Диффузионные процессы при формовании

ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ФОРМОВАНИИ ВИСКОЗНЫХ ВОЛОКОН [c.180]

Решение уравнения (7.12) выражается с помощью Р-функции, которая дается в виде таблиц или графика [39]. Графическое выражение решения в приведенных выше безразмерных переменных представлено на рис. 7.18. Оно удобно для технологических расчетов и, по существу, представляет графическую модель диффузионного процесса. На оси абсцисс отложен параметр 1, выражающий, как видно из формулы (7.15), расстояние от оси волокна. При = 0 имеем ось волокна, при =1 — поверхность волокна. На оси ординат откладывается параметр 0, выражающий степень завершенности диффузионного процесса, т. е. выравнивания концентраций в волокне и ванне. Определение параметра 0 для формования вискозных волокон осложнено протеканием процесса нейтрализации кислоты, диффундирующей из осадительной ванны, щелочью, содержащейся в вискозе. Германе предложил [40] принять концентрацию щелочи, как отрицательную концентрацию кислоты. Выражение (7.13) в этом случае примет вид [c.181]

Однако помимо указанных выше факторов на эксплуатационные свойства изделий из композиционных материалов (стабильность размеров, герметичность, усталостную прочность и т. д.) существенное влияние оказывают остаточные напряжения, неизбежно возникающие в изделии в процессе формования и последующих технологических операций. Под остаточными напряжениями (механическими, термическими, усадочными, диффузионными и др.) понимают напряжения, которые взаимно уравновешены в объеме изделия, появились в нем в результате воздействия внешнего силового, температурного и других полей и существуют в изделии после прекращения действия поля и исчезновения временных напряжений. Временные температурные, усадочные и диффузионные напряжения исчезают как только температура, глубина отверждения, степень кристалличности или количество поглощенного вещества будут одинаковыми по объему материала. Механические временные напряжения исчезают после прекращения действия внешних сил. [c.46]

Изучение диффузионных процессов, происходящих при формовании вискозных волокон, сопряжено с рядом экспериментальных трудностей вследствие быстрого протекания процессов (доли секунды) и малых геометрических размеров элементарных нитей (7 = 0,003—0,005 см). [c.180]

Изучение скорости диффузионных процессов по средним концентрациям диффундирующих компонентов в волокне, выходящем из осадительной ванны, получило широкое распространение при формовании синтетических волокон [31, 32]. Этот метод дает также удовлетворительные результаты для вискозных волокон, если принять необходимые меры для удаления механически захваченной ванны. Однако наибольшее распространение при изучении диффузионных процессов в технологии вискозных волокон получил индикаторный метод. Первые исследования с применением этого метода были выполнены Каргиным [33]. Дальнейшее развитие он получил в работах других авторов [34— 36]. Недостатком этого [c.180]

Диффузионные процессы при формовании волокон [c.257]

Площадь поперечного сечения в обоих случаях а и б) одинакова, а различны только периметры. Естественно, что изменение условий формования (состав ванны, температура, образование оболочек, замедляющих диффузионные процессы, и т. п.) изменяет и форму поперечного среза, что в определенной степени отражается и на свойствах волокон. Однако это относится уже непосредственно к технологическому аспекту проблемы. [c.278]

При получении изделий методом мокрого формования исходная система за счет диффузионных процессов обогащается осадителем с одновременным убыванием в ней количества растворителя. В точке Б1 ниже температуры Гг (или в точке Б( ниже температуры Гг) происходит распад раствора на две фазы с составами Х1 и (ниже температуры Гг) или с составами х[ и х (ниже температуры Т ). При последующем вымывании растворителя система приходит к составу В] или Вь а затем в результате сушки (В1П или ВШ) — к составу П. [c.91]

Для описания диффузионных процессов при формовании мембран в виде полых волокон с некоторым приближением можно использовать уравнение для цилиндрического тела [c.92]

