Спосіб отримання нитки, покритої надабсорбентом

1 Спосіб отримання нитки, забезпеченої надабсорбуючим матеріалом, що має ступінь набухання щонайменше 60 і має гідрофільні властивості, який здатний абсорбувати і втримувати КІЛЬКОСТІ води, який відрізняється тим, що водний розчин, що містить розчинний у воді попередник надабсорбуючого матеріалу, наносять на нитку, після чого нитку сушать і нагрівають для того, щоб структурувати або полімеризувати розчинний у воді попередник надабсорбуючого матеріалу до перетворення його в надабсорбуючий матеріал 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що потім на нитку наносять апрет 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що водний розчин додатково містить апрет 4 Спосіб за будь-яким із пп 1 - 3, який відрізняється тим, що використовують багатоволоконну арамідну або скляну нитку 5 Спосіб за будь-яким із пп 1 - 4, який відрізняється тим, що як розчинний у воді попередник надабсорбуючого матеріалу використовують похідне поліакрилової кислоти або похідне співполімеру акриламіду і акрилової кислоти О Винахід відноситься до способу отримання нитки, забезпеченої надабсорбуючим матеріалом Вказана нитка може бути використана в кабелях, більш конкретно в кабелях оптичних комунікацій, в цьому випадку вона функціонує одночасно як посилюючий елемент і як блокуючий воду агент Нитка, забезпечена надабсорбуючим матеріалом, і виробництво такої нитки відомо з Європейських патентних заявок 482703 і 351100, патенту США 5635569 і Міжнародної заявки WO 93/18223 Згідно З ЦИМИ публікаціями, нитки просочують надабсорбуючим матеріалом у водно-масляній емульсії Після просочення оброблену нитку сушать, так що всередині і навколо пустот нитки утворюється плівка Отриманий продукт використовують як посилюючий матеріал для отримання комунікаційних кабелів з блокуючими воду властивостями Однак існують недоліки вищезазначених способів нанесення надабсорбуючого матеріалу на поверхню кабелю або нитки Головна незручність це виділення органічних матеріалів, зокрема ізогексадекана, під час процесу сушки нитки Такі матеріали створюють неприйнятний тягар для навколишнього середовища, і ізогексадекан повинен бути виключений шляхом спалення або шляхом обробки в установці ВІДХІДНОГО газу Така стадія вимагає обладнання, що дорого коштує і споживає значні КІЛЬКОСТІ енергії Тому корисно виключити застосування водно-масляних емульсій і наносити матеріали, які є розчинними у воді Перешкодою для просочення арамідної нитки надабсорбуючим матеріалом є те, що через підвищуючу в'язкість ДІЮ надабсорбуючого матеріалу рівномірна подача його надзвичайно важка, якщо не неможлива Крім того, через обмежену концентрацію надабсорбуючого матеріалу в просочуючій рідині тільки мала КІЛЬКІСТЬ ЙОГО може бути нанесена на нитку під час обробки Інший недолік цього способу полягає втому, що порівняно велика КІЛЬКІСТЬ просочуючої рідини, яку наносять на нитку зі надабсорбуючим матеріалом, повинна бути віддалена знову шляхом випаровування Даний винахід усуває вказані вище недоліки Більш ТОГО, винахід забезпечує арамідну багатоволоконну нитку з чудовою водовбирною здатністю без використання органічних розчинників або надмірної КІЛЬКОСТІ води Винахід відноситься до способу отримання ни (О 61117 тки, забезпеченої надабсорбуючим матеріалом, вказаних волокон Вищезазначені типи волокон і що має ступінь набухання, щонайменше, 60 і має ІНШІ, придатні для використання в способі згідно з гідрофільні властивості, який здатний абсорбувати винаходом, описані в Kirk-Othmer, Енциклопедії і утримувати КІЛЬКОСТІ води, який відрізняється хімічної технологи, 3-є видання, том 10 (1980), тим, що водний розчин, що містить розчинний у стор 148-197 воді попередник надабсорбуючого матеріалу наПеревага віддається волокнам, що складаносять на нитку, після чого нитку сушать і нагріваються з араміду, поліетилентерефталату, найлоють для того, щоб структурувати або полімеризуну-6, найлону-6,6, регенерованої