RO107701B1

RO107701B1 - Procedeu pentru obtinerea unui corp de formare, celulozic

Info

Publication number: RO107701B1
Application number: RO149074A
Authority: RO
Inventors: Stefan Zikeli; Heinrich Firgo; Dieter Eichinger; Reimund Jurkovic
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1992-01-07
Publication date: 1993-12-30
Also published as: SI9112009A; HUT64110A; ZA9110195B; FI920072A0; CS2292A3; MX9200080A; PH29990A; YU47623B; ATA3291A; DE59202175D1; BG60111B2; HU9200064D0; FI97155C; NO920108L; EP0494852A2; PL169309B1; DK0494852T3; HU212340B; RU2072006C1; FI920072A

Description

Invenția de față se referă la un procedeu pentru realizarea unui corp de formare celulozic, la care o soluție celulozică de amino-oxid se presează printr-o duză, fiind condusă în continuare printr-o fantă de aer în dare eventual se laminează și fiind în final coagulată într-o baie de precipitare.

Este cunoscut faptul că se obțin fibre de mare utilitate din polimeri înalți, doar în condițiile în care poate fi realizată o structură fibroasă (vezi Ullmann, ed. V, voi. A10, p.456). între altele, se impune în acest scop realizarea unor zone microorientate în polimerul fibrei, cum sunt spre exemplu fibridele. Această orientare este determinată de procedeul de realizare și se bazează pe procese fizice sau fizicochimice.

în numeroase cazuri, orientarea se obține prin laminare.

Decisiv pentru însușirile obținute ale fibrei este modul în care se realizează laminarea, adică în care fază a procedeului și în ce condiții. La filarea în fază de topitură, fibrele se laminează într-o stare caldă plastică în timp ce moleculele sunt încă mobile. Polimerii dizolvați pot fi filați în stare uscată sau umedă. La filarea în fază uscată, laminarea are loc în timp ce solventul se volatilizează, respectiv se evaporă, fibrele extrudate dintr-o baie de precipitare fiind laminate în timpul coagulării. Procedeele de acest gen sunt cunoscute și au fost descrise în literatură. Este însă important ca, în toate aceste cazuri, trecerea de la starea fluidă (indiferent dacă este vorba de o topitură sau de o soluție) la starea solidă sa se realizeze în așa fel, încât în timpul formării fibrelor, să se poată obține și o orientare a catenelor polimerilor sau a pachetelor de catene ale polimerilor (fibride. fibrile etc.).

în scopul evitării unei evaporări bruște a solventului dintr-o fibră în decursul unei filări în fază uscată, există mai multe posibilități.

în schimb, problematica coagulării foarte rapide a polimerilor în timpul filării în fază umedă (de exemplu, în cazul soluțiilor celulozice de amino-oxid) a fost rezolvată până în prezent doar prin combinarea filării în fază uscată cu filarea în fază umedă.

Este cunoscut procedeul de a se introduce soluții de polimeri în mediul de coagulare printr-o fantă de aer. în brevetul de invenție european EP-A-295.672, se descrie realizarea fibrelor aramidice care se introduc într-un mediu necoagulant printr-o fantă de aer, fiind apoi laminate și coagulate.

Obiectul brevetului de invenție DD-PS 218121 îl constituie filarea celulozei din oxizi de amină printr-o fantă de aer, fiind prevăzute amenajări care evită lipirea.

Conform brevetului de invenție SUA 4501886, se filează o soluție de triacetat de celuloză printr-o fantă de aer.

în brevetul de invenție SUA 3414645, se descrie, de asemenea, realizarea unor rășini poliamidice aromate din soluții întrun procedeu de filare în fază uscată-umedă.

La toate aceste procedee, se obține în fanta de aer o oarecare orientare, dat fiind că însăși scurgerea unei soluții vâscoase printr-un orificiu mic îndreptat în jos determină pe baza forței gravitației o orientare a particulelor soluției. Această orientare grație gravitației mai poate fi amplificată încă prin reglarea, în așa măsură a vitezei de extrudare a soluției polimerice și a vitezei de derulare a firului, încât să se realizeze o laminare. Un procedeu de acest gen se descrie în brevetele de invenție SUA 4246221. respectiv în AT-PS 387792 care reprezintă echivalentul acestora. Se formează o soluție de celuloză în NMMO (NMMO = N-metilmorfolin-N-oxid) și apă. se laminează printr-o fantă de aer și se precipită în continuare, laminarea fiind realizată la un raport de laminare de cel puțin 3 și la o lungime a fantei de aer de 5 ... 70 cm.

