Способ получения синтетических поликомпонентных волокон
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СННТЕТНЧЕС .. КИХ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ВОЛОКОН экструдированием смеси термопластичных гибкоцепных полимеров с разной температурой плавления и с содержанием ,каждого 10-90 вес.%, отличающийся тем, что с целью повышения прочности и жесткости волокон, экструдирование проводят при деформации сдвига 5-100 под давлением 0,5-20,0 кбар в интервале температур от температуры на 1°С ниже тем , пературы плавления легкоплавкого полимера в условиях экструзии до натной с последующим расщеплением полученной заготовки на волокна.
„„SU„„1033591 А
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
3(50 .,0 01 F 8/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВЪб
" " ъ р л 1 Г (. !1) 3268933/23-05 (22) 06.04.81 (46) 07.08.83..Бюл. 9 29 (72) Н.С. Ениколопов, Е.Л. Акопян, В.A. Жорин, A.Н. Крючков, В.Р. Нйкольский, В.В. Потапов и Э.В. Прут (71) Ордена Ленина институт мимической физики AH СССР (53) 677.494(088„8) (56) 1. Карбоцепные синтетические волокна. М., "Химия", 1973, с. 355-444., 491-589. ,2. Патент CUR Р 3,546328, кл. 264-171, 1970.
3; Авторское свидетельство СССР
Р 765414, кл. Э 01 F 8/14, Д.980.
4. Патент Великобритании
Р 1419870. кл. В 5 В, 1975 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ВОЛОКОН экструдированием смеси термопластичных гибкоцепных полимеров с разной температурой плавления и с содержанием каждого 10-90 вес.Ъ, о т л и ч а ю шийся тем, что с целью повышения прочности и жесткости волокон, экструдирование проводят при деформации сдвига 5-100 под давлением
0,5-20,0 кбар в интервале температур от температуры на 1 С ниже тем пературы плавления легкоплавкого полимера в условиях экструзии до ком натной с последующим расщеплением полученной заготовки на волокна.
1033591
Изобретение относится к переработке терглопластичных полимеров, точнее к проиэнодству волокон из термопластичных гибкоцепных полимеров, и может быть использонано в химической. промышленности, машиностроении и н сельском хозяйстве.
Известен способ получения волокон из гибкоцепных термопластичных полимерон путем продавливания через фильеры раствора или расплава поли- г0 меров $1).
Недостатками способа являются невысокие разрывная прочность и жесткость полученных волокон. Например, прочность полиэтилена составляет 40-60 кгс/мм (началь ный модуль 200-400 кгс/мм ), поли-. .пропилена — 50-60 кгс/мм (началь
Я г ный модуль 400 -500 кгс/мм ).
Изнестегг также способ получения бикомпонентного волокна экструзией расплава термопластичных полимеров, согласно которому экструзию полиме . рон н расплавленном состоянии ведут раздельно с последующим объединео нием двух мононолокон из разнородных полимеров в одно бикомпонентное волокно на выходе из экструзионного канала (2) .
Недостатками указанного способа являются сложность технологии получения волокна и сложность оснастки для получения волокна.
Известен способ получения бикомпонентных систем типа сердечник-оболочка, например, системы полиэти- 35 лентерефЪалат-политетрафторэтилен 3
Недостатком указанного способа также является сложность технологии.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 40 способ получения синтетических поликомпонентных волокон экструдиронанием смеси термопластичных гибкоцепных полимеров с разной температурой плавления и с содержанием 45 каждого 10-90 вес.Ъ, согласно которому экструдируют расплав смеси по лиэтилена (ПЭ) с полизтилентерефталатом (ПЭТФ) с последующей вытяжкой нолокна с охлаждением $4) .
Недостатком известного способа является низкая разрывная прочность волокна (19-32 кгс/ям ) .
Цель изобретения — повышение прочности и жесткости волокон.
Цель достигается тем, что согласно способу получения синтетических поликомпонентных волокон экструдированием смеси термопластичных гибкоцепных полимеров с разной температурой плавления и содержанием 60 каждого 10-90 вес.Ъ, экструдирование проводят при деформации сдвига
5-100 под давлением 0,5-20,0 кбар в интернале температур от температуры на 1 Я ниже температуры плавления 65 легкоплавкого полимера в условиях экструзии до комнатной с последующим расцеплением полученной заготовки на волокна.
