Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13342
.pdf
какой-либо дополнительной обработки. Как описано выше, процесс коагуляции может быть замедлен путем
добавления соответствующих веществ в центрифужный раствор. В качестве альтернативы или в дополнение
к другим средствам могут быть использованы методы, позволяющие снизить скорость свертывания крови.
Например, в качестве коагулирующей среды могут использоваться растворители или набухающие агенты для
производных целлюлозы. Таким образом, я могу использовать водные коагулянты, содержащие тиоцианаты,
хлорид цинка или другие неорганические набухающие агенты для производного целлюлозы, как описано в
предыдущих спецификациях.
№№ 177868 и 179234 или содержащие органические набухающие вещества, например, диацетоновый спирт,
уксусную кислоту, муравьиную кислоту, как описано в предыдущей спецификации № 177868. 179,234;- или
относительно сильные растворы растворителей или пластификаторов согласно предыдущей спецификации
№ 340,324 и ее
Патенты на добавки № 340 325 и 340 426 с солями, сахарами и тому подобными веществами или без них, как
описано в спецификации №
343,062; или относительно сильные растворы минеральных кислот, описанные в предыдущей спецификации
№ 334838; или серные или другие органо-минеральные кислоты, описанные в предыдущей спецификации №
334853.
— Я предпочитаю использовать водные коагулирующие среды, благодаря чему материалы остаются
пластичными на некотором расстоянии по пути своего распространения и могут даже выходить из
коагулирующей среды в более или менее пластичном состоянии. Однако могут быть использованы и другие
коагулирующие среды. Раствор может, например, быть разлит в ванны, содержащие...
В качестве исходных материалов могут использоваться парафин, петролейный эфир, петролейный эфир,
толуол или другие углеводороды, нитробензол или другие нитроароматические углеводороды, гексахлорэтан
или другие подходящие алифатические или ароматические галогенированные углеводороды; или масла
животного или растительного происхождения, например, касторовое масло, кунжутное масло или олеин.
Естественно, коагулирующая среда должна быть такой, чтобы она растворяла по меньшей мере один
компонент, присутствующий в значительных пропорциях в прядильном растворе, и являлась
нерастворителем для производного целлюлозы. Как и в случае водных коагулирующих сред, так и в неводных
средах могут присутствовать растворители или набухающие агенты для производных целлюлозы.
Использование коагулирующих сред с относительно высокой вязкостью (80%) является весьма выгодным. В
этом отношении ценны ванны, содержащие большое количество минеральных кислот, например, серной
кислоты, сложных эфиров минеральных кислот, например, этилсерной кислоты, или других продуктов,
образующихся в результате сульфирования или сульфатирования органических соединений, например,
бензолсульфоновой кислоты, турецкого красного масла, реактива Твитчелла и сульфированного бурого
угольной нефти. Вязкость коагулянта может быть увеличена на 90% путем добавления к нему
соответствующих веществ. Для этой цели доступно большое разнообразие веществ. В случае водных
коагулянтов я обнаружил, что ценные результаты могут быть получены путем добавления углеводов и других
полигидроксисоединений, например, крахмала, сульфита, целлюлозных отходов, щелочи и других
полисахаридов, сахарозы, мелассы, глюкозы, лактозы, маннитола, дульцитола и глицерина. 100 Выбранные
вещества, разумеется, должны быть совместимы с другими компонентами коагулирующей среды.
Раствор для экструзии может экструдироваться непосредственно в жидкость, текущую под углом 105 градусов
против направления экструзии. Однако предпочтительнее экструдировать в практически неподвижный объем
жидкости и пропускать частично коагулированные нити непосредственно из него в движущуюся жидкость 110,
в которой коагуляция продолжается или завершается. Например, материалы могут быть получены путем
центрифугирования в ванне, в которой коагулянт практически находится в состоянии покоя, и оттуда могут
быть перенесены без прохождения через воздух в столб жидкости, движущийся таким образом, чтобы
препятствовать перемещению материалов. С другой стороны, вращающаяся струя или фильеры могут
располагаться в «мертвой зоне» в движущейся жидкости, то есть в области, где коагулянт практически
неподвижен. Такую мертвую зону можно создать любым подходящим способом, например, путем размещения
перегородок для отвода потока жидкости от окрестностей струй или путем создания вращающегося сосуда
подходящей формы для достижения этого эффекта.
Размеры этой мертвой зоны могут с успехом составлять 130 375,4224 жидкости в окрестностях этой точки.
Натяжение, необходимое для перемещения материалов по противотоку, может быть приложено любым
подходящим способом, например, с помощью направляющих роликов с положительным приводом или других
натяжных устройств, расположенных вдоль пути движения материалов, или с помощью любого подходящего
собирающего устройства.
