Pierwszenstwo: Opublikowano: 06. VII. 1960 dla zastrz. 1 i 8 Wielka Brytania 11.1. 1965 48945 KI.: JIBLi U r . . c-goj 29b, 3/60 MKP D 01 f UKD *f02, Wlasciciel patentu: Courtaulds Limited, Londyn (Wielka Brytania) Sposób polepszenia wlasciwosci wlókien poliakrylonitrylowych Wynalazek dotyczy obróbki wlókien poliakrylo¬ nitrylowych w celu polepszenia ich rozciagliwosci i wytrzymalosci na rozerwanie oraz zmniejszenia kurczliwosci'. Przez „poliakrylonitryle" rozumie sie homopolimery akrylonitrylu, a takze kopolimery zawierajace co najmniej 80% wagowo jednostek akrylonitrylu. Takie kopolimery moga byc produk¬ tami kopolimeryzacji akrylonitrylu i monomerów takich jak styren, akrylan metylu, kwas itakonowy, kwas metyloallilosulfonowy i jego sole, octan wi¬ nylu i winylopirydna. Wynalazek mozna stosowac zwlaszcza do kopolimerów zawierajacych 90—95?o wagowo jednostek akrylonitrylowych.Po wyprzedzeniu wlókien poliakrylonitrylowych trzeba poddac je procesowi rozciagania, aby na¬ dawaly sie do obróbki gdyz nierozciagane wlókna maja bardzo mala wytrzymalosc na rozciaganie.Jednakze po rozciaganiu, wlókna sa do pewnego stopnia kruche, to znaczy, ze przy zginaniu prze¬ dzy, na przyklad w procesie karbikowania, nie¬ które wlókna latwo sie zrywaja.Wydaje sie, ze kruchosc ta spowodowana jest zniekszalceniami powstalymi we wlóknach podczas ich rozciagania. Proponowano zwiekszenie wydlu¬ zenia za pomoca obróbki w goracym powietrzu w temperaturach rzedu 120—150°C. Obróbke te mozna stosowac do wlókien cietych jak i do wló¬ kien ciaglych, a jest ona opisana w podreczniku p. t. „Technologia Wlókien Sztucznych", A. Bory- niec, na str. 388. Stwierdzono jednak, ze stosowanie 30 obróbki odprezajacej jest pracochlonne, gdyz wy¬ maga dwu etapów suszenia i nie jest tak skutecz¬ ne, jakby to bylo pozadane.Wedlug wynalazku „nigdy nie suszone" wlókna poliakrylonitrylowe zanurza sie w wodnej kapieli, o temperaturze 80—95°C, najkorzystniej 85—92°C, w warunkach pozwalajacych na kurczenie sie wló¬ kien, po czym suszy sie pod naprezeniem nie prze¬ kraczajacym 10 mG/denier. Przez „nigdy nie suszo¬ ne" rozumie sie wlókna wytworzone za pomoca przedzenia na mokro i nastepnie nie suszone.Goraca wodna kapiel moze zawierac male ilosci innych skladników, takich jak srodek zwilzajacy, srodek optycznie wybielajacy i/albo srodek wykon¬ czajacy, w którym to przypadku obróbka moze byc polaczona z kazda inna mokra obróbka wlókna np. obróbka wykonczajaca. W zakresie wyzej wymie¬ nionych temperatur kapieli 85—92°C najlepiej jest stosowac jak najnizsza temperature, poniewaz wów¬ czas uzyskuje sie pozadane polepszenie rozciagli¬ wosci wlókien i ich wytrzymalosci na rozerwanie.Dla wlókien o nizszym denierze, np. o 2 denierach odpowiednia jest temperatura 85°C, podczas gdy dla wlókien o wyzszym denierze, np. 15 denierach, pozadana jest temperatura powyzej 85°C.Czas zanurzenia wlókien w kapieli moze byc bardzo krótki, na przyklad moze wynosic 10 se¬ kund, zas znaczne polepszenie wytrzymalosci wló¬ kien na rozerwanie i ich rozciagliwosci otrzymuje sie przez zanurzenie wlókna na okres czasu do 4894548945 okolo 60 sekund. Zanurzanie wlókien do kapieli na okres dluzszy nie jest wskazane; gdyz uzyskuje sie wtedy praktycznie niewielkie polepszenie wspomnianych wlasciwosci wlókna, a