Полиолефиновые волокна. Новые разработки и предложения
 Скачать 50.96 Kb.
|
|
Реферат на тему: Полиолефиновые волокна. Новые разработки и предложения.  Содержание Введение…………………..…………………..…………………..……………….3 1. Свойства и способы получения полиолефиновых волокон………………….5 2. Новые разработки и предложения модификации полиолефиновых волокон……………………….…………………..…………………..……………9 2.1 Смачиваемые полиолефиновые волокна и ткани…………………..……….9 2.2 Термически связанные полиолефиновые волокна, содержащие статистический сополимер пропилена, способ их получения и изделия из них…………………..………………….…………………..……………………..12 2.3 Состав для получения полиолефинового волокна, стабилизованного для защиты от разрушения вследствие окислительных, термических процессов или воздействия света или солнечных лучей, способ стабилизации для защиты полиолефина…………………..…………………..…………………..…………13 2.4 Текстурированное, прочесываемое, штапельное волокно из полиолефина или его сополимера, способ его получения, гидрофобный нетканый материал…………………..…………………..…………………..……………...15 2.5 Аппарат для нагревания и способ вытяжки полиолефиновых волокон…..21 Заключение…………………..…………………..…………………..…………...24 Список использованной литературы…………………..………………………..26 Введение Актуальность темы заключается в том, что интенсивные исследования проводятся по синтезу новых волокнообразующих полимеров и получению волокон. Особенно большая потребность испытывается в термостойких и теплостойких волокнах. Из огромного числа новых волокнообразующих полимеров только немногие находят практическое применение для производства синтетических волокон. Производство полиолефиновых волокон имеет благоприятные технико-экономически предпосылки. Сырьевая база (этилен, пропилен) для производства этих волокон является неограниченной, процесс получения волокна крайне прост; волокна характеризуются достаточно высокими физико-химическими показателями. В настоящее время проводятся научно-исследовательские работы по усовершенствованию технологического процесса получения полиолефиновых волокон, выявляются рациональные пути использования нового вида волокна для технических целей и для изготовления изделий широкого потребления. Это является необходимой предпосылкой для создания крупного промышленного производства полиолефиновых волокон. Цель работы заключается в изучении новых разработок и предложений химической модификации синтетических волокон на примере полиолефиновых волокон. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: 1) охарактеризовать свойства и области применения полиолефиновых волокон; 2) описать способы получения полиолефиновых волокон 3) рассмотреть новые разработки и предложения модификации полиолефиновых волокон. Объект исследования новые разработки и предложения химической модификации синтетических волокон. Предмет исследования новые разработки и предложения химической модификации полиолефиновых волокон. Структура работы соответствует цели и задачам исследования и включает введение, три главы, заключение, список использованной литературы. 1. Свойства и способы получения полиолефиновых волокон Полиолефиновые волокна, синтетические волокна, получаемые главным образом из изотактического полипропилена, полиэтилена. Формуют из расплавов полимеров экструзионным методом; выпускают в виде комплексных нитей, мононитей, нитей из ориентировочной пленки (плоской и фибрилллированной) и резаного волокна. Ориентационное вытягивание сформованных волокон (в 5-10 раз) осуществляют на обогреваемой металлической поверхности или в воздушной среде при т-ре на 20-30 °С ниже температуры плавления полимера. Фибриллированные нити изготовляют из ориентированных полосок пленки шириной 1-50 мм и толщиной 25-80 мкм, пропуская их через вращающийся валок-фибриллятор, на поверхности которого размещены иглы (6-64 на 1 см). При контакте с ними на поверхности пленки образуются надрезы, увеличивающиеся в размерах. Фибриллирующее устройство включает: фибриллятор; «плавающий» вал для изменения угла обхвата фибриллятора пленкой; тянущий блок, состоящий из трех валков, с помощью которых пленка получает необходимое натяжение [7]. Часть волокон и нитей выпускают окрашенными; крашение проводят в массе органическими и неорганическими пигментами. Для повышения устойчивости полиолефиновых волокон при нагревании и УФ облучения в полиолефины на стадии их синтеза или грануляции вводят стабилизаторы (фенолы, ароматические амины, аминофенолы или др. соединения). Основные свойства полиолефиновых волокон приведены в таблице 1. Прочность фибриллированных нитей с повышением степени фибрилляции снижается. Волокна и нити обладают высокими диэлектрическими свойствами (е 2,1-2,5 при частоте 1·106 Гц). Трудно воспламеняются, но горят. Гидрофобны, устойчивы в кислота и щелочах. Не растворяются в неполярных органических растворителях (бензол, толуол, декалин, тетралин) ввиду высокой кристалличности полиолефинов при комнатной температуре, но с повышением температуры набухают, а затем растворяются. Устойчивы к действию микроорганизмов [4]. Таблица 1. Свойства полиолефиновых волокон (указаны исходные полиолефины)
