Способ получения синтетической волокнистой массы

 

Сс(оз !. оеетских

<((! 543442

СоциалистическиХ

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 11.10.72 (21) 1836561/05 (51) М. Кл. - И 01F 6/04

D 04H !/56

D 21Н 5/12 (23) Приоритет — (32) 12.10.71 (31) 79856 (33) Япония

Опубликовано 30.12.76. Бюллетень ¹ 48

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 677.4.678.029..5:676(088.8) Дата опубликевания описания 15.0-1.77 (72) Автор изобретения

Ипос Гра!!сц

Ха((то Енемори (Я по! ия) Иностранная фирма

«Краун 11еллербах Интэрнэшнл Инк (США) (7I) Заявит< ль (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ВОЛОКНИСТОЙ

МАССЬ1

Изобретение относится к промышленности пластмасс, В частности и получсни10 синтетической волокнистой массы, пригодной для производства бумаги и нетканых материалов.

Известен способ получения синтетической волокнистой массы пропуском раствора полиолефина из зоны высокого давления в зону низкого давления.

Волокнистая масса, полученная известным способом, характеризуется низкой константой сжимаемости (волокнистые частицы имеют невысокую удельную поверхность) .

Цель изобретения состоит в получении волокнистой массы с высокой константой сжимаемости, т. е. волокнистых частиц с развитой удельной поверхностью.

Поставленная цель достигается тем, что перед пропуском из зоны высокого в зону низкого давления раствор полиолефина диспергируют в воде при объемном соотношении растворителя и воды 0,5 — 2: 1 и нагревают при 130 †1 С до образования давления в дисперсии 6 — 20 кг/см .

Пример 1. В 5-литровый автоклав, оборудованньш мешалкой и рубашкой, через которую вводится водяной пар под давлением 10 кг/см для нагрева автоклава, прибавляют постепенно при перемешивании 100 г полиэтилена (мол. вес 28000, индекс расплава 14), воду 2 л, и-гсксан 1 л, поливиш(ловый спирт (степень омыления 86,5 — 89 мол. %, степень полимеризации свыше 1500, вязкость 4%-ного

5 водного раствора при температуре 20 С равняется 30 спуаз) 2,5 г и неионцое поверхностно-активное вещество (этиленовый эфир алкилфенола) 3,0 г. Сначала растворяют полиэтилен при перемешпвашш и нагреве до темпе10 ратуры 140 С; при этом в автоклав вводят азот. Полиэтилен полностью растворяется при поддержании те.;(пературы на указанном уровне в тсченпе 30 м(ш. Вязкость раствора составляет 100 спуаз. После этого вводят воду, 15 (!оливиниловый спирт н поверхностно-активное вещество и смесь выдерживают при указанной температуре в течение 30 мин, что приводит к образованшо гомогенной суспензии.

Эту суспензшо подвергают мгновенному испа20 рспию при атмосферном давлении, при подаче ее из зоны высокого давления в зону с низким (атмосферным) давлением. Процесс мгновенного испарения проводят в течение примерно 15 сск до тех пор, пока избыточное

25 давление внутри автоклава не снизится с 11 до 1 кг/см . Полученный из полимера волокнистый материал отделяют от находящегося в парообразном состоянии и-гексана в емкости

541442 для выпаривания. Давление внутри емкости для выпаривания поддерживается на уровне атмосферного, а температура в конце процесса мгновенного испарения составляет 80 С.

Полимерный волокнистый материал, полученный описанным способом, содержит остаточный н-гексан в количестве менее 0,5 /О и подвергается размалыванию в смесителе, что приводит к получению измельченной бумажной массы. Прочность волокон этой бумажной массы составляет 3 г/денье.

Пример 1 (сравнительный) . В аппарат, описанный в примере 1, помещают полиэтилен 105 г и н-гексан 3 л.

Содержимое автоклава перемешивают и атмосферу внутри системы заменяют азотом, после чего производят нагревание до 140 С.

Вязкость раствора составляет менее 100 спуаз. После выдержки при указанной температуре в течение 30 мин содержимое автоклава переносят в зону атмосферного давления, для мгновенного испарения, подавая это содержимое из зоны высокого давления в зону низкого давления. После этого и-гексан удаляют путем центрифугирования и полимер промывают четырьмя порциями воды по 1 л и центрифугируют, что приводит к получению водного шлама, в основном не содержащего гексана. Этот шлам размалывают, что приводит к получению размолотой бумажной массы.

