SE448747B - MICROPOROSA POLYPROPENE FIBERS, PROCEDURES FOR PREPARING THEREOF AND THEIR USE IN A HYDROGEN ACID DEVICE - Google Patents
MICROPOROSA POLYPROPENE FIBERS, PROCEDURES FOR PREPARING THEREOF AND THEIR USE IN A HYDROGEN ACID DEVICEInfo
- Publication number
- SE448747B SE448747B SE8001101A SE8001101A SE448747B SE 448747 B SE448747 B SE 448747B SE 8001101 A SE8001101 A SE 8001101A SE 8001101 A SE8001101 A SE 8001101A SE 448747 B SE448747 B SE 448747B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- fibers
- stretching
- hollow
- temperature
- cold
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims description 260
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 72
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 title claims description 45
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 title claims description 45
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical class [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 title 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 102
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims description 66
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 45
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 38
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 26
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 20
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 19
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 19
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 claims description 16
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 11
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 11
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 6
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 2
- 208000000260 Warts Diseases 0.000 claims 1
- 201000010153 skin papilloma Diseases 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 32
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 31
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 17
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 16
- 239000003570 air Substances 0.000 description 15
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 15
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 14
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 8
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 101100298295 Drosophila melanogaster flfl gene Proteins 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000009998 heat setting Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 229920006240 drawn fiber Polymers 0.000 description 4
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 2
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 238000002459 porosimetry Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000004736 wide-angle X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- KEQGZUUPPQEDPF-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-5,5-dimethylimidazolidine-2,4-dione Chemical compound CC1(C)N(Cl)C(=O)N(Cl)C1=O KEQGZUUPPQEDPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000428352 Amma Species 0.000 description 1
- 206010003445 Ascites Diseases 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100202517 Rattus norvegicus Slc25a25 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 229920006125 amorphous polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- XTHPWXDJESJLNJ-UHFFFAOYSA-N chlorosulfonic acid Substances OS(Cl)(=O)=O XTHPWXDJESJLNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010035 extrusion spinning Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 108010074605 gamma-Globulins Proteins 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001453 nonthrombogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229920001983 poloxamer Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000012667 polymer degradation Methods 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 1
- 230000009290 primary effect Effects 0.000 description 1
- 102000037983 regulatory factors Human genes 0.000 description 1
- 108091008025 regulatory factors Proteins 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000010512 thermal transition Effects 0.000 description 1
- 210000003437 trachea Anatomy 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F6/04—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins
- D01F6/06—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins from polypropylene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0023—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
- B01D67/0025—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching
- B01D67/0027—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching by stretching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
- B01D67/0083—Thermal after-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/24—Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Description
448 747 prestanda som utesluter den okritiska tillämpningen av film- ' teknologi på ihåliga fibrer. 448 747 performance which precludes the uncritical application of film technology to hollow fibers.
I exempelvis den amerikanska patentskriften 3,80l,404 beskri- ves ett kallsträcknings/varmsträcknings-förfarande för fram- ställning av mikroporösa polypropenfilmer vilket innefattar stegen strängsprutning av en prekursor-film medelst en blåst- film-metod vid en temperatur av ungefär 180 - 270°C och upp- tagning av filmen med upptagningshastigheter av ungefär 9 till 213 meter/minut och med ett utdragningsförhâllande av 20:l till 200:l. Prekursor-filmen utlöpes därefter eventuellt, kall- sträckes vid en temperatur under ungefär l20°C, exempelvis 25°C, varmsträckes vid en temperatur över 1200 och under poly- mersmältningstemperaturen, exempelvis mellan 130 och l509C och värmehärdas slutligen vid en temperatur inom intervallet ungefär l25°C upp till lägre än polymerens smälttemperatur, exempelvis ungefär 130 till l60°C.For example, U.S. Pat. No. 3,801,404 discloses a cold stretching / hot stretching process for producing microporous polypropylene films which comprises the steps of extruding a precursor film by a blown film method at a temperature of about 180 DEG-270 DEG. ° C and recording of the film with recording speeds of approximately 9 to 213 meters / minute and with a pull-out ratio of 20: l to 200: l. The precursor film is then optionally annealed, cold-stretched at a temperature below about 120 ° C, for example 25 ° C, hot-stretched at a temperature above 1200 and below the polymer melting temperature, for example between 130 and 150 DEG C. and finally heat-cured at a temperature in the range of about 125 ° C up to lower than the melting temperature of the polymer, for example about 130 to 160 ° C.
Om stränqsprutnings- eller smältspinnings-temperaturer av allt lägre än 230°C användes vid framställning av de ihåliga mikroporösa polypropenfibrerna enligt föreliggande uppfinning reduceras den strukturella enhetligheten för de ihåliga fibrerna med avseende på inre och yttre diametrar samt väggtjocklek väsentligt. Smältspinningstemperaturen för de ihåliga fibrerna representerar sålunda en processparameter som icke med lätthet översättes från film till fiberteknologi beroende på de inneboende skillnaderna mellan fiber- och film- konfiguration, d.v.s. begreppet enhetlighet för inre och yttre diameterfiberdimensioner existerar icke i filmteknolo- gin. Smältindexet för den polypropen som användes för fram- ställning av ifrågavarande ihåliga fibrer måste även regleras för bevarande av den strukturella och dimensionella enhetlig- heten för den ihåliga fibern.If extrusion or melt spinning temperatures of less than 230 ° C are used in the manufacture of the hollow microporous polypropylene fibers of the present invention, the structural uniformity of the hollow fibers with respect to inner and outer diameters and wall thickness is significantly reduced. The melt spinning temperature of the hollow fibers thus represents a process parameter that is not easily translated from film to fiber technology due to the inherent differences between fiber and film configuration, i.e. the concept of uniformity for inner and outer diameter fiber dimensions does not exist in film technology. The melt index of the polypropylene used for the production of the hollow fibers in question must also be regulated to preserve the structural and dimensional uniformity of the hollow fiber.
Under det att framställningen av en film medelst metoden med blåst film liknar framställningen av en ihålig film genom s luftinsprutningsmetoden föreligger det likaledes en betydelse- 448 747 full skillnad. Upptagningshastigheten vid framställning av blåsta prekursor-filmer är begränsade i det att vid tilltagan- de högre upptagningshastigheter (varvid andra processvariabler hålles konstanta) minskar enhetligheten för den mikroporösa filmstruktur som efteråt förlänas prekursor-filmen, Följakt- ligen kan processvariablen upptagningshastighet icke reg- leras (d.v.s. ökas) på ett sätt som är tillräckligt för att förläna tilltagande högre nivåer av orientering åt prekursor- filmstrukturen. Högre orienteringsgrader upp till en viss tröskel har en välgörande effekt på den slutliga permeabilitet som förlänats åt filmen men beroende på problem med enhetlig- het hos porstruktur pâlägges en gräns på den grad av oriente- ring som kan förlänas via upptagningshastighetsreglering åt prekursor-filmen.While the production of a film by the blown film method is similar to the production of a hollow film by the air injection method, there is also a significant difference. The uptake rate in the production of blown precursor films is limited in that with increasing higher uptake rates (keeping other process variables constant) the uniformity of the microporous film structure which is subsequently imparted to the precursor film decreases. Consequently, the process variable uptake rate cannot be controlled. ie increased) in a manner sufficient to impart increasingly higher levels of orientation to the precursor film structure. Higher degrees of orientation up to a certain threshold have a beneficial effect on the final permeability imparted to the film, but due to problems with uniformity of pore structure, a limit is imposed on the degree of orientation that can be imparted via uptake rate control to the precursor film.
När ihåliga fibrer framställes medelst förfarandet enligt föreliggande uppfinning reduceras väsentligen problemen med mikroporös strukturell enhetlighet och högre upptagningshas- tigheter kan användas för att förläna en högre grad av orien- tering, bestämd medelst vidvinkelröntgendiffraktion av ett (110) plan,åt de ihåliga prekursor-fibrerna, varigenom en högre permeabilitetspotential förlänas dessa. Denna ökning i permeabilitetspotential åstadkommes emellertid icke med lätthet i frånvaro av reglering av den inre diametern (I.D.) för den ihåliga prekursor-fibern vilken i sin tur reglerar den inre diametern för den därefter bildade ihåliga mikro- porösa fibern. Reglering av dimensionerna för den ihåliga mikroporösa fibrern utgör en ytterligare processvariabel som icke kan överföras från filmteknologin.When hollow fibers are produced by the method of the present invention, the problems of microporous structural uniformity are substantially reduced and higher uptake rates can be used to impart a higher degree of orientation, determined by wide angle X-ray diffraction of a (110) plane, to the hollow precursor fibers. , whereby a higher permeability potential is conferred on them. However, this increase in permeability potential is not easily achieved in the absence of regulation of the inner diameter (I.D.) of the hollow precursor fiber which in turn regulates the inner diameter of the subsequently formed hollow microporous fiber. Adjusting the dimensions of the hollow microporous fiber is an additional process variable that cannot be transferred from the film technology.
Den amerikanska patentskriften 3,558,764 beskriver ett kall- sträckningsförfarande för framställning av mikroporösa filmer vilket innefattar stegen medelst strängsprutning av en poly- mer vid specifikt definierade temperaturer för framställning av en prekursor-film, kylning av prekursor-filmen, utlöpning av prekursor-filmen vid specifikt definierade temperaturer (d.v.s. 5 till l0O°C under smältpunkten för polymeren vilken 448 747 är ungefär l65°C för polypropen), kalldragning av den resul- terande filmen vid ett specifikt definierat dragningsförhållan- de och temperatur och värmehärdning av den kalldragna filmen vid en temperatur av ungefär lO0 till ungefär l50°C under spänning. Den primära skillnaden vid detta förfarande från det tidigare kallsträcknings/varmsträcknings-förfarandet är från- varon av ett varmsträckningssteg. Det kallsträcknings/varm- sträcknings-förfarande som beskrevs ovan representerar en för- bättring framför kallsträcknings-förfarandet enligt nämnda patentskrift med avseende på kväveflöde.U.S. Pat. No. 3,558,764 discloses a cold stretching process for producing microporous films which comprises the steps of extruding a polymer at specifically defined temperatures to produce a precursor film, cooling the precursor film, expiring the precursor film at specifically defined temperatures (ie 5 to 10 ° C below the melting point of the polymer which is approximately 168 ° C for polypropylene), cold drawing the resulting film at a specifically defined drawing ratio and temperature and heat curing of the cold drawn film at a temperature of about 100 to about 150 ° C under voltage. The primary difference in this process from the previous cold stretching / hot stretching process is the absence of a hot stretching step. The cold stretching / hot stretching process described above represents an improvement over the cold stretching process according to said patent specification with respect to nitrogen flow.
När däremot ihåliga prekursor-fibrer utlöpes, kallsträckes och värmehärdas allmänt i överenstämmelse med ovanstående kallsträcknings-förfaranden, i synnerhet när värmehärdnings- temperaturen är vid eller under den ursprungliga utlöpnings- temperaturen, uppvisar de resulterande ihåliga mikroporösa fibrerna varierande grader av krympning och har tendens att rulla ihop vilket är ofördelaktigt beroende på den användning för vilken den ihåliga fibern utnyttjas.On the other hand, when hollow precursor fibers are matured, cold stretched and thermoset generally in accordance with the above cold stretching procedures, especially when the thermosetting temperature is at or below the initial expiration temperature, the resulting hollow microporous fibers have varying degrees of shrinkage. roll up which is disadvantageous depending on the use for which the hollow fiber is used.
Den amerikanska patentskriften 4,055,696 beskriver ett lik- nande kallsträcknings-förfarande som användes för framställ- ning av ihåliga mikroporösa polypropenfibrer i stället för filmer. Detta förfarande kräver att storleken för porerna hâlles inom ett specificerat område genom begränsning av gra- den och temperaturen för kallsträckning till 30 till 200% av den ursprungliga fiberlängden respektive lägre än IOOOC. De resulterande kallsträckta fibrerna som tidigare har utlöpts värmehärdas vid en temperatur vid eller över den ursprungliga utlöpningstemperaturen som användes före sträckning såsom be- skrives ovan. Ett separat varmsträcknings-steg som användes i föreliggande uppfinning innefattas icke vid framställningen av dessa ihåliga fibrer. Utlöpta, kallsträckta, värmehärdade, ihåliga fibrer framställda i överensstämmelse med nämnda patentskrift tenderar att uppvisa varierande grader av krymp- ning beroende på sambandet av den tidigare utlöpningstempera- turen och varaktigheten till värmehärdningstemperaturen och 448 747 varaktigheten. Det finnes dessutom icke någon reglering av den inre diametern för de ihåliga fibrerna i nämnda patentskrift för förbättring av syrgaspermeabiliteten för dessa.U.S. Patent No. 4,055,696 discloses a similar cold stretching process used to make hollow microporous polypropylene fibers instead of films. This method requires that the size of the pores be kept within a specified range by limiting the degree and temperature of cold stretching to 30 to 200% of the original fiber length and less than 100 ° C, respectively. The resulting cold drawn fibers which have previously been annealed are heat cured at a temperature at or above the initial annealing temperature used before stretching as described above. A separate hot stretching step used in the present invention is not included in the manufacture of these hollow fibers. Expired, cold-stretched, thermoset, hollow fibers made in accordance with the said patent tend to exhibit varying degrees of shrinkage depending on the relationship between the previous annealing temperature and the duration of the thermosetting temperature and the duration. In addition, there is no regulation of the inner diameter of the hollow fibers in said patent specification for improving the oxygen permeability thereof.
Den japanska Kokai-patentpublikationen Sho 53 [1978] - 38715, publicerad den 10 april 1978 hänför sig till en förbättring i den metod för framställning av porösa ihåliga polypropen- fibrer som beskrives i den amerikanska patentskriften 4,055,696. Förbättringen omfattar reglering av utlöpnings- temperaturen så att den är under l55°C och reglering av värme- härdningstemperaturen efter kallsträckning så att den är från 155 till 17500 i från 3 sekunder till 30 minuter. Detta för- farande underlâter även att utnyttja endera ett värmesträck- nings-steg förutom kallsträcknings-steget som erfordras enligt föreliggande uppfinning eller reglering av den inre diametern för de ihåliga mikroporösa fibrerna för förbättring av syr- gaspermeabiliteten.Japanese Kokai Patent Publication Sho 53 [1978] - 38715, published April 10, 1978, relates to an improvement in the method of making porous hollow polypropylene fibers described in U.S. Patent No. 4,055,696. The improvement includes control of the annealing temperature so that it is below 155 ° C and control of the heat-curing temperature after cold stretching so that it is from 155 to 17500 for from 3 seconds to 30 minutes. This method also fails to utilize either a thermal stretching step in addition to the cold stretching step required by the present invention or adjusting the inner diameter of the hollow microporous fibers to improve oxygen permeability.
En speciellt betydelsefull användning av ihåliga mikroporösa fibrer är som en blodsyrsättningsanordning som âskådliggöres i den amerikanska patentskriften 4,020,230,vilken beskriver ihåliga mikroporösa fibrer framställda av polyeten. Såsom är välkänt innefattar de egenskaper som erfordras i ett blod- syrsättningsanordningsmembran god gaspermeabiltet med av- seende på gasformigt syre och koldioxid, kemisk stabilitet, blodkombinerbarhet eller väsentligen icke-trombogent upp- trädande i blodinnehâllande miljöer, tillräckligt hydrofob karaktär för att tjänstgöra som ett vattenângspärrskikt, lätt- het för framställning, icke-toxicitet, relativ inerthet mot kroppsvätskor och mekanisk hâllfasthet och hanteringsegen- skaper som är lämpliga för underlättande av hopsättning och användning av blodsyrsättningsanordningar_ Mikroporösa polypropenfilmer har tidigare använts som blod- syrsättningsmembran och sådana filmer har visat sig uppfylla alla de ovanstående fordringarna. Beroende på relativtliten yta för sådana filmer måste emellertid relativt stora blod- I få 448 747 volymer avlägsnas från kroppen för uppnående av den erforder- liga syre- och koldioxidgas-överföringen. Ihåliga mikroporösa polypropenfibrer erbjuder däremot fördelen med att ha förmåga att uppnå samma gasöverföring med användning av mycket lägre volymer av blod.A particularly significant use of hollow microporous fibers is as a blood oxygenation device illustrated in U.S. Patent No. 4,020,230, which discloses hollow microporous fibers made of polyethylene. As is well known, the properties required in a blood oxygenation membrane include good gas permeability with respect to gaseous oxygen and carbon dioxide, chemical stability, blood compatibility or substantially non-thrombogenic behavior in blood-containing environments, sufficiently hydrophobic water to serve as a sufficiently hydrophobic character. , ease of manufacture, non-toxicity, relative inertness to body fluids and mechanical strength and handling properties suitable for facilitating the assembly and use of blood oxygenation devices. Microporous polypropylene films have previously been used as blood oxygenation membranes and all such films have been found to meet the above claims. However, due to the relatively small area of such films, relatively large volumes of blood must be removed from the body to achieve the required oxygen and carbon dioxide gas transfer. Hollow microporous polypropylene fibers, on the other hand, offer the advantage of being able to achieve the same gas transfer using much lower volumes of blood.
Det har därför förekommit ett kontinuerligt sökande efter ihåliga mikroporösa polypropenfibrer och ett förfarande för framställning därav vilka uppvisar en hög syrgaspermeabilitet.There has therefore been a continuous search for hollow microporous polypropylene fibers and a process for their production which exhibit a high oxygen permeability.
Föreliggande uppfinning utgör ett resultat av detta sökande.The present invention is a result of this application.
Ett ändamål enligt föreliggande uppfinning är därför att till- handahålla mikroporösa ihåliga polypropenfibrer som har höga syrgaspermeabilitets-värden.An object of the present invention is therefore to provide microporous hollow polypropylene fibers having high oxygen permeability values.
Ett ytterligare ändamål enligt föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förfarande för framställning av ihåliga mikroporösa polypropenfibrer som har höga syrgaspermeabili- tets-värden.A further object of the present invention is to provide a process for producing hollow microporous polypropylene fibers having high oxygen permeability values.
Dessa och andra ändamål och kännetecken hos uppfinningen kom- mer att framgå av följande beskrivning och patentkrav till- sammans med den bifogade ritningen.These and other objects and features of the invention will become apparent from the following description and claims taken in conjunction with the accompanying drawings.
