ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения синтетических нитей

Классы МПК:D01F11/04 из синтетических полимеров
D06M15/256 содержащих фтор
D01F6/00 Однокомпонентные химические нити или подобные нити из синтетических полимеров; их производство
D01F6/06 из полипропилена
D01F6/60 из полиамидов
D01F6/62 из сложных полиэфиров
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской Академии наук (ИХР РАН) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-12-14
публикация патента:

Изобретение относится к технологии получения синтетических нитей с высокими хемостойкостью и гидрофобностью и низким коэффициентом трения. Способ заключается в формовании нитей из расплава полимера, нанесении авиважного препарата, ориентационном вытягивании и термофиксации. Авиважный препарат наносят на горячую поверхность свежесформованных нитей одновременно с водной суспензией политетрафторэтилена концентрации 3-60 г/л. Ориентационное вытягивание проводят с кратностью 3-15. Технический результат изобретения заключается в повышении устойчивости нитей к действию агрессивных сред, гидрофобности, а также в снижении коэффициента трения. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

Введение

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению синтетических нитей с высокой стойкостью к действию агрессивных сред в широком интервале температур, низким коэффициентом трения, высокой гидрофобностью, предназначенных для изготовления тканей, работающих в жестких технологических условиях, таких, например, как фильтрация горячих газов и сильно агрессивных жидкостей, а также для кислотоупорной набивки сальников центробежных насосов.

Уровень техники

Известен способ получения комплексных полипропиленовых нитей на основе формования их из расплава смеси полипропилена с порошком политетрафторэтилена (Патент RU № 24113120, опубл. 2011 г.), обеспечивающий повышение прочности и гидрофобности полипропиленовых нитей. Однако этот способ не приводит к существенному повышению хемостойкости полипропиленовых нитей и не обеспечивает снижения их коэффициента трения до очень низкого уровня, присущего фторопласту и необходимого для набивки сальников центробежных насосов.

Известен способ получения фильтровального материала методом пропитки ткани смесью дисперсии фторопласта, кремнийорганической эмульсии и анионактивного ПАВ, который обеспечивает получение ткани с высокой фильтрующей способностью (Патент RU № 2079341. опубл. 1997 г.). В результате такой обработки на нити остается покрытие, состоящее из смеси фтор- и кремнийсодержащих полимеров. Однако такая ткань не обладает достаточно высокими показателями хемостойкости и низкими коэффициентами трения.

Известен способ получения синтетических нитей из фторопласта - полифена (Энциклопедия полимеров, т.3. М.: Советская энциклопедия, 1977, с.787-790) путем формования волокон по мокрому способу из вспомогательного полимера, выполняющего функцию загустителя, наполненного частицами фторопласта. В качестве загустителей применяют или вискозу и формование проводят с использованием кислотно-солевой осадительной ванны, или поливиниловый спирт и формование проводят с использованием в качестве осадительной ванны концентрированных водных растворов сульфатов аммония, алюминия и натрия. Сформованные волокна подвергаются отделке. В случае использования в качестве загустителя вискозы проводят промывку холодной и горячей водой и щелочную обработку. Волокна, сформованные с использованием поливинилового спирта, обрабатывают в ацетилирующей ванне и промывают последовательно холодной и горячей водой. После отделки волокна подвергают термической обработке (спеканию), которую проводят при температуре 360-400°C при перемещении нити по поверхности обогреваемого металлического ролика или пластины. В результате такой термообработки вспомогательный полимер разрушается и удаляется в виде газообразных продуктов, а частицы фторопласта спекаются, превращаясь в нить. После спекания нить подвергают ориентационному упрочнению - вытягиванию при температуре 330-400°C с кратностью 3-10 раз. Однако такой способ крайне сложен и дорог.

Известен также способ получения волокна из ацетонорастворимого фторопласта - фторлона (Энциклопедия полимеров, т.3. М.: Советская энциклопедия, 1977, с.790). Фторлон формуют по мокрому способу из 14-16%-ного раствора сополимера в ацетоне в водную ванну, содержащую 4-6% ацетона. Свежесформованное волокно, содержащее растворитель, вытягивают между дисками прядильной машины в 1,5-2 раза при комнатной температуре. Высушенную нить дополнительно вытягивают (в сумме в 16-20 раз) в среде глицерина при ~140°C, после чего вновь сушат с одновременной терморелаксацией при 140-150°C в течение 1 часа в условиях свободной усадки.

