Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13567
.pdf
[Второе издание.] ]
ПАТЕНТ
СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: январь. 16, 1931. № 1562/31.
Полный текст слева: ноябрь. 16, 1931.
371,343 Завершено: 18 апреля 1932 г.
- ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся производства искусственных нитей, волокон, лент и тому подобного.
Я, Хени Дрейфус, гражданин Швейцарской Республики, проживающий по адресу: Celanese EHouse, 22 & 23,
Hanover Square, London, W.1, настоящим заявляю, что данное изобретение имеет следующий характер:
Настоящее изобретение относится к процессам производства и обработки искусственных нитей, волокон,
лент, пленок и тому подобного, содержащих органические производные целлюлозы, и в частности, касается
процессов, при которых материалам придается растяжение.
Предшествующие технические условия № 177868 и
17,9,234, В патентах, патентообладателями которых является компания British Celanese Limited, описаны
процессы центрифугирования ацетата целлюлозы и других органических производных целлюлозы в
коагуляционных ваннах, содержащих растворители для производных целлюлозы. В результате этих
процессов происходит коагуляция раствора в виде структурно непрерывного геля. Продукты таких процессов
обладают прочностью, эластичностью и прозрачностью, недостижимыми при процессах, в которых растворы
центрифугируются в жидкостях, таких как вода, что вызывает быстрое и неравномерное осаждение
производного целлюлозы, в результате чего получаются продукты с прерывистой, зернистой или сетчатой
внутренней структурой. В спецификации № 340 324 и соответствующих патентах № 340 325 и 340 436
раскрывается преимущество осуществления коагуляции растворов в присутствии относительно высоких
концентраций растворителей или пластификаторов для производного целлюлозы. В предыдущей
спецификации №
343,062 Те же патентообладатели описывают модификацию ранее описанных процессов, в которой
используются соли или другие вещества, способные снижать растворимость растворителя в нерастворяющей
коагуляционной среде. Во всех этих процессах коагуляция происходит относительно медленно из-за
присутствия растворителя в коагуляционной среде, и материалы могут выходить из коагуляционной среды в
пластичном состоянии.
При выполнении вышеуказанных процессов вытяжка часто может осуществляться со скоростью,
превышающей скорость экструзии, с целью растяжения и уменьшения поперечного сечения материалов.
Теперь я обнаружил, что когда коагуляция [Price ls.] осуществляется в таких условиях, что материалы
получаются в более или менее структурно непрерывной форме, эффект вытягивания, создаваемый
натяжением, приложенным к вытягивающему устройству, может с большим успехом быть дополнен или
заменен путем придания коагулирующей среде скорости в том же направлении, что и скорость нити.
Таким образом, согласно настоящему изобретению, растворы, содержащие органические производные
целлюлозы, коагулируются таким образом, что образуются материалы, имеющие более или менее структурно
непрерывную форму, и предпочтительно в таких условиях, что материалы сохраняют некоторую степень
пластичности на значительной длине своего пути, или 70 могут даже выходить из коагулирующей среды в
более или менее пластичном состоянии, в то время как коагулирующая среда приводится в движение таким
образом, чтобы придать материалам растяжение. 75 Изобретение применимо к производству нитей, волокон,
лент и тому подобного из растворов органических производных целлюлозы в целом. Используемые
прядильные растворы могут содержать 80 органических эфиров целлюлозы, например, ацетат, формиат,
пропионат и бутират целлюлозы, или эфиры целлюлозы, например, этилцеллюлозу, метилцеллюлозу или
бензилцеллюлозу. Я предпочитаю использовать растворы ацетата целлюлозы 85 в органических
растворителях.
В качестве примеров подходящих органических растворителей можно упомянуть ацетон, уксусную кислоту,
муравьиную кислоту и смеси дихлорэтилена или дихлорметана с этиловым или метиловым спиртом. В состав
прядильного раствора могут входить относительно высококипящие растворители или даже пластификаторы,
например, диацетоновый спирт, этиллактат или диэтилтартрат. 95 Процентное содержание производных
целлюлозы в прядильном растворе может варьироваться в широких пределах. Очевидно, что раствор не
должен быть ни настолько разбавленным, чтобы вызвать чрезмерную усадку, ни настолько
концентрированным, как 100, чтобы сделать прядение невозможным. В целом, подходящими являются
концентрации от 15% до 30%, предпочтительно около 25%. Когда экструзия происходит при температурах
выше нормальных или когда характеристики растворимости целлюлозы 105 / - - 371,3 -43.
