RU1838464C - Способ получени плексофиламентных пленочно-фибрилл рных полиолефиновых нитей и раствор дл их мгновенного формовани - Google Patents

Abstract

Использование: получение нетканых материалов дл  различных отраслей промышленности . Сущность изобретени : раствор , содержащий 7-25% полиолефина и 80-90% смеси хлористого метилена с 14- 40% мае. сорастворител  приготавливают при 140-210°С. Затем подвергают его мгновенному формованию испарением при давлении 3,5(106-107) Па и 1.80-220°С в область более низких температур и давлени . В качестве сорастворител  исгюльзуют хлор- дифторметан, 1,1,1,2-тетрафторэтан, 1,1- дйфторэтан, 1,1,1,2-тетр ,;фтор-2-хлор-этан, 1,1-дифтор-1-хлорэтан. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к мгновенному .формованию полимерных плексофиламент- ных пленочно-фибрилл рных пучков путем испарени . В частности, данное изобретение касаетс  усовершенствованного способа , в котором пучок получают мгновенным формованием путем испарени  из смесей хлористого метилена и сорастворител ,

Цель данного изобретени  - разработать усовершенствованный процесс мгновенного формировани  полиолефиновых плексофиламентных пленочно-фибрилл рных нитей (пр дей) высокого качества из жидкости, котора  не опасна дл  озонового сло .

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что полимер смешивают с жидкостью дл  формовани , состо щей главным образом из хлористого метилена и сорастворител , с целью получени  формовочной смеси, содержащей от 7 до 25 мас.%, предпочтительно от 10 до 25 мас.% полимера, а затем используют .дл  мгновенного формовани 

при давлении, большем чем аутогенное давление жидкости дл  пр дени  в области зна- чительно более низких температуры и давлени . Усовершенствование заключаетс  в сочетании следующих факторов: сора- створитель представл ет собой углеводород, содержащий 1,2 и 3 атома углерода и не менее одного атома водорода и имеющий точку кипени  d пределах от 06 - до-50°С и содержащийс  в количестве от 14 до 40 мас.%, предпочтительно от 14 до 35% смешение и мгновенное формование осуществл ют при температуре в пределах от № 140° и 210°С, и давлении, лежащем в пределах от 3,5 х 106 Па до 3,5 х 107 Па, часто от 6,9 х 106 Па до 3,5 х 107 Па, и более предпочтительно от45,5 х 10Ъ Па до 1,7х Ю7 Па.

Предпочтительные углеводороды, используемые в качестве сорастворителей, включают хлордифторметзн { НС-22), 1,1,1,2-тетра фторэтан (НС-134а). 1.1-диф- . торэтан (НС-152э); 1,1,1,2-тетрзфтор-200

со

00

о N

м

хлорэтан (НС-124) и 1,1-дифтор-1-хлорэ- тан (НС-142-в).

Данное изобретение включает также новые растворы, которые содержат от 7 до 25 мас.% синтетического волокнообразую- щего полимера, предпочтительно, линейного полиэтилена, или полипропилена, наиболее предпочтительно линейного полиэтилена высокой плотности, в жидкости, состо щей главным образом из хлористого метилена и 14-40 мас.% углеводородов в соответствии с перечисленными выше требовани ми . Предпочтительным типом полиэтилена  вл етс  гомополимерной линейный полиэтилен, который имеет верхний предел диапазона плавлени  примерно 130-135°С плотность в пределах от 0,94 до 0,98 г/см и индекс расплава (определенный по А ТМ Л-1238-57Т, условие Е) от 0,1 до 6,0.

Используемый в тексте термин плексо- филаментные пленочно-фибрипл рные пр ди полиэтилена означает пр ди, которых характеризуютс  трехмерной сеткой из множества тонких, ленточных, пленочно- фибрилл рных элементов произвольной длины и средней толщиной не менее примерно 4 микрон, обычно расположенных вдоль продольной оси пр ди. Пленочно- фибрилл рные элементы соединены произвольно и раздел ютс  через неравные промежутки в различных местах по длине, ширине и толщине пр ди, образу  трехмерную сетку.

