Способ получения синтетических поликомпонентных волокон

.,0 01 Е 8/04 САНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ТЕЛ У. АВТОРСК СВИ(54) КИХ диро гибк пера Акопян, .Р, НйВ, Прут мимительство ССС8/14, 3.980.итании1975 (прото ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Ордена Ленина институтческой физики АН СССР(57) СПОСОБ ПОЛУЕННЯПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ВОЛОКОН экструванием смеси термопластичныхоцепных полимеров с разной темтурой плавления и с содержанием каждого 10-90 вес.Ъ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения прочности и жесткости волокон, экструдирование проводят при деформации сдвига 5-100 под давлением 0,5-20,0 кбар в интервале температур от температуры на 1 С ниже температуры плавления легкоплавкого полимера в условиях экструзии до ком натной с последующим расщеплением полученной заготовки на волокна.Тираж 461 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 5569/29 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом, изобретение позволяет получить волокна из термопластичных гибкоцепных полимеров, имеющие разрывную прочность в 5-6 раэ выше, а модуль в 4-8 раэ выше по сравнению с волокнами, полученными известным способом.Использование волокон, полученных по изобретению в намоточных изделиях й в композиционных материалах в качестве армирующих добавок, позволитна порядок уменьшить содержание волокнистого армируюк 1 его материалапри сохранении прочностных характеристик изделия и увеличить прочностьизделия при неизменном содержании армируюшего материала, 1033591Изобретение относится к переработке термопластичных полимеров, точнее к проиэнодству волокон из термопластичных гибкоцепных полимеров,и может быть использонано в химической. промышленности, машиностроении 5и н сельском хозяйстве.Известен способ получения .волокониз гибкоцепных термопластичных полимерон путем продавливания черезфильеры раствора или расплава поли Омеров 13Недостатками способа являютсяневысокие разрывная прочностьи жесткость полученных волокон.Например, прочность полиэтилена составляет 40-60 кгс/мм ( начальный модуль 200-400 кгс/мм ), полипропилена - 50-60 кгс/мм началь9 Гный модуль 400-500 кгс/мм ).Известен также способ получениябикомпонентного волокна экструзиейрасплава термопластичных полимеров,согласно которому экструзию полиме":рон н расплавленном состоянии ведутраздельно с последующим объединеонием двух мононолокон из разнородных полимеров в одно бикомпонентноеволокно на выходе из экструзионногоканала 2 .Недостатками указанного способаявляются сложность технологии получения волокна и сложность оснасткидля получения волокна,Известен способ получения бикомпонентных систем типа сердечник-оболочка, например, системы полиэтилентерефталат-политетрафторэтилен 3Недостатком указанного способатакже является сложность технологии.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является 40способ получения синтетических поликомпонентных волокон экструдиронанием смеси термопластичных гибкоцепных полимеров с разной температурой плавления и с содержанием 45каждого 10-90 вес.Ъ, согласно которому экструдируют расплав смеси полиэтилена (ПЭ) с полизтилентерефталатом (ПЭТФ) с последующей вытяжкойнолокна с охлаждением 4.Недостатком известного способаявляется низкая разрывная прочностьволокна (19-32 кгс/ям).Цель изобретения - повышение прочности и жесткости волокон.Цель достигается тем, что согласно способу получения синтетическихполикомпонентных волокон экструдированием смеси термопластичных гибкоцепных полимеров с разной температурой плавления и содержанием 60каждого 10-90 вес.Ъ , экструдированиепроводят при деформации сдвига5-100 под давлением 0,5-20,0 кбар винтервале температур от температурына 1 Я ниже температуры плавления 65 легкоплавкого полимера в условияхэкструзии до комнатной с последующим расцеплением полученной заготовки на волокна,В качестве термопластичных гибкоцепных полимеров используют полиолефины, например, полиэтилен (ПЭ),полипропилен ( ПП ), поликарбонатЫ( ПММА ), поливинилхлорид ( ПВХ), полиформальдегид ( ПФ).Вариантами смесей являются:ПЭ/ПП, ПЭ/ПК, ПП/ПК, ПЭ/ПЭТФ,ПП/ПЭТФ, ПЭ/ПА, ПП/ПА и другие возможные сочетания, термопластичныхполимеров, Возможен также вариант,при котором экструзии подвергаютсмесь трех полимеров. Во всех случаях содержание любого компонентав смеси находится в пределах 10. - :90 вес.Ъ. ОптимаЛьным соотношениемв смеси двух полимеров является30:70 р 50:50 р 70:30,В качестве оборудований для осуществления способа используют прессы, машины типа "Инстрон", экструдерыи т.