Достоинства полиолефиновых волокон - высокая эластичность и низкая стоимость благодаря доступности сырья; недостатки - низкая светостойкость и относительно невысокая температура плавления. Полиэтилен и полипропилен можно получить методом радикальной полимеризации при высоких давлении и температуре. Промышленное применение получил только метод полимеризации этилена под давлением 1500--2000 атм и температуре около 200 °С (полиэтилен высокого давления -- ПВД) [4]. Полипропилен также можно синтезировать по методу радикальной полимеризации при высоком давлении и 130-200 °С, используя в качестве инициатора гидроперекись ди-трет-бутила. Однако полимер имеет небольшой молекулярный вес и вследствие этого не может быть использован для получения пластмасс и волокон. Повышение давления, так же как и в случае полиэтилена, способствует увеличению скорости полимеризации л молекулярного веса полипропилена [2]. В результате работ Циглера и Натта появилась возможность синтезировать линейный полиэтилен, изотактический полипропилен и другие стереорегулярные поли-а-олефины при нормальном давлении и температуре. Полиолефины, в которых все боковые заместители расположены по одну сторону от плоскости цепи, Натта назвал изо-тактическими; полимеры, в которых боковые группы, регулярно чередуясь, располагаются попеременно по обеим сторонам макромолекул - синдиотактическими и, наконец, полимеры с беспорядочным расположением боковых групп – атактическими. Получение линейного полиэтилена и стереорегулярных полиолефинов возможно только при применении специальных катализаторов, состоящих из соединений металлов I-III групп периодической системы элементов, имеющих связи металл-углерод или металл-водород, и соединений металлов переменной валентности IV-VIII групп или окислов металлов. Несмотря на то, что многие вопросы, связанные с механизмом полимеризации олефинов на комплексных катализаторах Циглера-Натта, в настоящее время недостаточно выяснены, производство полиолефинов периодическим, а также непрерывным методами уже освоено в промышленных условиях. Полиэтилен и полипропилен на комплексных катализаторах получают при низком давлении (3-6 атм) и 60--80 °С. Для осуществления процесса не требуется сложная аппаратура и компрессорное оборудование, но необходимо синтезировать катализатор, очистить полимер от остатков катализатора и регенерировать растворители [5]. Полимеризация этилена проводится в среде предельных углеводородов, например м-гептана, в присутствии триэтилалюминия и четыреххлористого титана. Полимеризацию олефинов на окислах металлов проводят при более высоких давлениях (30-80 атм) и температурах (100-200 °С), чем на катализаторах Циглера-Натта. Это связано с тем, что мономеры труднее адсорбируются на поверхности окислов, чем на поверхности кристаллов галогенидов переходных металлов [7]. Разработан способ получения высокомодульных (до 200 МПа) и высокопрочных (до 5 ГПа) полиолефиновых волокон из 2-3%-ных растворов полиэтилена высокой плотности (мол. м. 1,5-106). Сформованные нити подвергают высокоориентационной вытяжке до 40000 %; используют их главным образом для получения композиционных материалов. 2. Новые разработки и предложения модификации полиолефиновых волокон 2.1 Смачиваемые полиолефиновые волокна и ткани Авторами изобретения смачиваемых полиолефиновых волокон и тканей являются американские учёные Д.Девор, Э.Д. Леггио, Ш.Ли, Д.Д. Джеймс, Д.Х. Мензи, Д.У. Хорси, Т. Юй. Изобретение относится к технологии получения полиолефиновых волокон, используемых для тканых и нетканых материалов, в частности к приданию им смачиваемости, и может быть использовано в производстве средств гигиены, фильтров, сепараторов аккумуляторных батарей и т.п. Элементарные нити, двухкомпонентные волокна представляют собой приготовленную в расплаве смесь полиолефина и, по меньшей мере, одного соединения гидрофильного олигомера, представляющий собой гомо- или соолигомер, включающий 2-10 мономерных звеньев, дериватизированных из мономеров, выбранных из группы, включающей этиленоксид, пропиленоксид, этиленгликоль, пропиленгликоль, эпихлоргидрин, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, этиленимин, капролактон, виниловый спирт и винилацетат, проявляющих превосходную длительную смачиваемость [1]. Предлагаемые смеси готовят по методам экструзии расплава с получением волокон или элементарных нитей. В соответствии с известной технологией, такой как непрерывное прядение элементарной нити для пряжи или штапельного волокна и методы изготовления нетканых текстильных материалов, такие как технология спанбонда и технология волокна из расплава с раздувкой, волокна