Жидкие нити

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]

Способность к стабильному образованию струй имеет большое значение в производстве, так как от этого зависит обрывность, а следовательно, производительность труда и качество продукции. Это свойство прядильных растворов обычно называют прядомостью. Для определения прядомости предложено большое число методов. Наибольшее распространение получил метод Тиле [26]. Он заключается в определении длины жидкой струи, вытягиваемой стеклянной палочкой из вискозы при стандартных условиях. Чем больше струи, тем лучше прядомость. Однако этот метод не в полной мере отражает реальные условия, которые наблюдаются при формовании. Это обусловлено тем, что в производственных условиях на формующуюся жидкую нить действует дополнительно ряд сил поверхностное взаимодействие прядильного раствора с фильерой и осадительной ванной, гидродинамическое сопротивление. При вытягивании нити стержнем из прядильного раствора эти силы не действуют. Поэтому более надежным методом характеристики прядомости является определение максимальной фильерной вытяжки, когда элементарные струи прядильного раствора подвергаются одновременно действию поверхностных сил и продольной деформации [27]. В зависимости от вязкости вискозы преобладает влияние того или иного фактора. [c.179]

ОБРАЗОВАНИЕ ЖИДКОЙ НИТИ [c.235]

Для получения волокнистого материала раствор полимера продавливается через тонкие отверстия. Вытекающая из отверстия струйка раствора подвергается отверждению путем испарения растворителя или путем застудневания. Процессы отверждения будут рассмотрены в следующем разделе. Здесь же кратко излагаются некоторые вопросы собственно формования жидкой нити. [c.235]

Рассмотрение механизма образования непрерывной жидкой нити молено начать с изучения условий ее стабильности. Ограниченный объем жидкости, если на него не действует внешнее силовое поле (в том числе и гравитационное), принимает форму шара, поскольку на границе раздела жидкость — окружающая среда существует свободная поверхностная энергия (поверхностное натяжение), значение которой стремиться по законам термодинамики к минимуму. Тело любой другой формы при том же объеме жидкости будет иметь большую поверхность и соответственно большую поверхностную энергию. [c.235]

Если каким-либо образом удается одноосно деформировать изолированный объем жидкости и получить жидкую нить (это, как будет отмечено ниже, можно сделать при относительно быстром растягивании вязкой жидкости), то после прекращения деформирования жидкая нить начнет вновь собираться в сферическую каплю. [c.236]

Представим теперь длинную жидкую нить, оба конца которой не свободны. Какова будет равновесная форма такой нити Прежде всего по принципу минимума свободной энергии поперечное сечение нити должно быть круглым, так как любая геометрическая форма такой же площади будет иметь периметр больший, чем у круга. Цилиндрическая нить бесконечной длины не может при отсутствии внешних воздействий превратиться в две сферические капли (по типу рассмотренного выше случая сокращения оборванной нити), поскольку для этого необходимо преодолеть энергетический барьер, связанный с образованием новой поверхности. [c.236]

Ограничившись краткими замечаниями относительно формования шарообразных полимерных частиц (гранул) из растворов полимеров, перейдем непосредственно к основному вопросу этого раздела— образованию жидких нитей. [c.239]

Каков бы ни был прием отверждения жидкой нити, он сводится в принципе к повышению эффективной вязкости системы до такой, при которой необратимая деформация нити под действием заданной нагрузки становится практически несущественной. Это относится г к формованию волокон из растворов полимеров по мок-po.wy методу, когда жидкая нить проходит через осадительную ванну. [c.266]

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]

В этом расхождении нет ничего удивительного. При растяжении заданного объема жидкости сложным образом меняется диаметр нити и возникают различные трудно контролируемые искажения поверхности. В производственных же условиях речь идет не о жидкой нити [c.244]

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]

Другие особенности процесса образования жидкой нити уместно рассматривать в монографиях, специально [c.247]

После преобразования раствора полимера в жидкую нить эта нить должна быть отверждена, чтобы путем дальнейших операций можно было полностью удалить остаток растворителей и других низкомолекулярных веществ, а также придать выделенному из раствора полимеру необходимую физическую структуру и соответственно те или иные особенности свойств. [c.248]

