CS258224B1

CS258224B1 - Kompozitně vlákno na báze izotaktlckáho potypropytánu a spósob jeho výroby

Info

Publication number: CS258224B1
Application number: CS864544A
Authority: CS
Inventors: Jozef Vasko
Original assignee: Jozef Vasko
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1988-07-15
Also published as: CS454486A1

Abstract

Očelom riešenia je kompozitně vlákno na báze izotaktického polypropylénu s regulovatelnou hustotou, s časticami vápenca uloženými v dutinách pretiahnutých v axiálnom smere vlákna, s pórami a trhlinami v povrchu vlákna a spósob jeho výroby. Vlákno je vhodné ako přísada do silikátových stavebných hmót a do papiera, do filtračných a separačných olejofilných vrstiev, do textilií pre tepelnú a zvukovú izoláciu, do výrobkov s ohmatom prírodných a živočišných vláken. Uvedeného účelu sa dosiahne zvlákňovaním zmesi izotaktického polypropylénu a vápenca pri definovaných Teologických podmienkach daných vzťahom: 3 ln (n/bs) = Σ bi · (ln/bs.D/)i_1, i=l kde η je zdánlivá viskozita v Pa.s, b =exp(b,. .c).exp(b4+bs/T), pričom by=-0,37244, b3= =-0,041112, b4=-18,212, bs=6254, b6»l,2900, D je nekorigovaná Smyková rýchlosť v s-1, T je teplota zvlákňovania v °K a c je hmotnostný zlomok vápenca, a dlžením vlákna pri definovaných technologických podmienkach podía vzťahu: 2 P= + a2.o + a3>c + λ .(a^.c + a5.t + ag. .c.t), kde c je hmotnostný zlomok vápenca v nedlženom vlákně, λ je celkový dlžiaci poměr, t je teplota dlženia v °C, ai=893,3, a2=638,6, a3=843,8, 84=-167,4, as=0,0230, ac=0,2974 a P je regulovatelná hustota v kg.m"’ v rozsahu od 893,9 do 1 114,4 kg.m*3. Hmotnostný zlomok vápenca c je v rozsahu od 0,001 dó 0,300.

Description

Očelom riešenia je kompozitně vlákno na báze izotaktického polypropylénu s regulovatelnou hustotou, s časticami vápenca uloženými v dutinách pretiahnutých v axiálnom smere vlákna, s pórami a trhlinami v povrchu vlákna a spósob jeho výroby. Vlákno je vhodné ako přísada do silikátových stavebných hmót a do papiera, do filtračných a separačných olejofilných vrstiev, do textilií pre tepelnú a zvukovú izoláciu, do výrobkov s ohmatom prírodných a živočišných vláken. Uvedeného účelu sa dosiahne zvlákňovaním zmesi izotaktického polypropylénu a vápenca pri definovaných Teologických podmienkach daných vzťahom:

ln (n/b_s) = Σ ^bi · (ln/b_s.D/)^i_1, i=l kde η je zdánlivá viskozita v Pa.s, b =exp(b,.

.c).exp(b4+bs/T), pričom by=-0,37244, b3= =-0,041112, b4=-18,212, bs=6254, b6»l,2900, D je nekorigovaná Smyková rýchlosť v s^-1, T je teplota zvlákňovania v °K a c je hmotnostný zlomok vápenca, a dlžením vlákna pri definovaných technologických podmienkach podía vzťahu:

P= + a₂.o + a_3>c + λ .(a^.c + a₅.t + a_g.

.c.t), kde c je hmotnostný zlomok vápenca v nedlženom vlákně, λ je celkový dlžiaci poměr, t je teplota dlženia v °C, ai=893,3, a₂=638,6, a3=843,8, 84=-167,4, as=0,0230, ac=0,2974 a P je regulovatelná hustota v kg.m’ v rozsahu od 893,9 do 1 114,4 kg.m*³. Hmotnostný zlomok vápenca c je v rozsahu od 0,001 dó 0,300.

258223

Predmetom vynálezu je kompozitně vlákno na báze izotaktického polypropylénu s regulovatelnou hustotou pre použitie najmá ako přísady do papierenských zmesí, silikátových stavebných výrobkov, textilných materiálov najma pre technické aplikácie a spůsob jeho výroby.

Sú známe polypropylénové vlákna duté, pórovité, porézně, plněné.