Синтетическая бумажная масса имеет прочность, составляющую только 0,6 г/денье, и не пригодна для изготовления листов отливкой.

Пример 2. Полипропилен (мол. вес

240000, индекс расплава 12,0, индекс изотактичности 96,5, характеристическая вязкость 1,9), воду 2 л, и-гексана 1 л, поливиниловый спирт 2,5 r и неионное поверхностно-активное вещество 3 г перерабатывают, как описано в примере 1, с тем исключением, что применялось для подачи из зоны высокого давления сопло и полученный в результате мгновенного испарения полимерный волокнистый материал размалывают в течение 15 мин.

Прочность синтетической бумажной массы соответствовала 2,5 г/денье.

П р и мер 2 (сравнительный). Полипропилен 30 r и н-гексан 3 л перерабатывают, как это описано в сравнительном примере 1, с тем исключением, что после центрифугирования шлам в гексане заменен шламом в воде в соответствии со способом, описанным в сравнительном примере 1. После размалывания в течение 15 мин получена синтетическая бумажная масса. Полученная бумажная масса была хруп кой, подобно стеклянным волокнам и прочность ее соответствовала только 0,2 г/денье; она непригодна для переработки отливкой, имеющей своей целью получение листового материала.

Пример 3. Гомополимер 4-метил-1-пентена 100 г, воду 1 л, бензол 2 л, поливиниловый спирт 2,5 г и неионное поверхностно-активное вещество 2,5 г перерабатывают, как описано в примере 1, а жидкость (суспензия) подвер10

65 гают мгновенному ис аренгпо прп температуре 140 С. Полученный волокнистый полимерный материал размалывают и течение 5 мин.

Полученный продукт обладал прочностью, составляющей 1,0 г/денье.

Пример 4. Полипропилен 70 г, полистирол 30 г и гексан 1 л нагревают до температуры 150 С и выдерживают при указанной температуре в течение 30 мин для растворения твердых материалов. Затем к раствору прибавляют 3 г поверхностно-ак1ивного вещества и 2,5 г полившпглового спирта, растворенных в 2 л воды, и смесь перемешивают под давлением в течение 30 мин для получения суспензи и, которую после этого подвергают мгновенному испарению при атмосферном давлении. Полученный волокнистый материал размалывают в течение 10 мин для получения синтетической бумажной массы. Прочность этой бумажной массы соответствовала

2,5 г/денье.

Пример 5. Полиэтилен 100 г, воду 2 л, н-гексан 1 л и поливиниловый спирт 1 г перерабатывают, как описано в примере 1, и подвергают мгновенному испарению при температуре 140 С. Образовавшийся волокнистый материал представляет собой скопление волокон, обладающих несколько большей твердостью, чем продукт, изготовление которого описано в примере 1. После размалывания в течение 30 мин прочность волокон составила 2,1 г/денье.

Пример б. Полиэтилен 100 г, воду 2 л, н-гексан 1 л и жслатину 3 r перерабатывают, как описано в примере 1, и подвергают мгновенному испарению при температуре 140 С.

Вязкость раствора составляла примерно 100 спуаз прп 140 С. Полученный волокнистый материал размалывают, образовавшиеся волокна характеризовались прочностью, составлявшей 3,0 г/дснье.

Пример 7. Полиэтилен 70 r, порошкообразный карбонат кальция 30 г, воду 2 л, н-гексан 1 л, поливиниловый спирт 2,5 г и неионное поверхностно-активное вещество 3 r обрабатывают, как описано в примере 1, и подвергают мгновенному испарению при

140 С. Вязкость раствора составляла примерно 100 спуаз при 140 С. Полученный таким способом волокнистый материал размалывают, что приводит к получению синтетической бумажной массы, содержащей примерно 27О/О по весу карбоната кальция. Прочность бумажной массы соответствует 1,0 г/денье. Этот пример показывает, что к дисперсии, для изменения характеристик получаемых волокон, могут быть прибавлены модифицирующие агенты, такие как пигменты.

