Способ получения полиолефиновых фибрилл

 

Изобретение относится к технологии получения синтетических волокон, в частности полиолефиновых фибрилл, и может быть использовано при получении синтетической бумаги. Изобретение обеспечивает повышение однородности фибрилл по длине за счет тораствор, эмульсию или дисперсию полимера в н-гексане или н-гептане через сопло подают в расширяющуюся зону сопла ЛаВаля для столкновения с высокоскоростной струей сухого насыщенного пара, направленного под1 углом к потоку раствора, эмульсии или дисперсии полимера. При этом струю сухого насыщенного пара пропускают через эту зону в виде ламинарного потока. SS (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (S>)S 11 01 Р 1/00, 6/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2190914/05 (22) 18. 11. 75 (31) 29594-А-74 (32) 19. i t 74 (33) ХТ (46) 15.02.91. Бюл. ¹ 6 (7 1) Монтэдисон С.п .А (IT) (72) Джованни Ди Друско и Деоскариде

Заффаньини (IT) (53) 677.494(088 .8) ! (56) Патент СССР ¹ 816405, кл. D 01 Г 1/00, 1975. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИОЛЕФИНОВЫХ

ФИБРИЛЛ (57) Изобретение относится к технолоИзобретение относится к области технологии получения синтетических волокон, в частности полиолефиновых фибрилл, и может быть использовано при получении синтетической бумаги.

Цель изобретения — повышение однородности фибрилл по длине.

Пример 1. Используют раствор, содержащий 100 г высокоплотного полиэтилена (с индексом расплава, равным

4,5) в 1 л раствора. Температура раствора 180 С, перепад давления на соло лах 14 атм.

Давление пара на входе сужающегося участка сопла 18 атм, его температура 205 С. Расход пара 300 кг/ч.

2 гии получения синтетических волокон, в частности полиолефиновых фибрилл, и может быть использовано при получении синтетической бумаги. Изобретение обеспечивает повышение однородности фибрилл по длине за счет того что раствор, эмульсию или дисперсию полимера в и-гексане или н-гептане через сопло подают в расширяющуюся зону сопла Лаваля для столкновения с высокоскоростной струей сухого насыщенного пара, направленного поД углом к потоку раствора, эмульсии или дисперсии полимера. При этом струю сухого насыщенного пара пропускают через эту зону в виде ламинарного потока.

В узкой части сопла его профиль круговой, а диаметр в критическом сечении равен 6,5 мм. Диаметр конечной, секции расширяющегося участка сопла равен 15,42 мм, расстояние между критическим сечением и конечным участком сопла равно 31,8 мм.

При указанных условиях давление пара вблизи конечного участка расши-. ряющейся части сопла несколько превышает (т.е. на несколько мм рт ° ст.) атмосферное давление, а его максимальная скорость, определяемая. условиями вверх по потоку в критическом сечении сопла, равна 900 м/с. Расширение пара

1628860

5 соответствует . падению энтальпии на

115 ккал/моль.

Раствор полимера подают через 8 цилиндрических сопел, симметрично расположенных на конечном участке суживающегося — расширяющегося сопла.

Диаметр каждого сопла 2 мм. Расход полимерного раствора 960 кг/ч . Расход пара 2,5 кг/кг фибрилл.

Равномерность образца (1 r) по длине волокон:

Волокна, 7. Длина волокон, мм

+0 1

5 3 15

30 3,4

60 3,6

5 4,1

Средняя длина волокон в этом случае составляет 3,53 мм. 20

Через час непрерывной работы получают 120 кг фибрилл длиной 3-4 мм, кажущегося диаметра 40 мк, с площадью поверхности 7 м /r.

Пример 2. Используют тот же 25 раствор полиэтилена в н-гексане, что и в примере 1, при тех же самых температурах, давлениях и таком же часовом расходе. Давление пара 2,6 кг/см, который был перегрет до 200 С, массовая 30 скорость пара, используемого в качестве жидкости, -300 кг/ч.

Кроме того, используют устройство, в котором сопло характеризуется разме-35 рами: диаметр критического сечения 7,3 мм;максимальный диаметр уча-. стка в расширяющейся части 8,7 мм; расстояние между минимальными и максимальными сечениями 22,4 мм. 40

В максимальном сечении сопла пар находится в перегретом состоянии при давлении, несколько превышающем атмосферное, максимальная скорость пара на этом участке сопла 607 м/с. Сопла 45 для экструдировании раствора полимера имели диаметр 2 мм.

Через час непрерывной работы. получают 120 кг фибрилл длиной 4-5 мм, кажущегося диаметра 40 мк и с удепь кой площадью поверхности - 8 м /г.

Расход пара 2,5 кг на 1 кг фибрилл

Однородность фибрилл по длине:

Фибриллы, Ж Длина фибрилл, мм

ОУ 55

4,3

4,8

Среднее значение длины 4,54 мм.

Пример 3. Касается получения фибрилл из эмульсии раствора полипропилена в н-пентане в воде. Индекс расплава применяемого полипропилена равен 10. Концентрация полипропилена в эмульсии равна 50 r на 1 л эмульсии. Весовое отношение воды к к-пентану в эмульсии равно единице.