I en aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahâlles ett förfarande för framställning av ihåliga öppencelliga mikro- porösa polypropenfibrer som har ett syreflöde av minst 35 cm3/cm2 minut vid 0,7 kp/cmz omfattande: (A) smältspinning vid en temperatur av lägst 230°C av iso- taktisk polypropen som har ett smältindex av minst l på ett sätt som är tillräckligt för erhållande av ihåliga, icke- porösa polypropen-prekursorfibrer, upptagning av nämnda pre- kursorfibrer vid ett utdragningsförhållande av minst ungefär 40, varvid nämnda smältspinning genomföras på ett sätt som är tillräckligt att åt prekursorfibrerna efter upptagning för- läna en genomsnittlig inre diameter av minst ungefär 140 \\ 448 747 mikron, ett förhållande genomsnittlig inre diameter till genomsnittlig väggtjocklek av från ungefär 8:1 till ungefär 40:l och en grad av orientering¿bestämd från halvbredden av vidvinkel (110) röntgendiffraktionsbâgen, av icke större än 250, och en elastisk återgång från 50% höjning vid 25°C, 65% relativ fuktighet och âtergångstid noll, av minst 50%; (B) utlöpning av prekursorfibrerna vid en temperatur mellan ungefär SOOC och mindre än l65°C under en tid av ungefär 0,5 sekunder till ungefär 24 timmar; (C) kallsträckning av de icke-porösa ihåliga prekursor- fibrerna i deras längdriktning vid en temperatur högre än glasövergångstemperaturen för prekursorfibern och icke större än ungefär lO0°C för förläning av porösa ytregioner åt väg- garna hos fibern vilka är vinkelräta mot kallsträcknings- .riktningen; (D) varmsträckning av de utlöpta kallsträckta ihåliga fibrerna från (C) i samma riktning av kallsträckning vid en temperatur över kallsträckningstemperaturen och under smältpunkten för polypropenen för förlänande av en öppencellig mikroporös konfiguration åt de ihåliga fiberväggarna, varvid nämnda kall- sträckning och varmsträckning genomföres på ett sätt som är tillräckligt för reglering av den genomsnittliga inre dia- metern hos de resulterande varmsträckta, ihåliga, mikroporösa fibrerna så att den är minst 100 mikron och för uppnående av en total grad av kombinerad sträckning av från ungefär 80 till ungefär 200%, ett töjningsförhâllande av från ungefär l:3 till ungefär 1:20 och en töjningshastighet av från ungefär 10 till ungefär 200%/minut; (E) värmesättning av de resulterande varmsträckta fibrerna från (D) under spänning för framställning av dimensionellt stabila, öppencelliga, ihåliga, mikroporösa fibrer som har en genomsnittlig inre diameter av minst 100 mikron. 1! 448 747 Enligt en annan aspekt av föreliggande uppfinning tillhanda- 1 hålles ihåliga, öppencelliga, mikroporösa polypropenfibrer som har ett syreflöde av minst 35 cm3/cm minut vid 0,7 kp/cmz framställda medelst ovanstående förfarande.In one aspect of the present invention there is provided a process for producing hollow open cell microporous polypropylene fibers having an oxygen flow of at least 35 cm 3 / cm 2 minute at 0.7 kp / cm 2 comprising: (A) melt spinning at a temperature of at least 230 ° C of isotactic polypropylene having a melt index of at least 1 in a manner sufficient to obtain hollow, non-porous polypropylene precursor fibers, uptake of said precursor fibers at an elongation ratio of at least about 40, said melt spinning being performed on a sufficient to impart to the precursor fibers after uptake an average inner diameter of at least about 140 microns, an average inner diameter to average wall thickness of from about 8: 1 to about 40 microns and a degree of orientation. ¿Determined from the half-width of the wide-angle (110) X-ray diffraction arc, of not more than 250, and an elastic return of 50% increase at 25 ° C, 65% relative humidity and return time zero, of at least 50%; (B) annealing the precursor fibers at a temperature between about 50 ° C and less than 165 ° C for a period of about 0.5 seconds to about 24 hours; (C) cold stretching the non-porous hollow precursor fibers in their longitudinal direction at a temperature higher than the glass transition temperature of the precursor fiber and not greater than about 10 ° C to impart porous surface regions to the walls of the fiber which are perpendicular to the cold stretching. the direction; (D) hot stretching the expired cold stretched hollow fibers from (C) in the same direction of cold stretching at a temperature above the cold stretching temperature and below the melting point of the polypropylene to impart an open cell microporous configuration to the hollow fiber walls, said cold stretching and hot stretching a method sufficient to control the average inner diameter of the resulting hot stretched, hollow, microporous fibers to be at least 100 microns and to achieve a total degree of combined stretching of from about 80 to about 200%, a elongation ratio of from about 1: 3 to about 1:20 and an elongation rate of from about 10 to about 200% / minute; (E) heating the resulting hot stretched fibers from (D) under tension to produce dimensionally stable, open cell, hollow, microporous fibers having an average inner diameter of at least 100 microns. 1! According to another aspect of the present invention, there are provided hollow, open cell, microporous polypropylene fibers having an oxygen flow of at least 35 cm 3 / cm minute at 0.7 kp / cm 2 prepared by the above process.
Den bifogade figuren är ett schematiskt åskådliggörande av ett medel för uppnående av varmsträckning i multipelsteg.The attached figure is a schematic illustration of a means for achieving hot stretching in multiple steps.
De ihåliga mikroporösa fibrerna enligt föreliggande uppfinning framställes av isotaktisk polypropen som har en viktmedel- molekylvikt som varierar från ungefär 100.000 till ungefär 750.000 och ett.smält-index: som icke är mindre än ungefär 1 (exempelvis icke mindre än ungefär 5), i typiska fall från ungefär l till ungefär 30 eller högre, lämpligen från ungefär 3 till ungefär 15 och företrädesvis från ungefär 5 till unge- fär 10.The hollow microporous fibers of the present invention are made of isotactic polypropylene having a weight average molecular weight ranging from about 100,000 to about 750,000 and a melt index: not less than about 1 (e.g., not less than about 5), in typical cases from about 1 to about 30 or higher, preferably from about 3 to about 15 and preferably from about 5 to about 10.
Uttrycket smältindex definieras såsom det här användes som det värde som erhålles genom utförande av ASTM D-1238 under betingelser rörande temperatur, pålagd belastning, tidsinter- vall och andra arbetsvariabler som där specificeras för den speciella polymer som testas, d.v.s. polypropen.The term melt index is defined as used herein as the value obtained by performing ASTM D-1238 under conditions relating to temperature, applied load, time intervals and other operating variables specified therein for the particular polymer being tested, i.e. polypropylene.
Om en fiber framställes av polypropen som har ett smältindex ökande under ungefär l, exempelvis 0,5 uppvisar fibern en ökande tendens att brytas sönder eller splittras och en till- tagande större variation i enhetligheten för den inre dia- metern och tvärsnittet för fibern.If a fiber is made of polypropylene which has a melt index increasing below about 1, for example 0.5, the fiber shows an increasing tendency to break or split and an increasing greater variation in the uniformity of the inner diameter and the cross section of the fiber.
Densiteten för polypropenen skall vara ungefär 0,90 g/cm3. till Den isotaktiska polypropenen omvandlas/Eï_ïhålig prekursor- fiber genom smältspinning. Den smälta polymeren bringas att strömma genom en eller flera öppningar (d.v.s. munstycken) hos ett spinnmunstycke som har förmåga att förläna den önskade kontinuerliga ihåliga konfigurationen åt fibern. I den före- u: dragna utföringsformen bringas exempelvis smältan att strömma kx 448 747 genom en eller flera ringformiga munstycken som har en nål som sträcker sig in i varje central del därav. En gasformig ström ledes därefter genom nålen när smältan pumpas genom det ring- formiga munstycket varigenom en ihålig konfiguration åt fibern förlänas. Alternativt kan den ihåliga kanalen hos fibern bil- das genom att smält polymer-material ledes genom en ring- formig öppning eller en fast kärna med förmåga att bringa den önskade ihåliga strukturen att bildas.The density of the polypropylene should be approximately 0.90 g / cm3. to The isotactic polypropylene is converted / Eï_ïhollow precursor fiber by melt spinning. The molten polymer is caused to flow through one or more orifices (i.e., nozzles) of a spinneret capable of imparting the desired continuous hollow configuration to the fiber. In the preferred embodiment, for example, the melt is caused to flow kx 448 747 through one or more annular nozzles having a needle extending into each central portion thereof. A gaseous stream is then passed through the needle as the melt is pumped through the annular nozzle thereby imparting a hollow configuration to the fiber. Alternatively, the hollow channel of the fiber can be formed by passing molten polymeric material through an annular opening or a solid core capable of forming the desired hollow structure.
Den temperatur vid vilken polypropenen strängsprutas, d.v.s. smältspinnes (under antagande att andra spinnvariabler än de som här beskrives användes) skall vara minst 230°C, lämpligen från ungefär 240 till ungefär 280°C och företrädesvis från ungefär 240 till ungefär 250°CÄ Om en strängsprutningstemperatur mer och mer under ungefär 230°C användes försämras enhetligheten för fibern med avseende på inre och yttre diametrar mer och mer. Däremot kan prekursor- filmer som användes vid kallsträcknings/varmsträcknings-för- farandet i den amerikanska patentskriften 3,80l,404 fram- ställas vid så låga strängsprutningstemperaturer som l80°C.The temperature at which the polypropylene is extruded, i.e. melt spinning (assuming that spin variables other than those described herein are used) should be at least 230 ° C, preferably from about 240 to about 280 ° C and preferably from about 240 to about 250 ° C. If an extrusion temperature is more and more below about 230 ° C used, the uniformity of the fiber with respect to inner and outer diameters deteriorates more and more. In contrast, precursor films used in the cold-stretching / hot-stretching process of U.S. Pat. No. 3,801,404 can be prepared at extrusion temperatures as low as 180 ° C.
Vid strängsprutningstemperaturer som är mer och mer högre än ungefär 280°C måste den spinnpåkänning som anbringas till strängsprutningspolymeren ökas väsentligt och det finns en risk för polymernedbrytning.At extrusion temperatures that are more and more higher than about 280 ° C, the spin stress applied to the extrusion polymer must be significantly increased and there is a risk of polymer degradation.
När ett luftinsprutningsspinnmunstycke för ihålig fiber använ- des regleras strâldiametern, luftflödeshastigheten, upptag- ningshastigheten, strängsprutningshastigheten och utdragnings- förhållandet på ett sätt som är tillräckligt för uppnående av en ihålig prekursor-polypropenfiber som har en genomsnittlig inre diameter och en genomsnittlig väggtjocklek med dimen- sioner som här beskrives och en grad av orientering som icke är större än ungefär 250 bestämd genom halva bredden för en (ll0) vidvinkelröntgendiffraktionsbâge.When a hollow fiber air injection spinneret is used, the jet diameter, air flow rate, take-up speed, extrusion speed and pull-out ratio are controlled in a manner sufficient to achieve a hollow precursor polypropylene fiber having an average mean wall diameter and average wall thickness. ions described herein and a degree of orientation not greater than about 250 determined by half the width of a (110) wide angle X-ray diffraction arc.
Graden av fibermolekylorientering bestämes genom att fibrerna 448 747 10 överlagras i axialitet till en tjocklek av 50 mg/cmz. Fibrerna I bestrâlas därefter med röntgenstrålar i en riktning som är vinkelrät mot axelriktningen för fibrerna och halva bredden för en (110) vidvinkeldiffraktionsbâge registreras på film.The degree of fiber molecule orientation is determined by superimposing the fibers 448 in axiality to a thickness of 50 mg / cm 2. The fibers I are then irradiated with X-rays in a direction perpendicular to the axis direction of the fibers and the half width of a (110) wide-angle diffraction arc is recorded on film.
Vinkelspridningen för denna (llO) diffraktionsbåge bestämmas därefter och skall icke vara större än 25°.The angular spread of this (110) diffraction arc is then determined and shall not exceed 25 °.
Dimensionerna (d.v.s. inre och yttre diametrar) och väggtjock- lek för de ihåliga fibrer som framställes kan regleras på många sätt. Från början komer diametern för munstycket och det inerta gastryck som väljes att styra de inre respektive de yttre dimensionerna för framställda fibrer som modifieras genom grñden av förstoring av fiberdimensioner genom frigöring från deEÜmätta strängsprutningsstycket genom spinnmunstycket.The dimensions (i.e. inner and outer diameters) and wall thickness of the hollow fibers produced can be regulated in many ways. Initially, the diameter of the nozzle and the inert gas pressure selected to control the internal and external dimensions of produced fibers, respectively, are modified by the degree of magnification of fiber dimensions by release from the measured extrusion die through the spinneret.
Diameter och väggtjocklek kan även varieras genom variation av strängsprutningstrycket genom spinnmunstycket och den upp- tagningshastighet med vilken fibrerna drages bort från spinn- munstycket. Förändringar i ett av dessa värden kan uppvägas genom förändringar i det andra för uppnâende av de önskade resultaten.Diameter and wall thickness can also be varied by varying the extrusion pressure through the spinneret and the take-up speed at which the fibers are drawn away from the spinneret. Changes in one of these values can be offset by changes in the other to achieve the desired results.
Under det att ovanstående processparametrar regleras med hän- syn till uppnående av en inre diameter inom ett begränsat område regleras de även för att förläna den riktiga morfolo- gin át prekursorfibern för säkerställande av att efterföljande bearbetning ger en mikroporösa struktur som har en lämplig gaspermeabilitet.While the above process parameters are regulated with respect to achieving an inner diameter within a limited range, they are also regulated to impart the proper morphology to the precursor fiber to ensure that subsequent processing provides a microporous structure having a suitable gas permeability.
Smältspinnings- eller smältsträngsprutnings-steget i för- farandet genomföres följaktligen vid ett relativt högt "ut- dragnings"- eller "spinndragnings"-förhållande så att de ihåliga fibrerna är spinn-orienterade när de bildas. Utdrag- ningsförhâllandet definieras som förhållandet mellan hastig- heten för ursprunglig upptagningshastighet för de ihåliga fibrerna till den linjära hastigheten för strängsprutning av polymeren genom spinnmunstyckeöppningen. Det utdragningsför- hållande som användes vid förfarandet enligt föreliggande upp- M4' 448 747 ll finning är minst 30, företrädesvis minst 40 (exempelvis från ungefär 40 till ungefär 100) och kan vara så högt som ungefär 700. Upptagningshastigheter som användes för utförande av de erforderliga utdragningsförhâllandena är vanligtvis minst ungefär 200 meter/minut, i typiska fall från ungefär 200 till ungefär 1000 meter/minut och företrädesvis ungefär 200 till 500 meter/minut. Höga sjuvkrafter utvecklas i typiska fall i det polymera materialet som icke relaxeras före fibérstel- ning.Accordingly, the melt spinning or melt extrusion step of the process is performed at a relatively high "pull-out" or "spin-pull" ratio so that the hollow fibers are spin-oriented when formed. The pull-out ratio is defined as the ratio of the rate of initial uptake rate of the hollow fibers to the linear rate of extrusion of the polymer through the spinneret orifice. The pull-out ratio used in the process of the present invention is at least 30, preferably at least 40 (for example from about 40 to about 100) and may be as high as about 700. Pick-up rates used to perform the The required pull-out ratios are usually at least about 200 meters / minute, typically from about 200 to about 1000 meters / minute and preferably about 200 to 500 meters / minute. High shear forces typically develop in the polymeric material that is not relaxed prior to fiber solidification.
Luftflödeshastigheten, d.v.s. den hastighet med vilken luften passerar genom nålen i den centrala delen av munstyckshâlet kommer att variera beroende på antalet munstyckshål i spinn- munstycket och regleras i typiska fall så att dei är från ungefär S till ungefär 70 cm3/minut/munstyckshål och före- trädesvis från ungefär 10 till ungefär 50 cm3/minut/munstycks- hål.The air flow rate, i.e. the speed at which the air passes through the needle in the central part of the nozzle hole will vary depending on the number of nozzle holes in the spin nozzle and is typically regulated so that they are from about S to about 70 cm 3 / minute / nozzle hole and preferably from about 10 to about 50 cm3 / minute / nozzle hole.
Temperaturen för luften när den utträder ur luftinsprutnings- munstycket är i typiska fall samma temperatur som smältspin- ningstemperaturen för polymeren.The temperature of the air as it exits the air injection nozzle is typically the same temperature as the melt spinning temperature of the polymer.
De ihåliga spinn-orienterade prekursorfibrerna kan valfritt kylas genom att man leder dem genom en ström av gas, såsom vanlig luft vid rumstemperatur eller genom en inert vätska, såsom vatten så att hastig kylning av den just spunna ihåliga fibern erhålles som resultat. Temperaturen för kylningsmediet kan vara så hög som 80°C och så låg som 0°C (exempelvis O - 40°C) beroende på andra spinningsparametrar. Den föredragna kyltemperaturen är emellertid 25°C och passage av de just spunna fibrerna genom omgivande luft resulterar i en lämplig kylning där upptagningsvalsen är placerad ungefär 1,5 till ungefär 3 meter eller längre från spinnmunstycket.The hollow spin-oriented precursor fibers can optionally be cooled by passing them through a stream of gas, such as ordinary air at room temperature, or through an inert liquid, such as water, so that rapid cooling of the just spun hollow fiber is obtained as a result. The temperature of the cooling medium can be as high as 80 ° C and as low as 0 ° C (eg 0 - 40 ° C) depending on other spinning parameters. However, the preferred cooling temperature is 25 ° C and passage of the just spun fibers through ambient air results in a suitable cooling where the take-up roller is located about 1.5 to about 3 meters or further from the spinneret.
Den resulterande ihåliga prekursor-polypropenfibern är icke- porös och uppvisar en kristallinitet av minst 30%, lämpligen minst 40% och företrädesvis minst 50% (exempelvis ungefär 50 11 448 747 12 till ungefär 60% eller högre). Procenten kristallinitet be- stämmes ur sambandet: æ Kristallinitet = va - v x 100 Va - Üc vari Üa är den specifika volymen för den lOO%-igt amorfa poly- meren. Üc är specifika volymen för den 100%-igt kristallina polymeren och Ü är den specifika volymen för provet ifråga.The resulting hollow precursor polypropylene fiber is non-porous and has a crystallinity of at least 30%, preferably at least 40% and preferably at least 50% (for example about 50% to about 60% or higher). The percentage of crystallinity is determined from the relationship: æ Crystallinity = va - v x 100 Va - Üc where Üa is the specific volume of the 100% amorphous polymer. Üc is the specific volume of the 100% crystalline polymer and Ü is the specific volume of the sample in question.
Den specifika volymen för en polymer är l/D där D är densite- ten för polymeren. Densiteten för polymeren bestämmes med hjälp av en densitetsgradientskolonn såsom beskrives i ASTM D-1505-68. De ihåliga prekursor-polypropenfibrerna skall även uppvisa en elastisk återgång vid âtergångstiden noll vid ut- sättning för en standardtöjning av 50% vid 2500 och 65% relativ fuktighet av minst ungefär 50%, lämpligen minst ungefär 60% och företrädesvis minst ungefär 65%.The specific volume of a polymer is l / D where D is the density of the polymer. The density of the polymer is determined by means of a density gradient column as described in ASTM D-1505-68. The hollow precursor polypropylene fibers should also exhibit an elastic return at zero return time upon exposure to a standard elongation of 50% at 2500 and 65% relative humidity of at least about 50%, preferably at least about 60% and preferably at least about 65%.
Elastisk återgång är såsom det här användes ett mått på för- mågan hos strukturerade eller formade artiklar, sâsom_ihåliga fibrer, att återgå till sin ursprungliga storlek efter att ha sträckts.Elastic return, as used herein, is a measure of the ability of structured or shaped articles, such as hollow fibers, to return to their original size after being stretched.
Det elastiska återgângsvärdet bestämmes med en Instron Tensile Tester-anordning som arbetar med en töjningshastig- het av lO0%/minut. Efter det att fibern är töjd till det önskade töjningsvärdet återgår klämmorna hos apparaten med samma hastighet tills avståndet mellan dem är detsamma som vid testets igångsättande, d.v.s. den ursprungliga mätlängden.The elastic return value is determined with an Instron Tensile Tester device that operates at an elongation rate of 10% / minute. After the fiber is stretched to the desired elongation value, the clamps of the apparatus return at the same speed until the distance between them is the same as at the start of the test, i.e. the original measuring length.