Изобретение может быть реализовано очень простым способом путем экструзии в направлении вверх или
вниз в ванну или желоб, содержащий коагулянт, практически неподвижный вблизи струй, и пропускания
экструдированного материала из него в направлении вверх через нисходящий поток коагулянта. Нисходящий
поток коагулянта может протекать через цилиндрический или иной подходящий по форме закрытый сосуд или
через открытый сосуд, например, открытый канал, наклоненный под подходящим углом, причем указанные
сосуды должным образом поддерживаются над желобом, в который поступает коагулянт. Коагулянт может
переливаться через край или отводиться из ванны или желоба любым подходящим способом. Кроме того,
материалы, образованные в результате экструзии, могут проходить вниз через неподвижный столб жидкости,
поддерживаемый над желобом давлением 95 атмосфер, и могут переноситься через желоб в столб жидкости,
текущий в направлении, противоположном направлению движения материалов. В качестве альтернативы
струи могут быть расположены таким образом, что материалы сначала попадают в столб жидкости, текущий в
направлении экструзии, например, вертикально вниз, и переносятся потоком жидкости в ванну, откуда они
отводятся противотоком коагулянта, как описано ранее.
Для получения преимуществ экструзии в жидкость, находящуюся в основном в состоянии покоя или
движущуюся в направлении экструзии, и пропускания из нее материалов 110 в противоток, нет необходимости
размещать струи в открытой ванне или желобе, как описано выше. Таким образом, например, струи могут
располагаться в боковой трубке, входящей в основной сосуд 115, через который протекает противоток под
любым углом; жидкость в боковой трубке может находиться в основном в состоянии покоя или двигаться в
направлении экструзии, тем самым способствуя прохождению материалов 120 в основной сосуд. Например, в
нисходящем столбце co.
Коагулянт протекает через основной сосуд, который в данном случае должен быть закрытым, боковая трубка,
в которой расположены форсунки 125, может быть закрыта на конце, должны быть предусмотрены
соответствующие средства для пополнения коагулянта, а жидкость в ней может находиться в основном в
состоянии покоя или может перетекать в основной сосуд. С другой стороны, сторона 130 показывает, что к
моменту выхода из нее в область движущейся жидкости материалы подвергаются коагуляции до такой
степени, что становятся достаточно прочными, чтобы выдерживать относительно высокое натяжение. Когда
множество вращающихся отверстий расположены таким образом, что экструдируемые материалы сходятся и
затем следуют по общей траектории, переход из мертвой зоны в зону движения может быть осуществлен за
пределами или вблизи точки схождения.
При экструзии материалов непосредственно в противоток коагулянта без прохождения через какие-либо
промежуточные застойные зоны скорость жидкости вблизи струй или фильер должна быть такой, чтобы
экструдируемые материалы не подвергались растяжению, превышающему их возможности. На протяжении
всего пути материалы ни в коем случае не должны подвергаться натяжению, приближающемуся к
максимальному, которое они способны выдержать в данной точке.
Коагулирующая жидкость не будет полностью неподвижна вблизи вращающихся струй или в любой точке
вдоль пути движения материалов, поскольку концентрация коагулянта должна поддерживаться в пределах,
необходимых для обеспечения равномерности процесса. Однако движение, вызванное непрерывным или
периодическим пополнением коагулянта, может быть очень незначительным.
При желании материалы могут быть экструдированы в жидкость, текущую (предпочтительно относительно
медленно) в направлении экструзии, а затем могут быть перенесены непосредственно через жидкость,
текущую против направления движения материалов. Прохождение материалов противотоком может
происходить на любом этапе процессов коагуляции, или же перенос жидкости может осуществляться даже
после завершения коагуляции.
Траекторию движения жидкости можно определить, ограничив её движение любым подходящим способом,
например, внутри стенок сосуда соответствующей формы. Таким образом, например, в сетях 5G жидкость
может протекать через цилиндрические, конические или другие подходящие по форме закрытые сосуды, или
через подходящие по форме открытые ванны или каналы. Скорость жидкости может быть постоянной или
изменяться постепенно или резко вдоль пути движения материала. Таким образом, например, поперечное
сечение или диаметр сосуда, через который протекает жидкость, может постепенно или резко уменьшаться
или увеличиваться, что приводит к соответствующему увеличению или уменьшению скорости потока на
любом желаемом участке пути. Скорость в любой точке пути может быть увеличена путем впрыскивания
свежей жидкости или уменьшена путем удаления части трубки 37.5,424, которая может быть открыта сверху, в
этом случае она должна наклоняться вниз в основной сосуд. Основной и вспомогательный суда могут иметь
любую желаемую форму. Например, они могут иметь круглое поперечное сечение, при этом поперечное
сечение может изменяться по их длине по желанию.
Принцип действия описанного выше типа аппарата может быть применен различными способами. Например,
прядильный сосуд может включать три ответвления в форме буквы Y или перевернутой буквы Y, причем
противоток жидкости протекает через два из этих ответвлений, в то время как экструзия происходит в третьем
ответвлении, в котором коагулянт может находиться в основном в состоянии покоя или может течь в
направлении экструзии.
