ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Формование волокон из растворов полимеров Образование жидкой нити из "Физико-химические основы переработки растворов полимеров" Механизм разрыва стационарной жидкой струи вязкой жидкости заключается в том, что по какой-либо внешней причине возникает осесимметричная капиллярная волна, распространяющаяся вдоль оси струи. По мере удаления от отверстия амплидута ее возрастает, и, когда величина амплитуды достигает значения радиуса струи, происходит обрыв последней. [c.243] Одновременно уменьшается средний радиус струи R под действием тянущей силы или ускорения в гравитационном поле. Критическая длина жидкой нити (х ) определяется равенством величин б (л ) и R(x ). [c.243] Выражения, полученные Зябицким и Хираи, не являются, по-видимому, точным решением проблемы устойчивости формования жидкой нити, однако общие зависимости оказываются однотипными. [c.244] Существует много различных попыток охарактеризовать способность жидкости к образованию нити. Сущность их сводится к определению длины нити до обрыва при вытягивании определенного объема жидкости с заданной скоростью. Найденные таким путем величины прядомости трудно сопоставимы с теми показателями стабильности формования, которые так важны для технологии. [c.244] Фактически способность к образованию волокна каким-либо раствором полимера означает возможность сохранить нить в жидком состоянии на коротком участке пути до ее частичной фиксации (отверждения), в результате которой возникает структура, противостоящая внешним воздействиям, возникающим при формовании. [c.245] Для раствора диацетата целлюлозы это отвечает приблизительно 10—12%-ной концентрации ацетонового раствора. Если попытаться переработать раствор меньшей концентрации, то согласно расчету устойчивость не будет обеспечена. Несмотря на ориентировочный характер подобных расчетов, полученный результат вполне разумен. Действительно, переработка растворов полимеров по сухому методу при вязкостях ниже 209 пз оказывается весьма сложной из-за малой устойчивости жидкой нити. [c.245] Возможны и другие ориентировочные подсчеты, например оценка критических значений скорости, при которой жидкость может быть вытянута в нить без распада ее на капли. При отношении л /с н, равном 10, получаются величины скоростей Окр, приведенные в табл. 9. [c.245] Скорость, необходимая для формования нити из воды, лежит за пределами сверхзвуковых скоростей и не реальна. При столь высоких скоростях возникают сложные гидро- и аэродинамические явления. Но раствор сахара уже образует нити, как показал в своей работе Хираи . Растворы же полимеров могут быть сформованы в виде нити даже при очень малых скоростях. [c.246] Из этих ориентировочных данных следует, что решающим показателем для оценки способности полимера к переработке в волокно является вязкость его растворов. Здесь уместно сделать замечание относительно встречающихся иногда понятий волокнообразующий полимер и способность полимера к волокнообразова-нию . Эти не очень строгие понятия являются, кроме того, комплексными. С одной стороны, подразумеваются определенные минимальные требования к физическим свойствам полученного из полимера волокна и особенно к механическим свойствам (минимальная прочность, эластичность и т. п.), а с другой стороны, — способность полимера к переработке в нити, т. е. к образованию жидкой нити и к фиксации ее в виде отвержденного материала. [c.246] Если первое требование — определенные механические свойства волокна — связано в первую, очередь и непосредственно с молекулярным весом полимера (минимальная степень полимеризации, начиная с которой проявляются свойства вещества как полимерного материала), то второе требование — способность к формованию— связано с молекулярным весом лишь косвенно, а определяется в основном возможностями перевода полимера в вязкотекучее состояние и вязкими свойствами образовавшейся системы. [c.246] Когда речь идет о формовании из расплава, то лимитирующим фактором оказывается очень высокая вяз-кость расплава, и поэтому о нижнем пределе ее, обеспечивающем стабильность жидкой нити, говорить не приходится. При формовании же волокон из растворов иолимеров важно обеспечить минимальную вязкость, как это следует из приводившегося выше расчета для формования в.олокна из раствора ацетата целлюлозы. Минимальная вязкость достигается очень легко за счет по -нижения содержания полимера в растворе. [c.247] С образованием жидкой нити связана еще одна осо бенность в поведении растворов полимеров, на которой следует кратко остановиться. Речь идет об эффекте расширения струи раствора полимера после выхода ее из тонкого отверстия фильеры. Этот эффект в последнее время подвергся подробному изучению, но окончательно механизм его возникновения еще не определен. [c.247] Вообще согласно законам гидродинамики при выходе струи из отверстия должно происходить уменьшение ее поперечного сечения. Но это характерно только для ньютоновских жидкостей. Для неньютоновских жидкостей, обладающих упруговязкими свойствами, дело обстоит иначе. Входя в канал отверстия, такая жидкость из-за перестройки профиля скоростей накапливает упругую энергию, которая не успевает полностью рассеяться за короткий период течения в канале фильеры. [c.247] Неотрелаксировавшие внутренние напряжения при выходе жидкости из фильеры приводят к возникновению нормальных напряжений и к преобразованию профиля (расширению) жидкой струи. [c.247] Это общее объяснение нуждается в уточнении, поскольку, как показывает эксперимент, увеличение длины капилляра (канала фильеры) не приводит к полному исчезновению расширения струи, и диаметр жидкой струи на выходе из капилляра всегда оказывается несколько больше, чем диаметр отверстия фильеры. Несмотря на большой интерес, проявляемый к эффекту расширения струи, выходящей из фильеры, до настоящего времени не удалось установить с достаточной четкостью связь этого эффекта с показателями, характеризующими формование волокон. [c.247] Вернуться к основной статье