Klämmorna får återigen omkastad rörelseriktning och stoppas så snart som påkänningen börjar öka från nollpunkten. Den elastiska återgången beräknas därefter enligt följande: .t 31 448 747 13 Tbtallängd Slutligt.avstånd Elastlsk atelgmg = i tänj: finständ - nellan klamnr :ånga tillaga i tänjt tillstånd Mätningar med Instron Tensile Tester-anordningarna genomföras vid rumstemperatur, exempel 2S°C, i luft vid 65% relativ fuktighet. Även om en standardtöjning av 50% användes för att identifiera de elastiska egenskaperna för prekursorfibrerna utgör en sådan töjning enbart exempel. I allmänhet kommer sådana prekursor- fibrer att ha elastiska âtergângsvärden som är högre vid töj- ningar mindre än 50% och något lägre vid töjningar väsentligen högre än 50% jämfört med deras elastiska återgång vid en 50% töjning.The clamps are again reversed in the direction of movement and stopped as soon as the stress begins to increase from zero. The elastic return is then calculated as follows: .t 31 448 747 13 Tbtallength Final.distance Elastic atelgmg = in stretch: ständ nstand - nellan clamp no .: steam cooked in stretched condition Measurements with Instron Tensile Tester devices are performed at room temperature, example 2S ° C, in air at 65% relative humidity. Although a standard elongation of 50% was used to identify the elastic properties of the precursor fibers, such elongation is only an example. In general, such precursor fibers will have elastic return values that are higher at elongations less than 50% and slightly lower at elongations substantially higher than 50% compared to their elastic return at 50% elongation.
Ovanstående processbetingelser regleras för tillhandahållande av ihåliga prekursor-polypropenfibrer som har en genomsnittlig inre diameter (I.D.) av minst 140 mikron, lämpligen från unge- fär 140 till ungefär 400 mikron eller högre, företrädesvis från ungefär 200 till ungefär 300 mikron. Ovanstående genom- snittliga inre diametervärden har visat sig vara nödvändiga för att förläna en hög gaspermeabilitet-potential åt de ihåliga prekursorfibrerna. När hög gaspermeabilitet icke utgör en reg- nlerande faktor vid den önskade slutanvändningen av ihåliga fibrer kan ünmmdiametervärdena reduceras till under 140 mikron.The above process conditions are controlled for providing hollow precursor polypropylene fibers having an average inner diameter (I.D.) of at least 140 microns, preferably from about 140 to about 400 microns or higher, preferably from about 200 to about 300 microns. The above average internal diameter values have been found to be necessary to impart a high gas permeability potential to the hollow precursor fibers. When high gas permeability does not constitute a regulating factor in the desired end use of hollow fibers, the diameter values can be reduced to below 140 microns.
Dimensionerna för de ihåliga fibrerna uttryckes som ett genom- snittsvärde eftersom sådana dimensioner kommer att variera i viss utsträckning beroende på var, längs fiberlängden, dimen- sionerna bestämmes. De genomsnittliga inre och yttre diamet- rarna bestämmes följaktligen genom att man skär tvärsnitt av fibern vid 15,2 cm intervall under totalt S intervall längs fiberlängden och bestämmer fiberdimensionerna vid var och en av dessa intervall. Fibersektionerna nedsänkes därefter i optisk standardnedsänkningsolja och dimensionen vid varje 448 747 14 intervall bestämmes med användning av ett optiskt mikroskop och optisk mätning. Resultaten användes därefter för beräk- ning av medelvärde för fastställande av de genomsnittliga inre och yttre diametrarna.The dimensions of the hollow fibers are expressed as an average value because such dimensions will vary to some extent depending on where, along the fiber length, the dimensions are determined. Accordingly, the average inner and outer diameters are determined by cutting the cross-section of the fiber at 15.2 cm intervals during a total S interval along the fiber length and determining the fiber dimensions at each of these intervals. The fiber sections are then immersed in standard optical immersion oil and the dimension at each interval is determined using an optical microscope and optical measurement. The results were then used to calculate the mean value to determine the average inner and outer diameters.
Minimiväggtjockleken för de ihåliga prekursorfibrerna skall vara tillräcklig så att de icke med lätthet brister eller på annat sätt undergâr fysisk försämring med en hastighet som skulle göra deras användning oatéraktiv efter att de har gjorts mikroporösa medelst de förfaranden som här beskrives.The minimum wall thickness of the hollow precursor fibers shall be sufficient to prevent them from easily rupturing or otherwise undergoing physical deterioration at a rate which would render their use unattractive after being microporous by the methods described herein.
Maximiväggtjockleken för de ihåliga fibrerna är begränsad av den grad av permeabilitet som man söker förläna åt slutpro- dukten.The maximum wall thickness of the hollow fibers is limited by the degree of permeability that is sought to be imparted to the final product.
Mätningen av den genomsnittliga väggtjockleken utföres genom bestämning av den genomsnittliga yttre diametern och den genom- snittliga inre diametern för fibern varvid väggtjockleken är _ hälften av skillnaden i dessa genomsnittliga diametervärden.The measurement of the average wall thickness is performed by determining the average outer diameter and the average inner diameter of the fiber, the wall thickness being half the difference in these average diameter values.
Dessutom kan den genomsnittliga väggtjockleken uttryckas som en funktion av den genomsnittliga inre diametern för den ihåliga fibern. Förhållandet av den genomsnittliga inre dia- metern för den ihåliga prekursorfibern till dess genomsnitt- liga väggtjocklek kan variera från ungefär 8:1 till ungefär 40:l, lämpligen från ungefär lO:l till ungefär 30:l och före- trädesvis från ungefär l0:l till ungefär 20:l. En genomsnitt- lig prekursorfiberväggtjocklek av minst 10 mikron före- drages närmare bestämt och i typiska fall från ungefär 10 till ungefär 25 mikron. g Medan det är den inre diametern, och därmed sammanhörande väggtjocklek, för den slutliga mikroporösa ihåliga fiberpro- dukten som antages vara de primärt reglerande faktorerna för gaspermeabilitet är det den inre diametern och väggtjocklek för den ihåliga prekursorfibern som förutbestämer den maxi- malt erhållbara inre diametern och väggtjockleken för den slutliga produkten. Detta erhålles som resultat av det faktum 448 747 15 att den inre diametern för prekursorfibern krymper ungefär 25% när den utsättes för det tvâstegs-sträckningsförfarande som här beskrives. Den genomsnittliga väggtjockleken för de ihåliga mikroporösa fibrerna förblir väsentligen oförändrad av bearbetning i jämförelse med prekursorfibern ehuru den kan reduceras i en liten utsträckning.In addition, the average wall thickness can be expressed as a function of the average inner diameter of the hollow fiber. The ratio of the average inner diameter of the hollow precursor fiber to its average wall thickness may vary from about 8: 1 to about 40: 1, preferably from about 10: 1 to about 30: 1, and preferably from about 10: 1. l to about 20: l. More specifically, an average precursor fiber wall thickness of at least 10 microns is preferred and typically from about 10 to about 25 microns. g While it is the inner diameter, and associated wall thickness, of the final microporous hollow fiber product that is believed to be the primary regulatory factors for gas permeability, it is the inner diameter and wall thickness of the hollow precursor fiber that predetermines the maximum obtainable inner diameter. and the wall thickness of the final product. This is obtained as a result of the fact that the inner diameter of the precursor fiber shrinks approximately 25% when subjected to the two-step stretching process described herein. The average wall thickness of the hollow microporous fibers remains substantially unchanged by machining compared to the precursor fiber, although it can be reduced to a small extent.
De ihåliga prekursorfibrerna utsättes sedan för ett värmebe- haflåïn9S“ eller utlöpningssteg varvid mängden kristallinitet och/eller deras kristallstruktur förbättras. Detta steg i förfarandet ökar närmare bestämt kristallitstorlek och av- lägsnar felaktigheter i den molekylära inriktningen. Utlöp- ningen genomföres under en jämvikt av tid och temperatur för uppnâende av de önskade förbättringarna såsom beskrivits ovan och som ändå är tillräckligt för undvikande av förstöring eller ogynnsam påverkan av prekursor-polymerstrukturen (exempelvis orientering och/eller kristallinitet).The hollow precursor fibers are then subjected to a heat treatment or annealing step, whereby the amount of crystallinity and / or their crystal structure is improved. More specifically, this step in the process increases crystallite size and eliminates molecular misalignments. The annealing is carried out under an equilibrium of time and temperature to achieve the desired improvements as described above and which is still sufficient to avoid destruction or adverse effect on the precursor polymer structure (eg orientation and / or crystallinity).
De föredragna utlöpningstemperaturerna kan variera från unge- fär 130 till ungefär l45°C under en tid av ungefär 30 minuter.The preferred annealing temperatures can range from about 130 to about 145 ° C for a period of about 30 minutes.
När utlöpningstemperaturen ökas över ungefär l45°C reduceras följaktligen den tid under vilken prekursorfibern utlöpes.Consequently, when the annealing temperature is increased above about 145 ° C, the time during which the precursor fiber is matured is reduced.
Omvänt gäller att när utlöpningstemperaturen minskar under l30°C användes längre och längre utlöpningstider.Conversely, when the temperature drops below 130 ° C, longer and longer run times are used.
Om utlöpningstemperaturen i ökande grad överstiger l45°C vid en utlöpningstid av 30 minuter kommer prekursor-polymer- fiberstrukturen att ogynnsamt pâverkas och gaspermeabilitet- potentialen för prekursorfibern komer att mer och mer redu- ceras. Om utlöpningstemperaturen i ökande grad blir mindre än l30°C under 30 minuter kommer gaspermeabilitets-potentialen för prekursorfibern även att mer och mer reduceras.If the annealing temperature increasingly exceeds l45 ° C at an elimination time of 30 minutes, the precursor polymer fiber structure will be adversely affected and the gas permeability potential of the precursor fiber will be more and more reduced. If the annealing temperature increasingly becomes less than 130 ° C for 30 minutes, the gas permeability potential of the precursor fiber will also be more and more reduced.
Med hänsyn till vad som ovan angivits genomföras utlöpningen under tidsperioder av ungefär 0,5 sekunder till ungefär 24 timar vid en temperatur av från ungefär 50°C till lägre än smältpunkten för polypropenen (d.v.s. 16500 baserat på 448 747 16 differentialscanningkalorimetri).In view of the above, the annealing is performed for time periods of about 0.5 seconds to about 24 hours at a temperature of from about 50 ° C to below the melting point of the polypropylene (i.e., 16,500 based on 448,747 differential scanning calorimetry).
Utlöpningssteget kan genomföras i ett tillstånd under spän- ning eller spänninglöst tillstånd genom avsättning av prekur- sorfibern i ett statiskt tillstånd i en upphettningszon vilken hâlles vid den erforderliga förhöjda temperaturen, eller genom kontinuerlig ledning av prekursorfibern genom upphett~ ningszonen. Den förhöjda temperaturen kan exempelvis åstad- kommas genom användning av en konventionell ugn med cirkule- rande luft, IR-upphettning, dielektrisk upphettning eller genom direkt kontakt av den löpande fibern med en upphettad yta som företrädesvis är böjd för främjande av god kontakt.The expiration step can be performed in a state under tension or tension-free state by depositing the precursor fiber in a static state in a heating zone which is maintained at the required elevated temperature, or by continuously conducting the precursor fiber through the heating zone. The elevated temperature can be achieved, for example, by using a conventional circulating air oven, IR heating, dielectric heating or by direct contact of the running fiber with a heated surface which is preferably curved to promote good contact.
Prekursorfibern kan kontinuerligt ledas genom ett mantlat rör eller hölje som strålar värme vid den önskade temperatu- ren. Alternativt kan prekursorfibern lindas under väsentligen icke någon pâkänning på en spole medan den undergâr utlöp- ning eller helt enkelt placeras i upphettningszonen i ett löst tillstånd, såsom en härva av kontinuerliga fibrer. För er- hållande av bästa resultat är det att rekommendera att den ihåliga fibern hâlles vid konstant längd under utlöpnings- steget, d.v.s. under en spänning som är tillräcklig för att förhindra en längdtöjning eller krympning av mer än ungefär 5%. Detta kan uppnås genom att man leder fibrerna i deras längdriktning över och omkring en första pâkänningsisolerings- anordning genom en upphettningszon som hâlles vid den lämp- liga temperaturen och därefter över och omkring en andra pâ- känningsisoleringsanordning. Varje pâkänningsisolerings- anordning kan lämpligen anta formen av ett par sneda valsar.The precursor fiber can be continuously passed through a sheathed tube or casing that radiates heat at the desired temperature. Alternatively, the precursor fiber may be wound under substantially no stress on a spool while undergoing expiration or simply placed in the heating zone in a loose state, such as a tangle of continuous fibers. To obtain the best results, it is recommended that the hollow fiber be kept at a constant length during the annealing step, i.e. under a stress sufficient to prevent a length elongation or shrinkage of more than about 5%. This can be achieved by passing the fibers in their longitudinal direction over and around a first stress isolating device through a heating zone maintained at the appropriate temperature and then over and around a second stress isolating device. Each stress isolating device may suitably take the form of a pair of oblique rollers.
Reglering av förhållandet av ythastigheterna för de tvâ serierna valsar medger isolering och reglering av påkänningen av fibrerna mellan valsarna när de undergâr utlöpning.Regulation of the ratio of the surface velocities of the two series of rollers allows isolation and regulation of the stress of the fibers between the rollers when undergoing annealing.
Den resulterande icke-porösa ihåliga prekursorfibern utsättes därefter för tvâ-stegs-sträckningsförfarande och underkastas sedan värmesättning.The resulting non-porous hollow precursor fiber is then subjected to a two-step stretching process and then subjected to heating.
Vid det första sträckningssteg som här betecknas som “kall- ~. 448 747 17 sträckning" sträckes de ihåliga prekursorfibrerna vid en tem- peratur över glasövergångstemperaturen (Tg) för prekursor- fibern och som icke är högre än ungefär l00°C. Typiska kall- sträckningstemperaturer kan variera från ungefär 0 till unge- fär lOO°C, företrädesvis från ungefär 15 till ungefär 70°C, och lämpligen vid rumstemperatur, exempelvis 25°C. Tempera- turen för själva fibern betecknas som sträckningstemperaturen.At the first stretching step referred to herein as “cold- ~. 448 747 17 stretch ", the hollow precursor fibers are stretched at a temperature above the glass transition temperature (Tg) of the precursor fiber and which is not higher than about 100 ° C. Typical cold stretching temperatures can range from about 0 to about 100 ° C. , preferably from about 15 to about 70 ° C, and preferably at room temperature, for example 25 ° C. The temperature of the fiber itself is referred to as the stretching temperature.
Fackmännen inom polymerteknologin känner till att glasöver- gångstemperaturen (Tg) är den temperatur vid vilken struktu- ren för ett helt eller partiellt amorft polymert material ändras från ett glasartat tillstànd till ett viskoelastiskt tillstånd. Glasövergångstemperaturen för polypropen mätes genom att man avsätter dess specifika värme mot temperaturen och noterar den temperatur vid vilken det förekommer en för- ändring i lutningen för kurvan. Denna mätning betecknas vanligen termomekanisk analys och kan genomföras med kommer- siellt tillgängliga instrument, såsom en Thermomechanical Analyzer Model Nr. 990 som tillverkas av Du Pont. Glasöver- gångstemperaturen betecknas även som andra ordningens över- gângstemperatur.Those skilled in the art of polymer technology know that the glass transition temperature (Tg) is the temperature at which the structure of a wholly or partially amorphous polymeric material changes from a glassy state to a viscoelastic state. The glass transition temperature of polypropylene is measured by depositing its specific heat against the temperature and noting the temperature at which there is a change in the slope of the curve. This measurement is commonly referred to as thermomechanical analysis and can be performed with commercially available instruments, such as a Thermomechanical Analyzer Model No. 990 manufactured by Du Pont. The glass transition temperature is also referred to as the second order transition temperature.
Kallsträckning förlänar porösa ytregioner eller-områden åt fiberväggen vilka är utsträckta vinkelrätt mot sträcknings- riktningen.Cold stretching imparts porous surface regions or areas to the fiber wall which are extended perpendicular to the stretching direction.
Det andra sträckningssteget, här betecknat som varmsträck- ning, genomföres vid en temperatur över kallsträckningstempe- raturen men lägre än smältpunkten för prekursorfibern före eller efter kallsträckning, d.v.s. första ordningens över- gângstemperaturen, bestämt genom differentialscanningkalori- meter-analys.The second stretching step, referred to herein as hot stretching, is performed at a temperature above the cold stretching temperature but lower than the melting point of the precursor fiber before or after cold stretching, i.e. the first-order transition temperature, determined by differential scanning calorimeter analysis.
Typiska varmsträckningstemperaturer kommer att vara högre än ungefär lOO°C och kan variera från ungefär 105 till ungefär 145%, lämpligen från ungefär 130 till ungefär 14s°c och före- trädesvis frân ungefär 135 till ungefär l45°C. Återigen be- 448 747 18 tecknas temperaturen för själva fibern som sträckes som varm- sträckningstemperaturen.Typical hot stretching temperatures will be greater than about 100 ° C and may range from about 105 to about 145%, preferably from about 130 to about 14 ° C and preferably from about 135 to about 145 ° C. Again, the temperature of the fiber itself, which is stretched, is referred to as the hot stretching temperature.
När den varmsträckningstemperatur som användes i ökande grad är mindre än l30°C iakttages allt högre grader av krympning i den slutliga fiberprodukten.When the hot stretching temperature used is increasingly less than 130 ° C, increasing degrees of shrinkage are observed in the final fiber product.
Varmsträckning öppnar de porösa ytomrâdena som förlänats genom kallsträckningen under bildning av en öppencellig mikro- porös struktur.Hot stretching opens the porous surface areas imparted by the cold stretching to form an open-cell microporous structure.
Sträckningen i de två sträckningsstegen måste vara konsekutiv, i samma riktning och i den ordningen, d.v.s. kallsträckning och därefter varmsträckning men kan göras i kontinuerligt, semi-kontinuerligt eller satsvist förfarande så länge som den kallsträckta fibern icke tillâtes krympa i någon betydande grad (exempelvis icke mer än ungefär 10% baserat på den ur- sprungliga prekursorfiberlängden).The stretch in the two stretching steps must be consecutive, in the same direction and in that order, i.e. cold stretching and then hot stretching but can be done in a continuous, semi-continuous or batch process as long as the cold stretched fiber is not allowed to shrink to any significant degree (for example not more than about 10% based on the original precursor fiber length).
Summan av den totala graden av sträckning i ovanstående kall- och varm-sträckningssteg kan variera från ungefär 80 till ungefär 200% (exempelvis ungefär 80 till ungefär 155%) och företrädesvis från ungefär 85 till ungefär 120% (exempelvis ungefär 90%) baserat på den ursprungliga längden för prekur- sorfibrerna. När den totala graden av sträckning blir allt mindre än ungefär 80% blir den resulterande syrgaspermeabili- teten vid 0,7 kp/cmz allt mindre än ungefär 35 cm3/cmz minut.The sum of the total degree of stretching in the above cold and hot stretching steps may vary from about 80 to about 200% (for example about 80 to about 155%) and preferably from about 85 to about 120% (for example about 90%) based on the original length of the precursor fibers. When the total degree of stretching becomes less than about 80%, the resulting oxygen permeability at 0.7 kp / cm 2 becomes less than about 35 cm 3 / cm 2 per minute.