Материалы, образовавшиеся в третьем сегменте, вытягиваются через сегмент, по которому в него поступает
противоток жидкости. В альтернативном варианте аппарата открытые каналы образуют две верхние ветви
Y-образного прядильного сосуда.
Описанные выше механизмы устроены таким образом, что материалы перемещаются непосредственно из
области, где расположены струи, в область, где они подвергаются воздействию противотока коагулирующей
жидкости, не покидая при этом саму жидкость.
Однако это не является обязательным условием для данного процесса. Например, струи могут располагаться
непосредственно в противотоке при условии, что скорость этого течения соответствующим образом
контролируется, чтобы она не была слишком велика вблизи струй. С другой стороны, материалы могут
выходить из жидкости, в которой происходит экструзия, до того, как попадут в противоток. Таким образом,
экструзия может быть осуществлена в подходящем сосуде, в котором коагулирующая жидкость находится в
основном в состоянии покоя или движется с относительно небольшой скоростью в направлении экструзии, и
материалы могут проходить через воздух, прежде чем столкнуться с потоком коагулянта, в котором
применяется эффект «движения жидкости». При использовании такой схемы предпочтительно, чтобы
воздушный канал был относительно коротким, а условия были такими, чтобы материалы, поступающие в
противоток коагулянта, находились в относительно пластичном состоянии. Любое устройство типа «годет»
или аналогичное приспособление, используемое для перемещения материала из экструзионной ванны в
ванну, в которой осуществляется продавливание жидкости, само по себе не должно оказывать чрезмерного
натяжения на материалы.
В простом варианте аппарата, в котором материалы проходят через воздух, прежде чем встретиться с
противотоком коагулянта, экструзия происходит в цилиндрическом, коническом или другом сосуде
подходящей формы, через который поток коагулянта относительно медленно спускается. Материалы выходят
через небольшое отверстие в нижней части этого сосуда и проходят над подходящей вращающейся
направляющей, приводимой в движение с такой скоростью, чтобы оказывать на материалы незначительное
или нулевое натяжение, а затем перемещаются вверх 70 через цилиндрический или конический сосуд, по
которому течет поток жидкости с такой скоростью, чтобы оказывать необходимое сопротивление материалам.
Материалы извлекаются из верхней части этого сосуда с помощью 75 способов, используя любое
подходящее отводное устройство.
Поток коагулянта может быть обеспечен любым подходящим способом, например, жидкость может течь под
действием силы тяжести и/или под действием разницы давлений, полученной любым другим способом. Поток
может, например, создаваться с помощью инжекторов или эжекторов, либо может производиться прямым
действием насосов, либо с помощью принципа сифона 85. Конструкция может быть такой, что часть
коагулянта непрерывно циркулирует через аппарат, при этом дополнительная часть коагулянта вводится в
какой-либо точке контура, а соответствующее количество отработанного коагулянта непрерывно отводится.
Скорость коагулянта в любой точке пути материалов, как правило, будет поддерживаться постоянной после
запуска процесса. Однако на начальном этапе целесообразно направить поток жидкости по всей системе
таким образом, чтобы способствовать перемещению материалов к собирающему устройству. Затем, когда
собирающее устройство начнет отводить материалы, скорость потока в различных частях системы может
быть отрегулирована в соответствии с конечными требованиями. Таким образом, система 105 должна быть
спроектирована таким образом, чтобы изменение скорости потока могло быть легко осуществлено, и в
частности, чтобы в тех случаях, когда во время нормальной работы жидкость течет в направлении,
противоположном направлению движения материалов, при запуске указанная жидкость могла оставаться в
состоянии покоя или двигаться в том же направлении, что и материалы. Для достижения определенных
эффектов скорость движения коагулянта может изменяться в ходе нормального функционирования процесса.
Таким образом, например, нити и подобные материалы переменной плотности могут быть получены путем
периодического изменения скорости потока коагулянта.
Эти изменения могут происходить с 120 регулярными или нерегулярными интервалами. Аналогичный эффект
может быть достигнут путем изменения скорости вращения насосов, как описано в заявке № 326 777,
патентообладателем которой является компания British Celanese Limited (12a).
При реализации изобретения каждая коагуляционная ванна, воронка или иная форма коагуляционного сосуда
может быть снабжена одним, двумя или более соплами. Эти свойства могут быть естественным образом
такими, что в материалах достигается достаточная степень пластичности, позволяющая осуществить
операцию растяжения. В целом, время и/или концентрация могут уменьшаться с повышением температуры.
Относительно высокую концентрацию растворителя на нитях или других материалах можно получить, нанеся
более разбавленный раствор растворителя в летучем разбавителе и получив высокую концентрацию путем
испарения разбавителя. Таким образом, например, водные растворы относительно нелетучих органических
жидких реагентов, упомянутых ниже, могут быть высушены или выпарены на этих материалах. Концентрация
реагентов или условия их применения могут варьироваться в зависимости от типа обрабатываемого
материала и его поперечного сечения. Когда материал 85 сначала проходит через ванну для размягчения, а
затем через воздух в ванну для растяжения, температура кипения размягчающей жидкости не должна быть
настолько низкой, чтобы вся или почти вся жидкость испарилась из материала до того, как будет достигнута
ванна для растяжения.