или элементарные нити формуют экструзией расплавленного полимера через небольшие отверстия фильеры. Затем обычно формованные таким образом волокна или элементарные нити вытягивают или растягивают с целью индуцировать ориентацию молекул и добиться кристалличности, в результате чего уменьшается диаметр и улучшаются физические свойства. В процессах изготовления нетканых материалов, в таких как по технологии спанбонда и с использованием волокна из расплава с раздувкой, волокна или элементарные нити наносят непосредственно на перфорированную поверхность, такую как поверхность движущегося плоского конвейера, и по меньшей мере частично скрепляют с помощью любого из множества средств, включая, хотя ими их список не ограничен, термические, механические и химические методы соединения. Специалистам в данной области техники известно комбинирование методов или текстильных материалов, изготовленных осуществлением разных методов, с получением композитных текстильных материалов, которые обладают некоторыми необходимыми характеристиками. Примером этого является сочетание спанбонда и материала из волокна из расплава с раздувкой с получением слоистого текстильного материала, который больше всего известен как материал СРС, а это значит, что он включает два внешних слоя из спанбонда и внутренний слой текстильного материала из волокна из расплава с раздувкой. Кроме того, любой или оба эти метода можно объединять в любой компоновке с процессом кардочесания штапельного волокна или неткаными текстильными материалами, изготовляемыми в процессе кардочесания штапельного волокна. В таких описанных слоистых текстильных материалах слои обычно по меньшей мере частично скрепляют с помощью одного из вышеперечисленных средств. Изобретение применимо также к экструдируемым в расплаве двухкомпонентным волокнам, где один из компонентов представляет собой полиолефин в соответствии с настоящим изобретением. Нетканые текстильные материалы из полиолефина могут обладать структурой волокна кардного прочеса или представлять собой мат, в котором волокна или элементарные нити распределены неупорядоченно. Ткань может быть изготовлена по одному любому из многочисленных известных методов, включая технологию гидроспутывания или штапельного плетения, или наслаивание с помощью воздуха, или изготовление элементарных нитей из расплава со струей воздуха, вытяжка в процессе чесания, скрепление прошивкой и т.д., в зависимости от цели применения изделия, которое должно быть изготовлено из такого текстильного материала [4]. Для изобретений характерно применение триблочной амфифильной смолы с целью модификации поверхностной энергии полиолефиновой пленки. Амфифильные смолы состоят из двух углеводородных секций и полярной секции. Углеводородные секции дериватизируют, например, из длинноцепочечных алифатических карбоновых кислот, алифатических спиртов и т.п., а полярную секцию дериватизируют из телехелатного диола, например из полиэтиленгликоля. В патентах описано применение амфифила с целью увеличить поверхностную энергии полиолефинов. Такой амфифил состоит из центрального гидрофильного компонента и двух олеофильных компонентов. Гидрофильный компонент дериватизируют, например, из полигликолей, а олеофильные компоненты дериватизируют, например, из жирных кислот или алифатических спиртов. Так же могут использоваться пленки сельскохозяйственного назначения, которые могут содержать введенную в них добавку против помутнения, которой может служить полиэтиленоксид длинноцепочечного спирта. Созданы полиолефиновые пленки со стойкостью против помутнения, которые содержат введенные в них сложные эфиры или простые эфиры продуктов присоединения этиленоксида. Разработаны полиолефиновые пленки с антистатическими свойствами, которые в качестве возможных антистатиков включают продукты взаимодействия полиалкоксилатов с жирными спиртами. Возможен способ повышения смачиваемости полиолефиновых элементарных нитей обработкой полярными соединениями, такими как продукты присоединения пропиленоксида и/или этиленоксида. Получены гидрофильные термопластичные волокна, которые включают введенное в них одно или несколько содержащих фторалифатические группы неионогенных поверхностно-активных веществ и одно или несколько неионогенных нефторированных содержащих полиоксиэтиленовые группы поверхностно-активных веществ [6]. Разработаны смачиваемые полиолефиновые волокна, которые содержат введенную в них полиэтиленгликольолеилэфирную добавку. Создан способ гидрофильной обработки полиолефиновых или полиэфирных волокон, в котором используют соединение класса алкилоксиэтилатов. Существуют клеевые композиции в нетканых изделиях с улучшенной впитывающей способностью, которые содержат поверхностно-активные вещества, такие как оксиэтилированные одноатомные спирты. Изобретен фбиоразлагаемый нетканый материал, включающий алифатические полиэфирные, полиолефиновые микроволокна и агент, улучшающий совместимость. 