Förhållandet mellan graden av sträckning i det första (kalla) och det andra (varma) sträckningsstegen betecknas här som töjningsförhållandet. Töjningsförhâllandet kan variera från ungefär 1:3 till ungefär 1:20, företrädesvis ungefär l:3_till ungefär l:l0 (exempelvis 1:3 till ungefär 1:5).The ratio between the degree of stretching in the first (cold) and the second (hot) stretching steps is referred to here as the elongation ratio. The elongation ratio can vary from about 1: 3 to about 1:20, preferably about 1: 3 to about 1: 10 (for example 1: 3 to about 1: 5).
Det skall förstås att den speciella totala graden av sträck- ning och töjningsförhållande väljes från ovanstående inter- vall på ett sätt som är tillräckligt för reglering av den slutliga genomsnittliga inre diametern för de varmsträckta 19 mikroporösa fibrerna inom de gränser som här beskrivits.It is to be understood that the particular overall degree of elongation and elongation ratio is selected from the above range in a manner sufficient to control the final average inner diameter of the hot stretched 19 microporous fibers within the limits described herein.
Töjningshastigheten, d.v.s. den grad av sträckning per tids- enhet med vilken prekursorfibrerna sträckes under båda sträckningsstegen är företrädesvis densamma för varje steg och kan variera från ungefär 10 till ungefär 200%/minut, lämp- ligen från ungefär 10 till ungefär 100%/minut och företrädes- vis från ungefär l5 till ungefär 30%/minut (exempelvis unge- för 20%/minut).The elongation rate, i.e. the degree of stretching per unit time by which the precursor fibers are stretched during both stretching steps is preferably the same for each step and may range from about 10 to about 200% / minute, suitably from about 10 to about 100% / minute, and preferably from about 15 to about 30% / minute (for example about 20% / minute).
Vid den föredragna totala sträckningsgraden av ungefär 80 till ungefär 120% är det föredragna töjningsförhâllandet 1:3 till ungefär 1:5, exempelvis 20% kallsträckning och från ungefär 60 till ungefär 100% varmsträckning.At the preferred total elongation rate of about 80 to about 120%, the preferred elongation ratio is 1: 3 to about 1: 5, for example, 20% cold stretch and from about 60 to about 100% hot stretch.
Kall- och varmsträckningen av prekursorfibrerna kan utföras på vilket som helst bekvämt sätt med användning av kända för- faringssätt. De ihåliga fibrerna kan exempelvis sträckas på en konventionell dragningsram (draw frame) placerad i en upp- värmningszon som reglerar temperaturen för fibrerna under sträckning. Alternativt kan fibrerna kall- och varmsträckas pâ ett kontinuerligt sätt med hjälp av två serier av pâ- känningsisoleringsanordningar (en serie för varje steg) lik- nande de som beskrevs i samband med utlöpningssteget.The cold and hot stretching of the precursor fibers can be performed in any convenient manner using known methods. The hollow fibers can, for example, be stretched on a conventional draw frame placed in a heating zone which regulates the temperature of the fibers during stretching. Alternatively, the fibers can be cold and hot stretched in a continuous manner by means of two series of stress isolation devices (one series for each step) similar to those described in connection with the annealing step.
Följaktligen kan prekursorfibrer lindas flera gånger runt ett första par av sneda valsar, ledas genom en uppvärmningszon, vari de exempelvis bringas i kontakt med en lämplig upphett- ningsanordning eller-medium och hålles vid en lämplig kall- sträckningstemperatur och lindas flera gånger runt ett andra par av sneda valsar. Detta arrangemang medger isolering och reglering av den longitunella pâkänningen av fibrerna mellan de två paren av valsar under kallsträckning. Fibrerna ledes därefter genom en liknande serie av par av sneda valsar under upphettning till den lämpliga varmsträckningstemperaturen.Accordingly, precursor fibers can be wound several times around a first pair of oblique rollers, passed through a heating zone, in which case they are, for example, brought into contact with a suitable heating device or medium and kept at a suitable cold stretching temperature and wound several times around a second pair. of oblique rollers. This arrangement allows the isolation and control of the longitudinal stress of the fibers between the two pairs of rollers during cold stretching. The fibers are then passed through a similar series of pairs of oblique rollers while heating to the appropriate hot stretching temperature.
Det differentiella förhållandet mellan ythastigheten för vart och ett av de andra paren av valsar till ythastigheten för 448 747 20 vartochett av det första paret av valsar bestämmer sträcknings- I förhållandet och töjningshastigheten vilka inställes i över- ensstämmelse därmed.The differential ratio between the surface velocity of each of the other pairs of rollers to the surface velocity of each surface pair of the first pair of rollers determines the stretching ratio and the elongation velocity which are set accordingly.
Det skall förstås att vid ett kontinuerligt förfarande kan de kallsträckta fibrerna undergâ krympning när de passerar från kallsträckningssteget till varmsträckningssteget. Detta kan inträffa som ett resultat av uppvärmning av de kallsträckta fibrerna när de inträder i varmsträckningszonen, såsom en ugn med forcerad varm1uft,men innan de verkligen varmsträckes.It is to be understood that in a continuous process, the cold stretched fibers may undergo shrinkage as they pass from the cold stretching step to the hot stretching step. This can occur as a result of heating the cold-stretched fibers when they enter the hot-stretching zone, such as a furnace with forced hot air, but before they are actually hot-stretched.
Följaktligen är det föredraget att insätta en spännanordning mellan kall- och varmsträcknings-stegen för att förhindra krympning större än ungefär 5% baserat på den kallsträckta fiberlängden. En sådan spännanordning kan lämpligen ha formen av ett enda par sneda valsar.Accordingly, it is preferable to insert a tensioning device between the cold and hot stretching steps to prevent shrinkage greater than about 5% based on the cold stretched fiber length. Such a clamping device may suitably be in the form of a single pair of oblique rollers.
De upphettningszoner som upphettar prekursorfibrerna till den lämpliga kallsträcknings- eller varmsträcknings-temperaturen är desamma som beskrevs för utlöpning före kallsträckning och kan lämpligen ha formen av en gas, såsom luft, upphettad platta, upphettad vätska och liknande. Den föredragna upphett- ningsanordningen är en ugn med forcerad varmluft som inrymmer sträckningsmedlet.The heating zones which heat the precursor fibers to the appropriate cold stretching or hot stretching temperature are the same as described for pre-cold stretching and may suitably be in the form of a gas such as air, heated plate, heated liquid and the like. The preferred heating device is an oven with forced hot air which houses the stretching agent.
Efter de ovan beskrivna kall- och varmsträcknings-förfarandena värmebehandlas eller utlöpes de sträckta fibrerna medan de befinner sig i sträckt tillstånd vid en temperatur från unge- fär l25°C upp till lägre än smältningstemperaturen för poly- meren. Såsom är känt för fackmännen inom tekniken kan smält- ningstemperaturen bestämmas medelst standard-differential- sqanningkalorimeter eller med annan känd anordning som kan påvisa termiska övergångar för en polymer. Den föredragna värmebehandlingstemperaturen kan variera från ungefär l3O till ungefär l45°C. Den mest föredragna värmebehandlingstem- peraturen är densama som den temperatur som användes under varmsträckning. Värmebehandling förändrar icke fiberdimen- sionerna såsom de föreligger efter varmsträckning. 3 nu' 448 747 21 Värmebehandlingssteget kan genomföras i ett satsvist för- farande såsom i en ugn eller autoklav eller på kontinuerligt sätt. De ihåliga mikroporösa fibrerna kan exempelvis lindas på nytt pâ en spole efter varmsträckning och utsättas för utlöpningsförfarandet i denna form. Alternativt kan de ihåliga fibrerna sträckas och värmebehandlas i ett kontinuerligt för- farande med hjälp av tvâ par av drivna valsar nedströms sträckningsvalsarna som rör sig med samma hastigheter varvid materialet mellan valsarna kontinuerligt passerar med konstant längd efter värmesträckning genom upphettningszonen. Sträck- nings- och värmebehandlings-stegen hos förfarandet kan följ- aktligen genomföras i följd eller också kan de kombineras i ett enda in line-förfarande.Following the cold and hot stretching processes described above, the stretched fibers are heat treated or drained while in the stretched state at a temperature of from about 125 ° C up to below the melting temperature of the polymer. As is known to those skilled in the art, the melting temperature can be determined by means of standard differential scanning calorimeters or with another known device which can detect thermal transitions for a polymer. The preferred heat treatment temperature can range from about 1300 to about 145 ° C. The most preferred heat treatment temperature is the same as the temperature used during hot stretching. Heat treatment does not change the fiber dimensions as they are after hot stretching. 3 now '448 747 21 The heat treatment step can be carried out in a batch process such as in an oven or autoclave or in a continuous manner. For example, the hollow microporous fibers can be rewound on a spool after hot stretching and subjected to the annealing process in this form. Alternatively, the hollow fibers can be stretched and heat treated in a continuous process by means of two pairs of driven rollers downstream of the stretching rollers moving at the same speeds, the material between the rollers continuously passing at a constant length after heat stretching through the heating zone. Accordingly, the stretching and heat treatment steps of the process can be performed in succession or they can be combined in a single in-line process.
Värmesättnings-behandlingen skall genomföras under det att fibrerna hâlles under spänning, d.v.s. så att fibrerna icke är fria att krympa eller kan krympa endast i reglerad ut- sträckning som icke är större än ungefär l5% av deras sträckta längd men icke under en så stor spänning att fibrerna sträckes mer än ytterligare l5%. Spänningen är företrädesvis sådan att väsentligen icke någon krympning eller sträckning inträffar, exempelvis mindre än 5% förändring i sträckt längd.The heat setting treatment is to be carried out while keeping the fibers under tension, i.e. so that the fibers are not free to shrink or can shrink only to a controlled extent not greater than about 15% of their elongated length but not under such a great tension that the fibers are stretched more than a further 15%. The tension is preferably such that substantially no shrinkage or elongation occurs, for example less than 5% change in elongated length.
Tiden för värmesättnings-behandlingen som företrädesvis genom- föres i följd med och efter värmesträcknings-förfarandet skall icke vara längre än 0,1 sekunder vid de högre värme- sättnings-temperaturerna och kan i allmänhet vara inom inter- vallet ungefär 5 sekunder till l timme och företrädesvis unge- fär l till 30 minuter.The time for the heat setting treatment which is preferably carried out in conjunction with and after the heat stretching process should not be longer than 0.1 seconds at the higher heat setting temperatures and may generally be in the range of about 5 seconds to 1 hour. and preferably about 1 to 30 minutes.
Eftersom den mest föredragna värmesättnings-temperaturen är densamma som värmesträcknings-temperaturen är det föredraget att genomföra både varmsträckning och värmesättning i sama upphettningsmedel, såsom en varmluftugn, i vilket fall den totala uppehållstiden i ugnen för varmsträcknings- och värme- sättnings-stegen kan variera från ungefär 10 till ungefär 45 minuter och företrädesvis från ungefär 25 till ungefär 35 m 448 747 22 minuter (exempelvis 35 minuter) för varmsträckningstemperatu- rer av ungefär 130 till ungefär 14s°c.Since the most preferred heat setting temperature is the same as the heat stretching temperature, it is preferable to perform both hot stretching and heating setting in the same heating means, such as a convection oven, in which case the total residence time in the oven for the hot stretching and heating setting steps may vary from about 10 to about 45 minutes and preferably from about 25 to about 35 m 448 747 22 minutes (e.g. 35 minutes) for hot stretching temperatures of about 130 to about 14 ° C.
Verkan av värmesättnings-steget är att förbättra den ter- miska stabiliteten för den mikroporösa strukturen och redu- cera krympningen för fibrerna.The effect of the heat setting step is to improve the thermal stability of the microporous structure and reduce the shrinkage of the fibers.
-I en alternativt utföringsform kan varmsträcknings- och värmesättnings-stegen förenas i ett enda steg.In an alternative embodiment, the hot stretching and heat setting steps can be combined in a single step.
I denna utföringsform uppnås varmsträckning med användning av ett flertal diskreta varmsträcknings-förfaranden i följd vid den lämpliga varmsträcknings-temperaturen. Efter att exempel- vis fibrerna har kallsträckts ledes de in i ett medel med förmåga till sträckning av fibrerna på ett tillväxtsätt medan de hâlles vid den lämpliga varmsträckningstemperaturen så att den totala graden av sträckning av varje inkrement uppgår till den önskade graden av total varmsträckning.In this embodiment, hot stretching is achieved using a plurality of discrete hot stretching processes in succession at the appropriate hot stretching temperature. After the fibers have been cold stretched, for example, they are passed into an agent capable of stretching the fibers in a growth manner while being maintained at the appropriate hot stretching temperature so that the total degree of stretching of each increment amounts to the desired degree of total warm stretching.
Multipelstegs-varmsträckningsmedlet kan lämpligen ha formen av ett flertal valsar placerade i en ugn. Valsarna är före- trädesvis placerade i en girland-konfiguration liknande den som beskrives i den amerikanska patentskriften 3,843,76l vars innehåll härmed införlivas genom hänvisning. Användning av ett girland-arrangemang föredrages genom att det tillhanda- håller utsträckt exponeringstid i ugnen som innehåller mul- tipelstegs-varmsträckningsmedlet och därigenom elimineras behovet av varje värmesättnings-steg efter att varmsträcknin- gen är avslutad.The multiple stage hot stretching means may suitably be in the form of a plurality of rollers placed in an oven. The rollers are preferably located in a garland configuration similar to that described in U.S. Pat. No. 3,843.76l, the contents of which are hereby incorporated by reference. The use of a garland arrangement is preferred in that it provides extended exposure time in the furnace containing the multi-stage hot stretching agent, thereby eliminating the need for each heating step after the hot stretching is completed.
För åskådliggörande av en föredragen metod för uppnäende av multipelstegs-varmsträckning och kombinerad värmesättning hänvisas till figuren. Icke-porösa prekursorfibrer 5 som har utlöpts rullas av från en förrådsrulle 4, över styrrullar 6 och 7 in i en kallsträckningszon som allmänt anges vid 2.To illustrate a preferred method of achieving multiple stage hot stretching and combined heating, reference is made to the figure. Non-porous precursor fibers 5 that have expired are unwound from a supply roll 4, over guide rollers 6 and 7 into a cold stretching zone generally indicated at 2.
Kallsträckningsanordningen innefattar tvâ par av sneda val- sar 8 - 9 och ll - 12 vilka drives med periferihastigheter I ä! 448 747 23 S1, S2 respektive S3 och S4 genom lämpliga drivmedel 10 och 1 13 för uppnående av den önskade graden av kallsträckning såsom här beskrives. För åskådliggörande ändamål är kallsträcknings- .temperaturen vid rumstemperatur och inga upphettnings- eller kylmedel erfordras för detta steg. Om så önskas kan emeller- tid lämpliga temperatur-regleringsmedel tillhandahållas såsom här beskrives. De kallsträckta fibrerna, nu betecknade 15, ledes in i varmsträckningsmedlet allmänt angivet med 3 över en eller flera styrvalsar 14. Nypvalsar användes icke efter- som de tenderar att krossa de ihåliga fibrerna vilket är ofördelaktigt för slutprodukten. Varmsträckningsmedlet 3 om- fattar en enda serie sneda valsar 16 och 17 och ett flertal ytterligare multipelvarmsträckningsvalsar placerade i en ugn i en girland-konfiguration. För att reducera den icke upp- burna fiberlängden mellan angränsande varmsträckningsvalsar till ett minimum, som är relativt läng i det föredragna gir- land-arrangemanget,tillhandahâlles åtminstone en styrvals mellan angränsande varmsträckningsvalsar.The cold stretching device comprises two pairs of inclined rollers 8 - 9 and 11 - 12 which are driven at peripheral speeds I ä! 441 747 23 S1, S2 and S3 and S4, respectively, by suitable propellants 10 and 13 to achieve the desired degree of cold stretching as described herein. For illustrative purposes, the cold drawing temperature is at room temperature and no heating or cooling agents are required for this step. However, if desired, suitable temperature control agents may be provided as described herein. The cold drawn fibers, now designated 15, are passed into the hot stretching means generally indicated by 3 over one or more guide rollers 14. Nip rollers are not used as they tend to crush the hollow fibers which is disadvantageous to the final product. The hot stretching means 3 comprises a single series of oblique rollers 16 and 17 and a plurality of additional multiple hot stretching rollers placed in an oven in a garland configuration. In order to reduce the unsupported fiber length between adjacent hot stretching rollers to a minimum which is relatively long in the preferred garland arrangement, at least one guide roller is provided between adjacent hot stretching rollers.
Den ensamma serien av sneda valsar 16 och 17 hjälper till att upprätthålla spänningen av de kallsträckta fibrerna genom reglering av periferihastigheterna S5 respektive S6 därav.The single series of oblique rollers 16 and 17 helps to maintain the tension of the cold drawn fibers by regulating the peripheral speeds S5 and S6 thereof, respectively.
' Spänning fiàhinhar krympning, nedhängning och liknande som förorsakas av varje förupphettning av fibrerna när de passe- rar in i ugnen men innan de är varmsträckta. Sådan spänning bidrar till undvikande av varje minskning i kallsträckta fiber- egenskaper som förorsakas av förupphettning. Även om detta spänningssteg, för att förhindra fiberrelaxation, kan resul- tera i en liten grad av sträckning, är den primära effekten av denna procedur spänning och periferihastígheterna S5 och S6 regleras i överensstämmelse därmed genom drivmedel 18 för upp- rätthållande av konstant längd mellan kallsträcknings- och varmsträcknings-zoner. Detta förfarande utgör sålunda endast en föredragen utföringsform av ett medel för upprätthållande av fiberspänning före varmsträckning. Andra metoder som för- hindrar fiberrelaxation under uppvärmning av fibrerna före varmsträckning kan användas.. 448 747 24 De spända kallsträckta fibrerna 15 transporteras därefter ned- ' ströms över styrvalsar 19 och 20 på en första varmsträcknings- vals 21. Fibrerna varmsträckes för första gången mellan vals 21 och den andra spänningsvalsen 16. Detta inträffar eftersom den första nedströmsvarmsträckningsvalsen 21 roterar med en periferihastighet S7 som överstiger den periferihastighet S5 som förlänas fibrerna genom valsen 16. Det skall observeras att en styrvals 19 är placerad mellan valsarna 16 och 21 för minskning av den icke understödda fiberlängden under varm- sträckningssteget.'Tension fi àhin has shrinkage, sagging and the like caused by any preheating of the fibers as they pass into the furnace but before they are hot stretched. Such tension helps to avoid any reduction in cold-drawn fiber properties caused by preheating. Although this tension step, in order to prevent fiber relaxation, may result in a small degree of stretching, the primary effect of this procedure is tension and the peripheral velocities S5 and S6 are accordingly regulated by propellant 18 to maintain a constant length between cold stretches. and hot stretch zones. This method thus constitutes only a preferred embodiment of a means for maintaining fiber tension before hot stretching. Other methods that prevent fiber relaxation during heating of the fibers before hot stretching can be used. The tensioned cold stretched fibers 15 are then transported downstream over guide rollers 19 and 20 on a first hot stretching roller 21. The fibers are hot stretched for the first time between roller 21 and the second tension roller 16. This occurs because the first downstream stretching roller 21 rotates at a peripheral speed S7 exceeding the peripheral speed S5 imparted to the fibers by the roller 16. It should be noted that a guide roller 19 is located between the rollers 16 and 21 to reduce the unsupported fiber length during the hot stretching step.
