NO303696B1 - FremgangsmÕte ved fremstilling av celluloseholdige legemer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte av den art som er angitt i krav l's ingress ved fremstilling av et celluloseholdig formlegeme, hvor en celluloseholdig aminok-sydoppløsning presses gjennom en dyse, føres derefter gjennom en luftspalte, strekkes eventuelt i denne og koaguleres til slutt i et utfellingsbad.

Det er kjent at fibre av høypolymerer med gode bruksegen-skaper bare kan oppnås når det kan oppnås en "fiberstruk-tur" (Ullmann, 5. opplag Vol. A10, 456). Blant annet er det dertil nødvendig å rette opp mikroorienterte områder i polymeren, f.eks. fibrider, i fibrene. Denne orientering bestemmes av fremstillingsfremgangsmåten og beror på fysikalske eller fysiokjemiske prosesser. I mange tilfeller bevirkes denne orientering ved en strekking.

Utslagsgivende for de oppnådde fiberegenskaper er i hvilket fremgangsmåtetrinn og under hvilke betingelser denne strekking skjer. Ved smeltespinning strekkes fibrene i varm plastisk tilstand, mens molekylene fremdeles er bevegelige. Oppløste polymerer kan spinnes tørt eller våt. Ved tørrspinning skjer strekkingen, mens oppløsningsmid-delet slipper ut hhv. fordamper; trådene som er ekstrudert i et utfellingsbad, strekkes under koaguleringen. Fremgangsmåter av denne art er kjent og rikelig beskrevet. I alle disse tilfeller er det imidlertid viktig at overgangen fra flytende tilstand (uavhengig om smelte eller oppløs-ning) til fast tilstand, skjer slik at det under tråddan-nelsen også kan oppnås en orientering av polymerkjedene eller -kjedepakkene (dvs. fibrider, fibriller osv.).

For å forhindre en plutselig fordampning av et oppløsnings-middel fra en tråd under tørrspinningen, foreligger det flere muligheter.

Problematikken ved den meget raske koagulering av polymeren ved våtspinningen (såsom f.eks. i tilfellet cellulosehol- dige aminoksydoppløsninger) kunne hittil imidlertid bare løses ved kombinasjon av tørr- og våtspinning.

Således er det kjent å innføre oppløsninger via en luftspalte i koagulasjonsmediet. I EP-A-295 672 er det beskrevet fremstilling av aramidfibre som innføres via en luftspalte i et ikke-koagulerende medium, strekkes og derefter koaguleres.

I DD-PS 218 121 er det beskrevet spinning av cellulose i amidoksyder via en luftspalte, idet det er truffet tiltak som skal forhindre sammenklebning.

Ifølge US-PS 4 501 886 skal det spinnes en oppløsning av cellulose-triacetat ved hjelp av en luftspalte.

I US-PS 3 414 645 er det likeledes beskrevet fremstilling av aromatiske polyamider av oppløsninger i en tørr-våt-spinnefremgangsmåte.

Ved alle disse fremgangsmåter oppnås i luftspalten en viss orientering, idet allerede utslippet av en seigt flytende oppløsning gjennom en liten åpning nedad påtvinger opp-løsningspartiklene en orientering på grunn av tyngdekraften. Denne orientering gjennom tyngdekraften kan økes enda mer, når ekstruderingshastigheten av polymeroppløsningen og avtrekkshastigheten av tråden justeres slik at det oppnås en strekking.

En fremgangsmåte av denne art er beskrevet i AT-PS 3 87 792 (hhv. i de korresponderende US-PS 4 246 221 og 4 416 698). En oppløsning av cellulose i NMMO (NMMO = N-metylmorfolin-N-oksyd) og vann formes, strekkes i luftspalten og utfelles derefter. Strekkingen foretas ved et strekkingsforhold på minst 3. Dertil trengs det en luftspaltelengde på 5 - 70 cm.

En ulempe ved denne fremgangsmåte består i at ekstremt høye avtrekkshastigheter er nødvendige for å oppnå tilsvarende tekstile egenskaper og finheter ved trådene. Dessuten har det i praksis vist seg at en lang luftspalte på den ene side fører til fibersammenklebninger og på den annen side ved store uttrekk også til spinneusikkerhet og trådbrudd. For å forhindre dette er det derfor nødvendig med for-holdsregler. En fremgangsmåte av denne art er beskrevet i AT-PS 365 663 (hhv. i det korresponderende US-PS 4 261 943) . For en storproduksjon må imidlertid hulltallet i en spinnedyse være meget høyt. I et slikt tilfelle er tiltak for å forhindre overflatesammenklebning av de ferskt ekstruderte tråder som gjennom en luftspalte kommer inn i utfellingsmiddelet, helt utilstrekkelige.

Oppgaven for foreliggende oppfinnelse består i å tilveie-bringe en spinnefremgangsmåte ved hjelp av hvilken en raskt koagulerende oppløsning kan spinnes til tråder med for-bedrede fiberegenskaper til tross for anvendelsen av en kort luftspalte.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art ved det som er angitt i krav l's karakteriserende del. Ytterligere trekk fremgår av kravene 2 - 4.