2.2 Термически связанные полиолефиновые волокна, содержащие статистический сополимер пропилена, способ их получения и изделия из них Авторами изобретения являются итальянские учёные Ф.Сартори и Д.Брака. Термически связанные полиолефиновые волокна, имеющие значения предела прочности на разрыв, равные или превышающие 10 сн/текс, полученные из полимерного материала, содержащего от 1 до 100 вес.% статистического сополимера пропилена с одним или несколькими сомономерами, выбираемыми из олефинов, описываемых формулой CH2=chr, где R представляет собой С2–C8-алкильный радикал, причем количество упомянутых сомономера или сомономеров находится в диапазоне от 3 до 20 вес.% в расчете на полный вес статистического сополимера и от 0 до 99 вес.% полиолефина, выбираемого из полимеров или сополимеров, и их смесей, CH2=chr, где R представляет собой водород или С1–C8-алкильный радикал, причем указанный статистический сополимер имеет величину прочности на разрыв при пластической деформации, измеренной согласно ISO R527, равную или превышающую 24 МПа, или из полимерного материла, образующегося в результате химической деструкции вышеуказанного полимерного материала, где степень деградации, выраженная через отношение скорости течения расплава до деструкции к скорости течения расплава после деструкции, составляет от 0,9 до 0,01 [6]. 2.3 Состав для получения полиолефинового волокна, стабилизованного для защиты от разрушения вследствие окислительных, термических процессов или воздействия света или солнечных лучей, способ стабилизации для защиты полиолефина Авторами данного изобретения являются швейцарские ученые Ю.Зинг, Ж.Р. Паукьют и немецкий ученый Х. Кренке. Изобретение относится к составам, содержащим органический материал, подверженный разрушению вследствие окислительных, термических процессов или под воздействием световых или солнечных лучей, в частности полиолефины, как, например, полиолефиновые волокна, и в качестве стабилизаторов, по меньшей мере, одно соединение типа бензофуран-2-онов и, по меньшей мере, одно соединение типа пространственно затрудненных аминов, а также к применению таковых для придания органическим материалам устойчивости к разрушению, вызываемому окислительными, термическими процессами или воздействием световых или солнечных лучей [4]. Пространственно затрудненные амины, и среди них, в частности, соединения, содержащие группы 2,2,6,6-тетраметилпиперидила, известны как противостарители, предохраняющие от действия света или солнечных лучей. Известные стабилизаторы не отвечают в каждом случае высоким требованиям, которым должен соответствовать стабилизатор, в частности в отношении устойчивости при хранении, водопоглощения, восприимчивости к гидролизу, стабилизации при обработке, поведения при окрашивании, летучести, миграционных характеристик, совместимости и улучшения защиты от действия света или солнечных лучей. Поэтому возникает потребность в эффективных стабилизаторах для органических материалов, в частности полиолефинов, как, например, полиолефиновых волокон, восприимчивых к разрушению в результате окислительных, термических процессов и/или воздействия света или солнечных лучей. Полиолефиновым волокнам придавалась устойчивость с помощью пространственно затрудненных фенолов в сочетании с соединениями из группы органических фосфитов или фосфонитов и, при необходимости, дополнительно с использованием противостарителей, предохраняющих от действия света или солнечных лучей. Применение таких стабилизирующих смесей приводит во многих случаях к пожелтению полученных полиолефиновых волокон, особенно при воздействии смеси газов окиси азота формулы NOx, на практике это называется "газовым федингом". Зачастую изменение цвета происходит также уже на стадии обработки, в частности при экструзии размягченного материала. Кроме того, известно, что соединения из группы пространственно затрудненных аминов, которые при необходимости добавляют в качестве противостарителей, предохраняющих от действия света или солнечных лучей, обладают антагонистическим действием вместе с пространственно затрудненными фенолами, что отрицательно сказывается на долговременной теплостойкости [1]. Итак, было обнаружено, что стабилизирующая смесь, содержащая, по меньшей мере, одно соединение типа бензофуран-2-онов и, по меньшей мере, одно соединение типа пространственно затрудненных аминов, особенно хорошо подходит в качестве стабилизатора для органических материалов, восприимчивых к разрушению в результате окислительных, термических процессов или воздействия света или солнечных лучей. Такие стабилизирующие системы, не содержащие фенолов, демонстрируют отличную стабилизацию полиолефинов в процессе переработки, например, для получения полипропиленовых волокон. Эти заявленные стабилизирующие системы подавляют изменение