170927. lajstromszámú szabadalom • Eljárás poliakrilnitrilszál előállítására
3 170927 4 b) az elérhető igen magas szálképzési sebesség vagy nyújtási arány lehetővé teszi igen kedvező finomságú (denben kifejezve) szálak képzését a fonórózsa viszonylag nagy nyílásmérete mellett, amire azért van szükség, hogy az igen viszkózus polimer ömledékből végzett szálképzése közben elkerülhető legyen túl nagy extrudálási nyomás alkalmazása. Az ömledékből végzett szálképzés előnyösebb alkalmazhatóságának további oka az, hogy ezzel az eljárással elkerülhető a kapott termék maradék oldószertől mentessé mosásának szükségessége, továbbá nincs szükség a polimer oldásához használt oldószernek a koaguláláshoz alkalmazott folyadékokból vagy gázokból való elkülönítésére sem. Tekintettel arra azonban, hogy az akrilnitril polimerek nem ömleszthetők meg bomlásuk nélkül, ömledékből végzett szálképzést akrilnitril polimerekből szálak képzésére eddig még nem dolgoztak ki, és ilyen polimerekből szálak képzésére a nedves szálképzést vagy a száraz szálképzést alkalmazták. Minthogy felismerték az ömledékből végzett szálképzés előnyeit, kísérleteket folytattak akrilnitril polimerek elfolyósítására olyan módszerek kidolgozására, amelyek szerint az akrilnitril polimerekből képzett ömledékek extrudálhatók, majd az extrudátumok kizárólag hűtés útján megszilárdíthatók. Az ilyen, úgynevezett „pszeudoömledék"ből végzett szálképzés esetében úgynevezett látens vagy parciális oldószereket hasznosítottak, amelyek akrilnitril polimerekkel megemelt hőmérsékleten olyan folyadékokat alkotnak, melyek extrudálás után kizárólag hűtés hatására megszilárdulni képesek. Azonban az ilyen termékekből is ki kell mosni a látens vagy parciális oldószert, és még mindig szükség van az ezeket az oldószereket visszanyerni képes rendszerekre, vagyis az ilyen „pszeudoömledék"-ből végzett szálképzési módszerek még mindig nem rendelkeznek a valódi, ténylegesen ömledékből végzett szálképzés minden előnyével és megkívánt jellemzőivel. Számos olyan polimer ismert, amelyből tulajdonságai következtében lehetséges alaktestek, így szálak, filmek, rostok vagy szalagok előállítása. Az úgynevezett hőálló polimerek olyan polimerek, amelyeket nehéz vagy lehetetlen meglágyítani hővel anélkül, hogy ne bomlanának vagy extrém magas hőmérsékletekre ne lenne szükség. Pillanatnyilag a legalapvetőbben gazdasági fontosságú hőálló polimer alaktestek kialakítására szálképzés útján az akrilnitril polimer. Bár a találmányunk leírása kapcsán ismertetett elvek és módszerek alkalmazhatók más, valamilyen, ömledékképződést elősegítő adalékanyagból és hőálló polimerből, így például különböző cellulóz-acetátokból, polivinil-halogenidekből (azaz például polivinil-kloridból, politetrafluor-etilénből, politrifluor-klór-etilénből vagy polivinilidén-kloridból), polivinilalkoholból, igen nagy molekulasúlyú poliamidokból, poliimidekből és poliészterekből, hőálló poliamidokból, hőálló poliimidekből vagy aromás monomerekből származó poliészterekből álló, egyfázisú megolvadt ömledékből végzett szálképzésre is, a továbbiakban elsősorban a gazdasági szempontból legfontosabb akrilnitril polimerekkel foglalkozunk. Szakember számára érthető lesz, hogy a találmányunk szerinti eljárás nem korlátozható akrilnitril polimerek ömledékéből vég-5 zett szálképzésre, hanem alkalmazható szálképzésre igen sokfajta hőálló polimer esetében, amelyek valamilyen, ömledékképződést elősegítő adalékanyaggal megömleszthetők vagy olvadáspontjuk is lecsökkenthető. 10 Az ömledékképződést elősegítő adalékanyagok alatt olyan anyagokat értünk, amelyek képesek alkalmas koncentrációban az akrilnitril polimer olvadáspontját előnyösen az akrilnitril polimer bomlási hőmérséklettartománya alatti hőmérsékletre 15 csökkenteni olyan nyomásokon, melyek kielégítően nagyok ahhoz, hogy megakadályozzák az ömledékképződést elősegítő adalékanyag forrását atmoszférikus nyomásnak megfelelő forráspontjánál magasabb hőmérsékleteken. így tehát az ömledék-20 képződést elősegítő adalékanyag segítségével az akrilnitril polimerből egyfázisú megolvadt ömledék képezhető. Az ömledékképzést elősegítő anyagok közé nem tartoznak olyan anyagok, amelyeket egyébként az akrilnitril polimerek jó oldószereinek 25 tekintenek. Az akrilnitril polimerek jó oldószere egyébként a dimetil-formamid, dimetil-acetamid, etilén- vagy propilén-karbonát, dimetil-szulfoxid, dimetil-szulfon, tetrametilén-szulfon, koncentrált salétromsav, továbbá erősen hidratált ionokat tar-30 talmazó sók, így például a tiocianát sók, cink-klorid, kalcium- vagy lítium-bromid, jodidsók vagy az alkálifém-perklorátok igen tömény vizes oldatai, valamint többek között a 2 140 921, 2 356 767, 2 404 713 - 2 404 728, 2 648 648 és 2 648 649 35 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásokban ismertetett oldószerek. Bizonyos elméleti megfontolásokra jutottunk az ömledékképződést elősegítő adalékanyagok kivá-40 lasztásával kapcsolatban. Elméletünk szerint az ömledékképződést elősegítő adalékanyag bizonyos termodinamikai tulajdonságok, azaz az oldhatósági paraméter, a hidrogén-híd kötéserőssége és a dipólusmomentum alapján választható ki. Valamely 45 anyag oldhatósági paramétere — amelyet úgy definiálhatunk, mint a kohéziós energiasűrűség négyzetgyökét - előnyösen nagyobb mint mintegy 8,7 valamilyen, akrilnitril polimerhez felhasználható, ömledékképződést elősegítő adalékanyag esetében. 50 A kohéziós energiasűrűség viszont egyenlő a kalória/mól egységekben megadott, az elpárologtatáshoz szükséges látens hő és a móltérfogat hányadosával, vagy alternatív módon a kalória/gramm egységekben megadott, az elpárologtatáshoz szükséges látens 55 hő és a folyadék fajlagos sűrűségének a szorzatával. Akrilnitril polimerhez használható ömledékképződést elősegítő adalékanyag hidrogén-híd kötéserőssége nagyobb, mint 0 és előnyösen nagyobb, mint 4. Ha az oldhatósági paraméter kisebb értéktartományba esik, azaz mintegy 8,7 és mintegy 11 közötti értékű, abban az esetben a hidrogén-híd kötéserőssége előnyösen nagyobb, azaz mintegy 12 fölötti értékű. Akrilnitril polimerhez használható ömledékképződést elősegítő adalékanyag dipól-65 momentuma nagyobb, mint 0. 2
