TR201611718T2 - Yüksek kisalmali poli̇ami̇d 4.6 multi̇fi̇laman i̇pli̇k - Google Patents

Abstract

Mevcut buluş % 6-8 arasında bir serbest kısalma değeri, 0.35 gram/denye'den yüksek bir kısalma kuvveti değeri ile karakterize edilen bir poliamid 46 multifilamanı ve buna ait bir üretim yöntemi ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME YÜKSEK KISALMALI POLIAMID 4.6 MULTIFILAMAN IPLIK Teknik Alan Mevcut bulus lastik takviye uygulamalari için yararli olan poliamid 4.6 multifilaman iplik üretim yöntemi ile ilgilidir. Önceki Teknik Poliamid 6 ve poliamid 66 gibi termoplastikler otomotiv endüstrisinde çesitli takviye malzemeleri veya parçalarinin üretimi için siklikla kullanilan ham maddelerdir.

Poliamid 46, daha kristalize bir moleküler yapiya sahip olmasi nedeniyle poliamid 6 ve poliamid 66Sya kiyasla daha avantajli termo-mekanik özelliklere sahiptir. Daha yüksek erime ve camsi geçis sicakliklarina sahip olmasi nedeniyle poliamid 46 yüksek sicaklik kosullari altinda poliamid 66”ya kiyasla daha yüksek elastik modülü sergilemektedir. Poliamid 46bu dogal avantaji sayesinde otomotiv endüstrisinde bazi kaput alti uygulamalarda poliamid 66 yerine kullanilir hale gelmektedir. Çekilebilirligi sayesinde, poliamid 46 endüstriyel fiberlere da dönüstürülebilmektedir.

Hava yastiklari, v kayislari, konveyör bantlari,, veya lastik takviye malzemelerinde poliamid 46 fiber kullanim örnekleri mevcuttur. Bu uygulamalarda, poliamid 46 fiberlerin poliamid 66 fiberlere göre yüksek sicaklik altinda daha yüksek elastisite modülü sagladigi, bu nedenle de takviye sagladiklari ürünlere daha iyi boyutsal kararlilik sagladiklari rapor edilmektedir.

Poliamid 46Snin yüksek kristalinitedeki moleküler yapisi nedeniyle endüstriyel poliamid 46 fiber üretimi diger poliamid türlerine göre daha zahmetli bir süreç gerektirir.. Poliamid 46 poliamid 66,ya göre eriyik isleme esnasinda daha fazla 9081.94 bozunma egilimindedir. Bu davranis, eritme isleminden önce poliamid 46 ham maddesinin (peletlerin) yeteri kadar kurutulmasi, poliamid 46,nin eriyik halde kalma süresinin yeteri kadar düsük tutulmasi ve iplik çekme isleminin optimize edilmesi gibi uygun özel önlemler alinmadigi takdirde poliamid 46°nin avantajli mekanik ve termal özelliklerinin iplik formuna aktarilmasi saglanamamaktadir.

Ayrica poliamid 469nin görece yüksek maliyeti de bahsi geçen uygulamalardaki kullanimini kisitlamaktadir. Yine de, poliamid 46 fiberleri hava yastigi kumaslarinin dikis iplikleri gibi yüksek maliyetin karsilanabilecegi çesitli nis uygulamalarda ticari olarak kullanilabilmektedir. Son yillarda radyal lastiklerin kusak kisminda kullanilan kord bezlerinin üretiminde en sik kullanilan ham madde olan poliamid 66,nin potansiyel bir yedegi olarak poliamid 46,nin kullanimi ile yüksek sicakliklarda lastikte daha iyi dayanim saglanmasi amaciyla denemeler yapilmistir. Poliamid 46 kullaniminin sözü edilen faydalari lastik takviye uygulamalarinda gözlemlenmis olmasina ragmen, poliamid 46 ipliklerden yapilan kord bezinin poliamid 66 ipliklerden yapilan kord bezine göre daha düsük termal kisalma özelligi göstermesi, lastiklerde ticari boyutta poliamid 46 kord bezi kullaniminin önünde engel teskil etmistir.