Использованные здесь углеводороды имеют следующие точки кипени : НС-22-40,8°С НС-134а -26.5°С НС-152а -24,7°С НС-124 -12°С НС-142в -9,2°С Пр дильный раствор состоит главным образом (помимо полимера) из хлористого метилена и углеводородного сорастворите- л . Однако в состав пр дильных смесей могут быть включены традиционные добавки дл  испарительного пр дени  с помощью известных методов. Эти добавки могут действовать как стабилизаторы УФ-свёт, а ан- тиоксиданты, наполнители, красители и т.п. Качество плексофиламентных пленоч- но-фибрилл рных пр дей, полученных в представленных ниже примерах, было оценено субъективно. Оценка 5 указывает на то, что нить имела.лучшее качество фибрил- лообразовани  чем обычно достигаетс  в промышленном производстве нетканого листового материала, полученного из таких полиэтиленовых пр дей испарительного пр дени . Оценка 4 указывает на то, что

, по качеству полученный продукт почти такой же, как и промышленные пр ди испарительного пр дени . Оценка 3 указывает на то, что полученные пр ди несколько уступают промышленным пр д м испарительнее пр дени  и считаютс  не соответствующими цел м данного изобретени . Оценка 2 указывает на очень плохо фибриллирован- ные, некачественные пр ди. 1 указывает

0 на отсутствие образовани  пр ди. Промышленные пр ди получают из растворов линей- ного полиэтилена в Фреоне-11 концентрацией примерно 12,5%.

Данное изобретение проиллюстрирова5 но примерами, представленными ниже, Осуществлены периодические процессы на оборудовании относительно небольшого размера. Дл  каждого из примеров и сравнительных опытов использован линейный

0 полиэтилен высокой плотности с индексом расплава 0,76, за исключением Примера 22, дл  которого использован полипропилен со скоростью течени  расплава 0,04.

В примерах и Таблицах способы данно5 то изобретени  обозначены арабскими цифрами . Способы, обозначенные А, В, С, Д, Е и F,  вл ютс  сравнительными и не вход т в объем прит заний данного изобретени .

0 Примеры 1-5 и Сравнительный пример А.

Эти примеры иллюстрируют испарительное пр дение плексофиламентных пле- ночно-фибрилл рных пр дей полиэтилена

5 высокого качества в соответствии со способом данного изобретени . В этих примерах в качестве пр дильной жидкости использованы хлористый метилен и углеводородный сорастворитель, выбранный согласно дан0 ному изобретению. Преимущество при получении плексопр дей с высоким качеством фибриллообразовани  продемонстрировано дл  пр дильных жидкостей данного изобретени  (Примеры 1-5) путем сравнени 

5 полученных пр дей с пр д ми, полученными при использовании пр дильной жидкости , котора  представл ет собой на 100 % хлористый метилен (Сравнительный опыт А). Плексрфиламентные пр ди дл  этих

0 примеров и дл  сравнительного опыта А в каждом случае были получены на оборудовании одной конструкции, но которое могло отличатьс  только по производительности. Один аппарат, обозначенный 1, имел ем5 кость 3,785 х 10 м3; аппарат, обозначенный 11, имел емкость50 см3. Аппарат 1 использовали при осуществлении Примеров 1 и 2 и сравнительного опыта А. Аппарат 11 использовали при осуществлении Примеров 3, 4 и 5.

Каждый аппарат имел пару цилиндрических емкостей высокого давлени , кажда  из которых была снабжена на одном конце поршнем дл  приложени  давлени  к содержимому емкости. Другой конец каждой из емкостей был св зан с линией подачи, Лини  подачи состо ла из серии тонкоме- шевых сит, предназначенных дл  смещени  содержимого аппарата путем продавлива- ни  содержимого по линии подачи из одного цилиндра в другой. Узел фильеры, имеющий отверстие диаметром 7,6 х 10 м, был соединен с линией подачи посредством быстродействующего устройства дл  открыти  и закрыти  отверсти . Внутри емкости установлены устройства дл  измерени  давлени  и температуры.