Однако способ крайне сложен в реализации, имеет высокую взрывоопасность из-за использования высоколетучего растворителя, характеризуется ограниченной сырьевой базой, а себестоимость нитей крайне высока.

Известен способ получения синтетических нитей, являющийся по техническому существу наиболее близким к изобретению (Энциклопедия полимеров, т.2. М.: Советская энциклопедия, 1974, с.723-726; Энциклопедия полимеров, т.3. М.: Советская энциклопедия, 1977, с.11-13, 116-119). Этот способ включает следующие стадии:

- Получение расплава. Гранулят из бункера подают в цилиндр экструдера, где он транспортируется шнеком к выходу. При этом за счет внешнего обогрева гранулы плавятся, и расплав гомогенизируется. Расплав подают шнеком к фильерам. В случае формования полиамидных волокон процесс осуществляется в среде инертного газа.

- Формование. Расплав продавливают через фильеры.

- Охлаждение. Струйки расплава, выходящие из фильер, охлаждаются в воздушной шахте или в ванне с водой.

- Нанесение авиважа. На свежесформованные нити наносят авиважный препарат и наматывают их на бобину.

- Ориентационное вытягивание и термофиксация. Свежесформованные нити подвергают ориентационному вытягиванию в интервале температур 100-180°C в среде воздуха, водяного пара или на горячей поверхности при кратности вытягивания от 2,5 до 5,5. Вытянутые нити термофиксируют при 100-160°C, получая готовые нити. На готовые нити наносят замасливатель и наматывают их на бобину.

Однако полученные по этому способу нити имеют невысокие показатели по устойчивости к действию агрессивных сред и гидрофобности, а также высокий коэффициент трения, затрудняющий последующую переработку нитей.

Сущность изобретения

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание способа получения синтетических нитей, обладающих повышенной устойчивостью к действию агрессивных сред и гидрофобностью, а также пониженным коэффициентом трения.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в способе получения синтетических нитей формованием нитей из расплава полимера, нанесением авиважного препарата, ориентационным вытягиванием и термофиксацией авиважный препарат наносят на горячую поверхность свежесформованных нитей одновременно с водной суспензией политетрафторэтилена концентрации 3-60 г/л, а ориентационное вытягивание проводят с кратностью 3-15.

Изобретение позволяет придать нитям очень высокую устойчивость к действию агрессивных сред, на 24-94% повысить гидрофобность, на 11-35% повысить прочность сформованных нитей и на 78-87% снизить коэффициент трения.

Способ может быть реализован для получения синтетических нитей из различных полимеров, например из полипропилена, полиэтилентерефталата, поликапроамида.

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) можно использовать, например, в виде суспензий Ф4Д (СТО 05807960-007-2010), Ф-4ДВ (ТУ 6-05-1246), Ф-4МД-А, Ф-4МД-Б (ТУ 6-05-2012) или их аналогов Teflon 30, Fluon AD, Hostaflon TF5000, Polyflon D. Толщину покрытия регулируют изменением концентрации ПТФЭ в суспензии.

Для обеспечения возможности дальнейшей переработки нитей можно использовать традиционно применяемые авиважные препараты, обладающие поверхностной активностью, например алкамон ОС-2 на основе (алкилдиоксиэтилен)диметилдиэтиламмоний бензилсульфоната (ГОСТ 10106-75), алкамон ДС на основе алкоксидиметилдиэтилдиэтиламмоний метилсульфата (ТУ 6-14-1059-83), триамон на основе трис(2-гидроксиэтил)метиламмоний метилсульфата (ТУ 6-14-1059-83).

Пример получения нитей из полипропилена.

Гранулят полипропилена из бункера подают в цилиндр экструдера, где он транспортируется шнеком к выходу. При этом за счет внешнего обогрева гранулы плавятся, и расплав гомогенизируется. Расплав подают шнеком к фильерам и продавливают через них.

На горячую поверхность свежесформованных полипропиленовых текстильных нитей окунанием наносят смесь равных количеств водной суспензии ПТФЭ концентрации 3-60 г/л и алкамона и наматывают их на бобину.

Свежесформованные нити подвергают ориентационному вытягиванию при традиционно используемых температурах (100-140°C) при кратности вытягивания 3-15. Вытянутые нити термофиксируют при традиционно используемых температурах (100-110°C), получая готовые полипропиленовые нити. На готовые нити наносят замасливатель и наматывают их на бобину.