целюлози або вати розчинний у воді попередник скла надабсорбуючого матеріалу до перетворення його Також дуже придатними як основа є волокна, в надабсорбуючий матеріал що містять два або більше вищезазначених матеріалів, наприклад, двокомпонентні волокна Вони Таким чином, ніякий надабсорбуючий матеріможуть бути типу оболонка-серцевина або пліч-оал, як такий, більше не використовують, а викорипліч або якого-небудь іншого добре відомого типу стовують розчинний у воді попередник, який після Іншими ВІДПОВІДНИМИ типами волокон є сателітні термообробки полімеризується або структурується волокна або розщеплені волокна з утворенням надабсорбуючого матеріалу У цьому процесі потім може слідувати стадія, коли на Волокна можуть бути або суцільними, або понитку наносять апрет Як варіант, водний розчин рожнистими Вони можуть бути круглого або плосвже містить апрет кого або будь-якого іншого бажаного поперечного перерізу, наприклад еліптичного, трикутного, зірОтримане волокно повинно мати ступінь набукоподібного, у вигляді бруньки і т п хання більшу ніж 60 Ступінь набухання є мірою КІЛЬКОСТІ води, абсорбованої ниткою, коли вона Арамідні волокна є найкращими Під арамідконтактує з водою в рідкій формі Метод експериними волокнами маються на увазі згідно з винахоментального визначення ступеня набухання буде дом волокна, що містять полімери, побудовані пояснений більш детально нижче Виявлено, що повністю або по суті із кілець загальної формули, нитка,згідно з винаходом,має ступені набухання, що повторюються порівнянні з вищезазначеними відомими раніше _г-ді~г~ -M-A9-Nнитками Переважно ступінь набухання нитки згідно з винаходом дорівнює, щонайменше, 80, більш конкретно, щонайменше, 100 і ще більш конкретН но, щонайменше, 150 0 О і/або Термін багатоволоконна нитка має значення, яке він звичайно має в техніці, тобто волокна, з -С-Аз-Nяких вона виготовлена, є нескінченними елементарними волокнами (філаментами) Текстильні терміни і визначення (1988), сторінки 289-290 дають інформацію в цьому відношенні У рамках винаходу, волокна, що використовуються у виробни5 Тут А1, А2 і A3 означають різні або однакові, цтві ниток ВІДПОВІДНО винаходу, є елементарними двовалентні, що містять одне або волокнами, які можуть мати будь-яку лінійну ЩІЛЬдекілька ароматичних кілець, жорсткі радикаНІСТЬ, звичайну в існуючій практиці, і нитки можуть ли, які можуть також містити гетероциклічне кільбути виготовлені з будь-якого бажаного числа неце, що продовжують ланцюг зв'язку цих радикалів, скінченних елементарних волокон Як правило, знаходяться в пара-положенні один до одного або елементарні волокна або нитки, що складаються з є паралельними і протилежно направленими Приних, будуть мати лінійну ЩІЛЬНІСТЬ 0,01-20000 клади таких радикалів включають 1,4-фенілен, дтекс, в той час як нитки з нескінченного елемен4,4'-дифенілен, 1,5-нафтилен і 2,6-нафтилен Вони тарного волокна будуть складатися з 1 -20000 можуть містити заступники чи ні, наприклад, атоми елементарних волокон галогену або алкілгрупи У доповнення до амідних Як ВІДПОВІДНІ типи волокон можуть бути згадані волокна органічного, а також неорганічного походження Волокна органічного походження можуть бути або натуральними, або синтетичними Приклади натуральних волокон включають целюлозні волокна, такі як бавовна, льон, джут і т п і волокна тваринного походження, такі як вовна, шовк і т п Приклади синтетичних органічних волокон включають волокна з регенерованої целюлози, штучного шовку, складних поліефірів, аліфатичних і ароматичних поліамідів, акрилонітрила, полюлефінів, ПОЛІВІНІЛОВОГО спирту, полівінілхлориду, поліфеніленсульфіду, еластомерів і вуглецю Приклади неорганічних волокон включають волокна з скла, металів, дюксиду кремнію, кварцу і т п , керамічні волокна і мінеральну вату Крім того, можуть бути використані волокна, виготовлені з сумішей вказаних матеріалів або їх співполімерів, або суміші груп і вищезазначених