Duté polypropylenové vlákna obsahujú jednu alebo viac nepřetržitých dutin v axiálnom smere vlákna, ako je to uvedené napr. v Pat. JP 66 113/82. Nie sú známe vlákna tohto typu, ktoré by mali v týchto dutinách uložené anorganické částice.

Pórovité polypropylenové vlákna obsahujú póry orientované v radiálnom smere vlákna a súčasne kryštalickej anorganickej zlúčeniny sa rieši zlepšenie farbitelnosti takýchto vláken, ako to uvádza Pat. JP 105 912/75.

Speciálnym typom je kombinácia dutého a mikro porézneho vlákna podlá napr. Pat.

JP 52 123/81, ktoré sa používá napr. na delenie plynov a kvapalín.

Známe sú polypropylenové vlákna matované a plněné anorganickými látkami.

Nie sú však známe kompozitně polypropylénové vlákna s regulovatelnou hustotou, u ktorých sa kombináciou přídavku vápenca a technologickými podmienkami výroby vlákna reguluje jeho hustota a nie je známy ani postup ich výroby.

Podstatou-riešenia podlá tohto vynálezu je kompozitně vlákno na báze izotaktického polypropylénu s regulovatelnou hustotou a spůsob jeho výroby. Regulácia hustoty kompozitného vlákna sa dosahuje kombináciou přídavku vápenca, ktorého Velkost častíc je pod 10 mikrometrový vytvárania dutin pretiahnutých v axiálnom smere vlákna v okolí častíc vápenca a pórami a trhlinami na povrchu vlákna, ako důsledku definovaného spůsobu výroby kompozitného vlákna s regulovatelnou hustotou podlá tohto vynálezu. Hustota kompozitného vlákna p v kg.m^-3 je regulovatelná a vyhovuje vztahu:

p= a_x + a₂.c + a₃.c² + λ . (a_4<c + a₅-t + ag.c.t) (1), s odohýlkou od experimentálně stanovenej hustoty max. 2 4, kde c je hmotnostný zlomok vápenca v nedlženom vlákně, λ je celkový dlžiaci poměr, t je teplota dlženia v °C, = 893,3, a₂ = 638,6, a₃ = 843,8, a₄ = -167,4, a^ = 0,0230, ag = 0,2974 a p dosahuje hodnoty v rozsahu od 893,9 kg.m³ do 1 114,4 kg.m ³. Hmotnostný zlomok vápenca v nedlženom vlákně je od 0,001 do 0,300. Podstata spůsobu výroby kompozitného vlákna na báze izotaktického polypropylénu s regulovatelnou hustotou spočívá v tom, že zmes izotaktického polypropylénu a vápenca v príslušnom hmotnostnom pomere sa zvlákňuje na nedlžené vlákno pri definovaných reologickýoh poměroch, výhovujúcich vztahu:

ln (η lb₈) = Σ b. . ( ln/b_s . D/,¹'¹ (II.) i=l s odchylkou od experimentálně stanovených hodnůt max. 13 4, kde l) je zdánlivá viskozita v Pa.s, b_s = exp(bg.c) . exp(b₄+bj/T), pričom bj * 10,604, b₂ = -0,37244, b₃ = -0,041112, b₄ = -18,212, bj = 6 254, bg ” 1,2900, D je nekorigovaná Smyková rýchlost pri zvlákňovaní v s¹, T je teplota zvlákňovania v °K a nedlžené vlákno sa dlži pri teplote a na celkový dlžiaoi poměr podlá požadovanej hustoty vlákna podlá vztahu rovnice I.

Vynález rieši nový typ vlákna na báze izotaktického polypropylénu kompozitného charakteru s regulovatelnou hustotou a spůsob jeho výroby. Tento typ vlákna umožňuje rozšírenie aplikačnýct možností vláken na báze polypropylénu najmá v oblastiach technických aplikácií.