В качестве термопластичных гибкоцепных полимеров используют полиолефины, например, полиэтилен (ПЭ ), полипропилен (ПП ), поликарбонатЫ (ПК ), полиоксиметилен (ПОМ ), полиамиды, например, промышленные полиамиды II@-12, ПА-б,б,, полиэфиры, например полиэтилентерефталат (ПЭТФ), полистирол (ПС), полиметилметакрилат (IINMA ), поливинилхлорид (ПВХ), по лиформальдегид (ПФ) .
Вариантами смесей являются:
ПЭ/ПП, ПЭ/ПК, ПП/ПК, ПЭ/ПЭТФ, ПП/ПЭТФ, ПЭ/ПА, ПП/ПА и другие возможные сочетания, термопластичных полимеров, Возможен также вариант, при котором экструзии подвергают смесь трех полимеров. Во всех случа» ях содержание любого компонента в смеси находится в пределах 10. — :
90 вес.Ъ. ОптимаЛьным соотношением
° ° в с меси дв ух полимеров является
30: 70, 50: 50; 70: 30.
В качестве оборудования для осуществления способа используют прессы, машины типа "Инстрон", экструдеры и т.п. оборудование, развивающее давление и снабженное оснасткой для получения сдвиговых деформаций.
Размеры и форма сечения экструзионного канала могут быть различными и ограничиваются только мощностью перерабатывающего оборудования и типами существующей оснастки.
В процессе экструзии к выходу из канала давление падает до давления окружающей среды, и могут воз никнуть условия, при которых возможно планление легкоплавконого компонента экструдата. Для предотвращения плавления указанного компонента оснастку выполняют с возможностЬю охлаждения экструдата в канале.
В занисимости от вида используе-. мого перерабатывающего оборудования.и оснастки получают пруток, ленту, экструдат фасонного сечения любой конечной длины. Расщепление экструдата на волокна. осуществляют растяжением в продольном или трансверсальном направлении, кручением прутка, ленты и т.п., расчесыванием, плющением.
В качестве оборудования для расщепления экструдата. на волокна используют разрывные машины с плавным возрастанием нагрузки, крутильные устройства, плюшильные станы, чесальные машины и т.п.
Процесс экструзии смеси полимеров ведут при давлениях 0,5-20 кбар.
Снижение давления экструзии от указанного предела не приводит к существенному возрастанию прочностных
1033591
3 характеристик волокон по сравнению с прототипом. Повышение давления экструзии от указанного верхнего предела не приводит в свою очередь к существенному возрастанию физикомеханических характеристик волокон по сравнению с достигнутыми в указанных пределах давления, однако одновременно повышается энергоемкость процесса и цоявляются технологические затруднения процесса, на- 10 пример,. срыв экструзии.
Вышеуказанные ограничения по давлению экструзии в такой же степе" ни относятся и к пределам деформации сдвига (степени сжатия) — 5-100 . 15
Согласно способу пс лучак т 125015000 волокон на 1 мм сечения экструдата. Il p н м е р 1. В экструзионную камеру помещают смесь ИЭ/ПП состава -щ
90:10 мас.%. Смесь экструдируют при давлении 0 5 кбар, деформации сдвига
5 и 135 С (температура плавления полиэтилена в условиях экструзии составляет 136 С). Экструдат охлаж ; дают в канале до 20ОC и после выхода из канала расщепляют на .волокна вытяжкой в продольном направлении.
Получают волокна длиной 50-250 мм.
Площадь сечения моноволокна 80 мкм число волокон на 1 мм< сечения экструдата 15 тыс., разрывная проч;ность волокна 35 кгс/мм, модуль упругости 850 кгс/мм .
Пример 2-59. Процесс получения волокна осуществляют, как в примере 1. за исключением того, что изменяют соотношение компонентов смеси, вид и тип цолимеров, давление экструзии и деформацию сдвига, температуру экструзии и технийу расщепления экструдата на волокна в пределах заявляеьых притязаний.
