SK280035B6

SK280035B6 - Spôsob výroby tvarových telies z celulózy

Info

Publication number: SK280035B6
Application number: SK45-92A
Authority: SK
Inventors: Raimund Jurkovic; Heinrich Firgo; Dieter Eichinger
Original assignee: Lenzing Aktiengesellschaft
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1992-01-08
Publication date: 1999-07-12
Also published as: AT395862B; HU212701B; FI102391B; EP0494851A2; FI920071A; JP3072442B2; MA22373A1; ZW192A1; RU2061115C1; ZA9110159B; HUT64111A; MX9200098A; EP0494851B1; AU648618B2; IL100619A0; HU9200066D0; PT99990A; NO920105D0; BG60110A3; YU47786B

Description

Oblasť techniky

Predložený vynález sa týka spôsobu výroby tvarových telies z celulózy, pri ktorom sa celulózový' roztok pretlačuje dýzou alebo štrbinou, potom sa vedie vzduchovou štrbinou a nakoniec sa koaguluje v zrážacom kúpeli.

Doterajší stav techniky

Je známe, že sa vlákna s dobrými užívateľskými vlastnosťami získajú z vysokomolekulárnych polymérov len vtedy, keď sa môže získať „vláknitá štruktúra“ (Ullmann, 5. vydanie, Vol. A10 456). Okrem iného je na to potrebná mikroorientovaná oblasť v polyméroch, napríklad fibridy, orientovať vo vlákne. Táto orientácia je daná spôsobom výroby a spočíva na fyzikálnych alebo fyzikálno-chemických pochodoch. V mnohých prípadoch vyvoláva túto orientáciu dlženie.

V ktorom úseku spôsobu a za akých podmienok sa toto dlženie uskutočňuje, je rozhodujúce na získané vlastnosti vlákna. Pri zvlákňovaní z taveniny sa vlákna dĺžia v teplom plastickom stave, keď sú molekuly ešte pohyblivé. Rozpustné polyméry sa môžu zvlákňovať suché alebo mokré. Pri suchom zvlákňovaní sa uskutočňuje dlženie, zatiaľ čo rozpúšťadlo uniká, prípadne sa odparuje; vlákna pretlačované do zrážacieho kúpeľa sa počas koagulácie dĺžia. Spôsoby tohto druhu sú známe a sú hojne opísané. Vo všetkých prípadoch je ale dôležité, aby prechod z kvapalného stavu (nezávisle od toho, či tavenina alebo roztok) na pevný stav prebiehal tak, aby sa mohlo počas tvorby vlákna docieliť aj orientácie reťazcov polymérov alebo zhlukov klbiek reťazcov polymérov (tak povedané fibridov, iibrí 1 atď.).

Aby sa zabránilo prudkému odparovaniu rozpúšťadla z vlákna počas suchého zvlákňovania, existuje viac možností.

Problematiku rýchlej koagulácie polyméru pri mokrom zvlákňovaní (ako napríklad v prípade celulózových roztokom aminoxidu) sa až doteraz dalo riešiť len kombináciou suchého a mokrého zvlákňovania.

Tak je známe že sa roztoky polymérov zavádzajú do koagulačného prostredia cez vzduchovú štrbinu. V EPA-295 6762 je opísaná výroba aramidových vlákien, ktoré sa zavádzajú do nekoagulujúceho prostredia cez vzduchovú štrbinu, dĺžia a nakoniec koagulujú

Predmetom DD patentového spisu 218 121 je zvlákňovanie celulózy v aminoxidoch cez vzduchovú štrbinu, pričom sú vytvorené opatrenia, ktoré zabraňujú zlepovaniu.

Podľa US patentového spisu 4 501886 sa roztok celulózotriacetátu zvlákňuje pomocou vzduchovej štrbiny.

V US patentovom spise 3 414 645 je rovnako opísaná výroba aromatických polyamidov z roztokov pri kombinácii suchého a mokrého zvlákňovania.

Pri všetkých týchto spôsoboch sa vo vzduchovej štrbine dosiahne určitá orientácia, lebo samo osebe to, že sa nechá viskózny roztok pretekať malým otvorom smerom dole, vynucuje v dôsledku sily tiaže častíc roztoku orientáciou. Táto orientácia sa môže pôsobením sily tiaže ešte zväčšiť, keď sa rýchlosť vytlačovania roztoku polyméru a rýchlosť odťahovania vlákna nastaví tak, aby sa docielilo dlženie.

Spôsob tohto druhu je opísaný v AT patentovom spise 387 792 (prípadne jeho ekvivalentných patentových spisoch US 4 246 221 a 4 416 698). Roztok celulózy v NMMO (NMMO=N-metylmorfolín-N-oxid) a vode sa tvári, dĺži vo vzduchovej medzere a nakoniec sa nechá vyzrážať. Dlženie sa uskutočňuje pri dlžiacom pomere, ktorý sa rovná minimálne 3.

