Spôsob výroby polypropylénových vlákien vyfarbovaných z kúpeľa

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Spôsob výroby polypropylénových vlákien vyfarbovaných z kúpeľa založený na príprave vláknotvornej zmesi polypropylén a vyfarbiteľný polymér, pričom vyfarbiteľným polymérom, ktorý sa disperguje v polypropyléne v procese prípravy vlákna, je polyesterový polymér, ktorým je polyalkyléntereftalát a/alebo kopolyméry na báze kyseliny tereftalovej, izoftalovej a/alebo sulfoizoftalovej, alebo jej sodnej soli a alkylénglykolu s počtom uhlíkov v reťazci C2-C4 a/alebo polyetylénglykolu a polypropylénglykolu, resp. ich blokových kopolymérov v množstve 1,0 až 30,0 % hmotn. s prídavkom 0,01 až 5,00 % hmotn. kompatibilizátora, ktorým sú amidy mastných kyselín a ich deriváty a/alebo monoglycerínstearát, alebo zmes glycerínstearátov a/alebo dialkylftalát, kde alkylom je uhľovodík s C4 a vyššie a/alebo kyselina steárová alebo iné bezvodé povrchovo aktívne aditíva zo skupiny polyetylénglykolov a ich kopolyméry, pričom polyesterový polymér a kompatibilizátor sú pridávané formou koncentrátu s polypropylénovým polymérom k hlavnému prúdu taveniny základného polypropylénového polyméru.