При формовании мембран система состоит как минимум из трех компонентов (полимер, растворитель, осадитель). Поскольку коэффициент диффузии полимера на 2—3 десятичных порядка ниже, чем коэффициент диффузии мономолекулярных веществ, полимер в диффузионных процессах можно рассматривать как неподвижный инертный наполнитель, а систему — как бикомпонентную [36, 37], принимая коэффициенты диффузии растворителя и осадителя одинаковыми. Однако в литературе [15, 22] приводятся данные, показывающие, что коэффициент диффузии растворителя и осадителя имеют разные значения, хотя разница между ними невелика. Обычно коэффициенты диффузии растворителей и осадителей имеют [c.93]

Благодаря своей пластичности и свойству лег.ко полироваться медь широко применяется в многослойных защитно-декоративных покрытиях типа медь—никель—хром в качестве промежуточной прослойки. Как самостоятельное покрытие медь применяется для местной защиты стальных деталей от цементации, азотирования, борирования и прочих диффузионных процессов. Большое значение толстослойные медные покрытия имеют в гальванопластике для снятия металлических копий с художественных изделий, а также для гальванического формования медных деталей сложного профиля. [c.129]

В самом начале диффузионного процесса, например при т = = 0,0012, безразмерная концентрация 0 на поверхности волокна ( =1) резко снижается до 0,5. В этом случае, если концентрация кислоты (моль) в осадительной ванне равна концентрации щелочи в вискозе, т. е. Со = Сг>гаон, то как это следует из выражения (7.16) на поверхности волокна установится нейтральная реакция. При формовании полинозного волокна (Со<Смаон) на поверхности волокна некоторое время сохраняется щелочная среда, а при производстве вискозной текстильной нити и волокна ( Со>СнаОн) на поверхности сразу устанавливается кислая среда. [c.182]

Все случаи реакционного формования, несмотря на их кажущееся разнообразие и различие, имеют общие закономерности реакция образования высокополимера при реакционном формовании обязательно протекает в высоковязкой среде или в твердой фазе и, видимо, в большинстве случаев лимитируется диффузионными процессами. [c.284]

В области фазового расслоения системы при содержании масла 40-60% наблюдается заметное изменение физико-механических свойств пленок стабилизируется, а иногда и возрастает модуль упругости, замедляется снижение прочности при растяжении, увеличивается степень кристалличности, стабилизируется температура плавления. Пленки, содержащие указанное количество жидкости, наиболее чувствительны к режиму охлаждения после формования из расплава. Охлаждение пленки, содержащей 60% масла, со скоростью ГС/с приводит к образованию сферических капсул и пор, заполненных маслом, с размерами 0,001-0,1 мкм. Уменьшение скорости охлаждения пленки на 2 порядка до 0,0ГС/с позволяет сформировать капсулы и взаимосвязанные поры, заполненные маслом,, диаметром 5-10 мкм. Соотношение замкнутых капсул и открытых пор в объеме пленки из полиэтилена зависит не только от режима формования и состава композиции, но также от масштабного фактора и материала пресс-формы. Оценить долю закрытых капсул в пленке можно различными методами, но наиболее важную с практической точки зрения информацию о структуре пленки получают при экстракции масла инертным по отношению к ПЭ растворителем (рис. 2.12). Из концентрационных зависимостей видно, что доля закрытых пор определяется соотношением масла и полиэтилена. При концентрациях масла, находящихся в пределах совместимости, экстракция идет крайне медленно в соответствии с закономерностями активированной диффузии молекул в сплошной матрице. Возникновение сферических капсул в пленках, содержащих 45-55% масла, несколько увеличивает скорость его экстракции ацетоном, однако диффузионные процессы продолжают [c.112]

При сухо-мокром способе формования ароматических полиамидных волокон из струйки прядильного раствора полимера в летучем растворителе, еще не попавшего в осадительную ванну, испаряется часть растворителя, на поверхности струйки возникает тонкая полимерная пленка, которая является регулятором диффузионных процессов при движении струи прядильного раствора в осадительной ванне [28]. При необходимости воздушная прослойка между фильерой и поверхностью осадительной ванны заполняется нагретым газом. Полагают, что при формовании ПА волокон по этому способу из растворов в концентрированной серной кислоте на поверхности струйки также может образовываться тонкая пленка полимера вследствие высокой гигроскопичности кислоты и частичного осаждения полимера в результате взаимодействия раствора с парами воды [29], что также приводит к регулированию диффузионных процессов. В связи с тем, что любая вязкая жидкость при принудительном входе в узкие капилляры накапливает значительную энергию (так называемую энергию входа ), при истечении в свободную зону в струе возникают благоприятные условия для релаксации напряжений. [c.98]

