Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб отримання ультратонких синтетичних волокон, що включає змішування волокноутворюючого і матричного полімерів, формування композиційної стренги, її орієнтаційне витягування та екстракцію матричного полімеру, який відрізняється тим, що формування композиційної стренги здійснюють на одношнековому екструдері за тиску (60¸80)×105 Па з використанням фільтраційної системи сіток з розміром комірок (30¸50) мкм, при цьому волокноутворюючий і матричний полімери вибирають у вигляді порошку.

Текст

Реферат: Спосіб отримання ультратонких синтетичних волокон включає змішування волокноутворюючого і матричного полімерів, формування композиційної стренги, її орієнтаційне витягування та екстракцію матричного полімеру. Формування композиційної стренги здійснюють на 5 одношнековому екструдері за тиску (6080)10 Па з використанням фільтраційної системи сіток з розміром комірок (3050) мкм, при цьому волокноутворюючий і матричний полімери вибирають у вигляді порошку. UA 115773 U (12) UA 115773 U UA 115773 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до розробки технології формування ультратонких синтетичних волокон (мікроволокон) шляхом переробки розплавів сумішей полімерів і може бути використана для створення комплексних ниток, штапельних волокон, пряжі з високими гігієнічними властивостями, фільтрувальних матеріалів для прецизійної очистки питної води та технологічних середовищ харчової і медичної галузі. Відомий спосіб отримання ультратонких синтетичних волокон (Глубіш П.А. Високотехнологічні, конкурентоспроможні екологічно орієнтовані волокнисті матеріали та вироби з них/ Глубіш П.А., Ірклей В.М., Клейнер Ю.Я., Резанова Н.М., Цебренко М.В., Кернер С.М., Омельченко В.Д., Турчаненко Ю.Т. -К.: Арістей, 2007. - 263 с.), який полягає у змішуванні гранул волокноутворюючого і матричного полімерів, формуванні композиційної стренги на черв'ячно-дисковому екструдері, її орієнтаційному витягуваннні та екстракції (розчиненні) матричного полімеру розчинником, інертним по відношенню до волокноутворюючого полімеру. Як волокноутворюючий і матричний компоненти використовують термопластичні полімери у співвідношенні (2035) і (6580) мас. % відповідно. В результаті отримують мікроволокна з діаметрами філаментів від десятих часток до декількох мікрометрів. Однак, поряд з мікроволокнами, утворюються інші типи структур (частинки, плівки). При цьому масова частка мікроволокон складає 50 мас. %. Присутність плівок зменшує механічні показники комплексних ниток і пряжі із мікроволокон. Наявність частинок мікронних розмірів погіршує властивості фільтрувального матеріалу, оскільки в процесі фільтрації вони можуть проникати у фільтрат. Відомий також спосіб отримання ультратонких синтетичних волокон, що включає змішування волокноутворюючого і матричного полімерів, формування композиційної стренги, її орієнтаційне витягування та екстракцію матричного полімеру (патент України № 20963, Термопластична формувальна композиція для отримання ультратонких синтетичних волокон, МПК D 01F 8/00, D01F6/58, 2007). При цьому композиція містить суміш термопластичних волокноутворюючого і матричного полімерів та бактерицидну добавку полігексаметиленгуанідинхлорид (ПГГХ). Введення в розплав суміші полімерів добавки в кількості (0,55,0) мас. % дозволяє зменшити середній діаметр мікроволокон в пучку до 2,6 мкм. Для забезпечення максимальної концентрації ПГГХ в структурі мікроволокон її попередньо диспергують у розплаві волокноутворюючого компонента. Однак введення додаткової операції змішування добавки з розплавом полімеру може погіршувати механічні властивості виробів на основі мікроволокон через термічну деструкцію макромолекул полімеру під дією високих температур. Додаткова операція також ускладнює процес формування мікроволокон, збільшує матеріало- і енергоємність виробництва та собівартість продукції. Крім того, як добавку вибрано полігексаметиленгуанідинхлорид, який належить до малотоксичних хлорвмісних речовин (4-й клас згідно з ГОСТ 12.1). За умови використання виробів із мікроволокон