СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН И НИТЕЙ Российский патент 1997 года по МПК D01F6/16 D01F6/62 

Изобретение относится к получению синтетических волокон и нитей и может быть использовано в химической промышленности на стадии вытягивания полиэфирных жгутов и нитей, полученных из расплавов.

Известно ориентационное вытягивание полиэфирных волокон и нитей в 3-5 раз при температуре от комнатной до близких к температуре стеклования полиэфира /Б. В.Петухов "Полиэфирные волокна", М. Химия, 1976, с. 206-208, 212-214/.

Однако в известном способе для каждого ассортимента нитей и волокон свои специфические технологические параметры формования и вытягивания, ограничен ассортимент получаемых нитей и волокон, можно перерабатывать только свежесформованную нить.

Известно вытягивание полиэфирных волокон и нитей, при котором перед ориентационным вытягиванием осуществляют неориентационное вытягивание в 2.75 раз при 125.165^oC /SU, авт.св. 424104, кл. D 01 F 7/04, 1974/.

Однако в указанном способе имеет место большой расход теплоносителя, сложность эксплуатации оборудования при высоких температурах теплоносителя, нестабильность процесса.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения полиэфирных волокон и нитей, при котором осуществляют неориентационное вытягивание подпружиненных в жидкость нитей и последующее ориентационное вытягивание нитей /SU, авт.св. 331128, кл. D 01 F 7/04, 1972/.

В известном способе ограничена температура воды в ванне, низкая кратность неориентационного вытягивания и стабильность процесса, ограничен ассортимент готовой продукции.

Техническим результатом изобретения является расширение ассортимента выпускаемой продукции, повышение стабильности неориентационного вытягивания и кратности вытягивания.

Для достижения технического результата в способе получения полиэфирных волокон и нитей, при котором осуществляют неориентационное вытягивание погруженных в жидкость нитей и последующее ориентационное вытягивание нитей, неориентационное вытягивание погруженных в жидкость нитей осуществляют при помощи полностью погруженных под слой жидкости направляющих роликов, придавая нитям линейную скорость движения (V_n), определяемую из уравнения

где V_вх -линейная скорость движения нитей на входе в жидкость, м/с;
λ заданная кратность неориентационного вытягивания;
l_n длина ленты в жидкости до направляющего ролика, м;
l_общ общая длина пути нити при движении в жидкости, м.

Расширение температурного интервала жидкости для неориентационного вытягивания за счет большей глубины погружения нити в жидкость, применения солей, органических и неорганических теплоносителей. Однако применение температур жидкости свыше 125^oC нецелесообразно из-за больших энергозатрат, сложности эксплуатации при отсутствии сколько-нибудь существенных преимуществ по сравнению с более низкими температурами.

Применение принудительно вращающихся полностью погруженных в жидкость направляющих роликов, например мотор-роликов, существенно влияет на стабильность процесса неориентационного вытягивания. Причем скорость погружного направляющего ролика должна соответствовать указанному выше уравнению. Если она будет выше или ниже скорости V_n, определяемой из уравнения, процесс становится нестабильным, ниже кратность вытяжки, как и при свободно вращающихся направляющих роликах.

При использовании принудительно вращающихся полностью погруженных в жидкость направляющих роликов, имеющих скорости согласно приведенному выше уравнению, количество таких роликов может изменяться в широком диапазоне, например от одного до восьми. При одном погружном ролике процесс проходит стабильно и ролик можно размещать по разному: в центре, по краям на дне ванны. Увеличение количества направляющих погруженных в жидкость роликов позволяет более полно использовать выбранный объем жидкостной ванны и тем самым увеличить путь движения нити в жидкости, что равносильно увеличению длины ванны, т.к. благоприятствует возрастанию максимально достижимой кратности неориентационного вытягивания и стабильности процесса. Однако количество таких роликов более 8 нецелесообразно, т.к. усложняется конструкция и эксплуатация ванны. Оптимально количество приводных погруженных направляющих роликов может быть 1-4.

Способ получения полиэфирных волокон и нитей заключается в следующем. Сформированная аморфная неориентационная нить /жгут при получении волокна/ подается при помощи питающих роликов, вращающихся с заданной скоростью V_вх, в жидкостную ванну. Здесь она проходит через погруженные приводные направляющие ролики 1-4 /но не более 8/, имеющие скорости согласно уравнению далее нить /жгут/ выводится из жидкостной ванны со скоростью V_вых и подается не ориентационную вытяжку в 1,5-6 раз для обеспечения необходимых эксплуатационных характеристик волокна и нити. В процессе прохождения жидкостной ванны нить уточняется при сохранении аморфной структуры в необходимое по технологии число раз. Кратность неориентационного вытягивания может изменяться в очень большое число раз от 2 до 75 и даже может превышать 100. Кратность ориентационного вытягивания обычно составляет 2-4 раза, при получении высокопрочных нитей и волокон может повышаться до 5-6. При этом необходимо уже вытянутую ориентированную нить дополнительно дотягивать при температурах свыше 130^oC.

Уравнение выводится следующим образом. При неориентационном вытягивании нить равномерно деформируется по всей длине прогрева /движения в жидкости/. При V_вх скорость нити на выходе v_вых=v_вх•λ. При l_общ кратность вытяжки до погруженного ролика λ_n=l_n/l_общ.. Изменение скорости нити (V) на отрезке l_общ будет равно (V_вых V_вх), а на отрезке l_n соответственно V_n= V_вх+(V_вых-V_вх)l_n/l_общ или v_n=v_вх[(λ-1)l_n/l_общ+1]..

