikagu SASG, joka on varustettu Leti-tyyppisellä lineaarisella goniometrilla ja Ortec monikanava-analysaattorilla.

Röntgensädekimpun kollimaatiotason valinta: ensim-30 mäinen rako 15 x 0,1 mm; toinen rako 15 x 0,05 mm -250 mm.

Näytteen ja detektorin välinen etäisyys: 360 mm.

Näytteen ja toisen raon välinen etäisyys: 105 mm.

35 « 12 93557

Seuraavassa taulukossa 15 on käytetyt järjestelyt, kulma-alueet ja käytetty generaattori mitattujen parametrien funktiona.

Taulukko 15 5 ---;

Mitatut Käytetty Röntgensäteiden Käytetty parametrit järjes- diffraktiokulma generaat- tely tori 10 Kiteen orientaa-

tioindeksi (1-0) 1 suuret kulmat A

Kiteisyys-

indeksi (I.C) 2 suuret kulmat A

Pituusakselin 15 suuntaiset (Tx )

Vaaka-akselin Suuntaiset (Tt)

näennäiset koot 3 suuret kulmat B

Jakson pituus

20 (L.P.) 4 pienet kulmat A

Puoliarvoleveys

(Δφ) 4 pienet kulmat A

Integroitu

intensiteetti 4 pienet kulmat A

25 ---- b) Käytetyt heijasteet erilaisten rakenteellisten parametrien määrittämiseksi suurten kulmien dif-fraktiolla 30 Tutkittujen kuitujen röntgendiffraktio-ilmiön valo kuvat osoittavat tietyn määrän kaaria vaaka-akselilla, pystyakselilla ja näiden kahden akselin ulkopuolelle. Näiden kaarien ominaispiirteet liittyvät materiaalin rakenteen ominaispiirteisiin.

il 13 Q7 C C 7 ^OJj/

Pystyakselin kaaren kulmarako, joka on sijoittunut dif fraktiokulman 2 ©-noin 34,7° :een kohdalle, riippuu kristalliittien tilastollisesta orientaatiosta kuidun akselin suhteen. Tämä heijastus 2 β:η noin 34,7°reen kulmas-5 sa valitaan orientaatioindeksin (0-1) ja kristalliittien näennäisen pituusakselin suuntaisen koon (T1 ) määrittämiseksi .

Vaaka-akselilla käytetään kaarta, joka sijoittuu noin 11°:een kohdalle 2 -0:ssa kristalliittien näennäisen 10 vaaka-akselin suuntaisen koon (Tt ) määrittämiseksi.

Jos edellä esitettyjen parametrien määrittämiseksi käytetään erityisiä heijastuksia, on kiteisyysindeksin määrittämiseksi tarpeen ottaa huomioon koko diffraktio-grammi.

15 c) Käytetyt menetelmät erilaisten parametrien mää rittämiseksi

Kaikki mittaukset on suoritettu yhdellä tai useammalla kuidulla, joista kukin on muodostunut useista keskenään yhdensuuntaisista filamenteista eli ei-kierretyistä 20 kuiduista.

Kiteen orientaatioindeksi (1-0)

Kiteen orientaatiota voidaan karakterisoida kulmalla, joka on kuidun akselin ja diatrooppisten tasojen kohtisuoran välillä.

25 Mittaamalla pystyakselin suuntaisen kaaren suunta kulman aukko, joka sijoittuu noin 2 ^ - 34,7°:een kohdalle, saadaan suoraan kristalliittien orientaatioaste kuidun akselin suhteen.

Orientaatioindeksi voidaan määritellä kaavasta 30 180 - a 1.0 - - x 100 180 jossa a on käyrän puoliarvoleveys, joka on saatu suuntakulman suuntaisella pyyhkäisyllä; a on ilmoitettu asteina.

14 93557

Kiteisyysindeksi (I-C)

Suhteellinen kiteisyysindeksi määritellään Wake-lin'in menetelmällä (Journal of applied Physics, Vol. 30, n° 11, s. 1654, marraskuu 1959).

5 Ennen kuin verrataan minkään näytteen röntgendiff- raktiokuviota kahteen standardiin: toiseen, joka on 100-%:isesti amorfinen, ja toiseen, joka on 100-%:isesti kiteinen, jolloin alkuperäiset kokeelliset arvot korjataan eri parametrien suhteen; pulssitaajuuden, röntgensädesuihkun 10 stabiilisuuden, ilmasta aiheutuvan diffuusion, polarisaatio- ja absorptiovaikutusten suhteen.

Kuviot normalisoidaan sitten ennen kuin tutkitaan menetelmällä, jotka kutsutaan "suhteelliseksi".

Saadut kiteisyysindeksit ovat tietenkin amorfisen 15 ja kiteisen standardin valinnan funktioita. Nämä standardit on valmistettu seuraavalla tavalla:

Kiteinen standardi saadaan käsittelemällä hapolla regeneroitua kuitua käyttämällä lähtöaineena selluloosa-formiaattia, joka jo on voimakkaasti kiteistä (24 tuntia 20 IN kloorivetyhappoliuoksessa 60°C:ssa).

Amorfinen standardi: amorfinen selluloosaformiaat- ti.