Дл  этих примеров аппарат загружали требуемым количеством полиэтилена пр дильной жидкости и создавали давление 1 2410 кПа. Количество ингредиентов подбирались таким образом, чтобы получить пр дильный раствор, содержащий примерно 12 % линейного полиэтилена и примерно 88 мас.% пр дильной жидкости. Затем начинали обогрев. При использовании аппарата 1 содержимое его нагревали до 180°С, а затем нагревали еще до 210°С. В течение последующего нагревани , которое продолжалось примерно в течение полутора часов, между двум  цилиндрами установилось дифференциальное давление пор дка 845 кПа дл  попеременного про- давливани  содержимого по линии подачи на одного цилиндра в другой Дл  обеспечени  смешени  и получени  раствора. При использовании аппарата 11 в начале смеша- ни  температура составл ла 140°С. При давлении 1240 кПа и температуре 210°С (или 200°С дл  сравнительного опыта А) лини  к отверстию фильеры быстро открывалась . Затем собирали полученный продукт испарительного пр дени . Результаты испытаний представлены в следующей табл.1.

Примеры 6-2 2 и Сравнительные примеры B-F.

Дл  осуществлени  примеров 6-2 1 и B-F, результаты которых представлены в таблице 11, использовали линейный полиэтилен высокой плотности с индексом расплава 0,76. Использованный аппарат состо л из двух цилиндрических камер высокого давлени , кажда  из которых снабжена поршнем дл  приложени  давлени  к содержимому реактора. Цилиндры имели внутренний диаметр 2.54 х 10 и емкость 50 кубических сантиметров каждый. Цилиндры соединены друг с другом с одного конца посредством канала диаметром 2,3 х 10 м, а смесительна  камера, содержаща  р д

тонкомешевых сит, была использована как статический смеситель, Смешение осуществл ли путем продавливани  содержимого емкости туда и обратно между двум  цилин- 5 драми через статический смеситель. Затем к каналу через тройник подсоедин ли филь- ерный узел с быстродействующим устройством дл  открыти  отверсти . Фильерный узел состоит из отверсти  дл  снижени 

0 давлени  диаметром 8,5 х м, и длиной 7,62 х 10 м, выпускной камеры диаметром 6,3 х м и длиной 4,88 х м, и отверсти  фильеры диаметром 7,62 х м. Поршни привод тс  в действие с помощью воды

5 под высоким давлением, создаваемым гидравлической системой. Дл  измерени  давлени  до и после выпускного отверсти  используютс  датчики давлени .

В рабочем режиме в аппарат загружают

0 таблетки полиэтилена, хлористый метилен и сорастворитель и подают воду под высоким давлением, например 1 2410 кПа, дл  привода поршн  и сжати  загруженного материала . Затем содержимое нагревают до

5 140°С и поддерживают при этой температуре примерно час или больше, в течение которого между двум  цилиндрами попеременно создаетс  дифференциальное давление 345 кПа с целью повторного про0 давливани  содержимого через смесительный канал из одного цилиндра в другой и обеспечени  смешени  и образовани  раствора . Затем температуру раствора повышают до конечной температуры пр дени  и

5 поддерживают ее примерно в течение 15 минут дл  достижени  теплового равновеси . В течение этого периода продолжают процесс смешени , И окончательно, открывают отверстие фильеры и собирают обра0 зующийс  продукт испарительного пр дени . Давление внутри рабочей камеры записываемое в процессе пр дени  с помощью компьютера, представлено в табл.2 как давление пр дени . Дл  примера 20 ра5 бочую камеру не использовали: и в качестве давлени  пр дени  указано давление, измеренное непосредственно перед фильерой в процессе пр дени .

