ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение волокна мокрым способом формования из "Карбоцепные синтетические волокна" Наиболее распространенным в настоящее время технологическим способом формования ПАН волокон является мокрый способ. Широкое распространение мокрого способа связано с тем, что в данном случае имеется возможность применять фильеры с большим числом отверстий (до нескольких сотен тысяч). В этих условиях становится несущественным недостаток мокрого способа формования — низкая скорость. Мокрое формование ПАН волокон осуществляется в различных осадительных ваннах, которые по виду осадителя можно подразделить на водные и неводные, а по конструкции узла формования — на горизонтальные и вертикальные (рис. 7.3). [c.109] Подача прядильного раствора в фильеру производится дозируюш ими шестеренчатыми насосиками. Производительность насосика может быть различной в зависимости от производимого волокна, схемы, конструкции фильерного комплекта и фильеры. В настоящее время имеется ряд шестеренчатых насосов, обеспечивающих производительность от 0,3 см до 300 см за 1 оборот. В соответствии с производительностью и размерами насосики устанавливаются на прядильной машине или отдельно в непосредственной близи от машины. [c.111] К прядильным насосикам предъявляются высокие требования но точности дозирования (не более плюс 1 — плюс 1,5%) при значительном противодавлении (10—50 кгс/см ). Поэтому на производстве каждый прядильный насосик проверяется на стенде. Для проверки применяют масло с вязкостью, равной или несколько меньшей вязкости прядильного раствора, при высоких напряжениях сдвига, которые имеют место в зазорах между корпусом насосика и шестернями (10 —10 дин/см ). Вязкость различных прядильных растворов, применяемых для производства ПАН волокон, приведена выше (см. главу 3). Кроме точности дозирования прядильные насосики проверяются на отсутствие пульсации при подаче прядильного раствора. [c.111] Фильеры. Для формования ПАН волокон применяются самые разнообразные фильеры. При производстве нити используются фильеры с числом отверстий от 12 до 500. Для мокрого формования штапельного волокна толщиной от 0,17 до 2,5 текс применяются фильеры с отверстиями диаметром от 0,06 до 0,15 мм. Важной характеристикой фильеры являются расстояние между отверстиями и средняя удаленность отверстий фильеры от крайнего ряда отверстий эти характеристики определяют гидравлическое сопротивление пучка волокна во время подсоса ванны в зоне фильеры и равномерность волокна по толщине жгута. Наименьшее расстояние между отверстиями, при котором волокна не слипаются, равно 5—6 диаметрам отверстия. [c.111] Существуют фильеры разнообразной формы круглые, кольцевые, прямоугольные и наборные. В зависимости от применяемого растворителя фильеры изготавливают из сплавов благородных металлов (золота, платины, иридия), нержавеющей стали и стекла. В последнее время появились сведения о применении графитовых фильер. Штапельные фильеры имеют довольно большую площадь, занятую отверстиями, поэтому их донышко испытывает высокие нагрузки, так как перед фильерой развивается давление, равное 10 — 15 кгс/см . [c.111] Важной характеристикой фильеры является также однородность всех отверстий как по диаметру, так и по продольным размерам канала. Наилучшим профилем отверстия на входе является конус с углом около 20°. Длина цилиндрической части отверстия обычно равна1-2 его диаметрам. Известно, что увеличение длины канала отверстия до 10—20 его диаметров приводит к улучшению процесса формования и качества получаемого волокна. Однако такие фильеры сложны в изготовлении. [c.111] Время работы фильеры до чистки составляет от 1 до 10 суток. Для очистки фильеры кипятят в растворителях или серной кислоте или их обрабатывают ультразвуком в жидкой среде. Затем фильеры промывают, продувают сжатым воздухом и проверяют под микроскопом. Очиш енная фильера не должна иметь более одного засоренного отверстия на 10 ООО отверстий. Не допускается также малейшая деформация поверхности фильеры. Крепление фильер на прядильной машине в зависимости от их размера осуществляется по-разному. Фильеры с небольшим числом отверстий крепятся на червяках, а фильеры с большим числом отверстий, вес которых вместе с гарнитурой составляет десятки килограммов, установлены стационарно в ванне и прикреплены к неподвижным трубопроводам. [c.112] Сформованное волокно принимается на приемный ролик или валик. Наиболее равномерные условия формования обеспечиваются в том случае, когда на пути от фильеры до приемного ролика нет никаких направляющих устройств и приемный ролик находится на уровне зеркала ванны. [c.112] В составе агрегата может быть одна широкая прядильная машина или йесколько установленных последовательно, которые объединяют также операции вытягивания. Последнее расположение машин диктуется тем, что вместо одной, очень мощной, вытяжной машины можно установить не- сколько менее мощных. Кроме того, невытянутый жгут быстро изменяет свои свойства, поэтому время между формованием жгута и его вытягиванием должно быть одинаковым для всех жгутов, вырабатываемых на агрегате. [c.112] Скорость отбора волокна из осадительной ванны невелика и равна 4— 8 м/мин. Масса волокна, выходящего из осадительной ванны, обычно примерно в три раза больше массы осадительной ванны. [c.112] Формовать ПАН волокна через воздушную прослойку можно из растворов полимера в различных