149084. lajstromszámú szabadalom • Eljárás viszkózusan rugalmas polimérek fonására
4 149.084 Az (5) és (6) egyenletekből láthatjuk, hagy A o és egyenlő volta következtében a helyzet az, hogy minél kisebb a furatból való kilépéskor bekövetkezett folyadékszálmegvastagodás, annál kisebb lesz a szál legkisebb végső keresztmetszete és annál nagyobb lesz a nyújtási viszony. Minthogy pedig a (3') egyenlet értelmében, az összes többi feltétel változatlanul maradása esetén az az összefüggés áll fenn, hogy minél nagyobb az L, annál kisebb a y, így megállapítható, hogy I; növelésével egyre vékonyabb szálak képződését érhetjük el. A fenti meggondolások alapján az alábbi következtetéseket vonhatjuk le: 1. Minél kisebb a relaxációs idő — az áramlási sebesség és a furat méreteinek változatlanul maradása esetén — annál kisebb lesz a megvastagodás. Célszerű lesz tehát meghatározni a relaxációs időnek a hőmérséklettől és a molekulasúlytól való függését, • hogy kiválaszthassuk e két- változó legmegfelelőbb értékeit a kisajtolási eljárás szempontjából. 2. A megvastagodás az anyag rugalmas komponensével áll összefüggésben; ha ez a komponens hiányzik (G =or), vagyis ha a folyadék newtoni jellegű, akkor megvastagodás sem következik be. 3. A Dö átmérő alárendeltebb szerepet játszik; D„/D a valóságban I-nél sokkal nagyobb, úgy, hogy a ln(D0 /D) függvény e viszony változásai esetén csupán csekély mértékű változásokat mutat. Ezekből az eredményekből a fentebb említett felievésrk érteiméiben az: alálhbi következtetések levonására kerülhet sor: Ha a furat belépőnyílását határozottan számításba vesszük, akkor az adódik, hogy a furat belépőnyílásánál ható erő nagysága nem G ln(D0 /D) 2 , hanem ennél valamivel kisebb, minthogy a belépőnyílásban kisebb mértékű relaxáció következeit be; ez a (3) egyenletben csupán az exponenciális tag együtthatóját módosítja, az n értéke •?.;•"••:-•''.-•-'i ; :j ebben a:z esetben 0. Ha még azt a tényt is számításba kívánjuk venni, hogy a folyadékszál sebessége a cső belsejében nem állandó, akkor elegendő csupán a megvastagodást az r és r -4- dr rádiuszok közötti üres terek mindegyikére nézve tekintetbe venni és ezt a megvastagodást O és R között integrálni; ennek következményeképpen változni fog a (3') egyenletben a G(L -4- nR) R2 /?;Q numerikus együtthatója, a fent mondottak lényege azonban változatlan marad. Ha a rendszer nem egyetlen Maxweli-elemnek, hanem párhuzamos Maxwell-elemek folytonos eloszlásának felel meg, akkor annak analitikai 'kezelése sokkal bonyolultabbá válik, elvileg azonban hangsúlyozható, hogy a jelenségek általános vonala változatlan marad, megjegyzendő azonban, hogy ebben az esetben a megvastagodás már nem pillanatnyilag következik be, hanem bizonyos elhúzódással történik, vagyis más szavakkal a legnagyobb megvastagodás pontja nem a furat felületi síkjában, hanem, annál valamivel mélyebben fekszik. Végül a deformációk állandó térfogat melletti lefolyására vonatkozó feltevésünket, a fonóeijárás során alkalmazott nyomásra és a kompresszibilitási együttható nagy voltára való tekintettel ebben a gyakorlati esetben érvényesnek tekinthetjük. A fentebbi meggondolások és következtetések azt a célt szolgálták, hogy megvilágítsuk a találmány szerint alkalmazásra kerülő, I-nél nagyobb hossz-átmérő-viszonyú furattal ellátott fonófúvókák alkalmazásának előnyeit. A fenti meggondolások függetlenek attól, hogy az említett mennyiségek milyen konkrét értékeket vehetnek fel. Nem vizsgáltuk azt, hogy a tekintetbe jövő polimerek jobb fonhatósága szempontjából vannak-e a vizsgált mennyiségeknek vagy azok valamelyikének optimális vagy kritikus értékei, vagy, hogy az egyes különleges polimerek jellemzőitől függően f figyelembe kell-e venni bizonyos minimális vagy maximális értékeket. Ez abból a tényből adódott, hogy a probléma a priori került vizsgálatra, függetlenül a tekintetbe jövő polimerek jellegzetes tulajdonságaitól és azok molekulasúlyától. Azt találtuk továbbá, hogy nagy határviszkozitású viszkózusán rugalmas' polimerek esetében kívánatos, hogy a fonófúvókák furatátmérőjének értéke ne legyen egy megadott alsó határértéknél kisebb. A találmánynak ezt az utóbb említett jellemző vonását egy különösen érdekes polimer, éspedig az izotaktikus polipropilén esetére vonatkoztatva fogjuk közelebbről megvilágítani; e polimer esetében ugyanis a kisaitolásos fonóeljárás során bizonyos nehézségek álltak fenn az anyag nagyfokú lebonthatósága következtében, e nehézségek — amint ezt korábbi szabadalmi leírások ismertetik — eddig szükségessé tették, hogy a nagymolekulájű polimer előbb egy oldószerben kerüljön feloldásra és azután ez az oldat került csak fonásra, száraz vagy nedves fonóeljárással. Azt találtuk, hogy nagy határviszkozitású viszkózusán rugalmas polimerekből figyelemreméltóan jó mechanikai tulajdonságú szálakat nyerhetünk, ha ezeket a polimereket olyan fonófúvókákon keresztül sajtoljuk ki, amelyek 0,5 mm-nél nagyobb átmérőjű és I-nél kisebb hossz/átmérőviszonyú furatokkal vannak ellátva. Ez az eljárás különösen a nagymolekulájú propilén-polimerek esetében alkalmazható jó eredménnyel. A jelen találmánynak ezt a jellemző vonását az alábbi általános meggondolás alapján magyarázhatjuk. Valamely megolvadt polimer kis-ajtolása esetén egy V+ kritikus áramlási sebességi gradiens áll fenn. Ha ezt túllépjük, akkor a kisajtolt termék alakja nem lesz többé hengeres, hanem szabálytalan .spirális-szerű alakot fog mutatni. Ez a V+ kritikus áramlási sebességi gradiens valamely adott polimer esetében az alábbi tényezőktől függ: a) a hőmérséklettől; pontosabban azt mondhatjuk, hogy értéke a hőmérséklet emelkedésével exponenciálisan növekszik; b) az átlagos molekulasúlytól; pontosabban: értéke a molekulasúly csökkenésével növekszik. Polimereknek szálak előállítása céljából történő kisajtolása során kimutatható volt, hogy a spirális-szerű alakú kisajtolt termék képződését ke-
