SK26293A3

SK26293A3 - Continuos process for sinning and drawing polyamide and apparatus thereof

Info

Publication number: SK26293A3
Application number: SK262-93A
Authority: SK
Inventors: George M Kent; Ardy Armen
Original assignee: Basf Corp
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1994-09-07
Also published as: DE69316072D1; US5487860A; JP3232156B2; CZ284320B6; SK282774B6; EP0567752B1; DE69316072T2; CN1054405C; CZ51493A3; EP0567752A1; JPH0665811A; CA2080621A1; CN1085965A

Description

(57) Spôsob zahrňuje (a) roztavenie polyamidu a zvlákňovanie filamentov z taveniny polyamidu cez zvlákňovaciu trysku, (b) rýchle ochladenie fila-mentov, (c) apretáciu filamentov (d) pôsobenie pary a tepla na filamenty v parnej a tepelnej jednotke, ktorá obsahuje parný box a najmenej jednu vyhrievanú galetu, (e) dĺženie filamentov a poprípade (f) tvarovanie filamentov, pričom výsledné filamenty majú nízku zrážanlivosť, vysokú kryštalinitu a vysoký percentuálny obsah a kryštálov. Zariadenie na ¹ kontinuálne zvlákňovanie a dlženie polyamidových filamentov pozostáva z (i) extrúdera pripojeného na zvlákflos vaciu trysku, (ii) prostriedku na rýchle chladenie extrudovaných filamentov (2), (iii) prostriedku na apretáciu filamentov (3), (iv) z parnej a tepelnej jednotky zahrňujúcej parný box (6) a najmenej jednu galetu (7), ktorá by mala byť vyhrievaná a (v) z prostriedku na dĺženie filamentov (10).

Pl/<£Cl- 73

- 1 Spôsob kontinuálneho zvlákňovania a dĺženia polyamidu a zariadenie na jeho uskutočňovanie

Oblasť techniky

Tento vynález sa týka spôsobu kontinuálneho zvlákňovania a dĺženia polyamidu a zariadenie na jeho uskutočňovanie.

Doterajší stav techniky

Polyamidové vlákna sa zvyčajne vyrábajú zvlákňovaním jedného alebo väčšieho počtu filamentov v tavenine, filamenty sa navíjajú do schránky, skladujú počas určitého času, niekedy označovaného ako čas oneskorenia, potom sa v druhom stupni dĺžia a tkajú. Týmto dvojstupňovým spôsobom sa vyrába priadza s vysokou kryštalinitou a nízkym zrážaním. Okrem toho vysoké percento kryštálov v priadzi z dvojstupňového spôsobu je typu a, ktorý je stálejší ako kryštály typu τ.

Bol vyvinutý jednostupňový spôsob, často označovaný ako proces SDT (spôsob zvlákňovania - dĺženia - tkania), ktorý je účinnejší, ale ktorým sa vyrába priadza s nižšou kryštalinitou a vyšším zrážaním počas spôsobu tepelnej fixácie. Okrem toho táto priadza obsahuje nižšie percento stabilných a kryštálov než ako je tomu pri priadzi vyrobenej dvojstupňovým spôsobom. Nevýhodou týchto priadzí sú líšiace sa titre porovnátelných tepelne stabi1i zovaných produktov.

Inou nevýhodou je veími hladký povrch týchto priadzí, ktorý vedie k vysokému treniu vlákna o vodiace zariadenie pri spôsobe spracovania priadze na tkaniny, čo sa prejavuje nežiadúcou nerovnomernosťou, ako pruhy.

Na prekonanie tohoto posledne menovaného problému sa v US patente č. 3 414 646 popisuje spôsob výroby polykarbonamidových filamentov, využívajúci spracovanie filamentov s parou pred stupňom dĺženia.

US patent č. 3 761 556 popisuje spôsob výroby tvarovanej polyamidovej priadze, ktorý zahrňuje dvojstupňový spôsob parenia pred dĺženim a ďalším tvarovaním.

Za účelom zlepšenia odolnosti odfarbenej nylonovej priadze proti strate farby pôsobením ozónu, je v US patente č. 4 396 570 popísaný kontinuálny spôsob zvlákňovania a dĺženia filamentov z nylonu 6 aplikáciou pary v komore na filamenty pred stupňom dĺženia.