Detta förfarande fortsättes under så många diskreta steg som kan vara föredraget. Fibrerna sträckes exempelvis för en andra gång mellan den första varmsträckningsvalsen 21 och en andra varmsträckningsvals 23. Vid detta andra varmsträcknings- steg är periferihastigheten för den andra varmsträcknings- valsen 23 S8. Periferihastigheten S8 är större än periferi- hastigheten S7 för den första varmsträckningsvalsen 21. Så- lunda vanmsträckes fibrerna i det andra varmsträckningssteget med ett varmsträckningsförhâllande av S8/S7. För att återigen reducera den icke uppburna fiberlängden till ett minimum är minst en styrvals 24 placerad mellan de andra och tredje varmsträckningsvalsarna 23 och 25. I en föredragen utförings- form, åskâdliggjord i figuren, är styrvalsarna placerade unge- färligen mitt emellan angränsande varmsträckningsvalsar.This process is continued for as many discrete steps as may be preferred. The fibers are stretched, for example, for a second time between the first hot stretching roller 21 and a second hot stretching roller 23. In this second hot stretching step, the peripheral speed of the second hot stretching roller 23 is S8. The peripheral speed S8 is larger than the peripheral speed S7 of the first hot-stretching roll 21. Thus, the fibers in the second hot-stretching step are blank-stretched with a hot-stretching ratio of S8 / S7. To again reduce the unsupported fiber length to a minimum, at least one guide roll 24 is located between the second and third hot stretch rollers 23 and 25. In a preferred embodiment, illustrated in the figure, the guide rollers are located approximately midway between adjacent hot stretch rolls.
I den utföringsform som âskâdliggöres i figuren tillhanda- hâlles tjugo sträckningssteg som inträffar i följd. Såsom åskådliggöres i figuren erfordras för tillhandahållande av tjugo sträckningssteg tjugoen varmsträckningsvalsar. Det skall observeras att den andra spänningsvalsen 16 är ekviva~ lent med den första varmsträckningsvalsen. I allmänhet er- fordras i dæxvarma sträckningsanordningen i den föredragna utföringsformen (n + l) varmsträckningsvalsar för tillhanda- hållande av n varmsträckningssteg i följd. Företrädesvis föredrages 2 - 40 sträckningssteg i mu1tipe1stegs-varm- sträckningsförfarandet. 448 747 25 Två föredragna metoder kan användas för tillhandahållande av kontinuerligt ökande periferihastighet med varje ytterligare nedströmsvarmsträckningsvals. I en föredragen utföringsform drives alla valsarna av en gemensam drivmekanism. Varje varm- sträckningsvals drives sålunda med samma rotationshastighet.In the embodiment illustrated in the figure, twenty stretching steps which occur in succession are provided. As illustrated in the figure, for the provision of twenty stretching steps, twenty-one hot stretching rollers are required. It should be noted that the second tension roller 16 is equivalent to the first hot stretching roller. In general, in the blanket hot stretching device in the preferred embodiment (n + 1) hot stretching rollers are required to provide n hot stretching steps in succession. Preferably, 2 to 40 stretching steps are preferred in the multi-step hot-stretching process. 448 747 Two preferred methods can be used to provide continuously increasing peripheral velocity with each additional downstream stretching roll. In a preferred embodiment, all the rollers are driven by a common drive mechanism. Each hot-stretching roll is thus driven at the same rotational speed.
Varje varmsträckningsvals har emellertid olika diameter. När- mare bestämt har varje ytterligare nedströmsvarmsträcknings- vals en större diameter än den uppströmsvals som angränsar därtill. Sålunda har valsen 23 större diameter än vals 2l och vals 57 den mest nedströmsvarmsträckningsvalsen har en större diameter än diametern för den näst sista nedströmsvalsen 55.However, each hot stretching roller has different diameters. More specifically, each additional downstream stretching roller has a larger diameter than the adjacent upstream roller. Thus, the roller 23 has a larger diameter than the roller 21 and the roller 57 the most downstream hot-stretching roller has a larger diameter than the diameter of the penultimate downstream roller 55.
Såsom fackmännen inom tekniken känner till är periferi- eller _ythastigheten för en vals med en större diameter som vid dess mitt roterar med samma hastighet som en vals med mindre diameter större än den mindre valsen. Användningen av valsar med allt större diameter tjänar sålunda ändamålet att till- handahålla differentiella periferihastigheter mellan an- gränsande varmsträckningsvalsar.As those skilled in the art are aware, the peripheral or surface velocity of a larger diameter roller rotating at its center at the same speed as a smaller diameter roller is greater than the smaller roller. The use of rollers of increasing diameter thus serves the purpose of providing differential peripheral speeds between adjacent hot stretching rollers.
En andra föredragen metod för tillhandahållande av differen- tiella ökande periferihastigheter mellan angränsande varm- sträckningsvalsar är att tillhandahålla separata drivmedel för varje vals. I denna föredragna utföringsform kan varje vals ha samma diameter. Den ökande hastigheten för angrän- sande nedströmsvarmsträckningsvalsar blir därvid en funktion av den kraft som förlänas varje vals.A second preferred method of providing differential increasing peripheral speeds between adjacent hot stretch rollers is to provide separate propellants for each roll. In this preferred embodiment, each roller may have the same diameter. The increasing speed of adjacent downstream stretching rollers thereby becomes a function of the force imparted to each roller.
Det skall förstås att de processvariabler som beskrivits ovan i samband med enkelinkrement-varmsträcknings-förfarandet är tillämpliga på multi-stegs-varmsträcknings-förfarandet med undantag av att uppenbara modifieringar kan vara nödvändiga när man går från det tidigare till det senare förfarandet.It is to be understood that the process variables described above in connection with the single increment hot-stretching process are applicable to the multi-stage hot-stretching process except that obvious modifications may be necessary when moving from the former to the latter process.
Exempelvis är, såsom beskrivits ovan, den totala graden av varmsträckning i båda sträckningsutföringsformerna densamma med undantag av att i multipelstegsvarmsträckningen uppnås den totala graden av sträckning i flera, företrädesvis lika, inkrement. Töjningshastigheten för varje varmsträcknings- 448 747 ' 26 inkrement regleras företrädesvis även för tillhandahållande f av en total uppehâllstid i multipelvarmsträckningszonen som är ungefär lika med den sammanlagda uppehâllstiden för värme- sättning som användes i samband med enkelinkrementvarmsträck- ning och den som erhålles när töjningshastigheten ligger inom de intervall som här beskrives för varmsträckning i ett enda steg.For example, as described above, the total degree of stretching in both stretching embodiments is the same except that in the multiple stage hot stretching, the total degree of stretching is achieved in several, preferably equal, increments. The elongation rate of each hot stretch increment is preferably also controlled to provide f a total residence time in the multiple hot stretch zone which is approximately equal to the total heat set residence time used in connection with single increment hot stretch and that obtained within elongation at break. the intervals described here for hot stretching in a single step.
De resulterande ihåliga mikroporösa fibrerna besitter en genomsnittlig inre diameter, såsom här definierats, av unge- fär 100 till ungefär 300 mikron eller större, företrädesvis från ungefär 200 till ungefär 300 mikron (exempelvis 250 mikron).The resulting hollow microporous fibers have an average inner diameter, as defined herein, of about 100 to about 300 microns or larger, preferably from about 200 to about 300 microns (e.g., 250 microns).
Den genomsnittliga väggtjockleken för de ihåliga mikroporösa fibrerna förändras icke väsentligt från den för den mot- svarande prekursorfibern och förändringen i förhållandet genomsnittlig inre diameter till genomsnittlig väggtjocklek för de mikroporösa fibrerna från prekursorfibrerna beror på reduktionen i den genomsnittliga prekursorfiberdiametern som förorsakas av sträckning.The average wall thickness of the hollow microporous fibers does not change significantly from that of the corresponding precursor fiber and the change in the ratio of average inner diameter to average wall thickness of the microporous fibers from the precursor fibers is due to the reduction in the average precursor thickness of the precursor fiber.
Förhållandet genomsnittlig inre diameter till genomsnittlig väggtjocklek för de ihåliga mikroporösa fibrerna kommer att variera från ungefär 7:1 till ungefär 35:l, företrädesvis från ungefär l0:l till ungefär 30:l. Den speciella väggtjock- lek som uppnås förutbestämes av prekursorfiberväggtjockleken vilken såsom beskrivits ovan kommer att bero på den slutan- vändning för vilken fibrerna skall användas och det tryck för vilket de kommer att utsättas. Den speciella väggtjocklek som väljes är företrädesvis det minimum vilket kommer att motstå normala driftsbetingelser för en speciell slutanvändning utan att undergå fysikalisk försämring med en oacceptabel hastig- het.The ratio of average inner diameter to average wall thickness of the hollow microporous fibers will range from about 7: 1 to about 35: 1, preferably from about 10: 1 to about 30: 1. The particular wall thickness achieved is predetermined by the precursor fiber wall thickness which, as described above, will depend on the end use for which the fibers are to be used and the pressure to which they will be subjected. The particular wall thickness selected is preferably the minimum which will withstand normal operating conditions for a particular end use without undergoing physical deterioration at an unacceptable rate.
När de ihåliga mikroporösa fibrerna användes för blodsyr- sättning kan väggtjockleken variera från ungefär 10 till 448 747 27 ungefär 30 mikron och den genomsnittliga inre diametern kan 'variera från ungefär 200 till ungefär 400 mikron och fort- farande uppvisa höga gaspermeabilitetsvärden och strukturell integritet.When the hollow microporous fibers are used for blood oxygenation, the wall thickness can range from about 10 to about 30 microns and the average inner diameter can range from about 200 to about 400 microns and still exhibit high gas permeability values and structural integrity.
När den genomsnittliga inre diametern för den ihåliga mikro- porösa fibern är reducerad under 100 mikron för en given väggtjocklek minskar gaspermeabiliteten vid 0,7 kp/cmz väsent- ligt.When the average inner diameter of the hollow microporous fiber is reduced below 100 microns for a given wall thickness, the gas permeability at 0.7 kp / cm 2 decreases significantly.
När den genomsnittliga inre diametern för de mikroporösa ihåliga fibrerna enligt föreliggande uppfinning är minst 100 mikron och förhållandet inre diameter till väggtjocklek icke är mindre än ungefär 7:1 kommer sådana ihåliga fibrer att uppvisa ett syreflöde vid 0,7 kp/cmz av minst 35 cm3/cmz minut, i typiska fall från ungefär 35 till ungefär 85 cm3/cmz minut och företrädesvis från ungefär 40 till ungefär 60 cm3/cm2 minut.When the average inner diameter of the microporous hollow fibers of the present invention is at least 100 microns and the ratio of inner diameter to wall thickness is not less than about 7: 1, such hollow fibers will have an oxygen flow at 0.7 kp / cm 2 of at least 35 cm 3. / cmz minute, typically from about 35 to about 85 cm 3 / cm 2 minute, and preferably from about 40 to about 60 cm 3 / cm 2 minute.
Syreflöde Jg bestämmas genom att syrgas ledes genom en ihålig fibermodul som diskuteras i närmare detalj i utföringsexemp- len. Den ihåliga fibermodulen medger passage av gas under tryck (exempelvis 0,7 kp/cmz) genom det inre av de ihåliga fibrerna, genom den mikroporösa ihåliga fiberväggen och upp- samling. Den volym av gas som uppsamlats under en tidsperiod användes därefter för att beräkna gasflödet i cm3/cmz minut för de ihåliga fibrerna enligt ekvationen: v J = -_í__. 9 (A) (T) vari V är den uppsamlade volymen gas, A är den inre ytan för de ihåliga fibrerna bestämd genom ekvationen A = n¶'dl vari n är antalet ihåliga fibrer, d är den inre diametern för de ihåliga fibrerna i cm och l är fiberlängden i cm, och T är den tid i minuter det tar att uppsamla gasen. 448 747 28 Porerna hos de ihåliga mikroporösa fibrerna är väsentligen inbördes förenade genom slingrande vägar som kan sträcka sig från en yttre yta eller ytomrâden till en annan, d.v.s. öppen- cellig. Detta uttryck “öppencellig struktur" betyder att den större delen av hålutrymmet eller porutrymmet inuti de geo- metriska gränserna för väggarna hos den ihåliga fibern är tillgängligt till ytorna av fiberväggarna.Oxygen flow Jg is determined by passing oxygen through a hollow fiber module which is discussed in more detail in the embodiments. The hollow fiber module allows the passage of gas under pressure (eg 0.7 kp / cm 2) through the interior of the hollow fibers, through the microporous hollow fiber wall and collection. The volume of gas collected over a period of time was then used to calculate the gas flow in cm 3 / cm 2 minute for the hollow fibers according to the equation: v J = -_í__. 9 (A) (T) wherein V is the collected volume of gas, A is the inner surface of the hollow fibers determined by the equation A = n¶'dl where n is the number of hollow fibers, d is the inner diameter of the hollow fibers in cm and l is the fiber length in cm, and T is the time in minutes it takes to collect the gas. 448 747 28 The pores of the hollow microporous fibers are substantially interconnected by tortuous paths which may extend from one outer surface or surface areas to another, i.e. open-celled. This term "open cell structure" means that the greater part of the hollow space or pore space within the geometric boundaries of the walls of the hollow fiber is accessible to the surfaces of the fiber walls.
De porösa ihåliga fibrerna enligt föreliggande uppfinning är vidare mikroskopiska, d.v.s. detaljerna av deras porkonfigu- ration eller arrangemang beskrives endast genom mikroskopisk undersökning. I själva verket är de öppna cellerna eller po- rerna i fibrerna mindre än de som kan mätas med användning av vanligt ljusmikroskop eftersom våglängden för synligt ljus som är ungefär 5000 Å är längre än den längsta plana eller yt-dimensionen för den öppna cellen eller poren. De mikro- porösa ihåliga fibrerna enligt föreliggande uppfinning kan emellertid identifieras genom användning av elektronmikro- skopi-teknik som har förmåga att upplösa detaljer av por- struktur under 5000 Å.The porous hollow fibers of the present invention are further microscopic, i.e. the details of their pore configuration or arrangement are described only by microscopic examination. In fact, the open cells or pores in the fibers are smaller than those that can be measured using an ordinary light microscope because the wavelength of visible light that is approximately 5000 Å is longer than the longest flat or surface dimension of the open cell or pore. . However, the microporous hollow fibers of the present invention can be identified using electron microscopy techniques capable of resolving details of pore structure below 5000 Å.
De öppencelliga mikroporösa ihåliga fibrer som framställes i överensstämmelse med föreliggande uppfinning har en genom- snittlig porstorlek av 100 till 5000 A och ännu vanligare 150 till 3000 A. Dessa värden bestämmas medelst kvicksilverporo- simetri såsom beskrives i en artikel av R. G. Quynn på sidorna 21 - 34 i Textile Research Journal, januari 1963. Alternativt kan ett elektronmikrofoto av fibrerna tas och porlängd och breddbestämningar erhålles genom användning av en bildanalys- anordning eller linjal för direkt mätning av längden och bredden för porerna därav, vanligtvis vid 5000 till 12.000 gångers förstoring och skalomräkning till lämplig storlek.The open cell microporous hollow fibers prepared in accordance with the present invention have an average pore size of 100 to 5000 Å and more commonly 150 to 3000 Å. These values are determined by mercury porosimetry as described in an article by RG Quynn on pages 21 - 34 in the Textile Research Journal, January 1963. Alternatively, an electron micrograph of the fibers can be taken and pore length and width determinations obtained by using an image analyzer or ruler to directly measure the length and width of the pores thereof, usually at 5,000 to 12,000 times magnification and scale conversion. to the appropriate size.
De porlängdsvärden som kan erhållas genom elektronmikroskopi är vanligtvis ungefär lika med de porstorleksvärden som er- hålles genom kvicksilverporosimetri. 448 747 29 De ihåliga mikroporösa fibrerna enligt föreliggande uppfinning kännetecknas även av en reducerad skrymdensitet, ibland i det följande helt enkelt betecknad som en "låg"-densitet.The pore length values that can be obtained by electron microscopy are usually approximately equal to the pore size values obtained by mercury porosimetry. The hollow microporous fibers of the present invention are also characterized by a reduced bulk density, sometimes hereinafter simply referred to as a "low" density.
Skrymdensiteten utgör även ett mått på ökningen i porositet för fibrerna. Detta innebär att dessa mikroporösa ihåliga fibrer har en skrymdensitet eller total densitet som är lägre än skrymdensiteten för motsvarande ihåliga prekursorfibrer sammansatta av identiskt polymermaterial men som icke har någon öppen-cellig eller annan hålig struktur. Uttrycket “skrymdensitet" innebär såsom det här användes vikten per brutto- eller geometrisk volym för fibern där bruttovolym bestämes genom nedsänkning av en känd vikt av fibern i ett kärl som är delvis fyllt med kvicksilver vid 25°C och atmos- färstryck. Den volymetriska stigningen i nivån för kvick- silver utgör ett direkt màtt på bruttovolymen. Denna metod är känd som kvicksilver-volumenometer-metoden och beskrives i Encyclopedia of Chemical Technology, volym 4, sid 892 (Interscience 1949).The bulk density is also a measure of the increase in porosity of the fibers. This means that these microporous hollow fibers have a bulk density or total density which is lower than the bulk density of the corresponding hollow precursor fibers composed of identical polymeric material but which have no open-cell or other hollow structure. The term "bulk density" as used herein means the weight per gross or geometric volume of the fiber where gross volume is determined by immersing a known weight of the fiber in a vessel partially filled with mercury at 25 ° C and atmospheric pressure. at the level of mercury is a direct measure of gross volume.This method is known as the mercury-volumenometer method and is described in the Encyclopedia of Chemical Technology, volume 4, page 892 (Interscience 1949).
De ihåliga mikroporösa fibrerna har sålunda en skrymdensi- tet som icke är större än 95% och företrädesvis ungefär 40 till ungefär 85% av prekursorfibrerna. Uttryckt på annat sätt har skrymdensiteten reducerats med åtminstone 5% och före- trädesvis ungefär 15 till ungefär 60%. Skrymdensiteten utgör. även ett mått på porositet genom att där skrymdensiteten är ungefär 40 till 85% av prekursorfibern, har porositeten ökats med 60 till 15% beroende på porerna eller hålen.Thus, the hollow microporous fibers have a bulk density not greater than 95% and preferably about 40 to about 85% of the precursor fibers. In other words, the bulk density has been reduced by at least 5% and preferably about 15 to about 60%. The bulk density is. also a measure of porosity in that where the bulk density is about 40 to 85% of the precursor fiber, the porosity has increased by 60 to 15% depending on the pores or holes.
Den slutliga kristalliniteten för de mikroporösa ihåliga fibrerna är företrädesvis minst 35%, ännu lämpligare minst 45% och lämpligast ungefär 50 till 100% bestämt medelst den nyssnämnda densitetsmetoden.The final crystallinity of the microporous hollow fibers is preferably at least 35%, more preferably at least 45% and most preferably about 50 to 100% as determined by the density method just mentioned.