Если производные таковы, что получаются растворы со сравнительно низкой вязкостью, можно использовать
более высокие концентрации, чем это допустимо в обычных условиях.
Среди коагулирующих сред, которые могут быть с успехом использованы при осуществлении изобретения, я
предпочитаю использовать водные среды, так как коагуляция происходит относительно медленно, и
материалы могут даже выходить из коагулирующей среды в пластичном состоянии. Таким образом,
например, 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 агенты, например, диацетоновый спирт,
уксусную кислоту, муравьиную кислоту, как описано в предыдущей спецификации № 179234; или
относительно сильные растворы растворителей или пластификаторов из предыдущей спецификации №
340324 и ее
Дополнительные патенты №№. 340.325 и 340,436; или относительно сильные растворы минеральных кислот,
как в Спецификации №.
324,662; или сульфоновые или другие органоминеральные кислоты, указанные в предыдущей спецификации
№.
334,853.
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 любые
другие коагулирующие среды, способные коагулировать прядильный раствор таким образом, чтобы в
результате получался структурно непрерывный продукт. В качестве раствора, например, можно использовать
раствор, который вводят в ванны, содержащие парафин, петролейный эфир, толуол или другие
углеводороды, нитробензол или другие нитроароматические углеводороды, гексахлорэтан или другие
подходящие алифатические или ароматические галогенированные углеводороды; также можно использовать
животные или растительные масла, 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 вязностью представляет собой весьма
существенное преимущество. 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 повышена 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, целлюлозы, отходов щелочи и
других полисахаридов, сахарозы, мелассы, глюкозы, лактозы, маннита, дуктазина и глицерина. Выбранные
вещества, разумеется, должны быть совместимы с другими компонентами коагулирующей среды.
80 Процесс прядения может проводиться при обычной температуре атмосферы или при температурах,
значительно ниже или выше атмосферной температуры. Благодаря прядению при температурах выше
атмосферной, например, выше 20°, 50° или даже выше в зависимости от природы прядильного раствора и
используемого коагулянта, облегчается вытягивание материала под давлением 90°, и легко получаются
продукты с низкой плотностью, как описано в предыдущей спецификации №.
341,148. Поддерживая температуру коагулянта выше температуры компонента прядильного раствора, можно
получить полые нити (см. предыдущую спецификацию № 341388). При необходимости, разница температур
может поддерживаться вдоль пути перемещения материалов в центрифужной ванне (100°C) и/или в любых
последующих ваннах для обработки.
При реализации изобретения я предпочитаю вращать центрифугу вниз, в нисходящий столб коагулирующей
жидкости. Колонна с жидкостью 105 может располагаться между стенками цилиндрического, конического или
иного сосуда подходящей формы, установленного вертикально или под углом к вертикали. В простейшем
варианте аппарата коагулирующая жидкость может поступать в верхнюю часть прядильного сосуда и стекать
вниз в ванну под достаточным напором, чтобы оказывать необходимое растяжение на обрабатываемые
материалы. Воронка может быть открыта, а может и не быть открыта для атмосферного давления в 115
атмосфер. Выгодно использовать вращающийся сосуд такой формы, чтобы скорость нисходящей жидкости
постепенно увеличивалась на протяжении всего или, по крайней мере, на заключительной части ее спуска,
так что на более поздних стадиях коагуляции, когда нити способны выдерживать большее натяжение, чем на
начальных стадиях, к нитям или подобным материалам прикладывается большее растяжение.
Простой способ достижения этого эффекта — использовать сосуд, по крайней мере нижняя часть которого
имеет форму перевернутого конуса. Например, если сосуд имеет форму перевернутого конуса, увенчанного
цилиндром, скорость нисходящей жидкости будет практически равномерной при прохождении через
цилиндрическую часть сосуда и будет постепенно увеличиваться в конической зоне, достигая максимума
непосредственно перед подачей в ванну. Жидкостное сопротивление может создаваться снаружи пучка нитей
(при условии использования многоструйной системы), или же коагулянт может вводиться через центр струи,
отверстия которой расположены в виде кольца, при этом сопротивление в этом случае создается изнутри
пучка.