Un neajuns al acestui procedeu constă în aceea că sunt necesare viteze de derulare extrem de ridicate în vederea obținerii unor însușiri textile și a fineței firelor, în plus, practica a dovedit că o fantă lungă de aer conduce pe de o parte la o lipire a fibrelor și pe de altă parte la o lipsă de siguranță a filării și la rupturi de fire când derularea este rapidă. Sunt necesare de aceea anumite amenajări pentru evitarea tuturor acestora. Un procedeu de acest gen se descrie în brevetul de invenție SUA 4261943, respectiv în ATPS 365663 care reprezintă echivalentul acestuia. Pentru o producție mare, numărul orificiilor unei duze de filare trebuie să fie foarte ridicat. într-un asemenea caz, amenajările pentru evitarea lipirii suprafețelor firelor proaspăt extrudate care parvin printr-o fantă de aer în mediul coagulant, sunt cu totul insuficiente.

Problema, pe care o rezolvă invenția, este realizarea unui procedeu de filare în care în pofida utilizării unei fante scurte de aer, o soluție cu coagulare rapidă să poată fi filată în fire cu însușiri îmbunătățite.

Procedeul, conform invenției, înlătură dezavantajele procedeelor cunoscute, prin aceea că. diametrul minim al orificiilor duzei utilizate este de cel mult 150 pm. de preferință cel mult 70 pm, iar lungimea canalului duzei este de cei puțin 1000 pm, de preferință de aproximativ 1500 pm. lungimea fantei de aer este de cel mult 35 mm. de preferință cel mult 10 mm. iar canalul duzei se lărgește conic către intrare și este de formă cilindrică către ieșire.

Invenția prezintă o serie de avantaje. Astfel, prin utilizarea unor asemenea duze cu canal lung și cu diametru redus, se obține chiar în canalele duzelor cu con4 cursul forțelor de forfecare o orientare a polimerului. Drept consecință, fanta de aer dispusă în continuare poate fi scurtă: lungimea ei este în mod adecvat de cel mult 35, de preferință de cel mult 10 mm. în felul acesta, defectabilitatea se reduce considerabil; există doar oscilații foarte reduse ale titrului și implicit firele nu se mai rup; firele învecinate nu se mai lipesc între ele urmare fantei de aer scurte, putându-se mări în consecință densitatea orificiilor din duza de filare și ca atare și productivitatea acesteia. Este de remarcat, în sfârșit, că firul filat prezintă însușiri textile bune: s-a constatat că s-a ameliorat, mai cu seamă, alungirea la rupere. Capacitatea de prelucrare, adică produsul dintre alungire și rezistență la rupere - este aici invers proporțională cu diametrul orificiului. în plus, se îmbunătățește rezistența la buclă a firului precum și alungirea la rupere corespunzătoare, ceea ce se manifestă printr-o stabilitate îmbunătățită la frecare a țesăturilor realizate cu asemenea fibre. Aceste însușiri se îmbunătățesc, de asemenea, odată cu micșorarea diametrului orificiilor.

întrebuințarea unor duze cu canal lărgit conic către intrare și formă cilindrică la ieșire se recomandă din cauza ușurinței cu care ele sunt realizate; este dificil să se realizeze, spre exemplu, o duza cu o lungime de 1500 pm și cu un diametru de numai spre exemplu 100 pm. în schimb, o duză la care diametrul minim este dispus doar la ieșire (spre exemplu, la 1/4 sau 1/3 din lungime) și care se lărgește conic către ieșire poate fi realizată considerabil mai ușor și furnizează totodată și rezultate bune.

Invenția se explică în cele ce urmează mai detaliat pe baza următoarelor exemple de realizare:

Se suspendă 2276 g celuloză (substanță solidă sau conținut în masă uscată 94% și grad mediu de polimerizare 750) și 0.02% rutină ca stabilizator, în 26139 g soluție apoasă de 60 % cu N-metilmorfolin-Noxid. Se elimină prin distilare timp de 2 h la 100°C și la un vacuum de la 50 la 300 mbari o cantitate de , 9415 g apă. Soluția obținută în felul acesta se apreciază pe bază de viscozitate și sub microscop.

Parametri ai soluției de filare:

Celuloză Buckeye V5 ( = 97,8%, viscozitatea la 25°C și 0,5% în greutate densitate a celulozei: 10,8 cP) - 10%; apă - 12%; NMMO - 78%.

