CS248085B1 - Aditivum do polypropylénu pre zníženie pretrhavosti a zníženie množstva odpadu pri dlžení polypropylénových vlákien - Google Patents

Abstract

Účelom vynálezu je zníženie pretrhavosti a zníženie množstva odpadu pri dížení polypropylénových vlákien. Uvedený účel sa dosahuje pri použití ako aditiva zmesi 0,01 až 3, s výhodou 0,05 až 0,25 % hmotnostných stearánu zinečnatého s 0,01 až 1,5, s výhodou 0,03 až 0,25 % hmotnostných stearánu vápenatého. Přitom všetky množstvá aditiv sú vypočítané na báze konečného vlákna. Vynález je možné použit pri priprave a spracovaní polypropylénových vlákien.

Description

Vynález sa týká výroby polypropylénových dlžených vlákien. Pri tejto výrobě vzniká velké množstvo odpadu, a to hlavně následkom pretrhov polypropylénových vlákien.

Modifikácia polypropylénu ako aj jeho zmesi s pigmentami a dalšími ingredientami je efektívna pre zníženie pretrhavosti a zníženie množstva odpadu pri díženi polypropylénových vlákien. V literatúre, vrátane aj patentovej, chybajú údaje o zníženi odpadu a počtu pretrhov polypropylénových vlákien pri přidaní malých množstiev zmesi stearánov zinočnatého a vápenatého. Zatial' nie sú použité malé množstvá vyššie uvedených látok na zníženie počtu pretrhov a množstvo odpadu polypropylénu a jeho zmesi s ingredientami, bežne používanými pri príprave vlákien a dalších výrobkov.

Pri použitiu stearánov ako aditíva pre zníženie pretrhavosti a zníženie množstva odpadu pri díženi polypropylénových vlákien sa zmiešajú 0,01 až 3, s výhodou 0,05 až 0,25 % hmotnostných stearánu zinočnatého s 0,01 až 1,5, s výhodou 0,03 až 0,25 % hmotnostných stearánu vápenatého s polypropylénom. Přitom všetky množstvá aditiv sú vypočítané na báze konečného vlákna.

Vyššie uvedené aditíva pri prevádzkových podmienkach sa můžu přidávat do práškového polypropylénu před zhotovením pigmentových koncentrátov pri zmiešaní týchto a dalších ingredientov, s výhodou v turbolentnej miešačke.

Ďalej je možnost pripraviť samostatné koncentráty buď z jednotlivých stearánov, s výhodou do 20 °/o, alebo zo spojočnej zmesi obidvoch stearánov v práškovom polypropylénu pri zmiešaní, s výhodou v turbolentnej miešačke a pretaveniu zmesi a potom jej přidaní vo formě granulátu. Dávkovanie sa robí pomocou objemového dávkovače v taviacozvlákňovacom stupni buď do základného, alebo vedfajšieho tavného šneku.

Popřípadě je možnost pridania ako čistého aditíva před granuláciou polymérnej suroviny. Zmiešanie aditíva s polypropylénom a jeho zmesami je vykonané v prevádzkových zmiešavacích zariadeniach pri běžných podmienkach. Získaná zmes sa taví v taviacom zariadení. Přitom teploty tavenia zmesi, dopravy a zvlákňovania taveniny je žiadúce nastavit tak, aby sa získal tavný index, s výhodou 1 až 15 g/10 min vyšší v porovnaní s hornou dovolenou hranicou indexov bežnej výroby daného farebného odtieňa. Potom sa nedížené vlákno díži. Tavný index sa stanovil na plastomeri Gotfert podfa normy.

Počet pretrhov na 1 tonu a tým aj vytvořený odpad z díženého neskaného vlákna je omnoho menší pri přidaní do polypropylénu malých množstiev stearánov zinočnatého a vápenatého v porovnaní s vláknom z polypropylénu bez přidaných stearánov. Tento účinok malých množstiev vyššie uvedenej zmesi stearánov je nový. Zakladá sa na vplyve týchto prídavkov zlepšovat zotavovacie vlastnosti, štruktúrnu stabilizáciu a synergizmus v polymére.

Pri vyššie uvedených pomeroch aditiv nastává ich vzájomné .působenie medzi sebou, s polypropylénom, popřípadě aj s dalšími zložkami polymérneho systému.' Tento synergický efekt sa podiefa na získaní nového účinku.