ароматичних радикалів молекули ланцюга ароматичних поліамідів необов'язково можуть містити аж до 35мол % інших груп, наприклад, групи м-фенілену, нежорсткі групи, такі як алкілгрупи або групи простого ефіру, групи сечовини або групи складного ефіру Переважно арамідну нитку виготовляють повністю або частково, більш конкретно, більш, ніж на 90%, з полі-(пфенілен-терефталаміду) Під попередником надабсорбуючого матеріалу мається на увазі згідно з винаходом матеріал, який після нагрівання полімеризується або структурується з утворенням надабсорбуючого матеріалу, який має гідрофільні властивості, який здатний абсорбувати і втримувати порівняно велику КІЛЬКІСТЬ води, не обов'язково під тиском Для того щоб спростити нанесення розчину на нитку, необхідно, щоб попередник надабсорбуючого матеріа 61117 лу, розчинений у водному розчині, мав вязкість менш, ніж 1000мм 2 с 1 Краще в'язкість менш, ніж 500мм2с 1 с і найкраще між 10 і 200мм2с 1 Особливо придатними для використання як попередники абсорбуючих матеріалів є ПОХІДНІ поліакрилової кислоти Вони включають розчинні у воді мономери, олігомери і полімери, отримані з акрил аміду, з акрилам іду і акрилату натрію і з акриламіду і діалкіламшоетилметакрилату Ці сполуки вибирають з груп розчинних у воді неюнних, аніонних і катіонних мономерів, олігомерів і полімерів, ВІДПОВІДНО Приклади попередників надабсорбентів, які можуть бути використані у виробництві ниток згідно з винаходом, включають утворюючу поперечні зв'язки акриловую кислоту, частково нейтралізовану до натрієвої солі, поліакрилат калію, СПІВ-ОЛІГОабо співполімери акрилату натрію і акриламіду, ПОХІДНІ співполімерів акрилової кислоти і акриламіду, потрійні оліго- або потрійні полімери акриламіду і мономерів, що містять карбоксильні групи і сульфогрупи (натрієва сіль), поліакриламідні олігоабо полімери Переважно як попередник надабсорбуючого матеріалу використовують похідне поліакрилової кислоти або похідне співполімеру акриламіду і акрилової кислоти Термін ПОХІДНІ означає, що частина карбоксильних груп знаходиться в формі солі, переважно солі калію або натрію Нитки винаходу виготовляють, використовуючи спосіб, коли на поверхні нитки забезпечують шар водного розчину, що містить попередник надабсорбуючого матеріалу, і потім воду повністю або частково видаляють з нитки шляхом випаровування і після цього або одночасно нагрівають, щоб структурувати або полімеризувати попередник надабсорбуючого матеріалу До водного розчину попередника надабсорбуючого матеріалу необов'язково може бути додана зшиваюча речовина (лінкер) або каталізатор полімеризації Спосіб отримання ниток згідно з винаходом дає можливість отримувати ВИСОКОЯКІСНІ арамідні нитки, що мають надабсорбуючі властивості, економічно вигідно без використання дорогого обладнання для подальшого спалення органічних розчинників КІЛЬКІСТЬ надабсорбенту на нитці вибирають так, що досягають сприятливих властивостей блокування води, коли нитку використовують в кабелях Сприятливі результати звичайно отримують, якщо нитка містить 0,3-1 Омас %, краще 0,5-5мас % і більш конкретно 0,6-2мас % надабсорбуючого матеріалу Коли водний розчин нанесений, нитку сушать У цьому процесі воду повністю або здебільшого видаляють з нитки шляхом випаровування, так, що на поверхні нитки залишається рівномірний шар надабсорбуючого матеріалу Сушку проводять у ВІДПОВІДНОСТІ із загальноприйнятими способами, коли можливе застосування пристроїв, таких як гарячі барабани, гарячі листи, гарячі валки, гарячі гази, трубчасті печі, пропарювальні камери, інфрачервоні випромінювачі і тому подібне Температура сушки 50-300°С Нагрівання проводять при 100-300°С Переважно сушку і нагрівання здійснюють одночасно при 100250°С Спосіб отримання ниток згідно з винаходом може бути здійснений різними шляхами При повністю безперервному способі, який безпосередньо пов'язаний з процесом формування нитки, водний розчин, що містить попередник надабсорбента, може бути