Улучшенных результатов можно добиться, используя подходящий двухстенный центрифужный сосуд,
состоящий из двух концентрических сосудов, внутренний из которых имеет коническую форму,
обеспечивающую постепенное увеличение скорости потока жидкости, а внешний представляет собой
цилиндр, выступающий вверх за вершину конуса. Конструкция такова, что коагулянт поступает в основание
внешнего сосуда, поднимается в кольцевом пространстве и опускается через внутренний сосуд, при этом
материалы экструдируются из струи, расположенной над горловиной внутреннего сосуда, через которую они
переносятся нисходящим столбом коагулянта. В подобных устройствах целесообразно обеспечить медленное
поднятие жидкости по кольцевому пространству. Это может быть достигнуто, например, путем увеличения
объема кольцевого пространства значительно по сравнению с объемом внутреннего сосуда и оснащения
этого кольцевого пространства перегородками, гранулами или подобными элементами.
С другой стороны, коагулирующая жидкость может быть введена во внутренний сосуд или сам конус
(предпочтительно в точке, расположенной ближе к нижнему концу), так чтобы входящий поток жидкости
разделялся на входе: часть текла вверх по конусу и вниз по кольцевому пространству, а остальная часть
текла вниз по конусу; или же внешний сосуд может быть обойден, а выходное отверстие для коагулянта
предусмотрено вблизи верхней части воронки. В аппаратах такого типа нити и подобные им структуры
подвергаются относительно небольшому растяжению на начальных стадиях коагуляции, которые происходят
в верхней части сосуда. Однако к тому моменту, когда материалы достигают входного отверстия
коагулирующей жидкости, они становятся достаточно прочными, чтобы выдерживать относительно большое
натяжение, приложенное ниже этой точки. Максимальное натяжение может быть приложено на относительно
коротком участке пути нити или может продолжаться на некотором расстоянии вдоль этого пути, например,
путем удлинения воронки в ее самом узком диаметре в виде трубки.
Нить может растягиваться не только потоком коагулянта через саму воронку, но и быстрым потоком жидкости
во внешнем сосуде, окружающем нижний конец воронки, причем этот внешний сосуд сконструирован таким
образом, что увеличение скорости протекающей в нем жидкости происходит в точке выхода нити из воронки
или вблизи нее.
Форма наружного сосуда может быть такова, что увеличение скорости происходит резко вблизи нижнего
отверстия воронки, или, наоборот, скорость может постепенно увеличиваться до максимума в этой точке или
около нее. Локализация и/или степень приложенного натяжения могут изменяться соответствующими
способами, например, путем изменения напора жидкости 8P, подаваемой во внешний сосуд, относительно
напора жидкости в воронке.
Устройство может быть устроено таким образом, что по меньшей мере часть коагулянта используется
многократно, собираясь в подходящей емкости 85 после выхода из вращающегося сосуда и возвращаясь туда
вместе со свежим коагулянтом. Вращающаяся установка может быть открыта для атмосферы, а может и нет.
Поток и/или циркуляция коагулянта 90 могут полностью или частично обеспечиваться с помощью инжекторов
или любыми другими подходящими способами, например, прямым действием насосов или применением
принципа сифона 95. В прядильную емкость коагулянт может подаваться из резервуара, расположенного
полностью над указанной емкостью.
Каждое прядильное устройство может быть снабжено одним, двумя или более соплами. Они могут быть в 100
раз больше или, в случае необходимости, использоваться для прядения материалов очень большой
плотности, например...
Щетинки, ленты и тому подобное, одиночные струи.
В тех случаях, когда вращающаяся воронка снабжена двумя или более струями, целесообразно 105
изолировать материалы, выходящие из соответствующих струй. Таким образом, например, в случае воронки,
снабженной тремя многоканальными соплами, три пучка нитей, полученные таким образом, могут быть
проведены через 110 трех внутренних конусов, каждый из которых снабжается коагулянтом из общего
внешнего сосуда.
С другой стороны, один внутренний конус может служить для трех пучков, которые могут быть разделены
перегородками, по крайней мере, в верхней части конуса.
Форма используемых струй, естественно, будет зависеть от формы материалов, которые необходимо
вращать. Когда необходимо изготовить нить, состоящую из нескольких или большого количества (120) нитей,
сопло может, например, иметь форму пластины, пронизанной множеством отверстий, равным количеству
необходимых нитей и равномерно распределенных по круглой площади. 125 Отверстия могут быть
расположены в виде кольца, при этом коагулирующая жидкость вводится в полый конус, образованный
образовавшимся пучком нитей. С другой стороны, особенно когда необходимо произвести 130 материалов из
толстого волокна, каждая струя может состоять из одного отверстия. Отверстия могут быть типа, указанного в
предыдущей спецификации № 318631, -5, или могут иметь круглое или другое желаемое поперечное сечение.