jednoczesnie niepotrzebnie przedluza sie czas obróbki prowadzo- 5 nej sposobem ciaglym. Jednakze mozna zmniej¬ szyc czas zanurzenia lub otrzymac lepszy efekt w tym samym czasie przez wprowadzenie do kapieli malych ilosci rozpuszczalnika dla wlókna.Na przyklad kapiel moze zawierac 3%-owy roz- io twór wodny tiocyjanianu sodu.Jakkolwiek podano 10 mG/denier jako górna granice naprezenia, któremu poddaje sie wlókna w czasie suszenia, korzystnie stosuje sie naprezenia znacznie mniejsze np. 3—5 mG/denier. Warunki 15 umozliwiajace stosowanie mniejszego naprezenia uzyskuje sie róznymi sposobami, np. przez susze¬ nie wlókien na ruchomym pasie przenosnikowym lub na otwartej ramie albo za pomoca suszenia wlókien partiami. Temperatura suszenia wynosi 20 80—140°C, pozadane jednak, aby nie byla wyzsza od 120°C.Jezeli wlókna poddaje sie obróbce w sposób ciagly przez przeprowadzenie ich przez goraca wodna kapiel z szybkoscia z góry ustalona, nalezy 25 uwzglednic kurczenie sie wlókien, jakie wystepuje w kapieli. Np. jezeli wlókna posuwaja sie za po¬ moca par walców, walce zasilajace powinny obra¬ cac sie z wieksza szybkoscia obwodowa niz walce stosowane do wyciagania wlókien.z kapieli. Wlókna 30 mozna korzystnie poddawac obróbce we wspól- pradzie z kapiela.Glówny efekt obróbki wedlug wynalazku polega na zwiekszeniu rozciagliwosci otrzymanych wysu¬ szonych wlókien. Jednakze inne wlasciwosci wló- 35 kien mozna równiez polepszyc, np. równomiernosc wlókien lub ich odpornosc na scieranie. Uboczna korzysc obróbki polega na tym, ze kurczenie jeszcze mokrego wlókna, normalnie wystepujace podczas su¬ szenia, teraz w znacznej mierze wystepuje w kapie- 40 li poprzedzajacej suszenie, to znaczy w stadium linii produkcyjnej, w którym latwiej jest je regu¬ lowac. Dalsza korzysc polega na tym, ze wlókna zatrzymuja mniej wilgoci po obróbce w goracej kapieli, wobec czego latwiej jest je suszyc niz 45 wlókna nie poddawane obróbce.Wlókna otrzymane w wyniku obróbki sposobem wedlug wynalazku po wysuszeniu sa mniej podatne na kurczenie niz wlókna nie poddawane takiej obróbce. Ich podatnosc na kurczenie moze byc tak 50 mala, ze wlókna mozna uwazac za calkowicie sta¬ bilizowane i mozna pominac dalsza obróbke stabili¬ zujaca.Wynalazek blizej wyjasniaja nastepujace przy¬ klady. Wlókna poliakrylonitrylowe stosowane we 55 wszystkich przykladach otrzymuje sie przez poli¬ meryzowanie w obecnosci katalizatora azowego mieszaniny akrylonitrylu, akrylanu metylu i kwasu itakonowego w stosunku 93 : 6 : 1, rozpuszczonej w 51%-owym wagowo roztworze wodnym tiocy- 60 janianu sodu, w ciagu 1,5 godziny w temperaturze 79°C. 12% wagowo roztworu otrzymanego poli¬ meru przedzono w 10%-owym wagowo roztworze tiocyjanianu sodu i wlókna rozciagnieto w parze, przemyto, lecz nie suszono przed obróbka opisana 65 w przykladach. Przez rozciaganie wlókna w parze uzyskuje sie 8-krotne jego wydluzenie.Przyklad I. Wlókna poliakrylonitrylowe prze¬ puszczano przez kapiel wodna o temperaturze 90°C, z szybkoscia umozliwiajaca zanurzenie wlókien przez 60 sekund. Wlókna wraz z próbka wlókien, które nie byly obrabiane, wysuszono w zwojach w temperaturze 100°C, az do obnizenia zawartosci wilgoci do 0,1%.Tablica podaje porównanie wlasnosci obrabia¬ nych i nie obrabianych wlókien.Przyklad II. Pasmo o 1.800 denierach