Nedostatkom tohto spôsobu je, že nie je možné meniť vlastnosti tvarového telesa. Je potrebné minimalizovať pomer zvlákňovanie-dĺženie, aby sa získali zodpovedajúce vlastnosti textilu. Pri veľmi malom pretiahnutí je možné docieliť len naj obmedzenejšie textilné vlastnosti vlákna, to znamená, že napríklad pri výrobe vlákna sa dosiahne minimálna spracovateľnosť (to je súčin pevnosti vlákna a díženie vlákna). Ďalším nedostatkom je to, že účinok takzvanej rýchlostnej rezonancie odvádzania/výstupu (porovnaj Navard, Hauding, „Spining of a Cellulose N-methylmorpholine-N-oxide solution“, Polymér Process Engineerign, 3/3), 291 (1985), vedie na nerovnomerné priemery vlákna, čím je väčšie, tým je väčší pomer zvlákňovanie/dĺženie. Konečne je tiež nevýhodné to, že tvárenie môže prakticky prebiehať len vo vzduchovej medzere. Dodatočné tvárenie je možné dosiahnuť len veľmi technicky náročne. Tým je prirodzene obmedzená šírka pása možného produktu. Bolo by žiaduce dodatočné ovplyvnenie vlastností produktu, čím by sa tento spôsob stal podstatne pružnejší.

Úlohou predloženého vynálezu je odstránenie týchto nedostatkov.

Podstata vynálezu

Táto úloha je vyriešená uvedeným spôsobom podľa vynálezu, pri ktorom sa celulózový aminoxidový roztok pretlačuje dýzou, potom sa vedie vzduchovou medzerou a nakoniec sa koaguluje v zrážacom kúpeli, pričom podstata spôsobu spočíva v tom, že pomer rýchlosti odvádzania zo zrážacieho kúpeľa k rýchlosti výstupu z dýzy je medzi 0,5 až 0,9 a tvarované celulózové teleso sa potom koaguluje v zrážacom kúpeli, pričom sa orientuje.

Tvarované celulózové teleso sa ďalej orientuje dlženim alebo hlbokým tiahnutím.

Podľa vynálezu je teda rýchlosť odvádzania menšia (alebo maximálne rovnaká) ako rýchlosť výstupu zvlákňovacej hmoty z otvoru, takže nemôže dôjsť na žiadne dlženie; tým zostáva celulóza až do koagulácie v zrážacom kúpeli v relatívne neorientovanom stave. Toto je výhodné, lebo je väčšia možnosť neskoršieho ovplyvnenia vlastností. V dôsledku malej orientácie má koagulovaná (vyzrážaná) celulóza pružnosť, ktorá pripomína takmer pružnosť gumy. Podľa vynálezu sa táto celulóza môže teraz dlžiť pripadne hlboko tiahnuť, aby sa získali požadované vlastnosti; tým je tiež zaručená požadovaná pružnosť.

Ďalšia prednosť spočíva v tom, že v dôsledku toho, že už nedochádza na dlženie, môže sa vzduchová medzera vytvoriť takmer ľubovoľne krátka, takže aj vtedy, ak zvlákňovacie dýzy majú veľmi vysokú hustotu dier, nevzniká nebezpečie, že sa susedné vlákna zlepia. Vzhľadom na to, že sa pri veľkovýrobe môže produktivita zvýšením hustoty dier rozhodným spôsobom zvýšiť, je aj toto podstatnou prednosťou predloženého vynálezu.

Vynález je bližšie vysvetlený pomocou nasledujúcich príkladov.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Výroba vlákna pri pomere rýchlosti odvádzania k rýchlosti výstupu z dier menšom ako 1 (porovnávací pokus), % celulózový roztok NMMO (buničina typu s 10 % vody, 77 % NMMO, 0,1 % kyseliny oxalovej ako stabilizátora) bol pretlačovaný dýzou so 100 otvormi (priemer ot2 voru 130 pm). Odvádzané množstvo bolo 16,5 g/min; z toho rezultujúca rýchlosť odvádzania bola 10,35 m/min. 100 vlákien sa viedlo 8 mm dlhou vzduchovou štrbinou a potom rýchlosťou 6 m/min. 15 cm dlhým zvlákňovacím kúpeľom (teplota: 2 °C, koncentrácia NMMO: 5 %) Pomer rýchlosti odvádzania k rýchlosti výstupu bol teda 0,58.

Z toho rezultujúce vlákno malo pevnosť 11,8 cN/tex pri pretiahnutí 77,5 %. Hodnota pretiahnutia je extrémne veľká; to dokazuje, že celulóza sa nachádza v relatívne neusporiadanom stave.

Príklad 8

Orientácia vlákien po koagulácii na vzduchu

Pri tomto pokuse sa postupovalo rovnako ako v príklade 1. V tomto prípade sa ale vlákna po prechode zvlákňovacím kúpeľom, to znamená po koagulácii, navíjali na galetu rýchlosťou 6 m/min. a zväzok vlákien (pradeno vlákien) sa viedol cez druhú galetu rýchlosťou 13 m/min. Orientácia bola preto 117 %. (Pod pojmom orientácia vlákna v % sa v rámci tejto prihlášky vynálezu rozumie konečná dĺžka - počiatočná dĺžka počiatočná dĺžka . 100

Z toho rezultujúce vlákna mali pevnosť 22,4 cN/tex pri pretiahnutí 15,3 %.