Text

Pozerať všetko

m) SK PATENTOVÝ sms 286580(22) Dátum podania prihlášky 15. 11. 2004 (13) Druh dokumentu B 6(24) Dátum nadobudnutia účinkov patentu 7. 1. 2009 Vestník UPV SR č. 112009(31) Cislo pnorimej prihlasky C 08 L 23/00(32) Dátum podania prioritnej prihlášky C 08 L 67/00 (33) Krajina alebo regionálna URAD i organizácia priority PRIEMYSELNÉ (40) Dátum zverejnenia prihlášky 3. s. 2006 VLASTNICTVA Vestník UPV SR č. 8/2006 SLOVENSKEJ REPUBLIKY(47) Dátum sprístupnenia patentu verejnosti 29. 12. 2008(62) Číslo pôvodnej prihlášky v prípade vylúčenej prihlášky(67) Číslo pôvodnej prihlášky úžitkového vzoru(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT(96) Číslo podania európskej patentovej prihlášky(73) Majiteľ Výskumný ústav chemických vlákien, a. s., Svit, SK(54) Názov Spôsob výroby polypropylénových vlákien vyfarbovaných z kúpeľaSpôsob výroby polypropylénových vlákien vyfarbovaných z kúpeľa založený na príprave vláknotvomej zmesi polypropylén a vyfarbiteľný polyměr, pričom vyfarbíteľným polymérom, ktorý sa disperguje v polypropyléne v procese prípravy vlákna, je polyesterový polymér, ktorým je polyalkyléntereftalát a/alebo kopolyméry na báze kyseliny lereftalovej, izoñalovej a/alebo sulfoizoñalovej, alebo jej sodnej solí a alkylénglykolu s počtom uhlíkov v reťazci Cz-C, a/alebo polyetylénglykolu a polypropylénglykolu,resp. ich blokových kopolymérov v množstve 1,0 až 30,0 hmotn. s prídavkom 0,01 až 5,00 hmotn. kompatibilizátora, ktorým sú amidy mastných kyselín a ich deriváty a/alebo monoglycerínstearát, alebo zmes glycerínstearátov a/alebo dialkylftalát, kde alkylom je uhľovodík s C 4 a vyššie a/alebo kyselina steárová alebo iné bezvodé povrchovo aktívne aditíva zo skupiny polyetylénglykolov a ich kopolyméry, pričom polyesterový polymér a kompatibilizátor sú pridávane formou koncentrátu s polypropylénovým polymérom k hlavnému prúdu taveniny základného polypropylénového polyméru.Vynález patrí do oblasti polymémej chémie, a to hlavne do výroby V hmote aditivovaných polypropylénových vlákien.Polyolefíny, z ktorých významné postavenie má polypropylén, sa vo veľkom množstve vyrábajú hlavne na potreby balenia potravinárskych výrobkov, ale aj na výrobu textilných a technických vlákien, technických výliskov atď. Pri textilných aplikáciách jednou z kľúčových vlastností je vyfarbiteľnosť polypropylénu. Pretože tieto polyméry neobsahujú funkčné skupiny, ktoré by v dostatočnej miere viazali farbivá používané pri vyfarbovaní z kúpeľa, intenzívne vyfarbenie sa dosahuje farbenim v hmote, to znamená, že potrebný pigment sa pridáva vo forme koncentrátu pigmentu k základnému polyméru počas chemického spracovania. Snaha o povrchový spôsob vyfarbovania však neustáva. Uberá sa v zásade dvomi smermi buď modifikáciou farbív,alebo modiñkáciou polyméru, najčastejšie pridavkom aditív s cieľom zlepšit interakciu molekúl farbiva na nemodifikovanú parañnickú polyrnému matricu (R. Gutmann, ICF, Denkendorf). Prvá možnosť spočíva v uplatnení metalokomplexných systémov, druhou možnosťou je fyzikálna alebo chemická modiñkácia. Fyzikálna modiñkácia spočíva V pridávaní adítív alebo kopolymérov, pričom sa nerozlišuje medzi organickými a anorganickými aditívami. Tieto musia obsahovať funkčné skupiny, na ktoré sa môžu chemicky naviazať špeciálne farbivá z kúpeľa. Pri chemickej modiñkácii sa aditívum chemicky naviaže na polypropylén za vzniku kopolymérov počas extrúzie.Takto modifikované polypropylénové vlákna sa mohli už vo forme textilných materiálov s väčšími či menšími úspechrní vyfarbovat z kúpeľa, napr. i za prítomnosti prírodných vlákien či vhodných syntetickýchZnáme sú rôzne riešenia fyzikálnej či chemickej modifikácie. USP 6054215 chráni spôsob prípravy polypropylénových vlákien vyfarbovaných z kúpeľa, ktoré obsahujú polokryštalický vysokofunkčný polymér na báze etylén-vinylacetátového kopolyrnéru v nmožstve 10-50 , či iné prídavné aditíva. Takto upravené polypropylénové vlákna je možné farbiť disperznými farbivamí. Metódu prípravy polypropylénových vlákien vyfarbovaných z kúpeľa chráni W 0 99/20817 a je založená na primiešaní vhodného reakčného partnera (difunkčné karboxylové kyseliny, resp. ich vhodné deriváty), k vláknotvomému polypropylénovému polyméru pred zvlákňovaním, ktorý prinesie do systému funkčné skupiny