175888. lajstromszámú szabadalom • Eljárás poliakrilnitril szálak előállítására
3 175888 4 szempontjából határt szab. így a nagyobb koncentrációjú fonóoldatokkal elérhető termelékenységnövekedést a fonal maximális kisajtolási sebességének csökkenése egyidejűleg csökkenti. A fonalak maximális kisajtolási sebessége az a sebesség, amelynél szabvány körülmények mellett a fonófejnél vagy ennek közvetlen közelében az első két külön kapilláris elszakad. A kisajtolási sebesség javítására ismeretesek eljárások, amelyek során pl. kénsavnak, aromás szulfonsavaknak, vagy aminsóknak a fonóoldathoz való adagolásával, vagy a fonóoldat hőmérsékletének növelésével viszkozitáscsökkenés érhető el, ami a felfonhatóságot javítja. Ezek az eljárási variációk azonban technológiai és gazdasági tekintetben az egész folyamatot bonyolultabbá teszik, vonatkozik ez főképpen a kicsapófürdő regenerálására, s a kapott szálak minőségét is rontják. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amellyel a fonóteljesítmény nagyobb koncentrációjú fonóoldatok alkalmazásánál növelhető anélkül, hogy az eljárás bonyolultabbá válna vagy a fonal minősége romlana. A találmány feladata a fonalak koagulálását megoldani oly módon, hogy a maximális kisajtolási sebesség csökkenése nagyobb koncentrációjú akrilnitrilpolimer-oldatok felfonásánál elkerülhető legyen. Azt találtuk, hogy az oldatpolimerizációval, dime til formami dban előállított, hidrofil, főképpen szulfonát-csoportokat tartalmazó akrilnitrilpolimerek, 40-65 súly% dimetilformamidot tartalmazó vizes koaguláló-fürdőkbe felfonhatók anélkül, hogy a fonóoldat koncentrációjának növelése a maximális kisajtolási sebesség csökkenését vonná maga után, ha a fonóoldat polimerkoncentrációjának növelésével arányosan növeljük a koaguláló fürdő hőmérsékletét, úgy, hogy előnyösen 21-25 súly%-os oldatok felfonásánál a fonóoldatkoncentrációjának (súly%) és a koaguláló fürdő hőmérsékletének (°C) hányadosa 0,6-2,1 legyen, mimellett 21 súly%-os fonóoldatkoncentrációból kiindulva, 1% koncentrációnövekedésnek megfelelően a kicsapóíürdő alsó hőmérséklethatárát előnyösen 5 °C-al, a felső határát 2 °C-al növeljük. 25 súly','?’ feletti koncentrációjú fonóoldatok használata kevésbé ajánlatos, mivel a magasabb viszkozitás miatt fellépő szűrési nehézségek az ebből felfont szálak textilfizikai tulajdonságait és felhasználhatóságát rontják. Ugyanez áll fenn, ha az említett hányados értéke 0,6 alá csökken. Azt tapasztaltuk, hogy a legjobb kisajtolási sebességet olyan polimerizátumok felfonásánál érjük el, amelyek akrilnitril mellett legfeljebb 15 súly% akril- vagy metakrilsavésztert és/vagy 0,5—1,8 súly% vinil-, allil- vagy metallilszulfonsavat vagy szulfoalkilakrilátot vagy -metakrilátot vagy ezek szervetlen vagy szerves sóit tartalmazzák és 0,5%-os dimetilformamidos oldatuk relatív viszkozitása 20 °C-on 1,95 ± 0,1. A találmány szerinti eljárás előnye, hogy nagyobb koncentrációjú fonóoldatok használatánál nagyobb felfonási sebesség és így nagyobb fonóteljesítmény érhető el, anélkül, hogy a felfont szálak minősége károsodna. A koagulált szálak magasabb fürdőhőmérsékletnél a koaguláció megváltozott diffúziós folyamatai következtében előforduló szerkezeti fellazu lását a fonóoldat egyidejű nagyobb szilárdanyagkoncentrációjával, valamint a szulfonát-csoportokat tartalmazó polimerizátum hidrofil jellegével akadályozzuk meg. A találmány szerinti fonóoldatkoncentráció/koaguláló-fürdőhőmérséklet hányados alkalmazása energiamegtakarítást tesz lehetővé a kis fonóoldatkoncentrációhoz szükséges alacsony fiirdőhőmérséklet elkerülésével. A találmány szerinti eljárás kiviteli módját közelebbről az alábbi példák szemléltetik. 1. példa összehasonlító példa Akrilnitrilből, akrilsavészterből és nátriumallilszulfonátból dimetilformamidban oldatpolimerizációval előállított polimeroldatot (r?rei.= 1,95, c = 0,5 g/100 ml dimetilformamid 20 °C-on) a monomerektől mentesítjük és különböző polimertartalmakra koncentráljuk. Az így kapott oldatot fonófejen keresztül (70 lyuk/0,09 mm lyukátmérő) 21,5 °C hőmérsékletű, 50 súly% dimetilformamidot tartalmazó vizes koagulálófürdőbe felfonjuk és hármas hengerműre felvesszük. Az elért maximális kisajtolási sebességet (kisajtolt fonal hossza az időben) a fonóoldat koncentrációjának függvényében az 1. ábra szemlélteti. 2. példa összehasonlító példa Az 1. példa szerint három különböző koncentrációjú fonóoldatot állítunk elő és azonos körülmények között felfonjuk, azzal a különbséggel, hogy a koaguláló fürdő hőmérsékletét változtatjuk. A maximális kisajtolási sebességet a különböző koncentrációjú fonóoldatokra a hőmérséklet függvényében a 2. ábra szemlélteti. 3. példa Az 1. példa szerint akrilnitrilpolimert állítunk elő (r?rei.= 1,96), amely 6,95 súly% akrilsavmetilésztert és l,12súly% nátriumallilszulfonátot tartalmaz. Az oldatot a monomerektől mentesítjük és különböző koncentrációjú fonóoldatokká feldolgozzuk. Szűrés után az oldatokat fonófejen (240 lyuk/0,09 mm lyukátmérő) keresztül 55,4 súly% dimetilformamidot tartalmazó vizes koagulálófurdőbe felfonjuk, mimellett minden egyes fonóoldathoz más koagulációs hőmérsékletet állítunk be. A fonóoldatkoncentráció és a koagulációs hőmérséklet kombinációinál a felfonhatóságot a maximális kisajtolási sebességgel jellemeztük. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