Näiden kahden standardin ominaisspektrit on esitetty kuviossa 5. Tässä kuviossa 5 spektri Sx , joka vastaa 25 kiteistä standardia, on esitetty jatkuvalla viivalla ja spektri S2, joka vastaa amorfista standardia, on esitetty katkoviivalla. Näissä spektreissä pystyakseli vastaa kulmaa 2 ·θ· asteina ja vaaka-akseli vastaa korjattua intensiteettiä I, joka on ilmaistu pulsseina sekuntia kohti 30 (cps).

Spektrit on rekisteröity "pyörivästä näytteestä" lähtevänä säteilynä, jonka 2 β-= 10° -2-6--38°. "Pyörivällä näytteellä" tarkoitetaan yhdensuuntaisten ja vierekkäisten kuitujen kerrosta; tämä kerros pyörii akselin ym-35 II: 15 93557 päri, joka on kohtisuoraan sitä vastaan, ja tämä tapahtuu röntgensäteiden kimpun muodostuessa.

Kristalliittien näennäinen koko

Debye-Scherrer'in kaavan avulla lasketaan kristal-5 Hittien näennäinen ulottuvuus yhteen suuntaan, joka liittyy pyyhkäisyheijastuksen valintaan. 2 θ·:η funktiona piirretty pyyhkäisy, joka seuraa noin 34,7°:seen sijoittuneen heijastuksen kohtisuoraa akselia, tuottaa diffraktiointen-siteettikäyrän kulman 2 Θ funktiona. Profiilin puoliarvo-10 leveyden avulla, joka on β0, ja ilmaistaan radiaaneina, voidaan päästä määrittelemään kristalliittien näennäinen pitkittäismitta yhtälöllä ,.^J=— 15 V βΐ “ β2 · cos -θ- jossa β vastaa määritettyä "laitteiston suuruutta", joka on määritetty käyttämällä diffraktiota heksametyleenitetra-amiini j auheessa.

Kulma & on puolet kulmasta 2 Θ·, joka on käyrän mak-20 simi. A· on käytetyn röntgensäteilyn aallonpituus.

Samanlaisella menetelmällä, jota sovelletaan vaakasuoraan pyyhkäisyyn noin 11° 2 kohdalla sijoittuneen heijastuksen tasolla vaakasuoraa tasoa kohti, saadaan kristalliittien näennäinen kohtisuora koko (Tt). Kristal-25 liittien näennäisen koon kasvua tulee pitää todellisen koon kasvun tuloksena ja/tai paikallisen järjestyksen parantumisena.

Pitkä jakso Röntgensäteiden keskusdiffuusiolla tehty koe orgaa-30 nisillä kuiduilla saattaa paljastaa valokuvassa diffuusiota kohtisuoraan tulevan sädekimpun ympärillä, joka pitenee vaakasuoraan suuntaan, ja kaksi pienissä kulmissa tapahtuvaa diffraktiota, toisaalta keskusdiffuusiota kohtisuoralla akselilla. Tämä mahdollinen diffraktioilmiö pienissä 35 kulmissa tarkoittaa tutkittavassa materiaalissa olevaa 16 93557 elektroni-tiheyden jaksollisuutta. Tämä jaksollisuus määriteltiin yhtälöllä λ L.P. = - 5 sin £ jossa A- on röntgensäteilyn aallonpituus ja 0 on kulma 2 O, joka seuraa kohtisuoraa tasoa ja joka on diffraktion intensiteetin maksimi.

Tämän pienissä kulmissa tapahtuvan diffraktion in-10 tensiteetin rekisteröinnin avulla, joka seuraa kohtisuoraa tasoa S :n funktiona, saadaan käyrä, jonka puoliarvoleveys ACf esittää jaksollisuuden tasaisuutta ja käyrän alle jäävä pinta-ala (integroitu intensiteetti) esittää jaksollisen ilmiön amplitudia. Pitkän jakson mahdollista ilmiötä 15 kuvaavat parametrit L.P., ja I.I.

3.3. Morfologia

Kehrättyjen artikkeleiden morfologiset ominaisuudet on määritetty optisella mikroskoopilla ja pyyhkäisyelekt-ronimikroskoopilla.

20 c) Esimerkit

Referenssiesimerkki II-l

Valmistetaan seos käyttämällä seuraavia perusaineita:

Materiaali (I): selluloosamateriaali, joka sisältää 25 99,3 paino-% holoselluloosaa (45,7 paino-% a-selluloosaa ja 53,6 paino-% hemiselluloosaa).

Materiaali (II): muurahaishappo.

Materiaali (III): ortofosforihappo.

Seoksen valmistamisen aikana siinä on seuraavat 30 suhteet: Rj * 19,8 %; Rx τ 18,1 %; Rx x x * 61,05 % ja Rer - R. “ 1/05 %.

20 minuutin kuluttua saadaan liuos, jonka koostumus on seuraava: Selluloosajohdannainen (selluloosaformi-aatti): 23,65 paino-%; orgaaninen happo (muurahaishappo): 35 11,8 paino-%; epäorgaaninen happo (ortofosforihappo):

II

17 93557 61.05 paino-%; ja vesi: 3,5 paino-%. Liuos on anisotroop-pinen.

