SI9112009A - Process for the production of cellulosic articles - Google Patents

Description

Postopek za pripravo celuloznega oblikovanca

Predloženi izum se nanaša na postopek za pripravo celuloznega oblikovanca, pri katerem celulozno raztopino aminoksida stisnemo skozi šobo, nato vodimo skozi zračno režo, jo v tej v danem primeru raztegnemo 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. uparjanjem 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 (t.j. fibridi, fibrili, itd.).

I

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. Za to je potrebna dolžina zračne reže od 5 do 70 cm.

Hiba tega postopka obstoji v tem, da so potrebne izredno visoke odvajalne hitrosti, da dosežejo ustrezne tekstilne lastnosti in finost niti. Nadalje se je v praksi pokazalo, da vodi dolga zračna reža po eni strani do zlepljanja vlaken in po drugi strani pri visokih raztegih tudi do predilne nezanesljivosti in porušitve niti. Za preprečenje le2 tega so zato potrebni ukrepi. Postopek te vrste je opisan v AT-PS 365 663 oz. v ekvivalentnem US-PS 4 261 943). Za industrijsko proizvodnjo pa mora biti število luknjic v predilni šobi zelo visoko. V takem primeru so ukrepi za preprečitev površinske lepljivosti sveže ekstrudiranih niti, ki prihajajo skozi zračno režo v obarjalno sredstvo, popolnoma nezadostni.

Naloga predloženega izuma je, da zagotovimo predilni postopek, s katerim kljub uporabi kratke zračne reže lahko predemo raztopino, ki hitro koagulira, v niti z izboljšanimi lastnostmi vlaken.

To nalogo rešimo s postopkom uvodoma navedene vrste v smislu izuma tako, da znaša minimalni premer luknjic uporabljene šobe največ 150 ^m, prednostno največ 70μτη, in dolžina kanala šobe vsaj 1000μηι, prednostno okoli 1500μω.

Z uporabo takih šob z dolgimi kanali z majhnim premerom dosežemo že v kanalih šob s strižnimi silami orientiranje polimera. S tem lahko vzdržujemo naslednjo zračno režo kratko: njena dolžina znaša smotrno največ 35, prednostno največ 10 mm. S tem se močno zmanjša občutljivost za motnje; gre samo za bistveno manjša nihanja titra in torej ni več prask niti; sosednje niti se zaradi krajše zračne reže ne morejo več zlepiti, tako da lahko zvišamo gostoto luknjic v predilni šobi, s čimer naraste produktivnost.

Končno ima predena nit tudi dobre tekstilne lastnosti: ugotovili smo, da lahko izboljšamo zlasti porušitveni raztezek. Trgalno delo - t.j. produkt iz raztezka in trdnosti - se pri tem obnaša obratno sorazmerno glede na premer luknjic. Nadalje se izboljša trdnost pentelj in pripadajoči porušitveni raztezek, kar se izraža v izboljšanju odpornosti iz teh vlaken predenih tkanin proti guljenju. Te lastnosti se izboljšajo prav tako pri padajočih premerih luknjic.

Prednostno je kanal šobe na vstopni strani stožčasto razširjen in na izstopni strani valjast. Uporaba takih šob je priporočljiva zaradi enostavnejše sposobnosti priprave; težko je, da bi vseskozi pripravljali npr. 1500 μηι dolgo šobo s premerom le npr. 100 μιη. Šobo, pri kateri je minimalni premer predviden le na izstopni strani (npr. na 1/4 ali 1/3 dolžine) in ki se v smeri vstopne strani stožčasto razširi, se da bistveno laže pripraviti in daje tudi dobre rezultate.

Z naslednjimi primeri izum podrobneje pojasnjujemo:

2276 g celičnine (vsebnost trdne snovi ali suha vsebnost 94 %, DP = 750 [DP = povprečna polimerizacijska stopnja]) in 0,02 % rutina kot stabilizatorja suspendiramo v 26139 g 60 %-ne vodne raztopine N-metilmorfolinoksida. V času 2 ur oddestiliramo pri 100°C in vakuumu 50 do 300 mbarov 9415 g vode. Pri tem nastalo raztopino ocenimo s pomočjo viskoznosti in pod mikroskopom.

Parametri predilne raztopine:

Celuloza Buckey V5 (a = 97,8 %, viskoznost pri 25°C in 0,5 mas.% celičninske gostote: 10,8 mPas 10% voda 12 %

NMMO 78 %

Kompleksna viskoznost predilne mase pri 95°C

RV20, oscilacija z w=0,3l [ 1/s] 1680 Pas

Nato to raztopino stisnemo pri predilni temperaturi 75°C skozi predilno šobo, vodimo skozi 9 mm dolgo zračno režo in končno koaguliramo v obarjalni kopeli, ki obstoji iz 20 %-ne vodne raztopine NMMO. Tabela 1 vsebuje pri tem poskusu dosežene lastnosti vlaken in pripadajoče procesne parametre.