Podstata vynálezu

Predmet tohoto vynáleuzu sa týka kontinuálneho spôsobu zvlákňovania a dĺženia polyamidu pre výrobu polyamidovej priadze s vysokou kryštalinitou, vyšším percentom a kryštálov a nízkym zrážaním. Iný predmet sa týka zariadenia pre takýto spôsob.

Predmety tohoto vynálezu sa môžu dosiahnuť nepretržitým spôsobom zvlákňovania a dĺženia polyamidových filamentov, ktorý zahrňuje:

a) roztavenie polyamidu a zvlákňovanie filamentov z taveniny polyamidu zvlákňovacou tryskou,

b) rýchle ochladenie filamentov,

c) aplikáciu apretúry (konečnej úpravy) pre priadzu na filamenty ,

d) pôsobenie pary a tepla na filamenty v parnej a tepelnej jednotke, zahrňujúcej parný box a najmenej jednu teplú galetu,

e) dĺženie (drawing) filamentov a poprípade

f) (texturing) filamentov.

Kontinuálny spôsob zvlákňovania a dĺženia polyamidových filamentov je známy, napríklad z US patentov č. 3 414 646,

3761 556 a 4 396 570, ktoré sa tu uvádzajú ako súčasť známeho stavu techniky.

Polyamidy sú dobre známe pod generickým označením nylon a sú tvorené syntetickými polymérnymi amidmi s dlhým reťazcom. Nylony sa rozlišujú podlá počtu atómov v diamíne a dvojsýtnej kyseline. Napríklad nylon 6/6 znamená, že polymér vznikol kondenzáciou hexametyléndiamínu a kyseliny adipovej. Iné nylony sa tvoria iba z jedinej reaktívnej zlúčeniny, ako z aminokyseliny alebo laktámu. Polyaminokaprónová kyselina sa vyrába polyymerizáciou kaprolaktámu a je známa pod označením nylon 6. Komerčne dostupné a vhodné pre účely tohoto vynálezu sú všetky polyamidy, s priamym reťazcom, ktoré sa dajú zvlákňovať v tavenine. Pre účely tohoto vynálezu je výhodný nylon 6, nylon 66, nylon 6/10, nylon 6/12, nylon 11, nylon 12, nylon 66T, nylon 6I6T, ich kopolyméryy alebo ich zmesi, pričom predovšetkým výhodný je nylon 6.

V stupni a) sa polyamid roztaví v extrúderi a zvlákňuje zvlákňovacou tryskou do formy filamentov (nekonečných vlákien). Tieto filamenty sa rýchle chladia v stupni b) pretekajúcim chladiacim prostredím, ako je vzduch.

V stupni c) sa apretúra (konečná úprava) pre priadzu aplikuje na filament ako 100 % olej alebo vodná emulzia, ktorá obsahuje od 5 do 30 % apreturových tuhých látok. Apretúra by sa mala odmeriavať na vlákno alebo aplikovať nanášacím valcom. Vhodné apretúry môžu obsahovať tieto zložky: estery, rastlinné oleje, alkoxylované rastlinné oleje, alkoxylované kyseliny, alkoxylované dikyseliny, alkoxylované estery sorbitolu, alkoxylované sorbitany, alkoxylované alkylfenoly a fosfátové estery. Výhodné apretúry obsahujú rastlinné oleje, alkoxylované dikyseliny a fosfátové estery alebo obsahujú estery, rastlinné oleje, alkoxylované rastlinné oleje, alkoxylované alkylfenoly a fosfátové estery.

Para a teplo sa aplikujú na filamenty v stupni d) parnou a tepelnou jednotkou zahrňujúcou parný box a najmenej jednu teplú galetu. Para sa aplikuje na filamenty v parnom boxe pôsobením pary o teplote od približne 60 do asi 180 C, s výhodou od priblíž4 ne 100 do asi 150 °C a najvýhodnejšie od približne 120 do asi

140 C.

Pri výhodnom uskutočnení filamenty prechádzajú parným boxom na vonkajšej strane, kde parný box uvoľňuje paru z jednotlivých trysiek parného aplikátora, ktoré majú priemer od približne 0,1 do asi 2,0 mm, s výhodou od približne 0,5 do asi 1,0 mm.