Например, если требуются ленточные сопла, можно использовать сопла прямоугольного сечения.
Непрерывное вытягивание нитей My из вращающейся воронки может осуществляться любым удобным
способом. Таким образом, например, нити могут выходить из вращающейся воронки в воздух в направлении
вниз, при этом поток коагулирующей жидкости отклоняется в сторону или в сосуд, предназначенный для
приема коагулирующей жидкости. С другой стороны, если воронка выполнена в виде трубки, она может быть
изогнута таким образом, чтобы материал отводился вверх.
Хотя предпочтительным является прядение одним из описанных выше способов, при котором раствор для
прядения 2-5 экструдируется в нисходящую колонну коагулянта, могут быть использованы и другие методы
прядения, при которых материалам придается растяжение за счет движения коагулянта. Таким образом, я
могу использовать центрифугу для коагуляции в коагуляционных ваннах, через которые коагулянт, например,
с помощью водосливов, течет в таком направлении и с такой скоростью, чтобы придать материалу
растяжение, и это направление может быть в основном горизонтальным.
Коагулирующая ванна может иметь форму открытого канала. Или же она может вращаться вверх, образуя
восходящий столб коагулянта.
В состав прядильного раствора также 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 могут быть добавлены и другие вещества, например, для облегчения
процесса прядения или для улучшения свойств продукта в каком-либо конкретном отношении. В тех случаях,
когда в прядильном растворе содержатся нерастворители для производного целлюлозы, их присутствие,
разумеется, не должно быть в достаточном количестве для осаждения производного целлюлозы.
В прядильный раствор могут быть добавлены мелкодисперсные относительно нерастворимые вещества,
например, мелкодисперсный сульфат бария или оксид титана, например, в соответствии с процессами,
описанными в предыдущих спецификациях №№ 338490, 341897.
34&,678, 346,793 и 343,9499, или образованы 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 включения 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 предыдущих спецификациях №№.
334,563 и 318 467 из которых компания British Celanese Limited является патентообладателем. 75 Коагуляция
материалов может быть завершена или не завершена в центрифужном сосуде или до того, как материалы
выйдут из коагулирующей среды; материалы могут переходить из центрифужного сосуда в одну или
несколько дополнительных обрабатывающих ванн, которые могут содержать или не содержать
коагулирующую или фиксирующую среду. При условии, что материалы сохраняют или приобретают
достаточную пластичность, дополнительное растяжение может быть обеспечено движением жидкостей в этих
ваннах. Фактически, растяжение материалов может осуществляться с помощью движущегося потока жидкости
только в центрифужных ваннах, или в ваннах для дальнейшей обработки, или в обоих случаях. 90 При
проектировании ванн, в которых дополнительное растяжение должно осуществляться движущейся
жидкостью, могут применяться те же принципы, которые были описаны выше в связи с вращающимися
ваннами. Например, прядильный аппарат 96 может включать в себя ряд воронок, из которых прядильный
раствор подается через струи в первую воронку, где происходит некоторая степень коагуляции, а материалы
из первой воронки 100 непрерывно подаются во следующую воронку, где они дополнительно коагулируются,
растягиваются и так далее.
При использовании такой системы следует учитывать пластичность материалов в заданной точке траектории
при определении приложенного в этой точке натяжения. Таким образом, если пластичность материалов
непрерывно уменьшается при прохождении через последовательные ванны, 110 целесообразно обеспечить,
чтобы напряжение в каждой ванне было больше, чем в предыдущей. Это может быть достигнуто различными
способами, например, путем использования в последовательных ваннах жидкостей 115 с возрастающей
вязкостью и/или путем увеличения скорости потока жидкости от первой ванны к последней.
В качестве альтернативы или в дополнение к увеличению приложенного натяжения, материалы могут быть
подвергнуты условиям, способствующим сохранению или даже увеличению их пластичности.