Пример получения нитей из полиэтилентерефталата.

Гранулят полиэтилентерефталата из бункера подают в цилиндр экструдера, где он транспортируется шнеком к выходу. При этом за счет внешнего обогрева гранулы плавятся, и расплав гомогенизируется и продавливается через фильеры. На горячую поверхность свежесформованных полиэфирных текстильных нитей наносят смесь равных количеств водной суспензии ПТФЭ концентрации 3-60 г/л и алкамона и наматывают их на бобину.

Свежесформованные нити подвергают ориентационному вытягиванию при традиционно используемых температурах (120-160°С) при кратности вытягивания 3-15. Вытянутые нити термофиксируют при традиционно используемых температурах (110-140°С), получая готовые полиэтилентерефталатные нити. На готовые нити наносят замасливатель и наматывают их на бобину.

Пример получения нитей из поликапроамида.

Гранулят поликапроамида из бункера подают в цилиндр экструдера, где он транспортируется шнеком к выходу. При этом за счет внешнего обогрева гранулы плавятся, и расплав гомогенизируется. Расплав подают шнеком к фильерам. Формование осуществляют в атмосфере инертного газа.

Расплав продавливают через фильеры. На горячую поверхность свежесформованных полиамидных нитей наносят смесь равных количеств водной суспензии ПТФЭ концентрации 3-60 г/л и алкамона и наматывают их на бобину.

Свежесформованные нити подвергают ориентационному вытягиванию при традиционно используемых температурах (140-180°С) при кратности вытягивания 3-15. Вытянутые нити термофиксируют при традиционно используемых температурах (120-150°С), получая готовые поликапроамидные нити. На готовые нити наносят замасливатель и наматывают их на бобину.

Свойства синтетических нитей, полученных по способу-прототипу и заявленному способу, контролируют одинаково:

- Кратность ориентационного вытягивания определяют соотношением диаметров элементарных нитей, которые измеряют с помощью прибора «Ланатестер-2» до и после вытягивания;

- Устойчивость нитей к действию агрессивных сред оценивают по уменьшению разрывной нагрузки нитей (%) после 24-часового воздействия 40%-ного раствора NaOH, 98%-ной H2SO4 и 40%-ной HNO3. По уменьшению разрывной нагрузки нитей величину их устойчивости к действию агрессивных сред подразделяют на следующие категории: 0% - высокая стойкость; 20% - удовлетворительная стойкость; 40% - устойчивы не во всех случаях; 60% - недостаточно стойки; 80% - нестойки. При высокой химической нестойкости возможно даже полное растворение нити.

- Коэффициент трения нитей определяют с помощью прибора В.В.Талепаровской.

- Гидрофобность оценивают по краевому углу смачивания полимерного материала водой (град.), который определяют методом проецирования капли на экран.

- Прочность нитей оценивают по разрывной нагрузке нитей (сН/текс), которую определяют на разрывной машине РМ-3-1.

Свойства полипропиленовых, полиэфирных и полиамидных нитей, полученных по способу-прототипу, а также по заявленному способу при различных параметрах процесса, приведены в таблицах соответственно 1, 2, 3.

Таблица 1
Свойства полипропиленовых нитей с покрытием из политетрафторэтилена
№ п/пКонцентрация суспензии ПТФЭ, г/лКратность ориентационного вытягивания, разыТолщина покрытия, мкмУменьшение разрывной нагрузки после 24-часового воздействия, % Коэффициент тренияКраевой угол смачивания, градРазрывная нагрузка, сН/тексМодуль упругости, Н/мм2
40%-ного NaOH 98%-ной H2SO4 40%-ной HNO3
1 38 0,500 00,04129 53,2738
230 83,00 000,04 13261,8771
360 86,00 000,04 12753,7758
430 34,00 000,04 12854,9748
530 152,50 000,04 12958,6742
6* (сравнительный пример) 304способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 6025 400,41 8834,3451
7** (сравнительный пример) 304способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 6025 400,18 8848,1673
8 (прототип) способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 4способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 6025 400,30 8847,5665
*) смесь авиважного препарата и суспензии политетрафторэтилена наносят на холодную нить;
*) авиважный препарат и суспензию политетрафторэтилена наносят на горячую свежесформованную нить, но последовательно начала авиважный препарат, потом политетрафторэтилен