wló¬ kien o 3 denierach przeprowadzano w sposób ciagly przez kapiel wodna o 90°C przy 10 sekundo¬ wym zanurzeniu. Obrabiane i nie obrabiane wlókna kontrolne suszono w motkach w piecu w tempera¬ turze 80°C.Tablica podaje porównanie wlasnosci obrabianych i nie obrabianych wlókien.Przyklad III. Pasmo o 60.000 denierach z 3-denierowych wlókien przeprowadzano przez kapiel wodna o temperaturze 90°C, czas zanurze¬ nia wynosil 25,5 sekund. Wlókna wraz z nie obra¬ biana próbka kontrolna suszono w suszarce bebno¬ wej Weisbach'a lekko naprezone, w temperatu¬ rze 80—90°C.Tablica podaje porównanie wlasnosci obrabia¬ nych i nie obrabianych wlókien.Przyklad IV. Pasmo o 120.000 denierach wló¬ kien 3 denierowych doprowadzono w sposób ciagly przez pare walców do rury o dlugosci 6,10 m i przekroju poprzecznym 152,40 X 25,4 mm we wspólpradzie ze strumieniem wody o temperatu¬ rze 85—92°C, przeplywajacej z szybkoscia liniowa 40 metrów/minute. Walce zasilajace obracaly sie z szybkoscia obwodowa 46,8 m/minute. Wlókna byly wyciagane z drugiego konca rury przez walce zbierajace, o szybkosci obwodowej 40 m/minute, przy czym róznica szybkosci odpowiadala 17% skurczenia. Czas pozostawania wlókien w kapieli wynosil 9,1 sekund.Wlókna i próbke kontrolna wlókien rozciagnieto w parze i tylko przemyto, po czym wysuszono w postaci zwisajacych pasm w temperaturze 80°C do zawartosci 2% wilgoci, co osiagnieto po mniej wiecej 1/2 godzinie suszenia. Wlasnosci petli wló¬ kien kontrolnych i obrabianych wlókien porówna¬ ne sa na tablicy.Przyklad V. Pasmo o 1.800 denierach wló¬ kien 9-denierowych (które po rozciaganiu w parze zostaly 10-krotnie wydluzone) zanurzono w kapieli wodnej o temperaturze 90°C w ciagu 10 sekund.Podczas zanurzenia skurczyly sie o 22,8% po czym suszono je z nie zanurzona próbka kontrolna w ciagu mniej wiecej kwadransa, w zwojach, w temperaturze 100—105°C. Wlasciwosci obrabia¬ nych i nie obrabianych wlókien sa porównane w tablicy.Przyklad VI. Pasmo o 1.200 denierach wló¬ kien 6-denierowych zanurzono w wodzie o tempe¬ raturze 95°C na 10 sekund, przy czym skurczenie wynioslo 2i,0%. Obrabiane wlókna i próbke, która byla" tylko rozciagnieta w parze i przemyta, wysu¬ szono w zwojach w temperaturze 80°C w ciagu mniej wiecej kwadransa. Wlasnosci petli obydwu48945 próbek sa porównane w tablicy. Nie podano wy¬ trzymalosci na zerwanie petli próbki kontrolnej, poniewaz zwykle oznaczenia sa niepewne, gdy roz¬ ciagliwosc wynosi ponizej 3%.Przyklad I Próbne wlókna Obrabiane wlókna Przyklad II Próbne wlókna Obrabiane wlókna Przyklad III Próbne wlókna Obrabiane wlókna Przyklad IV Próbne wlókna Obrabiane wlókna Przyklad V Próbne wlókna Obrabiane wlókna Przyklad VI Próbne wlókna Obrabiane wlókna Denier — — — — — — 2,95 3,27 9,01 9,28 6,0 6,24 Wlókna Wytrzymalosc na zerwanie (G/den) 3,44 3,45 — — — — — — 3,74 3,29 — — Rozciagli¬ wosc % 1 1 30,2 46,2 40,1 60,3 43,3 58,0 — — 42,6 60,9 — — Wezel Wytrzymalosc na zerwanie (G/den) 2,0 2,78 1,94 229 1,79 2,49 — - 1,79 2,21 — — Rozciagli¬ wosc % 19,3 42,9 27,3 51,7 29,8 46,7 — — 25,3 44,3 — — Petla Wytrzymalosc na zerwanie (G/den) 1,26 1,79 0,96 1,41 0,92 1,42 0,96 1,31 1,00 1,70 — — Rozciagli¬ wosc % 4,1 23,9 5,9 20,1 8,1 23,3 4,2 30,8 375 26,9 / 3,0 28,5 Kurczli- wosc % 5,5 0,5 6,5 1,1 8,2 3,6 7,0 1,4 4,5 1,2 6,5 1,0 30 PL