Ako výhoda vyššie uvedeného vynálezu sa javí použitie prídavkov v malých množstvách přístupných, lacných a biologicky nezávadných látok, ako sú stearány zinočnatý a vápenatý.

Ďalšia výhoda vyššie uvedeného vynálezu je přístupný, jednoduchý a ekonomický postup, používajúci mechanické miešanie a tavenie — běžné pracovně stupně pri príprave vlákien a plastikářských výrobkov. Preto aj pre ďalšie uvedené výhody je použitie stearánov podfa vyššie uvedeného vynálezu technicky výhodné.

Příklad 1

Použitý granulovaný polypropylén obchodnej značky Tatren TE 451 pri 230 °G a zatažení paste plastomeru 2,16 kg mal tavný index 3,89 až 4,78 g/10 min ako aj index pseudoplasticity 1,66. Práškový polypropylén Tatren HPF mal tavný index 35,31 g/10 min tiež pri 230 °C a zatažení 2,16 kg. Pri zhotovení skúšobných zmesi látky s antistatickým účinkom povinné použité pri bežnej výrobě sa nepřidali.

Připravená v potravinárskej miešačke pri mechanickom miešaní v priebehu 20 min spoločná zmes stearánov zinočnatého a vápenatého do práškového polypropylénu Tatren HPF bola přetavená v monošnekovom granulačnom zariadení „Sikoplast“ s priemerom šneku 80 až 125 mm pri teplotách:

I. zóna 240 °C,

II. zóna 230 °C,

III. zóna 180 °C,

IV. zóna 180 %,

V. zóna 220 °C, hlavice 240 ^eC, vykurovanie oleja 220 °C, odplynenie 170 °C.

Formované struny zmesi po vodnom a vzduchoofukovacom chladení sa posekali na rezacom zariadení do granúl. Takto zlákaná zmes .s tavným indexom 21,24 g/10 min sa zhomogenizovala v potravinárskej miešačke. Pre sledovanie účinnosti kombinácie stearánov ich spoločná zmes do práškového Tatrenu HPF sa přidávalo do polypropylénu Tatren TF 411 vo vhodnom pomere vypočítanom na konečnom vlákně. Preto sa zmes stearánov dávkovala do vedfajšieho extrúdera s priemerom šneku 32 mm, kde sa tavila a potom zmiešala s taveninou polypropylénu Tatren TE 451 v základnom tavnom egregáte s priemerom šneku 90 mm.

245055

Podmienky tavenia a zvlákňovania holi: teploty vedlajšieho extrúdera

I. zóna 250 až 260 ^CC,

II. zóna 255 až 260 G,

III. zóna 255 až 260 °C;

výkon vedlajšieho extrúdera 11,524 kg/h;

teplota ohřevu manžety trubky medzi ved1'ajším extrúderom a základným tavným agregátom 260 °C;

teploty odporového ohřevu základného tavného agregátu 245 až 260 ^aC;

teplota dinylových pár pri základnom tavnom agregáte:

I. zóna 250 až 260 °C,

ÍL zóna 250 až 260 ^C1C;

teplota dinylových pár prí rozvodných vetvách 250 °C;

teplota zvlákňovacích miest 250 až 260 °C;

tlak taveniny za taviacou časťou základného tavného agregátu 6,9 MPa, za dopravným čerpadlom maximálně 9 MPa, za vedlajším extrúderom 5,9 MPa;

výkon .základného tavného agregátu 55,8 kilogramov/h;

dávkovanie taveniny na jednom zvlákňovacom mieste 310 g/min;

zvlákňovacie hubice s otvormi vo formě písmena Y;

odtahová rýchlosť navíjacieho stroja PD-1 450 m/min;

celkový titer nedíženého vlákna 7 040 až 7 780 dtex.

Porovnávacia vzorka zo samotného granulovaného polypropylénu Tatren TE 451 bez pridania stearánov sa súčasne dávkovala do vedlajšieho extrúdera a základného Tabulka 1

Skúška Tavný index pri 230 °C v g/10 min pod zvlákňovacou hubicou tavného agregátu, tavila a zvlákňovala pri rovnakých podmienkach ako u vyššie uvedenej skúšky so stearánmi. Dlženie sa vykonalo na dížiacom stroji KK-2 pri:

teplotách — galety hornej 120 až 125 °C a dolněj 104 °C, žehličky 45 až 70 °C;

rýchlostiach — odvalu 287 až 288 m/min, galety pod žehličkou 270 až 271 m/min, galety hornej 338 až 340 m/min;

pnutí — medzi 6. a 7. rolničkou 200 až 210 cN, pri navíjaní 700 až 800 cN.

