NO163291B - Celle for elektrolytisk rensning av aluminium. - Google Patents

Abstract

En varraeisolert celle omfatter et kar med et stålhylster (36) omsluttet av en murvegg (24) og foret med elektro-lyttbestandig, høytemperaturfast materiale(42) samt lukket av et deksel (38). I karet befinner det seg en elektrolytt (22) på grunnlag av alkaliklorider, forherder. for tilførsel av aluminium ' som skal renses,og for utfelling av seiger-krystaller, en innlpskanal (58) for , elektrolyttmaterialeog som også kan utnytte% for gassuttrekk, samt et system (20) for oppsamling og utløp av renset aluminium. j I det indre av cellen er det anordnet seriekoblede bipolare elektrodeenheter neddykket i elektrolytten og parallelt med endeelektroder. Elektrodeenhetene består av en grafittramme (12) som er avtettet av en åpenporet diafragmaplate (16). Denne diafragmaplate kan fuktes av elektrolytten (22) men ikke av aluminium. Interpolaravstanden mellom innsiden av diafragma-platen (16) og den katodiske grafittramme (12) ligger fortrinnsvis mellom 10 og 25 mm.

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av krusete

stapelfibre.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av høyelastisk stapelfiber, hvor trukkete termoplastiske polymer-stapelfilamenter, som har en asymmetrisk dobbeltlysbrytning på tvers av deres diameter, etter oppkutting til stapelfibre, relakseres i en strøm av varm inert gass som holdes ved en temperatur i området fra den "andre ordens overgangstemperåtur" til under stapelfilamentenes mykningspunkt.

Ved smelte spinning av fiberdannende syntetiske polymerer, spesielt lineære polyestere, vil asymmetrisk størkning av filamentene, hvilket eksempelvis kan oppnås ved å rette en strøm av kjølegass mot en side av filamentene i et punkt i kort avstand fra

■ekstruderingsdysene, gi filamenter med usedvanlige egenskaper. De enkelte filamenter oppviser, når de er spunnet, en asymmetrisk Kfr. kl. 29a-6/05

dobbeltlysbrytning på tvers av filamentene i motsetning til den symmetriske lysbrytning eller fravær av sådan i vanlige filamenter, men de er ellers rette og kan visuelt ikke skjelnes fra vanlige filamenter. Når imidlertid slike asymmetriske størknete filamenter blir strukket flere ganger deres opprinnelige lengde og så avspent ved oppvarming i slakk tilstand, fremkalles en høy grad av tredimensjonal krusing som ikke kan oppnås ved mekanisk krusing, for eksempel ved hjelp av en pakkboks eller tannhjulskruser. Stapelfibre som har denne høye•grad av tredimensjonal krusing, er av stor verdi ved fremstilling av voluminøst garn og som fyllmateri-ale for puter og liknende, men den industrielle utvikling av slike fibre er blitt hemmet på grunn av at den overfor nevnte avspennings-operasjon blir for kostbar på grunn av den tid den tar. Den har heller ikke gitt så jevne resultater som ønskelig kunne være. Det kreves således et tidsrom på fra tre til femten minutter eller lengre for utføring av avspenningen i en ovn og i tykke lag av fibre på en tørkerist blir bevegelse av fibrene inne i lagene hemmet av de omgivende fibre, hvilket fører til ujevn krusing.

Det er formålet med den foreliggende oppfinnelse å komme frem til en fremgangsmåte ved fremstilling av krusete stapelfibre, ut fra polyesterfilamenter, hvorved man unngår de ulemper som den kjente teknikk er beheftet med, idet det ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tas sikte på et mer ensartet kruset produkt i løpet av et kortere fremstillingsforløp.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den inerte gass har en tilstrekkelig hastighet til å holde fibrene i suspensjon så lenge at det frembringes en tredimensjonal krusing i fibrene.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kreves det i motsetning til de kjente fremgangsmåter vanligvis ikke mer enn ett minutt til oppvarming og ofte mindre enn 30 sekunder. Fortrinnsvis brin-ges den inerte gasstrøm, for eksempel luft, nitrogen eller carbondioksyd, til å løfte stapelfibrene opp i en kolonne og den tid som medgår til fibrenes vandring gjennom kolonnen, er tilstrekkelig til å bevirke den nødvendige herding. Gasstrømmen kan dessuten tjene til å transportere stapelfibrene fra produksjonsstedet til embal-leringsstedet, idet en sikt anvendes til å skille fibrene fra gass-strømmen.

Oppfinnelsen har en spesiell betydning ved fremstilling av krusete stapelfibre fra polyetylentereftalat og vil bli mer spesielt beskrevet i forbindelse hermed. Oppfinnelsen kan imidlertid anvendes på andre lineære polyestere, for eksempel polyhexamety-lentereftalat, som innbefatter kopolymerer av for eksempel polyetylentereftalat med den tilsvarende isoftalat eller med 5(nat-riumsulfo)-isoftalat, og andre krystalliserbare lineære polymerer med fiberdannende molekylvekt, det vil si med en egenviskositet på for eksempel mellom 0,45 og 1,0.