Ipligin sicak ortama maruz kaldiginda gösterdigi kisalma yüzdesini ifade eden termal kisalma özelligi, lastik kord bezlerinde kullanim amaciyla üretilen poliamid iplikler için kritik önem tasiyan bir özelliktir. Lastiklerin kusak kisminin içine yerlestirilen kord bezi lastik genlesmesinin zit yönünde bir kuvvet uygulamakta ve servis (yuvarlanma) kosullari altinda lastigin boyutlarini istikrarli hale getirmektedir. Kord bezi tarafindan uygulanan bu önleyici kuvvete “kisalma kuvveti” adi verilmektedir.

Kord bezinin uyguladigi bu kuvvet kord bezinin yapildigi poliamid ipliklerin termal kisalma özelligiyle dogrudan baglantilidir. Kisalma kuvveti özelligi çok yüksek sicakliga ve merkezkaç kuvvetine dayanan yaris lastikleri için özellikle önemlidir. 9081.94 göstergesi olup, (lo-li)/I0 x 100 formülü ile karakterize edilmektedir; burada Io 0.05 gram/denyelik bir gerilim altinda 4 saat boyunca 20 0Cide ve %65 bagil nem altinda kosullandinlan iplik örneginin uzunlugudur, 11 4 saat boyunca 20 OCade ve %65 bagil nem altinda kosullandirildiktan sonra gerilimsiz durumda 30 dakika boyunca 180±2 oC'de bir firinda isitildiktan sonra ayni gerilim altindaki ayni örnegin uzunlugudur.

Lastik takviye uygulamalarinda kullanilmasi planlanan poliamid multifilaman iplikleri için, daha yüksek bir kisalma kuvveti degeri yüksek servis sicakliklari (örnek olarak ve yüksek dönüs hizlan (dakikada 1400 devirden daha yüksek gibi) altinda lastik boyutlannin etkin sekilde stabilize edilebilmesi için büyük ölçüde faydalidir. %6ldan daha düsük bir serbest kisalmaya sahip olan bir poliamid multifilaman ipligi bahsi geçen kisalma kuvveti degerini saglamayacaktir. Diger yandan, çok yüksek serbest kisalma özelligine (%8lden yüksek) sahip olan poliamid iplik, dolayisiyla bu iplikten yapilacak kord bezi, çok fazla kisalma gösterip lastigin boyutsal kararliligini bozabilecegi için tercih edilmemektedir.

EP sayili patentler poliamid 46 multifilaman iplik ve üretim yöntemleri ile ilgilidir. Yine de, bu patentlerde üretilen poliamid 46 multifilaman ipligin %5iten daha az bir serbest kisalma degerine sahip oldugu söylenmektedir, bu da yaris lastikleri gibi çok yüksek sicakliklar ve dönme hizlarina dayanan lastiklerdeki üstün stabilizasyon performansini saglamak için gerekli olan kisalmaya ve kisalma kuvveti seviyelerine sahip olan bir kord bezi üretmek için yetersizdir. Mevcut bulus % 6,dan daha yüksek (tercihen %65) bir serbest kisalmaya sahip olan ve bahsi geçen lastik takviye uygulamalari için büyük ölçüde faydali olan poliamid multifilaman 46 ipligin üretilmesi açisindan yenidir. 9081.94 Bulusun Amaçlari Bu bulus açiklanan yönteme göre ölçülen %6 ila %8 arasi bir serbest kisalma degeri sergileyen PA46 multifilaman iplik üretimini içermektedir. Bulus, sözü geçen kosullar altinda lastik genlesme yönünün tersine yüksek kisalma kuvveti uygulanmasi sayesinde zorlu servis kosullari altinda (örnek olarak 100 0C,den daha yüksek lastik sicakliklari ve 1400 rpmaden daha yüksek dönüs hizlari) lastik bütünlügünün etkili stabilizasyonunu saglayan bir lastik kord bezi üretimi için faydalidir. Bu bulus ile birlikte, lastik takviye tekstillerinde poliamid 46 kullaniminin en önemli dezavantajlarindan biri ortadan kaldirilmistir.

Sekillerin Kisa Açiklamasi Burada verilen sekillerin kisa açiklamasi yalnizca bulusun daha iyi anlasilmasi amaciyladir ve bulusun kapsamini veya söz konusu kapsamin tarifname yoklugunda yorumlanacak olan bir baglamini belirlemeye yönelik degildir.

