SI9111976A - Postopek za pripravo celuloznega oblikovanca - Google Patents

Abstract

Za pripravo celuloznega oblikovanca stisnemo celulozno raztopino amonoksida skozi šobo ali skozi režo, nato vodimo skozi zračno režo in končno koaguliramo v obarjalni kopeli. V smislu izuma ne raztegujemo v zračni reži, t.j. razmerje odvajalne hitrosti proti hitrosti izstopa iz luknic je največ 1; šele koagulirano celulozo raztegnemo ali globoko vlečemo.

Description

Postopek za pripravo celuloznega oblikovanca

Predloženi izum se nanaša na postopek za pripravo celoluloznega oblikovanca, pri katerem celulozno raztopino aminoksida stisnemo skozi šobo ali režo, nato vodimo skozi zračno režo in končno koaguliramo v obarjalni kopeli.

Znano je, da lahko vlakna z dobrimi uporabnimi lastnostmi iz visokih polimerov dobijo le takrat, če lahko dosežejo vlakneno strukturo (Ullmann, 5. naklada Vol. A10, 456). Med drugim je za to potrebno, da v vlaknu dosežejo mikroorientirana območja v polimerih, npr. fibride. To orientiranje določi postopek priprave in temelji na fizikalnih ali fizikalno-kemičnih procesih. V mnogih primerih raztegovanje povzroči to orientiranje.

Za dosežene lastnosti vlaken je odločilno, v kateri stopnji postopka in v katerih pogojih poteče to raztegovanje. Pri talilnem predenju raztegujejo vlakna v toplem plastičnem stanju, ko so molekule še gibljive. Raztopljene polimere lahko predejo suhe ali mokre. Pri suhem predenju poteče raztegovanje med izhajanjem oz. uparjan1 jem topila; v obarjalno kopel ekstrudirane niti raztegujejo med koaguliranjem. Postopki te vrste so znani in so obširno opisani. V vseh teh primerih pa je važno, da prehod od tekočega stanja (neodvisno od tega, ali gre za talino ali raztopino) v trdno stanje poteče tako, da lahko med nastankom niti dosežejo tudi orientiranje polimernih verig ali verižnih paketov (tj. fibridi, fibrili, itd.).

Obstaja več možnosti, da bi preprečili hitro uparjanje topila iz vlakna med suhim predenjem.

Problematiko zelo hitre koagulacije polimera pri mokrem predenju (kot npr. v primeru celuloznih raztopin aminoksida) pa so lahko doslej reševali le s kombinacijo suhega in mokrega predenja.

Tako je znano, da vnesejo raztopine polimerov preko zračne reže v koagulacijski medij. V EP-A-295 672 je opisana priprava aramidnih vlaken, ki jih vnesejo preko zračne reže v ne-koagulirni medij, raztegnejo in nato koagulirajo.

Predmet DD-PS 218 121 je predenje celuloze v aminoksidih preko zračne reže, pri čemer so predvideni ukrepi, ki preprečujejo zlepljenje.

Po US-PS 4 501 886 predejo raztopino celuloznega triacetata s pomočjo zračne reže.

V US-PS 3 414 645 je prav tako opisana priprava aromatskih poliamidov iz raztopin v postopku predenja suho-mokro.

Pri vseh teh postopkih dosežejo v zračni reži določeno orientiranje, kajti samo iztekanje židke raztopine skozi majno odprtino navzdol vsili na osnovi težnosti delcem raztopine orientiranje. To orientiranje zaradi težnosti se lahko še zviša, če sta ekstrudirna hitrost polimerne raztopine in odvajalna hitrost niti tako naravnani, da dosežejo raztegovanje.

Postopek te vrste je opisan v AT-PS 387 792 (oz. temu ekvivalentnim US-PS 4 246 221 in 4 416 698). Oblikujejo raztopino celuloze v NMMO (NMMO = N-metilmorfolin-N-oksid) in vodi, raztegnejo v zračni reži in nato oborijo. Raztegovanje izvedejo pri raztegovalnem razmerju najmanj 3.