Пример 8. Полиэтилен 50 г, н-гексан 1 л, воду 2 л, поливиниловый спирт помещают в

5-литровый автоклав, используют до получения суспензии аналогично примеру 1. Компоненты нагревают при перемешивании в течение 30 мин для получения однородной диспер541442

Таблица 1

Му 10

Образец

2,93

2,65

2,16

0,06296

0,00434

0,00434

1,54

1,17

1,26

28

0,340

0,309

0,309

1,0

8,0

6,2

7,1

Му — средневязкостный молекулярный вес;

Я вЂ” гидродинамическая удельная площадь поверхности, V — гидродвнамический объем„ мл/г;

М и N — константы сжимаемости;

DT — время стеканвя, сек;

DF — фактор стекания, сек/г.

Т аб лица 3

Т аб лиц а 2

Поливиниловый спирт/ полимер

Число пропусков через машину при зазоре между дисками в 0 микроновв

Число пропусков через машину при зазоре между дисками, 10 мк

Гексан— вода, объем/ объем

Температу ра, С

Концентрация в нгексане

ОбраОбразец

Му зец

65 — 70

70 — 80

1/1

1/2

1/2

65000

23000

60

41000

Т аблица 4

Мч 10

Образец

0,78

0,266

0,270

0,245

0,274

0,218

0,0072

0,00695

0,0101

0,00635

0,0124

5,5

0,88

0,83

0,70

0,93

0,81

1,95

1,88

1,83

2,03

2,24

5,1

5,7

5,3

0,89

0,65 сии при температуре 140 С. После этого дисперсию подают через трубопровод и сопло для мгновенного испарения.

Волокна собирают, не подвергая их размалыванию. Средняя длина этих волокон составляла свыше 100 мм, и некоторые из них были, по существу, непрерывными. Они представляли собой весьма прочные полые трубочки, средний диаметр которых находился в пределах 30 — 180 мк, а стенки этих трубочек состояли из тонкой пленки со средней толщиной менее 2 мк.

Пример 9. Опыт, описанный в примере 8, повторяют с использованием 70 г полиэтилена. Вязкость раствора полимера в гексане составляла 400 спуаз при 140 С. Характер структуры и размеры волокон по существу такие же, с тем исключением, что полученные волокна более длинные и более прочные. Эти

Рабочие условия приведены в табл. 2.

Пример 3 (сравнительный). Полиэтиленовые волокна, изготовленные в соответствии с известным способом. Полученные результаволокна являлись особенно пригодными для использования в производстве нетканых материалов и других материалов этого типа или же онп могли быть подвергнуты размалыва5 ншо пли сортировке для применения в качестве заменителя целлюлозной бумажной массы.

Пример 10. Получены полиэтиленовые волокна по примеру 1, процесс мгновенного

10 испарения осуществляют через шариковый клапан с диаметром 6 мм. После этого волокна размалывают в однодисковой сортировочной машине. Рабочие условия и условия размола приведены ниже. Полученные волокна

15 испытывают для определения характеристик стойкости к стеканию. Кроме того, проводились испытания для определения времени стекания и фактора стекания. При этом получены результаты, приведенные в табл. 1.

Условия размалывания даны в табл. 3. ты характеристик стойкости к стеканию приведены в таб ч 4

541442

T абл ица 5

Сопротивление разрыву

Отношение гексан — вола, 5/10, г пропилена/л гексана

Кажущаяся плотность, Г/СЛ1

Вес основь., r/i

Непрозрачностьь, Сопротивление надрыву, т

Нулевой пролет, КЛ1

Калибр

10 а, л1л) г/см

200

418

3I2

346

357

301

62,8

50,7

60,4

59,5

60,9

0,150

1,6

2,5

2,8

3,1 ,7

0,22

0,31

0,30

0,39

1,10

97,2

95,3

97,3

96,3

97,0

5

11

11,0

14

160

0,162

О, 174

0,166

0,202

Соотношение гексаи — вода 75/10

100

386

ЗЗ6

330

60,0

55,7

59,2

0,155

0,165

0,179

95,9 2

95,8 3

0,38

0,55

0,77

2,2

2,3

3,0

2,4

96,G 3

Соотношение гексан — вода 10/10

100

73,2

61,7

60,2

0,158

0,168

0,196

94,1

95,9

95,9

468

367

306

0,31

0,44

0,62

3

3)

2,0

2,3

2,2

Табли11а 6

Степень пол1ола при отношении гексан — вода

Полипропилен, г/л

7 5/10 1 O/10

5/10

15/10

100

559

497

483

417

426

41G

350

373

566

Можно за IeTIITh, ные по настояп1ему способу, обладают болee благоприятнымп гидродппампческпмп хаоах— теристикал)и 1!,ònrrèä11 поверхпост11, константной сжимаемости и време!IEI стенания.

Пример 4 (сравнитсльи1,1й). Использл юпоропдкообразный пол1нтропилеп (мот. I) c

160000, индекс раси.чава 55, характеристп 1"-".кая вязкость 1,.5 и индекс изотакти1ностп 94 7 и прибавляют к íему 1% полпвинило. - . спирта из расчета на вес полипропилена. Вя"кость поливинилового спирта, его 4%-ного оаствора в воде ври температур пе 20 C равна 5 3 а степень омылсния 98,5 — 100%; cтепеHb голпмериза11ии составляла IP1!ee 000. По и.», еп растворяют в и-гексапе в автоклаве, зат л прибавляют воду и поливиниловый спирт rr автоклав продувают азотом. Смесь иеремcr!" ивают в течение 30 мин для получения д11спе1)сии, которую нагревают до температуры 160 C под давлением 15 кг/см, После этого,zrrcr!Cr)cI!In выгружают г, зону с атмосфс1)ным давлеI .EipIr пс т1)уб)о111)оводу ч- ðåç сопло.

ПОО1у-т, состоя111пй из !спрерывпых воло.п>!, пел;е.1лс) по плзмалывалот 01)и скорости

5 10.,00 oui, i!1!и 0 те !err!re 20 .i!E!rr, I!pr! !rape

:о."1 температуре около 10 С и конс1ной темп;)ату;). размалываппя около 40 С, при 110!I;:eIr1 ) 1I1EI lI продукта и c r ccrrтеле, cnn TBe Tc Tву1ог .ей 10 г волокон па 1 л воды. Проведсп

10 р:д î",h!Tnâ с повь101авп1имися соотнои:ениями между гексапом и водой в ряду 5/10. 7,5/1О и

10 10 пз па".-PT8 и". Обьсмы. Для ка)кдого из

;.казаннь1х соот11nrrrc!IIIII между гексапом и 30д,ой ОПЫТЬ1 П1)оаот11ЛИСЬ CO C.-re r IО!Е)ПМИ КОН гептпациями полимера: 25, 50, 75. 100 и

200 Г rra r раетВОПИтЕЛя. г)ыл11 исследованы характеристик;1 изготовления листовых материалов отливкой и полученные результаты приведены в табл. 5 и 6.

20 В табл. 7 ппиведены результаты влияния температуры. Характеристики отливки листовОго материала лапы v, табл. 5, 541442

Таблица 7

Сопротивление разрыву

Начало размалывания

Сопротивление надрыву, г/лист

Кажущаяся плотность, г/см

Непрозрачность, %

Вес основы, г/м

Нулевой пролет, км

Калибр

10, мм

Конец размалывания г/см

П р и и е ч а и и е. При более высокой температуре размалываиия всегда образуются более длинные волокна. ч а ю шийся тем, что, с целью получения волокнистой массы с высокой константой сжимаемости, перед пропуском раствор полиолефина диспергируют в воде при объемном со5 отношении растворителя и воды 0,5 — 2: 1 и нагревают при 130 †1 С до образования давления в дисперсии 6 — 20 кг/см .

Формула изобретения

Способ получения синтетической волокнистой массы пропуском раствора полиолефина в органическом растворителе из зоны высокого давления в зону низкого давления, о тл иСоставитель В. Островский

Техред И. Карандашова

Редактор Л. Герасимова

Корректоры: О. Тюрина и 3. Тарасова

Заказ 125/б Изд. Хв 1926 Тираж 575 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 (16 — 41) (1б — 41) (60 — 70) (74 — 78) (11 — 43) (63 — бб) (77 — 78) 60,5

60,5

57,5

54,7

52,3

49,6

46,8

246

258

234

262

277

260

0,245

0,232

0,222

0,233

0,199

0,179

0,180

96,1

96,7

95,6

94,8

96,0

95,2

95,0

14

1

2

1,01

1,07

1,03

1,08

1,03

0,88

0,85

110

3,8

18

20

1,6

0,8

0,8

0,6

4,6

1,5

0,6