De ihåliga mikroporösa fibrerna har även en brottöjning (ASTM Dl23-70) av icke mindre än ungefär 50%, och företrädesfl vis icke mindre än ungefär 100%. i 448 747 30 Ytområdet för de ihåliga mikroporösa fibrer som här beskrives kommer att uppvisa ett ytområde av minst 15 m2/g och före- trädesvis från ungefär 20 till ungefär 60 m2/g.The hollow microporous fibers also have an elongation at break (ASTM D123-70) of not less than about 50%, and are preferably not less than about 100%. The surface area of the hollow microporous fibers described herein will have a surface area of at least 15 m 2 / g and preferably from about 20 to about 60 m 2 / g.
Ytområde kan bestämas genom kväve-eller kryptongas-adsorp- tionsisotermer med användning av en metod och apparat som be- skrives i den amerikanska patentskriften 3,262,3l9. Det yt- område som erhålles genom denna metod uttryckes vanligtvis som kvadratmeter per gram.Surface area can be determined by nitrogen or krypton gas adsorption isotherms using a method and apparatus described in U.S. Pat. No. 3,262.319. The surface area obtained by this method is usually expressed as square meters per gram.
För underlättande av jämförelse av olika material kan detta värde multipliceras med skrymdensiteten för materialet i gram per kubikcentimeter vilket resulterar i en ytomrâdeskvantitet som utryckes som kvadratmeter per kubikcentimeter.To facilitate comparison of different materials, this value can be multiplied by the bulk density of the material in grams per cubic centimeter resulting in a surface area quantity expressed as square meters per cubic centimeter.
De mikroporösa ihåliga polypropenfibrerna enligt föreliggande uppfinning uppvisar förutom att de har god gaspermeabilitet även bra vätskeflöde och är lämpliga för ett antal tillämp- ningar innefattande blodsyrsättning, ultrafiltrering, dialys, separation av gammaglobulin från blod, för ascites-behand- ling, samt en mångfald andra användningar som utnyttjar ihåliga mikroporösa fibrer. För vissa användningar kan det vara önskvärt att göra de normalt hydrofoba ihåliga mikro- porösa fibrerna enligt föreliggande uppfinning hydrofila.The microporous hollow polypropylene fibers of the present invention exhibit not only good gas permeability but also good fluid flow and are suitable for a number of applications including blood oxygenation, ultrafiltration, dialysis, separation of gamma globulin from blood, for ascites treatment, and a variety of other uses that utilize hollow microporous fibers. For certain uses, it may be desirable to render the normally hydrophobic hollow microporous fibers of the present invention hydrophilic.
Detta kan uppnås medelst vilka som helst sätt som är kända för fackmännen inom tekniken såsom genom impregnering av po- rerna hos fibrerna med ett lämpligt ytaktivt medel, såsom nonjoniska ytaktiva medel med en hög molekylvikt som finnes tillgängliga under varubeteckningen Pluronics från Wyandotte Chemicals Corp., vilka framställes genom kondensa- tion av etylenoxid med en hydrofob bas bildad genom kondensa- tion av propylenoxid med propylenglykol. Andra ytaktiva medel innefattar de serier av nonjoniska ytaktiva medel som finnes tillgängliga under varubeteckningen Tween vilka är polyoxi- alkylenderivat av partiella långkedjiga hexitolanhydridfett- syraestrar. Alternativt kan fibrerna behandlas med svavelsyra, klorsulfonsyra eller andra sådana medel för att göra fibrerna 448 747 31 hydrofila.This can be achieved by any means known to those skilled in the art such as by impregnating the pores of the fibers with a suitable surfactant, such as high molecular weight nonionic surfactants available under the tradename Pluronics from Wyandotte Chemicals Corp. which are prepared by condensation of ethylene oxide with a hydrophobic base formed by condensation of propylene oxide with propylene glycol. Other surfactants include the series of nonionic surfactants available under the tradename Tween which are polyoxyalkylene derivatives of partial long chain hexitol anhydride fatty acid esters. Alternatively, the fibers may be treated with sulfuric acid, chlorosulfonic acid or other such agents to render the fibers hydrophilic.
För utnyttjande av de ihåliga fibrerna för blodsyrsättning kan knippen av ihåliga fibrer som innehåller det önskade an- talet fibrer framställas genom anbringning av ett lim till varje ände av en grupp av i förväg anordnade parallella ihåliga fibrer. De hopbuntade fibrerna införes därefter före- trädesvis i ett utsträckt fluidumtätt rörformigt höljeaggre- gat framställt av ett lämpligt material såsom stål. Varje ände av de hopbuntade fibrerna står i förbindelse med utsidan av höljet meden vid endera änden av höljet ett medel för till- slutning av varje ände av fiberknippet till ändarna av höljet tillhandahålles. Blod kan sålunda pumpas genom de ihåliga fibrerna. Det rörformiga höljet är vidare försett med ventiler vilka öppnas in i det inre av höljet och till den yttre ytan av var och en av fibrerna i knippena så att ett medel för cirkulation av syrgas omkring de ihåliga fibrerna tillhanda- hâlles. Även om fiberknippet skulle vara packat så tätt som möjligt skall det vara tillräckligt löst packat för att medge att en gas kan passera mellan de individuella fibrerna och effektivt omge varje ihålig fiber.To utilize the hollow fibers for blood oxygenation, bundles of hollow fibers containing the desired number of fibers can be made by applying an adhesive to each end of a group of pre-arranged parallel hollow fibers. The bundled fibers are then preferably introduced into an elongate fluid-tight tubular casing assembly made of a suitable material such as steel. Each end of the bundled fibers communicates with the outside of the casing while at either end of the casing a means for connecting each end of the fiber bundle to the ends of the casing is provided. Blood can thus be pumped through the hollow fibers. The tubular casing is further provided with valves which open into the interior of the casing and to the outer surface of each of the fibers in the bundles so that a means for circulating oxygen around the hollow fibers is provided. Even if the bundle of fibers were packed as tightly as possible, it should be sufficiently loosely packed to allow a gas to pass between the individual fibers and effectively surround each hollow fiber.
Syrgasen kan därefter ledas genom de yttre väggarna av de ihåliga fibrerna och syresätta blodet som passerar inuti fíbern under det att koldioxid ledes ut ur blodet genom den ihåliga fibern.The oxygen gas can then be passed through the outer walls of the hollow fibers and oxygenate the blood passing inside the fiber while carbon dioxide is passed out of the blood through the hollow fiber.
Alternativt kan syrgas ledas in i centrum av de ihåliga fib- rerna och blodet cirkuleras genom höljet varigenom de kommer i kontakt med den yttre ytan av de ihåliga fibrerna.Alternatively, oxygen can be conducted into the center of the hollow fibers and the blood circulated through the sheath whereby they come into contact with the outer surface of the hollow fibers.
Snarare än utnyttjande av ett dubbeländat rörformigt hölje i vilket båda ändarna är öppna för medgivande av passagen av blod är det möjligt att utnyttja en permeator i vilken ihåliga fiberknippen har formats till en ögla så att ändarna av var och en av fibrerna båda utträder genom samma öppning i det rörformiga höljet. 448 747 32 För ytterligare âskâdliggörande av anordningar som kan ut- nyttja ihåliga fibrer för blodsyrsättning hänvisas till de amerikanska patentskrifterna 2,972,349, 3,373,876 och 4,03l,0l2 vars innehåll härmed införlivas genom'hänvisning.Rather than utilizing a double-ended tubular sheath in which both ends are open to allow the passage of blood, it is possible to utilize a permeator in which hollow fiber bundles have been formed into a loop so that the ends of each of the fibers both exit through the same opening. in the tubular casing. 448 747 32 For further illustration of devices capable of utilizing hollow fibers for blood oxygenation, reference is made to U.S. Pat.
Uppfinningen åskådliggöres närmare medelst följande exempel i vilka alla delar och procentuppgifter är uttryckta i vikt såvida icke något annat anges.The invention is further illustrated by the following examples in which all parts and percentages are by weight unless otherwise indicated.
Exempel 1 Isotaktisk polypropen med ett smältindex av 5, en viktmedel- molekylvikt av 380.000 och en densitet av 0,90 g/cm3 smält- spinnes genom ett koncentriskt femhâls-hålstrâlsspinnmun- stycke. Varje strâlhål hos spinnmunstycket är av standartypen rör-i-öppning'med röret försett med en'lâgtryckstillförsel, varvid trycket regleras med en luftflödesmätanordning in- ställd på 3,8 vilket indikerar en flödeshastighet av 120 cm3/ minut. Den yttre diametern för varje strängsprutningsöppning (strâlhâl) hos spinnmunstycket är 1,391 mm och den inre dia- metern för varje strängsprutningsöppning är 0,772 mm. Dia- metern för luftröret inuti varje strängsprutningsöppning är 0,332 mm. Tabletter av polypropenen placeras i en 19,05 mm Barbender-strängsprutanordning och inmatas i inmatningszonen hos strängsprutanordningen genom tyngkraftens inverkan.Example 1 Isotactic polypropylene having a melt index of 5, a weight average molecular weight of 380,000 and a density of 0.90 g / cm 3 is melt spun through a concentric five neck hole jet spinneret. Each jet hole of the spinneret is of the standard type pipe-in-opening with the pipe provided with a low-pressure supply, the pressure being regulated with an air flow measuring device set at 3.8, which indicates a flow rate of 120 cm 3 / minute. The outer diameter of each extrusion orifice (jet hole) of the spinneret is 1.391 mm and the inner diameter of each extrusion orifice is 0.772 mm. The diameter of the trachea inside each extrusion orifice is 0.332 mm. Tablets of polypropylene are placed in a 19.05 mm Barbender extruder and fed into the feed zone of the extruder by the action of gravity.
Strängsprutanordningen är försedd med en inmatningspump för reglering av smälttrycket för spinnmunstycksaggregatet för tillhandahållande av en genomgång genom spinnmunstycket av 23 g/minut. Temperaturerna för inmatningszonen, matar- och smältzonerna hos strängsprutanordningen regleras medelst separata mantelsektioner. Temperaturen för spinnmunstycke- aggregatet regleras med en separat elektriskt upphettad man- tel och en konstant strängsprutnings-, d.v.s. spinntemperatur av 24500 upprätthålles såsom utvisas av ett termoelement i spinnmunstyckeaggregatet. En justerbar inmatningsupptagnings- anordning uppsamlar de strängsprutade fibrerna med en upp- tagningshastighet (TUS) av 500 meter/minut. De ihåliga pre- 448 747 33 kursorfibrerna drages följaktligen med ett utdragnings- eller spinn-förhållande av lOO:l. Upptagningsvalsen är placerad 3,05 meter från spinnmunstycket och de strängsprutade fibrerna kyles genom passage genom luft vid rumstemperatur, d.v.s. 25°C. Graden av orientering bestämd medelst röntgendiffrak- tionsanalys som här beskrivits är 160. Prekursorfibrerna upp- visar en elastisk återgång från 50% töjning vid âtergângstid noll, 25°C och 65% relativt fuktighet av 70%, en genomsnitt- lig inre diameter av 223 mikron, en genomsnittlig yttre dia- meter av 257 mikron och en genomsnittlig väggtjocklek av 17 mikron. De resulterande fibrerna utlöpes därefter vid konstant längd medan de fortfarande är lindade runt upptagningsvalsen genom att upptagningsvalsen placeras i en ugn och upphettning därav till l40°C i 30 minuter.The extruder device is provided with a feed pump for regulating the melt pressure of the spinneret assembly to provide a passage through the spinneret of 23 g / minute. The temperatures of the feed zone, the feed and melt zones of the extruder are controlled by separate jacket sections. The temperature of the spinneret assembly is regulated with a separate electrically heated jacket and a constant extrusion, i.e. spin temperature of 24500 is maintained as indicated by a thermocouple in the spin nozzle assembly. An adjustable feed pick-up device collects the extruded fibers at a pick-up speed (TUS) of 500 meters / minute. The hollow precursor fibers are consequently drawn with a pull-out or spin ratio of 100: 1. The pick-up roller is located 3.05 meters from the spinneret and the extruded fibers are cooled by passage through air at room temperature, i.e. 25 ° C. The degree of orientation determined by X-ray diffraction analysis described herein is 160. The precursor fibers show an elastic return from 50% elongation at zero return time, 25 ° C and 65% relative humidity of 70%, an average inner diameter of 223 microns. , an average outer diameter of 257 microns and an average wall thickness of 17 microns. The resulting fibers are then blended at a constant length while still wrapped around the pick-up roll by placing the pick-up roll in an oven and heating it to 140 ° C for 30 minutes.
Prov av den utlöpta prekursorfibern underkastas därefter för varierande grader av kallsträckning vid omgivande temperaturer såsom visas i tabell I, försök l - 6 och därefter för varie- rande grader av varmsträckning vid l40°C som även visas i tabell I, försök 1 - 6. Töjningshastigheten för både varm- sträckning och kallsträckning visas även i tabell I. Kall- och varmsträckning uppnås med användning av en konventionell Bruckner-sträckram och de förhöjda temperaturerna under varm- sträckning uppnås genom att sträckramen placeras i en ugn med forcerat varmdrag. De varmsträckta fibrerna kvarläxmas i ugnen under 30 minuter för uppnâende av värmesättning vid samma temperatur som användes för varmsträckning, d.v.s. l40°C. Fib- rerna hâlles vid konstant längd under värmesättningen genom sträckramen.Samples of the expired precursor fiber are then subjected to varying degrees of cold stretching at ambient temperatures as shown in Table I, Experiments 1-6 and then to varying degrees of thermal elongation at 140 ° C which are also shown in Table I, Experiments 1-6. The elongation rate for both hot and cold stretching is also shown in Table I. Cold and hot stretching are achieved using a conventional Bruckner stretching frame and the elevated temperatures during hot stretching are achieved by placing the stretching frame in a forced heat oven. The hot stretched fibers are left in the oven for 30 minutes to achieve heating at the same temperature as used for hot stretching, i.e. 140 ° C. The fibers are kept at a constant length during heating through the tension frame.
I försöken 7 - lO varieras prekursorfiberprovberedningen med avseende på spinntemperatur, upptagningshastighet, dragför- hållande, genomgångshastighet och luftflödesmeterinställning såsom visas i tabell I. Graden av orientering (bestämd medelst röntgendiffraktionsanalys som här beskrivits) för prekursor- fibrerna som framställts i överensstämmelse med försöken 7 ocn s är 1e° Och för försöken 9 och 1o 22°. Den elastiska 448 747 34 âtergângen (ER) från 50% töjning vid âtergângstid noll för försöken 9 och 10 är 64%. Den elastiska återgângen för för- söken 7 och 8 bestämdes icke. Graden av kallsträckning och varmsträckning samt töjningshastigheten visas även i tabell I.In Experiments 7-10, the precursor fiber sample preparation is varied with respect to spin temperature, take-up speed, draw ratio, throughput speed and airflow meter setting as shown in Table I. The degree of orientation (determined by X-ray diffraction analysis described herein) for the precursor fibers prepared in accordance with s is 1st ° And for experiments 9 and 1o 22 °. The elastic 448 747 34 recoil (ER) from 50% elongation at zero recoil time for experiments 9 and 10 is 64%. The elastic return for experiments 7 and 8 was not determined. The degree of cold stretching and hot stretching as well as the elongation rate are also shown in Table I.
De resulterande värmebehandlade mikroporösa ihåliga fibrerna testas därefter beträffande yta genom kväveabsorption såsom här beskrivits och även beträffande syreflöde. Syreflödet be- stämmes på följande sätt.The resulting heat-treated microporous hollow fibers are then tested for surface area by nitrogen absorption as described herein and also for oxygen flow. The oxygen flow is determined as follows.
Tjugo av de ihåliga mikroporösa fibrerna från varje försök med en längd av 40,6 cm anordnas i förväg i en parallell fiberknippkonfiguration och lägges därefter i öglor så att de 40 öppna ändarna av fibrerna ligger intill varandra och ligger i jämnhöjd i ett enda plan. De öppna ändarna av fiber- öglan insättes därefter i en kort längd (3l,75 mm) av ett hårt plaströr som har en inre diameter av 3,18 mm. Fibrerna belägges därefter med epoxiharts 12,7 till 15,2 cm från de öppna i ögla lagda fiberändarna. Plaströret får därefter glida ned över den hartsbelagda sektionen så att ungefär 5,1 cm av det obelagda fiberknippet skjuter fram ut ur röret var- vid de öppna ändarna av det i ögla lagda fiberknippet sträcker sig ut ur röret. När hartset har härdat renskäres de öppna ändarna av det i ögla lagda fiberknippet i jämnhöjd med plast- röret. För bevarande av den öppna cirkulariteten för de öppna fiberändarna uppnås renskärning genom att man först nedsänker fibrerna i flytande kväve, därefter doppar dem i isopropyl- alkohol för fyllning av de inre hâlrummen med vätska, åter- nedsänkning av fibrerna i flytande kväve i ungefär 1,5 minuter för frysning av alkoholen och därefter placering av dem tvärs över ett litet träblock som även är nedsänkt i det flytande kvävet. De öppna ändarna av fibrerna kan därefter med lätthet renskäras med ett rakblad mot träblocket utan skada. Rör- fiber-aggregatet förseglas därefter i en Sweglok -insats med epoxiharts som lämnar en 19,05 mm förlängning av röret expo- nerat över insatsen. Det epoxibakade fiberaggregatet insättes därefter i en l7,8 cm längd av kopparrör med 9,52 mm diameter 448 747 35 och Sweglok:C>-insatsen förseglas med lämpliga anordningar.Twenty of the hollow microporous fibers from each experiment with a length of 40.6 cm are pre-arranged in a parallel fiber bundle configuration and then placed in loops so that the 40 open ends of the fibers lie next to each other and are flush in a single plane. The open ends of the fiber loop are then inserted into a short length (31.75 mm) of a hard plastic tube having an inner diameter of 3.18 mm. The fibers are then coated with epoxy resin 12.7 to 15.2 cm from the open looped fiber ends. The plastic tube is then slid down over the resin-coated section so that approximately 5.1 cm of the uncoated fiber bundle protrudes from the tube, with the open ends of the looped fiber bundle extending out of the tube. When the resin has hardened, the open ends of the looped fiber bundle are trimmed at the same level as the plastic tube. To preserve the open circularity of the open fiber ends, clean cutting is achieved by first immersing the fibers in liquid nitrogen, then dipping them in isopropyl alcohol to fill the inner cavities with liquid, re-immersing the fibers in liquid nitrogen for about 1 hour. 5 minutes for freezing the alcohol and then placing them across a small block of wood that is also immersed in the liquid nitrogen. The open ends of the fibers can then be easily cut with a razor blade against the wooden block without damage. The tubular fiber unit is then sealed in a Sweglok insert with epoxy resin that leaves a 19.05 mm extension of the tube exposed over the insert. The epoxy-baked fiber assembly is then inserted into a 17.8 cm length of 9.52 mm diameter copper pipe 448 747 and the Sweglok: C> insert is sealed with suitable devices.
För bekväm tillgänglighet är en 3-väg T-anordning fäst till ytterändan av kopparröret (med.avseende på Sweglok-anord- ningen) och en av utgångarna hos T-anordningen är förseglad.For convenient access, a 3-way T-device is attached to the outer end of the copper tube (with respect to the Sweglok device) and one of the outlets of the T-device is sealed.