Необходимо указать, что параметры 04 и ПО могут лишь качественно характеризовать процесс осаждения полимера из прядильной струйки при мокром формовании волокна, так как в лаборатории осадительное число определяют для 1—3%-ных раство-- зов полимера вместо 7—20%-ных, применяемых в производстве. Гидродинамические условия в лабораториях также значительно благоприятнее для осаждения полимера. Кроме того, в лабораторных условиях диффузия осадителя вглубь раствора полимера не играет роли, тогда как диффузионные процессы оказывают большое влияние на формование волокон. [c.175]

В связи с переходом на ускоренные и непрерывные методы формования и отделки текстильных и кордных нитей и штапельного волокна процесс отмывки исследован наиболее подробно. Установлено, что в основе этого процесса лежат общие законы массопере-дачи. Коэффициенты перехода водорастворимых примесей из волокна в воду возрастают с ростом гидродинамического критерия Рейнольдса, числа отжимов и времени промывки. Промывка волокна является типичным диффузионным процессом [c.261]

При анализе данных о влиянии характера осадительной ванны на свойства волокна было установлено [32], что при применении мягких осадительных ванн, характеризуемых медленным структурообразовани-ем, удается получить волокна с мелкими равномерными порами. Такие волокна обладают большой способностью к пластической деформации и эффективной ориентации. Несмотря на неровный срез и наличие неоднородности (ярко выраженная рубашка и ядро) волокна, сформованные в мягкие осадительные ванны, почти всегда имеют лучшие физикомеханические показатели, чем волокна, сформованные в жесткие осадители. Исключением являются предельно жесткоцепные волокна (причины будут рассмотрены ниже). Несмотря на явные преимущества мягких осадительных ванн, в производственных условиях, они не всегда могут применяться, так как в этом случае требуется очень большой путь нити в осадительной и пластификационной ванне. Важным фактором, влияющим на формование волокна, является концентрация прядильного раствора. В ряде работ [33] показано, что для гибкоцепных полимеров с увеличением концентрации полимера в прядильном растворе снижается стойкость его к действию осадителей и замедляются диффузионные процессы. Для растворов с большой концентрацией вследствие повышения осаждающей способности осадителя наблюдается быстрое образование поверхностного слоя струйки. Образовавшаяся оболочка замедляет массобмен. Вследствие этого образуются неоднородные в поперечном сечении волокна с ухудшенной способностью к пластификационному вытягиванию. Аналогичная картина характерна и для термостойких волокон, хотя для каждого волокна существует своя оптимальная концентрация полимера в прядильном растворе. Последняя также зависит от состава осадительной ванны. Для полимеров полужесткой структуры (сульфон Т, полиимиды и др.) оптимальная концентрация, при которой получаются волокна с лучшими физико-механическими характеристиками, как правило, в 1,5—2,5 раза выше, чем для волокон предельно жесткой структуры, если не принимать во внимание специальные методы формования последних (из размягченных гелей) [20]. [c.73]

Далее начинаются самые сложные процессы, связанные с отверждением жидкой нити в результате тепло-и массообмена в условиях ее продольного вытягивания. По аппаратурному оформлению и принципу удаления растворителя различают три основных способа формования сухое, мокрое и сухо-мокрое [9—11]. В первом случае струйки прядильного раствора попадают в шахту, где омываются током нагретого газа. При этом интенсивно протекают диффузионные процессы (испарение растворителя), что приводит к утверждению элементарных волоконец. По этому способу можно получить высокопрочные волокна из растворов ПБА и ДМАА [9], однако ограничения по применению низкокипящих [c.227]