Skrucovanie vlákna na stroji „Verdol“/sa vykonalo pri běžných podmienkach. Sledovala sa účinnost kombinácie stearánov vápenatého 0,2 % hmotnostných a zinočnatého 0,2 % hmotnostných do režného, t. j. bez pigmentov polypropylénového káblikového vlákna (A). Získané hodnoty sa porovnávali s hodnotami káblikového vlákna zo samotného granulovaného polypropylénu Tatren TE 451 bez pridania stearánov (OJ. Fyzikálno-mechanické vlastnosti a ďálšie parametre připraveného díženého a skaného vlákna skúšky A v celkovom titre 2 724 dtex dovolili jeho zatriedenie do prvej kvality.

Z tabulky 1 je vidieť, že vytvořený odpad z díženého neskaného vlákna je omnoho menší pri přidaní do polypropylénu kombinácie stearánov vápenatého 0,2 % hmotnostných a zinočnatého 0,2 % hmotnostných. Tento účinok vyššie uvedenej zmesi stearánov je nový a vyšší. Přitom pri uvedenom malom množstve zmesi stearánov sa značné zvyšuje tekutost taveniny posudzujúc od zvýšenia tavného indexu, čo dovoluje zníženie energetických nákladov.

Pozorovanie počas skúšok ukázali, že u vlákna obsahujúceho kombinácie stearánov vápenatého 0,2 % hmot. a zinočnatého 0,2 % hmot. zvlákňovací a dížiaci proces prebieha 1'ahšie v porovnaní s vláknom zo samotného Tatrenu TE 451 bez pridania stearánov. Přitom u díženého neskaného vlákna s přidanými stearánmi vo vyššie uvedenej kombinácii nebolo vidieť defekt „malé struny (kapiláry)“ na rozdiel od vlákna zo skúšky O.

Odpad z díženého neskaného vlákna (%)

13,89

6,68

1,9

15,7

Příklad 2

Připravená v miešačke buď 15 °/o hmot. zmes stearánu zinočnatého alebo 15 % hmot. stearánu vápenatého do práškového polypropylénu Tatren HPF bola přetavená v extrúderu s priemerom šneku 28 mm a formované struny sa posekali na rezacom zariadení do granul. Pre sledovanie účinnosti kombinácie stearánov sa zložky dávkovali v potrebnom pomere vypočítanom na konečnom vlákně.

Mechanické miešanie koncentrátov pigmentov s 15 °/o hmot. zmesi stearánu zinočnatého spolu s 15 % hmot. zmesi stearánu vápenatého sa vykonalo v potravlnárskej miešačke v priebehu 10 min. Zhomogenizovaná zmes pigmentov a stearánov sa dávkovala za pomoci dávkovače do vedlajšieho extrúdera s priemerom šneku 45 mm, kde sa tavila a potom zmiešala s taveninou polypropylénu obchodnej značky Mosten 56 532 v základnom tavnom agregáte s priemerom šneku 90 mm. Podmienky tavenia a zvlákňovania boli: teplota vedfajšieho extrúdera

I. zóna 255 °C,

II. zóna 230 °C,

III. zóna 230 °C;

teplota trubky medzi vedfajším extrúderom a základným tavným agregátom 230 °C;

teplota dinylových pár pri základnom tavnom agregáte 297 °C; teplota filtra 280 °C;

teplota dinylových pár pri rozvodných vetvách 285 °C;

Tabulka 2

Skúška Tavný index pri 230 °C v g/10 min pod zvlákňovacou hublcou

A 13,8 .21,60

O 11,3 24,46

Získané hodnoty sa porovnávali s hodnotami polypropylénového vlákna, ktoré obsahovalo vyššie uvedené pigmenty bez pridania stearánov (O), t. j. bolo to vlákno vyrobené pri tých istých podmienkach, zariadení a priemernom množstve.