Liuotusastiasta liuos pannaan suoraan kehruupump-puun. Pumpusta liuos puristetaan suulakkeen läpi, jossa 5 on 100 reikää, joiden kunkin halkaisija on 0,005 cm. Suulake on sijoitettu 2 cm koagulointihauteen yläpuolelle, joka on -17°C:n lämpötilan omaavaa asetonia. Vetolaittees-sa kuidun nopeus on 90 m/min, joka vastaa 4,5:n FEF:ää.

Saatu puola pestään vedellä ja kuivataan sitten ilmassa.

10 Näin saadaan kehrättyä lankaa, joka on muodostunut 100 filamentista ja kuitu on muodostunut tästä kehrätystä langasta.

Referensslesimerkki II-2

Valmistetaan seos, jossa perusaineet ovat seuraa- 15 vat:

Materiaali (I): selluloosamateriaali, joka sisältää 99,3 paino-% holoselluloosaa (52,2 paino-% a-selluloosaa ja 47,1 paino-% hemiselluloosaa).

Materiaalit (II) ja (III): samat kuin referenssi-20 esimerkissä II-l.

Seoksen valmistuttua siinä on seuraavat suhteet:

Rj - 19,8 %; RIX - 18,1 %? RIZ1 - 61,05 % ja R(r - R. - 1.05 %.

20 minuutin kuluttua saadaan anisotrooppinen liuos, 25 jonka koostumus on seuraava: Selluloosaformiaattia: 24,05 paino-%; muurahaishappoa: 11,1 paino-%; ortofosforihappoa: 61.05 paino-%; ja vettä: 3,8 paino-%.

Tästä liuoksesta tehdään kuitua edellä esitetyn referenssiesimerkin II-l mukaisesti.

30 Referenssiesimerkki II-3

Valmistetaan seos panemalla reaktioastiaan 368,6 g materiaalia (Cx - a-selluloosaa 50,97 %, hemiselluloosaa 45,91 %, pihkaa 0,02 %, tuhkaa 0 %, vettä 3,1 %; holoselluloosaa 96,88 %; DP 270,0; massan pH - 6,98), joka on d 18 93557 osittain kuivattua, 442,6 g muurahaishappoa ja 1 500 g or-tofosforihappoa.

Seoksen valmistuttua siinä on seuraavat suhteet:

Hj = 15,85 %; Rx, = 19,0 %; Rx,, - 64,05 % ja Re r *= Re * 5 1,1 %.

20 minuutin kuluttua saadaan ani so trooppinen liuos, jonka koostumus on seuraava (painoprosentteina): selluloo-saformiaattia: 19,6 %; muurahaishappoa: 12,85 %; ortofos-forihappoa: 64,05 %; ja vettä: 3,5 %.

10 Tästä liuoksesta tehdään kuitua edellä esitetyn re£erenssiesimerkin II-1 mukaisesti.

Referenssiesimerkki II-4

Valmistetaan analogisesti referenssiesimerkin II-2 mukainen liuos sillä erotuksella, että seoksen valmistut-15 tua sillä on seuraavat suhteet: Rx * 23,75 %; RtI * 17,2 %; Rllt - 58,0 % ja R. r - Re - 1,05 %.

20 minuutin kuluttua saadaan anisotrooppinen liuos, jonka koostumus on seuraava (painoprosentteina): selluloo-saformiaattia: 28,5 %; muurahaishappoa: 9,4 %; ortofosfo-20 rihappoa: 58,0 %; ja vettä: 4,1 %.

Tästä liuoksesta tehdään kuitua edellä esitetyn referenssiesimerkin II-1 mukaisesti seuraavin eroin: veto-laitteen nopeus: 81 m/min; FEF * 5,4.

Referenssiesimerkki II-5 25 Valmistetaan seos seuraavista perusaineista:

Materiaali (I): selluloosamateriaali, joka sisältää 99,4 paino-% holoselluloosaa (91,3 paino-% a-selluloosaa ja 8,1 paino-% hemiselluloosaa).

Materiaali (II) ja (III): samat kuin referenssiesi-30 merkissä II-l.

Seoksen valmistuttua siinä on seuraavat suhteet:

Rx - 15,85 %; R1X - 19,0 %; RUI - 64,05 % ja Rer - R. - 1,1 %.

90 minuutin kuluttua saadaan anisotrooppinen liuos, 35 jonka koostumus on seuraava (painoprosentteina): selluloo- li : 93557 19 ί saformiaattia: 19,35 %; muurahaishappoa: 13,25 %; ortofos-forihappoa: 64,05 %; ja vettä: 3,35 %.

Tästä liuoksesta tehdään kuitua edellä esitetyn referenssiesimerkin ll-l mukaisesti seuraavin eroin: veto-5 laitteen nopeus: 90 m/min; FEF = 3,6.

Referenssiesimerkki II-6

Valmistetaan seos käyttämällä seuraavia perusaineita:

Materiaali (I): selluloosamateriaali, joka sisältää 10 99,1 paino-% holoselluloosaa (89,4 paino-% a-selluloosaa ja 9,7 paino-% hemiselluloosaa).

Materiaali (II) ja (III): samat kuin referenssiesi-merkissä II-l.