в медичній або харчовій галузях присутність інших речовин у структурі мікроволокон є небажаною. В основу корисної моделі поставлена задача створити такий спосіб отримання ультратонких синтетичних волокон, в якому зміною відомих операцій і вибором нового обладнання та технологічних параметрів забезпечувались би формування мікроволокон із чистого полімеру, зменшення середнього діаметра мікроволокон та збільшення їх масової частки, завдяки чому підвищилась би безпечність виробів на основі мікроволокон, покращились би їх механічні характеристики та спростився б технологічний процес виробництва. Поставлена задача вирішена тим, що в способі отримання ультратонких синтетичних волокон, що включає змішування волокноутворюючого і матричного полімерів, формування композиційної стренги, її орієнтаційне витягування та екстракцію матричного полімеру, згідно з корисною моделлю, формування композиційної стренги здійснюють на одношнековому 5 екструдері за тиску (6080)10 Па з використанням фільтраційної системи з пакетом сіток з розміром комірок (3050) мкм, при цьому волокноутворюючий і матричний полімери вибирають у вигляді порошку. Змішування компонентів суміші у вигляді порошку та формування стренги на 5 одношнековому екструдері під тиском (6080)10 Па через пакет сіток з вибраними розмірами комірок дозволяє отримати пучок мікроволокон із вихідного полімеру (без домішок) з середнім діаметром 1,5 мкм та меншим вмістом плівок і частинок, завдяки чому покращуються механічні властивості виробів на основі мікроволокон, зростає їх біологічна безпечність та спрощується технологічний процес. Кращий результат досягається, коли порошки волокноутворюючого і матричного полімерів змішують у лопатевому турбозмішувачі, а для формування стренги використовують шнек зі співвідношенням довжини (L) до діаметра (D) L/D=1520. Суть запропонованої корисної моделі полягає в тому, що змішування компонентів суміші у вигляді порошку сприяє рівномірному диспергуванню волокноутворюючого полімеру в 1 UA 115773 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 матричному. Формування стренги на одношнековому екструдері з використанням фільтраційної 5 системи з пакетом сіток з розміром комірок (3050) мкм за тиску (6080)10 Па забезпечує необхідний ступінь деформування крапель полімеру дисперсної фази та злиття їх у рідкі струмені (мікроволокна). В порівнянні з найближчим аналогом, ультратонкі волокна, одержані за даним способом, мають менші середній діаметр окремих філаментів та кількість частинок і плівок. Крім того, вони не містять в своїй структурі ніяких домішок. Виключення із складу композиції третьої речовини, для регулювання волокноутворення одного полімеру в матриці іншого, спрощує технологічний процес та знижує собівартість продукції. Мікроволокна формують із суміші волокноутворюючого і матричнгого полімерів, а компоненти беруть у такому співвідношенні, мас. %: волокноутворюючий 20,035,0 полімер матричний полімер 65,080,0. При використанні фільтраційної системи з сітками, розміри комірок якої менші за 30 мкм, різко зростає ступінь диспергування крапель розплаву волокноутворюючого полімеру, що ускладнює їх подальшу деформацію та злиття з утворенням мікроволокон в полімерній матриці. В результаті середній діаметр мікроволокон зменшується, проте різко зросте кількість частинок. Крім того, значно підвищується навантаження на електродвигун. При використанні сіток з розмірами комірок більшим ніж 50 мкм, волокноутворення також погіршується через зменшення ступеня диспергування полімеру дисперсної фази та зниження розтягуючих зусиль, що призводить до підвищення діаметра мікроволокон та росту кількості плівок. Формування 5 композиційної стренги здійснюють за тиску в екструдері (6080)10 Па. Зменшення тиску нижче 5 6010 Па погіршує процес волокноутворення: зростають середній діаметр мікроволокон та 5 кількість плівок. За тиску вище 8010 Па зменшується середній діаметр мікроволокон, але збільшується частка частинок. З літератури невідомо використання фільтраційної системи з пакета сіток з різними розмірами комірок для одночасної