Sekil 1 bulusa göre bir multifilaman iplik üretim ekipmaninin sematik görünüsüdür Sekil l°de belirtilen rakamlar bir multifilaman iplik üretim ekipmaninin uygulamalarindan birine ait asagidaki elemanlari ifade etmektedir: l-Sogutma odasi 2- Çekme valsi çifti l 3- Çekme valsi çifti 2 4- Çekme valsi çifti 3 - Çekme valsi çifti 4 6- Çekme valsi çifti 5 7- Çekme valsi çifti 6 9081.94 8- Çekici vals 9-Sarici BULUSUN AYRINTILI AÇIKLAMASI Poliamid 463nin avantajli dogal özelliklerini çekilen iplige iletmek için, iplik üretim adimlarinda önlemler alinmaktadir. Poliamid 46 peletleri (ham madde) eritme isleminden önce düzgün sekilde kurutulmaktadir. Eritme asamasinda kalma süresi olabildigince düsük tutulmaktadir. Son olarak, iplik çekme kosullari optimize edilmektedir.

En az bir bagi] viskositeye ve en fazla 1000 ppm (ASTM D 6869) ilk nem içerigine sahip olan ticari poliamid 46 peletleri bir kati hal polimerizasyon (SSP) reaktör silosuna sürekli sekilde beslenmektedir. Mevcut bulustaki SSP reaktörünün fonksiyonu yalnizca azot gazinin peletler arasindan geçirilmesi suretiyle poliamid 46 peletlerinden nemin uzaklastirilmasidir. 160 - 180 0C araliginda bir sicakliga sahip olan nitrojen gazi 300 - 500 m3/sa araligindaki bir akis hiziyla poliamid 46 peletleriyle dolu olan reaktörden geçmektedir. SSP reaktörünün içinde poliamid 46 peletlerinin bagi] viskositesi degismemektedir. Ancak peletlerin nem içerigi 90 ppmlnin altina (ASTM D 6869) düsmektedir.

SSP reaktörden çikan poliamid 46 peletleri poliamid 46,n1n erime islemine tabi tutuldugu bir tek vidali ekstrüdere girmektedir. Nem varligi eriyik halde islenen poliamid 46”nin bagi] viskositesinin azalmasina neden oldugu için, SSP reaktörü çikisinda poliamid 46 peletlerinin nem içerigi en yüksek bagi] viskositeyi saglamak için olabildigince düsük olmasi gerekmektedir; bu filaman iplikteki gerekli mekanik özellikleri saglamak için önemlidir (bagil viskosite polimer zincirlerinin ortalama moleküler agirliginin ölçümüdür). Bu islemde, açiklanan kurutma islemi, PA46 9081.94 peletlerinin bagi] viskositesinde herhangi bir azalmayi engellerken mümkün olan en düsük nem içerigini saglamaktadir.

Yaklasik 290 0C,1ik bir erime noktasina sahip olan PA46,nin bagi] viskositesi, eriyik fazdaki sicaklik ve eriyik halde kalma süresinin bir fonksiyonu olarak azalmaktadir ( eriyik fazdaki daha yüksek sicaklik ve eriyik kalma süresi bagi] viskositede daha fazla düsüse neden olmaktadir). Buna göre, ekstrüder bölgesi sicakliklan, bagi] viskositenin düsüsünü mümkün oldugunca sinirlandirirken erime islemini gerçeklestirebilecek yeterlilikte optimize edilmis degerlerde tutulmaktadir. Yani, mevcut yöntemdeki ekstrüder bölgesi sicakliklari 280 - 305 0C araliginda kontrol edilmektedir. Tek Vidali ekstrüderden çikan poliamid 46 eriyigi ise 305 - 315 0C araliginda tutulmaktadir.

Ekstrüderden çikan poliamid 46 eriyigi disli pompalarinin girisine bir tasima hatti ile iletilmektedir. Bu disli pompalarinin fonksiyonu hassas kontrol edilen bir kalinlikta (filaman basina 6 denye)filaman1ar elde etmek için polimeri sabit bir akis hiziyla düzelerden geçirmektir.

Bulusa ait yöntemde, üç adet bitisik disli pompa toplamda 112 kg/saatllik bir eriyik akis hizi saglamaktadir. Ekstrüder varilinin ve tasima hattinin toplam hacmi 6222 cm3 oldugu için, bu islemdeki poliamid 46inin toplam eriyik halde kalma süresi yaklasik olarak 5 dakikadan daha düsüktür (eriyik haldeki poliamid 46,nin özgül agirliginin 1,2 g/cm3 oldugu varsayilmaktadir).