цвета органических материалов в процессе обработки, обладают исключительным действием в отношении устойчивости к воздействию Ох (нет "газового фединга") и демонстрируют, кроме всего, улучшенную долговременную теплостойкость относительно стабилизирующих систем, содержащих фенольные антиокислители. Пространственно затрудненные амины, заменяющие фенольные долговременные термостабилизаторы, обеспечивают дополнительно хорошую защиту от разрушения органического материала в результате фотоокислительного процесса. Предложенное изобретение относится, таким образом, к составам, содержащим полиолефин, подверженный разрушению в результате окислительных, термических процессов, или воздействия света, или солнечных лучей, по меньшей мере, одно соединение типа бензофуран-2-онов по меньшей мере, одно соединение из группы пространственно затрудненных аминов, в весовом соотношении к от 100:1 до 0,01:100. Предложенное изобретение относится также к составам, содержащим наряду с перечисленными компонентами дополнительно одно соединение из группы органических фосфитов или фосфонитов. 2.4 Текстурированное, прочесываемое, штапельное волокно из полиолефина или его сополимера, способ его получения, гидрофобный нетканый материал Авторами изобретения являются датские учёные А. Йенсен, К. Дюрмосе-Йенсен, Л.Д. Клаусен, Б. Марчер. Настоящее изобретение относится к прочесываемым и термосвязываемым синтетическим волокнам на основе полиолефинов, обработанным в процессе формования гидрофобными отделочными покрытиями, содержащими катионный антистатический агент и гидрофобный замасливатель, к способу получения таких волокон и полученным из них нетканым изделиям. Волокна, отличающиеся преимуществом способности к прочесыванию с очень высокими скоростями, особенно подходят для использования при изготовлении термосвязываемых гидрофобных нетканых материалов, в которых необходима сухая, отталкивающая воду поверхность, которая может служить барьером для жидкостей, например для изготовления одноразовых пеленок и предметов гигиены для женщин. Такие волокна пригодны также для изготовления термосвязанных нетканых материалов для медицинских целей, когда сухая водоотталкивающая поверхность необходима для предотвращения проникновения бактерий, например, при изготовлении медицинских халатов и драпировок [6]. Известен ряд гидрофобных синтетических волокон на основе полиолефинов, например гидрофобные текстильные волокна со свойствами, предотвращающими загрязнение и выцветание. Однако такие волокна обычно содержат такие катионные антистатические агенты, которые нежелательны, или не могут быть использованы в качестве предметов личной гигиены и при изготовлении медицинских изделий из соображений токсикологии, так как они часто отличаются раздражающими кожу свойствами из-за низких значений pH. Кроме того, некоторые компоненты могут в процессе использования выделять ди- или триэтаноламин, который, как считают, вызывает аллергические реакции. Ранее считалось затруднительным получать волокна для гигиенического или медицинского использования, которые обладали бы хорошей способностью к прочесыванию, наряду с удовлетворительными гидрофобными свойствами. Это особенно важно для многочисленных применений, в которых желательно, чтобы гидрофобные волокна можно было прочесывать, используя высокие скорости кардочесальных машин. Такие гигиенические изделия, как одноразовые салфетки, пеленки и прокладки для пациентов с недержанием, обычно имеют барьерный слой, через который жидкости абсорбируются абсорбентным внутренним слоем и не способны проникать в другие структурные элементы, или проникать на изнаночную сторону материала против кожи. Такие барьеры могут содержать нетканый материал, полученный из гидрофобных штапельных волокон или соединенных в процессе формования материалов, полученных непосредственно из гидрофобных полимеров. Однако соединенные в процессе формования материалы являются очень плоскими и похожи на пленку и не отличаются мягкостью, однородностью и комфортом, которые обеспечивают нетканые материалы. Поэтому соединенные в процессе формования ткани не являются предметом оптимального выбора для барьеров для жидкостей, создаваемых для контакта с кожей пользователя. Кроме того, соединенные в процессе формования нетканые материалы имеют неоднородную структуру волокон, что приводит к образованию слабых участков (отверстий), которые ограничивают барьерные для жидкостей характеристики тканей, так что однородность прочесов становится лимитирующим фактором для характеристик гидрофобности. Что касается нетканых материалов, полученных из штапельных волокон, они имеют тенденцию быть недостаточно гидрофобными для таких барьеров для жидкостей, из-за того, что в процессе прядения волокна обрабатывают специальной отделкой, которая облегчает процесс формования, замасливая волокна и придавая им антистатические свойства. Однако