Príklad 3

Orientácia vlákien po koagulácii vo vode

Pri tomto pokuse boli vlákna opäť vedené ako v príklade 1 zvlákňovacím kúpeľom rýchlosťou 6 m/min. (odvádzacia rýchlosť) výstupná rýchlosť: 0,58 (a potom 60 cm dlhým orientujúcim kúpeľom s vodou) teplota: 77 °C. Druhá galeta bola poháňaná dvoma rozdielnymi rýchlosťami v. Získané vlákna mali nasledujúce vlastnosti:

V (m/min.)	orientácia (%)	titer (dtex)	pevnosť kond. (cN/tex)	pretiahnutie kond. (%)
14	133	32,4	19,7	17,5
21	250	10,3	22,3	9,2

Príklad 4

Výroba vlákna pri pomere odvádzacej rýchlosti k rýchlosti výstupu z otvoru väčšom ako 1 (porovnávací pokus) % celulózový' roztok NMMO (buničina typu 10 % vody, 77 % NMMO, 0,1 % kyseliny oxalovej ako stabilizátora) sa pretlačoval dýzou so 100 otvormi (priemer otvoru 70 pm). Dopravované množstvo bolo 5,1 g/min., čo zodpovedá výstupnej rýchlosti 11,1 m/min. Rýchlosť odvádzania prvej galety bola 33,3 m/min., to znamená pomer rýchlosti odvádzania k rýchlosti výstupu bol 3,0. Rýchlosťou galety 1 boli vlákna vedené zvlákňovacím kúpeľom, ktorého teplota bola 33 °C a ktorého koncentrácia NMMO bola 10 %. Ukončujúci orientujúci kúpeľ mal teplotou 79 °C a koncentráciu NMMO 9 %. Druhá galeta po orientujúcom kúpeli mala rýchlosť odvádzania 46,9 m/min., to znamená orientácia bola 41 %.

Textilné vlastnosti získaných vlákien boli: Titer: 3,5 dtex

Pevnosť kondicionované: 25 cN/tex Pretiahnutie kondicionované: 8,8 %

Vlákna sa pri pomere rýchlosti odvádzania k rýchlosti výstupu z otvoru väčšom ako 1 dajú ešte orientovať, ale už nie v takej miere, ako to bolo dokumentované v príkladoch 2 až 4.

Príklad 5

Výroba fólie % celulózový roztok NMMO (buničina typu 12 % vody, 79 % NMMO, 0,1 % kyseliny oxalovej ako stabilizátora) bol pretlačovaný štrbinovou dýzou (štrbina: 50 pm, dĺžka: 30 mm). Odvádzané množstvo bolo 21,3 g/min., čo zodpovedá výstupnej rýchlosti 11,7 m/min. Pretlačený roztok bol odvádzaný 7 mm dlhou vzduchovou medzerou a potom 15 cm dlhým zvlákňovacím kúpeľom (teplota 34 °C; koncentrácia NMMO: 20 %) pomocou prvej galety rýchlosťou 6 m/min. Pomer rýchlosti odvádzania k rýchlosti výstupu bol teda 0,51. Pri tomto istom pracovnom kroku bola fólia vedená 80 cm dlhým orientujúcim kúpeľom (teplota: 90 °C; koncentrácia: 20 %) a orientovaná pomocou druhej galety (rýchlosť: 11 m/min.). Orientácia bola teda 83 %. Vlastnosti premytej a usušenej fólie boli: hrúbka: 10 pm; pevnosť 200 n/mm², pretiahnutie 6,5 %.

Príklad 6

Výroba tvarovaného celulózového telesa

Bola vyrobená fólia ako v príklade 5, ale neorientovaná, to znamená, že fólia bola odobraná na prvej galete. V neorientovanom stave bola pomocou sklenenej tyče 3 mm hlboko tiahnutá, premytá a usušená, čím sa získalo stabilné tvarové teleso.

Príklad 7 % roztok sulfitovej celulózy bol zvlákňovaný pomocou dýzy s otvorom 130 μιη. Pomer bol 0,86, dĺženie v druhom kúpeli 56 %. Teplota zvlákňovacieho kúpeľa 72 °C. Boli získané nasledujúce textilné dáta: Pevnosť kond. 23,3 cN/tex, dĺženie kond. 13,4 %.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob výroby tvarovaných celulózových telies pri ktorom sa celulózový aminoxidový roztok pretláča dýzou, potom sa vedie vzduchovou medzerou a nakoniec sa koaguluje v zrážacom kúpeli a z toho sa odvádza, vyznačujúci sa tým, že pomer rýchlosti odvádzania zo zrážacieho kúpeľa na rýchlosť výstupu z dýzy je medzi 0,5 až 0,9 a tvarované celulózové teleso sa potom koaguluje v zrážacom kúpeli, pričom sa orientuje.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa tvarované celulózové teleso ďalej orientuj e predlžovaním alebo hlbokým ťahaním.