Fyzikálno-mechanické vlastnosti připraveného díženého a skaného vlákna skúšky A v celkovom titre 4 071 dtex boli:

tržná pevnost 1,69 až 1,72 cN/dtex; ťažnosť pri trhu 53,1 až 66,2 °/o; zobjemnenie 17,0 až 24,0 °/o; zmrštenie 1,9 až 3,1 %;

dávkovanie taveniny na jedno zvlákňovacie miesto 300 g/min;

oťahová rýchlosť navíjacieho stroja NSK-3 460 m/min;

celkový titer nedíženého vlákna 6 680 ako aj 3 290 dtex;

zádrž preparácie na nedlženom vlákně 13,39 percenta.

Nedížené vlákno sa dížilo a tvarovalo na dížiacom vzduchotvarovacom stroji „Pneutex“ pri podmienkach:

dížiaci poměr 3, relaxačný poměr 0,745, rýchlosť dížiacich galiet 1 300 m/min, teploty dlženia 123 až 135 °C.

Počet pretrhov sa posudzoval od získaného počtu neregulérnych po svojej váhe ciev a sa vyjadřoval na 1 tonu vyrobeného vlákna skladajúce sa z regulérnych a neregulérnych ciev. Sledovala sa účinnost kombinácie stearánov vápenatého 0,08 % hmot. a zinočnatého 0,13 % hmot. do polypropylénového vlákna za přítomnosti pigmentov

Cromophtal gelb GR 0,0744 % hmot., Cromophtal scharlach R 0,0156 % hmot., Nylofil schwarz BLN 0,0186 % hmot. {AJ.

V podstatě sa sledovala účinnost vyššie uvedenej kombinácie stearánov do jedného z najťažších spracovatelných bledých farebných odtieňov polypropylénového káblikového vlákna.

Počet pretrhov na 1 tonu vlákna nedíženého díženého neskaného

Odpad z díženého neskaného vlákna, %

42,5 6

110,90 10 počet přetrhnutých kapilár na 50 m vlákna 2,2;

počet zákrutov 35 m^-1;

odchýlka titru +1,78 °/o.

Vlákno bolo zatriedené do prvej kvality. Z tabulky 2 je vidieť, že počet pretrhov na 1 tonu a tým aj vytvořený odpad díženého neskaného vlákna je omnoho menší při přidaní do polypropylénu kombinácie stearánov vápenatého 0,08 % hmot. a zinočnatého 0,13 % hmot. Přitom pri uvedenom malom množstve zmesi stearánov sa zvyšuje teku248085 tosť taveniny posudzujúc od zvýšenia tavného indexu, čo dovoluje zníženie energetických nákladov.

Účinok stearánov má praktický význam aj pre požadované zlepšeme vlastností u polymérnych systémov so zhoršenou predhistóriou, ako sú odpady. Vyššie uvedený vynález má aplikačný význam pre zníženie pretrhavosti a zníženie množstva odpadu pri dížení polypropylénových vlákien připravených z běžných surovin, roznych druhov a foriem odpadov ako aj zmesi odpadov s běžnými surovinami.

Ďalšie možnosti pre použitie a výhody vynálezu sú:

— zníženie alebo zvýšenie orientácie, stupňa kryštalinity a druhotnej kryštalizácie nedížených vlákien;

— mierne potlačenie zvýšenej kryštalinity polypropylénu následkom vplyvu, určitého obsahu a druhov pigmentov, ktoré robia polymér ťažko zvlákňovatelný, kedy vlákno je dost tvrdé, neelastické a zvyšujú množstvo odpadov;

— regulovanie štruktúry, elasticity, zrážanlivosti a tuhosti dížených vlákien, vrátane aj použitých pre plastickú kozu hygienickú;

— zvýšenie alebo zníženie termickej stability alebo degradácie polypropylénu, čo može mať aplikačný význam při přípravě klasických, ako aj zrážavých vlákien;

— možnost zlepšenia fyzikálnych a antistatických vlastností, zníženie frikcie a lepkavosti ku teplým kovovým povrchom výrobných strojov a zariadení, zabránenie zmien farby vlákien;

— možnost zníženia spotřeby energie, preparácie, stabilizačného a dispergačného systému;

— možnost vykonat proces díženia pri makších podmienkach;

— zníženie defektov a farebnej pruhovitosti vlákien.

Claims (1)

1. PREDMET

   Použitie zmesi stearánov zinočnatého a vápenatého, ako aditiva do polypropylénu pre zníženie pretrhavosti a zníženie množY N Á L EZ U štva odpadu pri dížení polypropylénových vlákien.