PL169424B1 - Sposób wytwarzania ksztaltki celulozowej PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania ksztaltki celulozowej, w którym celulozowy roztwór aminotlenku przetlacza sie przez dysze albo szczeline, nastepnie prowadzi sie przez szczeline powietrzna i wreszcie koaguluje sie w kapieli koagulacyjnej, znamienny tym, ze stosunek szybkosci wyciagania do predkosci wytrysku z otworu wynosi najwyzej 1 1 ksztaltke po koagulacji poddaje sie orientowaniu przez rozciaganie albo formowaniu wglebnemu. PL PL PL PL PL

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania kształtki celulozowej, w którym celulozowy roztwór aminotlenku przetłacza się przez dyszę albo szczelinę, następnie prowadzi się przez szczelinę powietrzną i wreszcie koaguluje się w kąpieli koagulacyjnej

Wiadomo, ze włókna o dobrych właściwościach użytkowych z polimerów o dużej masie cząsteczkowej otrzymuje się tylko wówczas, jeśli można uzyskać strukturę włóknistą (Ullmann, 5 wydanie tom A10, 456) Między innymi potrzebne jest to dlatego, aby nastawić we włóknie mikroorientowane zakresy w polimerze, np. fibrydy. Ta orientacjajest określona przez sposób wytwarzania i polega na procesach fizycznych albo fizykochemicznych. W wielu przypadkach rozciąganie powoduje to orientowanie.

To, w którym odcinku procesu i w jakich warunkach następuje to rozciąganie, jest decydujące dla uzyskanych właściwości włókna. Przy przędzeniu ze stopu włókna są rozciągane w ciepłym plastycznym stanie, gdy cząsteczki są jeszcze ruchliwe Rozpuszczone polimery można prząść na sucho albo na mokro Przy przędzeniu na sucho następuje rozciąganie, gdy rozpuszczalnik ulatnia się lub odparowuje, nici wytłaczane do kąpieli koagulacyjnej są rozciągane podczas koagulowania. Sposoby tego rodzaju są znane i wystarczająco opisane. We wszystkich tych przypadkach ważne jest jednak, aby przejście ze stanu ciekłego (niezależnie od tego, czy stopu czy roztworu) do stanu stałego następowało tak, że podczas tworzenia nici można osiągnąć również orientację łańcuchów albo pakietów łańcuchów polimerowych (fibrydy, fibrydyle itd)

Istnieje kilka możliwości zapobiegania błyskawicznemu odparowaniu rozpuszczalnika z nici

Problematykę bardzo szybkiej koagulacji polimeru przy przędzeniu na mokro (jak np w przypadku celulozowych roztworów aminotlenku) można było jednak rozwiązywać dotychczas tylko przez kombinację przędzenia na sucho i na mokro.

Tak więc znane jest wprowadzanie roztworów polimerów przez szczelinę powietrzną do środowiska koagulacji. W opisie patentowym EP-A nr 295 672 opisano wytwarzanie włókien aramidowych, które zostają wprowadzone przez szczelinę powietrzną do nie-koagulującego środowiska, zorientowane przez rozciąganie i następnie koagulowane

Przedmiot opisu patentowego DD nr 218 121 jest przędzenie celulozy w aminotlenkach przez szczelinę powietrzną, przy czym przewidziane są środki, które zapobiegają zlepianiu się

Według opisu patentowego US nr 4 501 886 przędzie się roztwór trioctanu celulozy za pomocą szczeliny powietrznej.

W opisie patentowym US nr 3 414 645 opisano również wytwarzanie aromatycznych poliamidów z roztworów w procesie przędzenia na sucho-mokro.

W tych wszystkich sposobach osiąga się w szczelinie powietrznej pewną orientację, bowiem samo doprowadzenie do wypłynięcia gęstopłynnego roztworu przez mały otwór ku dołowi wymusza na podstawie siły ciężkości cząstek roztworu orientację. Tę orientację przez siłę ciężkości możnajeszcze zwiększyć, jeśli prędkość wytłaczania roztworu polimeru i szybkość wyciągania nici nastawia się tak, ze osiągnie się orientowanie przez rozciąganie.

