ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Повышение прочности химических волокон из "Физико-химические основы технологии химических волокон" После формования химические волокна обычно еще не обладают теми ценными свойствами, которые необходимы для их применения в технике или в текстильной промышленности. Например, после формования они имеют сравнительно небольшую прочность. Кроме того, при обработке горячей водой или при нагревании изменяется их длина и заданная форма, что приводит к ухудшению качества готовых текстильных изделий (уменьшение объемности, усадка). [c.285] Для устранения этих недостатков химические волокна после формования и отделки чаще всего подвергают вытягиванию и фиксации. Кроме того, часто производятся дополнительные операции, например закрепление крутки, создание извитости, ложная крутка, придание разноусадочности и т. п. Эти операции иногда объединяют под общим названием тепловые обработки и текстурирование. [c.285] Предел прочности при растяжении,- называемый обычно прочностью, является важнейшим показателем химических волокон, особенно при использовании их в технике. Прочность волокон при многократных деформациях (усталостная прочность) определяет поведение многих текстильных изделий бытового назначения и кордных тканей при эксплуатации. [c.285] Прочность волокон зависит в основном от степени ориентации макромолекул и надмолекулярных структурных образований, а их усталостная прочность — от гибкости макромолекул и подвижности структурных элементов. [c.285] Различают три вида прочности волокон, характеризующие прочность монокристаллических волокон (усов), идеальных и реальных волокон. [c.285] Прочность идеальных волокон. Идеальные волокна отличаются от монокристаллических тем, что состоят из множества кристаллитов, строго ориентированных вдоль оси волокна, которые в момент разрыва не только разрушаются (разрыв химических связей), но и удаляются друг от друга из-за ослабления связей между концами макромолекул. Прочность подобных волокон по различным расчетам- находится в пределах 300—500 кгс[мм . [c.286] Прочность реальных волокон. В зависимости от условий формования, вытягивания и тепловых обработок прочность реальных химических воЛокои значительно ниже идеальных 12— 15 гс/текс для малопрочных волокон, 20—30 гс/текс для волокон средней прочности, 70—90 гс/текс для высокопрочных волокон. С учетом плотности обычных волокнообразующих полимеров (0,9 г/см для полипропилена, 1,4 г/см для полиэтилентерефталата и 1,52— 1,56 г/см для гидратцеллюлозы) прочность химических волокон колеблется в пределах от 10—20 до 60—120 кгс/мм . Таким образом, даже у самых прочных волокон этот показатель намного ниже, чем у идеальных волокон (60—120 вместо 300—500 кгс/мм ). Такое несоответствие показателей высокопрочных волокон предельным теоретическим значениям прочности объясняется следующими причинами. [c.286] Увеличение расстояния между структурными образованиями в аморфных областях полимерных материалов. В таких областях макромолекулы и надмолекулярные структурные элементы в среднем расположены дальше друг от друга, чем в кристаллических. Из-за этого уменьшается энергия межмолекулярных взаимодействий и отдельные элементы, особенно состоящие из сравнительно коротких макромолекул, под действием внешней нагрузки вытаскиваются из волокна без разрыва химических связей, соединяющих атомы в макромолекулярной цепи. [c.286] Недостаточная ориентация макромолекул. Угол Ф между осью волокна и осью макромолекулярных структур (угол разориентации) только в монокристаллах и идеальных волокнах равен нулю. В реальных же волокнах, особенно в аморфных областях, ф О, поэтому разрыв макромолекул под действием внешней нагрузки происходит не одновременно. Чем больше ф, тем меньше равномерность распределения напряжений и меньше число цепей, разрывающихся одновременно т. е. меньше прочность волокна. [c.287] Для изотропных волокон, т. е. полностью дезориентированных, Ф = 45—50° и прочность их составляет только 5—8 гс/текс. [c.287] В реальных условиях прочность волокна в первую очередь, определяется углом разориентации ф в аморфных областях полимера. [c.287] Различия в свойствах отдельных волокон текстильной или технической нити. Обычно волокна, из которых состоят нити, неодинаковы по толщине, прочности и разрывному удлинению. Это приводит к снижению прочности нити, так как волокна разрываются не одновременно. В первую очередь рвутся волокна, у которых имеются тонкие или слабые участки, а также волокна с низким разрывным удлинением. Очевидно, чем больше неравномерность волокон, тем ниже прочность нити. Эта неравномерность может оказаться одной из наиболее существенных причин снижения прочности реальных нитей по сравнению с идеальными. [c.287] Механические и структурные дефекты. При формовании, вытягивании и различных обработках волокна и нити подвергаются неизбежным механическим перенапряжениям. Из-за этого на поверхности волокон появляются повреждения (трещины), а в структуре возникают разрывы (пустоты) или значительные местные нарушения расположения структурных образований. [c.287] Подобные механические дефекты волокон также могут оказаться важной причиной пониженной прочности реальных волокон, так как разрывы под действием внешних сил происходят в первую очередь в слабых местах. [c.287] Перечисленные причины пониженной прочности реальных волокон и нитей могут быть разбиты на две принципиально различные группы — структурные и тexнoлofичe киe. Поэтому пути повышения прочности реальных волокон и нитей могут быть структурными и технологическими. [c.287] Вернуться к основной статье