СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН И НИТЕЙ Российский патент 1998 года по МПК D01F6/62 

Изобретение относится к области получения синтетических волокон и нитей и может быть использовано в химической промышленности на стадии вытягивания полиэфирных волокон и нитей.

Известно ориентированное вытягивание полиэфирных волокон и нитей в 3-5 раз при температурах от комнатной до близких к температуре стеклования полиэфира [1].

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

Известно вытягивание полиэфирных волокон и нитей, при котором перед ориентационным вытягиванием осуществляют неориентационное вытягивание в 1-3 раза при температуре воды больше на 15-20^oC (T воды 85-100^oC) температура стеклования полиэфира [2].

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

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения полиэфирного волокна, по которому неориентационное вытягивание осуществляют в одну стадию при температуре 125-165^oC в 2-75 раз в среде насыщенного пара, а ориентационное - в 1-6 раз [3].

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

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

Для достижения технического результата в способе получения полиэфирных волокон и нитей, включающем неориентационное и ориентационное вытягивание, неориентационное вытягивание проводят в 2-6 стадий с кратностью на каждой стадии от 1,5 до 6,0.

Благодаря многостадийному ориентационному вытягиванию процесс деформации нити проходит в более мягких условиях: равномернее прогрев, сохраняется внутреннее тепло, между стадиями вытягивания происходит частичная релаксация полимера. Это и обеспечивает возможность достижения очень высоких суммарных кратностей неориентационного вытягивания при малых кратностях на отдельных стадиях. В качестве теплоносителей при данном процессе могут применяться различные теплоносители: например, вода, пар, горячий воздух, высококипящие жидкости, например глицерин и т.д.

Количество стадий определяется тем, что при одностадийном неориентационном вытягивании, как уже отмечалось ранее, возникает много проблем по обеспечению стабильности вытягивания, ограничена кратность вытягивания, производительность. Для повышения стабильности процесса приходится уменьшать входную скорость, развес жгута на входе, ужесточать требования к температурному режиму - это и ведет к снижению производительности, кратности неориентационного вытягивания и ограничению технологических возможностей процесса.

При двух- и более стадийном вытягивании деформация нити происходит более плавно, полимер равномернее нагревается перед каждым растяжением, сохраняя частично внутреннее тепло от предыдущего прогрева и имея уже меньшую тонину, кроме того, перед началом последующей деформации нити успевают частично отрелаксироваться, что и облегчает последующее растягивание в режиме пластической деформации. При многостадийном неориентационном процессе за счет умножения кратностей на каждой стадии происходит резкое возрастание общей кратности неориентационного вытягивания. Разбивая процесс на стадии, появляется возможность и значительно равномернее прогреть материал на первой начальной стадии, что способствует возможности повышения входной скорости подачи материала на 1-ую стадию, увеличения входного развеса жгута или тонины нити - это ведет к повышению производительности, расширению технологических возможностей процесса.

При количестве стадий более 6 реализация процесса неориентационного вытягивания становится неперспективной - резко возрастают выходные скорости, энерго- и прочие затраты, а преимущества - возможность дополнительного увеличения кратности неориентационного вытягивания - становятся мнимыми, так как уже при стадиях до 6 можно достичь очень высоких крайностей неориентационного вытягивания (например, при одинаковых крайностях на 6 стадиях, равных 4, общая кратность неориентационного вытягивания может превысить 4000 - как фильерная вытяжка при высокоскоростном формировании).

Диапазон кратности для каждой стадии от 1,5 до 6,0 обусловлен следующими причинами: при кратности менее 1,5 в материале интенсивно проходят релаксационные процессы, что ведет к снижению последующих деформационных процессов из-за кристаллизации полимера. При кратности 1,5 нить частично деформируется и кристаллизация не наблюдается. Увеличение кратности приводит к большей деформации нити на каждой стадии. При кратности на одной стадии более 6,0 влияние ориентационных процессов при неориентационном вытягивании становится все более существенно, что резко снижает способность нити к последующему неориентационному вытягиванию, ограничивая и общую кратность неориентационного вытягивания, и стабильность процесса.