Seoksen valmistuttua siinä on seuraavat suhteet: 15 Rj = 19,75 %; R1Z - 18,1 %; R1X1 - 61,05 % ja R.r = R. - 1,1 %.

90 minuutin kuluttua saadaan anisotrooppinen liuos, jonka koostumus on seuraava (painoprosentteina): selluloo-saformiaattia: 24,95 %; muurahaishappoa: 9,6 %; ortofos-20 forihappoa: 61,05 %; ja vettä: 4,4 %.

Tästä liuoksesta tehdään kuitua edellä esitetyn referenssiesimerkin II-l mukaisesti.

Referenssiesimerkki II-7

Valmistetaan liuos samoissa olosuhteissa kuin refe-25 renssiesimerkissä II-2, mutta käyttämällä materiaalina (II) muurahaishapon ja etikkahapon seosta, jolloin muura-haishappo/etikkahapposuhde on 9 ja suhteen Rz x arvo on sama kuin referenssiesimerkissä II-2.

30 minuutin kuluttua saadaan anisotrooppinen liuos, 30 jonka koostumus on seuraava (painoprosentteina): selluloo-sa-asetoformiaattia: 23,45 %; muurahaishapon ja etikkahapon seosta: 12,1 %; ortofosforihappoa: 61,05 %; ja vettä: 3,4 %. Termi "selluloosa-asetoformiaatti” tarkoittaa sel-lulloosan sekaesteriä, jossa on formiaatti- ja asetaatti-35 ryhmiä.

20 93557 Tästä liuoksesta tehdään kuitua edellä esitetyn referenssiesimerkin II-l mukaisella menetelmällä.

Referenssiesimerkki II-8

Valmistetaan seos seuraavista perusaineista: 5 Materiaali (I): selluloosamateriaali, joka sisäl tää 97,4 paino-% holoselluloosaa (95,1 paino-% a-selluloo-saa ja 2,3 paino-% hemiselluloosaa).

Materiaalit (II) ja (III): samat kuin referenssi-esimerkissä 11 -1.

10 Seoksen valmistuttua siinä on seuraavat suhteet: R1 * 15,55 %; R, τ = 19,0 %; RI, z = 64,05 % ja Rer - Re = 1,4 %.

Kaksiruuvisen sekoittajan kautta kulkemisen ja 30 minuutin jälkeen saadaan anisotrooppinen liuos, jonka 15 koostumus on seuraava (painoprosentteina): selluloosafor-miaattia: 18,85 %; muurahaishappoa: 13,6 %; ortofosfori-happoa: 64,05 %; ja vettä: 3,5 %.

Tästä liuoksesta tehdään kuitua referenssiesimerkin II-l mukaisesti poistamalla liuoksesta sitä ennen kaasut 20 pitämällä liuosta 30 minuutin ajan tyhjössä.

Referenssiesimerkki II-9

Valmistetaan seos seuraavista perusaineista:

Materiaali (I): selluloosamateriaali, joka sisältää 98,7 paino-% holoselluloosaa (89 paino-% a-selluloo-25 saa ja 9,7 paino-% hemiselluloosaa).

Materiaalit (II) ja (III): samat kuin referenssi-esimerkissä II-l.

Seoksen valmistuttua siinä on seuraavat suhteet:

Rj - 19,7 %; RXI = 18,1 %; R, 2 , = 61,05 % ja Rtr = Re -30 1,15 %.

90 minuutin jälkeen saadaan anisotrooppinen liuos, jonka koostumus on seuraava (painoprosentteina): selluloo-saformiaattia: 23,75 %; muurahaishappoa: 11,4 %; ortofos-forihappoa: 61,05 %; ja vettä: 3,8 %.

tl 93557 21 Tästä liuoksesta tehdään kuitua referenssiesimerkin II-1 mukaisesti.

Esimerkki III-l

Tehdään referenssiesimerkin II-l mukaisesti sellu-5 loosaformiaattikuitua. Saatu kuitu keritään rei’itetylle puolalle, joka upotetaan 24 tunniksi vesiliuokseen, joka sisältää 4 paino-% natriumhydroksidia niin, että tapahtuu formiaatin saippuoituminen ja selluloosan regeneroituminen. Puola pestään sitten vedellä ja kuitu kuivataan puo-10 lalla.

Esimerkki III-2

Valmistetaan referenssiesimerkin II-2 mukaista sel-luloosaformiaattikuitua ja tämän kuidun selluloosa regen-roidaan kuten esimerkissä III-l on kuvattu, paitsi että 15 kuitu kuivataan antamalla kuidun puolautua pois kuumassa ilmavirrassa. Ilmastoinnin jälkeen kuidun vesipitoisuus on 10,3 %. Tämä vesipitoisuus mitataan normin ASTM D 2654-76 (1976) mukaisesti.

Esimerkki III-3 20 Valmistetaan referenssiesimerkin II-3 mukaisesti selluloosaformiaattikuitua ja tämän kuidun selluloosa regeneroidaan kuten esimerkissä III-2 on kuvattu.

Esimerkki III-4

Valmistetaan referenssiesimerkin II-4 mukaisesti 25 selluloosaformiaattikuitua ja tämän kuidun selluloosa regeneroidaan kuten esimerkissä III-2 on kuvattu.