169 424

Sposób tego rodzaju jest opisany w opisie patentowym AT nr 387 792 (lub równoważnych do tego opisach patentowych US nr 4 246 221 i nr 4 416 698). Roztwór celulozy w NMMO (NMMO=N-tlenek N-metylomorfoliny) i wodzie formuje się, orientuje przez rozciąganie i następnie wytrąca. Orientowanie przez rozciąganie przeprowadza się przy stosunku rozciągania wynoszącym przynajmniej 3

Wadą tego sposobu jest brakująca elastyczność, aby móc zmienić właściwości kształtki Potrzebny jest minimalny stosunek przędzenia-rozciągania, aby otrzymać odpowiednie dane włókiennicze. Przy bardzo niewielkim wyciągu osiągalne są tylko najskromniejsze włókiennicze właściwości włókna, to znaczy, ze np przy wytwarzaniu włókna wynika skrajnie niewielka energia zmagazynowana (to jest iloczyn wytrzymałości włókna i wydłużenia włókna). Dalszą wadą jest to, ze efekt tak zwanego rezonansu szybkości wyciągania/wytrysku (por Navard, Haudin, Spinning of a Cellulose N-Methylmorpholine-N-oxide solution, Polymer Process Engineering, 3(3), 291 (1985)), który prowadzi do nieregularnych średnic włókien, jest tym większy, im większy jest stosunek przędzenia-rozciągania. Wreszcie niekorzystne jest również to, ze formowanie praktycznie może mieć miejsce tylko w szczelinie powietrznej. Późniejsze formowanie jest możliwe tylko bardzo trudno. Przez to jest naturalnie ograniczona szerokość pasma możliwych produktów. Pożądane byłoby następcze wpływanie na właściwości produktu, przez co ten sposób uzyska istotną elastyczność.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest usunięcie tych wad.

Zadanie to rozwiązano przez opracowanie sposobu wymienionego na wstępie rodzaju według wynalazku polegającego na tym, ze stosunek szybkości wyciągania do prędkości wytrysku z otworu wynosi najwyżej 1, i ze kształtkę po koagulacji poddaje się orientowaniu przez rozciąganie albo formowaniu wgłębnemu.

Według wynalazku jest zatem szybkość wyciągania mniejsza (albo najwyżej równa) od prędkości wytrysku z otworu masy przędzalniczej, tak ze nie może wystąpić rozciąganie, przez to celuloza pozostaje aż do koagulacji w kąpieli koagulacyjnej w relatywnie niezorientowanym stanie Jest to korzystne, ponieważ im bardziej nieznana jest orientacja przed lub przy koagulowaniu, tym większa jest możliwość wpływania później na właściwości. Przez nieznaczną orientację ma koagulowana (wytrącona) celuloza elastyczność, która prawie przypomina gumę. Według wynalazku można teraz tę celulozę poddawać orientowaniu przez rozciąganie lub formowaniu wgłębnemu, aby uzyskać pożądane właściwości; zapewniona jest przez to zamierzona elastyczność

Dalsza zaleta polega na tym, ze z powodu już nie istniejącego rozciągania szczelinę powietrzną można uczynić prawie dowolnie krótką, tak ze nawet wówczas, gdy filiery mają bardzo wysoką gęstość otworową, nie zachodzi niebezpieczeństwo, ze skleją się sąsiadujące nici Ponieważ w makroprodukcji wydajność może być przez zwiększenie gęstości otworowej decydująco podwyższona, jest to istotna zaleta niniejszego wynalazku.

Wynalazek jest wyjaśniony bliżej za pomocą następujących przykładów.

Przykład I. Wytwarzanie włókna przy stosunku szybkości wyciągania do prędkości wytrysku z otworu mniejszej niż 1 (doświadczenie porównawcze).

13% celulozowy roztwór NMMO (celuloza typu Viskokraft firmy ICP, 10% wody, 77% NMMO, 0,1% kwasu szczawiowego jako stabilizatora) prasowano przez dyszę o 100 otworach (średnica otworu każdorazowo 130 pm) Wypychanie wynosiło_16,5 g/min; wynikająca stąd szybkość wypychania wynosiła 10,35 m/min. 100 nici prowadzono przez szczelinę powietrzną o długości 8 mm i następnie z szybkością 6 m/min przez kąpiel koagulacyjną o długości 15 cm (temperatura: 2°C, stężenie NMMO: 5%). Stosunek szybkości wyciągania do prędkości wytrysku wynosił zatem 0,58.

Wynikające stąd włókno miało wytrzymałość 11,8 cN/tex przy wydłużeniu 77,5%. Wartość dla wydłużeniajest krańcowo wysoka; to dowodzi, ze celuloza występuje w relatywnie nie uporządkowanym stanie

Przykład II Orientowanie włókna przez rozciąganie po koagulacji w powietrzu W tym doświadczeniu postępowanojak w przykładzie I. W tym przypadku jednak włókno po kąpieli przędzalniczej, to znaczy po koagulowamu, nawinięto na galetę z prędkością 6 m/min i wiązkę włókna prowadzono przez drugą galetę z prędkością 13 m/min Orientowanie przez

169 424 rozciąganie wynosiło dlatego 117% (przez rozciąganie włókna w % w ramach tego zgłoszenia rozumie się /długość końcowa - długość początkowa)/długość początkowa 100) Wynikające stąd włókna miały wytrzymałość 22,4 cN/tex przy wydłużeniu 15,3%.