в результате такой обработки в процессе формования, особенно из-за использования антистатического агента, который по своей природе более или менее гидрофилен, волокна становятся в некоторой степени гидрофильными, что в настоящем контексте нежелательно. С другой стороны, волокна, которые отличаются нужной степенью гидрофобности, обычно имеют недостаточные антистатические характеристики [4]. В данном изобретерии раскрыты полиолефиновые волокна, обработанные антистатическим агентом, который представляет собой нейтрализованную фосфатную соль, и необязательно гидрофобным замасливателем, выбранным из минеральных масел, парафиновых восков, полигликолей и силиконов, причем гидростатический коэффициент составляет по крайней мере 102 мм. В патенте описаны способы получения прочесываемых, гидрофобных штапельных волокон на основе полиолефинов с использованием двух отделочных покрытий в процессе прядения, причем второе покрытие представляет собой дисперсию, содержащую антистатический агент, предпочтительно анионный или неионный антистатический агент, и в качестве гидрофобного агента - природный или синтетический углеводородный воск или смесь восков, и необязательно силиконовое соединение. Настоящее изобретение представляет другой и высокоэффективный подход к проблеме получения полиолефиновых штапельных волокон с оптимальным сочетанием гидрофобных и антистатических свойств, которые сделали бы их пригодными для получения, особенно за счет высокоскоростного прочесывания, нетканых материалов с оптимальными характеристиками прочности и гидрофобности. Кроме того, настоящее изобретение основано на использовании веществ, которые не раздражают кожу. Поэтому целью настоящего изобретения является получение гидрофобных термосвязываемых синтетических волокон, особенно для гигиенических применений, с оптимальными гидрофобными и антистатическими свойствами, что позволяет улучшить характеристики прочесывания, необходимые для получения нетканых материалов, отличающихся повышенной прочностью. Другой целью изобретения является улучшение нанесения и распределения отделки в процессе формования волокон, что, в свою очередь, повышает однородность волокон, обеспечивая повышение скорости прочесывания, и повышает однородность прочесов в процессе прочесывания, что, в свою очередь, позволяет получать нетканые материалы с улучшенными гидрофобными свойствами. В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу получения прочесываемых, гидрофобных штапельных волокон на основе полиолефинов, который включает следующие стадии [1]: - нанесение на формованные волокна первого отделочного покрытия, содержащего по крайней мере один катионный антистатический агент; - вытягивание волокон; - нанесение на вытянутые волокна второго отделочного покрытия в форме дисперсии, содержащей по крайней мере один гидрофобный замасливатель, выбранный из продуктов конденсации амидов жирных кислот и углеводородных восков; - придание нитям извитости; - сушку нитей; - нарезание нитей для получения штапельного волокна. Дальнейшие аспекты изобретения относятся к текстурированным, прочесываемым волокнам на основе полиолефинов, получаемым описанным выше способом, а также к гидрофобным нетканым материалам, содержащим такие волокна. Было обнаружено, что волокна настоящего изобретения обладают превосходными гидрофобными характеристиками, а также прекрасными антистатическими свойствами, и поэтому их можно прочесывать с высокими скоростями чесальных аппаратов, сравнимыми со скоростями прочесывания, используемыми для гидрофильных штапельных волокон. Пригодность волокон к высокоскоростному прочесыванию также связана с их свойствами трения на границе волокно/волокно или волокно/металл, которые достигают, варьируя составы отделочных покрытий в процессе формования, особенно нанесения второго отделочного покрытия. Кроме того, было обнаружено, что прочесы, полученные из этих волокон, отличаются равномерным распределением волокон как в направлении движения в машине, так и в поперечном направлении, и что если эти прочесы термосвязывают каландрованием, получают нетканый материал с повышенной прочностью и прекрасной гидрофобностью. В анионных системах необходимо использовать большие количества гидрофобных замасливателей, часто силиконовых соединений, для достижения разумно высокой степени гидрофобности. Однако для катионных систем настоящего изобретения собственная гидрофобность антистатического агента и гидрофобного замасливателя достаточна для достижения нужной гидрофобности, которую можно получить, используя только небольшие количества силикона или вовсе без него. Это является важным преимуществом, так как уменьшение количества силикона обеспечивает более сильное и однородное трение между волокнами, что, в свою очередь, облегчает высокоскоростное прочесывание. Антистатические агенты типа четвертичных солей аммония обычно