Kompozitně vlákno na báze izotaktického polypropylénu podlá tohto vynálezu sa vyznačuje viacnásobným technickým účinkom. Může sa použit v aplíkačných oblastiach, kde sa vyžaduje

258223 zvýšená alebo určitá hustota vláken na báze polypropylénu, napr. pri aplikácii do papiera mokrou cestou. Může sa uplatnit v oblastiach, kde sa vyžaduje zvSčšený povrch vlákna, -póry a trhliny v povrchu vlákna, napr. v kompczitoch so silikátovou matricou, filtračných a separačných materiáloch pre látky olejevitého charakteru. Povrchové charakteristiky a dutiny v hmotě vlákna umožňujú difúziu plynov a kvapalín do podpovrchových dutin vlákna, spojených s povrchom pórami a trhlinami, ako i interakciu difundujúcich látok s časticami vápenca, ktoré sú uložené v týchto dutinách.

Kompozitně polypropylénové vlákno s regulovatelnou hustotou podlá tohto vynálezu je tvořené matricou z izotaktického polypropylénu, v ktorej sú rozdispergované častíce vápenca, ktorých velkost nepřesahuje 10 mikrometrov, pri hmotnostnom zlomku vápenca od 0,001 do 0,300. Částice vápenca sú uložené v dutinách rozvolnenej fibrilárnej štruktúry vlákna, ktoré sú pretiahnuté v axiálnom smere vlákna. Na povrchu vlákna sú póry a trhliny.

Rozsah pretiahnutia dutin v axiálnom smere vlákna, ako i velkost a početnost pórov a trhlin v povrchu vlákna, je regulovatelná spůsobom výroby podlá tohto vynálezu, najma podmienkami procesu dlženia. Zvyšujúci sa dlžiaci poměr vyvolává zvýšenie pretiahnutia dutin v axiálnom smere vlákna, zvýšenú početnost pórov a trhlin v povrchu vlákna. Početnost dutin vo vlákně a poróv a trhlin na jeho porvchu je možné ovplyvňovať koncentráciou přidaného vápenca do hmoty vlákna.

Znižujúca sa teplota dlženia napomáhá tvorbě dutin v hmotě vlákna a pórov a trhlin v jeho povrchu. Kombináciou uvedených základných parametrov pripravy vlákna, pri dodržaní definovaných reologických pomeroch v procese pripravy nedlženého vlákna, je možné regulovat hustotu kompozitného polypropylénového vlákna, jeho vnútornú štruktúru a povrchová charakteristiku.

Kompozitně polypropylénové vlákno podlá tohto vynálezu je možné použit ako přísadu do silikátových stavebných hmůt, papiera, zvukovo a tepelne izolačných vrstiev, filtračných a separačných olejofilných vrstiev, textilných výrobkov s ohmatom prírodných alebo živočišných vláken.

Vztahy I. a II. boli určené metodou nelineárnej regresie počítačovým spracovaním 80 experimentálnych výsledkov pre vztah I. a 149 experimentálnych výsledkov pre vztah II.

Příklad 1

Východiskovou požiadavkou bolo modifikované polypropylenové vlákno so zvýšeným povrchom a hustotou na úrovni klasických polypropylenových vláken pre aplikáciu do vláknových zásobníkov písacích tekutin.

Vlákno bolo připravené zo zmesi izotaktického polypropylénu a mikromletého vápenca s priemernou velkosťou častíc 2,8 mikrometre, hustotou 2 620 kg.m ³ a hmotnostným zlomkom častíc velkosti pod 10 mikrometrov 0,96, ktorá sa zvlákňovala pri teplote 230 °C a nekorigovanej šmykovej rýchlosti 172 s^-3. Hmotnostný zlomok vápenca bol 0,01. Stanovená zdánlivá viskozita zmesi bola 158 Pa.s a zdánlivá viskozita podlá vztahu II. bola 156 Pa.s. Bola zvolená hustota kompozitného vlákna 896,5 kg.m^-3, čomu podlá vztahu I. zodpovedá pri teplote dlženia 25 °C dlžiaci poměr 1:3,25.

Pri uvedených technologických podmienkach sa získalo vlákno jednotkovej dlžkovej hmotnosti 4,4 dtex, relatívnej pevnosti do pretrhu 3,7 cN.dtex ³, ťažnosti 46 %, ktoré málo částice vápenca uložené v dutinách, pretiahnutých v axiálnom smere vlákna, s pórami a -3 trhlinami v povrchu vlákna a ktorého experimentálně stanovená hustota bola 896,9 kg.m Uplatněním tohto vlákna vo vláknových zásobníkov pisacích tekutin došlo, v porovnaní s s nemodifikovaným polypropylénovým vláknom připraveným za rovnakých technologických podmienok, k zvýšeniu afinity písacích tekutin k povrchu vlákna o 101 %.