Пример 1. Полиэфирная нить лавсан 450 текст, содержащая 425 филаментов, после формования вытягивается в кипящей воде /95 97^oC/ при длине жидкостной ванны 1500 мм с использованием двух погруженных неприводных заправочных роликов, расстояние между которыми 1300 мм. Максимальная кратность неориентационного вытягивания составляет 1:3,3. При увеличении кратности неориентационного вытягивании 1:3,3. При увеличении кратности неориентационного вытягивания самопроизвольно переходит в ориентационное и нить более не вытягивается. После неориентационного вытягивания нить дополнительно вытягивается максимум в 3,5 раза. Вытянутая нить имеет линейную плотность 39,5 текс, а линейная плотность элементарного волокна 0,09 текс, прочность 38,1 гс/текс, удлинение 43,5% При повышении температуры /> 100^oC/и использовании неприводных заправочных роликов наблюдаются нестабильное протекание процесса неориентационного вытягивания, обрывы, колебания линейной плотности нити /нить может быть очень вытянутой на одних участках и рядом на других участках содержать совсем невытянутые участки/.

Пример 2. Как в примерах 1, но используются приводные погружные ролики, λ 4,3; V_вх 5,6 м/мин; V_вых 21,5 м/мин; l_общ 1400 мм при 0
Процесс стабилен. Нить ориентационно вытягивается в 4,5 раза. Вытянутая нить имеет линейную плотность 23,5, а линейная плотность элементарного волокна равняется 0,056 текс, прочность 52,3 гс/текс, удлинение 35,1%
Пример 3. Как в примере 2, но кратность неориентационного вытягивания увеличивается до После ориентационного вытягивания в 3,2 раза получена нить 15 текс и волокна 0,04 текс с прочностью 45,6 гс/текс и удлинением 38,9
Пример 4. Как в примере 2, но температура жидкости /глицерина/ 120^oC, После ориентационного вытягивания в 3,0 раза получена нить 8,1 текс и волокно 0,018 текс с прочностью 41,0 гс/текс и удлинением 30%
Пример 5. Как в примере 2, но глубина погружения приводных роликов в жидкости составляет 1 м, температура жидкости в этом месте 102^oC. Общая длина пути нити /l_общ/ в жидкости 3300 мм. Кратность неориентационного вытягивания составила После ориентационного вытягивания в 2,8 раза нить имела тонину 5,6 текс, а волокно 0,012 текс.

Пример 6. Как в примере 5, но на глубине 1 м размещался только один погружной ролик l_общ 2800 мм, λ=29; V_n 70 м/мин. После ориентационного вытягивания в 3,0 раза нить имела тонину 5,6 текс.

Пример 7. Как в примере 5, но в ванне 4 приводных погружных ролика: l_общ 4200 мм,
После ориентационного вытягивания в 2,5 раза получена нить 5,0 текс, волокно 0,01 текс.

Пример 8. Как в п.6, но длина ванны 400 мм, l_общ 2000 мм; λ=13; V_n 35 м/мин. После ориентационного вытягивания в 4,2 раза получена нить 9,0 текс, волокно имело тонину 0,02 текс.

Таким образом, описываемый способ позволяет получать при помощи неориентационного вытягивания при относительно малых длинах жидкостной ванны /по сравнению с обычными ваннами в 2-10 раз/ сверхтонкие элементарные нити лавсан, из которых изготовляют волокно 0,05-0,01 текс и менее, или комплексные нити, содержащие филаменты 0,05-0,01 текс и менее в количестве на порядок - два и более больше, чем в серийно выпускаемых комплексных нитях. Это значительно расширяет ассортимент и качество готовых изделий из полиэфирных волокон и нитей. Такие волокна и нити по графу обладают хлопко- и шелкоподобностью. Обеспечиваются высокая стабильность процесса неориентационного вытягивания при сокращении длины жидкостной ванны, а следовательно, и всей вытяжной машины и высокая кратность неориентационного вытягивания, например в 20-50 раз и более.

Использование: в химической промышленности на стадии вытягивания полиэфирных жгутов, полученных из расплавов. Сущность изобретения: в способе получения полиэфирных волокон и нитей неориентационное вытягивание погруженных в жидкость нитей осуществляются при помощи полностью погруженных под слой жидкости направляющих роликов. Нитям придают линейную скорость движения (V_n, определяемую из уравнения

где V_вх - линейная скорость движения нитей на входе в жидкость, м/с; λ - заданная кратность неориентационного вытягивания; l_n - длина нити в жидкости до направляющего ролика, м; l_общ - общая длина пути нити при движении в жидкости, м.

Способ получения полиэфирных волокон и нитей, при котором осуществляют неориентационное вытягивание погруженных в жидкость нитей и последующее ориентационное вытягивание нитей, отличающийся тем, что неориентационное вытягивание погруженных в жидкость нитей осуществляют при помощи полностью погруженных под слой жидкости направляющих роликов, придавая нитям линейную скорость движения v_n, определяемую из уравнения

где v_в х линейная скорость движения нитей на входе в жидкость, м/с;
λ - заданная кратность неориентационного вытягивания;
l_n длина нити в жидкости до направляющего ролика, м;
l_о б щ общая длина пути нити при движении в жидкости, м.