По перечисленным соображениям мокрый способ формования, при котором струйки раствора попадают в жидкий осадитель, с точки зрения получения высокопрочных волокон более перспективен. Главным образом это объясняется возможностью регулирования силы осадителя, т. е. его способности к высаживанию (выделению) полимера из раствора, а отсюда и интенсивности протекания диффузионных процессов. Что касается кинетики диффузии (имеется в виду встречная диффузия осадителя в нить и растворителя — из нити), то для ее описания, по-видимому, можно использовать обычные уравнения, выведенные для массообмена при мокром формовании изотропных растворов (см., например, [19]). Во всяком случае, указаний на специфичность массообмена при наличии в струе жидкокристаллических образований в литературе не содержится. Умозрительно можно считать, что если действительно в анизотропных растворах имеется свободный растворитель, то процессы его удаления из струи, по крайней мере на первых стадиях, будут облегчены. [c.228]

Как и в случае ПВХ и ПАН волокон, различия в форме срезов и структурных характеристиках (сорбция красителя, содержание полимера волокон, полученных из ацетоновых и ДМФ растворов) могут быть объяснены разным протеканием диффузионных процессов при формовании. Известно, что в процессе формования волокон происходит диффузия растворителя в осадительную ванну, а также диффузия осадителя внутрь формующихся волокон. При формовании волокон в различные осадительные ванны соотношение скоростей [c.220]

На производстве часто возникает необходимость изменения технологического регламента — переход на вискозы более экономичного состава (с меньшим содержанием NaOH), повышение скоростей формования, изменение линейной плотности элементарных нитей и т. д. В каждом случае необходимо скорректировать параметры формования таким образом, чтобы условия диффузии оставались неизменными или изменялись в желаемом направлении. С этой целью производят расчеты на основании математической модели диффузионного процесса. [c.186]

При формовании нитей скорость образования ксаитогената цинка лимитируется диффузией. Это было установлено при исследовании модельных волокон [62, 63]. Лимитирующая роль диффузионных процессов особенно сильно проявляется в реальных условиях формования нитей. Как было показано в разделе 7.2.1, коэффициент диффузии 2050 в этом случае на целый порядок ниже, чем коэффициент диффузии серной кислоты. Поэтому при формовании вискозных волокон в условиях, близких к производственным, обычно наблюдают не очень высокие значения даже при большой концентрации 2п504 в осадительной ванне. Так, например, Кляре показал [64, 65], что в точке нейтрализации на расстоянии 20 см от фильеры достигается у7п=И,7 при общем значении 7 = 39,2. В присутствии модификаторов достигается еще более низкое значение степени замещения угп = 4,7. Правда, как показали более поздние исследования Вандевена [66] и Фингера [67], эти значения несколько занижены из-за неточности методики, обусловленной обратным вытеснением 2п-ионов ионами натрия при отмывке пробы буферным раствором, содержащим ацетат или бикарбонат натрия. [c.194]

Вискоза вследствие высокого поверхностного натяжения обладает большой адгезией к поверхности фильеры, что в сочетании с другими факторами (загрязнение осадительной ванны, обрыв элементарных струй) приводит к растеканию вискозы по поверхности фильеры и нарушению процесса формования. Для повышения устойчивости процесса в вискозу вводят добавки ПАВ. Чаще всего применяют неионогенные ПАВ на базе оксиэтилированных аминов (оксамин Л-15, пропамин) оксиэтилированных полиаминов (проксамин-385), сополимеров оксида этилена и пропилена (проксанол) и оксиэтилированных спиртов (оксанол 0-18), которые хорошо совмещаются с другими добавками, а при формовании высокомодульных и кордных нитей одновременно служат регуляторами диффузионных процессов, т. е. модификаторами. [c.254]

Единственным реальным способом переработки таких полимеров оказывается перевод их в вязкотекучее состояние путе.ч растворения, формования изделия из полученного раствора и удаления растворителя для фиксации полученной формы. Но удаление растворителя из раствора при любом способе фиксации полученной формы—путем ли испарения растворителя или замены растворителя иа иерастворнтель с последующим его испарением— всегда связано с диффузионными процессами и с возникновением тех искажений формы и тех общих технологических ослол нений, о которых говорилось выше. Таким образом, оказывается возможным формовать из растворов по преимуществу только те изделия, в которых диффузионные процессы не могут существенно влиять на свойства готового материала и форму, г. е. когда эти процессы протекают достаточно быстро и ие обусловливают возникновения больших впутренних напряжений. [c.11]

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]