Esimerkki III-5

Valmistetaan referenssiesimerkin II-5 mukaisesti selluloosaformiaattikuitua, mutta vetolaitteen nopeudella 30 90 m/min ja FEF:n arvolla 4,5. Tämän kuidun selluloosa regeneroidaan kuten esimerkissä III-2 on kuvattu.

Esimerkki III-6

Valmistetaan referenssiesimerkin III-6 mukaisesti selluloosaformiaattikuitua ja regeneroidaan tämä kuitu 35 kuten esimerkissä III-2 on kuvattu.

22 93557

Esimerkki III-7

Valmistus kuten esimerkissä III-6, mutta vetolait-teen nopeudella 80 m/min, jolloin FEF on 8.

Esimerkki III-8 5 Valmistetaan referenssiesimerkin II-l mukaisesti seos, mutta seuraavalla materiaalilla (I): selluloosamate-riaali, joka sisältää 97,5 paino-% holoselluloosaa (95,2 paino-% α-selluloosaa ja 2,3 paino-% hemiselluloosaa); materiaalit (II) ja (III) ovat samat kuin referenssiesi-10 merkissä II-l.

Seoksen valmistuttua siinä on seuraavat suhteet: H, - 15,5 %; RX1 =19 %; RItI = 64,05 %; ja Rer = Re = I, 4 %.

30 minuutin kuluttua saadaan anisotrooppinen liuos, 15 jonka koostumus on seuraava (painoprosentteina): selluloo-saformiaattia: 18,95 %; muurahaishappoa: 13,4 %; ortofos-forihappoa: 64,05 %; ja vettä: 3,6 %.

Tehdään referenssiesimerkin II-l mukaisesti kuitua, mutta vetolaitteen nopeudella 90 m/min; FEF on 6,6.

20 Tämän kuidun selluloosa regeneroidaan kuten esimer kissä III-2 on kuvattu.

Esimerkki III-9

Valmistetaan referenssiesimerkin II-9 mukaisesti selluloosaformiaattikuitua, mutta vetolaitteen nopeudella 25 90 m/min ja FEF:n arvolla 9. Tämän kuidun selluloosa rege neroidaan kuten esimerkissä III-2 on kuvattu.

Esimerkki III-10

Valmistetaan referenssiesimerkin II-l mukaisesti seos, mutta seuraavalla materiaalilla (I): selluloosamate-30 riaali, joka sisältää 97,4 paino-% holoselluloosaa (95,1 paino-% α-selluloosaa ja 2,3 paino-% hemiselluloosaa); materiaalit (II) ja (III) ovat samat kuin referenssiesi-merkissä II-l.

i<.

35 23 93557

Seoksen valmistuttua siinä on seuraavat suhteet: R, = 6,2 %; Rlt = 21,2 %; Rx, r = 71,35 %; ja Rer = Re = 1,25 %.

Tämä esimerkki ei ole keksinnön mukainen.

5 90 minuutin kuluttua saadaan isotrooppinen liuos, jonka koostumus on seuraava (painoprosentteina): selluloo-saformiaattia: 7,45 %; muurahaishappoa: 19,5 %; ortofos-forihappoa: 71,35 %; ja vettä: 2,05 %.

Tehdään referenssiesimerkin II-l mukaisesti kuitua, 10 mutta vetolaitteen nopeudella 93 m/min, ja FEF:n arvolla 1,5.

Tämän kuidun selluloosa regeneroidaan kuten esimerkissä III-2 on kuvattu.

Esimerkki III-ll 15 Valmistetaan referenssiesimerkin II-7 mukaista sel- luloosa-asetoformiaattikuitua. Tätä kuitua regeneroidaan jatkuvasti 20 sekunnin ajan vesiliuoksessa, joka sisältää 5 paino-% natriumhydroksidia, niin että formiaatti saippuoi tuu ja asetaatti ei. Saatu puola pestään ja kuivataan 20 esimerkin III-2 mukaisesti.

Esimerkki III-12

Valmistetaan referenssiesimerkin II-l mukaisesti seos, mutta seuraavalla materiaalilla (I): selluloosamate-riaali, joka sisältää 97,3 paino-% holoselluloosaa (95 25 paino-% α-selluloosaa ja 2,3 paino-% hemiselluloosaa); materiaalit (II) ja (III) ovat samat kuin referenssiesi-merkissä II-l.

Seoksen valmistuttua siinä on seuraavat suhteet: RI = 17,85 %; RIX « 18,5 %; Rllt - 62,2 %; ja Rtr - R. = 30 1,45 %.

30 minuutin kuluttua saadaan anisotrooppinen liuos, jonka koostumus on seuraava (painoprosentteina): selluloo-saformiaattia: 21,4 %; muurahaishappoa: 12,7 %; ortofos-forihappoa: 62,2 %; ja vettä: 3,7 %.

35 24 93557

Tehdään referenssiesimerkin Ii-l mukaisesti kuitua, mutta vetolaitteen nopeudella 80 m/min, ja FEF:n arvolla 14.

Tämän kuidun selluloosa regeneroidaan kuten esimer-5 kissä III-2 on kuvattu.