Uttrykket wandre ordens overgangstemperåtur", for hvilket symbolet "Tg" vanligvis brukes, er den temperatur ved hvilken der oppstår en diskontinuitet i kurven som fremstiller den første av-ledete av en termodynamisk størrelse som funksjon av temperaturen. Den står i gjensidig avhengighetsforhold til flytetemperaturen og polymer-fluiditet og kan avledes på et diagram over egenvekt, spesifik volum, spesifik varme, lydmodul eller brytningsindeks i forhold til temperaturen. Tg er også kjent som"glass-overgangs-temperaturen" på grunn av at det er den temperatur under hvilken polymeren oppviser glassliknende oppførsel og over hvilken polymeren blir mer gummiliknende. Tg for polyetylentereftalat er omtrent 80°C og herdingstemperåturen for denne polymer ligger føl-gelig over denne og er fortrinnsvis mellom 140 og 180°C.

Filamentene som anvendes som utgangsmateriale ved fremgangsmåten, kan som allerede nevnt være fremstilt ved smeltespin-ning av polymeren og asymmetrisk bråkjøling av filamentene ved å rette en luftstråle mot en side av dem etterhvert som de strømmer ut av spinnedysen. Filamentene, vanligvis i form av tau, kan så strekkes fra 2,5 til 8 ganger deres ekstruderingslengde i en væske, vanligvis vann eller en vandig oppløsning eller dispersjon av slike midler som tekstilappretur og antistatiske midler ved en temperatur over Tg, men under væskens kokepunkt. Hvis væsken har et meget høyt kokepunkt, blir dens temperatur vanligvis holdt under 140°C.

Umiddelbart etter strekking blir de våte filamenter avkjølt til under Tg, fortrinnsvis ved hjelp av en inert gasstrøm, for eksempel luft, nitrogen eller carbondioksyd, Gassen som fortrinnsvis er luft, blir understøttet i sin kjølevirkning ved fordampning når filamentene tørker i gasstrømmen. Filamentene blir så kuttet opp i stapelfibre av ønsket lengde, for eksempel fra 2,5 til 20 cm, og mates så til et lukket rom, ved hjelp av tyngdekraften, meka-niske eller pneumatiske innretninger, hvori de feies opp i en opp-varmet inert gasstrøm av slik hastighet at fibrene blir holdt i suspensjon i gasstrømmen. I den varme gasstrømmen blir fibrene avspent under frembringelse av et voluminøst materiale. Bruken av stapelfibre er av vesentlig betydning i dette trinn siden hver fiber kan slakkes hver for seg uten noen påvirkning fra tilstøtende fibre, hvilket ville være tilfelle med en bunt av kontinuerlige filamenter eller med et tykt lag av oppkuttete fibre på en tørke-rist.

Oppvarmingsrommet for avspenningen av fibrene kan være et hvilket som helst rør eller kolonne, fortrinnsvis vertikal, av tilstrekkelig størrelse og lengde for å muliggjøre tilstrekkelig opp-holdstid for fibrene. Røret eller kolonnen kan være fremstilt av metall, glass, kvarts eller hvilket som helst annet egnet materiale.

En foretrukken måte å mate stapelfibrene til herdingsinnretningen er å suge fibrene inn i en luftstrøm av temperatur under 60°C og la denne fiberbærende luftstrøm strømme inn i den oppvarmete hovedluftstrøm i herdingsinnretningen. Forholdet mellom fiber og luft i herdingsinnretningen kan variere for eksempel fra 16 til 8000 gram fibre pr. m-5 luft.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen:

Eksempel 1.

Den anvendte polymer er polyetylentereftalat inneholdende 0,38$ TiOg og har en egenviskositet på 0,60, idet Tg for polymeren er 80°C. Polymeren blir ekstrudert fra en vanlig smeltespinnings-innretning holdt på 295°C, gjennom en spinnedyseplate som inneholder 252 dyser, hver med en diameter på 0,229 mm og 0,305 mm lengde, idet dysene er anordnet i konsentriske sirkler og forskjøvet i forhold til hverandre i de suksessive sirkler. De ekstruderte filamenter ble utsatt for en kraftig luftstrøm som strømmet ut fra en konsentrisk oppspaltet bråkjølingscelle som var plassert ca. 38 mm nedenfor spinnedyseplaten. Den smale luftstrøm som er rettet fra en spalte av 1,6 mm bredde med en hastighet av 0,1 m pr. minutt på tvers av filamentene bevirker en asymmetrisk kjøling. De frem-stilte filamenter viser ved undersøkelse i et polariseringsmikroskop en asymmetrisk dobbeltbrytning på tvers av filamentene. Filamentene ble samlet på spoler med en oppvinningshastighet på 915 m pr. minutt under frembringelse av et garn på 9 denier pr. filament.