En ände av en gummislang är fäst till den öppna öppningen hos T-anordningen och den andra änden är insatt i en omvänd graderad cylinder som är fylld med vatten och nedsänkt i ett vattenbad. Syrgas ledes därefter genom de öppna fiberändarna genom fiberväggarna och uppsamlas i mätcylindern. Gastrycket hâlles först vid 0,35 kp/cmz och därefter vid 0,7 kp/cmz såsom visas i tabell I. Gasflödet (Jg) i cm3/cmz minut bestämmes ur den ekvation som här beskrivits.One end of a rubber hose is attached to the open opening of the T-device and the other end is inserted into an inverted graduated cylinder which is filled with water and immersed in a water bath. Oxygen is then passed through the open fiber ends through the fiber walls and collected in the measuring cylinder. The gas pressure is maintained first at 0.35 kp / cm 2 and then at 0.7 kp / cm 2 as shown in Table I. The gas flow (Jg) in cm 3 / cm 2 minute is determined from the equation described here.
Såsom framgår av resultaten i tabell I kan syrepermeabilitets-_ värden eller flöden större än ungefär 80 cm3/cm2 minut er- 'hållas från ihåliga mikroporösa fibrer framställda i överens- stämmelse med förfarandet enligt föreliggande uppfinning. Så- dana permeabilitetsvärden representerar när den normaliserats till flöde per mikron fiberväggtjocklek en betydande förbätt- ring framför normaliserade gaspermeabiltetsvärden för mikro- porösa filmer i flöde per mikron filmtjocklek när sådana filmer beredes i överensstämmelse med kallsträcknings/varm- sträcknings-förfarandet i den amerikanska patentskriften 3,80l,404.As can be seen from the results in Table I, oxygen permeability values or flows greater than about 80 cm 3 / cm 2 per minute can be obtained from hollow microporous fibers made in accordance with the process of the present invention. Such permeability values, when normalized to flow per micron fiber wall thickness, represent a significant improvement over normalized gas permeability values for microporous films in flow per micron film thickness when such films are prepared in accordance with the cold stretch / hot stretch process of U.S. Pat. , 80l, 404.
Det normaliserade flödet för de ihåliga mikroporösa fibrer som har en syrgaspermeabilitet vid 0,7 kp/cmz av 82,9 cm3/cmz minut erhålles exempelvis genom division av denna permeabili- tet med den genomsnittliga väggtjockleken om 15 mikron vilket ger ett normalserat flöde per mikron fiberväggtjocklek av 5,5.The normalized flow of the hollow microporous fibers having an oxygen permeability at 0.7 kp / cm 2 of 82.9 cm 3 / cm 2 minute is obtained, for example, by dividing this permeability by the average wall thickness of 15 microns, which gives a normalized flow per micron. fiber wall thickness of 5.5.
På liknande sätt uppvisar en mikroporös film framställd genom kallsträcknings/varmsträcknings-förfarandet i den amerikanska patentskriften 3,80l,404 och som har en filmtjocklek av unge- fär 25,5 mikron ett syrgasflöde av ungefär 44 cm3/cm2 minut.Similarly, a microporous film made by the cold stretching / hot stretching process of U.S. Pat. No. 3,801,404 and having a film thickness of about 25.5 microns has an oxygen flow of about 44 cm 3 / cm 2 per minute.
När detta gasflöde normalseras för jämförelse med det normali- serade gasflödet för de ihåliga mikroporösa fibrerna enligt l :itä 448 747 36 föreliggande uppfinning erhålles ett flöde per mikron film- tjocklek av 1,73. Liknande jämförelser kan göras med försöken l - 9 i exempel l.When this gas flow is normalized for comparison with the normalized gas flow of the hollow microporous fibers of the present invention, a flow per micron film thickness of 1.73 is obtained. Similar comparisons can be made with experiments l - 9 in example l.
Ihâliga mikroporösa fibrer kan sålunda framställas i överens- stämmelse med förfarandet enligt föreliggande uppfinning vilka uppvisar ett normaliserat flöde som är ungefär 3 gånger det normaliserade flödet för mikroporösa filmer framställda medelst förfarandet enligt det ovan beskrivna patentet. 1) m.nm Üov Slwn m.. maN an am am SN van øßw c.n av om men on~ on SS SSS SSS SS SS å ä 2 S~ SSS SS ...S 2 8 S3 SS S 7 ...I 0.:.. SS SS .SSS 3 S 2 2 SS S3 ...m 2 SS S3 SS S 4 ...S S2 SS I SSS .SS 3 3 2 än S3 ...S 2. SS SSS SS S 7 .Thus, hollow microporous fibers can be prepared in accordance with the process of the present invention which have a normalized flow which is about 3 times the normalized flow of microporous films produced by the process of the above-described patent. 1) m.nm Üov Slwn m .. maN an am am SN van øßw cn av om men on ~ on SS SSS SSS SS SS å ä 2 S ~ SSS SS ... S 2 8 S3 SS S 7 ... I 0.: .. SS SS .SSS 3 S 2 2 SS S3 ... m 2 SS S3 SS S 4 ... S S2 SS I SSS .SS 3 3 2 than S3 ... S 2. SS SSS SS S 7.
QS 12 S2 S S2 SS äS å S .SS SSS SS âS SS S3 SS S.QS 12 S2 S S2 SS äS å S .SS SSS SS âS SS S3 SS S.
No. SS... få 12 S GS ...S âS å S SS SSS ...S SS SS S3 SSS S 4 QR SJS S12 SS SS SS S å S SS S2 S... SSS SS S3 mä v ...SS SSS SáS SS SS SS 8 OS S SS SSS ...S SS SS 2.... ES S SSS S2 SJS SS S3 3 ä .QS S SN SSS Sá âS SS SS.. SSS ~ 93 máS SáS SS SS 3 3 SS S ES ...SS S6 âS 2 âm SS .S -l ^=Se ^cSe a . ESSMQS SK. :Sa S3 .KS SK. mv ä.. E.No. SS ... få 12 S GS ... S âS å S SS SSS ... S SS SS S3 SSS S 4 QR SJS S12 SS SS SS S å S SS S2 S ... SSS SS S3 mä v ... SS SSS SáS SS SS SS 8 OS S SS SSS ... S SS SS 2 .... ES S SSS S2 SJS SS S3 3 ä .QS S SN SSS Sá âS SS SS .. SSS ~ 93 máS SáS SS SS 3 3 SS S ES ... SS S6 âS 2 âm SS .S -l ^ = Se ^ cSe a. ESSMQS SK. : Sa S3 .KS SK. mv ä .. E.
EU mx EU ax | Gw mcw \wv uxuowu .Emflw .EmSw maa: :ana uwn um: ~ ÛQNSÃS. -mama ISESSS Sw.. SUoÉSS 602; Sö? 33» wëSfSSwuw -SÉ -SSS -Eu 3 ...då ànws LSS» S S »SS »SS mSS ...cS -S3 -mms -..så u .E Ewu:cwE\ Ev Hwuww |wm> www: mcwc mcSc|uuSnm|uuS:m luuwcm |mø|mm:S:|mm:mm|mmcS: o ~ \mE . N HwnS« uwuwmnm :wc uxomuuwnxomuum :Eon :Eon :Eos :man ummuw :soc :map .mämv xmm mwmwu nä.. .SS .SwnSS -Ba LFSES HSSSS .av Lä Lö .hwšq Lš 13 -än LESmw LÉ I w S3 SBS .åooF .små |mmm> wucS mSS mSS . hfiSaTuuScm . ||||||||||||| a..EU mx EU ax | Gw mcw \ wv uxuowu .Em fl w .EmSw maa:: ana uwn um: ~ ÛQNSÃS. -mama ISESSS Sw .. SUoÉSS 602; So? 33 »wëSfSSwuw -SÉ -SSS -Eu 3 ... då ànws LSS» SS »SS» SS mSS ... cS -S3 -mms - .. så u .E Ewu: cwE \ Ev Hwuww | wm> www: mcwc mcSc | uuSnm | uuS: m luuwcm | mø | mm: S: | mm: mm | mmcS: o ~ \ mE. N HwnS «uwuwmnm: wc uxomuuwnxomuum: Eon: Eon: Eos: man ummuw: soc: map .mämv xmm mwmwu nä .. .SS .SwnSS -Ba LFSES HSSSS .av Lä Lö .hwšq Lš 13 -än LESmw LÉ I w S3 SBS .åooF .small | mmm> wucS mSS mSS. h fi SaTuuScm. |||||||||||||| a ..
Lä: Lä... wnnnmlSßwnmzmaw _ :wo :mm .n 448 747 38 Jämförelseexempel 1 Exempel 1 upprepas med undantag av att den inre diametern för prekursorfibern reduceras till under 140 mikron som visas i tabell II. Graden av och töjningshastigheten för kallsträck- ningen och varmsträckningen samt processvariablerna är även sammanställda 1 tabell II. Observera att den mikroporösa ihåliga fiberväggtjockleken antages förbli väsentligen oför- ändrad och har icke bestämts empiriskt.Lä: Lä ... wnnnmlSßwnmzmaw _: wo: mm .n 448 747 38 Comparative Example 1 Example 1 is repeated except that the inner diameter of the precursor fiber is reduced to below 140 microns as shown in Table II. The degree and elongation rate of the cold stretch and the hot stretch as well as the process variables are also compiled in Table II. Note that the microporous hollow fiber wall thickness is assumed to remain substantially unchanged and has not been determined empirically.
Försöken l - 10 åskådliggör den reducerade syrepermeabili- tet som erhålles när prekursorfiberinnerdiametern i genom- snitt uppgår till väsentligen under 140 mikron, exempelvis ungefär 86 mikron, jämfört med den gas permeabilitet som er- hölls från försöken i exempel I som utnyttjade prekursor- fiberinnerdiametrar överstigande l40 mikron. Det högsta syre- flöde som erhölls var endast l0,l cm3/cmz minut.Experiments 1-10 illustrate the reduced oxygen permeability obtained when the average precursor fiber inner diameter is substantially below 140 microns, for example about 86 microns, compared to the gas permeability obtained from the experiments in Example I which used the precursor fiber inner diameter. l40 microns. The maximum oxygen flow obtained was only 1.0 cm3 / cm 2 per minute.
Försöken 7 - 10 åskådliggör en väsentlig reduktion i gas- permeabiltet när varmsträckningssteget elimineras eller töj- ningsförhållandet väljes så att graden av kallsträckning är större än graden av varmsträckning.Experiments 7 - 10 illustrate a significant reduction in the gas permeability when the hot stretching step is eliminated or the elongation ratio is selected so that the degree of cold stretching is greater than the degree of warm stretching.
Försöken ll - 14 åskådliggör misslyckade försök att förbättra gaspermeabilteten för kallsträckta fibrer genom att låta dem avspännas 10% (d.v.s. försöken ll och 12) och genom att låta de kallsträckta fibrerna avspännas 10% vid en temperatur av l30°C (d.v.s. försöken 13 och 14).Experiments 11 - 14 illustrate unsuccessful attempts to improve the gas permeability of cold stretched fibers by allowing them to relax 10% (ie experiments 11 and 12) and by allowing the cold stretched fibers to relax 10% at a temperature of 130 ° C (ie runs 13 and 14). ).
Försöken l5 - 26 åskådliggör de gaspermeabiltetsvärden som uppnås vid varierande processbetingelser genom användning av genomsnittliga inre prekursorfiberdiametrar av 110 mikron.Experiments 15-26 illustrate the gas permeability values obtained under varying process conditions using average internal precursor fiber diameters of 110 microns.
Såsom framgår därav reduceras gaspermeabilteten väsentligt i jämförelse med gasflödet för prekursorfibrer som har genom- snittliga inre diametrar som användes 1 försöken i exempel . 448-747 9 3 ß.mfi F! n u .As can be seen, the gas permeability is significantly reduced compared to the gas flow for precursor fibers having average inner diameters used in the experiments in examples. 448-747 9 3 ß.m fi F! now .
ID Q' Q' F) Lñ F) v-I u-l 1-0 F! Pl O ß m.~ H.v fi.v o v.m m.m v.m m.æ m.HH o.m m A w a v Q m o fm Q I v.m ~.o~ v-l O C) c u m.a &u\mx Eo\mx N »_ m~.o ^uøcflE mEo\mEoo mnnfluwuæw «.m m.~w w.m~ m.~m ~.@~ m.~m ~.m~ w.«@ ~.m~ @.«@ >.H~ @.«@ m.- w.«w ~.°v w.«@ ~.m~ w.«w >.>m @.«@ H.~« w.«@ m.- w.«@ H.m~ w.«w :Ä møfifl -vann fim nwnwë \~eo |~m>| s, www »Wu .emflø wucfi mfifi :UJHEW IEOC aaxnou mm mm mm om om om om on ofi om om oofi com Åmfle \w. um: |@flu |mm: mmcfl: |fima_ ofi. om ow oo om om om oo Ao owflo o w mcflfl |xUWH#w|¥UmMum 1EHm> cflfi >.m~ m.>- øfifi >.mH m.-H ofifi m.mH m.ßmH mm w.@fl m.m~H mm @.@H m.m~H Qofi @.@~ m.m- .QQH @.mH m.m~H ON @.m~ m.m~H °~ @.@H m.m~H o~ @.mH m.m~H ON w.mH m.m~H QN w.mH m.m~H °~ w.uH m.m~H gwfl :@_ _ axuowß .Emflo ÅUQWN. |mmm> ~w»»> w wflfl wflfi m=H=|@ufi=w1@»fi=m IEOG IEOC ffiflßx |wo |@ø com com com com com com oom oom oom com oom com com Acfiä \a. um: fmflp :mms amma ««o~fi m.« mwfi vfl «o~H m.w wwfi vfl «o~fi m.« æwa vfi m.ww o.w ewa ßfl m.mæ o.v owfi ßfi m.oæ o.< o<fl ßfl m.wm o.v eva ßfi m.ww o.« owfl ßfi m.om o.« owfl »H m.mw o.v eva ßfl m.mæ o.w ovfi ßfi ~.ww o.v eva ßfi m.mw o.v ovfl ßfi .« Acfle Å V mn \@o .smflv mcfin lqmfi gm; wH=fl|flHw»w |Hmn fmfiu mflfl |=H -www |m~= xuuficm uwøummcficlmmcwmammcfic Iso: awfiu lmmuw :Eon :mo :unna :ua uww m mvm mvm mvm omm omm omm omm omm omm omm omm omm omm U0 ma mm Hm ofi r-INFIQI-flwßæ HC .mëwu xmm ummo lccfimm :nom 40 448 747' «.«~ @.°H m.>~ .m.~w Hm m~H ON >.~H m.>~H OHH m.« w@H HH Qom m«~ w~ w.m~ H.QH m.mm m.Næ mmfl mmfi om ß.mH m.ßmfi ofifl m.w wwfl vfl com www mN a.NN >.m a.mn m.Næ mwfl mwfl ON ß.mH m.ßmH ofifi m.v æmfl vfi com men vw °.H~ °.@H m.mm m.~@ m~ www" ON ß.~H m.>mH OHH ~.« w@H HH Qom mv~ m~ N.æfl ß.m .æ.ßm m.Næ oflfl OHH QN ß.mH m.ßmH QHH m.v mwfl vä com mvw Nw m.°~ @.m m.°« m.~m w~ CHH CN >.~H m.>mH OHH m.« mwH HH Qom m<~ HN o.ßfl m.ß OZ m.Nm vw oofi om h.mfi m.ßmH QHH m.v wwfl va com mvm oN o.mN ß.mH m.Nm m.Nw ON oæ oN >.mH m.ßmH oflfl m.v æwfi va som mvm mfl w.mN m.oH OZ m.Næ wa mm om ß.mH m.>mH ofifl m.v mwfl va oom mwm æfl m.m~ ~.°H m.°m m.~@ QHH om ON >.~H m.>mH QHH m.« QWH HH Qom mH~ >H m.- «.HH m.w~ m.~w Q» Om ON >.mH m.>«H QHH ~.« mmH HH Qom www QH m.«~ H.°H m.Hm m.~æ HH om ON >.mH m«ß~H QHH m.« æ@H HH cam m«~ MH «.> <.fi ~.~H m.~æ - 0 QHH ~.mH m.>flH ¥«°HH ~.q mwH HH . oem m«~ HH . Gå H\ _ ^:flE ñcflš ïß Hwwfi xumw% .ämflm E@fiw wcflc mn \mv \Ev mcfla Q | _ _ ._ ncmfi um: um: ~eu\@H. eu\¶H -@=«; Nm: HUQQVHV Hu°m~. |@@m> H@HHH mH=H|HHw»m -Hmn |@H» |@H~ ß mm o Hm zwnuë | av w w mflfl maa mflfi lcfi :www :mms :mms H Hu=:Ha \ e. |Hw> ummfl maHa m:H=|»»H=m|uuH=m :»»H=w «wø«mw:H=|mm=«@|wm:H: oo Hc _H ~Eo\mE0v w uwuuwnmmcflc nxuwuumaxumuum :Eon :Eon :Eos lmfim vmmuø :Eos :maa .mEwu xmm mfloflmwnäm um uønflm xwma |Eum> :Hama :mo :wo :wo nuwøq nun |wo :mms uccflmw :Hmm _ Hmm .e«Hø wucfl »HH fuuflcm :Eos Q H.w»uo«. mH HH H m m <|H uaau u i.. 448 747 40a llf * Fibrer tillåtes avspännas 10% efter kallsträckning ll' xx Fibrer tillåtes avspännas 10% vid l30°C ämï ND = icke bestämt rå? *** Fiberinnerdiameter bestämd genom beräkningar baserade nå; på antagandet att inre diametern för prekursorfibern ng~ krymper ungefär 25% under bearbetning. 448 747 41 Jämförelseexempel II Exempel l försök l upprepas med avseende på framställning av prekursorfibern. Prekursorfiberprov utlöpes därefter vid l40°C i 30 minuter vid konstant längd, kallsträckes 100% vid en töjningshastighet av 20%/minut och en temperatur av 25°C och värmebehandlas därefter vid olika temperaturer av l40°C, l45°C, l50°C och l55°C i 30 minuter. När värmebehandlings- temperaturen är densamma som utlöpningstemperaturen, d.v.s. l40°C, krymper fibrerna och rullas ihop. Vid en värmebehand- lingstemperatur något över1nflfipningstemperaturen, d.v.s. 14500 krymper fibrerna men i mindre utsträckning. När värmebehand- lingstemperaturen är 150 eller 155°C iakttages icke någon krympning. Om den värmebehandlingstid som användes vid l50°C och lS5°C reduceras väsentligt under 30 minuter kommer krymp- ning återigen att iakttagas.ID Q 'Q' F) Lñ F) v-I u-l 1-0 F! Pl O ß m. ~ Hv fi. Vo vm mm vm m.æ m.HH om m A wav Q mo fm QI vm ~ .o ~ vl OC) cu ma & u \ mx Eo \ mx N »_ m ~ .o ^ uøc fl E mEo \ mEoo mnn fl uwuæw «.m m. ~ w wm ~ m. ~ m ~. @ ~ m. ~ m ~ .m ~ w.« @ ~ .m ~ @. «@> .H ~ @.« @ m.- w. «w ~. ° v w.« @ ~ .m ~ w. «w>.> m @.« @ H. ~ «w.« @ m.- w. «@ Hm ~ w . «W: Ä mø fifl -vann fi m nwnwë \ ~ eo | ~ m> | s, www »Wu .em fl ø wuc fi m fifi: UJHEW IEOC aaxnou mm mm mm om om om om on o fi om om oo fi com Åm fl e \ w. um: | @ fl u | mm: mmc fl: | fi ma_ o fi. om ow oo om om om oo Ao ow fl o ow mc flfl | xUWH # w | ¥ UmMum 1EHm> c flfi> .m ~ m.> - ø fifi> .mH m.-H o fifi m.mH m.ßmH mm w. @ fl mm ~ H mm @. @ H mm ~ H Qo fi @. @ ~ Mm- .QQH @ .mH mm ~ H ON @ .m ~ mm ~ H ° ~ @. @ H mm ~ H o ~ @ .mH mm ~ H ON w.mH mm ~ H QN w.mH mm ~ H ° ~ w.uH mm ~ H gw fl: @_ _ axuowß .Em fl o ÅUQWN. | mmm> ~ w »»> w w flfl w flfi m = H = | @u fi = w1 @ »fi = m IEOG IEOC f fifl ßx | wo | @ ø com com com com com oom oom oom com oom com com Ac fi ä \ a. um: fm fl p: mms amma «« o ~ fi m. «mw fi v fl« o ~ H mw ww fi v fl «o ~ fi m.« æwa v fi m.ww ow ewa ß fl m.mæ ov ow fi ß fi m.oæ o. < o <fl ß fl m.wm ov eva ß fi m.ww o. «ow fl ß fi m.om o.