Esimerkki III-13

Valmistetaan seos referenssiesimerkin II-l mukaisesti, mutta seuraavalla materiaalilla (I): selluloosama-teriaali, joka sisältää 99,0 paino-% holoselluloosaa (97,5 10 paino-% α-selluloosaa ja 1,5 paino-% hemiselluloosaa); materiaalit (11) ja (III) ovat samat kuin referenssiesi-merkissä II-l.

Seoksen valmistuttua siinä on seuraavat suhteet: R, = 19,8 %; RIt = 17,8 %; RI x x =61,4 %; ja Rer = R. = 15 1,0 %.

30 minuutin kuluttua saadaan anisotrooppinen liuos, jonka koostumus on seuraava (painoprosentteina): selluloo-saformiaattia: 23,7 %; muurahaishappoa: 11,4 %; ortofos-forihappoa: 61,4 %; ja vettä: 3,5 %.

20 Tehdään referenssiesimerkin II-l mukaisesti kuitua, mutta vetolaitteen nopeudella 45 m/min, ja FEF:n arvolla 5,6.

Tämän kuidun selluloosa regeneroidaan kuten esimerkissä III-2 on kuvattu.

25 Kaikki kokeet ovat keksinnön mukaisia paitsi koe III-10. Kokeissa III-l - III-13 saatujen kuitujen kemialliset ominaispiirteet ja mekaaniset ominaisuudet on annettu seuraavassa taulukossa 18; tässä taulukossa käytetyt lyhenteet ovat seuraavat: 30 F = kehrätty lanka; Ft filamentti; Ti = langan numero; T » lujuus; Ar murtovenymä; alkumoduuli; Me ääni-moduuli; DS = selluloosan kokonaissubstituutioaste; ja DP = selluloosajohdannaisten selluloosan polymerointiaste.

Il ! 25 93557

Taulukossa 18 ominaisuudet T, Ar, MA, DP ja DS on määritetty kaikissa kokeissa, ominaisuus Me on määritetty suurimmassa osassa kokeita.

5 Taulukko 18 _Ominaisuudet___

Esimerkin Mekaaniset Kemialliset -----f"---

n: o Tt Tt T Ar Mt Me DP DS

10 (F) (Ft) cN/ (%) CN/ cN/ (%) tex tex tex tex tex III-l Ft 1,69 30 2,3 2300 167 < 1 III-2 F 17,8 60 4,0 2440 3249 250 < 1 15 III-2 Ft 1,68 70 4,5 2635 III-3 F 14 56 3,8 2300 3108 246 < 1 III-4 F 17,1 64 3,5 2645 3543 245 < 1 III-5 F 13,2 83 4,0 3000 3748 380 < 1 III-5 Ft 1,23 90 4,4 3400 20 III-6 F 17,6 68 3,6 2860 3930 284 < 1 III-7 F 10,3 73 3,8 3030 4180 284 < 1 III-8 Ft 1,03 107 4,3 3910 504 < 1 III-9 F 8,5 77 3,5 3190 4240 326 < 1 III-9 Ft 0,875 86 3,2 3840 25 III-10 F 15 35 4,0 1890 2600 366 < 1 III-ll F 17,6 50 3,5 2120 3600 256 *>

Ac : 0,80 F: 1,03 III-12 F 4,5 97 3,75 3285 490 < 1 30 III-13 F 15,4 98,2 3,9 3140 4460 458 < 1 ____L_J____ *) Ac * asetaattiryhmien suhteellinen DS,

F formiaattiryhmien suhteellinen DS

35 26 93557

Kokeissa saatujen kuitujen fysikaaliset ominaisuudet on annettu seuraavassa taulukossa 19.

Taulukossa 19 käytetyt lyhenteet merkitsevät seu- raavaa: 5 An = kahtaistaittuminen; 1.0. * kiteen orientaatioindek-si? I.C. * kiteisyysindeksi; Tx kristalliittien koko vaakatasossa; Tt = kristalliittien koko pystysuorassa tasossa; L.P. * jakson pituus; A Cp * puoliarvoleveys; ja I.I. = integroitu intensiteetti.

10 Taulukossa 19 ominaisuus An on määritetty kaikille kuiduille, muut ominaisuudet on määritetty suurimmalle osalle kuituja.

ti 93557 27 . N H Tf τί 03 ID rt «·< m m vo vo in in m

En —' ^ en Tf «n ω es o „«* ·< oo o o in co in o o

E* w pH CM CM CM CM CM <N pH

es • h m σι cm o o cm U'p co oo σι σι σι oo

• oP vO

M w g

|1 O

<5 -5 S oooooo o s ^ « ί o in vo τί in co in 2 : d +j 5 o φ oo it -c n cm

3 H G) Ij TJ

W · -H _* tO .