Таблица 2
Свойства полиэфирных нитей с покрытием из политетрафторэтилена
№ п/пКонцентрация суспензии ПТФЭ, г/лКратность ориентационного вытягивания, разыТолщина покрытия, мкмХемостойкость (уменьшение разрывной нагрузки после 24-часового воздействия, %)Коэффициент трения Краевой угол смачивания, град Разрывная нагрузка, сН/текс Модуль упругости,

Н/мм 2
40%-ного NaOH 98%-ной H2SO440%-ной HNO3
1 380,5 000 0,0411668,3 617
2 308 3,000 00,04128 80,5633
360 86,00 000,04 11772,6628
430 34,00 000,04 11869,0619
530 152,50 000,04 12980,2635
6* (сравнительный пример) 304способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 18Полное растворение80 0,377249,3 486
7** (сравнительный пример)304 способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 18Полное растворение80 0,217254,1 502
8 (прототип) способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 4способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 18Полное растворение80 0,257261.0 556
*) смесь авиважного препарата и суспензии политетрафторэтилена наносят на холодную нить;
**) авиважный препарат и суспензию политетрафторэтилена наносят на горячую свежесформованную нить, но последовательно: сначала авиважный препарат, потом политетрафторэтилен

Таблица 3
Свойства полиамидных нитей с покрытием из политетрафторэтилена
№ п/пКонцентрация суспензии ПТФЭ, г/лКратность ориентационного вытягивания, разыТолщина покрытия, мкмХемостойкость (уменьшение разрывной нагрузки после 24-часового воздействия, %)Коэффициент трения Краевой угол смачивания, град Разрывная на грузка, сН/текс Модуль упругости,

Н/мм 2
40%-ного NaOH 98%-ной H2SO440%-ной HNO3
1 330,5 000 0,0411481,4 1113
2 308 3,000 00,04130 97,21162
360 156,00 000,04 11988,61142
430 34,00 000,04 11880,61096
530 152,50 000,04 132101,31171
6* (сравнительный пример) 304способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 12Полное растворениеПолное растворение 0,266749,8 613
7** (сравнительный пример)304 способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 12Полное растворениеПолное растворение 0,116761,3 802
8 (прототип) способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 4способ получения синтетических нитей, патент № 2522338 12Полное растворениеПолное растворение 0,186772,0 985
*) смесь авиважного препарата и суспензии политетрафторэтилена наносят на холодную нить;
**) авиважный препарат и суспензию политетрафторэтилена наносят на горячую свежесформованную нить, но последовательно: сначала авиважный препарат, потом политетрафторэтилен

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения синтетических нитей формованием нитей из расплава полимера, нанесением авиважного препарата, ориентационным вытягиванием и термофиксацией, отличающийся тем, что авиважный препарат наносят на горячую поверхность свежесформованных нитей одновременно с водной суспензией политетрафторэтилена концентрации 3-60 г/л, а ориентационное вытягивание проводят с кратностью 3-15.

2. Способ получения синтетических нитей по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимера используют полипропилен, полиэтилентерефталат или поликапроамид.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2522338

patent-2522338.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс D01F11/04 из синтетических полимеров

Патенты РФ в классе D01F11/04:
синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения -  патент 2522337 (10.07.2014)
проводящее моноволокно и ткань -  патент 2478144 (27.03.2013)
способ получения анионообменного волокнистого материала, обладающего способностью извлекать ионы хрома ( vi ) из водных растворов -  патент 2368711 (27.09.2009)
композиция для нитей, нити с улучшенными свойствами и применение этих нитей -  патент 2326999 (20.06.2008)
составы тонкого волокна, способы их получения, способ изготовления тонковолокнистого материала -  патент 2300543 (10.06.2007)
нить, выполненная из поливинилиденфторида, вязаная сетка и способ ее получения -  патент 2288304 (27.11.2006)
способ получения поливинилиденфторидной нити с карбиновым покрытием -  патент 2287623 (20.11.2006)
способ получения нити из гетероциклического ароматического полиамида -  патент 2277139 (27.05.2006)
способ получения ионообменного полиакрилонитрильного волокна (варианты) -  патент 2262557 (20.10.2005)
способ получения сорбента волокнистой структуры -  патент 2260019 (10.09.2005)

Класс D06M15/256 содержащих фтор

Класс D01F6/00 Однокомпонентные химические нити или подобные нити из синтетических полимеров; их производство

