1. Общая характеристика методов получения химических волокон и нитей

ФОРМОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН, образование из раствора или расплава волокнообразующего полимера тонких струй с послед, их затвердеванием в виде волокон (нитей, жгутов), ориентац. вытягиванием термич. и др. обработками. Иногда вместо термина "формование" (Ф.) используют исторически сложившийся текстильный термин "прядение", хотя эти два процесса не имеют ничего общего.

Процесс Ф. включает следующие основные стадии:

1) Расплавление, растворение или пластификация полимера с целью перевода его в вязкотекучее (жидкое) состояние; подготовка полученной полимерной жидкости (расплава или раствора) к Ф., включающая фильтрование, дегазацию и введение добавок.

2) Собственно Ф., включающее дозирование расплава или раствора, истечение струй из тонких отверстий металлич. пластинки (фильеры) и перевод их в переохлажденное или пересыщенное состояние, в результате чего происходит образование твердой полимерной фазы в форме волокон, имеющих еще недостаточно упорядоченную и неравновесную структуру.

3) Ориентац. вытягивание и термич. обработка полученных волокон (вторая стадия Ф.) с целью придания им оптим. структуры и свойств.

Существует неск. методов Ф.; основными являются следующие: Ф. из расплава или пластифицир. полимера с охлаждением струй ниже температуры затвердевания; сухое Ф. из раствора с испарением растворителя и повышением концентрации полимера до перехода струй в твердообразное состояние; мокрое Ф. из раствора в среде осадителя, приводящее к изменению состава системы и затвердеванию струй; Ф. с фазовым распадом из раствора при охлаждении струй до перехода их в затвердевшее состояние.

Ф. из растворов применяют в тех случаях, когда температура разложения полимера близка к температуре плавления или ниже ее.

Форма поперечного сечения волокна при Ф. из расплава сохраняет профиль (обычно круглый) отверстия фильеры. При Ф. из раствора форма поперечного сечения волокна может изменяться и зависит от различия в скоростях осаждения полимера по поперечному сечению и образования слоистой структуры, а также величины поперечной контракции волокна при удалении растворителя. При близком к одновременному осаждению полимера по сечению формуемого волокна поперечная контракция происходит равномерно, сохраняется круглая форма сечения. Неодновременное осаждение и образование достаточно жесткого наружного слоя препятствует поперечной контракции при удалении растворителя из сердцевинной части, что приводит к появлению некруглого сечения разл. формы (гантелевидное, бобовидное, амебовидное и др.), а в некоторых случаях и к возникновению пустот (рис. 3).

При вытягивании и термич. обработке волокон происходят повышение степени ориентации, дальнейшая кристаллизация и релаксация внутр. напряжений. Эффективное проведение ориентац. вытягивания и термич. обработки возможно только при достаточной мол. подвижности полимера, т. е. в высокоэластич. состоянии, что достигается двумя путями: 1) нагревом в среде горячего теплоносителя (воздуха, инертной жидкости) или контактом с нагретой пов-стью до температур, лежащих между температурами стеклования и плавления полимера; 2) пластификацией низкомол. жидкостями или парами с целью снижения температур стеклования и плавления, что позволяет существенно снизить температуру обработки.

Вытягивание и термообработку в присутствии пластификаторов проводят обычно при получении волокон по мокрому методу, причем второй процесс иногда совмещают со стадией сушки.

Ф. из расплава применяют при получении след, видов нитей и волокон: полиолефиновых (полиэтиленовых, полипропиленовых), полиамидных (из поликапроамида, полигексаметиленадипинамида и др. алифатич. полиамидов), полиэфирных (из полиэтилентерефталата, а также жидкокристал-лич. ароматич. полиэфиров и сополиэфиров), плавких сополимеров тетрафторэтилена и др. Расплавы этих полимеров имеют рабочую температуру на 30-60 ⁰С выше температуры плавления. Основные условия получения волокон из расплавов также приведены в таблице.

Машины для формования из расплава имеют устройства для подачи расплава, шахты для формования, механизмы транспортирования (иногда вытягивания) и приемки нитей или жгутиков. Расплав дозируется насосиком, дополнительно фильтруется и поступает в фильеру. Струи расплава охлаждаются в вертикальной шахте, которая состоит из двух частей: обдувочной (охладительной) с подачей кондиционир. воздуха и сопроводительной без подачи воздуха. Сформованные нити замасливаются, принимаются на паковки, а жгутики объединяются в общий жгут и укладываются в контейнер.