•h h e § ·* H

«o w ·> > _ σι -h H g S" Λ tji ιβ σι o in 0 °<10 n n o if ij n co

2 +jj OOOOOO O

3 CD

pH -H ·

2 d Λ .ΊΓ 00 00 00 o CO VO O O

£ ® ,! *< r^t^C^COOH CM «-H

f ® ·-> w H H H N N N CM CM

3 CD--"

>i OOOOOO O O

**· · Λ ooc^om^c^ σι co •"P ininvovovovo ^ vo *h w σι σι σι σι σι σι σι σι r-Cin^CC^^fCMCOOOC^VOCMOO „ lOnfi-HCOvOCMOCMC^C^OCO^' G Miinminininioinin^fintnin ooooooooooooo o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' c

•H

*

JH O 1-1 CM CO

g iHCMCO'd'invO^COOliHrHf—li—I

5 I I I I I I I I I I I I I

•jHO hhmmhhmhmhhmh

WG HMMMMMMMMMMMM

95557 28

Esimerkeissä III-l - III-9 ja III-12 - III-13 saadut regeneroidusta selluloosasta valmistetut kuidut ovat keksinnön mukaisia ja esimerkissä 111-10 saatu regeneroidusta selluloosasta valmistettu kuitu ei ole keksinnön 5 mukainen. Kaikkien näiden kuitujen substituutioaste DS formiaattiryhminä on pienempi kuin 2 %.

Kaikissa keksinnön mukaisissa esimerkeissä III-l-III-9 ja III-12 - III-13 selluloosamateriaalin (I) ja -kuitujen polymerointiaste on suurempi kuin 150 ja pienem-10 pi kuin 1 500,ja DP:n vaihtelu valmisteiden toteutuksissa on aina alle 20 %.

Kuvio 8 esittää kuitujen lujuutta T näiden kuitujen selluloosan polymerointiasteen DP funktiona, ja kuvio 9 esittää kuitujen alkumoduulia MA näiden kuitujen selluloo-15 san polymerointiasteen DP funktiona. Kuvioissa 8 ja 9 vaaka-akseli vastaa DP:tä ja pystyakseli vastaa T:tä, joka on ilmaistu cN/tex:einä (kuvio 8), tai MA :tä, joka on ilmaistu cN/tex:einä (kuvio 9). Arvot DP, T ja on annettu edellisessä taulukossa 18. Näissä kuvioissa 8 ja 9 keksin-20 nön mukaiset kuidut on esitetty ristillä; näitä keksinnön mukaisia kuituja ei ole merkitty piirrokseen yksinkertaisuuden vuoksi; ja kuitu, joka ei ole keksinnön mukainen (esimerkki III-10), on esitetty mustalla kolmiolla. Kuviossa 8 on esitetty toisaalta pisteinä kaksi tunnettua raion-25 kuitua, jotka on merkitty piirrokseen Fx:llä ja F2:11a. Näiden tunnettujen kuitujen ominaisuudet on annettu seu-raavassa taulukossa 20.

Taulukko 20 30 --

Ominaisuudet Kuitu Fx Kuitu F2 DP 560 63Ö T 42 48 M, 800 1 000 35 i--- ti 29 93557 Näiden tunnettujen kuitujen ominaisuudet T ja , jotka on ilmaistu cN/tex:einä, on määritetty langoille.

Kuviot 8 ja 9 osoittavat, että keksinnön mukaiset regeneroidusta selluloosasta valmistetut kuidut noudatta-5 vat yhtälöitä: kun DP < 200, saadaan T > 20 ja Ht >1 800; kun 200 S DP < 300, saadaan T > 30 ja >2 000; kun 300 S DP < 400, saadaan T > 40 ja >2 400; kun 400 S DP < 1500, saadaan T > 60 ja M£ >2 600.

10 T ja Mj on ilmaistu cN/tex:einä.

Toisaalta todetaan, että kuvioissa 8 ja 9 kaikki keksinnön mukaiset regeneroidusta selluloosasta valmistetut kuidut, paitsi esimerkin III-ll kuitu, toteuttavat seuraavat yhtälöt: 15 kun 150 < DP < 250, saadaan T a i. DP - 26 ja Mj t 2 300; kun 250 S DP < 1 500, saadaan T a - -18pp5 + 132 ja M. a - -5°225-° + 4309.

1 DP

T ja Mj on ilmaistu cN/tex:einä.

^ Kuviossa 8 esitetään suoran D8 osa yhtälöllä: 20 T = -J DP-26ja osa hyperbolasta He yhtälöllä: T = - »g»- + 132; nämä arvot antavat DP:lle arvon 250.

Kuviossa 9 esitetään osa suorasta D9 yhtälöllä:

Mt = 2300 ja osa hyperbolasta H9 yhtälöllä:

Mi “ —5°^5° + 4309; nämä arvot antavat DP:lle arvon 250.

25 Ei-keksinnön mukaiset kuidut, joita on esitetty kuvioissa 8 ja 9, eivät toteuta edellä mainittuja yhtälöitä.

Näin todetut tärkeät erot keksinnön mukaisten regeneroidusta selluloosasta valmistettujen kuitujen ja esi-30 merkissä III-10 saatujen kuitujen välillä on selitettävissä seuraavilla tosiasioilla:

Keksinnön mukaiset kuidut saadaan käyttämällä anisotrooppisia liuoksia, joiden selluloosajohdannaisen konsentraatio on suurempi kuin kriittinen konsentraatio; 35 30 93557

Esimerkin III-10 kuitua saadaan käyttämällä isotrooppista liuosta, jonka selluloosajohdannaisen konsent-raatio on pienempi kuin kriittinen konsentraatio.