Воздушный канал между ваннами для умягчения и противоточной ванны для растяжения может быть очень
коротким и может быть полностью исключен, но даже в этом случае целесообразно использовать умягчители
с умеренно высокой температурой кипения, чтобы минимизировать потери из-за испарения.
Для смягчения можно использовать любое подходящее средство. Среди доступных веществ можно упомянуть
ацетон, метилэтилкетон, циклогексанон и другие кетоны, бутилацетат, этиллактат, диэтилтартрат, моно- или
диэфиры и сложные эфиры гликолей, как правило, включая диоксан и моноэфирные сложные эфиры
гликолей, дибутилтартрат и другие алифатические сложные эфиры, диацетоновый спирт, моноацетат
этиленгликоля, монометиловый эфир этиленгликоля, фенол, тиоцианаты, хлорид цинка и другие
неорганические набухающие агенты. Могут использоваться смеси таких веществ, например, смеси ацетона и
диацетонового спирта.
Смягчающее средство может быть разбавлено 115 нерастворимой жидкостью или разбавителем, например,
водой, бензолом или подобным веществом. Концентрация смягчающего средства будет в некоторой степени
зависеть от растворяющей способности используемого вещества. В качестве примера я могу упомянуть, что
диацетоновый спирт, диэтилтартрат и этиллактат могут использоваться в водном или спиртовом растворе в
концентрации выше 25%, и на самом деле очень хорошие результаты получаются при концентрации от 25 до
65%.
Предпочтительно использовать такие смягчающие вещества, которые в силу своих безвредных свойств не
требуют многоструйного нагнетания или, особенно в случае необходимости прядения материалов очень
большой плотности, например, щетины, лент и тому подобного, одноструйного нагнетания. Форсунки или
матрицы могут иметь любую подходящую форму. В тех случаях, когда коагулирующий сосуд снабжен двумя
или более форсунками, целесообразно изолировать материалы, выходящие из соответствующих форсунок.
Процесс коагуляции материалов может завершиться или не завершиться до того, как материалы покинут
противоток коагулирующей жидкости. Однако, для материалов предпочтительнее сохранять некоторую
степень пластичности после выхода из коагулирующей жидкости или даже на протяжении всего пути к
отводному устройству. Материалы могут переходить из сосуда, в котором осуществляется перекачка
жидкости, в одну или несколько дополнительных обрабатывающих ванн, которые могут содержать или не
содержать коагулирующие или фиксирующие среды. При желании, в последующих лечебных ваннах можно
дополнительно растянуть нить. В этих ваннах также может быть обеспечено движение жидкости в
направлении, препятствующем перемещению материалов. При применении принципа противотока к
дополнительным лечебным ваннам возникают практически те же соображения, что и при применении этого
принципа к коагуляционным ваннам. Как и в коагуляционных ваннах, так и в ваннах для дальнейшей
обработки скорость противотока будет зависеть от вязкости обрабатываемой жидкости и пластичности
материалов.
Как правило, при дальнейшей обработке в ваннах целесообразнее использовать жидкость с большей
вязкостью и/или большей скоростью потока, чем жидкость в коагуляционных ваннах. Конструкция очистных
ванн может предусматривать возможность изменения скорости движущейся жидкости аналогично тому, как
это было указано в случае вращающихся ванн.
Процесс растяжения материалов путем их протягивания через поток жидкости, движущийся с сопротивлением
перемещению материалов, хотя и описан выше как этап процесса мокрого прядения, может применяться к
нитям, волокнам, пряже, пленкам и подобным материалам непрерывно при их производстве любым способом
прядения. Кроме того, этот процесс может применяться к уже сформированным или готовым материалам,
которые могут быть размягчены или пластифицированы с целью облегчения растяжения. Например,
материалы могут быть пропущены через ванну, содержащую любое подходящее набухающее вещество для
производного целлюлозы, или погружены в нее. Я предпочитаю непрерывное размягчение путем вытягивания
материала по противотоку.
При использовании смягчающего средства.
Природа указанного вещества, продолжительность контакта материала с ним и температура могут привести к
вымыванию вещества из материалов, которое может остаться в них и быть удалено только путем испарения.
Хорошие результаты достигаются при использовании относительно нелетучих нейтральных органических
растворителей, разбавленных нерастворителем, например, водными растворами диацетонового спирта,
диэтилтартрата, моно- или диацетина или этиллактата.
Движущаяся жидкость в противоточных ваннах для растяжения может быть такой, что она затвердевает
материалы. Таким образом, могут быть использованы жидкости, которые не являются растворителями для
производного целлюлозы, но являются растворителями для размягчающей жидкости. С другой стороны,
можно использовать жидкости, обладающие смягчающим действием. После извлечения из ванн для
растяжения материалы могут быть подвергнуты термической обработке для повышения твердости.