Таким образом, температура в ваннах для дальнейшей обработки может поддерживаться на более высоком
уровне, чем температура в исходных коагуляционных ваннах. 125 Для придания материалу достаточной
пластичности используются предусмотренные средства, например, путем введения предварительного
размягчения. Процесс растяжения согласно изобретению может применяться не только в 130 3:73,34
этиллактат может использоваться в водном или спиртовом растворе в концентрации около 25%, и фактически
очень хорошие результаты получаются при концентрациях от 25 до 65% концентрации. - 70 Предпочтительно
используемые размягчающие агенты таковы, что в силу своих безвредных свойств их не нужно вымывать из
материалов, и они могут оставаться в них, удаляясь только путем испарения. Наилучшие результаты были
получены при использовании относительно нелетучих нейтральных органических растворителей,
разбавленных нерастворителем, например, водными растворами диацетонового спирта, диэтил-80-тартрата,
моно- или диацетина или этиллактата.
Время обработки будет зависеть от используемого реагента, его концентрации и температуры, и, как правило,
время и концентрация могут уменьшаться с повышением температуры. Относительно высокую концентрацию
растворителя на нитях или других материалах можно получить, нанеся более разбавленный раствор
растворителя в 90%-ном летучем разбавителе и получив высокую концентрацию путем испарения
разбавителя. Таким образом, например, водные растворы упомянутых выше относительно нелетучих
органических реагентов могут быть высушены или выпарены на материалах. По всей видимости, сушка или
испарение приводят к заметному увеличению плотности обработанных материалов. Концентрация реагентов
или условия, при которых они применяются, могут варьироваться в зависимости от типа обрабатываемого
материала и его поперечного сечения.
Движущаяся жидкость в ваннах для растяжения может быть такой, что она упрочняет материалы 105. Таким
образом, могут быть использованы жидкости, которые не являются растворителями для производного
целлюлозы, но являются растворителями для размягчающей жидкости. С другой стороны, могут быть
использованы жидкости, обладающие смягчающим действием. После извлечения из ванн для растяжения
материалы могут подвергаться термической обработке для повышения твердости.
Это может, например, заключаться в удалении остаточной размягчающей жидкости из 115 материалов
посредством нагрева или воздействия подходящей обрабатывающей жидкости.
Независимо от природы жидкости, используемой в ваннах для растяжения, предпочтительно, чтобы она
имела высокую вязкость. 120 В процессе растяжения, описанном в изобретении, материалы могут
непрерывно подвергаться любой желаемой последующей обработке. Например, материалы могут быть
обработаны таким образом, чтобы изменить их блеск; или чтобы получить металлические или другие
эффекты; они могут быть окрашены в стойкие оттенки, или им может быть придана нестойкая окраска для
целей идентификации; они могут быть взвешены, протравлены, омылены или подвергнуты иным действиям в
процессе мокрого прядения, как описано выше, но непрерывно с производством материалов любым
процессом мокрого или даже сухого прядения.
Кроме того, комбинированные операции размягчения и последующего растяжения материалов на основе
производных целлюлозы с помощью движущегося жидкого тела могут представлять собой отдельный
процесс, независимый от производства этих материалов. Подобный процесс позволяет улучшить
прочностные характеристики и/или уменьшить денье волокон, нитей, лент и тому подобного после их
производства. Для осуществления этого процесса материалы могут отбираться из бобины или другого пакета
и проходить через ванну, содержащую размягчающую жидкость, а оттуда поступать в воронку или другую
ванну подходящей формы, или в первую из серии таких ванн, в которой растяжение обеспечивается быстрым
потоком жидкости, движущейся практически в том же направлении, что и материал. Длина пути через
размягчающую жидкость, природа этой жидкости и температура, естественно, будут такими, чтобы в
материалах возникла достаточная степень пластичности, позволяющая осуществить операцию растяжения.
При прохождении материала через воздух между ванной для размягчения и ванной для растяжения
температура кипения размягчающей жидкости не должна быть настолько низкой, чтобы вся или почти вся
жидкость испарилась из материала до достижения ванны для растяжения.
Воздушный канал между ваннами для умягчения и растяжения может быть очень коротким или вовсе
отсутствовать, но даже в этом случае целесообразно использовать умягчители с умеренно высокой
температурой кипения, чтобы минимизировать потери из-за испарения.
