ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вытягивание нитей из "Производство волокна капрон Издание 3" Капроновые нити получают на прядильных машинах при скорости приема 400—1500 м/мин с кратностью фильерной вытяжки, равной 15—30. Такие нити имеют низкую прочность и чрезмерно высокое удлинение. Это объясняется малой упорядоченностью структуры нитей, так как только небольшая часть макромолекул ориентирована параллельно оси нити. Чем больше ориентированы макромолекулы, тем большее их число сопротивляется разрыву одновременно и в равной степени. Поэтому прочность нити может быть значительно увеличена путем перегруппировки и ориентации большинства макромолекул в направлении, параллельном оси нити. Это достигается вытягиванием нити после формования. [c.194] В зависимости от условий формования капроновые нити в дальнейшем можно вытянуть в 3—5 раз. Чем больше кратность вытягивания, тем выше прочность нитей и тем меньше удлинение при разрыве. Кратность вытяжки устанавливается в зависимости от назначения нитей. Текстильную нить вытягивают в 3—4 раза. Прочность такой нити составляет 0,4—0,5 Н/текс (40 гс/текс) и удлинение — около 30%. Кордную нить вытягивают в 4,6—5,5 раза, при этом прочность ее составляет 0,6—0,8 Н/текс (60— 80 гс/текс) при удлинении 15—17%. Естественно, что в процессе вытягивания соответственно уменьшается толщина нити. Поэтому формуемая нить должна быть толще готовой нити, получаемой после вытягивания. [c.194] Вытягивание — ответственная операция, определяющая в основном прочностные и эластические свойства нитей. По существу этот процесс является вторичным формованием. Как указывалось выше, в результате вытягивания изменяется структура нитей, происходит ориентация макромолекул поликапроамида параллельно оси нити, в результате чего повышается ее прочность. Кроме того, в процессе вытягивания одновременно с ориентацией происходит частичное распрямление изогнутых макромолекул поликапроамида, при этом нити или волокно приобретают эластические свойства. [c.194] Простейшим первичным надмолекулярным образованием являются пачки макромолекул, из которых строятся более сложные вторичные надмолекулярные структуры — сферолитные образования. Заключительная стадия структурообразования сводится к сближению надмолекулярных образований и созданию трехмерной пространственной системы связей, свойственной кристаллам. [c.195] Таким образом, упорядоченность полимера может характеризоваться взаимной ориентацией молекулярных цепей и степенью кристалличности. Незакристаллизованная часть полимера называется аморфной. [c.195] Процессу кристаллизации предшествуют и способствуют взаимная ориентация и выпрямление цепей, происходящие в аморфном полимере (в пачках и других временно упорядоченных агрегатах). Кристаллизация нитей начинается уже в процессе формования, поэтому последующее вытягивание необходимо рассматривать как сложный процесс одновременного растяжения кристаллических и аморфных областей полимера. [c.195] Процессу ориентации препятствуют силы взаимодействия между макромолекулами. Поэтому конечные результаты зависят от температуры нити в момент вытягивания. При повышении температуры силы взаимодействия ослабляются и облегчается ориентация макромолекул. Имеется область температур, в которой скорость кристаллизации максимальна. В то же время при температуре, близкой, например, к температуре начала плавления, слишком большая подвижность молекул препятствует кристаллизации. При понижении температуры ниже определенной (температуры стеклования) из-за малой подвижности макромолекул полимер дополнительно не кристаллизуется. Эта температура тем ниже, чем выше влагосодержание поликапроамида. [c.195] Под действием растягивающего усилия происходит ориентация не только макромолекул, но и структурных элементов в кристаллических областях эта ориентация сопровождается образованием новой кристаллической модификации и ориентацией кристаллитов вдоль оси нитей. [c.195] Диаметр шейки зависит от кратности вытяжки (отношение длины вытянутой нити к ее первоначальной длине). При повышении температуры кратность вытягивания можно значительно увеличить, а шейка становится менее заметной, вплоть до исчезновения, особенно на очень тонких нитях (при температуре, близкой к температуре плавления). [c.196] Можно считать установленным, что прочность нити тем больше, чем выше степень вытяжки. Максимальная степень вытяжки, а следовательно, и прочность нити достигаются при оптимальных температурных условиях, соответствующем качестве полимера, применении замасливающих средств и др. [c.196] Однако