Pri výhodnom uskutočnení počet trysiek zodpovedá počtu stupňov v galete s osadením, použitej v stupni d).

Výhodný parný box je umiestnený medzi dve galety.

Trysky uvoľňujúce paru sú s výhodou na oboch stranách parného boxu, kde sa para aplikuje na prechádzajúce filamenty. Pre lepšie usmerňovanie filamentov za účelom prechodu tryskami, sú trysky z parného boxu umiestnené v štrbinách. Výhodou tohoto parného boxu je, že nenastávajú problémy s kondenzujúcou vodou, pretože para sa uvoľňuje do vzduchu a odparuje. Voda, kondenzovaná v parnom boxe, sa oddeľuje výfukovou trubicou. Pri uskutočnení, keď filamenty prechádzajú vo vnútri parného boxu, vznikajú vždy problémy s kondenzáciou vody na filamentoch.

V stupni d) sa s výhodou používajú dve galety, z ktorých najmenej jedna by mala byť vyhrievaná. Galety sa môžu vyhrievať elektricky alebo parou na teplotu od približne 60 do asi 180 C, i s výhodou od približne 100 do asi 160 °C, predovšetkým výhodne od približne 120 do asi 160 ’C.

Filamenty sa navíjajú od približne 1 do asi 50-krát okolo dvoch galiet a parného boxu, s výhodou od približne 5 do asi 30-krát, predovšetkým výhodne od približne 10 do asi 20-krát.

Počas tejto aplikácie tepla sa filamenty predlžujú od približne 10 do 20 %. Aby sa dosiahlo takéto natiahnutie k rozmeru galiet, pri výhodnom, uskutočnení tohoto vynálezu sa používa najmenej jedna galeta s osadením. Galeta s osadením má s výhodou toľko stupňov, koľko má návinov filametov, čo môže byť od pri- · blížne 1 do asi 50, s výhodou od približne 5 do asi 30, predo- í všetkým výhodne od približne 10 do asi 20 stupňov.

Aby sa znížil akýkolvek druh trenia, s výhodou sa používajú dve galety s osadením, s rozdielom v priemere stupeň od stupňa, od približne 0,2 do asi 10 % alebo s dvojnásobkom týchto hodnôt v prípade, že sa použije iba jedna galeta s osadením.

Mohlo by sa použiť viac ako dve galety, ale toto by bolo menej výhodné. Mohol by sa použiť viac ako jeden parný box, ale toto by bolo taktiež menej žiadúce.

Na základe rýchlosti filamentov od približne 5 do 40 m/s, s výhodou od približne 10 do asi 20 m/s, je čas zotrvania v parnej a tepelnej jednotke od približne 1 do asi 9 sekúnd, s výhodou od približne 2 do asi 4 sekúnd.

Stupeň díženia e) sa uskutočňuje predlžovacími galetami, ktoré sa môžu zahrievať. Pomer dĺženia je od približne 1,1 do asi 5,0, s výhodou od približne 2,0 do asi 4,0.

Prípadný stupeňf) je známy v odbore a môže využívať paru, vzduch, horúci vzduch, rozpúšťadlo, vodu, tvarovacie valce a podobne. S výhodou sa používa tvarovacia tryská, ktorá využíva paru alebo horúci vzduch.

Stanovenie percenta a alebo τ kryštálov v kryštalickej fáze vlákna z nylonu 6 je známe v odbore a vynikajúce informačné údaje uvádza R. F. Stepaniak, A. Garton, D. J. Carisson a E. S. Clark v Journal of Applied Polymér Science, 21, 2341 /1977/. Stanovenie percenta kryštalinity v nylonovom vlákne je dobre známe v odbore a zvyčajne sa vypočíta zo stanovenej špecifickej hmotnosti vlákna a hodnôt vnútornej hustoty pre amofnú a kryštalickú fázu.