Способ получения полиэфирных волокон и нитей заключается в следующем. Сформованная аморфная нить (жгут при получении волокна) подается при помощи транспортирующего узла (системы вальцов, роликов) в термокамеру, затем на следующий транспортирующий узел, который ограничивает 1-ую стадию вытягивания и одновременно как бы фиксирует начало последующей стадии вытягивания. С этого узла нить (жгут) поступает во вторую термокамеру и на третий транспортирующий узел и т.д., в зависимости от количества (2-6) стадий неориентационного вытягивания. Кратность неориентационного вытягиваниия при этом на каждой стадии изменяется от 1,5 до 6,0. После этого аморфную утонченную в заданное число раз нить (жгут) подвергают ориентационному вытягиванию по общеизвестным технологическим режимам для придания нити (жгуту) необходимых эксплуатационных свойств.

Пример 1. Полиэфирный жгутик с тониной филамента 7,5 текс и количеством филаментов 16000 вытягивают на вытяжном стенде вначале неориентационно в одну стадию, а затем одностадиийно ориентационно. Скорость подачи жгутика на первые вальцы (на неориентационное вытягивание) 2 м/мин. В качестве теплоносителя - насыщенный пар под давлением 2 ати, длина камеры 1500 мм. Максимальная кратность неориентационного одностадийного вытягивания 7,2. После неориентационного вытягивания проводят дополнительное ориентационное вытягивание в 4,5 раза в паровоздушной среде. Полученное волокно имеет следующие показатели: линейная плотность волокна 0,26 текс, прочность 38,7 гс/текс, удлинение 41,4%.

Пример 2. Как в примере 1, но теплоноситель - кипящая вода, неориентационное вытягивание проводят в 5 стадий при кратности на каждой стадии 1,5 при общей кратности неориентационного вытягивания 7,5 и скорости подачи жгутика на первые вальцы 10 м/мин. После ориентационного вытягивания в 4,5 раза волокно имеет линейную плотность 0,24 текс, прочность 42,3 гс/текс, удлинение 40,5%.

Пример 3. Как в примере 2, но неориентационное вытягивание проводят в 6 стадий - общая кратность неориентационного вытягивания 11,4. После ориентационного вытягивания в 4,3 раза получено волокно с линейной плотностью 0,16 текс, прочностью 41,2 гс/текс и удлинением 38,7%.

Пример 4. Как в примере 2, но неориентационное вытягивание проводят в 2 стадии: на 1-й стадии - 6,0 и на 2-й стадии 4,0 (общая кратность неориентационного вытягивания - 24), и используют теплоноситель на 1-ой стадии - пар под давлением 2 ати, а на 2-ой стадии - горячий воздух с температурой 250^oC. После ориентационного вытягивания в 3,8 раза волокно имеет линейную плотность 0,09 текс, прочность 43,7 гс/текс, удлинение 37,8%.

Пример 5. Как в примере 2-4, но неориентационное вытягивание проводят в 4 стадии: кратность вытягивания на 1-й стадии - 6,0, на 2-й - 2,0, а на 3-й и 4-й соответственно 6,0 и 3,0; теплоноситель на 1-й и 3-й стадиях - пар под давлением 2 ати, а на 2-й и 4-й стадиях - кипящая вода. После ориентационного вытягивания в 2,5 раза получают волокно 0,015 текс и комплексную нить 222 текс/16000 филаментов с прочностью 45,6 гс/текс и удлинением 18,9%. При дополнительном ориентационном дотягивании в 1,5 раза при температуре термопластины-утюга 180^oC с прочностью нити возрастает до 58,7 гс/текс при удлинении 12,6%.

Таким образом преимущества заявляемого способа по сравнению с прототипом следующие:
можно расширить технологические возможности процесса неориентационнонго вытягивания: увеличить кратность вытягивания, ассортимент выпускаемой продукции, полученной из одного и того же исходного сырья (полупродукта);
повысить производительность как за счет увеличения скорости материала на входе, так и за счет увеличения развеса жгута (тонины нити) перед началом растяжения;
можно освоить совсем новые, ранее не выпускаемые в мире ассортименты комплексных нитей, содержащих на порядок и более филаментов с линейной плотностью 0,02-0,001 текс и менее.

Использование: химическая промышленность. Сущность изобретения: при получении полиэфирных волокон и нитей проводят сначала неориентационное вытягивание в 2-6 стадий с краткостью на каждой сстадии от 1,5 до 6,0. Затем проводят ориентационное вытягивание.

Способ получения полиэфирных волокон и нитей, включающий их неориентационное и ориентационное вытягивание, отличающийся тем, что неориентационное вытягивание проводят в 2 6 стадий с кратностью на каждой стадии от 1,5 до 6,0.