Вопрос о переходе жидкая струя — волокно в условиях продольного течения теоретически и экспериментально рассмотрен Френкелем . Струя раствора полимера подвергается действию продольного (растягивающего) гидродинамического поля. При этом происходит ориентационное взаимодействие макромолекул, которое в ряде случаев (по-видимому, особенно для систем, находящихся вблизи области разделения на фазы) приводит к вытеснению растворителя и фазовому переходу в системе. В результате, жидкая нить превращается в волокно. [c.249]

Рис. 104. Принцип фиксации жидкой нити при формовании по сухому методу (пояснения см. в тексте).

Интересно отметить, между прочим, что коэффициенты диффузии электролитов в жидкую нить (раствор полимера) незначительно отличаются от таковых в случае диффузии в воду. Так. например, для серной кислоты, диффундирующей в воду, этот коэффициент имеет порядок 10 см -сек , а по данным работ , для [c.265]

Общие положения о механизме фиксации жидкой нити при мокром методе формования дают возможность описать некоторые частные особенности процесса, в том числе и принципы подбора осадительной ванны, а также выбора других условий формования волокна. [c.268]

Таким образом, в ходе технологического процесса из исходной жидкой нити отделяется свыше 90 7о исходной [c.274]

Осуществление ориентационной вытяжки волокон в процессе их формования представляет большую сложность. Об этом кратко упоминалось при анализе метода сухого формования волокна. Аналогично обстоит дело и при мокром методе формования. Как в том, так и в другом случаях полимерная система проходит в процессе фиксации жидкой нити широкий диапазон вязкостей, вплоть до практически нетекучего состояния. Задавая соответствующий градиент скорости нити в шахте или ванне, можно ориентировать макромолекулы и надмолекулярные образования вдоль оси волокна. При этом устанавливается определенное равновесие между ориентирующим действием потока и дезориентирующим действием теплового движения. Как только снимается растягивающее напряжение, вновь происходит полная разориентация полимера. [c.286]

Основная проблема формования волокон — фиксация жидкой нити и ее превращение в твердую (нетекучую) нить. [c.292]

Стационарная струя может быть генерирована и другим путем, что схематически показано на рис. 17. При этом стеклянной палочкой из раствора быстро вытягивается жидкая нить и наносится на поверхность медленно вращающегося барабана. Затем скорость постепенно увеличи- [c.70]

Основные методы формования волокон заключаются в преобразовании расплава или раствора полимера в жидкую нить и в фиксации этой нити путем охлаждения расплава, испарения растворителя, или, наконец, путем превращения раствора в студень. [c.165]

При прядении из раствора (путь И) жидкая нить с исходной концентрацией полимера л пересекает благодаря испарению растворителя кривую температур текучести и приобретает свойства твердого тела (вязкость, дор близкая к 1012—Ю з пуаз). [c.165]

Схема фиксации жидкой нити при прядении [c.165]

Напомним предварительно, что процесс формования волокна заключается в преобразовании раствора в жидкую нить, в фиксации этой нити путем перевода в нетекучее состояние и в вытягивании зафиксированной нити для максимально возможной ориентации макромолекул с целью повышения прочности волокна. [c.170]

На основе общего условия механического равновесия для капиллярных объектов исследована конфигурация свободной жидкой пленки, свободной жидкой нити и канала Плато в гравитационном поле. Описана архимедова конвекция в пленках. Рассчитано линейное натяжение ундулоида и канала Плато при нулевом и конечном краевом угле между мениском и пленкой. Оценены вызванные гравитационным полем отклонения от правил Плато для углов между тремя пленками, встречающимися на горизонтальном канале Плато. [c.106]

Среднее значение константы в этом уравнении равно 4,5 для высокоскоростного распы лителя с пневматическим при водом и 3,3, если распылитель приводится во вращение элек тродвигателем ЛДеханпзм образования капель авторы рассматривали в предположении, что когда центробежная сила превосходит силу поверхностного натяжения образующийся на краю диска жидкий валик отрывается распадаясь тотчас же на капельки, в соответствии с релеевской теорией неустойчивости жидких нитей Этот ход рассуждений приводит к величине константы в уравнении (2 22), близкой к экспериментальному значению Моментальный снимок (рис [c.54]