Параметры процесса н свойства волокон приведены в таблице.
1033591
» !
1
1 I
I I
I
I Ch
»t3
1 X
0I Х
t;o
И е о
Я 03
v п5 03 а х е о е о
Р, I о
Р о о х х Й
1 1«Х .4б 3б O
O t31 а
3х эх I I ба О
4б Е« I I
O I3l а
s
I Ц Ы
1 Х
РЦ Х
»0
1«
v - 1
o K
Х 3 Х
1-»
4ОЦО
ЕОР
KXх
1 Х»0
I »б
ХОМ04
РЗОХ аР о
I t»t O 0» V
03 а o l
1 3Ъ» t 30 Х
I
1 l I
I 1
%-3 с»)
4»Ъ т«г4 «-4
С»Ъ»сЪ tA
» Ъ. 3»» 4
О «.4 с3» с»Ъ
Ф с3 х х
«3»0
»б х е»б е х
1аР«ИЕ»
O X e ttI 9 Р3 Е %
1 Е 04 О»3Ъ
tao o
«»3 I
I с х е х
30 х а еаза!
I Ö I«tO
D О с с
»»Ъ LA
О О с »»
tA Ul с ъ
3 в
Е-»
C/! О О
CO
Д О О
СЧ С Ъ
О О О
44Ъ IA 43Ъ
О О О
lA Ul L0 сч 1
О
« 4
Ю
Ю
Ш
Ю
Ю
tA
LA
3»Ъ
tA
О О
tA tA с Ь
О. О
О О
tA СЧ
» с
О О
tA С!Э
1 х а
1 ае
I t X
»-» 1 !
6$ !
»а» I
1»э Х РЪ
l I« Õ »б
I táхl а е
et;O
30 Х
Е 3 Е
1 Е 3»
»б
Q, с
>,х
3«Х
1 rtt 03
1 а > еао у "0 е 2
1 6» ttt
1 Р3 О
l <б Х
Р (Lt
Г
1 Х о
Е с
Р3
1 V O»33» а °
13!e V
1»б »б о ц о о
1О И
1 о
Х. 0
1 Х Х
Е х х
O rd ttI L0 I O> х а
o e v t х w v о о х! Р3 Р>! !
1
1 I
1
I tO
t
I
1
»»Ъ
I
t
О ОЮ О О.О О О О О
Q D О р . О СО 3 СЧ О О О Ch О
СЧ 3» LA . О . «:) «-4 Ch»сЪ CO Ch «-4 4Ч
0 » С»! С»3 Г»Ъ «»3» С»Ъ С»Ъ «4 СЧ Ю LA 4»Ъ С»Ъ
D 33Ъ О О 00 О\ О
О О 4Ч CO СЧ Ch Ch»»3» 4Ч СЧ О и О с3» С5 «-««-4 СЧ «-4 «-t 4O Ch СЧ СЧ «-! СЧ
»
»3Ъ О О О 43Ъ и ОЪ О О О 0Ъ Ф сО 00 ср сС3 00 cO tA О 0Ъ»«Ъ LO cO
«-4»-3 «-3 «< «««-4 «-4 е 4 (Ч «-4 «-4 г4 «-4
О О О О О
О»»Ъ О О О О О 33Ъ О т4
Ul «-4 «-4 tA «-4 «-3 «-4».4 т-4 IA Ct «-4 л-4
О О О О D
О с с О) с т3» О с
О, О О с «.4 О
lA «-4 СЧ т-4 г«Ю . т.4 СЧ СЧ
3!с, 3!с
»-4 »Ч С»Ъ 3» LA Ю CO Ch т« СЧ» Ъ ч3»
10 33591 е и " 1 о
Р 1 1 о о о о о «-! o o o л м 3 а а
4 3 «3 С«3 («3 ЧР о о о о о о о а ф с3 о о а 3»- о <ч г саа с«3 («3 М М М
9 ф х о
3 о
1
1
О Саа О О
ОЪ О 3 О
Н «-3 («3 (М .Р4
3» о о аса <3 о о м а а Ф Н3 - Н «-3 Н3 Н о аса ю .о ю - rt чъ о ю 1о Ю . Ч 3 Н
И о м о . ю о г r» 3 r» г» 33Ъ «3 а м м м> а
Н Н Д Н Н 3 ь3 М
О . О О о О м а О О О а о о оъ саа 3 c co а со
С«3 С«3 - С«3 Н3 Н Н3 «-3 «-3 С«3 (Ч
СО О О О О О
М а 3 Г Саа О
«-1 «-3 «-3 Н «-3 (ь3
C) о о а î о. о î о а Н4 Н an «-3 an „сР. С«3 а «-3
C) о
O О О О О а «-3 с«3 м сР «й
«3 I
I
1
Г .1 о о о с с сР а aA aA aA
О О О с с с с н «-4 н О О О О О. о о ь
Q C«3
«-3 аА с со
3 О ь ь о о о ь а а е
Еч
0Ъ о о о о о о о о
C0 t» aA C«3 Н ЦЪ а а »»»»»»»»».о о о о о о о о 3 м а co ca а а а
О о
«-!