258223

To isté nedlžené vlákno sa dlžilo na dlžiaci poměr li 1,5 pri teplote dlženia 120 °C, Získalo sa vlákno jednotkovéj dlžkovej hmotnosti 9,4 dtex, relativnéj pevnosti do pretrhu

1.8 cN.dtex^-1, tažnosti 231 %, ktoré málo částice vápenca uložené v dutinách, pretiahnutých v axiálnom smere vlákna, s pórami a trhlinami v povrchu vlákna a ktorého experimentálně

-3 -3 stanovená hustota bola 902,0 kg.m . Hustota podlá vztahu I. je 902 kg.m

Přiklad 2

Východiskovou požiadavkou bolo modifikované polypropylénové vlákno so zvýšenou členitosťou povrchu a hustotou vyššou ako u klasických polypropylénových vláken, pre aplikáciu do filtračného papiera.

Vlákno bolo připravené zo zmesi izotaktického polypropylénu a mikromletého vápenca s rovnakou charakteristikou ako v přiklade 1., zvlákftovaním za rovnakých podmienok ako v příklade 1., až na hmotnostný zlomok vápenca, ktorý bol 0,10. Stanovená zdánlivá viskozita zmesi bola 174 Pa.s a zdánlivá viskozita podlá vztahu II. bola 169 Pa.s. Bola zvolená hustota kompozitného vlákna 932 kg.m ³, čomu podlá vztahu I. zodpovedá pri teplote dlženia 120 °C dlžiaci poměr 1:3,25.

Pri uvedených technologických podmienkach sa získalo vlákno jednotkovej dlžkovej hmotnosti

5.2 dtex, realtívnej pevnosti do pretrhu 3,1 cN.dtex ³, ťažnosti 32 %, ktoré málo částice vápenca uložené v dutinách, pretiahnutých v axiálnom smere vlákna, s pórami a trhlinami _3 v povrchu vlákna a ktorého experimentálně stanovená hustota bola 939,0 kg.m . Uvedené kompozitně vlákno bolo bez problémov aplikované na konci mlecieho procesu do holandru pri príprave filtračného papiera a mierne zvýšilo pevnost a priepustnost vzduchu papiera. Súčasne má kompozitně vlákno ohmat prírodných a živočišných vláken.

To isté nedlžené vlákno sa dlžilo pri teplote dlženia 120 °C na dlžiaci poměr 1:2,0. Získalo sa vlákno jednotkovej dlžkovej hmotnosti 7,3 dtex, relatívnej pevnosti do pretrhu

1.9 cN.dtex ³, tažnosti 102 %, ktoré málo částice vápenca uložené v dutinách, pretiahnutých v axiálnom smere vlákna, s pórami a trhlinami v povrchu vlákna a ktorého experimentálně

-3 -3 stanovená hustota bola 950,0 kg.m . Hustota podlá vztahu I. je 944,8 kg.m

Příklad 3

Východiskovou požiadavkou bolo modifikované polypropylénové vlákno s čo najvačším podielom dutin vo vlákně a pórov a trhlin v povrchu vlákna, pri koncentrácii mikromletého vápenca 15 % hmotnostných, pre použitie do zvukovo a tepelne izolačných vláknitých vrstiev.

Vlákno bolo připravené zo směsi izotaktického polypropylénu a mikromletého vápenca s rovnakou charakteristikou ako v příklade 1., ktorá sa zvlákňovala pri teplote 270 °C a nekorigovanej šmykovej rýchlosti 115 s^-1. Hmotnostný zlomok vápenca bol 0,15. Stanovená zdánlivá viskozita zmesi bola 96 Pa.s a zdánlivá viskozita podlá vztahu II. je 102 Pa.s.