При формовании полиакрилонитрильного волокиа максимальное время контакта нити с осадительной ванной составляло 30 сек (/ <6), что позволяет пользоваться для расчета диффузионных процессов упрощенным уравнением Крэнка, т. е. уравнением (5). [c.261]

Все эти обстоятельства позволили Хейеру и Гребе прийти к заключению, что уравнение (5) может быть успешно использовано для анализа диффузионных процессов, проходящих при формовании волокна из растворов ПАН в органических растворителях. [c.263]

Исследование диффузионных процессов с использованием уравнения Крэнка позволяет сделать ряд полезных заключений относительно условий формования волокна и особенно скоростей формования и состава осадительных ванн.Но эта относительная простота картины диффузионных явлений характерна только для таких систем, как рассмотренная выше Сложнее обстоит дело с анализом процессов, протекающих при формовании вискозных волокон. [c.264]

Резкое повышение прочности в результате ориентации заставляет искать такие условия проведения процесса формования волокон, при которых пластические свойства застудневающей системы сохранились бы на более продолжительное время. Для этого прибегают не только к повышению температуры или обработке волокиа пластифицирующими агентами, но и к торможению диффузионных процессов (введение модификаторов) или процессов, ведущих к снижению набухаемости иолимеров (например, введение формальдегида в осадительные ванны вискозного производства с целью блокировки и захмедления разложения ксантогеновых групп, обеспечивающих повышенную набухаемость целлюлозы). Однако разбор этих приемов выходит за пределы задач настоящего раздела и более уместен в мо-нографи-ях ПО технологии производства химических волокон. [c.288]

Многочисленные работы по структурной механике показывают тесную связь структуры полимеров и волокон с их свойствами. Поэтому ясна важность способов регулирования структуры. В случае расплава регулирование достигается изменением температурновременных условий формования изделий. Для растворов некристаллизующихся полимеров регулирование осуществляется изменением компонентов осадительной ванны, скорости диффузионных процессов, а также выбором соответствующего режима ориентационной вытяжки. [c.246]

В этом разделе рассматриваются структурные и фазовые превращения на первой стадии формования (выделение пол1имера из раствора) роль ионов кислоты и цинка при формовании гель-во-локна диффузионные и гидродинамичесние условия структурооб-разования в прядильных трубках, диффузионные процессы при отмывке волокна в виде ленты от следов кислоты, солей и др. [c.7]

Толщина полимерного слоя на поверхности луковицы определяется скоростью диффузии >1 осадителя вглубь прядильного раствора. Поэтому скорость формования иг может быть приближенно охарактеризована параметром осаждения Ь (см. рис. 6.12), который возрастет с увеличением скорости диффузионных процессов. Например, при формовании полиакрилонитрильных волокон из 25%-ных диметилацетамидных растворов при 40°С параметр осаждения составляет (по данным Поля) [c.179]

Формование вискозных волокон в принципе не отличается от условий формования других волокон из раствора мокрым способом, но значительно осложняются тем, что кроме диффузионных процессов в вискозной струйке происходят химические полимер-аналогичные превращения ксантогената целлюлозы в гидратцеллюлозу. [c.237]

Для ксантогената растворителем являются водные растворы щелочи с определенной концентрацией ионов ОН, а осадителем — кислоты (ионы Гидратцеллюлоза практически не растворяется в воднощелочной среде. Образование гидратцеллюлозного слоя на поверхности вискозной струйки нарущает свободный диффузионный обмен между растворителем и осадителем и резко замедляет диффузию последнего в глубь струйки, вследствие чего Уг С VI. Только изменение состава осадительной ванны и добавка модификатора в вискозу уменьшает скорость V, и она становится примерно равной скорости Кг, т. е. для процесса формования вискозных волокон справедливы закономерности, изложенные в гл. 6. [c.238]

Весьма удобным методом оценки протекания диффузионных процессов при изучении рмования волокон с применением цветных индикаторов является на хождение зоны, в которой компоненты осадительной ванны достигают осевой линии волокна (так называемая точка Д). Положение точки Д за(вис т от диаметра волокна, скорости его формования, коэффициента диффузии и других фаеторов и может быть описано следующим приближенным уравнением [44 47] [c.140]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология