Спосіб одержання волокнистого матеріалу

1 Спосіб одержання волокнистого матеріалу, що передбачає пластикаціюта формування суміші двох полімерів, один з яких є волокноутворюючим, через плоскощілинну фільєру, здійснення фільєрної витяжки з прийманням в охолодженій рідині із подальшим термоорієнтаційним витягуванням, який відрізняється тим, що як другий полімер обрано також волокноутворюючий полімер, а після термоорієнтаційного витягування здійснюють механічне розволокнення 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як волокноутворюючі полімери використовують поліпропілен та поліетилентерефталат у складі 10% 60% 90% - 40% Винахід відноситься до галузі одержання волокнистого матеріалу, та може бути використаний для виготовлення тканин та корду технічного призначення, а також для виготовлення ниток, мотузок та канатів Відомий спосіб одержання волокнистого матеріалу екструдуванням розплаву суміші двох полімерів, один з котрих матриця, а інший волокно утворюючий, охолодженням щойно сформованого волокна до кімнатної температури, екстрагуванням матриці з суміші та з термоорієнтаційним витягуванням (патент Великобританії №1280676, кл В 5 В, опублік 1972) У якому, як волокно утворюючий полімер використовується поліетилентерефталат За цим способом, волокна у вигляді неперервного пучка, утворюються при використанні 80% волокно утворюючого полімеру та 20% полімерної матриці Формування стрічки відбувається через плоско-щільову філь'єру, з наступною філь'єрною витяжкою з прийманням у воду Як волокно утворюючі полімери використовують полівінілхлорид, поліетилентерефталат, поліаміди, полюлефіни В даному способі завдяки використанню відмивання полімерної матриці відомий спосіб складний та енергоємний За даним способом важко одержувати волокнистий матеріал однорідної структури, та забезпечити прийнятний рівень фізико-механічних показників Також у даному способі, щоб забезпечити гомогенізацію полімерної суміші використовується складне екструзійне обладнання рюючим, через плоско-щільову філь'єру, здійснення філь'єрної витяжки з прийманням у охолодженій рідині, з подальшим термоорієнтаційним витягуванням (авторське свідоцтво СРСР №705013, МПК6 DO1F6/88) У відомому способі другий полімер із суміші полімерів є матрицею для волокно утворюючого полімеру Матриця екстрагується розчинником після філь'єрної витяжки та охолодження Завдяки використанню відмивання полімерної матриці відомий спосіб складний та енергоємний За даним способом важко одержувати волокнистий матеріал неперервної довжини, так як процес відмивання полімерної матриці, як основна стадія утворення волокнистої структури, займає багато часу, тому фактично даний метод є періодичним Відомий спосіб одержання волокнистого матеріалу, що передбачає пластикацію та формування суміші двох полімерів, один з яких є волокно утво В основу винаходу покладено задачу створити такий спосіб одержання волокнистого матеріалу, в якому шляхом вибору полімеру та введення нової операції - забезпечилося б одержання волокнистого матеріалу безперервної довжини, та спрощення процесу його одержання Поставлена задача досягається тим, що здійснюють пластикацію та формування суміші двох полімерів, один з яких є волокноутворюючим, через плоско-щільву філь'єру з здійсненням філь'єрної витяжки з прийманням в охолодженій рідині, з подальшим термоорієнтаційним витягуванням, згідно з винаходом, як другий полімер обирають також волокноутворюючий полімер, а після терморієнтаційного витягування здійснюють механічне розволокнення Доцільно В ЯКОСТІ ВОЛОКНО утворюючих поліме рів використовувати поліпропілен та поліетилен 00 ю 45748 терефталат в складі 10 - 60% 90 - 40% Формування суміші двох волокно утворюючих полімерів через плоско-щільову філь'єру з філь'єрною витяжкою, з подальшим термоорієнтаційним витягуванням стрічки та механічним и розволокненням на тріпальній або чесальній машині, забезпечує одержання волокнистого матеріалу безперервної довжини та спрощує процес його одержання Спосіб одержання волокнистого матеріалу заключається втому, що суміш волокно утворюючих полімерів поліетилентерефталату та поліпропілену розплавляють, гомогенізують на екструзійному обладнанні та формують через плоско-щільову філь'єру при температурі 248 - 250°С, з подальшим охолодженням поєднаним філь'єрною витяжкою Охолодження відбувається в воді, або іншому рідкому охолоджуючому середовищі