ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие условия формования волокон из "Физико-химические основы технологии химических волокон" Для формования волокна из расплава пригодны только такие полимеры, температура плавления которых ниже температуры деструкции. Разность между Гд — Гдл должна быть не менее 20° С, так как в противном случае даже небольшой перегрев расплава во время формования может ухудшить качество волокна. [c.194] Необходимо также учесть, что от волокон требуется достаточная теплостойкость и постоянство формы при температурах до 150° С. Все это ограничивает круг полимеров, пригодных для формования волокон из расплава.. [c.194] Однако не все перечисленные здесь полимеры применяются для получения волокна из расплава, так как у некоторых слишком низки Гдл (полиэтилен) или разность Гд—Гпл (триацетат целлюлозы, поливинилхлорид). Поэтому для производства многотоннажных волокон из расплава применяются только полиамиды, полиэфиры и полипропилен. Принципы формования волокон из них подробно описаны в гл. 6. [c.194] Технологические условия формования волокон из полиамидов, полиэфиров и полипропилена имеют много общего. Характерными особенностями формования волокон из расплава являются большая вязкость расплава, высокая фильерная вытяжка, неравномерность обдувки волокна в шахте, кристаллизация и старение полимера. [c.194] Известно, что увеличение молекулярного веса полимера позволяет увеличить кратность вытяжки, а следовательно, и прочность вытянутых волокон. Поэтому неоднократно исследователи пытались применять для получения волокна полимеры более высокого молекулярного веса. Однако вязкость расплава не должна превышать 3000—5000 пз, так как перепад давления в фильере достигает 30 ат и выше. Если для формования волокна применить экструдеры, способные перерабатывать расплавы вязкостью до 10 000 пз, то соответственно можно повысить молекулярный вес полимера. [c.195] Для уменьшения вязкости расплава целесообразно повысить температуру формования Тф до Гд, но в этом случае необходимо в состав неходкого полимера или в расплав вводить термостабилизаторы, формование вести в среде очень чистого азота, содержащего менее 0,001% кислорода и очень точно (в пределах 0,2° С) поддерживать заданную температуру формования. Повышение температуры расплава на 10°С позволяет снизить его вязкость в 1,5—2 раза. [c.195] Для снижения вязкости расплава предложено добавлять к исходному полимеру или в расплав летучие или нелетучие пластификаторы, способные сольватировать полярные группы полимера и тем самым снижать давление перед фильерой. Такими пластификаторами для поликапроамида могут быть вода и капролактам, а для всех полиамидов и полиэфиров — вещества, содержащие активные группы СО, ONH, NHa и др. Однако применение воды недопустимо, так как при высоких температурах она гидролизует амидные и эфирные группы, в результате чего снижается молекулярный вес полимера. [c.195] Кроме того, летучие пластификаторы, в том числе мономеры, испаряются из прядильной струйки во время формовация, оставляя в волокне крупные поры, что снижает качество волокна. Нелетучие пластификаторы, оставаясь в свежесформованном волокне, уменьшают эффективность ориентационного вытягивания и ухудшают прочностные показатели волокон. [c.195] Таким образом, применение пластификаторов для снижения вязкости расплава навряд ли целесообразно. Однако другие способы, например повышение температуры или давления (применение экструдеров), по-видимому, позволят в ближайшее время применять для формования волокна полимеры с молекулярным весом 40000—60000. [c.195] Однако при дальнейшем увеличении скорости формования v необходимо пропорционально увеличить высоту прядильной шахты L (так как время пребывания волокон в шахте т = Ljv должно оставаться постоянным), что может потребовать чрезмерного увеличения высоты цеха. Кроме того, с ростом v повышается ориентационное вытягивание волокон в шахте, а это ведет к снижению максимальной кратности вытяжки при последующем вытягивании волокон (при V 4000—4500 m muh вытягивание становится невозможным). [c.196] В настоящее время скорость формования волокон из расплава значительно выше, чем из раствора. Объясняется это тем, что концентрация полимера в расплаве составляет 100%, и нет растворителя, удаление которого происходит сравнительно медленно, а также более благоприятными условиями затвердевания полимера (теплопередача происходит постепенно и при более равномерном перепаде температур). [c.196] Неравномерная обдувка формуемого волокна в шахте происходит из-за высокой скорости движения и малого натяжения волокон и возникновения турбулентных потоков в окружающей газоБОздушной среде. Эти потоки приводят прядильные струйки в колебательно-вращательное движение, вследствие чего теплопередача и механические усилия по-разному влияют на утонение и ориентацию различных волокон. В результате на волокнах появляются утолщения и утонения, вызывающие образование различных дефектов на готовых нитях (наплывы, зебра и др.) . [c.196] Помимо неравномерной толщины нёудачно выбранные условия обдувки в шахте приводят к различной предориентации макромолекул по длине волокон. Это, в свою очередь, заставляет снижать кратность последующего вытягивания и уменьшает максимально достижимую величину прочности волокон. [c.196] Только прн условии отсутствия колебания прядильных струек в шахте можно получить волокна равномерные по диаметру. Обеспечение подобных условий оказывается технологически достаточно сложным. Были предложены прядильные шахты с кольцевой, -щелевой, нижней и верхней подачей воздуха, с внутренними пористыми или перфорированными цилиндрами для его распределения и т. п., однако сформовать такие волокна из расплава (с совершенно одинаковой толщиной по длине) до сих пор еще не удалось. [c.196] В прядильной шахте волокна охлаждаются от 200—260° С до 40—80° С. При этом волокна из полимеров с низкой Гс успевают полностью закристаллизоваться, а волокна из полимеров с высокой Гс выходят из шахты в аморфном виде. [c.197] Обычно волокна, получаемые нз расплава, характеризуются различной степенью кристалличности и более или менее устойчивой формой кристаллитов. Однако в некоторых случаях (когда Гс г 25—30° С) невытянутые волокна при хранении или дальнейшей переработке способны стареть, т. е. дополнительно кристаллизуются или приобретают термодинамически более устойчивую структуру кристаллитов. Старение свежеспряденных волокон зависит от предыстории их формования и хранения и осложняет дальнейшее вытягивание волокон. [c.197] Следовательно, температурные и механические условия,формования волокон из расплава Должны быть строго постоянными, различными по высоте шахты, но без колебаний в поперечном сечения шахты. [c.197] Эти общие для всех волокон, получаемых пз расплава, условия в значительной мере определяют технологические параметры формования, которые зависят от молекулярного, веса, Гпл, Гд и Го полимера, вязкости расплава и т. п. [c.197] Ниже несколько подробнее остановимся на формовании полиамидных, полиэфирных и полипропиленовых волокон. [c.197] Вернуться к основной статье