P r z y k ł a d III Orientowanie włókna przez rozciąganie po koagulacji w wodzie. Włókno prowadzono przy tym znowu jak w przykładzie I przez kąpiel przędzalniczą z prędkością 6 m/min (szybkość wyciągania/wytrysku 0,58) i następnie przez kąpiel rozciągającą o długość 80 cm z wodą (temperatura 77°C). Drugą galetę eksploatowano z dwoma różnymi prędkościami v Otrzymane włókna miały następujące właściwości

V m/min	Rozciąganie %	Titr dtex	Wytrzymałość kondycjonowana cN/tex	Wydłużenie kondycjonowane %
14	133	32,4	19,7	17,5
21	250	10,3	22,3	9,2

Przykład IV Wytwarzanie włókna przy stosunku szybkości wyciągania do prędkości wytrysku z otworu większym od 1 (doświadczenie porównawcze)

13% celulozowy roztwór NMMO (celuloza typu Visokraft firmy ICP, 10% wody, 77% NMMO, 0,1% kwasu szczawiowego jako stabilizatora) prasowano przez dyszę o 100 otworach (średnica otworu każdorazowo 70 pm). Ilość nosiwa wynosiła 5,1 g/min, co odpowiada prędkości wytrysku 11,1 m/min Szybkość wyciągania pierwszej galety· wynosiła 33,3 m/min, to znaczy stosunek szybkości wyciągania i wytrysku wynosił 3,0 Z prędkością galety 1 prowadzono nici przez kąpiel przędzalniczą, której temperatura wynosiła 33°C i stężenie NMMO 10% Dołączona kąpiel rozciągająca miała temperaturę 79°C i stężenie NMMO 9% Druga galeta po kąpieli rozciągającej miała szybkość wyciągania 46,9 m/min, to znaczy rozciąganie wynosiło 41%

Właściwości włókiennicze otrzymanego włókna były

Titr 3,5 de^x

Wytrzymałość, kondycjonowane· 25 cN/tex.

Wydłużenie, kondycjonowane: 8,8%.

Włókna przy stosunku szybkości wyciągania do prędkości wytrysku z otworu większym od 1 dają się zasadniczo jeszcze rozciągać, jednak już nie w takim rozmiarze, jak udokumentowano w przykładach II do IV.

Przykład V Wytwarzanie folii

9% celulozowy roztwór NMMO (celuloza typu Buckeye V5 firmy Procter and Gamble, 12% wody, 79% NMMO, 0,1% kwasu szczawiowego jako stabilizatora) prasowano przez dyszę szczelinową (szczelina: 50 pm; długość: 30 mm). Wypychanie wynosiło 21,3 g/min, co odpowiada prędkości wytrysku 11,7 m/min. Wytłoczony roztwór odciągano przez szczelinę powietrzną o długości 7 mm i potem przez kąpiel przędzalniczą o długości 15 cm (temperatura: 24°C; stężenie NMMO 20%) za pomocą pierwszej galety z szybkością 6 m/min. Stosunek szybkości wyciągania do prędkości wytrysku wynosił 0,51. W tej samej operacji prowadzono folię przez kąpiel rozciągającą o długości ,0 cm (temperatura· 90°C; stężenie· 20%) i rozciągano za pomocą drugiej galety (szybkość· 11 m/min). Rozciąganie wynosiło zatem 83%.

Właściwości przemytej i wysuszonej folii wynosiły: grubość: 10 pm; wytrzymałość: 200 N/mm', wydłużenie: 6,5%

Przykład VI. Wytwarzanie kształtki.

Wytworzono folię jak w przykładzie V, jednak nie rozciągano, to znaczy po pierwszej galecie folię pobrano. Poddano ją w stanie nierozciąganym formowaniu wgłębnemu za pomocą pałeczki szklanej 3 mm, przemyto i wysuszono, przez co powstała trwała kształtka.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania kształtki celulozowej, w którym celulozowy roztwór aminotlenku przetłacza się przez dyszę albo szczelinę, następnie prowadzi się przez szczelinę powietrzną i wreszcie koaguluje się w kąpieli koagulacyjnej, znamienny tym, ze stosunek szybkości wyciągania do prędkości wytrysku z otworu wynosi najwyżej 1 i kształtkę po koagulacji poddaje się orientowaniu przez rozciąganie albo formowaniu wgłębnemu.