Вытягивание и термич. обработку нитей производят индивидуально на крутильно-вытяжной машине. Текстильные нити могут выпускаться без термич. обработки, если они предназначены для получения текстурированных нитей или проходят термообработку при отделке готовых текстильных полотен или изделий. В произ-ве техн. полиэфирных нитей применяют групповую обработку 100-200 нитей на проходном агрегате, что позволяет достигать более высоких мех. свойств. Вытягивание и термич. обработку жгутов производят также на проходном агрегате, где заключит. стадиями являются авиважная обработка, гофрировка и, при необходимости, резка.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ ВОЛОКОН

		Из расплава а	Из расплава, высокоскоростное а	Из пластифиц. полимеров б	Из раствора по сухому методу в	Из раствора по мокрому методу г	Из раствора по мокрому методу д
	Характеристика расплава или раствора
	концентрация, % вязкость, Па·с	100 50-500	100 50-500	100 >200	15-30 20-100	5-25 5-50	6-10 4-10
	Фильеры:
	диаметр отверстий, мм число отверстий	0,25-0,5 1-50 в 50-500 ж 1000-2000 з	0,25-0,5 10-50 ж	0,3-1,5 10-30 в, ж	0,08-0,3 9-40 в 100-1000 ж	0,05-0,12 50-500 ж 4800-120000 з	0,05-0,1 10-100 е 500-1200 ж 4800-120000 з
	Характеристика зоны формования (длина пути, м)	Охлаждение воздухом в вертикальной шахте (6-10)	Охлаждение воздухом в вертикальной шахте (6-10)	Охлаждение в водной ванне (0,8-1,3)	Испарение растворителя нагретым воздухом в вертикальной шахте (3-6)	Осаждение в ванне, желобе или трубке (0,5-2,5)	Осаждение в кислотно-солевой ванне, желобе или трубке (0,3-1,5)
	Фк	10-100	30-500	3-50	3-7	0,5-1,5	0,5-1,5
	Скорость на выходе из зоны формования, м/мин	500-1500	6000-8000	5-30	200-500 (иногда до 1000)	3-30	30-150
	Послед. обработка	Термич. вытягивание в 3,5-10 раз. Термич. обработка в среде воздуха или водяного пара		Термич. или (реже) пластификац. вытягивание в 2-5 раз. Термич. обработка на воздухе	Пластификац. и (или) термич. вытягивание в 2-6 раз. Термич. обработка на воздухе (кроме ацетатных и триацетатных)	Пластификац. (иногда дополнит. термич.) вытягивание в 2-12 раз	Пластификац. вытягивание в 1,3-2,5 раза, термопла-стификац. обработка совмещена с сушкой
	Линейная плотн. готовых волокон, текс/м	0,25-20	0,25-1,0	20-1000	0,2-1,0	0,1-1,0	0,1-2,0

Ф. из расплава имеет существенные преимущества перед др. методами: высокая скорость, санитарно-гигиенич. и эко-логич. безвредность. Недостаток: невозможность использования фильер с числом отверстий более 2000 из-за затруднений с обеспечением равномерности охлаждения формуемых волокон.

При получении мононитей большой толщины Ф. может производиться как с охлаждением в шахте, так и в водной охладительной ванне. В этом случае скорости формования, послед. вытягивания и термообработки существенно ниже.

Применяют также Ф. из расплава волокон с неконтролируемыми размерами: центробежное, аэродинамическое. При центробежном Ф. капли расплава, срываясь с вращающегося ротора, растягиваются в виде волокон с одновременным охлаждением воздухом.

Широко используется аэродинамич. Ф. из расплавов поли-олефинов, полиамидов и полиэфиров. Струи расплава, вытекающие из отверстий фильеры, растягиваются высокоскоростной струей воздуха, охлаждаются и образовавшиеся нити раскладываются на сетчатом транспортере в виде нетканого полотна, которое затем подвергается иглопрокалыванию и, при необходимости, термоскреплению (каландрованию).

2. Приборы для испытания текстильных волокон, нитей и изделий на растяжение. Факторы влияющие на результаты испытания

3. Характеристика тканей из шёлка и химических волокон и нитей: органза, органза-крэш, парча, тафта, шифон.

Шифон – это очень тонкий «летящий» материал из шелковой или искусственной пряжи креповой крутки, причем с волокнами с неровной поверхностью. Вначале шифон выпускался только из хлопчатобумажной пряжи, а с начала XX века – шелковый гладкокрашеный шифон. Затем, с 50-х годов XX века – шелковый набивной шифон. Шифон – самый легкий материал, но непрочный. Используется для пошива юбок, блузок и т.д. Тафта – это тонкий, обычно шелковый материал с очень блестящей поверхностью, что отражено в его названии – от персидского «блестящий». Жесткость ткани придается с помощью обработки химическими составами. Если тафта изготовлена из натурального шелка, ткань кажется жесткой и шуршит при движении. Но материал может производиться и из хлопковой пряжи. И шелковая, и хлопковая ткань довольно сильно мнутся. Тафта изготавливалась двух разновидностей: односторонняя с узорчатым рисунком и двустороння однотонная. Тафта ярких цветов использовалась для пошива женской одежды, в том числе нижних юбок, сарафанов, платков, также она шла на подкладку верхней одежды или применялась в декоративных целях, например, для занавесок. Органза – это тонкий прозрачный материал, отливающий неярким блеском. Раньше ткань изготавливалась только из шелка, а сейчас органзу производят на основе полиэстера. Парча – это материал с нанесенными узорами, в том числе и вышивкой золотыми или серебряными нитями. Технология получения парчи трудоемка, поэтому она всегда высоко ценилась. В Россию эту ткань раньше привозили с Востока (Иран, Турция), затем из Европы, а в XVIII уже научились ее делать и в России.