Эти мезофазы, собранные центрифугированием, можно экструдировать в воду через фильеры и образовывать жидкие нити, которые осаждаются простой диффузией соли. Ввиду их хрупкости получаемые таким образом волокна не могут затягиваться на вальцы и рекупируются на ленточных конвейерах. Для повышения механической прочности волокон коагуляцию проводят в обрабатывающих растворах при температуре выше 80 °С, что вызывает термическое свертывание белков. [c.544]

Деннарт и Мэндворинг [28] разработали метод коагуляции жидких нитей, получаемых экструзией белкового щелочного прядильного раствора в атмосферу газообразной кислоты (H I). Этот процесс основывается на применении сопел для одновременного введения прядильного раствора и кислого газа, которые входят в тесный контакт. Эта технология отличается от процесса Бойера только тем, что кислоту применяют в газообразном виде при этом происходит также щелочная денатурация бел ков. [c.545]

Если Принять с = 0,01 м, v=l м/с, и р= 1280 кг/м , то усилие, необходимое для придания ускорения ванне, /ус составит 2 сН. Из рис. 7.65 видно, что на оси ординат для рассматриваемого случая отсекается отрезок, эквивалентный 2 сН, т. е. расчетные данные хорошо согласуются с экспериментальными, что позволяет сделать вывод о близком соответствии действительности рассмотренной картины гидродинамического взаимодействия нити и осадительной ванны. В приведенном примере формования вискозной текстильной нити с линейной плоскостью 16,7 текс со скоростью 60 м/мин уже на расстоянии 1 см от фильеры на нить действует сила, равная 2 сН, а при пути нити в ванне 30 см — 4 сН. Комплексная нить состоит из 30 элементарных нитей с общим сечением 0,0015 см . Следовательно, на указанных расстояниях в них развиваются напряжения, соответственно равные 13 и 26 Па. Особое значение имеет составляюшая /ус, которая реализуется на близком расстоянии от фильеры, когда формующаяся нить не успевает затвердеть, и усилие для ускорения ванны может вызвать напряжения, превышающие прочность жидкой нити. Уменьшение величины /ус, как следует из уравнения (7.40), может быть достигнуто при снижении скорости формования или уменьшении [c.248]

Если поверхностное натяжение не бесконечно мало, а имеет значительную величину, то обрыв под влиянием случайных внешних воздействий (возмущений) может произойти сравнительно легко. Один из подходов к рассмотрению вопроса об обрыве жидких нитей по этому механизму изложили Зябицкий и Таксерман-Крозер . Их рассуждения — распространение работ Ве-бера по анализу устойчивости жидкой струи на формование волокон из растворов полимеров п их расплавов. [c.242]

Несколько иной подход к анализу механизма обрыва жидкой нити был принят Хираи . Он рассматривал отношение поверхностного натяжения к радиусу струи как аналог модуля эластичности и определял время релаксации процесса пережатия струи . Это время т определяется из следующего соотношения [c.244]

Выражения, полученные Зябицким и Хираи, не являются, по-видимому, точным решением проблемы устойчивости формования жидкой нити, однако общие зависимости оказываются однотипными. [c.244]

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]

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]

Рассмотрим некоторые особенности процессов, протекающих в прядильной шахте при сухом формовании. Основным, как отмечалось, является фиксация жидкой нити, т. е. перевод ее в нетекучее, твердое состояние. Фиксация идет параллельно с деформационными процессами, в результате которых происходит калибровка толщины нити. Путем соответствующего подбора скорости истечения раствора из отверстий фильеры и скорости намотки нити на приемное устройство устанавливается конечная толщина нити (или, как принято обозначать в текстильной промышленности, номер чити). [c.253]