Filamenty vyrobené týmto spôsobom vykazujú zrážanie Superba, merané v tuneli pri teplote 129 ’C, približne od 18 do 20 %, v porovnaní s približne 25 až 28 % pre filamenty bez spracovania s parou a teplom. Emulznou apretáciou a týmto spracovaním sa zrážanie zníži pod 18 %. Zrážanie Superba merané v tuneli pri teplote 117 ’C poklesne z približne 17 až 19 % pre neošetrené vlákna na asi 9 až 12 % pre filamenty vyrobené spôsobom podľa tohoto vynálezu .

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obr. 1 sa filament 1, ktorý bol zvláknený zvlákňovacou tryskou, vedie cez chladiacu jednotku 2 a potom aplikačnou jednotkou 3. apretácie. Filamenty pokračujú v pohybe nad vodiacim zariadením 4 do parnej a tepelnej jednotky, ktorá zahrňuje galetu 5, ktorá by mala byť teplá, parný box 6 a galetu 7, ktorá by rovnako mala byť teplá. Filamenty môžu prechádzať v niekoľkých návinoch (18 na obr. 2) okolo dvoch galiet 5, 7, a parného boxu 6, predtým ako ďalej prechádzajú okolo vodiča 8 k dopriadacej galete 9, ktorá by mala byť teplá a k spojovaciemu opornému valčeku 9a a ďalej k dĺžiacej galete 10, ktorá by mala byť teplá, s pripojeným oporným valčekom 10a.

Z dĺžiacej galety 10 filamenty pokračujú v prechode do texturačnej jednotky 11, potom chladiacou jednotkou 12 cez odťahovaciu galetu 13 do navíjacej jednotky 14, kde sa filamentyy navíjajú na navijáčke.

Obr. 2 ilustruje parnú a tepelnú újednotku, ktorá pozostáva z galiet 5 a 7 s osadením, ktoré môžu byť vyhrievané, a parného boxu 6, pričom všetky tieto súčasti sú pripojené k doske 15. Galety 5 a 2 s osadením zahrňujú stupne 5a a 7a. Parný box 6 obsahuje trysky 6a aplikátora pary, ktoré sú umiestnené vo vnútri štrbiny 6b. Para sa zavádza do parného boxu trubicou 6c a je vypúšťaná vyfukovacou trubicou 6d. S výhodou má parný box rovnaké usporiadanie na druhej strane.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Pri použití zariadenia znázorneného na obr. 1 a 2 sa použije nylon 6, s relatívnou viskozitou 2,7 (Ultramid BS-700™ od firmy BASF, relatívna viskozita sa meria na hmotnostné 1 % roztoku v 100 ml hmotnostné 96 % kyseliny sírovej pri teplote 25 ’C).

Úlomky tejto látky sa roztavia, extrudujú a spracujú za týchto podmienok:

polymerizačná teplota, ’C priepustnosť hmotnosti, g/min

270

256 polymerizačný tlak

1,37 typ apretácie prostriedok z rastlinných olejov, alkoxylovaných dikyselín a fosfátových esterov hladina apretácie, %

1,5 vstup (prvý stupeň), rýchlosť galiet 5 a 7 na obr. 1 a 2, m/min

800 výstup (posledný stupeň), rýchlosť galiet 5 a 7 na obr. 1 a 2, m/s 936 teplota galiet 5 a 7 na obr.

a 2, ’C meniace sa počas testovania:

miestnosti, 90, 125, 140 a 150 pretlak pary v parnom boxe 6 na obr. 1 a 2, kPa teplota pary v parnom boxe 6 na obr. 1 a 2, ’C rýchlosť zvlákňovacej galety, m/min teplota dopriadacej galety, ’C

365 meniace sa počas testovania: prirodzená, 140 premenná: 800 pre kontrolné stanovenie a 960 pre uskutočnenie s parným boxom premenná: 50 pre kontrolné stanovenie a 80 pre uskutočnenie s parným boxom rýchlosť dĺžiacej galety, m/min teplota dĺžiacej galety, ’C teplota parnej trysky v texturačnej jednotke, °C tlak v parnej tryske textu račnej jednotky, kPa rýchlosť odťahovacej galety, m/min teplota odťahovacej galety, ‘C rýchlosť navíjania, m/min ťah pri navíjaní, g

2400

185

190

586

2130 laboratórna

2020

100

Príklad 2

Postupuje sa ako v príklade 1 s tým rozdielom, že typom apretácie je vodná emulzia esterov, rastlinných olejov, alkoxylovaných rastlinných olejov, alkoxylovaných akylfenolov a fosfátových esterov.