Ved anvendelse av slike langkanaldyser med liten diameter oppnås det allerede i dysekanalene ved hjelp av skjær-krefter en orientering av polymeren. Således kan den etterfølgende luftspalte holdes kort: dens lengde er fortrinnsvis på høyst 35 mm, fortrinnsvis høyst 10 mm. Dermed reduseres forstyrrelsesmottageligheten meget sterkt; det forekommer bare vesentlig mindre titersvingninger og gir således ingen trådsprekker; nabotråder vil som følge av den kortere luftspalte ikke lengre klebe sammen slik at hulltettheten i spinnedysen kan økes, hvorved produktivite-

ten stiger.

Endelig har den spunnede tråd også gode tekstile egenskaper: Det ble funnet at spesielt bruddutvidelsen kan forbedres. Bruddarbeidsevnen - dvs. produktet fra forlengelse og fasthet - forholder seg derved omvendt proporsjonalt til hulldiameteren. Dessuten forbedres slyngefastheten og den tilhørende bruddforlengelse, noe som resulterer i en forbedret slitasjemotstand av vevet tekstil som er spunnet av disse fibre. Disse egenskaper forbedres likeledes ved minskende hulldiameter.

Fortrinnsvis er dysekanalen på inngangssiden kjegleformet utvidet og er på utgangssiden sylinderformet. Anvendelsen av slike dyser kan anbefales på grunn av den enklere fremstilling; det er vanskelig å fremstille f.eks. en 1500fim lang dyse med en gjennomgående diameter på bare f. eks. 100/xm. En dyse hvor den minste diameter bare strekker seg på utgangssiden (f. eks. til 1/4 eller 1/3 av lengden) og som utvider seg kjegleformet i retning av inngangssiden, kan produseres vesentlig lettere og gir også gode resulta-ter .

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av de følgen-de eksempler: 2276 g cellulose (faststoff- eller tørrinnhold 94 %, DP=750[DP = gjennomsnittlig polymerisasjonsgrad]) og 0,02 % rutin som stabilisator, suspenderes i 26 139 g 60% vandig N-metylmorfolinoksyd-oppløsning. 9415 g vann avdestilleres i 2 timer ved 100°C og vakuum inntil 50 til 300 mbar. Den således dannede oppløsning vurderes ved hjelp av viskositet og under mikroskop.

Parameter for spinneoppløsningen:

Cellulose "Buckey V5" (a = 97,8 % viskositet ved 25°C

og 0,5 masse% cellulosetetthet: 10,8 cP) 10 %

Derefter presses denne oppløsning ved en spinnetemperatur på 75°C gjennom en spinnedyse, føres i en 9 mm lang luftspalte og koaguleres derefter i et utfellingsbad som består av en 2 0% vandig NMMO-oppløsning. Tabell 1 inneholder de ved dette forsøk oppnådde egenskaper av fibrene og de tilhørende prosessparametre. Eksemplene 1 til 3 tjener kun til sammenligning, eksemplene 4 til 6 er oppfinnelseseksempler. Spesielt skal det fremhe-ves de fremragende verdier på 4 7,8 for den kondisjonerte fiberfasthet i eksempel 6; en slik verdi oppnås ved de konvensjonelle dyser først ved en uttrekning på 100!

Ved en sammenligning av eksemplene 1 til 3 med eksemplene 4 til 6 fremgår det umiddelbart at en anvendelse av dysene ifølge oppfinnelsen også forbedrer bruddforlengelse. Dessuten fremgår det av eksemplene 4 til 6 at produktet av fasthet og bruddforlengelse (FFk<*>FDk) ved synkende hulldiameter øker slyngefastheten samt bruddforlengelsen ved målingen av slyngfastheten. En sammenligning av eksempel 1 med eksempel 5 (ved disse to eksempler er hulldiameteren lik) viser at også disse verdier forbedres ved bruk av langkanaldysen ifølge oppfinnelsen i forhold til dysen med kort kanal og lik diameter.

Eksemplene 2 og 3 viser at fiberegenskapene ved mindre dysekanallengde avhenger av uttrekket i luftspalten; de forbedres ved økende uttrekk. Eksemplene 4 og 5 viser at man ved sammenlignbare forhold (uttrekk, hulldiameter) forbedrer vesentlig samtlige tekstile egenskaper - unntatt bruddutvidelsen - ved en langkanaldyse ifølge oppfinnelsen. Eksempel 6 viser at samtlige tekstile egenskaper forbedres vesentlig ved anvendelse av en liten hulldiameter på 50 ( im.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av et celluloseholdig formlegeme hvor en celluloseholdig aminoksydoppløsning presses gjennom en dyse, føres derefter gjennom en luftspalte, strekkes eventuelt i denne og koaguleres til slutt i et utfellingsbad, og at den minste hulldiameter i den anvendte dyse utgjør høyst 150/xm, fortrinnsvis høyst 70/xm, karakterisert vedat dysekanalens lengde er minst 1000/xm, fortrinnsvis ca. 1500/xm, og at den minste hulldiameter utstrekker seg over minst 1/4, fortrinnsvis minst 1/3, av dysekanalens lengde ved dens utløpsside.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat luftspaltens lengde er høyst 35, fortrinnsvis høyst 10 mm.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat dysekanalen på inngangssiden er utvidet kjegleformet og er på utgangssiden sylinderformet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat det anvendes en konisk utvidelse med en åpningsvinkel på ca. 8°.