Натяжение нити в шахте складывается из действия следующих сил /грав — гравитационная сила, определяемая весом нити эта величина при расчете на нить в 10 текс не превышает 50 дин [ ин — ИНСрЦИОННвЯ СИЛЗ, определяемая тем ускорением, которое задается массе раствора полимера в шахте. Если формование проходит с фильерной вытяжкой 100% (т. е. скорость приема готовой нити в 2 раза превышает скорость подачи раствора), то для нити в 10 текс инерционная сила при скорости 600 mImuh не превысит 10 дин /реол — реологическая сила, определяемая вязкими свойствами раствора и градиентом скорости жидкой нити. Расчет этой силы сложен из-за того, что необходимо знать функцию вязкости от расстояния, пройденного нитью от выхода из фильеры. Ориентировочно эту силу можно оценить для указанных выше условий и при исходной вязкости раствора 1000 пз как равную 10 дин /аэро — аэродинамическая сила, возникающая из-за сопротивления воздуха. Если принять те предположения, которые были использованы Зябицким 3 при анализе аэродинамического сопротивления движущейся нити для формования синтетических волокон в шахте, то можно найти, что сила сопротивления воздуха для заданных выше условий составляет примерно 102 [c.256]

Прежде чем перейти к подробному рассмотрению про цесса отверждения нити по мокрому методу формования, связанному с заменой в жидкой нити растворителя яа юрастворитель, необходимо кратко рассмотреть диф-с[.узиоиные процессы, предшествующие собственно от-вер кдению раствора полимера [c.257]

От кинетики протекания диффузионных процессОЕ между раствором полимера (жидкой нитью) и осадительной ванной зависят в большой степени структурные преобразования, которые сказываются на свойствах готового волокна, и многие технологические параметры процесса формования, а также конструктивные особенности прядильных машин. Как и при получении волокна по сухому методу, при формовании по мокрому методу длина пути нити в ванне целиком определяется- [c.257]

Однако основной целью первой стадии процесса по- ле образования жидкой нити является ее отверждение, и поэтому достижение полного равновесия не обязательно. Более того, во многих случаях при формовании по мокрому методу желательно, чтобы в полимере охранилось достаточно большое количество растворителя, который действует как пластификатор, облегчая )риентаиионную вытяжку волокна. [c.258]

Рассмотрим последовательно процессы, которые протекают в формующемся волокне при прохождении им осадительной ванны. Выше уже были обсуждены диффузионные процессы и принцип отверждения жидкой струи эаствора полимера. Представляет интерес несколько подробнее остановиться на вопросе о том, каким образом жидкая нить, имеющая при выходе из фильеры диаметр, равный диаметру отверстия фильеры или несколь-.<0 больший (вследствие эффекта расширения струи), превращается в конечном итоге в нить, диаметр которой сказывается приблизительно в 2,5—4 раза меньшим. Дело в том, что в начальной стадии застудневания объем студня практически равен исходному объему раствора. [c.270]

Если интересуются поведением растворов полимеров с точки зрения их реологических свойств, то рассматривают обычно вопросы транспорта, теплообмена в массе, изменения вязких свойств с изменением параметров. Но при формовании волокон возникает совершенно специфическая проблема, а именно проблема устойчивости жпдкой нити, находящейся под действием внешних силовых полей и поверхностного натяжения на границе раздела раствор — внешняя среда. В силу этого исследование процесса формования искусственных волокон начинается с анализа условий образования жидкой нити из раствора полимера при выдавливании его из тонкого отверстия фильеры. При этом важное значение имеет соотношение между вязкостью и поверхностным натяжением жидкости, способной к нитеобразованию. Критерием стабильности такой нити служит величина энергетического барьера, отделяющего нитевидное состояние жидкости от капельного. [c.292]

Несмотря на существенное практическое значение волокон, формуемых методами охлаждения расплава и испарения растворителя, все же наибольший интерес представляет формование искусственных волокон путем застудневания жидкой нити из растворов. Так формуются вискозные, ио-лиакрилонитрильные, поливинилспиртовые и некоторые другие волокна,, составляющие в сумме более 2/3 всей продукции химических волокон. [c.166]