Príklad 3 (Kontrolné stanovenie)

Postupuje sa ako v príklade 1 s tým rozdielom, že sa nepoužije spracovanie s parou a teplom.

Príklad 4 (Kontrolné stanovenie)

Postupuje sa ako v príklade 2 s tým rozdielom, že sa nepoužije spracovanie s parou a teplom.

Príklad 5 (Kontrolné stanovenie)

Úlomky nylonu 6 sa spracujú zvyčajným dvojstupňovým zvlákňovacím a dĺžiacim spôsobom.

Tabuľka

Vlastnosti priadze spracovanej procesom SDT z parného boxu v porovnaní s kontrolným stanovením.

Príklad	1	2	3 +	4+	5+
typ apretácie bez	prímesi	emulzia	bez prímesi	emulzia	emulzia
parná a tepelná jednotka:
galety 5 a 7,	150	150	-	-	-
teplota ’C
tlak pary, kPa	365	365	-	-	-
teplota pary, ’C	140	140	—	—	—
titer, denier	1272* *	.1097	1111	1084	1111
% predĺženia	34,6	30,3	40,0	36,7	44,0
pevnosť, g/deň.	2,42	2,36	3,36	2,88	2,05
129 °C Superba, %	18	17	25	28	15
117 °C Superba, %	-	10	17	19	6
špecifická hmotnosť,	1,128	1,133	1,127	1,127	1,141
g/cm²
typ kryštálov a, %	85	95	63	64	96
typ kryštálov τ, %	15	5	37	36	4
celková kryštalinita,	% 43	47	42	42	53

+ kontrolné stanovenie * cieľový titer 1300 denier

Claims

1. Spôsob kontinuálneho zvlákňovania a dĺženia polyamidových filamentov, vyznačujúci sa tým, že sa

a) polyamid roztaví a filamenty zvlákňujú z taveniny polyamidu zvlákňovacou tryskou,

b) filamenty rýchle ochladia,

c) apretúra pre priadzu aplikuje na filamenty,

d) parou a teplom pôsobí na filamenty v parnej a tepelnej jednotke, zahrňujúcej parný box a najmenej jednu teplú galetu,

e) filamenty dĺžia a poprípade

f) filamenty

2. Spôsob podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že para má teplotu od približne 60 i do asi 180 •c 1 3. Spôsob podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že galeta má teplotu od približne 60 do asi 180 °C • 4. Spôsob podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že

čas zotrvania filamentov v parnej jednotke je od približne 1 do asi 9 sekúnd.

5. Zariadenie na kontinuálne zvlákňovanie a díženie polyamidových filamentov, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje

i) extrúder pripojený k zvlákňovacej tryske, ii) prostriedok pre rýchle chladenie extrudovaných filamentov, iii) prostriedok pre aplikáciu apretúry pre priadzu na filamenty, iv) prostriedok pre pôsobenie pary a tepla na filamenty,

v) prostriedok na díženie filamenetov, pričom prostriedkom pre pôsobenie pary a tepla je parná a tepelná jednotka zahrňujúca parný box a najmenej jednu galetu, ktorá by mala byť vyhrievaná.

6.

Zariadenie podlá nároku 5, v y z n a č že galeta s osadením má od približne 1 do j ú asi c e sa t ý

50 stupňov.

m,

7.

Zariadenie podlá nároku 5, v y že rozdiel v priemere stupeň od od približne 0,2 do asi 10 %.

znač stupňa c e galety s sa t ý osadením m, je

8.

Zariadenie podlá že ďalej obsahuje vyhrievaná a ktorá má nároku 6, v y druhú galetu od približne znač s osadením, ktorá

1 do asi 50 stupňov.

m, sa t ý by mala byť

9. Zariadenie podlá niektorého z nárokov 5 až 8, vyznačujúce sa tým, že parný box je opatrený väčším počtom parných aplikátorových trysiek na najmenej jednej strane tohoto parného boxu a je umiestnený medzi dvoma galetami tak, že filamenty sa vedú cez trysky.