В процесі охолодження відбувається орієнтація волокнистої структури макромолекул в полімерній суміші за допомогою витягання стрічки полімеру Одержана волоконна структура фіксується охолодженням Після охолодження сформований у вигляді стрічки матеріал піддають термоорієнтаційному витягуванню при температурі 100 - 160°С при цьому кратність витягання може досягати 3 - 5,5 В результаті чого волокниста структура утворена в процесі формування орієнтується та ущільнюється Після цього матеріал надходить на механічне розволокнення за допомогою чесальної або тріпальної машини В результаті, одержують волокнистий матеріал, що складається з суміші волокон поліпропілену та поліетилентерефталату Запропонований спосіб на відміну від відомого передбачає механічне розволокнення, котре просте в реалізації і може здійснюватися на існуючому обладнанні Також даним способом одержують волокнистий матеріал з високими фізико-механічними показниками, та з можливістю їх регулювання в потрібному напрямку, шляхом зміни складу волокно утворюючої суміші та зміною кратності витягування При даному способі одержується волокнистий матеріал, що складається з волокон поліпропілену та поліетилентерефталату циліндричної форми з діаметром волокон від 0,5 до 200 мікрон Матеріал відрізняється високою МІЦНІСТЮ та дозволяє одержувати волокнистий матеріал неперервної довжини При даному способі одержання волокнистого матеріалу використано суміш полімерів поліетилентерефталату та поліпропілену котрі в розплаві не взаємодіють один з одним, а хаотично розподіляються один в одному В залежності від складу суміші змінюються фізико-механічні характеристики волокнистого матеріалу, а також здатність полімерної суміші до волокно утворення Найлегше розволокнення відбувається складі суміші ПЕТФ40% / ПП-60%(мас), але дана суміш має невелику МІЦНІСТЬ Найбільш придатною є суміш складу ПЕТФ-50% / ПП-50%, котра забезпечує високу МІЦНІСТЬ та легко піддається розволокненню Якщо вміст ПП в суміші буде меншим 10 - 15%мас то суміш розволокнюється погано, а одержані волокна мають великий діаметр (100 - 200 мікрон) Якщо вміст ПЕТФ в суміші буде меншим 10% до полімерна суміш не придатна до механічного розволок нення В полімерні суміші використано поліпропілен з якомога більшою температурою плавлення, щоб запобігти деструкції останнього під час переробки при високих температурах На діаметр отриманих волокон суттєво впливають кратність філь'єрної витяжки та термоорієнтаціиного витягування Вплив цих параметрів для волокно утворюючої суміші (50 / 50% - ПЕТФ / ПП) зазначений у таблиці 1 Таблиця 1 Кратність фільєрної витяжки Кратність тер- МІЦНІСТЬ Середній моорієнтаціи- волокнис- діаметр ного витягу- того мате- волокон, вання ріалу, мПа мкр 500 500 500 500 400 300 68 64 56 0,5-1 1,5-2,2 1,8-4,5 400 500 63 0,6-1,2 400 400 50 1 -3 400 300 48 3-8 300 500 59 0,5-1,6 300 400 52 10-35 300 300 49 35-65 200 500 61 1 -2,5 200 400 56 2-6 200 300 48 6-12 При формуванні стрічки з суміші ПЕТФ + ПП відбувається розмежування полімерної суміші на волокнисту структуру, котра формується в процесі формування через плоско-щільову філь'єру та фіксується при фільє'рній витяжці розплаву поєднаною з охолодженням Якщо при формуванні не використовувати орієнтацію поєднану з охолодженням, то волокниста структура не набуває орієнтації вздовж напрямку формування, та вона має хаотичний характер Гаряче витягування дозволяє орієнтувати одержану волокнисту структуру суміші, що призводить до значного зростання МІЦНОСТІ, та до значного зменшення діаметру волокон у матеріалі Якщо гаряче витягування не проводити, то матеріал після механічного розволокнення має невелику МІЦНІСТЬ, та великий діаметр волокон Гаряче витягування необхідно проводити при температурі 100 - 150°С Підвищення температури вище 150°С призводить до розплавлення ПП волокон та злипання волокнистого матеріалу Якщо витягання проводити при температурі нижче 100°С то волокнистий матеріал не набуває необхідної гнучкості макромолекул, завдяки чому витягання не відбувається, при прикладанні напруження він розривається Приклад 1 Гранульовані поліпропілен та поліетилентерефталат у співвідношенні 50 / 50%мас , піддають перемішуванню Одержану суміш сушать при температурі 150°С на повітрі на протязі 2 годин Суміш пластикують, гомогенізують на екструзійному обладнанні, та формують через плоскощільову 45748 філь'єру Ш = 20мм, В = 1мм при температурі прикладі 1 після чого сформовану стрічку піддають 250°С Сформовану стрічку з волокно утворюючої філь'єрній витяжці з кратністю витягання 500% суміші приймають у воду при температурі 5°С з Далі охолоджену стрічку піддають термоорієнтакратністю філь'єрної витяжки - 500% Отриману ційному витягуванню при температурі 120°С з крастрічку піддають термоорієнтаційному витягувантністю 600% Далі проводять механічне розволокню 500% при температурі 140°С Отриману орієннення, як у прикладі 1 В процесі механічного товану стрічку піддають механічному розволокрозволокнення стрічки не розволокнювалися ненню Механічне розволокнення відбувалось Приклад 6 шляхом протягування стрічки під малими через Суміш волокно утворюючих полімерів складом систему тонких стержнів, та застосуванням кру50% ПП та 50% ПЕТФ, формують як у прикладі 1 чення в протилежних напрямках В результаті бупісля чого сформовану стрічку охолоджують без ло одержано волокнистий матеріал з середнім філь'єрної витяжки Далі охолоджену стрічку піддіаметром волокон 0,5 - 1мкр МІЦНІСТЬ на розрив дають термоорієнтаційному витягуванню при темстановила 68мПа Матеріал складається з непепературі 140°С з кратністю 200% Далі проводять рервних волокон, з високим ступенем орієнтації та механічне розволокнення, як у прикладі 1 В реоднорідною товщиною волокон зультаті було одержано волокнистий матеріал з слабко вираженою орієнтованою структурою, сеПриклад 2 редній діаметр волокон становив 1,5 - Юмкр , МІЦСуміш волокно утворюючих полімерів складом НІСТЬ на розтягання становить 45мПа 60% ПП та 40% ПЕТФ, формують як у прикладі 1 після чого сформовану стрічку піддають філь'єрній Приклад 7 витяжці з кратністю витягання 500% Далі охолоСуміш волокно утворюючих полімерів складом джену стрічку піддають термоорієнтаційному витя5% ПП та 95% ПЕТФ, формують як у прикладі 1 гуванню при температурі 140°С з кратністю 500% після чого сформовану стрічку охолоджують без Далі проводять механічне розволокнення як у прифіль'єрної витяжки Далі охолоджену стрічку підкладі 1 В результаті було одержано волокнистий дають термоорієнтаційному витягуванню при темматеріал з середнім діаметром волокон 0,5 пературі 160°С з кратністю 200% Далі проводять 1,5мкр , та МІЦНІСТЮ 57мПа механічне розволокнення, як у прикладі 1 В результаті стрічка розколюється на декілька тонких Приклад З жилок різної ширини, а тонка волокниста структура Суміш волокно утворюючих полімерів складом не утворюється МІЦНІСТЬ на розрив становила 30% ПП та 70% ПЕТФ, формують як у прикладі 1, 78мПа після чого сформовану стрічку піддають філь'єрній витяжці з кратністю витягання 500% Далі охолоПриклад 8 джену стрічку піддають термоорієнтаційному витяСуміш волокно утворюючих полімерів складом гуванню при температурі 160°С з кратністю 300% 70% ПП та 30% ПЕТФ, формують як у прикладі 1 Далі проводять механічне розволокнення, як у після чого сформовану стрічку охолоджують без прикладі 1 В результаті було одержано волокнисфіль'єрної витяжки Далі охолоджену стрічку підтий матеріал з середнім діаметром волокон 0,5 дають термоорієнтаційному витягуванню при тем1 мкр , та МІЦНІСТЮ 71 мПа пературі 140°С з кратністю 500% Далі проводять механічне розволокнення, як у прикладі 1 В реПриклад 4 зультаті, стрічка не розволокнювалась, а лише Суміш волокно утворюючих полімерів складом пом'якшувалась МІЦНІСТЬ на розрив становила 10% ПП та 90% ПЕТФ, формують як у прикладі 1 57мПа після чого сформовану стрічку піддають філь'єрній витяжці з кратністю витягання 500% Далі охолоСпосіб, який заявляється забезпечує одерджену стрічку піддають термоорієнтаційному витяжання волокнистого матеріалу, на основі суміші гуванню при температурі 140°С з кратністю 250% поліпропіленових та поліетилентерефталатних Далі проводять механічне розволокнення, як у волокон, технічного призначення, таких як мотузприкладі 1 В результаті було одержано волокниски, канати, корд, тканини технічного призначення тий матеріал з середнім діаметром волокон 0,5 (мішки) Даний спосіб дозволяє створювати волок0,8мкр , та МІЦНІСТЮ 78мПа нистий матеріал з наперед заданими характеристиками довжини, МІЦНОСТІ та діаметру волокон, він Приклад 5 може бути здійснений з використанням існуючому Суміш волокно утворюючих полімерів складом обладнання та доступних полімерів 50% поліетилену та 50% ПЕТФ, формують як у ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71