В табл.2 mlxT обозначает температуру

0 смешени , mix P означает давление смешени , Т (СРД) означает прочность в граммах на денье, измеренную при длине толлино- мера 2,54x10 2 м 10 оборотов на 2,54 х м и SA (м2/ГМ) означает удельную поверх5 ность в квадратных метрах на грамм. NM , означает не измерено . В таблице 11 содержание растворител  дано в процентах по массе от общего количества растворител .

Пример 22 свидетельствует о том, что с помощью данного изобретени  можно получить хорошо фибриллированные плексони- ти из полиолефмнов других типов, Аппарат и методологии, примененные в этом примере , были те же, что и в примерах, представленных в табл.2 за исключением того, что полиэтилен заменили изотактическим полипропиленом со скоростью течени  расплава 0,4,производными промышленно под торговой маркой Профакс 6828 фирмой Геркулес Инк, Виммингтон: Де, Кроме того, были применены более высокие температуры смешени  дл  компенсации более высокой точки плавлени  полимера. Использованные услови  эксперимента и свойства полученных пр дей суммированы в таблице 2. Полимерна  смесь содержала 2,6 мас.% в расчете на полимер антиокси- данта марки Инганокс 1010.

Как очевидно следует из этого сравнени , в обоих случа х производ тс  хорошо фибрилованные пленочно-фибрилл р,ные полиэтиленовые нити. Однако, в прототипе в качестве сорастворител  используетс  бутан (точка кипени  бутана около 0°С), а не какой-либо из специфических сораствори- телей, предложенных за вителем, кип щих при более низких температурах (от -9 до -50°С), Использование бутана в очень малых концентраци х (около 3% массы) позвол ет нит м мгновенно скручиватьс  при давлении значительно более низком, чем в примере из за вленного изобретени  (545 против 1450 пси). Кроме того, бутан  вл етс  хорошим растворителем дл  полиэтилена, в то врем  как предложенные за вителем кип щие при низких температурах специфические сорастворители практически  вл ютс  нерастворител ми дл  полиэтилена в пределах за вленной концентрации (Сорастворители за вител , будучи используемыми самосто тельно, не раствор ют полиэтилен при давлении ниже 7,000 пси), Сорастворители за вител  добавл ют в количестве от 14 до 40 % массы с целью снижени  раствор ющей способности метилен хлорида, И напротив, бутан не будет уменьшать раствор ющую способность метилен хлорида, будучи добавленным в такой маленькой концентрации, как 3 % смеси. Как уже указывалось ранее, эти факты указывают на преимущества неочевидности и неожиданности выбранных за вителем специфических низкотемпературных сорастворителей перед растворител ми и сорастворител ми, раскрытыми в прототипе.

Claims (6)

1. Способ получени  плексофиламент- ных пленочно-фибрилл рных полиолефино- вых нитей приготовлением 7-25%-ного

раствора полимера в смеси хлористого метилена с сорастворителем при 140-210°С мгновенным формованием испарением при давлении, превышающем аутогенное давление раствора, и 180-220°С в область более

низких температур и давлени , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса, в качестве сорастворител  используют хлордифторметан,1,1,1,2- тетрафторэтан, 1,1-дифторэтан,

1,1,1,2-тетрафтор-2-хлорэтан, 1,1-дифтор, - 1-хлорэтан в количестве 14-40 мас.%, а мгновенное формование осуществл ют при давлении 3,5 (106 - 107) Па.

2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что в качестве полиолефина используют полиэтилен.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что в качестве полиолефина используют полиэтилен.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что в качестве полиолефина используют изотактический полипропилен.