п. оборудование, развивающеедавление и снабженное оснасткойдля получения сдвиговых деформаций.Размеры и форма сечения экструзионного канала могут быть различными и ограничиваются только мощностью перерабатывающего оборудования и типами существующей оснастки.В процессе экструзии к выходуиз канала давление падает до данле"ния окружающей среды, и могут возникнуть условия, при которых возможно планление легкоплавконогокомпонента экструдата. Для предотвращения плавления указанного компонента оснастку выполняют с возможностЬюохлаждения экструдата в канале.В занисимости от вида используемого перерабатывающего оборудования и оснастки получают пруток,ленту, экструдат фасонного сечениялюбой конечной длины. Расщеплениеэкструдата на волокна осуществляютрастяжением в продольном или трансверсальном направлении, кручениемпрутка, ленты и т.п., расчесыванием,плющением.В качестве оборудования для расщепления экструдата. на волокна используют разрывные машины с плавнымвозрастанием нагрузки, крутильныеустройства, плюшильные станы, че"сальные машины и т.п.Процесс экструзии смеси полимеровведут при давлениях 0,5-20 кбар.Снижение давления экструзии от указанного предела не приводит к существенному возрастанию прочностных1033591 3характеристик волокон по сравнению спрототипом. Повышение давления экструзии от указанного верхнего предела не приводит в свою очередь к существенному возрастанию физнкомеханических характеристик волокон по сравнению с достигнутыми в указанных пределах давления, однако одновременно повышается энергоем кость процесса и цоявляются технологические затруднения процесса, на пример,. срыв экструзии,Вышеуказанные ограничения по давлению экструзии в такой же степе" ни относятся и к пределам деформации сдвига степени сжатия) - 5-100 . 15Согласно способу пювчакт 1250- 15000 волокон на 1 мм сечения экструдата.П р н м е р 1. В экструзионную камеру помешают смесь ИЭ/ПП состава щ 90:10 мас.%. Смесь. экструдируют при давлении 05 кбар, деформации сдвига 1 5 и 135 Стемпература плавления полиэтилена в условиях экструзии составляет 136 ОС). Экструдат охлаж .1 дают в канале до 20 ОС, и после выхода из канала расщепляют на .волокна вытяжкой в .продольном направлении. Получают волокна длиной 50-250 мм. Площадь сечения моноволокна 80 мкм число волокон на 1 мм сечения экструдата 15 тыс., разрывная проч;ность волокна 35 кгс/мм, модуль упругости В 50 кгс/мм.П р и м е р 2-59. Процесс получения волокна осуществляют, как в примере 1. за исключением того, что изменяют соотношение компонентов смеси, вид и тип цолимеров, давление экструзии и деформацию сдвига, температуру экструзии и технийу расщепления экструдата на волокна в пределах заявляеьюх притязаний.Параметры процесса н свойства волокон приведены в таблице.;оХе оЯ Роб ба ж 6ое оЭ, 1о е оо Х Х Й1 1 Хс Хе ХРха еаб 11 О О О с Ъ Ъо осо йи лсо г- о ь о о о с а лЕО ой ой в о о л а о о О) а о о о о о (Ч сУ а . Юо о о о о со о л с м э н н нтоф вФ х Х о Ц о О 1 д л о о о - 01 СО М сс с-о оа 1 сО сс р со- т- со О О д о.оОоМ м с с с ,О с, М М Ис сОО сО сс с- - д - ч м м ю о о ю со ю ЮО СО О; ОГ СР СЛ Ч с" т с с- - тО Ю Г 4 Ю Ю Г 4 аС Ю сС О- мсЮХ 1-. о о с-СЧ о о О ОО О. О Л о о О сУ О со о О %-1 Ю о о со Оъсс. ,о о с О о о сЛ О Ю Ю о о о о м м м м о о о о г Ю м о жс- СЧ С 1 са ОО Гщ СО О с т с то л о со ,0г м м Ю о С 1 гч о о се о о со соф МФ ГЧ М сУ (Ч О .-1 т"1.-1 О гч гч о гч -1 Ю СО -4гчсо о гчм м о сч гч го сюс с .ч- о Г 1 Ю с с с о о ,- -3.- гч гч Х о хд1" б х еох х ах хее едц б о д н ао, они б Е с дх Э о а Э б х, а х э дД2 1 Э оЭ о О Р, Х о,в бх О О О О С О О О ф Г ГСО О о- м ф О ссн г гм гч м л О О О О О О Ч ЛМ ММ О О О О О О СО СЛ Мс Гс ЭУ. ЖЕб б1н хс хо дХ баЯ3баою ес 3ф хЮс 3хоЦоЮ16 1033591Э 1 еЮ Х Эф жх хю х ф 4 ф й х ф аа о Оф й ОВ О 4 оо о ха е 4 Я Ц 3 3 ос 1 Е ЭОж ххх хдх й Ц ф дои хай с ой х аа 1"3 содх 11 1 1й й й й й 11 1 1 о о о о о э ф асо М М 4 Ч о . о о оо м о оО о со Ч О о а Ю с 3 ф м о о О О н а м (ч о о о о СО О м сч О СО н н нм м м с(ч м о У (Ч О О о о с о о и нФ 3ь о о 0 0ЬН Н 4 ЮЬн о а ъ ь а о МФХ1.4 о ао1 м сфсчо йонм 1-,фн14 о Еоду Взн 1 ВСЮ " со По Хо ин о ВФ о да ВЗО О О 0 О в н н н ОмЭ О О О О йО Н СО 01 СЛ Й 4 Ч О О О О О О сч м м м м мс, О О О О О О ал л ффВхйР 1 ф2 ИоЭ .,Ой ВО 4 о3эоо оО 1 Эф л хфоЦо О а О О О М фФ с ю н 4 ч а и 1 сл а м (Ч Н (Ч Н сч СЧ Н СЧ (Ч 4 4 В О 1 СО О м со м мм м со о 1 й М М Г 4 Ч Н Н Н . Н Н О О О О О О а О ф О О О а и о н ю е е лм а й 4 Ч сч Н Н (Ч Н 4 Ч 4 Ч Н Н .4 Н Н Н оО О О О О О О о о о о а а а а а а а э а н а а а 4 с:Ьл со Ф О и (чм 0 о н м а чР эй а а аа м е е а а и 111м4 Ч г 411о ал мН 4Ойа