фільтрації розплавів полімерів та для регулювання волокноутворення при переробці суміші полімерів на одношнековому екструдері. Таким чином, за способом, що пропонується, отримують ультратонкі синтетичні волокна, які можуть бути використані у виробництві комплексних ниток, пряжі та фільтрувальних матеріалів з покращеними властивостями. При цьому собівартість виробів зменшиться за рахунок спрощення технологічного процесу формування мікроволокон та зниження матеріальних і енергозатрат. Корисна модель пояснюється таким прикладом. Приклад. Для формування ультратонких синтетичних волокон брали такі вихідні компоненти: поліпропілен (ПП) - волокноутворюючий і співполіамід (СПА) - матричний полімери. Поліпропілен марки TATREN HG 1007 з показником текучості розплаву 10 г/10 хв.; СПА марки 6/66 з температурою плавлення 170 °C та вмістом низькомолекулярних сполук 3,5 мас. %. Співполіамід попередньо сушили під вакуумом за температури (85±5)°С до вмісту вологи і летких сполук 0,05 мас. %. Порошки вихідних компонентів у співвідношенні 30/70 мас. % змішували у лопатевому турбозмішувачі періодичної дії марки Henschel протягом 5 хвилин. Композиційні стренги формували на одношнековому екструдері з діаметром шнека 47 мм зі 5 співвідношенням L/D 15 і 20 за тиску (4090)10 Па. Використовували фільтраційну систему із сіток марки П72-П120 з розміром комірок (2060) мкм. Фільєрна витяжка складала 200 %. Екстракцію СПА проводили спиртоводним розчином за температури (705)°С. Процеси волокноутворення оцінювали за допомогою мікроскопа МБД-15. При цьому підраховували кількість всіх типів структур (мікроволокна, частинки, плівки) та визначали їх розміри. Отримані результати обробляли методом математичної статистики і розраховували середній діаметр мікроволокон та масову частку ПП, що витрачена на утворення всіх типів структур. Вплив технологічних параметрів формування композиційних стренг на процеси структуроутворення в розплавах суміші ПП/СПА наведено в таблиці. Аналіз одержаних результатів підтверджує, що змішування волокноутворюючого і матричного полімерів у вигляді порошків та зміна параметрів формування композиційної стренги на одношнековому екструдері дозволяє регулювати мікроструктуру екструдатів суміші ПП/СПА. Позитивним чинником є зменшення середнього діаметра мікроволокон до 1,5 мкм та збільшення масової частки поліпропілену, що витрачається на утворення мікроволокон, у порівнянні зі способом найближчого аналогу. 55 2 UA 115773 U Таблиця Характеристики волокноутворення в екструдатах суміші ПП/СПА Параметри № п/п тиск, 110розмір 5 комірок, мкм Па 1 40 60 2 60 50 3 70 40 4 80 30 5 90 20 6 60 50 7 80 30 8 80 20 найближчий аналог* L/D Середній діаметр мікроволокон, мкм 15 15 15 15 15 20 20 20 3,1 2,9 2,5 1,5 0,8 2,7 2,1 1,7 2,6 Типи структур, мас. % мікровоплівки частинки локна 66,1 33,1 0,8 68,7 30,2 1,1 70,9 27,8 1,3 77,0 20,1 2,9 67,5 13,2 19,3 69,7 29,1 1,2 72,9 25,3 1,8 71,2 12,5 16,3 70,1 29,1 0,8 * склад суміші ПП/СПА/ПГГХ 30,0/67,0/3,0 При цьому покращуються властивості виробів на основі мікроволокон, спрощується технологічний процес їх виробництва та зменшуються його матеріало- і енергоємність. 5 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб отримання ультратонких синтетичних волокон, що включає змішування волокноутворюючого і матричного полімерів, формування композиційної стренги, її орієнтаційне витягування та екстракцію матричного полімеру, який відрізняється тим, що формування 5 композиційної стренги здійснюють на одношнековому екструдері за тиску (6080)10 Па з використанням фільтраційної системи сіток з розміром комірок (3050) мкм, при цьому волокноутворюючий і матричний полімери вибирають у вигляді порошку. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: D01F 8/00, D01F 8/04, D01F 6/58

Мітки: отримання, синтетичних, ультратонких, спосіб, волокон

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-115773-sposib-otrimannya-ultratonkikh-sintetichnikh-volokon.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб отримання ультратонких синтетичних волокон</a>

Подібні патенти