Viscozitate complexă a masei filate la 95°C, RV 20, oscilație cu w = 0,31 (1/s) ... 1680 Pas.

în continuare, soluția se presează la tem peratură de filare de 75°C, printr-o duză de filare, fiind condusă apoi către o fantă de aer lungă de 9 mm și în final către o baie de precipitare, unde se coagulează într-o 5 soluție apoasă de 20% cu NMMO.

în tabel se prezintă însușirile fibrelor obținute și parametrii procesului corespunzător.

Exemplele 1-3., servesc doar pentru 10 comparație, iar exemplele 4-6 sunt exemple, conform invenției, de față. De remarcat în mod special valoarea deosebită de 47,8 pentru rezistența condiționată a fibrelor din exemplul 6, valoare care se poate 15 obține la duzele tradiționale abia la un laminaj de 100.

Exemplu nr.	FFk cN tex	FDk %	FFk' FDk	SF cN tex	SD %	Lungime canal pm	Debit g min	Nr. orificii	0 orificii	Ag m min	EA m min	Laminaj
1	37,9	8,5	322	16,3	2,5	200	56,2	910	130	3,9	19,8	5,1
2	35,1	9.7	340	-	-	450	63,9	800	120	5,9	28,0	4,75
3	38.5	10.2	393	-	-	450	63,9	800	120	5,9	44,6	7.58
4	42.7	1 1.4	487	18,1	-	1500^xl	54,8	1147	100	5,1	30,6	6,03
5	46,5	10.1	470	19,4	2,4	1500	98,2	1891	130	3,3	22,2	6,8
6	47,8	15,4	736	26,9	6,4	1500	29,8	1147	50	11,1	16,0	1,4

Legenda:

FFk - rezistența condiționată a fibrelor;

FDk - alungirea la rupere;

FFk'FDk - produsul dintre rezistență și alungire la rupere, acesta fiind măsura capacității de producție; SF - rezistența la buclă a două fibre;

SD - alungirea la rupere la măsurarea rezistenței la buclă;

Ag - viteza dc ieșire;

EA - levata finală;

Laminaj - EA/Ag.

^v Canalul duzei prezintă o intrare conică a canalului (unghiul = S^,Li. doar ultimii unt se desfășoară paralel;

la acest sector cilindric se referă diametrul orificiului indicat.

Făcând o comparație între exemplele 1 - 3. și exemplele 4 - 6. se constată că prin utilizarea duzelor, conform acestei invenții, se ameliorează și alungirea la rupere. în plus, rezultă din exemplele 4 - 5

6. că produsul dintre rezistență și alungire la rupere (FFk^xFDk). rezistența la buclă ca și alungirea la rupere la măsura rea rezistenței la buclă cresc pe măsură ce se reduce diametrul orificiilor. O comparație între exemplul I și exemplul 5, (la care diametrul orificiilor este același) relevează faptul că aceste valori pot fi îmbunătățite și prin aplicarea, conform invenției a unor duze cu canal lung. în raport cu duzele cu canal scurt de același diametru.

Exemplele 2 și 3, arată că la duze cu canale scurte, însușirile fibrelor depind de laminajul din dreptul fantei de aer, ele ameliorându-se odată cu creșterea laminajului. Exemplele 4 și 5, indică faptul că, 5 la raporturi comparabile (laminaj, diametrul orificiilor), toate însușirile textile - cu excepția alungirii la rupere - se ameliorează în mod considerabil, prin utilizarea unei duze cu canal lung, conform invenției. Exemplul 6, arată că prin aplicarea unui diametru redus de 50 pm al orificiilor, toate însușirile textile se îmbunătățesc în mod esențial.

Claims

1. Procedeu pentru obținerea unui corp de formare, celulozic, la care se presează io printr-o duză o soluție celulozică de amino-oxid, aceasta fiind condusă în continuare printr-o fantă de aer în dreptul căreia este eventual laminată și în final este coagulată într-o baie de precipitare, caracterizat prin aceea că diametrul minim al orificiilor duzei utilizate este de cel mult 150 pm, de preferință de cel mult 70 pm, iar lungimea canalului duzei este de cel puțin 1000 pm, de preferință de aproximativ 1500 pm.

2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că lungimea fantei de aer este de cel mult 35 mm, de preferință, de cel mult 10 mm.

3. Procedeu, conform revendicărilor 1 sau 2, caracterizat prin aceea că, canalul duzei se lărgește conic către intrare și este de formă cilindrică către ieșire.