нанесений на промиту нитку, після чого оброблену таким чином нитку сушать і нагрівають Згідно з іншим варіантом втілення, обробка нитки попередником надабсорбента, присутнім у водному розчині, має місце в окремому процесі, не пов'язаному з процесом формування Спосіб отримання ниток згідно з винаходом особливо підходить для використання для поєднання в одній і тій же стадії способу з термообробкою для структурування або полімеризації попередника абсорбуючого матеріалу так, як це використовують при виробництві арамідних ниток з високим модулем У Kirk-Othmer, Енциклопедії хімічної технологи, 3-є видання, том 3 (1978), стор 213-242 даний короткий виклад отримання і формування ароматичних поліамідів Найбільш придатна технологія мокрого формування полі(п-фенілен-терефталаміду) описана в патенті США 4320081 Арамідні нитки згідно з винаходом можуть мати будь-яку лінійну ЩІЛЬНІСТЬ і будь-яке число нескінченних елементарних волокон, загальноприйняті в існуючій практиці Як правило, нитка буде мати лінійну ЩІЛЬНІСТЬ від 10 до 20000 дтекс і може бути складена з 10 до 20000 елементарних волокон Надабсорбуючий матеріал, нанесений на нитку згідно з винаходом не повинен негативно впливати на головні механічні властивості елементарних волокон МІЦНІСТЬ арамідних ниток згідно з винаходом рівна 1,0-3,5H/reKC або вище, краще 1,5-2,5Нл'екс, Подовження при розриві становить 0,5-10%, переважне 1-8% Модуль пружності при малих короткочасних навантаженнях рівний 20-130Нл'екс або вище, переважне 30-90Нл'екс Подібно ВІДПОВІДНІЙ нитці, не обробленій надабсорбентом, нитка згідно з винаходом має відносно низький вміст води після сушки навіть після перебування на повітрі протягом більш тривалого періоду часу Після кондицюнування висушеної арамідної нитки при 20°С і ВІДНОСНІЙ ВОЛОГОСТІ 65% протягом 4 тижнів вона має вміст води, що не перевищує 10мас%, більш конкретно, не перевищуюче 7мас % Процедура визначення ступеня набухання нитки згідно з винаходом наступна Близько 10г нитки, яка повинна бути досліджена, ріжуть на не скручені волокна довжиною біля 12см Зразок волокна повністю занурюють без перемішування в 600мл демінералізованої води з температурою 20-22°3 в ХІМІЧНІЙ СКЛЯНЦІ МІСТКІСТЮ 800мл Протягом 60 секунд (по секундоміру) зразок волокна залишається навантаженим у воду в стані повного спокою, тобто без перемішування, струшування, вібрації або впливу деяких іншими видами руху Відразу після цього весь вміст склянки, тобто волокна і воду, переносять в мішок (розміри біля 10смх15см), виготовлений з поліефірного гардинного тюлю (розмір вічка 1,5ммх1мм) У 8 61117 (а-Ь)100 b Кожне визначення проводять ДВІЧІ І результати усереднюють Завдяки властивостям, згаданим тут раніше, нитка, отримана згідно з винаходом, надзвичайно добре підходить для використання як посилювальна нитка з високою блокуючою воду здатністю Тому вона найкращим чином придатна для використання в кабелях, більш конкретно в кабелях оптичних комунікацій Далі винахід буде пояснений з посиланням на наступні приклади Приклад 1 19%-ний розчин поліакрилату натрію у воді (Mirox W 60336, ex Stockhausen GmbH, Krefeld, Germany, в'язкість 122мм 2 с 1 визначена вимірником Ubbelohde) розчиняють далі в демшералізованій (демін) воді Розчин наносять на необроблену нитку Twaron® (1680 дтекс/ф 1000) за допомогою дозувального насоса і аплікатора Після сушки в пропарювальній камері (довжина 10м, 200-220°С, 15-60с) визначають ступені набухання Вміст Мігох на нитці визначають як рівне 2мас % цьому процесі вода переважно витікає через вічки гардинного тюлю, в той час як волокна залишаються в мішку Потім МІШОК І ЙОГО ВМІСТ відразу ж переносять в центрифугу і потім центрифугують протягом 120 секунд (по секундоміру), видаляючи, таким чином, воду, що ще втримується, із просоченого зразка волокна Використовують центрифугу AEG типу SV 4528 (ex AEG Aktiengesellschaft, D8500 Nuremberg), яка працює при швидкості (частоті обертання) 2800 обертів в хвилину