Hiba tega postopka je pomanjkljiva fleksibilnost, ki lahko spremeni lastnosti oblikovanca. Potrebno je minimalno predilno-raztezalno razmerje, da dosežejo ustrezne tekstilne podatke. Pri zelo majhnem raztegu se dajo doseči le izredno skromne tekstilne lastnosti vlaken, t.j. da se npr. pri izdelavi vlaken doseže izredno majhno trgalno delo (to je produkt iz trdnosti vlaken in raztezka vlaken). Nadaljnja hiba je, da je učinek t.i. resonace odvajalne/izstopne hitrosti (prim. Navard, Haudin, Spinning of a Cellulose N-Methylmorpholine-N-oxide solution, Polymer Process Engineering, 3(3), 291 (1985)), ki vodi do neenakomernih premerov vlaken, tem večja, čim večji je predilno-raztezalno razmerje. Končno je tudi pomanjlkljivo, da lahko pride do oblikovanja praktično le v zračni reži. Naknadno oblikovanje je mogoče le zelo s težavo. Zaradi tega je širina traku možnih produktov seveda omejena. Zaželen bi bil naknadni vpliv na lastnosti produktov, s čimer bi ta postopek pridobil bistveno fleksibilnost.

Naloga predloženega izuma je, da bi odstranili te hibe.

To nalogo rešimo s postokom uvodoma navedene vrste v smislu izuma tako, da je razmerje odvajalne hitrosti proti hitrosti izstopa iz luknjic največ 1 in da oblikovanec po koagulaciji raztegnemo ali globoko vlečemo.

V smislu izuma je torej odvajalna hitrost manjša (ali največ enaka) hitrosti izstopa iz predelne mase iz luknjic, tako da ne more priti do raztegovanja; s tem ostane celuloza do koagulacije v obarjalni kopeli v relativno neorientiranem stanju. To je ugodno, kajti čim manjše je orientiranje pred oz. pri koaguliranju, tem večja je možnost vpliva na lastnosti kasneje. Zaradi majhnega orientiranja ima koagulirana (oborjena) celuloza elastičnost, ki skoraj spominja na gumo. V smislu izuma lahko sedaj to celulozo raztegnemo oz. globoko vlečemo, da dosežemo želene lastnosti. S tem dosežemo želeno fleksibilnost.

Nadaljnja prednost obstoji v tem, da zaradi nič več prisotnega raztegovanja lahko izdelamo zračno režo skoraj poljubno kratko, tako da celo takrat, če imajo predilne šobe zelo visoko gostoto luknjic, ne obstoji nevarnost, da bi se sosednje niti zlepile. Ker lahko pri industrijski proizvodnji odločilno povečamo produktivnost z zvišanjem gostote luknjic, je tudi to bistvena prednost predloženega izuma.

Izum bliže pojasnjujejo naslednji primeri.

PRIMER 1

Priprava vlakna pri razmerju odvajalne hitrosti proti hitrosti izstopa iz luknjic pod 1 (primerjalni poskus) %-no celulozno NMMO raztopino (celičnina tipov Viskokraft firme ICP, 10 % vode, 77 % NMMO, 0,1 % oksalne kisline kot stabilizatorja) stisnemo skozi šobo s 100 luknjicami (premer luknjic vsakokrat 130 μτη). Izriv je 16,5 g/min; iz tega dobljena izrivna hitrost je 10,35 m/min. 100 niti vodimo skozi 8 mm dolgo zračno režo in nato s hitrostjo 6 m/min vodimo skozi 15 cm dolgo predilno kopel (temperatura: 2°C, koncentracija NMMO: 5 %). Razmerje odvajalne proti izstopni hitrosti znaša torej 0,58.

Iz tega dobljeno vlakno ima trdnost 11,8 cN/tex pri raztezku 77,5 %. Vrednost za raztezek je zelo visoka; to dokazuje, da se celuloza nahaja v relativno neurejenem stanju.

PRIMER 2

Raztegovanje vlaken po koagulaciji na zraku

Pri tem poskusu delamo kot v primeru 1. V tem primeru pa vlakno po predilni kopeli, t.j. po koaguliranju, navijemo na galeto s 6 m/min in snopič niti vodimo preko druge galete s hitrostjo 13 m/min. Raztegovanje znaša torej 117 %. (Ob raztegovanju vlakna v % je mišljeno v okviru te prijave (končna dolžina - začetna dolžina)/začetna dolžina.100). Iz tega dobljena vlakna imajo trdnost 22,4 cN/tex pri raztezku 15,3 %).