Это может, например, заключаться в удалении остаточной размягчающей жидкости из материалов с помощью
нагрева или воздействия подходящей обрабатывающей жидкости.
Процесс может быть проведен таким образом, чтобы материалы сохраняли некоторую степень пластичности
после выхода из противоточных камер растяжения. Независимо от природы жидкости, используемой в
противоточных ваннах для растяжения, предпочтительно, чтобы она имела высокую вязкость.
Материалы могут быть собраны и/или скручены любыми подходящими способами. Например, их можно
собирать в прядильную коробку или наматывать на бобину, катушку или другой намотчик. Необходимое для
перемещения материалов по противоточному потоку натяжение может создаваться только собирающим
устройством или с помощью любых других подходящих средств, например, направляющих роликов с
положительным приводом, расположенных соответствующим образом вдоль пути перемещения материалов.
Когда материалы подвергаются дальнейшей обработке жидкостью после выхода из противотока,
обрабатывающая жидкость может течь в направлении движения материалов, как описано в моей заявке №
1562/31 (серийный номер).
371,343) и таким образом может обеспечить, по крайней мере, часть необходимого натяжения. Фактическое
натяжение, создаваемое таким образом, безусловно, будет зависеть от скорости потока и вязкости жидкости в
обрабатывающей ванне. В тех случаях, когда само обрабатывающее вещество не обладает необходимой
вязкостью.
Для повышения вязкости в ванну можно добавить подходящие вещества. Когда путь переносимых
материалов достаточно длинный, особенно выгодно, чтобы натяжение, создаваемое собирающим
устройством, компенсировалось соответствующими средствами вдоль этого пути. Кроме того, такие средства
могут обеспечивать все необходимое натяжение, при этом собирающее устройство приводится в движение с
такой скоростью, что не оказывает никакого натяжения на материалы.
В процессе растяжения, описанном в изобретении, материалы могут непрерывно подвергаться любой
желаемой последующей обработке. Например, их могут обрабатывать таким образом, чтобы изменить их
блеск или придать им металлический или иной эффект; их могут окрашивать в стойкие оттенки, или им может
быть придана нестойкая окраска для целей идентификации; их могут взвешивать, протравливать, омылять
или иным образом обрабатывать, чтобы изменить их красящие свойства; их могут подвергать пропитке или
другим процессам, предназначенным для облегчения последующей обработки текстиля.
При применении процесса, описанного в изобретении, в производстве материалов 80 методом прядения,
различные эффекты могут быть получены путем изменения состава прядильного раствора. В прядильный
раствор могут быть добавлены мелкодисперсные, относительно нерастворимые неорганические или
органические вещества, например, мелкодисперсный сульфат бария или оксид титана, например, в
соответствии с процессами, описанными в предыдущих спецификациях №№. 338,490, 341,897,
346,678, 346,793 и 343,949, или может быть 90, образованных в материалах в результате взаимодействия
растворимой соли, содержащейся в прядильном растворе, с компонентом коагулирующей жидкости. Таким
образом, например, сульфат бария может быть образован в материалах путем добавления тиоцианата бария
в прядильный раствор и прядения в ванну, содержащую серную кислоту или сульфат. Таким образом можно
получить изделия с приглушенным блеском. Процессы получения таких эффектов описаны в предыдущей
спецификации №.
318,467 Патентами в этой области является компания British Celanese Limited.
В состав прядильного раствора могут входить нерастворители, совместимые со смесью растворителей,
например, парафиновое масло, петролейный эфир или другие углеводороды, касторовое масло или другие
масла животного или растительного происхождения. В состав прядильного раствора 110 могут быть
добавлены и другие вещества, например, для облегчения процесса прядения или улучшения свойств
продукта в каком-либо конкретном отношении. Если в прядильном растворе содержатся нерастворители для
производного целлюлозы (115), то их присутствие, разумеется, не должно быть в достаточном количестве для
осаждения производного целлюлозы.
Процесс согласно изобретению может осуществляться при атмосферной температуре или при температурах,
существенно превышающих или ниже атмосферной температуры, например, при температурах выше 20 500
°C или даже выше, в зависимости от природы обрабатываемых материалов и способа обработки (например,
коагулирующая жидкость и величина приложенного натяжения. Например, в процессе прядения облегчается
вытягивание материалов, и изделия с показателем 130% могут сохраняться на протяжении всего пути
движения материалов в прядильной ванне и/или в любых последующих ваннах для обработки.
Дата: 27 марта 1931 года.
Стивенс и Аллен, дипломированные патентные поверенные, Селанезе Хаус, 22 и 23, Гановер-сквер, Лондон,
Западный 1.
Материал с низкой плотностью может быть легко получен, как описано в предыдущей спецификации №.
341,148. Поддерживая температуру коагулянта выше точки кипения одного из компонентов прядильного
раствора, можно получить полые нити (см. предыдущую спецификацию №).