Для смягчения воды можно использовать любое подходящее средство. Среди большого разнообразия
доступных веществ можно упомянуть ацетон, метилэтилкетон, циклогексанон и другие кетоны, бутилацетат,
этиллактат, дибутилтартрат и другие сложные эфиры жирных кислот, диацетоновый спирт, монометиловый
эфир этиленгликоля, фенол, п-толуолсульфонамид и другие сульфонамиды, мочевину, тиомочевину и другие
уреоидные основания, тиоцианаты, хлорид цинка и другие неорганические набухающие агенты. Для этих
целей могут использоваться смеси таких растворителей, например, смеси ацетона и диацетонового спирта.
Предпочтительно разбавлять жидкости нерастворимой жидкостью или разбавителем, например, водой,
бензолом или подобным веществом. Концентрация смягчающей жидкости будет в некоторой степени
зависеть от растворяющей способности используемого реагента, и в качестве примера я могу упомянуть, что
диацетоновый спирт, диэтилтартрат и 371,343, обработанные таким образом, чтобы изменить их красящие
свойства, могут быть подвергнуты проклейке или другим процессам, предназначенным для облегчения
последующей обработки текстиля.
-5 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.
Дополнительное растяжение, помимо растяжения, вызванного движением жидкости, может применяться к
материалам на любом этапе их пути.
Такое дополнительное растяжение может быть достигнуто, например, путем изменения направления и/или
скорости движения материалов с помощью правильно расположенных нитенаправляющих и/или путем отвода
нитей со скоростью, превышающей ту, с которой нити двигались бы под действием натяжения, создаваемого
одной лишь жидкостью.
Указанное дополнительное растяжение может быть локальным или распределенным по всему пути движения
материалов. Дополнительное растяжение может быть выполнено в один этап или в два или более этапов в
соответствии с процедурой рассмотрения заявки № 1.
38,434/30 (Серийный номер 370430). В тех случаях, когда материалы проходят над направляющими
роликами, они могут приводиться в движение напрямую, так что натяжение практически равномерно
независимо от удлинения материалов. Процессы, в которых материалы на основе производных целлюлозы
непрерывно растягиваются во время или после производства, подробно описаны в предыдущих
спецификациях №№. 277,089,
323,790, в заявке № 38434! 30 (Серийный номер 370430) и во французском патенте № 633743, частично
соответствующем британской спецификации № 336217.
Дата: 16 января 1931 года.
Уайтхед и Стивенс, дипломированные патентные поверенные, Селарнезе-Хаус, 22 и 23, Гановер-сквер,
Лондон, Западный 1.
Полная спецификация.
Усовершенствования, касающиеся производства искусственных нитей, волокон, лент и тому подобного.
Я, HE.u:BY DRnFyus, гражданин Швейцарской Республики, проживающий по адресу: Celanese House, 22 & 23,
Hanover Square, London, W. 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 процессам производства и обработки искусственных нитей, волокон, лент,
пленок и подобных им материалов, содержащих органические производные целлюлозы, и в частности к
процессам, при которых материалам придается растяжение.
-55 Предшествующие спецификации № 177868 и
179,234, В патентах, принадлежащих компании British Celanese Limited, описаны процессы получения ацетата
целлюлозы и других органических производных целлюлозы путем коагуляции в коагуляционных ваннах,
содержащих растворители для производных целлюлозы. Эти процессы приводят к коагуляции раствора в
виде структурно непрерывного геля. Продукты таких процессов -65 обладают прочностью, эластичностью и
прозрачностью, недостижимыми при процессах, в которых растворы центрифугируются в жидкостях, таких как
вода, что вызывает быстрое и неравномерное осаждение производного вещества клетки-70, в результате чего
получаются продукты с прерывистой, зернистой или сетчатой внутренней структурой. В спецификации № 340
324 и соответствующих патентах № 340 325 и 340 436 раскрывается преимущество предотвращения
коагуляции растворов в присутствии относительно высоких концентраций растворителей или
пластификаторов для производного целлюлозы. В предыдущей спецификации №
343,062 Те же патентообладатели описывают модификацию предшествующих процессов, в которой
используются соли или другие вещества, способные снижать растворимость растворителя в нерастворяющей
коагулирующей среде. Во всех этих процессах коагуляция происходит относительно медленно из-за
присутствия растворителя в коагулирующей среде, и материалы могут выходить из коагулирующей среды в
пластичном состоянии. 90 При выполнении вышеуказанных процессов вытяжка может осуществляться со
скоростью, превышающей скорость экструзии, с целью растяжения и уменьшения поперечного сечения
материалов. Теперь я обнаружил, что когда коагуляция осуществляется в таких условиях, что материалы
получаются в более или менее структурно непрерывной форме, эффект вытягивания, создаваемый
натяжением, приложенным к вытягивающему устройству, может с большим успехом быть дополнен или
заменен путем придания коагулирующей среде скорости в том же направлении, что и скорость нити.