333 О оъ о о
aA aA
»» о о
333 an о о о о о
СЧ «! а . CCa C» » »» »»» о о о о о со \о а «3 м о cv м «3 ф Ф Ф Ф . О н 3 3 то c co caa ч
Й
I ф
1.3! 1
i ь! хit,l х t
9, 1
И:,: 1
О,1 о о
>t t o ! .
I I ф
1 3Ъ
1 93 (6 ,1 fla ъо
I
1
С 1 о
I 1
I l о
I
1 1
I «a-3 у ! an
1 1
Х х
33! а! хо
c3I Е 9 ! х
Х Р оа
Ю 9 р
«aI 03
fh 9
3О !3
О 6
9 х a3I х
Х
0 о
9 х а5
3Ц о
0 о х
Ра
1033591
9 х х
Э у к
О 0 е
Е» I
Ю
Ю
С1 !
Ю
С1
00 (Ч о о о о
Со U1 Ю р т 00 Ю
М 0» М сч о со о
\О Ch (» Ul
1 (1
1 1 о
I t l Ю
Р»!
03
L A о
Ц о
01 !Х
СЧ Ю O ОР с-1 01 CO м
СЧ с-1 с-1
%-1 м (ч с-! СЧ о о О U1 O
0О т» т-» Ср о о д Ю Ю О Ю
М 0 М М Г- CO Ю Ю с1 с-1 "» с4 » с-1 -1 М < ю с о е а o со ю
С1 Ю СС1 01 01 U1 C3 U1
СЧ сЧ т с-1 с-» с! %-1 т» о о
0 ) Ю
С1 сч а 01 Ю Л О
ЧЭ ЧР с-» ° цр т-1 с-1 СЧ «-» СЧ
1 I
1 I
l 1
1
1 у
Ю Ю
a O Ю Ю -1 01 lA w» M 1A»-1 о о о о о .1 -1 -1» и о
Ю
<Ч
Ю Ю с а а
o o с (Ч СЧ о о о
Ю
С1 ,-1
Ю о ° о,-1 -1 о о
% о
О O в сч с»
U1 о
Е о 0
0О 1:!
П) сч 1:!
Й
O o
И с1 »
Д Ю
1:»
o o с-1 СЧ о ю
01 00
O. О
U1
o o
М у о
Ю.
Ю
%-»
Ю о о :О Ul с. ,о о сЯ U1 о о
U1 сс1 1 .
Ю Ю о о о о M P1 М М о о о о г
Ю м
Ю ! ж
О1 Ч0 I 00 СЛ г» » с"! т-1 с-1
U1 1с1. I 0O
СЧ СЧ СЧ (Ч СЧ м сч
g I!! I
О !
Х I!
» 1
Щ !
Х 1
z 1
Э 1
»3
О!
Ц 1
I !
1 .0
I
1
1
1
I .I
I 1
Ql х
2, ф
Х
Еч !
1»
Ф о х а
1-
ttj
Д Il!
