ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принципы формования волокон из расплава из "Физико-химические основы технологии химических волокон" Процессы, происходящие при охлаждении расплавленного полимера, схематически изображены на рис. 6.5. Твердый полимер в виде гранулята или порошка поступает в плавильное устройство или обогреваемый экстру- дер и плавится при Т ц. Так как полимеры, применяемые для формования волокон, полидис-персны и отличаются более или менее широкой кривой молекулярно-весового распределения, вместо одной температуры плавления имеется температурная область а, которая для поликонденсационных или стереорегулярных полимеров обычно невелика и не превышает 5° С. [c.160] После выхода из фильеры прядильные струйки охлаждаются (окружающим воздухом или инертным газом) до температуры затвердевания То, соответствующей точке О на рис. 6.4 и 6.5. При снижении температуры расплава до Го его вязкость возрастает с 500—1000 до 10 2—10 з пз и полимер перестает течь под действием внешних усилий а, т. е. струя затвердевает и превращается в волокно. Однако охлаждение волокна в Шахте продолжается до 70—80° С, так как при волокна еще легко деформируются под действием внешних сил. [c.160] Гд — температура формования, плавления и затвердевания а — область Т( мпара-тур размягчения полимера О — оптимальная область вытягивания волокна. [c.160] При температурах ниже Го градиент скорости О снижается до нуля, и напряжение о остается постоянным, т. е. процесс формо- вания может считаться закончен- ным. [c.161] Таким образом, область О, совпадающая с третьей зоной формования по Зябицкому (см. рис. 6.3 и 6.4) оказывается основной -в создании и ориентации надмолекулярных структур в волокнах, получаемых из расплава. [c.161] В соответствии с этнМ диаметр волокон становится постоянным (рис. 6.6), т. е. формование практически заканчивается в области О вблизи точки Го, соответствующей дсо и О на рис. 6.3 и 6.4. [c.161] С увеличением скорости формования или диаметра отверстия в фильере,.эта область перемещается в шахте вниз, т. е. удаляется от фильеры, так как в обоих случаях из-за замедления теплоотдачи температура Го достигается позже и дальше от фильеры. [c.161] На рис. 6.7, 6.8 и 6.9 приведены параметры формуемых волокон в шахте, в зависимости от юо расстояния от фильеры, по дан-ным Эндрюса и Хамана. [c.162] С момента начала сужения струи (точка Л) и до окончания ее сужения (точка О на рис. 6.4 и точка Хо на рис. 6.6) наступает самый ответственный период формования. [c.163] Благодаря увеличению продольного градиента скорости G и трутоновской вязкости Я растет напряжение ст, вызывающее ориентацию макромолекул, что выражается в увеличении двойного лучепреломления (см. рис. 6.8 и 6.9). [c.163] Вторая стадия формования соответствует пути расплавленной струйки в шахте (лго — 4) 25—50 см и так же, как нервый период (расширение струи), протекает очень быстро при скорости фррмования 1000 м/мин она продолжается всего 3-10 сек. [c.164] Как уже указывалось, этот период формования самый ответственный. Это объясняется в первую очередь тем, что к концу данного периода температура волокон снижается до величин, соответствующих максимальной скорости кристаллизации Т для полиэтилентерефталата Г = 190—200° С, для поликапроамида 2 = 170—180° С. Поэтому и на расстоянии дсг = (д о — о) (см. рис. 6.6) происходит наиболее интенсивная кристаллизация полимера, т. е. определяются размеры и форма надмолекулярных стртатурных образований. [c.164] Первые выделившиеся при охлаждении расплава микрокристаллические ассоциаты играют роль затравок, ускоряющих дальнейшую кристаллизацию, т. е. уменьшают размеры кристаллитов и увеличивают их число. Такое же действие могут оказывать различные примеси, содержащиеся в расплавленном полимере, если они не растворяются в расплаве, например многие стабилизаторы, пигменты и т. п. [c.164] Таким образом, от скорости охлаждения, натяжения и характера примесей (затравок) зависят размеры и характер надмолекулярных образований, т. е. те структурные особенности невытянутых волокон, которые наиболее сильно влияют на процесс их вытягивания. [c.164] Повышая температуру при вытягивании таких предориенти-рованных . волокон, можно повысить кратность вытяжки и увеличить прочность волокон. При очень большом увеличении скорости формования, например до 4000—5000 м1мин, натяжение волокна в прядильной шахте настолько возрастает, что волокна оказываются практически вытянутыми и в дополнительном вытягивании не нуждаются. Однако при осуществлении подобного сверхскоростного формования встречаются существенные трудности, вследствие чего такие высокие скорости применяются редко. [c.165] Еще более значительное влияние на процесс формования волокна из расплава оказывает температура окружающего воздуха или газов Го в прядильной шахте. [c.165] Температура на поверхности волокна всегда значительно ниже, чем в глубине. Величина АТ, т. е. температурный перепад между поверхностью и сердцевиной волокна достигает максимального значения (например, при формовании капроновых волокон в производственных. условиях— около 40° С) примерно посредине между точкой А и точкой О на рис. 6.4, т. е. в наиболее ответственный момент формования, когда скорость кристаллизации полимера наибольшая. [c.165] Выше точки А и ниже точки О (или xo) разность АТ стре мится к нулю и после прекращения утонения струи АТ 0, т. е. волокно практически по всему сечению приобретает одинаковую температуру. [c.165] Величина АГ зависит в первую очередь от теплопередачи между расплавом и окружающей средой или от разности Г —То (где Тх — температура волокна в точке х. Го —температура окружающей среды в щахте прядильной машины). [c.166] Вернуться к основной статье