следует иметь в виду, что, максимально упрочняя нити, можно ухудшить другие свойства, например сопротивление утомлению, устойчивость к изгибу, прочность в узле и др. Поэтому, стремясь к повышению прочности, необходимо помнить о других свойствах, особенно при производстве нитей, используемых в технике (корд, нить для канатов, сетей и др.). [c.196] Раньше применялась так называемая холодная вытяжка капроновых нитей (при нагревании вытягивали только высокопрочные кордные нити). Теперь при вытягивании нагревают почти все нити. [c.196] Понятие холодная вытяжка условно, так как при этом не учитывается значительный разогрев нитей, происходящий при вытягивании. Повышение температуры внутри нити оказывается тем значительнее, чем толще нить, больше кратность и скорость ее вытяжки. В результате затраченной работы выделяется тепло, размягчающее материал в месте утонения нити, особенно в условиях, затрудняющих теплообмен вытягиваемой нити с окружающей средой. [c.196] Если все элементарные нити имеют одинаковую площадь поперечного сечения и являются однородными по структуре, то число обрывов отдельных нитей (обрывность) при вытягивании будет минимальным, так как в первую очередь обрываются наиболее тонкие нити или нити, в которых содержатся включения, не обладающие способностью вытягиваться наравне с нитью. [c.197] Причиной появления включений, а следовательно, и обрывов нитей может быть неоднородность поликапроамида, возникающая из-за неравномерного нагревания реакционной массы при полиамидировании. Кроме того, пристеночный слой расплава поликапроамида находится в аппаратах полиамидирования, плавильных устройствах и расплавопроводзх значительно дольше, чем основная масса, и может подвергаться термической деструкции. При сушке или плавлении вблизи обогреваемой поверхности (т. е. при более высокой температуре) возможно разложение полимера или образование полимера с сетчатой структурой (сшивание). Поскольку частицы такого полимера удалить не удается, они попадают в расплав, а затем и в нити. Поэтому загрязненные аппараты полиамидирования, расплавопроводы и прядильные головки следует выключать и тщательно чистить. Особенно опасно окисление полимера, которое может происходить на поверхности расплава из-за недостаточной очистки азота от кислорода или при сушке крошки это также приводит к неоднородности полимерной массы, а следовательно, и к обрывности нитей при вытягивании. [c.197] Во время вытягивания нитей температуру и влажность воздуха следует поддерживать в строго установленных пределах. Наиболее чувствительны к колебаниям этих параметров тонкие нити. Для вытягивания таких нитей температура воздуха должна составлять 20 1°С и относительная влажность 50—55% [33]. Толстые нити с линейной плотностью (в текс), равной 187 93,7 29,0 и др., менее чувствительны к колебаниям температуры и влажности окружающего воздуха их можно вытягивать при температуре 21 1°С и относительной влажности 55—60%. Заметное понижение температуры и относительной влажности воздуха отрицательно влияет как на тонкие, так и на толстые нити, что приводит к резкому увеличению обрывности при вытягивании. [c.197] Условия охлаждения нитей во время формования также существенно влияют на последующий процесс вытягивания нитей. [c.198] При нагревании вытянутой сухой капроновой нити, находящейся в свободном состоянии, длина ее уменьшается, т. е. нить дает усадку, которая прекращается только с началом размягчения (при температуре около 200°С). Установлено, что с увеличением степени вытяжки нитей их усадка при нагревании возрастает. Однако такая зависимость существует лишь до определенного предела, соответствующего степени вытяжки 4,5—5,5. При дальнейшем увеличении степени вытяжки величина термической усадки нитей практически не изменяется. [c.198] При вытягивании бикомпонентных нитей увеличиваются и перераспределяются по сечению элементарных нитей внутренние напряжения, релаксация которых при свободном состоянии нити сопровождается усадкой и образованием извитости. Способность к образованию извитости бикомпонентные нити приобретают непосредственно после снятия растягивающих усилий при ориента-. ционной вытяжке. Свойства бикомпонентных нитей приводятся ниже (см. с. 248). [c.198] В результате уплотнения молекулярной структуры и упрочнения межмолекулярных связей диффузия различных веществ (например, влаги, красителей, кислот и др.) в глубь капроновых нитей и волокон уменьшается в сотни и тысячи раз. Так, скорость набухания вытянутых нитей и волокон в сотни раз меньше, чем невытянутых. [c.198] Вернуться к основной статье