Таким образом, согласно настоящему изобретению 105, растворы, содержащие органические производные
целлюлозы, коагулируются с целью получения материалов, имеющих более или менее структурно
непрерывную форму, и предпочтительно в таких условиях, чтобы материалы сохраняли некоторую степень
пластичности 371,343, при этом используется растворитель в нерастворяющей коагулирующей среде.
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.
Следует, однако, отметить, что, как указано выше в пунктах 7,5, одна только вода не подходит в качестве
коагулирующей среды, поскольку осаждение происходит неравномерно и быстро, а продукты имеют
прерывистую, гранулированную или сетчатую структуру, к которой процесс настоящего изобретения не может
быть выгодно применен.
Я предпочитаю использовать водные коагулирующие среды, благодаря которым материалы остаются
пластичными на некотором расстоянии вдоль своего пути 85 и могут даже выходить из коагулирующей среды
в более или менее пластичном состоянии. Однако могут быть использованы любые другие коагулирующие
среды, способные коагулировать прядильный раствор таким образом, чтобы в результате получался
структурно непрерывный продукт. Полученный раствор может, например, быть добавлен в ванны,
содержащие парафин, петролейный эфир, толуол или другие углеводороды, нитробензол или другие
нитроароматические углеводороды, гексахлорэтан или другие подходящие алифатические или
ароматические галогенированные углеводороды; также могут быть использованы животные или
растительные масла, 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 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 угольного масла. Вязкость
коагулянта 120 может быть повышена 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, целлюлозы, отходов щелочи и других полисахаридов, сахарозы, мелассы, глюкозы, лактозы, на
значительном протяжении их пути, или же они могут даже выходить из коагулирующей среды в более или
менее пластичном состоянии, в то время как коагулирующая среда приводится в движение, придавая
материалам растяжение.
Изобретение применимо к производству нитей, волокон, лент и тому подобного из растворов органических
производных целлюлозы в целом. В качестве прядильных растворов могут использоваться органические
эфиры целлюлозы, например, ацетат, формиат, пропионат и бутират целлюлозы, а также нитроацетат, или
эфиры целлюлозы, например, этилцеллюлоза, метилцеллюлоза или бензилцеллюлоза. Я предпочитаю
использовать растворы ацетата целлюлозы в органических растворителях.
В качестве примеров подходящих органических растворителей можно привести ацетон, уксусную кислоту,
муравьиную кислоту, а также смеси дихлорэтилена или дихлорметана с этиловым или метиловым спиртом. В
состав прядильного раствора могут входить относительно высококипящие растворители или даже
пластификаторы, например, диацетоновый спирт, этиллактат или диэтилтартрат.
Процентное содержание производных целлюлозы в прядильном растворе может варьироваться в широких
пределах. Очевидно, что раствор не должен быть ни настолько разбавленным, чтобы вызвать чрезмерную
усадку, ни настолько концентрированным, чтобы сделать прядение невозможным. В целом, подходящими
являются концентрации от 15% до 30%, предпочтительно около 25%. В случаях, когда экструзия происходит
при температурах выше нормальных, или когда характеристики растворимости производного целлюлозы
таковы, что получаются растворы сравнительно низкой вязкости.
Допускается использование более высоких концентраций, чем это разрешено законом.
Среди коагулирующих сред, которые могут быть с успехом использованы при осуществлении изобретения, я
предпочитаю использовать водные среды, так как коагуляция происходит относительно медленно, и
материалы могут даже выходить из коагулирующей среды в пластичном состоянии. Таким образом,
например, 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 агенты, например, диацетоновый спирт,
уксусную кислоту, муравьиную кислоту, как описано в предыдущей спецификации № 179234; или
относительно сильные растворы растворителей или пластификаторов 60 из предыдущей спецификации №
340324 и ее
Патенты на добавки № 340,325 и 340,436; или коагулянты, описанные в предыдущей спецификации №
343,062, в которой соли или другие вещества, способные снижать растворимость 371,343 371,3'43 маннита,
дульцита и глицерина. Таким образом, прядильный раствор, состоящий из 25% ацетата целлюлозы,
растворенного в ацетоне, может быть использован для прядения в водной коагулирующей 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.