PRIMER 3

Raztegovanje vlaken po koagulaciji v vodi

Pri tem vlakno vodimo spet kot v primeru 1 skozi predilno kopel s 6 m/min (odvajalna/izstopna hitrost: 0,58) in nato skozi 80 cm dolgo raztegovalno kopel z vodo (temperatura: 77°C). Druga galeta obratuje z dvema različnima hitrostima v. Dobljena vlakna imajo naslednje lastnosti:

v	raztegovanje	Titer	trdnost kond. raztezek kond.
m/min	%	dtex	cN/tex	%
14	133	32,4	19,7	17,5
21	250	10,3	22,3	9,2

PRIMER 4

Priprava vlakna pri razmerju odvajalne hitrosti proti hitrosti izstopa iz luknjic nad 1 (primerjalni poskus) %-no celuzlozno NMMO-raztopino (celičnina tipov Visokraft firme ICP, 10 % vode, 77 % NMMO, 0,1 % oksalne kisline kot stabilizatorja) stisnemo skozi šobo s 100 luknjicami (premer luknjic vsakokrat 70 μ,ιη). Transportna količina je 5,1 g/min, kar ustreza izstopni hitrosti 11,1 m/min. Odvajalna hitrost prve galete je 33,3 m/min, t.j. razmerje odvajalne proti izstopni hitrosti je 3,0. S hitrostjo galete 1 vodimo niti skozi predilno kopel, katere temperatura znaša 33°C in katere koncentracija NMMO 10 %. Naslednja raztegovalna kopel ima temperaturo 79°C in koncentracijo NMMO 9 %. Druga galeta po raztegovalni kopeli ima odvajalno hitrost 46,9 m/min, t.j. raztegovanje znaša 41 %.

Tekstilne lastnosti dobljenih vlaken so:

Titer: 3,5 dtex

Trdnost kondicionirano: 25 cN/tex

Raztezek kondicionirano: 8,8 %.

Vlakna so pri razmerju odvajalne hitrosti proti hitrosti izstopa iz luknjic nad 1 načelno tudi še raztegljiva, vendar ne več v tisti meri, kot je dokumentirano v primerih 2 do 4.

PRIMER 5

Priprava folije %-no celulozno NMMO raztopino (celičnina tipov Buckeye V5 firme Procter & Gamble, 12 % vode, 79 % NMMO, 0,1 % oksalne kisline kot stabilizatorja) stisnemo skozi zarezno šobo (reža 50 μηπ; dolžina: 30 mm). Izriv znaša 21,3 g/min, kar ustreza izstopni hitrosti 11,7 m/min. Ekstrudirano raztopino odvajamo skozi 7 mm dolgo zračno režo in nato skozi 15 cm dolgo predilno kopel (temperatura: 24°C; koncentracija: NMMO 20 %) s pomočjo prve galete s hitrostjo 6 m/min. Razmerje odvajalne proti izstopni hitrosti znaša torej 0,51. V isti delovni stopnji vodimo folijo skozi 80 cm dolgo raztegovalno kopel (temperatura: 90°C; koncentracija: 20 %) in raztegnemo z drugo galeto (hitrost: 11 m/min). Raztegovanje znaša torej 83 %. Lastnosti izprane in posušene folije so: debelina: 10 μm; trdnost: 200 N/mm²; raztezek: 6,5 %.

PRIMER 6

Priprava oblikovanca

Pripravimo folijo kot v primeru 5, vendar je ne raztegnemo, t.j. po prvi galeti folijo odvzamemo. V neraztegnejem stanju jo globoko vlečemo s stekleno palčko 3 mm, izperemo in posušimo, s čimer dobimo stabilen oblikovanec.

Claims (1)

1. Postopek za pripravo celuloznega oblikovanca, pri katerem celulozno raztopino aminoksida stisnemo skozi šobo ali režo, nato vodimo skozi zračno režo in končno koaguliramo v obarjalni kopeli, označen s tem, da je razmerje odvajalne hitrosti proti hitrosti izstopa iz luknjic največ 1 in da oblikovanec po koagulaciji raztegnemo ali globo povlečemo.