Garn fra 600 spoler blir kombinert under dannelse av et tau som omfatter 151.200 filamenter som blir strukket, idet det anvendes et vanlig utstyr omfattende en spoleramme for garnet, et fly-tende fuktebad som holdes på romtemperatur, 7 materuller, varme væskedusjer og 7 trekkruller. Tauets lineære hastighet ved trekk-rullene er 61 m pr. minutt. Trekkforholdene og anvendte tempera-turer for de varme væskedusjer er angitt i tabell 1. Etter strekking blir tauet avkjølt med en luftstråle hvis strømningshastig-het er omkring 0,63 m 3 pr. minutt. Luftstrålen er anordnet slik at den slår an mot tauet umiddelbart etter trekkpunktet som er klart lokalisert ved den varme væskedusj.

Puktebadet og den varme væskedusj består av en 1,5 prosen-tig vandig dispersjon av et tekstilappreturmiddel som inneholder primært trietanolamin og butylstearat. Overskudd av fuktighet blir klemt ut av tauet som deretter åpnes ved hjelp av en luftstråle, og til slutt tørkes i en sirkulasjonslufttørker ved romtemperatur i 5 minutter.

De orienterte, tørre filamenter blir'kuttet i 7,6 cm lange stapelfibre som mates inn i en kolonne ved hjelp av en luftstrøm ved romtemperatur. Ved dette punkt i prosessen blir fiberbuntene atskilt og de enkelte fibre slakkes og fullstendig krusing utvik-les når de kommer inn i den varme luftstrøm. Når fibrene blir opp-samlet på en sikt, oppviser de fremdeles forskjellig dobbeltbrytning når de blir undersøkt i et polariseringsmikroskop.

Lufthastigheten til de kombinerte strømmer er 244 m pr. minutt, blandingsforholdet av varm/kald-luft er 2:1, lufttempera-turen er 155°C ved innløpsstedet og 110°C ved utløpet av kolonnen og fiber/luft-forholdet blir holdt på 400 gram pr. m . Utløps-luften blir filtrert og ført tilbake gjennom en varmeveksler til kolonnens innløp.

De oppnådde resultater er angitt i tabell 1 i hvilken den prosentvise krusingssammentrekking er beregnet i henhold til føl-gende formel:

Krusingssammentrekking i

hvor A er den stramme fiberlengde, B er den reduserte krusete fiberlengde.

Målingen av A utføres på fibre under anvendelse av en belastning på 0,05 gram pr. denier og B under anvendelse av en belastning på 0,005 gram pr. denier.

Ved siden av måling av krusingssammentrekkingen ble også voluminø slae ten målt i de fullt ferdige, slakke te og karde te prø-ver under anvendelse av følgende fremgangsmåte: En 60 grams prøve ble kardet under standardbetingelser på en prøvekardemaskin under dannelse av en 20 cm bred matte som ble vundet opp på en sylindrisk kjerne. Kjernen ble fjernet fra den opprullete matte som ble veiet til det nærmeste 0,1 gram. Den ble så plassert på en horisontal plate montert på en "Instron" kompresjonscelle "C". En sirkulær trykkfot ble festet til kryss-hodet og matten ble utsatt for 5 sammentrykkingssykluser i en grad av ca. 5 cm pr. minutt. Den påførte belastning varierte mellom 215 gram og 4300 gram. Ved slutten av den femte syklus, ved minste belastning, ble matten målt. Voluminøshets-verdien er de-finert som:

254 høyden av matten i cm.

vekten av matten i gram.

Dataene er angitt i tabell 2.

Eksempel 2.

Filamentene ble spunnet som beskrevet foran i eksempel 1 og så strukket i tauform i et trekkforhold på 3,2 i et appreturbad ved 80°C. I kort avstand fra strekkstedet ble tauet ført gjennom en strøm av kaldt vann og ble så vundet opp, tørket og kuttet i omtrent 7,5 cm stapelfibre. Etter adskillelse ble disse fibre matet inn i den oppvarmete luftkolonne. Voluminøshets-verdien av det avspente materiale var 10,54.

Eksempel 3»

Filamentene ble spunnet som i eksempel 1 og så strukket i tauform i et trekkforhold på 3,2 i et appreturbad ved 82°C. I en kort avstand fra strekkstedet ble en luftstrøm av høy hastighet rettet på tvers av tauet ved hjelp av en bladformet luftstråle. Etter å være kuttet i ca. 9,5 cm stapelfibre, ble materialet avspent som beskrevet. Dette materiale viste en voluminøsnetsverdi på 12,7.

De resulterende fibre er 5,2 denier pr. filament og har en strekkfasthet på 3,2 gram pr. denier, en forlengelse på 82$, 4,82 krusinger pr. cm. og en krusingssammentrekking på 28,7$.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av høyelastisk stapelfiber, hvor trukkete termoplastiske polymer-stapelfilamenter, som har en asymmetrisk dobbeltlysbrytning på tvers av deres diameter,etter oppkutting til stapelfibre relakseres i en strøm av varm inert gass som holdes ved en temperatur i området fra den "andre ordens overgangstemperåtur" til under stapelfilamentenes mykningspunkt, karakterisert ved at den inerte gass har en tilstrekkelig hastighet til å holde fibrene i suspensjon så lenge at det frembringes en tredimensjonal krusing i fibrene.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den oppvarmete gass har en temperatur mellom 140° og 180°C.