341,388. При необходимости можно изменить температуру. ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в производстве искусственных нитей, лент и подобных материалов.
Я, Генрих Дрейфус, гражданин Швейцарской Республики, проживающий по адресу: Селанезе Хаус, 22 и 23,
Гановер-сквер, Лондон, Западный 1, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к производству нитей, волокон, пряжи, лент и тому подобного из ацетата
целлюлозы или других органических производных целлюлозы, и в частности к производству, при котором
материалы растягиваются при прохождении через жидкую среду.
Когда нити, волокна и тому подобные материалы из ацетата целлюлозы или других органических
производных целлюлозы проходят через жидкую среду, в силу относительного движения между материалами
и средой возникает сила трения, которая стремится противодействовать движению материалов. В случае
жидкой среды с относительно низкой вязностью, например воды, сопротивление трению может быть
сравнительно небольшим. Однако гораздо больший эффект достигается при использовании жидких сред со
сравнительно высокой вязностью, например, водных растворов сахаров, полисахаридов или других
многоатомных спиртов.
Теперь я обнаружил, что этот эффект трения можно с большим успехом использовать, заставляя жидкость
двигаться в таком направлении, чтобы замедлить движение материалов в большей степени, чем это
произошло бы, если бы жидкость находилась в состоянии покоя. Таким образом, можно легко контролировать
величину и местоположение растяжения, которому подвергаются материалы при движении через жидкую
среду. Таким образом, например, при условии достаточной пластичности материалов, придание жидкости в
данной точке вдоль траектории движения материалов большей скорости, чем она имеет в других местах
вдоль траектории, может привести к относительно большому растяжению между указанной точкой и точкой
приложения натяжения. Эта способность контролировать распределение растяжения вдоль пути движения
материалов является большим преимуществом, особенно при применении к коагуляционной ванне,
используемой при производстве материалов методом прядения. Прочность нитей, выходящих из
вращающейся струи, увеличивается по мере протекания коагуляции, и, естественно, выгодно контролировать
этот процесс таким образом, чтобы относительно большое растяжение происходило в точке, где материалы
приобрели значительную прочность на разрыв.
Таким образом, согласно настоящему изобретению, нити, волокна, пряжа, ленты и тому подобное из ацетата
целлюлозы 75 или других органических производных целлюлозы проходят через жидкую среду, двигаясь в
таком направлении, чтобы оказывать большее сопротивление материалам, чем если бы жидкость находилась
в состоянии покоя. Процесс согласно изобретению может осуществляться непрерывно с производством
материалов методом мокрого или сухого прядения, либо в качестве отдельной обработки, применяемой,
например, к уже сформированным материалам. Процесс согласно изобретению особенно ценен при
применении в качестве этапа фактического производства материалов методом мокрого прядения, когда,
например, сама коагулирующая ванна приводится в движение. Поэтому данный аспект изобретения будет
описан подробно.
Изобретение относится к производству материалов, изготовленных из ацетата целлюлозы или содержащих
его, например, другие сложные эфиры целлюлозы, такие как формиат, пропионат или бутират целлюлозы,
эфиры целлюлозы, например, метилэтилцеллюлозу или бензилцеллюлозу, смешанные сложные эфиры,
например, нитроацетат целлюлозы, а также смешанные эфиры и эфироэфиры. Процесс производства должен
быть таким, чтобы получаемые продукты имели более или менее непрерывную гелеобразную структуру.
Раствор для прядения может быть получен путем растворения ацетата целлюлозы или другого производного
целлюлозы в любом подходящем растворе sol37 5,424 vent. В качестве примеров подходящих органических
растворителей для ацетата целлюлозы можно привести ацетон, уксусную кислоту и смеси дихлорэтилена или
дихлорэтилена с этиловым или метиловым спиртом. В состав прядильного раствора могут входить
относительно высококипящие растворители или даже пластификаторы, например, диацетоновый спирт,
этиллактат или диэтилтартрат. Для получения продуктов с более или менее непрерывной гелевой структурой
целесообразно, чтобы прядильный раствор содержал растворители или набухающие агенты для
производного целлюлозы, которые менее растворимы в коагулирующей среде, чем растворитель,
составляющий основную часть прядильного раствора.
Процентное содержание производных целлюлозы в прядильном растворе может варьироваться в широких
пределах, но в целом оптимальными считаются концентрации от 15 до 30%, и особенно около 25%.
— Очевидно, что решение не должно быть ни таким, ни слишком разбавленным, чтобы не происходило
чрезмерной усадки.
-и не настолько концентрированный, чтобы сделать прядение нецелесообразным. В тех случаях, когда
экструзия происходит при температурах выше нормальных или когда характеристики производного
целлюлозы таковы, что получаются растворы с относительно низкой вязкостью, могут использоваться более
высокие концентрации, чем это допустимо в обычных условиях.