Применяемое устройство: сопло для жидкости в критической сечении имеет диаметр 11,5 мм, на конечном участке с максимальным сечением, в расширяю- щейся части сопла, диаметр равен

15,7 мм, расстояние между критическим и максимальными участками равно примерно 21 мм. о

Эмульсия экструдируется при 155, С и под давлением 21,4 кг/см через 8 цилиндрических сопел, установленных симметрично вокруг конечного (максимального} участка сужающегося - расширяющегося сопла. Диаметр каждого из сопел равен 2 мм. Эмульсия подается через

8 цилиндрических сопел с суммарной объемной скоростью 2200 кг/ч. Объем- ная скорость пара 300 кг/ч. В качестве жидкости использовался сухой насыщенный пар, давление которого на входе в сужающуюся часть сопла 6 кг/см, температура 200 С.

При этих условиях давление пара на конечном участке расширяющейся части сопла несколько превышает атмосферное и на этом участке достигается максимальная скорость потока пара

715 м/с, что определяется условиями вверх по потоку в критическом сечении.

Через час непрерывной работы получают примерно 150 кг фибрилл длиной

1,5-2,5 мм, среднего (кажущегося) диаметра 20 мк и площадью поверхности (удельной) 4, 1 м /г. Расход пара 2 кг на 1 кг фибрилл.

Однородность фибрилл по длине:

Фибриллы, %,Чпина фибрилл, мм

+0,1 мм

3 1,5

40 2,0

45 2,2

11 2,4

1 2,5

Среднее значение длины 2,12 мм.

Q р и M е р 4. Иллюстрирует получение фибрилл из двухфазной полимерной композиции, в которой одна из фаз образуется расплавленным

5 162886 полиэ тил еном (с индексом расплава 5), содержащим жидкий н-гексан, а другая фаза образуется жидким н-гексаном, содержащим полиэтилен в растворенном состоянии, причем первая из указанных фаз гомогенно диспергирована во второй фазе. Такая двухфазная композиция получена нагревом раствора полиэтилена в н-гексане, содержащего 100 r полимера в 1 л раствора, при температуре 200 С и давлении 17 кг/см2 .

При указанных температурах и давлениях двухфазная композиция экстру- 15 дировалась через 8 сопел устройства, описанного в примере I с суммарной объемной скоростью 1200 кг/ч.

В качестве жидкости использовался пар, на входе в сужающуюся часть сопла имеющий параметры: температура

205ОС, давление 18 кг/см2, объемная скорость 300 кг/ч.

Давление пара на конечном участке расширяющейся части сопла, где происходило взаимодействие его с экструдируемой полимерной композицией, несколько превышает атмосферное, а максимальная скорость пара на этом участке достигала 900 м/с. ЗО

Способ получения полиолефиновых фибрнлл экструдированием раствора, эмульсии или дисперсии полимера в н-гексане или н-гептане через сопло в пространство для столкновения с высокоскоростной струей сухого насыщенного пара, направленной под углом к потоку раствора, эмульсии или дисперсии полимера, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения однородности фибрилл по длине, раствор, эмульсию или дисперсию полимера экструдируют в расширяющуюся зону сопла

Лаваля, а струю сухого насыщенного пара пропускают через эту зону в виде ламинарного потока.

Через час непрерывной работы получают 150 кг фибрилл длиной 2-2,5 мм, кажущегося диаметра 25 мк и площадью поверхности, равной 8 м /г.

Расход пара 2 кг/кг фибрилл.

Равномерность фибрилл по длине:

Фибриллы, Х Длина фибрилл, мм

+0,1 мм

6 2

60 2,3

25 2,4

9 2,5

Средняя длина 2,32 мм. 45

Пример 5 (сравнительный). Получают фибриллы согласно примеру 1 с использованием того же полимера, концентрации и параметров процесса. Однако используемое в данном случае кон- 50 вергентно-дивергентное сопло имеет следующие характеристики: диаметр суженной части 5,9 мм; расстояние между суженной и концевой частями 21 мм;

О 6 угол расхождения расширяющейся части

Используемый полимер предствляет собой полиэтилен с высокой плотностью, имеющий М.I.=4.5, причем используют раствор 100 r полимера в 1 л н-гексана при 180 С и избьггочном давлении

14 атм.

Пар использовался в качестве текучей струи, которая имеет на входе сходящейся части сопла давление

18 кг/см и температуру 205 С при скорости потока 300 кг/ч.

Раствор полимера экструдировался при указанных условиях через 4 цилиндрических сопла, расположенных симметрично вокруг концевого участка (т.е. в конце расширяющейся части) конвергентно-дивергентного сопла, причем каждое из указанных сопел имеет диаметр 2 мм при общей скорости полотна

480 кг/ч.

Однородность фибрилл по длине:

Фибриллы, 7, Длина фибрилл, мм

+ О, 1 мм

10 0,3

20 1,1

25 2,3

30 3,6

5 4,7

5 6,0

5 Больше 9 мм

Расчетное среднее значение длины

2,9 мм.

Формула изо бр етения