Filaman formunda düzelerden çikan poliamid 46 eriyigi 12 - 18 °C araliginda bir sicakliga ve % 60-70 bir bagi] neme sahip olan hava ile sogutulmaktadir. Belirtilen kosullara sahip olan hava 2000 - 2500 m3/saat araliginda bir akis hiziyla filamanlarin üzerine üflenmektedir.

Mevcut bulusta, sogutma odasindan çikan poliamid 46 filamanlarinin bagi] viskositesi (ASTM D 789) 75 ila 80 arasindadir. Sogutma isleminden sonra, 9081.94 filamanlar çekilmemis multifilaman ipliklerinin olusturulmasi için bir araya getirilmekte ve finis yagi uygulama uçlarindan geçirilmektedir. Üretilen ipligin agirlikça %10 ila 1.2, tercihen %1.1 finis yagi içermesi için geçen iplikler üzerine finis yagi uygulanmaktadir. Mevcut bulusta kullanilan finis yagi bir lubrikant, emülgatör ve bir antioksidanin karisimidir.

Finis yagi uygulanmis olan iplik alti çift çekme valsi ile çekilmekte ve Tablo lide belirtilen özelliklere sahip olan poliamid 46 multifilaman ipligi elde etmek için bir sarici araciligiyla kagit tüpler üzerine sarilmaktadir. Ilk valsi çifti (çift 1) finis yagi uygulanmis çekilmemis iplik uçlarini yakalamaktadir. Ikinci valsi çifti (çift 2) ilk çiftten az bir miktar daha yüksek dönüs hizina sahiptir. Üçüncü vals çifti (çift 3) ilk iki çifte kiyasla önemli ölçüde daha yüksek bir dönüs hizina sahiptir ve ipligin ilk asama çekmesini saglamaktadir. Dördüncü vals çifti (çift 4) bütün vals çiftleri arasindaki en yüksek dönüs hizina sahiptir ve “makina çekme orani” olarak da bilinen ipligin toplam çekme oranini saglamaktadir. Besinci (çift 5) ve altinci (çift 6) çiftler dördüncü çiftten bir miktar daha düsük dönüs hizina sahiptir. Böylelikle iplik sarim isleminden önce iplikte bir miktar gevseme saglanmaktadir.. Çekme ve gevsetme islemlerinden sonra, iplik en az 3000 m/dkilik bir sarim hiziyla sarilmaktadir. Bu hiz, iplik üretiminin yeterli bir dönüstürme maliyetiyle gerçeklestirilmesi için gereklidir.

Açiklanan islemdeki ipligin ilk asama çekme orani (hiz orani: çift 3/çift 1) 3.3,ten yüksektir. Makine çekme orani (hiz orani: çift 4/çift 1) ise Siten yüksektir. Çekilen iplik çift beste en az yüzde 4 gevsetilmektedir (hiz orani: çift 5/çift 4 0.969dan düsüktür). Çift 6ada ise en az yüzde 4.2 gevsetilmektedir (hiz orani: çift6/çift4 0.958iden düsüktür).

Mevcut bulusa göre üretilen 1260 denyelik bir poliamid 46 ipligin özellikleri Tablo l”de verilmekle birlikte, ileri sürülen yöntem 315 ile 2520 arasinda bir denyeye sahip olan poliamid 46 ipliklerinin üretimi için uygulanabilmektedir. 9081.94 Lastik takviye uygulamasi için üretilen poliamid iplikler lastik kord bezinin yollardaki darbelere dayanabilmesi için güvenli bir miktarda sertlige sahip olmasi gerekmektedir. Buna göre mevcut bulustaki poliamid 46 ipliginin saglamligi 8.5 gram/denyeden yüksektir, tercihen 8.9 grarn/denyedir. kopmada uzama degeri ise Mevcut bulusa göre üretilen poliamid 46 multifilaman ipligin kisalmasi en az %69dir (tercihen %65), burada serbest kisalma degeri (IQ-11)/I0 x 100 formülü ile karakterize edilmektedir; burada 10 0.05 gram/denyelik bir gerilim altinda 4 saat boyunca 20 0Cide ve %65 bagi] nem altinda kosullandirilan iplik örneginin uzunlugudur, I. 4 saat boyunca 20 0Cide ve %65 bagil nem altinda kosullandirildiktan sonra gerilimsiz durumda 30 dakika boyunca 180±2 0C,de bir firinda isitildiktan sonra ayni gerilim altindaki ayni örnegin uzunlugudur. Böyle bir kisalma özelligiyle, ipligin kisalma kuvveti en az 0.35, tercihen 0.37 gram/denyedir.

