ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Неравномерность свойств волокон, возникшая при формовании из "Физико-химические основы процессов формирования химических волокон" Вследствие изменения термодинамических параметров системы или состава (в результате химической реакции, удаления части растворителя или введения осадителя) расплав или раствор при формовании оказывается в метастабильном состоянии с точки зрения фазовых переходов жидкость — газ. При возникновении условий, способствующих выходу системы из метастабильного состояния, выделяются пузырьки газовой фазы, нарушающие стабильность формования или ухудшающие качество получаемых волокон и пленок. [c.207] Таким образом, сама возможность формования волокон, особенно проведение высокоинтенсивных процессов, в ряде случаев определяется наличием определенных термодинамических затруднений в фазовых переходах жидкость — газ. Это наблюдается во всех случаях, когда система пересыщена растворенным газом или перегрета выше температуры кипения растворителя. [c.207] Рассмотрение фазовых переходов в дисперсных системах (см. гл. 8) полностью применимо к случаю фазовых переходов жидкость— газ во время формования [20]. [c.207] При изменении давления или температуры над расплавом или раствором полимера, давление газа или пара Р над которыми соответствует насыщению, они становятся перегретыми или пересыщенными 2 Р ) или недосыщенными (Р2 Р ). [c.207] На образование зародыша газовой фазы в полимерной массе большое влияние оказывает наличие твердых включений или наличие других твердых поверхностей. [c.208] При краевом угле смачивания, равном нулю, т. е. при полном смачивании, это выражение превращается в выражение (8.3). При полном несмачивании, т. е. при угле 0 = 18О°С, это выражение равно нулю, и возникновение зародышей газовой фазы пойдет без термодинамических затруднений. Это также хорошо иллюстрирует рис. 11.2, где представлена зависимость А2=/(0), выраженная в относительных единицах. Образование зародышей на вогнутой твердой поверхности (в трещинах, царапинах) облегчается в еще большей степени [20 21 23]. [c.208] После образования зародышей рост пузырьков газовой (паровой) фазы происходит без каких бы то ни было термодинамических затруднений, что следует из формулы (8.3) и рис. 8.1. [c.208] Выведенные закономерности показывают, что при отсутствии в полимерной массе пузырьков газа наличие твердых частиц может служить причиной нарушения процесса вследствие выделения на них пузырьков газовой (паровой) фазы, причем с тем большей вероятностью, чем больше температура и степень перегрева. [c.208] Поэтому температура полимерной массы должна быть по возможности не выше температуры кипения летучих компонентов и может существенно превышать таковую только при условии отсутствия загрязняющих частиц. [c.209] Термодинамическая нестабильность процессов формования с выделением паровой или газовой фазы выше температуры кипения летучего компонента не является препятствием для нормального протекания процесса и не оказывает заметного влияния на качество получаемых волокон, если образование пузырьков газовой (паровой) фазы при этом кинетически заторможено (мала вероятность образования зародышей), а выделение газов или испарение растворителя происходит путем молекулярной диффузии через поверхность формующегося волокна в окружающую среду. [c.209] При возникновении термодинамических условий, облегчающих выделение. микроучастков или паровой фазы, ход процесса формования резко нарушается. При понижении давления и повышении температуры растворимость газов падает, пересыщение растет и вероятность выделения газовых пузырей при формовании экспоненциально повышается. [c.209] Наличие в прядильном расплаве или растворе посторонних, плохо смачиваемых включений резко уменьшает стабильность формования, так как каждая частица с размером выше критического приводит к возникновению пузырька, обрыву волокна или завариванию отверстий фильеры [20, 23]. [c.209] В табл. 11.1 рассмотрены основные условия процессов формования различных волокон, связанные с возможностью выделения газов, нарушающих процесс. [c.209] Наибольшее количество газообразных соединений выделяется при формовании волокон по сухому методу с испарением растворителей выше температуры их кипения и при формовании вискозных волокон. [c.209] Выделение большого количества газов при формовании вискозных волокон (12—15 м на 1 м вискозы) обусловливает значительные пересыщения, соответствующие большой вероятности выделения газовых пузырей. [c.209] При наличии в вискозе мелких пузырьков во время формования их объем увеличивается в несколько тысяч раз за счет выделения газов [23]. Поэтому процесс получения вискозных волокон наиболее чувствителен к различным отклонениям, способствующим выделению газовой фазы при формовании, и к полноте обезвозду-шивания вискозы предъявляются наиболее жесткие требования. [c.209] Влияние явлений, сопровождающихся выделением газовых. включений, на формование волокон и пленок хорошо известно в практике. При этом образуются ворс, наплывы, воздушное волокно , резко возрастает засоряемость фильер и обрывность волокон. [c.209] Прочность получаемых волокон падает, увеличивается неравномерность свойств. [c.211] Из рассмотренных выше закономерностей следует, что для каждого вида прядильного расплава или раствора существует предельно допустимое содержание летучих веществ, которые могут выделиться в виде газовых пузырьков при истечении прядильной массы лз отверстий фильеры (см. табл. 11.2). Эти величины зависят не только от вида прядильной массы, но и от аппаратурного оформления и условий процессов дозировки прядильной массы и формования. Содержание диспергированных газов перед формованием вообще недопустимо [20, 21, 21а, 23]. [c.211] Получение полых волокон технологически возможно вследствие наличия в прядильной массе пузырьков воздуха, перегрева прядильной массы, выходящей из фильеры при формовании по сухому методу, и из-за повышенного содержания влаги в полимере при формовании из расплава. Получение воздухосодержащего волокна возможно за счет введения в прядильную массу плохо смачиваемых частиц и выделения на них пузырей при формовании или даже при введении веществ, разлагающихся с выделением газов. [c.212] Вернуться к основной статье