« ow fl »H m.mw ov eva ß fl m.mæ ow ov fi ß fi ~ .ww ov eva ß fi m.mw ov ov fl ß fi. «Ac fl e Å V mn \ @o .sm fl v mc fi n lqm fi gm; wH = fl | fl Hw »w | Hmn fm fi u m flfl | = H -www | m ~ = xuu fi cm uwøummc fi clmmcwmammc fi c Iso: aw fi u lmmuw: Eon: mo: ude: ua uww m mvm mvm mvm mvm omm omm omm omm omm omm ma mm Hm o fi r-INFIQI- fl wßæ HC .mëwu xmm ummo lcc fi mm: nom 40 448 747 '«.« ~ @. ° H m.> ~ .m. ~ w Hm m ~ H ON>. ~ H m.> ~ H OHH m. «W @ H HH Qom m« ~ w ~ wm ~ H.QH m.mm m.Næ mm fl mm fi om ß.mH m.ßm fi o fifl mw ww fl v fl com www mN a.NN> .m a .mn m.Næ mw fl mw fl ON ß.mH m.ßmH o fifi mv æm fl v fi com men vw ° .H ~ °. @ H m.mm m. ~ @ m ~ www "ON ß. ~ H m.> mH OHH ~. «W @ H HH Qom mv ~ m ~ N.æ fl ß.m .æ.ßm m.Næ o flfl OHH QN ß.mH m.ßmH QHH mv mw fl vä com mvw Nw m. ° ~ @ .m m. ° «m. ~ Mw ~ CHH CN>. ~ H m.> MH OHH m.« MwH HH Qom m <~ HN o.ß fl m.ß OZ m.Nm vw oo fi om h.m fi m.ßmH QHH mv ww fl va com mvm oN o.mN ß.mH m.Nm m.Nw ON oæ oN> .mH m.ßmH o flfl mv æw fi va som mvm m fl w.mN m.oH OZ m.Næ wa mm om ß.mH m. > mH o fifl mv mw fl va oom mwm æ fl mm ~ ~. ° H m. ° m m. ~ @ QHH om ON>. ~ H m.> mH QHH m. «QWH HH Qom mH ~> H m.-«. HH mw ~ m. ~ W Q »Om ON> .mH m.>« H QHH ~. «MmH HH Qom www QH m.« ~ H. ° H m.Hm m. ~ Æ HH om ON> .mH m «Ss ~ H QHH m. «Æ @ H HH cam m« ~ MH «.> <.Fi ~. ~ H m. ~ Æ - 0 QHH ~ .mH m.> Fl H ¥« ° HH ~ .q mwH HH. oem m «~ HH. Go H \ _ ^: fl E ñc fl š ïß Hww fi xumw% .äm fl m E @ fi w wc fl c mn \ mv \ Ev mc fl a Q | _ _ ._ ncm fi um: um: ~ eu \ @H. eu \ ¶H - @ = «; Nm: HUQQVHV Hu ° m ~. | @@ m> H @ HHH mH = H | HHw »m -Hmn | @H» | @ H ~ ß mm o Hm zwnuë | av ww m flfl maa m flfi lc fi: www: mms: mms H Hu =: Ha \ e. | Hw> umm fl maHa m: H = | »» H = m | uuH = m: »» H = w «wø« mw: H = | mm = «@ | wm: H: oo Hc _H ~ Eo \ mE0v w uwuuwnmmc fl c nxuwuumaxumuum: Eon: Eon: Eos lm fi m vmmuø: Eos: maa .mEwu xmm m fl o fl mwnäm um uøn fl m xwma | mo: Eum>: : wo nuwøq nun | wo: mms ucc fl mw: Hmm _ Hmm .e «Hø wuc fl» HH fuu fl cm: Eos Q Hw »uo«. mH HH H m m <| H uaau u i .. 448 747 40a llf * Fibers are allowed to relax 10% after cold stretching ll 'xx Fibers are allowed to relax 10% at l30 ° C amï ND = not determined raw? *** Fiber inner diameter determined by reach based calculations; on the assumption that the inner diameter of the precursor fiber ng ~ shrinks about 25% during processing. 448 747 41 Comparative Example II Example 1 Experiment 1 is repeated with respect to the preparation of the precursor fiber. Precursor fiber samples are then run at 140 ° C for 30 minutes at constant length, cold stretched 100% at an elongation rate of 20% / minute and a temperature of 25 ° C and then heat treated at various temperatures of 140 ° C, 145 ° C, 150 ° C. and 155 ° C for 30 minutes. When the heat treatment temperature is the same as the annealing temperature, i.e. l40 ° C, the fibers shrink and roll up. At a heat treatment temperature slightly above the opening temperature, i.e. 14500 shrinks the fibers but to a lesser extent. When the heat treatment temperature is 150 or 155 ° C, no shrinkage is observed. If the heat treatment time used at 150 ° C and 150 ° C is significantly reduced over 30 minutes, shrinkage will again be observed.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US1174079A | 1979-02-13 | 1979-02-13 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE8001101L SE8001101L (en) | 1980-09-26 |
SE448747B true SE448747B (en) | 1987-03-16 |
Family
ID=21751774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8001101A SE448747B (en) | 1979-02-13 | 1980-02-12 | MICROPOROSA POLYPROPENE FIBERS, PROCEDURES FOR PREPARING THEREOF AND THEIR USE IN A HYDROGEN ACID DEVICE |
Country Status (17)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS55107507A (en) |
AU (1) | AU5517980A (en) |
BE (1) | BE881668A (en) |
BR (1) | BR8000691A (en) |
CA (1) | CA1167211A (en) |
CH (1) | CH636648A5 (en) |
DD (1) | DD149089A5 (en) |
DE (1) | DE3003400A1 (en) |
FR (1) | FR2449142A1 (en) |
GB (1) | GB2041821B (en) |
IE (1) | IE800270L (en) |
IL (1) | IL59353A (en) |
IT (1) | IT1208466B (en) |
NL (1) | NL8000862A (en) |
PL (1) | PL221980A1 (en) |
SE (1) | SE448747B (en) |
ZA (1) | ZA80465B (en) |
Families Citing this family (42)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5215627A (en) * | 1975-07-09 | 1977-02-05 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Porous polypropylene hollow fibers and a process for manufacturing the m |
US4530809A (en) * | 1980-10-14 | 1985-07-23 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Process for making microporous polyethylene hollow fibers |
JPS5766114A (en) * | 1980-10-14 | 1982-04-22 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Porous polyethylene hollow fiber and its production |
US4405688A (en) * | 1982-02-18 | 1983-09-20 | Celanese Corporation | Microporous hollow fiber and process and apparatus for preparing such fiber |
JPS5924732A (en) * | 1982-08-02 | 1984-02-08 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Hydrophilic porous membrane and its production |
US4490431A (en) * | 1982-11-03 | 1984-12-25 | Akzona Incorporated | 0.1 Micron rated polypropylene membrane and method for its preparation |
US4715953A (en) * | 1983-04-01 | 1987-12-29 | Baxter Travenol Laboratories, Inc. | Hollow fiber separation device manifold |
JPS59196706A (en) * | 1983-04-22 | 1984-11-08 | Dainippon Ink & Chem Inc | Heterogenous membrane and preparation thereof |
DE3477406D1 (en) * | 1983-12-28 | 1989-04-27 | Ube Industries | Process of producing porous thermoplastic resin article |
JPS61146308A (en) * | 1984-12-21 | 1986-07-04 | Ube Ind Ltd | Preparation of porous polypropylene hollow yarn or film |
US4741829A (en) * | 1985-06-27 | 1988-05-03 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Composite hollow fibers and method of making same |
EP0269213A3 (en) * | 1986-09-19 | 1990-03-28 | Celanese Corporation | Method and apparatus for forming a package of plural separable fibers, and the package of fibers thus formed |
JPH022849A (en) * | 1987-06-26 | 1990-01-08 | Ube Ind Ltd | Porous hollow yarn membrane |
CA1323271C (en) * | 1987-07-11 | 1993-10-19 | Takanori Anazawa | Membrane-type artificial lung and method of using it |
DE3850344T2 (en) * | 1987-10-29 | 1994-11-03 | Terumo Corp | Oxygenator with porous hollow fiber membranes. |
US5013439A (en) * | 1988-05-12 | 1991-05-07 | Hoechst Celanese Corporation | Microporous membranes having increased pore densities and process for making the same |
EP0342026B1 (en) * | 1988-05-12 | 1995-10-18 | Hoechst Celanese Corporation | Microporous membranes having increased pore densities and process for making the same |
JPH0214011A (en) * | 1988-06-27 | 1990-01-18 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Porous polyethylene fiber |
JPH0724742B2 (en) * | 1988-07-25 | 1995-03-22 | テルモ株式会社 | Polypropylene porous hollow fiber membrane and method for producing the same |
US5232642A (en) * | 1991-02-08 | 1993-08-03 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Process of making porous polypropylene hollow fiber membrane of large pore diameter |
US6368990B1 (en) | 1997-08-04 | 2002-04-09 | Bba Nonwovens Sweden Ab | Fabrics formed of hollow filaments and fibers and methods of making the same |
CA2365817A1 (en) | 2001-12-11 | 2003-06-11 | Pierre Cote | Methods of making stretched filtering membranes and membrane modules |
CZ2002184A3 (en) * | 2002-01-16 | 2003-09-17 | Eidos, S. R. O. | Microporous membrane hollow fibers with longitudinally variable mechanical and filtration properties and process of their preparation |
JP5204384B2 (en) | 2006-05-19 | 2013-06-05 | 富士フイルム株式会社 | Crystalline polymer microporous membrane, method for producing the same, and filter for filtration |
JP5220369B2 (en) | 2007-09-04 | 2013-06-26 | 富士フイルム株式会社 | Crystalline polymer microporous membrane, method for producing the same, and filter for filtration |
JP4863970B2 (en) | 2007-11-16 | 2012-01-25 | 富士フイルム株式会社 | Crystalline polymer microporous membrane, method for producing the same, and filter for filtration |
JP4937977B2 (en) | 2008-09-02 | 2012-05-23 | 富士フイルム株式会社 | Crystalline polymer microporous membrane, method for producing the same, and filter for filtration |
US9132390B2 (en) | 2009-03-26 | 2015-09-15 | Bl Technologies Inc. | Non-braided reinforced holow fibre membrane |
BRPI1010064A2 (en) | 2009-06-26 | 2016-04-19 | Bl Technologies Inc | "Method for producing a reinforced hollow fiber membrane, apparatus for producing a hollow fiber membrane and hollow fiber membrane" |
JP5220698B2 (en) | 2009-07-06 | 2013-06-26 | 富士フイルム株式会社 | Crystalline polymer microporous membrane, method for producing the same, and filter for filtration |
JP2011072920A (en) | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fujifilm Corp | Crystalline polymer micro-porous membrane, method for producing the same, and filter for filtration |
JP5528070B2 (en) | 2009-11-25 | 2014-06-25 | 富士フイルム株式会社 | Crystalline polymer microporous membrane for filtration filter, method for producing the same, and filter for filtration |
JP5470140B2 (en) | 2010-03-31 | 2014-04-16 | 富士フイルム株式会社 | Crystalline polymer microporous membrane and filter for filtration |
JP2012011369A (en) | 2010-06-01 | 2012-01-19 | Fujifilm Corp | Crystalline polymer microporous membrane, method for manufacturing the same, and filter for filtering |
HUE061170T2 (en) | 2010-09-15 | 2023-05-28 | Bl Technologies Inc | Method to make yarn-reinforced hollow fibre membranes around a soluble core |
US8529814B2 (en) | 2010-12-15 | 2013-09-10 | General Electric Company | Supported hollow fiber membrane |
US9321014B2 (en) | 2011-12-16 | 2016-04-26 | Bl Technologies, Inc. | Hollow fiber membrane with compatible reinforcements |
US9643129B2 (en) | 2011-12-22 | 2017-05-09 | Bl Technologies, Inc. | Non-braided, textile-reinforced hollow fiber membrane |
US9022229B2 (en) | 2012-03-09 | 2015-05-05 | General Electric Company | Composite membrane with compatible support filaments |
US8999454B2 (en) | 2012-03-22 | 2015-04-07 | General Electric Company | Device and process for producing a reinforced hollow fibre membrane |
US9227362B2 (en) | 2012-08-23 | 2016-01-05 | General Electric Company | Braid welding |
CZ2012772A3 (en) * | 2012-11-12 | 2014-01-02 | Vysoké Učení Technické V Brně | Method of roughening hollow polymeric fibers |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3558764A (en) * | 1966-09-06 | 1971-01-26 | Celanese Corp | Process for preparing microporous film |
BE758823A (en) * | 1969-11-13 | 1971-05-12 | Celanese Corp | OPEN-CELL MICROPOROUS POLYMER FILM AND ITS OBTAINING |
US3801404A (en) * | 1970-10-28 | 1974-04-02 | Celanese Corp | Novel open-celled microporous film |
JPS5215627A (en) * | 1975-07-09 | 1977-02-05 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Porous polypropylene hollow fibers and a process for manufacturing the m |
US4020230A (en) * | 1975-10-03 | 1977-04-26 | The Dow Chemical Company | Microporous polyethylene hollow fibers and process of preparing them |
JPS5938322B2 (en) * | 1976-04-30 | 1984-09-17 | 東洋紡績株式会社 | Microporous hollow fiber and its manufacturing method |
JPH05338715A (en) * | 1992-06-12 | 1993-12-21 | Murata Mach Ltd | Stacker crane |
-
1980
- 1980-01-25 ZA ZA00800465A patent/ZA80465B/en unknown
- 1980-01-31 DE DE19803003400 patent/DE3003400A1/en not_active Withdrawn
- 1980-02-04 AU AU55179/80A patent/AU5517980A/en not_active Abandoned
- 1980-02-05 BR BR8000691A patent/BR8000691A/en unknown
- 1980-02-10 IL IL59353A patent/IL59353A/en unknown
- 1980-02-12 DD DD80219019A patent/DD149089A5/en unknown
- 1980-02-12 GB GB8004710A patent/GB2041821B/en not_active Expired
- 1980-02-12 CH CH114480A patent/CH636648A5/en not_active IP Right Cessation
- 1980-02-12 IE IE800270A patent/IE800270L/en unknown
- 1980-02-12 IT IT8019858A patent/IT1208466B/en active
- 1980-02-12 BE BE0/199356A patent/BE881668A/en not_active IP Right Cessation
- 1980-02-12 NL NL8000862A patent/NL8000862A/en not_active Application Discontinuation
- 1980-02-12 FR FR8003065A patent/FR2449142A1/en active Granted
- 1980-02-12 SE SE8001101A patent/SE448747B/en not_active IP Right Cessation
- 1980-02-13 PL PL22198080A patent/PL221980A1/xx unknown
- 1980-02-13 JP JP1559280A patent/JPS55107507A/en active Pending
- 1980-02-13 CA CA000345473A patent/CA1167211A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR8000691A (en) | 1980-10-14 |
FR2449142B1 (en) | 1983-01-21 |
IT8019858A0 (en) | 1980-02-12 |
JPS55107507A (en) | 1980-08-18 |
SE8001101L (en) | 1980-09-26 |
AU5517980A (en) | 1980-08-21 |
IL59353A (en) | 1982-02-28 |
CH636648A5 (en) | 1983-06-15 |
IT1208466B (en) | 1989-07-10 |
NL8000862A (en) | 1980-08-15 |
GB2041821A (en) | 1980-09-17 |
DE3003400A1 (en) | 1980-08-14 |
GB2041821B (en) | 1983-01-26 |
PL221980A1 (en) | 1980-11-03 |
BE881668A (en) | 1980-08-12 |
ZA80465B (en) | 1981-08-26 |
CA1167211A (en) | 1984-05-15 |
DD149089A5 (en) | 1981-06-24 |
FR2449142A1 (en) | 1980-09-12 |
IE800270L (en) | 1980-08-13 |
IL59353A0 (en) | 1980-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE448747B (en) | MICROPOROSA POLYPROPENE FIBERS, PROCEDURES FOR PREPARING THEREOF AND THEIR USE IN A HYDROGEN ACID DEVICE | |
US4405688A (en) | Microporous hollow fiber and process and apparatus for preparing such fiber | |
US4541981A (en) | Method for preparing a uniform polyolefinic microporous hollow fiber | |
SE448888B (en) | PROCEDURE FOR PREPARING MICROPOROSA HIGHLY FIBERS | |
EP0050399B1 (en) | Microporous polyethylene hollow fibers and a process for preparing the same | |
US4138459A (en) | Process for preparing a microporous polymer film | |
Stepaniak et al. | An examination of the crystal structures present in nylon‐6 fibers | |
US5013439A (en) | Microporous membranes having increased pore densities and process for making the same | |
EP0126994B1 (en) | Porous regenerated cellulose hollow fiber and process for preparation thereof | |
NO133063B (en) | ||
JPS59196706A (en) | Heterogenous membrane and preparation thereof | |
JP4456307B2 (en) | Hollow fiber bundle for blood and plasma processing apparatus and method for producing the same | |
US4530809A (en) | Process for making microporous polyethylene hollow fibers | |
Yang et al. | Effect of post-drawing on the mechanical and mass transfer properties of polyacrylonitrile hollow fiber membranes | |
EP0175948B1 (en) | Method for manufacture of hollow fibers for dialysis | |
US7364659B2 (en) | Preparation of asymmetric polyethylene hollow fiber membrane | |
DE2805189A1 (en) | HOLLOW FIBER MEMBRANES MADE FROM AETHYLENE MIXED POLYMERISATES AND THEIR USE | |
CA1107020A (en) | Cellulose acetate hollow fiber and method for making same | |
US4859535A (en) | Porous hollow-fiber | |
CZ2002184A3 (en) | Microporous membrane hollow fibers with longitudinally variable mechanical and filtration properties and process of their preparation | |
KR940001854B1 (en) | Microporous membranes with increased pore density and preparation method thereof | |
JPS6342006B2 (en) | ||
CN116688775A (en) | High-degassing polyolefin hollow fiber membrane and preparation method and application thereof | |
CN114733366A (en) | Preparation method of asymmetric hollow fiber membrane | |
DE2055193A1 (en) | Open cell microporous films and processes for their manufacture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8001101-8 Effective date: 19880318 Format of ref document f/p: F |