Termi "kriittinen konsentraatio" on määritelty 5 edellä.

Taulukon 18 tarkastelu osoittaa toisaalta sen, että keksinnön mukaisilla regeneroidusta selluloosasta valmistetuilla kuiduilla äänimoduuli Me on korkeampi, yli 3 000 cN/tex.

10 On huomattava, että näiden keksinnön mukaisesti regeneroidusta selluloosasta valmistettujen artikkelien mekaanisten ominaisuuksien korkea taso saavutetaan heti niiden muodostuessa, eli ilman lisävenytystä.

Taulukon 19 tarkastelu osoittaa toisaalta seuraavat 15 tosiasiat keksinnön mukaisista regeneroidusta selluloosasta valmistetuista kuiduista:

Orientaatioindeksi 1.0. on suurempi, koska se on yli 95,5 %; todetaan jaksonpituusilmiön olemassaolo odottamat-20 tomalla yhtälöllä: £ L.P.

Esimerkin III-10 ei-keksinnön mukaisella kuidulla ei ole näitä ominaisuuksia.

Kun tutkitaan keksinnön mukaisesti regeneroidusta selluloosasta valmistettuja kuituja valomikroskoopilla tai 25 pyyhkäisyelektronimikroskoopilla, todetaan, että näiden kuitujen morfologia on samanlainen kuin selluloosajohdannaisista valmistetuilla kuiduilla, joiden polymeroitumis-aste DS formiaattiryhminä on suurempi kuin 2 %.

Edellä kuvatulla keksinnön mukaisella menetelmällä 30 regeneroidusta selluloosasta valmistettujen kuitujen valmistamiseksi voidaan odottamattomalla tavalla yhdistää seuraavat edut: suora, nopea ja halpa selluloosan liuotus käyttämällä selluloosajohdannaista kehrättävän liuoksen aikaan-35 saamiseksi; II, 93557 31 halpojen ja ei-toksisten yhdisteiden käyttö selluloosan liuotusaineina; selluloosan liuottamisen jälkeen heikko hajoaminen; kehrättyjen kuitujen helppo regenerointi; 5 regeneroidusta selluloosasta valmistettujen kuitu jen aikaansaaminen, joilla on yllättävällä tavalla yhdis-tynyt kaksi asiaa: parempi lujuus ja parempi moduuli.

Keksinnön mukaisesti regeneroidusta selluloosasta valmistettujen kuitujen selluloosan substituutioaste DS 10 muina kuin formiaattiryhminä on edullisesti nolla tai alle 1,5 %.

Keksinnön mukaisesti regeneroidusta selluloosasta valmistettujen kuitujen selluloosan DP on edullisesti vähintään 200 ja korkeintaan 1 200.

Claims (6)

1. Kuitu, joka koostuu ainakin osaksi filamentista, joka perustuu selluloosaan ja/tai vähintään yhteen sellu-5 loosajohdannaiseen, jossa on selluloosaesteriryhmiä, jolloin ainakin osa näistä esteriryhmistä on formiaattiryh-miä, tunnettu siitä, että sen ominaisuudet ovat seuraavat: a) selluloosan substituutioaste DS formiaattiryh-10 mien suhteen on nolla tai alle 2 % ja selluloosan polyme- rointiaste DP on yli 150 mutta alle 1 500; b) selluloosan polymeroitumisaste DP, kuidun lujuus T ja alkumoduuli Mj toteuttavat seuraavat yhtälöt, joissa T ja Ma on ilmaistu cN/tex:einä: 15 kun DP < 200, saadaan T > 20 ja Mj >1 800; kun 200 < DP < 300, saadaan T > 30 ja Mj >2 000; kun 300 s DP < 400, saadaan T > 40 ja Mj >2 400; kun 400 S DP < 1 500, saadaan T > 60 ja M± >2 600; c) filamentin morfologia on sellainen, että fila-20 mentti koostuu ainakin osaksi toinen toisensa peittävistä kerroksista, jotka kiertyvät filamentin akselin ympäri, ja että kussakin kerroksessa optinen suunta ja kiteytys-suunta muuttuvat näennäisen jaksollisesta filamentin akselin suuntaisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuitu, tun nettu siitä, että DP, T ja Mj toteuttavat seuraavat yhtälöt, joissa T ja Mj on ilmaistu cN/texteinä: kun 150 < DP < 250, saadaan T ä *L· DP - 26 ja Mj £ 2 300; 30 kun 250 < DP < 1 500, saadaan T * - 18pp5 + 132 ja 502250 Mj £--+ 4309. DP ti. 35 93557

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuitu, tunnettu siitä, että sen äänimoduuli Me toteuttaa seuraavan yhtälön: M, > 3000 cN/tex.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen kuitu, tunne ttu siitä, että sen orientaatioindeksi 1.0. toteuttaa yhtälön: 1.0. > 95,5 %.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kuitu, 10 tunnettu siitä, että sitä ei ole venytetty muuta kuin mitä aiheutuu valmistuksesta.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kuitu, tunnettu siitä, että kuituun sisältyvän selluloosan polymerointiaste DP on vähintään 200 mutta enintään 15 1 200. 93557