<

J ω

H o o r—1 Ή •H Ό > C <u .χ p o >rt P i i m -h c P rt c •H >O C c p e gSu rt c rt

P rd >N rt rt P C P o rt o -σ .X >co

Q ω <fp x

r ^φ

Cn P

L,

0) ε ·

P P l, >m Ol,

	in	00	ΡΊ
r--1	r-	tn	O	00	M*
	*	«»	s		K
tn	sr	r-	VO	vO	r—{
oo		VO	VO	CM	0
«.		*	·.	»
Ch	00	sr	O	CM	vO
r-4	CM	sr	m	CM	r—|
cn	Ch	Ch	r—L	m	»—1
«.	0.	-	«.		-
m	in	m	tn	cn	r—4
					f-1
0	0	0	0	0	0
m	CM	CM	0	cn	tn
t—4	r-4	<-1	»—1	r-4
O	o	O		«—{	r-
»—4	0	0	sr	Ch	sr
σ»	00	co	r-4	00	1—4
			r—t	1—4	r—i

2' 5i (N σ\ σ\ co (N co

VO	m	cn	sT	00	Ch
tn	vO	vO	tn	Ch	CM
			*	*	*
0	0	0	0	0	0
0	m	tn	0	0	0
CM	sT	sT	tn	tn	tn
			1—4	r-4	r-4
tn				ST	sr
					*
CM	1	1	1	CM	\O
m			i—4	sr	Ch
				*	*
>x>	1	1	00	Ch	VO
c-4			»-H	r--4	CM

ΓΜ	0	n		0	\O
CM	sr	ch	00	r-	cn
m	cn	m	sr	sr
in	r*	CM	sr	r-4	sr
..	>	«.	*	-
00	σ>	0	f—1	0	in
		1—4	r—i	r—4	1—t
Ch	|—t	tn	r-	in	co
r-	in	co	CM	VO	r-·
cn	cn	cn	sr	sr	sr

(N ro in o rt

Ό c

rt bO rt

P

0)

T3 o

c

L

P

S rt u

rt ε

<υ rt rt

P

N

S rt

P

C rt

o.

c

Ό

S rt

O

OO

P o

λ;

o.

o

P rt >

rt c

rt

-X

P n

rt >o >to o

P rt

•H >rt 0.	rt -P	0. 0		rt
P 3	0 ‘d	0 c		p
C L, .	q>n	P >0	<	0
O O ·	•0 3	n c	ω	>m
X! O. ·	t,	N 0
	P 0	•H	H	1—j
’ · 2C	o.			rt

• · Cn *

JX JX -X Cn Q Cl, Cn Cn Cn bO • · · · rt • ♦ · · 4_>

N

Cn Q M <C rt co co «rt ω k

430 μ,m teče paralelno; na ta valjasti odsek se nanaša navedeni premer luknjic.

Primeri 1 do 3 služijo le za primerjavo, primeri 4 do 6 pa so primeri v smislu izuma. Zlasti naj poudarimo izvrstno vrednost 47,8 za kondicionirano trdnost vlaken pri primeru 6; tovrstno vrednost dosežemo pri običajnih šobah šele pri raztegu 100!

Iz primerjave primerov 1 do 3 s primeri 4 do 6 je direktno razvidno, da se z uporabo šob v smislu izuma izboljša tudi porušitveni raztezek. Nadalje je iz primerov 4 do 6 razvidno, da produkt iz trdnosti in porušitvenega raztezka (FFK’FDk), trdnost pentelj kot tudi porušitveni raztezek pri merjenju trdnosti pentelj naraščajo s padajočim premerom luknjic. Primerjava primera 1 s primerom 5 (pri obeh teh primerih je premer luknjic enak) kaže, da se te vrednosti izboljšajo tudi z uporabo šob z dolgim kanalom v smislu izuma v primerjavi s šobami s kratkim kanalom enakega premera.

Primera 2 in 3 kažeta, da so pri majhni dolžini kanalov šob lastnosti vlaken odvisne od raztega v zračni reži; z večjim raztegom postanejo boljše. Primera 4 in 5 kažeta, da se pri primerljivih razmerah (razteg, premer luknjic) s šobo z dolgimi kanali v smislu izuma bistveno izboljšajo vse tekstilne lastnosti - razen porušitvenega raztezka. Primer 6 kaže, da se z uporabo majhnega premera luknjic (50/xm) bistveno izboljšajo vse tekstilne lastnosti.

Claims (3)

1. Postopek za pripravo celuloznega oblikovanca, pri katerem celulozno raztopino aminoksida stisnemo skozi šobo, nato vodimo skozi zračno režo, jo v tej v danem primeru raztegnemo in končno koaguliramo v obarjalni kopeli označen s tem, da znaša minimalni premer luknjic uporabljene šobe največ 150 μηι, prednostno največ 70/im, in dolžina kanala šobe vsaj ΙΟΟΟμηι, prednostno okoli 1500μιτι.

2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da znaša dolžina zračne reže največ 35, prednostno največ 10 mm.

3. Postopek po zahtevku 1 ali 2, označen s tem, da je kanal šobe na vstopni strani stožčasto razširjen in na izstopni strani valjast.