Bola zvolená teplota dlženia 100 °C a dlžiaci poměr 1:3,1, čomu podlá vztahu I. zodpovedá -3 hustota 951,2 kg.m

Pri týchto technologických podmienkach sa získalo vlákno jednotkovej dlžkovej hmotnosti

23.2 dtex, relatívnej pevnosti do pretrhu 2,0 cN.dtex^-3, ťažnosti 143 %, ktoré málo částice vápenca uložené v dutinách, pretiahnutých v axiálnom smere vlákna, s pórami a trhlinami v povrchu vlákna a ktorého experimentálně stanovená hustota bola 942,4 kg.m

To isté nedlžené vlákno sa dlžilo pri teplote dlženia 100 °C na dlžiaci poměr 1:5,0. Získalo sa vlákno jednotkovej dlžkovej hmotnosti 15,8 dtex, relatívnej pevnosti 3,1 cN.dtex^-1, ťažnosti 24 %, ktoré málo částice vápenca uložené v dutinách, pretiahnutých v axiálnom smere vlákna, s pórami a trhlinami v povrchu vlákna a ktorého experimentálně stanovená

-3 -3 hustota bola 913,5 kg.m . Hustota podlá vztahu I. je 916,2 kg.m

258223

Vrstvené izolačně textilie s podielom kompozitných polypropylénových vláken sa vyznačuji!, v porovnaní s izolačnými textiliemi rovnakej konštrukcie a technologie přípravy z klasických polypropylénov vláken, zvýšenou schopnostou zvukovej pohltivosti v rozsahu frekvencie zvuku 100 až 4 000 Hz.

Příklad 4

V tomto příklade sú uvedené možnosti zvýšenia hustoty polypropylénových vláken prídavkom mikromletého vápenca v hmotnostnom zlomku 0,30.

Zmes izotaktického polypropylénu vápenca, s rovnakou charakteristikou ako v příklade 1., sa zvlákňovala za rovnakých podmienok ako v příklade 1., až na hmotnostný zlomok vápenca, ktorý bol 0,30. Stanovená zdánlivá viskozita zmesi bola 193 Pa.s a zdánlivá viskozita podlá vzťahu IX. je 200 Pa.s. Regulovatelnosť hustoty je dokumentovaná v nasledujúcej tabulke:

t °c	Dlžiaci poměr	Hustota, kg.m
experim. stanovená	podlá vzťahu I.
25	2,0	1 068,6	1 066,0
25	2,5	1 049,0	1 042,3
25	3,25	996,0	1 006,7
120	2,0	1 084,7	1 087,3
120	2,5	1 060,0	1 068,9
120	3,25	1 048,5	1 041,4

Získali sa vlákna, ktoré mali částice vápenca uložené v dutinách, pretiahnutých v axiálnom smere vlákna, s pórami a trhlinami v povrchu vlákna, ktoré sú vhodné na zachytávanie olejovitých látok.

Claims

PREDMET VYNÁLEZU

1. Kompozitně vlákno na báze Izotaktického polypropylénu vyznačené tým, že je tvořené matricou z izotaktického polypropylénu v hmotnostnom zlomku od 0,700 do 0,999, časticami vápenca v hmotnostnom zlomku od 0,001 do 0,300, velkosti do 10 mikrometrov, uloženými v dutinách pretiahnutých v axiálnom smere vlákna a pórami a trhlinami v povrchu vlákna, pričom hustota P vlákna v kg.m je regulovatelná podlá vzťahu:

P = a₃ + a₂-c + a₃.c² + 2 . (a₄.c + a₅.t + a_g.c.t) (I.) v ktorom o je hmotnostný zlomok vápenca v nedlženom vlákně, λ je celkový dlžiaci poměr, t je teplota dlženia v °C, = 893,3, a₂ = 638,6, a₃ = 843,8, a₄ = -167,4, a₅ = 0,0230, βθ = 0,2974 a p dosahuje hodnoty v rozsahu od 893,9 kg.m ² do 1 114,4 kg.m ³,
2. Spósob výroby kompozitného vlákna podlá bodu 1, vyznačený tým, že zmes izotaktického polypropylénu a vápenca sa zvlákňuje pri zdanlivej viskózite η v Pa.s podlá vzťahu:

ln ( η/b_g) = £ bi . (ln/bg.D/)¹ ¹ (II.) i=l v ktorom b_g = exp(b_g.c) . exp(b₄+b_g/T), pričom b^ = 10,604, b₂ = -0,37244, b₃ = 0,041112, b, = 18,212, b_c = 6 254, b, = 1,2900, D je nekorigovaná Smyková rýchlosť pri zvlákňovaní v s^-1,

T je teplota zvlákňovania v °K a získané nedlžené vlákno sa dlži pri teplote t na celkový dlžiaci poměr λ v závislosti od požadovanéj hustoty kompozitného vlákna podlá rovnice I.