і має відцентровий барабан з внутрішнім діаметром біля 24см Відразу ж після центрифугування зразок волокна переносять з мішка у вагову камеру за допомогою пари ткацьких щипців і зважують з точністю до 0,0001г (маса волокна грами) Зразок волокна у ваговій камері услід за тим сушать до постійної маси в повітряній печі при 105°С Звичайно час сушки 24 години вистачить Після цього масу висушеного зразка волокна у ваговій камері визначають з точністю до 0,0001г (маса волокна грами) ступінь набухання = Ступінь набухання нитки розраховують за допомогою наступної формули Таблиця 1 Мас % розчину Мігох Мас % демін Води Концентрація Мігох в розчині (%) Нагрівання (с)* Нагрівання (°С) 42,1 57,9 Швидкість НИТКИ М/ХВ 42,1 57,9 42,1 57,9 42,1 57,9 42,1 57,9 79,0 21,0 79,0 21,0 79,0 21,0 8,0 ЗО 200 20 210 Ступінь набухания 42,1 57,9 8,0 40 200 15 139 8,0 50 200 12 78 8,0 60 200 10 60 8,0 15 220 40 192 8,0 20 220 ЗО 81 15,0 15,0 15,0 ЗО 200 20 178 40 200 15 107 50 200 12 66 в пропарювальній При більш коротких періодах нагрівання не відбувається ні структурування, ні полімеризації, і тому ступені набухання нижче, ніж 60 Альтернативно зразки можуть бути висушені і нагріті в трубчастій печі (довжина 67см, 200°С) або на гарячій плиті (довжина 42см, 150°С) Приклад 2 15%-ний розчин співполімеру акрилату натрію і акриламіду у воді (Produkt W 63194, ex Stockhausen GmbH, Krefeld, Germany, в'язкість 191мм2с 1 визначена вимірником Ubbelohde) розчиняють далі в демшералізованій (демін) воді і необов'язково додають розчин Giyoxal (води, розчин діаль депду глюксалю, ex Sigma-Algnch Chemie bv, Zwijndrecht, The Netherlands), Sarpifan MKV (розчин модифікованої меламшової смоли у воді, ех Stockhausen GmbH, Krefeld, Germany), Breox 50A50 (этоксилований і пропоксилований, ех INSPEC, Southampton, UK) і/або Leomm AN (этоксилована фосфонатна сіль калію, ex Clamant, Frankfurt, Germany) (дивись таблицю II) Розчин наносять на необроблену нитку Twaron® (1680 дтекс/ф 1000) за допомогою дозувального насоса і аплікатора Після сушки в пропарювальній камері (довжина 10м) визначають ступені набухання Таблиці показують вплив КІЛЬКОСТІ апрету на нитку і эфект часу перебування і температури Таблиця 2 Склади А Мас % розч Produkt Концентрація Produkt в розчині (%) мас % Giyoxal (50%) мас % Sarpifan (50%) мас % Вгеох мас % Leomm мас % демін води В С D Е F G Н 75,0 50,0 25,0 12,5 75,0 50,0 50,0 50,0 11,25 7,5 3,75 1,875 11,25 7,5 7,5 7,5 1,5 1,0 0,5 0,25 1,0 1,0 1,5 1,0 4,0 4,0 23,5 49,0 74,5 87,25 23,5 49,0 45,0 45,0 10 61117 Таблиця З Ступені набухання як результат часу перебування Склад 2,0%* В В В в в в в пропарювальна камера с 8 15 20 ЗО 40 50 60 м/хв 75 40 ЗО 20 15 12 10 Ступінь набухания (%) °С 200 200 200 200 200 200 200 263 233 242 239 301 316 306 КІЛЬКІСТЬ склад) апрету на нитці Таблиця 4 Ступені набухання як результат КІЛЬКОСТІ апрету Склад (%)* м/хв 15 15 15 15 15 15 15 немає апрету D(0,5) С(1,0) В(2,0) А(3,0) F(2,0) Е(3,0) Пропарювальна камера с °С 40 200 40 200 40 200 40 200 40 200 40 200 40 200 Ступінь набухання (%) 25 74 134 304 343 63 72 КІЛЬКІСТЬ складу апрету на нитці Таблиця 5 Ступені набухання як результат температури Склад 2,0(%)* В В В В F F м/хв 15 15 15 15 15 15 пропарювальна камера с 40 40 40 40 40 40 Ступінь набухання (%) 165 198 91 68 214 94 °С 160 198 220 240 160 198 КІЛЬКІСТЬ складу апрету на нитці Таблиця 6 Ступені набухання як результат часу перебування Склад 2,0 (% ) * F F F F м/хв 75 40 20 10 КІЛЬКІСТЬ складу апрету на нитці Пропарювальна камера с 8 15 ЗО 60 °С 200 200 200 200 Ступінь набухання (%) 219 85 71 61 11 12 61117 Таблиця 7 Ступені набухання як результат поверхнево-активної речовини і часу перебування Пропарювальна камера Склад 3,0(%)* м/хв G 75 75 75 75 40 Н G Н Н с 8 8 8 8 15 °С 200 200 240 240 240 Ступінь набухання ( ) % 265 32 164 26 353 КІЛЬКІСТЬ складу апрету на нитці Комп'ютерна верстка О В Кураєв Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119