— Предпочтительно проводить коагуляцию относительно медленно, например, в таких условиях, чтобы
материалы могли оставлять коагулирующую среду в более или менее пластичном состоянии. Таким образом,
материалы могут быть получены в структурно непрерывной гелевой форме без необходимости какой-либо
дополнительной обработки. Как описано выше, процесс коагуляции может быть замедлен путем добавления
соответствующих веществ в центрифужный раствор. В качестве альтернативы или в дополнение к этому
могут быть использованы другие средства для снижения скорости свертывания крови. Например, в качестве
коагулирующей среды могут использоваться растворители или набухающие агенты для производных
целлюлозы. Таким образом, я могу использовать водные коагулянты, содержащие тиоцианаты, хлорид цинка
или другие неорганические набухающие агенты для производного целлюлозы, или органические набухающие
агенты, например, диацетоновый спирт, уксусную кислоту, муравьиную кислоту, как описано в предыдущих
спецификациях № 177868 и 179234; или относительно концентрированные растворы растворителей или
пластификаторов, описанные в предыдущих спецификациях.
№ 340 324 и его патенты на дополнение № 340 325 и 340 436, с солями, сахарами и тому подобными
веществами или без них, как описано в спецификации № 343 062. Например, 25%-ный раствор ацетата
целлюлозы в ацетоне, содержащий также 6% этиллактата, может быть подвергнут центрифугированию в
коагуляционной ванне, состоящей из 49 весовых частей этиллактата, 2 весовых частей хлорида натрия и 49
весовых частей воды.
Я предпочитаю использовать водные коагулирующие среды, благодаря которым материалы остаются
пластичными на некотором расстоянии по пути своего распространения и могут даже выходить из
коагулирующей среды в более или менее пластичном состоянии. Однако могут быть использованы и другие
коагулирующие среды. Раствор может, например, 75, быть использован для центрифугирования в ваннах,
содержащих парафин, петролейный эфир, толуол или другие углеводороды, нитробензол или другие
нитроароматические углеводороды, гексахлорэтан 80 или другие подходящие алифатические или
ароматические галогенированные углеводороды; или могут быть использованы животные или растительные
масла, например, касторовое масло, кунжутное масло или олеин. Коагулирующая среда должна быть,
естественно, такой, чтобы она растворяла по меньшей мере один компонент, присутствующий в значительных
пропорциях в прядильном растворе, и являлась нерастворителем для производного целлюлозы. Как и в
случае водных коагулирующих сред, 90 так и в неводных средах могут присутствовать растворители или
агенты набухания для производных целлюлозы.
- Использование коагулирующих сред с относительно высокой вязкостью является весьма выгодным. - В этом
отношении ценны ванны, содержащие большую долю минеральных кислот, например, серной кислоты,
сложных эфиров минеральных кислот, например, этилсерной кислоты, или других продуктов, образующихся в
результате сульфирования или сульфатирования органических соединений, например, бензолсульфоновой
кислоты, турецкого красного масла, реактива Твитчелла и сульфированного бурого угольной нефти. Вязкость
коагулянта может быть увеличена 105 путем добавления к нему соответствующих веществ. Для этой цели
доступно большое разнообразие веществ. В случае водных коагулянтов я обнаружил, что ценные результаты
могут быть получены путем добавления углеводов и других полигидроксисоединений, например, крахмала,
сульфита, целлюлозных отходов, щелочи и других полисахаридов, сахарозы, мелассы, глюкозы, лактозы,
маннитола, дульцитола и глицерина. 113 Таким образом, прядильный раствор, состоящий из 25% ацетата
целлюлозы, растворенного в ацетоне, может быть использован для прядения в водной коагуляционной ванне,
состоящей из 30% по массе диацетонового спирта, 30% по массе глюкозы и 40% по массе воды.
Выбранные вещества, разумеется, должны быть совместимы с другими компонентами коагулирующей среды.
- Раствор для прядения может экструдироваться 125 непосредственно в тело жидкости, текущей в
направлении, противоположном направлению экструзии. Однако предпочтительнее экструдировать жидкость
в практически неподвижное жидкое тело и пропускать частично коагулированную жидкость. 130 375,424
Траекторию движения жидкости можно определить, ограничив ее любым подходящим способом, например,
внутри стенок сосуда подходящей формы.
Таким образом, например, жидкость может протекать через цилиндрические, конические или другие
подходящие по форме закрытые сосуды, или через подходящие по форме открытые ванны или каналы.
Скорость жидкости может быть постоянной или может изменяться постепенно или резко вдоль пути движения
материалов. Таким образом, например, поперечное сечение или диаметр сосуда, через который протекает
жидкость, может постепенно или резко уменьшаться или увеличиваться, что приводит к соответствующему
увеличению или уменьшению скорости потока на любом желаемом участке пути.
Скорость в любой точке траектории может быть увеличена путем впрыскивания свежей жидкости или
уменьшена путем удаления части 85 жидкости вблизи этой точки.