zaručujúce ukotvenie rozpustných farbív na povrchu vlákna. EP 0780509 chrám spôsob prípravy polyoleñnových výrobkov obsahujúcich 1-20 kopolyméru etylénu a dialkylaminoalkyl metakrylátu s 0 - 3 kovových solí organickej karboxylovej kyseliny. Finálny výrobok vo forme vlákien či textilných výrobkov je možne úspešne vyfarbovať z kúpeľa, či potlačovaním. Z ďalších patentových ochrán možno spomenúť WO 95/33882, ktorý chráni spôsob prípravy kompozície etylén/alkyl akIylátu zmiešanej s polypropylénom, ktorá umožňuje jeho vyfarbenie disperznými alebo katiónovýrni farbivami, USP 6420482 chrániaci prípravu polypropylénových vlákien vyfarbovaných z kúpeľa, ktoré vznikajú reakciou funkčného polypropylénu a polyéterarnínu, pričom táto zmes vzniká vo vhodnej aparatúre u zákazníka. Takto pripravené polypropylénové vlákna sú výhodne používané na prípravu potlačovaných textílií pre automobilový priemysel. Ďalším možným spôsobom je priprava polyoleñnovej kompozície vyfarbovanej z kúpeľa podľa USP 5576366. Tá pozostáva z polypropylénu očkovaného s etylénalkylakrylátom a hydroñlnćho modiñkátora. Vlákna takto pripravené sú farbiteľné disperznými a katiónovými farbivarni. Známe je aj riešenie podľa CS 274047, V ktorom podstata spôsobu farbenia polyoleñnových vlákien spočíva v tom, že farebný vysokomolekulový modifikátor sa pripraví spoločným tavením polymémeho modiñkátora, farebnej zložky a základného polyméru, pričom ako modifikátor sa použije terpolyrnér akrylonitrilu-butadién-styrén s indexom toku 1 až 20 g/ 10 min. a ako farebná zložka disperzné alebo reaktívne farbivo. Vlákno vykazuje zvýšené stálosti vyfarbenia o 20 až 35 .Podstatou vynálezu je spôsob výroby polypropylénových vlákien vyfarbovaných z kúpeľa, založený na prípave vláknotvornej zmesi polypropylén a vyfarbiteľný polymér, pričom vyfarbiteľným polyrnérom, ktorý sa disperguje v polypropyléne v procese prípravy vlákna je polyesterový polymér, ktorým je polyalkyléntereftalát a/alebo kopolyméry na báze kyseliny tereftalovej, izoftalovej a/alebo sulfoizoftalovej alebo jej sodnej soli a alkylénglykolu s počtom uhlíkov v reťazci C 2 C 4 a/alebo polyetylénglykolu, resp. ich blokových kopolymérov v množstve 1,0 až 30,0 hmotn. za prídavku 0,0 l až 5,00 hmotn. kompatibilizátora, ktorým sú arnidy mastných kyselín a ich deriváty a/alebo monoglycerínstearát, alebo zmes glycerínstearátov a/alebo dialkylftalát, kde alkylom je uhľovodík s C 4 a vyššie a/alebo kyselina steárová alebo iné bezvodé povrchovo l 0aktívne aditíva zo skupiny polyetylénglykolov a ich kopolyméry, pričom polyesterový polymér a kompatibilizátor sú pridávané formou koncentrátu so základným polypropylénovým polymérom.Prídavkom vhodného kompatíbilizátora sa dosahuje ñbrilárna štruktúra rozptýleného polyesteru, zlepší sa spracovateľnosť a prevádzková istota prípravy vlákna a získa sa možnosť zvýšenia obsahu polyesteru v polypropyléne.Podstatou tohto spôsobu výroby je ďalej to, že sa výhodne používa aj zmes kvapalného a tuhého kompatíbilizátora, pričom sa polypropylénový granulát najprv zmáča za miešania s kvapalným kompatibílizátorom a potom sa primieša k zmesi v práškovej forme tuhý kompatibilizátor, zatiaľ čo polyesterový polymér sa pri tomto spôsobe pridáva po jeho vysušení, výhodne v kontinuálnej sušiami, inj ekčným spôsobom po jeho roztavení.Ďalšou podstatou spôsobu výroby polypropylénových vlákien vyfarbovaných z kúpeľa je spôsob pridávania koncentrátu polyesterového polyméru, kompatíbilizátora a polypropylénového polyméru a ten je založený na pridávaní k hlavnému prúdu taveniny základného polypropylénového polyméru výhodne bočným exnudérom s upravenou kompresnou zónou, pričom všetky zložky zmesi musia byť dostatočne homogenizované, výhodne zmiešavačom, umiesmenýrn na konci hlavného extrudéra, resp. na začiatku rozvodnej vetvy.Polyester nielenže zlepšuje farbiteľnosť, ale i zotavovacie vlastnosti polypropylénových vlákien. Vnesenie polyesteru do polyméru polypropylénu sa dá uskutočniť rôznymi spôsobmi. Najvýhodnejšie sú spôsoby injekčné, čo znamená pridávanie taveniny polyesteru a kompatíbilizátora, výhodne aj základného polypropylénu, do hlavného prúdu taveniny polypropylénu, alebo sa tieto zložky dávkujú v potrebnom pomere do násypky taviacej závitovky, alebo sa zmes všetkých zložiek pretaví na