Tablo 1. Bulusta ileri sürülen yöntemle üretilen 1260 denyelik poliamid 46 ipliginin fiziksel özellikleri.

Fiziksel Özellik Birimler Yöntem Deger Dogrusal yogunluk denye ASTM D 1907 1260 Kopmada uzama % ASTM D 885 16.7 44.5Nlde uzama % ASTM D 885 6.85 Tenasite gram/denye ASTM D 885 8.9 Sayfa 2, satir 23- 28lde açiklanmaktadadir Serbest kisalma % 6.5 Kisalma kuvveti gram/denye ASTM D 5591 0.37 Finis yagi orani % ASTM D 2257 1.1

Claims (3)

1. ISTEMLER kisalma kuvveti degeri ile karakterize edilen bir poliamid 46 multifilaman 8.5 gram/denyeden daha yüksek bir tenasiteye sahip olan, Istem lldeki gibi lastik uygulamalari için bir poliamid 46 multifilaman ipligi. gibi lastik uygulamalari için bir poliamid 46 multifilaman ipligi. . 315 ila 2520 denye arasi bir dogrusal yogunluga sahip olan, lastik uygulamalari için bir poliamid 46 multifilaman ipligi. . _kurutma ile poliamid 46 peletlerinin ilk nem içeriginin uzaklastirilmasi, -ekstrüderin çikisindaki eriyik sicakligi 280-305 0C arasinda bir sicakliga sahip olacak sekilde tek vidali ekstrüder araciligiyla söz konusu kurutulmus poliamid 46 peletlerinin eritilmesi, -ekstrüderden çikan poliamid 46 eriyiginin en fazla 5 dakika toplam eriyik fazda kalma süresiyle bir tasima hatti araciligiyla düzelere iletilmesi, -söz konusu poliamid 46 eriyiginin düzelerden geçirilmesiyle söz konusu poliamid 46 filamanlarinin elde edilmesi, -sogutma odasinda (1) hava ile söz konusu poliamid 46 filamanlarinin sogutulmasi, -ipligin valslere sarilmasi araciligiyla alti çift ardisik çekme valsi ile söz konusu poliamid 46 ipliginin çekilmesi ve gevsetilmesi, -ilk dört çift çekme valsinde ipliklerin çekilmesi, -son iki çift çekme valsinde ipliklerin gevsetilmesi, -en az 3000 m/dkslik bir sarma hiziyla söz konusu çekilen poliamid 46 ipliklerinin saricida (9) sarilmasi ardisik adimlarini içeren lastik uygulamalari için poliamid 46 multifilaman ipliginin üretilmesine yönelik bir yöntem.
2. Söz konusu finis yagi uygulanmis poliamid 46 filamanlarinin, her bir çiftin farkli hiza sahip oldugu alti ardisik çekme çifti ile çekildigi, istem 5'teki gibi lastik uygulamalari için poliamid 46 ipliklerinin üretilmesine yönelik bir yöntem. Üçüncü çekme valsi çiftinin (4) birinci çekme valsi çiftine (2) hiz oraninin
3. 3.3,ten yüksek oldugu, istem 5'teki gibi lastik uygulamalari için poliamid 46 ipliklerinin üretimine yönelik bir yöntem. Dördüncü çekme valsi çiftinin (5) birinci çekme valsi çiftine (2) hiz oraninin 5”ten yüksek oldugu, istem 5'teki gibi lastik uygulamalari için poliamid 46 ipliklerinin üretimine yönelik bir yöntem. Besinci çekme valsi çiftinin (6) hizinin dördüncü çekme valsi çiftinin (5) hizindan en az %4 daha düsük oldugu, istem 5,teki gibi lastik uygulamalari için poliamid 46 ipliklerinin üretimine yönelik bir yöntem. Altinci çekme valsi çiftinin (7) hizinin dördüncü çekme valsi çiftinin (5) hizindan en az %420 daha düsük oldugu, istem 5°teki gibi lastik uygulamalari için poliamid 46 ipliklerinin üretimine yönelik bir yöntem. Istemler 5 ila lOSdaki islem ile üretilen lastik kusak üstü uygulamalari için bir poliamid 46 multifilaman ipligi.