9 х
1Е е
SI K
I» lO 1 I
00 О
Х С4 Е» 1
m Ц х ж
9 х х
0Д
Л
Р III о о о
0
С1» х
1»
Я х
С4 о
6 х
Ф II1 о о х х
0 Р ,"ь ъ
Е» !» х ф ае 1-4
IlI Х Э и 10
1 со е = о х а K ы
01 Ц 01 х о ж Е ж
О О O О (-) л о о о
eV С! Ю ср г-1 <Ч СЧ М сч сч
10 33591
1г
-- ф
Ф »33 Ф к аЫ
Ф O OR ч A Cf. о с» е
v и t Ф о и Е й1
Ф f6
Ы:"3 3С Ф Х «С
О Фgо g I»3;р.о а, И
1
I о о в ь
О в сЧ о (c» а сЧ
1 I
1 1
I I
1 I
I ц 1
1 3 р
С-3 3 Н С . 3 Н
co. м LA м м аА
; a«»»Ф М М «3 «-3 ю r в м м м
° -» . «-4 « "3! !
I
33 а а.. о ас» сс» в
Ч 3 . Н
0 »A an an
«» м м о .Н 3 СЧ
4Ъ1. Ч» ж
I н
О О О О О О сч сЧ сч «с < «с 3
О
С»
«» о .о о
«-3 «-3 Ф о
« а о. о
° » ° » аА О сч сч о о о ъ. « . с
О lan О CV
1м 4 C«3 «-3
3 о о о сч м з о о сч с о о о а CO. an
Ь, Ь о о аА
« ь
1сЧ! о
I t м
1, 1
1 о
1 1
Л
I ,1,3 о
Н! сч о
С» о о о съ о о о с » !
1 сч.. м «Ф аА ч» с Ъ М М . М М ъ3с н сч м сч сч сч в о сч. м . м
6 ж
„31 t 3 ! а и
1 О,о с», 34
I l
à — 3
1
13
I
1
1 I
I I 3
I
1 "1
I
3- — 1
1 1
1 м о ф
0 g
-ж 3.3 ж н
8 о о a) о
3 о О О ь О о О о о co w о со а о о. о а 3 О 3 сС» СС» СО «3 а «С rl О ГЧ а в н сч сч м м e w aA ao о а о м е 3 а в в о м а о
«4 «.3 «.3 е-3 «-3 Р «-3 «-3 СЧ о о о о о о о в в со а О м м м
СЧ «-С СЧ СЧ СЧ «4 «-3 «-3
3»Ъ О О:О О О О О О .О О О О О
«-4 -СЧ СЧ М С » !» aA В В В «-3 СЧ СЧ .. «., Е о .а î î .о о о о о о о о о в а а t м м а w н e ac» co.
1033591
14 х х е
v о и е х х
III
Р3 е
v л о
K и о а
04 ф
Р
2 и е и
C4I
Рт!
I (Ю I !
О lA со
1.0 ОГ) м м
Ю
Ю с!\
ГЧ
Ю
Ю
1 с о о m
СО М тФ N М тУ (V O т-1 т-1 т"1 т-1 т-1 1О Гт! Гт4 о
ГЧ т-1
Ю
ÑO т-4 а щ л л О1
М М . Г М СГ! т-1 т-1 т! Ф Х т4 т т-1, т-4 т-1 т-1 т-1 О т-4 т-1 сО М lA ю сГ\ м тФ т3 сГ!
<Ч М М,Ч, 4
Ю
Г 1 т 1
Ю о o o o г- г- м м т-4 т-1 Р4 ГЧ о о о со в о т.4 Гт! о о о о м т-1 tV т-4
О о
D D О О О O О т4 М CA lA lA СО tA тЗ
Ю
Ю т 4 ь о о т-4 т-1
Ю
Ю
° Л
Г т-4
4Г)
lA ГЧ Г4
М о о
Гт! м
О ГЧ ГЧ во э с
4 4 O
О1
СГ ln Ю
М М о о т-4
I о о
lA lA о о с!ъ
lA О ) о о о
lA Ol Ch о о о
Ul т-1 т-1 о о И о
О1 От И CO о о Cci o т-1 т.4 Х Гт4 о !