Процесс прядения может осуществляться при обычной температуре атмосферы или при температурах,
существенно ниже или выше температуры атмосферы. При прядении при температурах выше атмосферной,
например, выше 20, 50 или даже выше в зависимости от природы прядильного раствора и используемого
коагулянта, облегчается вытягивание материалов, и можно легко получить продукцию с низкой плотностью,
как описано в предыдущей спецификации №.
341,148. Поддерживая температуру коагулянта выше температуры одного из компонентов прядильного
раствора, можно получить полые нити (см. предыдущую спецификацию № 341388). При необходимости
можно поддерживать разницу температур вдоль пути перемещения материалов в центрифужной ванне и/или
в любых последующих ваннах для обработки.
При реализации изобретения я предпочитаю вращать центрифугу вниз, в нисходящий столб коагулирующей
жидкости. Столб жидкости может располагаться между стенками цилиндрического, конического или иного
сосуда подходящей формы, установленного вертикально или под углом к вертикали. В простейшем варианте
аппарата коагулирующая жидкость может поступать сверху в прядильный сосуд и стекать вниз в ванну под
достаточным напором, чтобы оказывать необходимое растяжение на материалы. Воронка может быть
открыта для атмосферы, а может и нет. Целесообразно использовать вращающийся сосуд такой формы,
чтобы скорость нисходящей жидкости постепенно увеличивалась на протяжении всего или, по крайней мере,
на заключительной части её спуска, так что на более поздних стадиях коагуляции, когда нити или подобные
им элементы способны выдерживать большее натяжение, чем на начальных стадиях, к ним прикладывается
большее усилие.
Простой способ достижения этого эффекта — использовать сосуд, по крайней мере нижняя часть которого
имеет форму перевернутого конуса. Например, если сосуд имеет форму перевернутого конуса, увенчанного
цилиндром, скорость нисходящей жидкости будет практически равномерной при прохождении через
цилиндрическую часть сосуда и будет постепенно увеличиваться в конической зоне, достигая максимума
непосредственно перед подачей в ванну. Жидкостное сопротивление может создаваться снаружи пучка нитей
(при условии использования многоструйной системы) или коагулянт может вводиться через центр струи, 70
отверстий которой расположены в виде кольца, при этом сопротивление в этом случае создается изнутри
пучка.
Улучшенные результаты могут быть получены с помощью подходящего двухстенного вращающегося сосуда,
состоящего из двух концентрических сосудов. Внутренний сосуд имеет коническую форму, обеспечивающую
жидкости, протекающей в нем, постепенно возрастающую скорость, а внешний сосуд выполнен в виде
цилиндра, выступающего вверх за вершину конуса. Конструкция такова, что коагулянт поступает в основание
внешнего сосуда, поднимается в кольцевом пространстве и опускается через внутренний сосуд, при этом
коагулянты экструдируются из струи, расположенной над дном внутреннего сосуда, через которую они
переносятся нисходящим столбом коагулянта. В таких устройствах целесообразно обеспечить медленное
поднятие жидкости по кольцевому пространству. Этого можно добиться, например, сделав кольцевое
пространство значительно больше объема внутреннего сосуда и снабдив указанное кольцевое пространство
перегородками, шариками или подобными элементами.
С другой стороны, коагулирующая жидкость может вводиться во внутренний сосуд или сам конус
(предпочтительно в точке, расположенной ближе к нижнему концу), так чтобы поток входящей жидкости
разделялся на входе: часть текла вверх по конусу и вниз по кольцевому пространству, а остальная часть
текла вниз по конусу; или же внешний сосуд может быть обойден, а выходное отверстие для коагулянта
предусмотрено вблизи верхней части воронки. В аппаратах такого типа нити и подобные им материалы
подвергаются относительно небольшому растяжению на начальных стадиях коагуляции, которые происходят
в верхней части сосуда. Однако к моменту, когда материалы достигают входного отверстия коагулирующей
жидкости, они становятся достаточно прочными, чтобы выдерживать относительно большое натяжение,
приложенное ниже этой точки. Максимальное натяжение 115 может быть приложено на относительно
коротком участке пути нити или может быть продолжено на некотором расстоянии вдоль этого пути,
Соседние файлы в папке патенты