используют для полиолефиновых волокон, не предназначенных для гигиенических целей, в частности для объемных непрерывных нитей штапельных волокон, предназначенных, например, для изготовления ковров или технических целей, а не для предметов гигиены или одежды. В соответствии с настоящим изобретением было обнаружено, что конденсаты амидов жирных кислот и природные или синтетические воски можно с успехом использовать в сочетании с катионными антистатическими агентами, причем конденсаты амидов жирных кислот и воски служат гидрофобными замасливателями, т. е. придают гидрофобные свойства наряду с необходимыми фрикционными свойствами [4]. Некоторые типы известных ранее полипропиленовых волокон получают, используя катионные антистатическими агенты, компоненты этерифицированных восков и большие количества алкоксилированных эмульгаторов. Однако отделки в процессе формования таких волокон обычно содержат относительно большие количества уксусной кислоты и других кислот, которые необходимо выпаривать во время связывания, чтобы избежать вызываемых кислотой раздражений кожи. Напротив, волокна настоящего изобретения получают, используя неалкоксилированные эмульгаторы без этерифицированных восковых компонентов, и также без применения больших количеств кислоты. 2.5 Аппарат для нагревания и способ вытяжки полиолефиновых волокон Автором изобретения считается американский учёный Томас Йиу-таи. Изобретение относится к текстильному машиностроению и касается аппарата для нагревания и способа вытяжки полиолефиновых волокон. Аппарат включает первый набор валков, множество горизонтально расположенных на одной линии печей, расположенных встык, второй набор валков, примыкающий к указанному противоположному концу множества печей. Валки адаптированы для обеспечения желательной степени вытяжки волокон из полиолефина и для подачи волокон через непрерывную печь. Аппарат и способ обеспечивают одностадийную вытяжку в нагретой среде с помощью, предпочтительно, шести, семи и девяти горизонтальных печей. Изобретение обеспечивает получение вытянутых волокон или нитей с более высокой скоростью при меньших затратах. Данное изобретение относится к аппарату для нагревания при вытяжке полиолефиновых волокон и к способу вытяжки таких волокон. Высокопрочные полиолефиновые волокна, такие как сформованные из геля полиэтиленовые волокна, хорошо известны в предшествующем уровне техники. Сверхвысокомолекулярные полиолефины включают полиэтилен, полипропилен, поли(бутен-1), поли(4-метил-пентен-1), их сополимеры, смеси и аддукты. Волокна получают из сверхвысокомолекулярных полиолефинов, а в случае полиэтиленовых волокон, из сверхвысокомолекулярного полиэтилена [6]. Высокопрочные нити пригодны во многих областях, такие как амортизирующие и баллистически устойчивые изделия. Они включают бронежилеты, шлемы, экраны летательных аппаратов и композиционное спортивное оборудование. Они также используются в рыболовстве, парусном спорте, для изготовления веревок и тканей. При типичной конфигурации вытяжки, сформованные из геля волокна, получают прядением раствора сверхвысокомолекулярного полиэтилена, охлаждением элементарных волокон до гелеобразного состояния и последующим удалением прядильного раствора. Спряденные волокна затем вытягивают в высокоориентированном состоянии. В процессе вытяжки спряденные волокна обычно вначале подают на первый набор нагретых валков, затем пропускают через одну или более печей (обычно через четыре), затем подают на второй набор нагретых валков, после этого пропускают через одну или более дополнительных печей (обычно через две) и, наконец, подают на третий набор нагретых валков перед наматыванием волокна или нитей. Скорость и температура валков регулируются, как и температура и температурный профиль в печах, для получения желательной степени вытяжки и желательных свойств изделий - волокна или нитей. Волокна подвергают двухстадийной вытяжке в соответствии с этой конфигурацией. Хотя такая конфигурация обеспечивает получение высококачественных волокна и нитей, весь процесс требует больших расходов вследствие наличия множества нагревательных зон и наборов валков, производительность этого процесса ограничена. Поэтому желательно создать такую конфигурацию печи для полиэтиленовых волокон, которая требовала бы при работе меньших расходов и позволяла получать вытянутые волокна или нити с более высокой скоростью. В соответствии с данным изобретением предусмотрен аппарат для нагревания, пригодный для вытяжки сверхвысокомолекулярных полиолефиновых волокон, при этом аппарат для нагревания включает [6]: - первый набор валков; - множество расположенных на одной прямой печей, имеющих один конец примыкающий к первому набору валков и противоположный конец; - второй набор валков, примыкающих к противоположному концу множества печей, причем первый и второй набор валков адаптированы для получения