Необходимое для перемещения материалов по противоточному потоку натяжение может быть создано
любым подходящим способом, например, с помощью направляющих роликов с принудительным приводом
или других натяжных устройств, расположенных вдоль пути движения материалов, или с помощью любого
подходящего собирающего устройства. 95 Изобретение может быть реализовано очень простым способом
путем экструзии в направлении вверх или вниз в ванну или желоб, содержащий массу коагулянта, практически
неподвижную вблизи струй, и пропускания экструдированного материала из него в направлении вверх через
нисходящую массу коагулянта. Нисходящий поток коагулянта может протекать через цилиндрический или
иной подходящий по форме закрытый сосуд, или через открытый сосуд, например, открытый канал,
наклоненный под подходящим углом, причем указанные сосуды должным образом поддерживаются над
желобом, в который поступает коагулянт 110. Коагулянт может переливаться через край или отводиться из
ванны или желоба любым подходящим способом. Кроме того, материалы, образованные в результате
экструзии, могут проходить вниз через неподвижный столб жидкости 115, поддерживаемый над желобом
атмосферным давлением, и могут переноситься через желоб в столб жидкости, текущий в направлении,
противоположном направлению движения материалов.
В качестве альтернативы струи могут быть расположены таким образом, что материалы сначала попадают в
столб жидкости, текущий в направлении экструзии, например, вертикально вниз, и переносятся потоком
жидкости в ванну, откуда они отводятся противотоком коагулянта, как описано ранее.
Для получения преимуществ экструзии в жидкую массу, нити вытягиваются непосредственно из нее в
движущуюся жидкость, в которой продолжается или завершается процесс коагуляции. Например, материалы
могут быть получены путем центрифугирования в ванне, в которой коагулянт практически находится в
состоянии покоя, и оттуда могут переноситься без прохождения через воздух в столб жидкости, движущийся
таким образом, чтобы препятствовать перемещению материалов. С другой стороны, вращающиеся струи или
фильеры могут располагаться в «мертвой зоне» в движущейся жидкости, то есть в области, где коагулянт
практически неподвижен.
Такую мертвую зону можно создать любым подходящим способом, например, расположив перегородки для
отвода потока жидкости от окрестностей струй или сконструировав вращающийся сосуд подходящей формы
для достижения этого эффекта. Размер этой мертвой зоны может быть, при желании, таким, чтобы
материалы к моменту выхода из нее в область движущейся жидкости подверглись коагуляции до такой
степени, что стали бы достаточно прочными, чтобы выдерживать относительно высокое натяжение. Когда
множество вращающихся отверстий расположены таким образом, что экструдируемые материалы сходятся и
затем следуют по общей траектории, переход из мертвой зоны в зону движения может быть осуществлен за
пределами или вблизи точки схождения. При экструзии материалов непосредственно в противоток коагулянта
без прохождения через какие-либо промежуточные застойные зоны скорость жидкости вблизи струи должна
быть такой, чтобы экструдируемые материалы не подвергались растяжению, превышающему их возможности.
На протяжении всего пути материалы ни в коем случае не должны подвергаться натяжению,
приближающемуся к максимальному, которое они способны выдержать в данной точке.
Коагулирующая жидкость не будет полностью неподвижна вблизи вращающихся струй или в любой точке
вдоль пути движения материалов, поскольку состав коагулянта должен поддерживаться на протяжении всего
процесса в пределах, необходимых для обеспечения стабильности. Однако движение, вызванное
непрерывным или периодическим пополнением коагулянта, может быть очень незначительным.
При желании материалы могут быть экструдированы в жидкость, текущую (предпочтительно относительно
медленно) в направлении экструзии, а затем могут быть перенесены непосредственно через жидкость,
текущую в направлении, противоположном направлению движения материалов. Прохождение материалов
противотоком может происходить на любом этапе процессов коагуляции, или же перенос жидкости может
осуществляться даже после завершения коагуляции.
Поскольку материал, находящийся в состоянии покоя или движущийся в направлении экструзии (375 424 л),
проходит через противоток, нет необходимости размещать форсунки в открытой ванне или желобе, как
описано выше. Таким образом, например, струи могут располагаться в боковой трубке, входящей в основной
сосуд, через которую противотоки текут под любым углом; жидкость в боковой трубке может находиться в
основном в состоянии покоя или двигаться в направлении экструзии, тем самым способствуя прохождению
материалов в основной сосуд. В тех случаях, когда, например, нисходящий столб коагулянта протекает через
основной сосуд, который в данном случае должен быть закрытым, боковая трубка, в которой расположены
форсунки, может быть закрыта на конце, при этом должны быть предусмотрены соответствующие средства
для пополнения коагулянта, а жидкость в ней может находиться в основном в состоянии покоя или может
перетекать в основной сосуд. С другой стороны, боковая трубка может быть открыта сверху, в этом случае
она должна наклоняться вниз в основной сосуд. Основное и вспомогательное судно могут иметь любую
Соседние файлы в папке патенты