растворителях. Так как процесс осаждения полимера протекает довольно быстро, то осадительные ванны могут быть такими же, как и при обычном мокром способе формования, а также более концентрированными (по содержанию растворителя). В данном случае исключается необходимость снижения скорости, которая существует при формовании волокна обычным мокрым способом. Таким образом, формованием через воздушную прослойку можно получать волокна в очень мягких условиях и нри высоких скоростях (40—150 м/мин). [c.113] При быстром осаждении полимера при формовании через воздушную прослойку студнеобразное волокно в осадительной ванне способно вытягиваться в несколько раз, позволяя тем самым еще больше увеличить скорость формования. Однако существует оптимальная степень вытягивания волокна в осадительной ванне (приблизительно в 1,5 раза), при которой свойства готового волокна будут наивысшими. Важным параметром формования волокон через воздушную прослойку является также расстояние от фильеры до осадительной ванны и от зеркала ванны до направляющего устройства, которое для диметилформамидных растворов должно быть не менее 20— 30 мм. [c.113] Таким образом, формование через воздушную прослойку по скорости приближается к сухому способу, но и в то же время отпадает необходимость в сложном высокотемпературном оборудовании прядильной шахты. [c.113] Формование в воронке. Если ПАН волокна формовать в очень мягких осадительных ваннах, когда образующееся студнеобразное волокно способно легко деформироваться, возможны высокие скорости формования, но появляется опасность слипания соседних волокон. Чтобы предотвратить это явление, рекомендуется применять воронки, как при формовании медноаммиачных волокон (рис. 7.7). Скорости формования ПАН волокна в воронке могут достигать нескольких десятков метров в минуту. Остальные операции аналогичны обычным операциям мокрого формования. Имеются сведения [33], что при формовании ПАН волокна из диметилформамидных растворов полимера в водной осадительной ванне, содержащей 80% диметилформамида, в воронке можно получить волокно с прочностью до 90 гс/текс. [c.114] Формование из суспензии [34—41]. Несколько отличным от ранее описанных является способ формования ПАН волокон из суспензии. Он заключается в том, что порошкообразный полимер суспендируется в воде, содержащей стабилизаторы суспензии. К суспензии полимера предъявляются определенные требования. Частицы должны быть достаточно мелкими (менее 1 мкм) и обладать анизотропией формы. В этом случае между частицами полимера возникает достаточно высокое сцепление. Концентрация полимера в суспензии вместе с загустителем составляет 30—60% (загустителя не более 5%). В качестве загустителей были применены альгинат [37, 38]или пекти-нат натрия [39], ксантогенат целлюлозы [37, 38]. Суспензия может быть использована для формования волокна, если загустителя в ней достаточно много и она имеет высокую вязкость (500—1000 П). Формование волокна можно производить мокрым и сухим способами. В первом случае коагулирующей ванной служат растворы солей ацетата кальция в уксусной кислоте [39], хлорида цинка, роданида кальция и др. [40, 41]. [c.114] При сухом способе формования суспензию нагревают и экструдируют в шахту, где струйки подсыхают, образуя непрочное волокно. Сформованные таким образом волокна подвергают специальной обработке, при которой происходит слипание частиц суспензии и образование прочной структуры, которую можно подвергать ориентационному вытягиванию при нагревании. [c.115] Такой способ получения ПАН волокна еще не нашел широкого применения, хотя он, несомненно, очень интересен тем, что отпадает необходимость выделять и сушить полимер, а также применять и регенерировать растворители. Кроме того, волокна обладают высокими механическими свойствами [34—36], например, прочность достигает 25—60 гс/текс, разрывное удлинение — 9—15%. [c.115] Промывка волокна. Эту операцию можно выполнять после осаждения полимера или предварительного вытягивания волокна, а также после полного вытягивания. Промывка — это диффузионный процесс, осложненный некоторым уплотнением структуры волокна. Следовательно, он определяется как внутренней поверхностью волокна и ее доступностью, так и перепадом концентрации растворителя внутри волокна и на его поверхности. Скорость вымывания растворителя из волокна достаточно высока, и поэтому практически скорость промывки определяется перепадом концентрации, который зависит от скорости движения жидкости на поверхности волокна и снижения в этом слое концентрации растворителя. Вот почему для ускорения отмывки жгута выгоднее применять многосекционные аппараты с промежуточным отжимом. При этом нет необходимости применять длинные ванны, но весьма важны частота и степень отжима волокна. [c.115] В случае разбавления осадительной ванны свежей водой к этому количеству добавляется расход воды на корректировку концентрации осадительной ванны, количество которой определяется типом применяемых приборов регулирования. [c.115] Расчет по формуле (7.3) показывает, что для типичных условий формования волокна с применением в качестве растворителя диметилформамида расход воды в прядильном цехе составляет около 4—4,5 л на 1 кг волокна. При получении волокна из водно-роданидных растворов полимера расход воды на 1 кг волокна равен 30—33 л, а если формовать из растворов полимера в диметилсульфоксиде — 10—11 л. [c.115] Вернуться к основной статье