4. Раствор дл  мгновенного формовани  плексофиламентных пленочно-фибрилл рных полиолефиновых нитей, содержащий 10-20 мас.% полимера и 80-90 мас.% смеси хлористого метилена с сорастворителем , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса формовани ,

раствор содержит в качестве сорастворител  хлордифторметан, 1,1,1,2-тетрафторэтан, 1,1 -дифто рэтан, 1,1,1,2-тетрафтор-2-хлорэ- тан, 1,1-дифтор-1-хлорэтан при следующем содержании компонентов смеси, мас.%:

Хлористый метилен 60-86 сорастворитель14-40 .

5. Раствор по п.4, отличающийс  тем, что в качестве полиолефина он содержит полиэтилен, а в качестве сораство- рител - хлордифторметан, 1,1,1,2-тетрафтор-2-хлорэтан или 1,1-диф- тор-1-хлорэтан.

6. Раствор по п.4, отличающийс  тем, что в качестве полиолефина он содержит изотактический полипропилен, а в качестве сорастворител  - хлордифторметан, 1,1,1,2-тетрафторэтан, 1,1-диф торэтан, 1,1,1,2-тетрафтор-2-хлорэтан или 1,1-диф- тор-1-хлорэтан.

Таблица 1

Таблица 2

Продолжение табл.2

Продолжение табл. 2

Еример .№

Конц.полимера, мао.% Растворитель

Сорастворитель

Т-ра смешени , °С

Давл.смешени  & /кПа/

Т-ра пр дени , °С

Давл.пр дени  Я /кПа/

Денье

Прочность /г/денье/

Качество пр ди Уд. пов-ть /мГ/г/

Продолжение табл.2

14

1

15

16

25 GH2GI2

CH2GI2

HCFC-22 HCFC-22 HCFC-22 (33,3 мас.%) (40 мас.%) (15 мае.50

140

140

1800 1800 (I24IO) (I24IO)

180

220

//dt) (9308) (8963)

604

2,09

4,5 27,3

136,2 1, 05

.4

„ИМ

Продолжение табл. 2

Уд. пов-ть /м /г/

Продолжение таб . 2

29,7

#м

Пиимер №

Конц.полимера мас.%

Растворитель Сорастворитель

Т-ра смешени , °С

..- Дав л. смешени  Л

/кПа/ Т-ра пр дени , °С

Давл.пр дени  /кПа/

Денье

Прочность /г/денье/

Качество пр д.

.Продолжение табл.2

22

20

СН2С12

HGPG-22 (33,3 ма

180

1800 (I24IO)

200

1500 (10342)

273,5

1,21

Пример .№

C.B§JBHHTiB ..C

ас.%

°С

°С

ье/

/

12

12

GHoCIp CHpGIp

нет

140

нет

140

18001800 (I24IO) (I24IO)

180

210

1075 -1160 (7412) (7998)

5Ш

304,5

0,542 2,04

2

3,57

8,5

18,84

Продолжение табл. 2

Свавнит., Д

12

12

HoCIp CHpGIp

нет

140

нет

140

18001800 4IO) (I24IO)

180

210

1075 -1160 (7412) (7998)

5Ш

304,5

0,542 2,04

2

3,57

8,5

18,84

25 CHoCIp

нет 140

1800 (I24IO)

180

(6067)

1148

0,561

2

5,28

Пример №

мае.%

№

°С

PC, г

енье/

25

CHpGIo

Ј+ Ј+

нет 140

1800 (I24IO)

210

710 (4895)

645,2

1,481

3

л

Уд-пов-ть /м /г/

Сравнит.

Продолжение табл.2

Сравнит.

Е

12 СН2С12

нет

180

1500 (10342)

180

-1080. (7446)

335

2,32 4,5

50,9

32,2

27

Полимерна  концентраци 

Растворитель Сорастворитель

Кручение Т (°С) ручение Р (фунт/дюйм)

Денье

Прочность г/день Качество нити

HFC-134A(15% массы)

200

1450

387,5

2,27

4

1838464

28 Таблица 3

Пример № 19 из прототипа 13,5 мас.% полиэтилена

CH2Cl2

бутан (5% объема - примерно 3% массы)

200

545

393