ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Отверждение жидкой нити при формовании волокон по мокрому методу из "Физико-химические основы производства искусственных и синтетических волокон" Через расплав перерабатываются лишь те полимеры, температура плавления которых лежит ниже точки их интенсивного термического распада или ниже точки их химических превращений (например, полимеры, циклизующиеся при повышенных температурах). Как правило, к полимерам, перерабатываемым через расплав, относятся кристаллизующиеся полимеры, хотя принципиально возможна и переработка аморфных полимеров, для которых температурой плавления следует считать точку перехода в текучее состояние, лежащую выше температуры стеклования. [c.160] в частности, объясняются многочисленные попытки перевести в текучее состояние такие полимеры, как диацетат и триацетат целлюлозы (которые имеют температуру текучести выше 220° С, но достаточно интенсивно разлагаются при этой температуре), путем введения небольших количеств пластификаторов, понижающих температуру текучести до тех величин, когда термический распад становится незначительным. Правда, при этом возникают технологические трудности, связанные с последующим удалением пластификатора, поскольку готовая нить должна по возможности иметь наиболее высокую температуру текучести и стеклования, чтобы избежать оплавления при глажении ткани в процессе ее эксплуатации. Если пластификатор присутствует в нити, ухудшаются и другие физико-механические свойства ткани (в частности, повышается необратимая деформация при натяжении). [c.161] Теоретические основы формования волокон из расплавов полимеров подробно описаны в литературе , здесь же будут рассмотрены лишь некоторые закономерности этого процесса. [c.161] Основными процессами при формовании волокон из расплава являются охлаждение струи с одновременно протекающей вязкой деформацией, ориентация и кристаллизация полимера. [c.161] На рис. 8.2 схематически изображены эти процессы. Нить, проходя от фильеры 1 до приемного устройства 5, постепенно охлаждается. На начальном участке нить подвергается деформации (фильерной вытяжке), которая достигает иногда 10—12-кратной величины диаметр нити соответственно снижается. Длина участка, на котором осуществляется основная деформация, составляет 0,3—1,5 м. В конце этого участка происходит частичная ориентация полимера, а для некоторых полимеров может начаться и процесс кристаллизации, который иногда продолн ается и на приемном устройстве. Но в большинстве случаев процесс кристалли-.чации прекращается при охла/кдении полимера ниже точки его стеклования, что происходит в нижней части прядильной шахты. [c.161] Рассмотрим изменение скорости и продольного градиента скоростй но всей длине шахты (рис. 8.3). [c.161] Градиент скорости нити на рассматриваемом участке от до изменяется по сложной кривой, проходя через максимум и приближаясь к нулевому значению в точке х- - Положение максимума и его абсолютная величина зависят от реологических свойств расплава, от скорости охлаждения нити и от соотношения скоростей Уц и г . [c.162] Для установления соотношения между температурой, вязкостью системы и поперечным сечением нити на отдельных участках пути необходимо составить уравнения, описывающие процесс формования. Решение этих уравнений очень сложно, что затрудняет строгое количественное описание процесса. Ниже будут приведены лишь общие положения и кратко из.ложены некоторые исследования, посвященные этому вопросу. [c.162] Та И соответственно температура нити и воздуха. [c.162] Натяжение нити определяется четырьмя основными составляющими силой, обусловленной весом нити (при формовании сверху вниз) силой, задаваемой наматывающим приспособлением силой 1шерции нити, пропорциональной ее ускорению, и силой трения нити о воздух. Последняя величина мала по сравнению с тремя первыми составляющими при небольших скоростях формования, но становится значительной при возрастании скорости до нескольких сотен метров в минуту. [c.163] Кроме того, составляющей суммарного натяжения нити является поверхностное натяжение расплава, однако эту составляющую следует учитывать только на том отрезке пути жидкой нити, где происходит расширение струи. В вертикальной плоскости радиус кривизны нити на столько велик, что доля общего натяжения, обусловленная поверхностным натяжением, оказывается незначительной по сравнению с натяжением, обусловленным инерцией массы и трением о воздух. [c.163] Таким образом, суммарная величина натяжения нити изменяется на пути от фильеры до наматывающего приспособления от очень малой величины до конечного значения, зависящего от скорости вращения бобины и достигающего 10 10 дин/см . [c.163] Соответственно изменяется и растяжение (уменьшение поперечного сечения) нити вдоль пути от фильеры до намотки. Величина этого удлинения зависит от вязкости системы в каждой точке и от натяжения. К моменту достижения т р нить практически не вытягивается и градиент скорости равен нулю. [c.163] Реальные системы, как уже неоднократно отмечалось, подчиняются более сложному закону, причем отклонение от ньютоновского течения тем больше, чем ближе находится вязкость системы к предельной величине Т1кр. [c.164] Другим осложняюш,им обстоятельством является то, что температурная зависимость вязкости не строго следует приведенному выше уравнению, поскольку величина Е также зависит от Т. [c.164] Наконец, для полимеров характерно наличие структурных изменений в процессе формования нити (частичная ориентация и кристаллизация полимера), что существенно влияет на их реологические свойства. [c.164] Поэтому теоретические расчеты, относящиеся к процессу формования нити в шахте, в значительной степени приближенные. В качестве примера приведем один из общих выводов, вытекающих при совместном решении приведенных выше уравнений, — вывод об изменении поперечного сечения нити в зависимости от расстояния от фильеры по уравнению гиперболы. Этот вывод подтвержден экспериментально, хотя по некоторым данным изменение диаметра нити не на всех участках пути является монотонным. [c.164] аналогичный описанному выше ход рассуждений положен в основу работы, посвященной исследованию динамики формования волокна из расплава Исходя из трех фундаментальных уравнений баланса теплоты, сил и массы, авторы определяют изменение поперечного сечения и температуры нити как функции расстояния от фильеры.. Особое внимание уделяется оценке трех величин, входящих в эти фундаментальные уравнения — коэффициенту теплоотдачи а, продольной вязкости т] и теплоемкости Ср. [c.164] Анализ этого уравнения показал, что в верхней части шахты охлаждение волокна определяется поперечной скоростью воздуха, а в нижней части шахты — почти исключительно скоростью волокна. [c.164] Вернуться к основной статье