5.24 Закономерности нитеобразования, ориентационного вытягивания и термофиксации при формовании полиэфирных технических нитей hmls, hmht, а также швейных ниток

При формовании технических нитей, предназначенных для изготовления различных композиционных материалов, а также канатов, принцип тот же, но меняется технология, т.к. прочность готовых нитей достигает в мире до 80 сН/текс.

Повышению прочности способствуют следующие условия и закономерности:

1/ использование ПЭТФ с большим молекулярным весом;

2/ высокая чистота и равномерность (гомогенность) расплата;

3/ прочность нити тем больше, чем выше степень ориентационного вытягивания (KB = 5-5,5);

4/ структура нити должна быть более равномерной, т.к. нити должны, быть устойчивы к многократным деформациям..

С учётом этих закономерностей первой стадией технологического процесса в прядильном цехе является дополиконденсация . Для этого гранулят полимера после тщательною высушивания поступает в экструдер , который предназначен для плавления полимера и подачи расплава полимера на последующую обработку. 1-я зона экструдера - загрузочная зона - всегда охлаждается, чтобы избежать слипания частиц. Температура загрузочной зоны значительно меньше температуры липкости ПЭТФ. 2-я зона - зона сжатия - идёт плавление полимера. 3-я зона - зона нагнетания расплава полимера. Экструдером расплав с помощью шестеренчатых насосов подаётся в дополиконденсатор, где осуществляется дополнительный синтез полимера. Т. к. катализатор в полимере остаётся, то приложив более глубокий вакуум .порядка десятых долей килопаскаль, т.е. менее 0,1 мм рт. ст., можно достичь достаточно высоких значений молекулярного веса ПЭТФ. При этом вязкость расплава резко возрастает, но текучесть сохраняется. Вязкость возрастает вследствие увеличения молекулярного веса. Затем расплав с помощью напорных и дозирующих насосов передаётся на формовочные машины .

На ПСКН-1 получают готовые паковки технических нитей до 1 - 3 кг, фирма "Бармаг" - 10 - 20 - 30 кг, т.к. обслуживание манипуляторами-роботами, которые осуществляют операцию съёма шпуль и их установку.

Скорость формования для технических нитей составляет 1000-1500 м/мин.

Ассортимент технических комплексных ПЭТФ нитей следующий:

1/ для резино - технических изделий (РТИ);

2/ для различных других целей технического сектора - сети, сетки, шнуры, канаты и прочее.

Чтобы увеличить прочность связи нити и резины при производстве РТИ и шин, нить подвергается обработке адгезионно - активными препарациями (адгезивы). Это очень существенный фактор. Такие комплексные технические нити называют "адгезионными" нитями. Это, конечно, неправильное название, позволяющее сделать заключение, что нити вроде бы сами "прилипают" к резине. Этот вид нитей реализован на ЗПН-2 фирмой "Уде-Хёхст" (ФРГ). Сейчас на. производстве решается большая проблема по подбору соответствующих отечественных аналогов компонентов адгезива.

Вытягивание комплексных технических нитей осуществляется или на вытяжных станах, когда нить вытягивается как бы полотном с использованием коллекторной заправки, или на вытяжных машинах.

Наиболее благоприятные условия для формования создаются в том случае, когда расплавы менее структурированы. С этой целью повышают температуру формования до 285°С, что приводит к снижению вязкости расплава. Другим технологическим приемом преодоления возможных осложнений является увеличение диаметра отверстий фильеры до 0,3-0,5 мм. Для технической нити число отверстий в фильере составляет 140— 280.

Невытянутая полиэфирная нить, получаемая на формовочных машинах, аморфна. В процессе ориентационного вытягивания происходит перестройка структуры ПЭТФ, которая согласно существующим представлениям сопровождается ориентацией полимерных цепей аморфной фазы, кристаллизацией макромолекул с последующей ориентацией кристаллитов. С увеличением температуры повышается степень вытягивания, что должно обусловливать увеличение прочности волокна. Ориентационное вытягивание полиэфирных нитей в основном осуществляется на крутильно- и намоточно-вытяжиых машинах. В первом случае волокно приобретает крутку и принимается на шпулю, во втором — некрученая нить принимается на бобину. Применение намоточно-вытяжных машин позволяет повысить скорость, а, следовательно, и производительность машин и увеличить массу волокна на паковке почти вдвое. Поскольку вытягивание полиэфирных нитей проводится при повышенной температуре, на машинах должны быть установлены обогреваемые элементы: ролики, диски или пластин. Кратность вытягивания технических нитей составляет 4,5-5,5. Для получения технической нити повышенной прочности на машинах реализован принцип постадийного ориентационного вытягивания, в результате чего достигается высокая кратность вытяжки. Из зоны формования нить поступает на первую пару дисков, нагретых до 100 °С, затем на вторую (t=120°С). Между ними нить вытягивается в 4,05 раза. Далее нить поступает на третью вытяжную пару дисков, нагретых до температуры 230 °С. Суммарная кратность вытяжки составляет 6,3. Скорость по вытянутому волокну составляет 2300 м/мин. После вытягивания нить под натяжением проходит зону терморелаксации — камеру, нагретую до 300°С (продолжительность пребывания в камере 0,13 с). Полученная полиэфирная нить имеет прочность 79,8 сН/текс и очень низкую усадку в кипящей воде — 0,89 %, формования и вытягивания при установке камер для термообработки.

Термофиксацию технических нитей проводят на машинах «Кидде». Нити с паковок (после тростильно-крутильных машин) собираются в жгутик и проходят камеру термообработки, в которую подается горячий воздух с температурой 230°С, а затем наматываются на индивидуальные выходные паковки. Термообработка проводится в режиме небольшого растяжения нитей (до 2%) с тем, чтобы сохранить линейную плотность нити. Швейные нити для текстильной промышленности термофиксируют с довытягиванием после их крашения. Такие нити должны иметь усадку при 150 °С не более 2%. Швейные нити для пошива обуви термообработки не требуют.

Технологические особенности ориентационного вытягивания ПЭФ комплексных нитей

Вначале надо пить нагреть до температуры выше Тс. Во время вытягивания нить прогревается. Наиболее удобным нагревательным элементом является "утюг", где температура нити доводится до той, которая необходима. С паковки вытянутые нити поступают на устройство, фиксирующее нить (зажимные ролики). Нить вытягивается за счет разных скоростей

Степень вытягивания определяется кратностью вытяжки: KB⁼V₂/V₁.

Надо быть строго убеждённым, что V₂ и V₁ строго фиксированы, т.е. коэффициент проскальзывания равен нулю. Это достигается при полном обхвате нитью вытяжных роликов (2-2,5 обхвата). Угол наклона одной нити но отношению к другой создает шаг нити.

После горячего вытягивания нить принимается на холодную галету, иногда даже на охлаждаемую, чтобы "подавить" все релаксационные процессы. Затем на конечную паковку. Если нить выпускается крученой, принимается на веретено. Если вытянутая нить принимается на шпулю, тогда последней (заключительной) операцией является крутка .

Для ПЭФ комплексных текстильных нитей КВ=4 - 4,5.

Естественная кратность вытяжки KB - это максимальная KB, которую можно осуществить при данной температуре при растяжении с дайной скоростью. По существу, эта величина, т.е. естественная KB, связана с Тс. Чем ниже температура механического стеклования, т.е. чем ниже сегментарная подвижность макромолекул, тем ниже естественная KB.