taviaco-hnetacom zariadení, a potom sa spracúva už pripravená zmes polymérov.Ekonomickejší spôsob výroby polypropylénových vlákien vyfarbovaných z kúpeľa podľa tohto vynálezu je v prípade, že prevádzková linka na výrobu polypropylénoveho vlákna je vybavená bočným extrudérom s upravenou kompresnou zónou, v ktorej sú umiestnené vo vhodnej zostave hnetacie elementy. Zmes polyesteru a kompatíbilizátora spolu so základným polypropylénovým polymérom sa týmto bočným extrudérom po roztavení a prehnietení dávkuje k hlavnému prúdu roztaveného vláknarenského polypropylénového polyméru, kde sa po prechode cez statický alebo dynamický zmiešavač dostatočne premíeša. Následne sa takto pripravená zmes zvlákňuje za bežných technologických podmienok. Finálne vlákno, výhodne strižové, je V ďalšom kroku vyfarbované z kúpeľa pri použití disperzných farbív.Je výhodné používať aj zmes kvapalného a tuhého kompatíbilizátora, ked sa dá postupovať tak, že sa polypropylénový granulát najprv zmáča za miešania s kvapalnou zložkou a potom sa primieša k zmesi v práškovej forme tuhá látka. Polyester sa pri tomto spôsobe pridáva až po jeho vysušení, výhodne v kontinuálnej sušiami, injekčne po jeho roztavení.Na spracovateľnost polyesteru veľmi nepriaznivo vplýva vlhkosť, preto je ho potrebné pred spracovaním dokonale vysušit (pod 0,05 obsahu vody), To isté platí i o niektorých kompatibilizátoroch, preto je výhodné ich aplikovať vo forme koncentrátu v príslušnom polyoleñne, kde navlhavosť je podstatne znížená a sušenie je preto veľmi jednoduché.Pretože bežne vyrábaný polyetyléntereftalát má teplotu tavenia okolo 260 °C, vhodný polyoleñnový polymér musi mať molekulovú hmotnosť, ktorá z hľadiska viskozity taveniny umožňuje vhodnú Spracovateľnosť pri teplotách aspoň o 5 až 10 °C vyšších, ako je teplota tavenia polyesteru. Pre polyoleñny, ktoré sa spracúvajú pri teplotách pod 265 °C, výhodne sa používajú estery s dlhšou alkylénovou skupinou, alebo kopolyestery s nižšou teplotou tavenia. Takými sú napríklad polybutyléntereftalát, kopolyméry etylénglykolu a kyseliny tereftalovej a kyseliny izoftalovej a/alebo kyseliny sulfoizoftalovej, prípadne jej sodnej soli, alebo sa časť etylénglykolu nahradí vyšším alkylénglykolom, napr. polybutylénglykolom.Je výhodné, ak závitovka taviaceho zariadenia je vybavená v jej výtlačnej časti dynamickým zmiešavačom, ktorý napomáha dokonalejšiemu premiešaniu zmesi a zaisteniu dobrej prevádzkovej spoľahlivosti prípravy vlákna.Príčinou zhoršenej homogenizácie polyetyléntereftalátu v polyoleñne býva obvykle vysoká viskozita jeho taveniny. Zlepšenie jeho tokových vlastnosti zabezpečujú kompatibilizátory, a preto je dôležité voliť ich správnu koncentráciu, a tak zabezpečiť veľkosť ich vplyvu na tekutosť polyesteru. Kompatibilizátory plnia aj funkciu prenášača, takže vyfarbenie takto modifikovaných vlákien nie je potrebne robiť pod tlakom.Z monoglycerínstearátu sa pripravil 20 -ný koncentrát v polypropyléne pretavením ich zmesi (za vákuovania taveniny). Tento sa po vysušení pri 105 °C (2 hod.) dávkoval špirálovým dávkovačom do spodnej časti násypky závitovky v množstve 5,5 hmotn. na celkovú hmotnosť zmesi k polypropylénu s indexom toku 4,5 g/ 10 (230 °C, 2,16 kg). Druhým dávkovačom sa do tej istej násypky dávkoval granulát polyetylén 10tereftalátu, ktorý sa predtým sušil pri teplote 130 °C (cca 3 hodiny). Materiál sa tavil pri 290 °C V extrudéri so závitovkou vybavenou zrniešavačom a takto roztavená zmes sa vytláčala cez rozvodnú vetvu zubovými čerpadlami do hubice na zvlákňovanie. Celkový obsah polyesteru vo vlákne bol 10 hmotn. Hotové vlákna sa vyfarbovali z kúpeľa bežným beztlakovým spôsobom disperznýrni farbivami, používanými na farbenie polyetyléntereftalátových vlákien. Súčasne sa rovnakým postupom vyrobili zmesné polypropylén/polyesterové vlákna bez pridavku kompatibilizátora.Podobným spôsobom sa vyfarbovali i vlákna z čistého polyetyléntereftalátu. Vyfarbeníe modifikovaných polypropylénových vlákien s použitím kompatibilizátora, oproti polyesterovým, bolo sýtejšie o 18 , bez kompatibilizátora o 14 . Stálostí vyfarbenia boli prakticky pri všetkých typoch vlákien rovnaké. Vyfarbené modifikované vlákna sa pozorovali pod mikroskopom. Vo vláknach s prídavkom kompatibilizátora bola štruktúra mikrofibriláma, pri vláknach bez tohto aditíva boli krátke popretrhávané fibrilky, alebo pretiahnuté čiastočky polyesteru v matrici polypropylénu. Pod elektrónovým rnikroskopom po vypraní polypropylénovej polymémej matrice z vlákien s kompatibilizátorom, ostali supertenké fibrilky, z porovnávacej vzorky bez aditíva, ostali prakticky prachové častice väčšinou vo forme hrubých a krátkych tyčiniek.Vlákna sa pripravili podobne ako V príklade č. 1 s tým rozdielom, že ako kompatibilizátor sa použil etyléndisteararnicl, ako polyesterová zložka sa použil kopolymér kyseliny tereftalovej, izoftalovej a sodnej soli kyseliny sulfoizoftalovej V pomere 85 10 5 a etylénglykolu. Ako hlavný polymér sa použil polypropylén s indexom toku 35 g/ 10 min. (230 °C. 2,15 kg). Celá zmes sa vyzvláknila pri teplote 240 °C. Vlákna sa vyfarbili tými istými farbivami ako v príklade č. l.Vyfarbenie vlákien bolo oproti vláknam z čistého polyetyléntereftalátu sýtejšie o 22 .Stálosti vyfarbenia v odere boli o pol stupňa sivej stupnice nižšie, ostatné stálosti vyfarbenia boli na rovnakej úrovni. Vlákna pod mjkroskopom vykazovalí jednoznačnú mikrofibrilámu štruktúru, ktorá sa vyfarbením ešte zvýraznila.V kužeľovej miešačke sa míešal polypropylénový granulát s indexom toku 12 g/ 10 min. (230 °C, 2,15 kg) s prídavkom 0,4 hmotn. kvapalného blokového kopolyméru etylén-glykolu a polypropylénglykolu. Po 30 minútach miešania sa pridalo k zmesi 1,5 hmotn. práškového etyléndistearamidu a v rniešaní sa pokračovalo ešte pol hodiny. Takto pripravená zmes sa tavíla v extrudéri zvlákňovacieho zariadenia. Do taveniny sa kontinuálne dávkovalo zubovýrni čerpadlami 15 hmotn. taveniny polyetyléntereftalátu s LVČ 61 ml/g,pripravenej v bočnom extmdén z granulovaného polyrnéru kontinuálne sušeného v kontinuálnej sušiarni vzduchom vyhriatym na 180 °C. Zádrž tohto granulátu v sušiarni bola 2,5 hodiny. Otáčky základného vretena závitovky vybavenej zmiešavačom sa regulovali podľa tlaku pred dávkovacím čerpadlem už modifikovanej zmesi. Takto pripravené vlákna sa farbili spôsobom uvedeným V príklade č. l. Ich sýtost vyfarbenia v porovnaní s bežnými polyetyléntereftalátovými vláknami bola o 28 vyššia.Vo fluidnej rýchlomiešačke sa pripravila zmes polymérov a kompatibilizátora v nasledujúcom zložení 28,8 hmotn. polypropylénového polyméru v granulovanej forme, 60 hmotn. polyetyléntereftalátového granulátu (teplota tavenía 258 °C) s nižšou viskozitou (LVČ 61 ml/g) a 11,2 hmotn. kompatibilizátora na báze montánneho vosku. Po dostatočnom premiešaní zmesi a jej následnom vysušení sa celá zmes pretavila na 2-vretenovom extrudéri typu ZSK-53 pri teplotách 190 až 270 °C. Finálny koncentrát sa po jeho dosušení(3 hod pri teplote 130 °C) dávkoval v množstve 13,3 hmotn. k základnému polypropylénovému polyméru pri výrobe PP striže s jemnosťou 6,7 dtex s dĺžkou rezu vlákna 60 mrrL Výroba vlákna pri teplotách 240 - 275 C prebehla spoľahlivo, bez väčších problémov. Takto modifikované PP vlákno malo pevnosť cca 3,5 cN/dtex a ťažnosť 176 . Vlákna sa vyfarbovali z kúpeľa, pričom boli použité disperzné farbivá typu Foron blau S BGL,Terasil rosa 2 GLA a Terasil gelb B RLF.Za rovnakých podmienok boli vyfarbene bežné, nemodifikované polypropylénové vlákna a tiež polyesterově vlákna, všetky s rovnakou jemnosťou. Po koloristickom vyhodnotení vlákien bolo možné konštatovať,že polypropylénové modifikované vlákno vykazovalo nižšiu hodnotu parametra jasu (LX) a teda i vyššiu sýtosť vyfarbenia ako polypropylénové nemodifikované či polyesterové štandardné strižové vlákno. Po redukčnom praní sa znova potvrdili vzniknuté stále chemické väzby medzi farbivom a zložkami modifikovaného polypropylénového vlákna, pokles úrovne hodnoty jasu tu bol takmer nepostrehnuteľný, podobne ako pri polyesterovom štandardnom vlákne. Naopak, počas redukčného prania použité farbivá sa úplne odstránili z povrchu polypropylénového nemodifikovaného strižového vlákna.

MPK / Značky

MPK: D06P 3/79, C08L 23/00, C08L 67/00

Značky: polypropylénových, výroby, vlákien, spôsob, vyfarbovaných, kúpela

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/5-286580-sposob-vyroby-polypropylenovych-vlakien-vyfarbovanych-z-kupela.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob výroby polypropylénových vlákien vyfarbovaných z kúpeľa</a>

Podobne patenty