Ю м о т-4
Ю о с!! ! ф !т ф с !т ф:!т: ! Оъ О т-1 Гт4 М т3 О 1
1I с4 Г1 м м м м м
I к ж е "м Ю ! Г1 М Г!
О т4 ГЧ тй Ф Ф
Д I
0 ! ц I
1!I ! ! ! I
Е I ! х ! е !
К ! г» I о Ц вЂ”, а !";
I !
I I I ! i !
I I
I I
I ! ! ! !
I К) !
I ! ! I !! ! ! !
1 — !
I ! ! ! у !
I !
I ! !
Г I х и н
Я
» ф
0 О о ! х
I е х о.
Ц о
o o с-> ю o,о ю т-1 т-4
Х о х A !
1О Х еих х п,х хее
SРЦ
K vs ххм н ап, и ни
fcI Е
С! mx е о
» е 6
Х . 0 х е
2 е и о о
Р Г4, Х
v, m е
04 х
О О О О CS О
О О СО t ГС CA О о 4 м m о ю 4
М ГЧ М Л
О О О O О О
<Ч Л 1 М ММ
O О О О О Ю
СО lA М 1 Г 1 е
X Ж
Е е td ! н х !
С Х ох
Х Ф и, Я и
»
11!
0 о ю е т3 сО Х
Ю т! х
Х о
Ц о
16
1033591
\
I
t е 1
Ю Х Э
Ф хх х! ю х
Ф !«att х х аа v 0 Ф с!
Q m o оо о ха Е
aa) Ц
И о ."1 в
Ф х х
П! х Э
Ia! о
Ф,О Е«
atI х
Си о
> о о о
«! сп Э сО t х
Ф о
Ц о
X эох ххх хдх х t«Ф
ttt o t."
Х Cf Itt ое
ta аа
9"5 адх.I g ) « о tat а
I I ! и й и й В ! I I I I о
L, о о о. о о .э
aA (ю м м <ч о . о о о о м н!
D Ю с» о ао
<ч
D
Ю
«Р м н4
О О о о н ю м (ч о о
О О
СО ОЪ м сч
CO н н н1 м м " cnt м о
«У сч с»
О о о
% о о н4 н о а
В М а о н сч
О о н an
° Ф «3 с Ь о о
ЧЪ 1О
3Ь % н4 аа»
М н о а
« а о
М
Ви
Х
Vo IIIo дм ф+Ф сч о ttID нм )!н ! хо eo «! Вл н (go ф„Яλ
go
Хо ин
М о ф иЪ х
О О О О NO ж н н н Ем
& е о о о йо
Н СО ОЪ Ch Й «<Ч
О О О О О О сч м с1 м м м
О О О О О О а г- t г-. л!
Ch
D а О О О м «! с» ю w (ч 1л иъ е 1л м (ч н4 <ч н сч сч н сч (ч
Ч Ch e СО О м СО м м «! м м сО ah «3 м м «Р (ч н4 н4 н . н н4 н
О О О D О О an О ф О О О а о н и е t e м an «t <ч сч н4 н1 (ч н (ч <ч и н! н «-1 н! н4 ь
О О О О О О О о о о о
an ю an an an а an «t in w an an an
Ф:Ь г- со в D w <ч м в о н «! а ч»
«! а иЪ an а М и а а а иЪ
1!
l м (ч и
I о а м н < !
О
«У
I
« ! 3 и1! а
I ч !
Ц
103:3591
Составитель И. Девнинд
Редактор T. Кугрышева Техред M. Tenep Коррек r îð М . дарии к
Тираж 461 Подписное
BHHHIIII Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 5569/29
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная„, 4
Таким образом, изобретение позволяет получить волокна из термопластичных гибкоцепных полимеров, имеющие разрывную прочность в 5-6 раэ выше, а модуль в 4-8 раэ выше по сравнению с волокнами, полученными известным способом.
Использование волокон, полученных по изобретению в намоточных изделиях и в композиционных материалах в качестве армирующих добавок, позволит на порядок уменьшить содержание волокнистого армирующего материала при сохранении прочностных характеристик изделия и увеличить прочность изделия при неизменном co- < держании армируюШего материала,