Патенты РФ в классе D01F6/00:
способ получения филаментной нити из ароматического полиамида -  патент 2529240 (27.09.2014)
способ получения ультратонких полимерных волокон -  патент 2527097 (27.08.2014)
способ получения композитного волокна на основе гидролизного лигнина с полиакрилонитрилом -  патент 2526380 (20.08.2014)
синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения -  патент 2522337 (10.07.2014)
способ изготовления множества высокопрочных, высокомодульных нитей из ароматического полиамида -  патент 2516154 (20.05.2014)
способ получения полиакрилонитрильного волокна и способ получения углеродного волокна -  патент 2515856 (20.05.2014)
состав для получения волокон методом электроформования -  патент 2515842 (20.05.2014)
нейлоновое штапельное волокно, подходящее для применения в устойчивых к абразивному истиранию, высокопрочных найлоновых смешанных пряжах и материалах -  патент 2514760 (10.05.2014)
найлоновое штапельное волокно с высокой несущей способностью и изготовленные из него смешанные найлоновые пряжи и материалы -  патент 2514757 (10.05.2014)
способ изготовления полого волокна на основе полиамидоимида и полое волокно -  патент 2510435 (27.03.2014)

Класс D01F6/06 из полипропилена

Патенты РФ в классе D01F6/06:
синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения -  патент 2522337 (10.07.2014)
полипропиленовые волокна, способы их получения и их применение -  патент 2457290 (27.07.2012)
способ упрочнения полипропиленовой нити -  патент 2421556 (20.06.2011)
способ получения комплексных полипропиленовых нитей -  патент 2411312 (10.02.2011)
композиция для получения комплексных полипропиленовых нитей -  патент 2394945 (20.07.2010)
термопластическая формовочная композиция для получения полипропиленовых нитей -  патент 2322534 (20.04.2008)
способ изготовления высокопрочных полипропиленовых волокон -  патент 2318085 (27.02.2008)
способ ориентации полипропиленовых нитей -  патент 2286408 (27.10.2006)
способ управления процессом отверждения полипропиленовой пленочной нити -  патент 2285759 (20.10.2006)
волокна, содержащие частицы -  патент 2169216 (20.06.2001)

Класс D01F6/60 из полиамидов

Патенты РФ в классе D01F6/60:
способ получения филаментной нити из ароматического полиамида -  патент 2529240 (27.09.2014)
синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения -  патент 2522337 (10.07.2014)
способ изготовления множества высокопрочных, высокомодульных нитей из ароматического полиамида -  патент 2516154 (20.05.2014)
нейлоновое штапельное волокно, подходящее для применения в устойчивых к абразивному истиранию, высокопрочных найлоновых смешанных пряжах и материалах -  патент 2514760 (10.05.2014)
найлоновое штапельное волокно с высокой несущей способностью и изготовленные из него смешанные найлоновые пряжи и материалы -  патент 2514757 (10.05.2014)
легко окрашиваемое полностью ароматическое волокно мета-типа -  патент 2508421 (27.02.2014)
нить из ароматического полиамида и способ ее получения -  патент 2505629 (27.01.2014)
нить из ароматического полиамида и способ ее изготовления -  патент 2505628 (27.01.2014)
нить из ароматического полиамида и способ ее изготовления -  патент 2505627 (27.01.2014)
способ получения элементарных нитей из полиамида с очень высокой молекулярной массой -  патент 2493299 (20.09.2013)

Класс D01F6/62 из сложных полиэфиров

Патенты РФ в классе D01F6/62:
синтетические нити с высокой хемостойкостью и низким коэффициентом трения -  патент 2522337 (10.07.2014)
способ формования волокон -  патент 2459892 (27.08.2012)
частица, содержащая матрицу и радикальный инициатор -  патент 2458081 (10.08.2012)
негорючая антимикробная нить или пряжа и текстильный материал на ее основе -  патент 2422565 (27.06.2011)
способ получения упаковочного шпагата из полиэтилентерефталата -  патент 2324775 (20.05.2008)
изделия, обладающие антибактериальной и противогрибковой активностью -  патент 2321690 (10.04.2008)
смешанная пряжа с элементарными нитями с различными степенями усадки из сложных полиэфиров -  патент 2303091 (20.07.2007)
волокна из сложного полиэфира с модифицированным поперечным сечением -  патент 2303090 (20.07.2007)
волокнистая структура из сложного полиэфира -  патент 2301855 (27.06.2007)
вязаный либо тканый материал из волокна из сложного полиэфира -  патент 2301854 (27.06.2007)


Наверх