желательной вытяжки полиолефиновых волокон. В соответствии с данным изобретением предусмотрен также способ вытяжки сверхмолекулярных полиолефиновых волокон, при этом способ включает пропускание волокон через аппарат для нагревания, причем аппарат для нагревания включает [1]: - множество расположенных на одной прямой печей, имеющих один конец примыкающий к первому набору валков и противоположный конец; - второй набор валков, примыкающих к противоположному концу множества печей, причем первый и второй набор валков адаптированы для получения желательной вытяжки полиолефиновых волокон; - вытяжку волокон между первым набором валков и вторым набором валков до заданной степени вытяжки. Было установлено, что путем модификации известной конфигурации вытяжки за счет удаления второго набора валков и обеспечения ряда горизонтальных печей полиолефиновые волокна, такие как полиэтиленовые волокна с желаемыми свойствами, могут быть получены при небольших капитальных расходах, низкой стоимости процесса и с большей производительностью. Такие волокна имеют также улучшенные свойства. Заключение Полиолефиновые волокна представляют собой синтетические волокна, получаемые, главным образом, основе изотактического полипропилена, полиэтилена, реже из поли-4-метил-1-пентена. Промышленное производство полиолефиновых волокон (на основе полипропилена) организовано в Италии в 1958. Полиолефиновые волокна выпускаются во многих странах под разными торговыми названиями: алатон, геркулон, мераклон, пайлен, спанстрон и др. Полиолефиновые волокна формуют из расплавов полимеров экструзионным методом; выпускают в виде комплексных нитей, мононитей, нитей из ориентированных плёнок (плоских, фибриллированных) и резаного волокна. Для улучшения физико-механических свойств волокна подвергаются вытягиванию. Ориентационное вытягивание (в 5–10 раз) полиолефиновых волокон осуществляют на обогреваемой металлической поверхности или в воздушной среде при температуре на 20–30 °С ниже температуры плавления полимера. Фибриллированные нити изготовляют из ориентированных полосок плёнки шириной 1–50 мм и толщиной 25–80 мкм, пропуская их через вращающийся валок-фибриллятор, на поверхности которого размещены иглы. Полиолефиновые волокна выпускаются с линейной плотностью 2,0–20 текс, относительной прочностью 30–65 сН/текс, относительным удлинением 10–60%. Прочность фибриллированных нитей с повышением степени фибрилляции снижается. Полиолефиновые волокна характеризуются высокой эластичностью и благодаря доступности сырья – низкой стоимостью. Недостатками полиолефиновых волокон являются низкая светостойкость и относительно невысокая температура плавления. В настоящий момент новыми разработками и предложениями модификации полиолефиновых волокон являются следующие изобретения: - смачиваемые полиолефиновые волокна и ткани; - термически связанные полиолефиновые волокна, содержащие статистический сополимер пропилена, способ их получения и изделия из них; - состав для получения полиолефинового волокна, стабилизованного для защиты от разрушения вследствие окислительных, термических процессов или воздействия света или солнечных лучей, способ стабилизации для защиты полиолефина; - текстурированное, прочесываемое, штапельное волокно из полиолефина или его сополимера, способ его получения, гидрофобный нетканый материал; - аппарат для нагревания и способ вытяжки полиолефиновых волокон. Таким образом, интенсивные исследования способствуют синтезу новых волокнообразующих полимеров и получению волокон. Научно-исследовательские работы по усовершенствованию технологического процесса получения полиолефиновых волокон, выявление рациональных путей использования новых видов волокон для технических целей и для изготовления изделий широкого потребления способствуют крупному промышленному производству полиолефиновых волокон. Список использованной литературы 1. Абдуллина В.Х., Давлетбаев Р.С. Плазменные методы активации поверхности полиолефиновых волокон. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2019. – № 4. – С. 656-659 2. Басов А. В. Полиэтилен и другие полиолефины. – М.: Химия, 2019 – 346 с. 3. Ениколопов Н.С., Сизова М.Д. Твердофазная модификация полиолефинов и получение композитов. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. – 2018. – № 7. – С.608-615 4. Исмаилов С.Ф., Хайитов С.Ш. Свойства и применение полимерных волокон. // Научный журнал. – 2019. – № 9. – С.25-27 5. Конкин А. А. Полиолефиновые волокна / А. А. Конкин – М.: Химия, 2018. – 280 с. 6. Мешкова И.Н., Ушакова Т.М. Модифицирование полиолефинов – современное направления создания полиолефиновых материалов с новым комплексом свойств. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. – 2020. – № 11. – С.1985-2000 7. Семчиков, Ю. Д. Введение в химию полимеров / Ю. Д. Семчиков, С. Ф. Жильцов, В. Н. Кашаева – М.: Высшая школа, 2019. – 224 с. |