Приготовление прядильного раствора или расплава

При изго­товлении химических волокон и нитей необходимо из твердого исходного полимера получить длинные тонкие текстильные нити с продольной ориентацией макромолекул, т. е. нужно переориен­тировать макромолекулы полимера. Для этого следует перевести полимер в жидкое (раствор) или размягченное (расплав) состоя­ние, при котором нарушается межмолекулярное взаимодействие, увеличивается расстояние между макромолекулами и появляется возможность их свободного перемещения относительно друг друга. Растворы используются при получении искусственных и некото­рых видов синтетических нитей (полиакрилонитрильных, поливинилспиртовых, поливинилхлоридных). Из расплавов образуются гетероцепные (полиамидные, полиэфирные) и некоторые карбо - цепные (полиолефиновые) волокна и нити.

Прядильный раствор или расплав приготовляют в несколько стадий. Смешивание полимеров из различных партий выполняют для повышения однородности растворов или расплавов, чтобы получить нити, равномерные по свойствам на всем их протяже­нии; полимеры смешивают либо в виде раствора, либо в сухом виде до растворения или расплавления. Фильтрация необходима для удаления из раствора или расплава механических примесей, нерастворившихся частиц полимера, чтобы предотвратить засоре­ние фильер и улучшить свойства нитей; она проводится путем многократного прохождения раствора или расплава через фильт­ры (плотная ткань, слой кварца, керамики).

Обезвоздушивание заключается в удалении из раствора пузырьков воздуха, которые, попадая в отверстия фильер, обрывают струйки раствора и пре­пятствуют образованию волокон; осуществляется оно путем вы­держивания раствора в течение нескольких часов в вакууме. Рас­плав обезвоздушиванию не подвергают, так как в расплавленной массе полимера воздуха практически нет.

Формование нитей состоит в дозированном продавливании прядильного раствора или расплава через отверстия фильер, затвердевании вытекающих струек и наматывании полученных нитей на приемные устройства. Струйки формуются в элементар­ные нити из расплава или раствора.

При формовании из расплава струйки полимера, вытека­ющие из фильеры, охлаждаются в обдувочной шахте струей возду­ха или инертного газа. При формовании из раствора сухим спосо­бом струйки полимера обрабатываются струей горячего воздуха, в результате чего растворитель испаряется, а полимер за­твердевает. В случае формования из раствора мокрым способом струйка нитей из фильеры поступают в раствор осадительной ванны, где происходят физико-химические процессы вы­деления полимера из раствора и иногда химические изменения состава исходного полимера.

Процесс формования — один из важнейших этапов производства текстильных нитей, так как на этом этапе образуются структурные элементы (пачки, фибриллы) макромолекул, создается первичная структура нити. В растворе или расплаве макромоле­кулы имеют сильно изогнутую форму. Так как при формовании степень вытягивания нити невелика, то образовавшиеся структур­ные элементы расположены в нити с малой степенью распрямленности и ориентации макромолекул вдоль ее оси. Поэтому воз­никает необходимость в последующей перестройке первичной структуры нити.

При формовании получают либо комп­лексные нити, состоящие из нескольких длинных элементарных нитей, либо шта­пельные волокна - отрезки нитей опре­деленной длины. Для получения комплекс­ных нитей используют фильеры с неболь­шим числом отверстий: 12-100. Готовый пучок элементарных нитей сматывается в бобину. При получении химических волокон применяют фильеры с большим числом отверстий: 1200-5000, иногда 12000-15000. Последние используются только при мокром способе формования. Собранные вместе с нескольких фильер элементарные нити обра­зуют жгут. В последующем жгуты разрезаются на специальных ма­шинах на отдельные отрезки - волокна размером 50-150 мм в зависимости от назначения.

Отделка

Химические волокна и нити непосредственно после формования не могут быть использованы для производства тек­стильных материалов. Они требуют дополнительной отделки, ко­торая включает в себя ряд операций.

Удаление примесей и загрязнений необходимо при получении вискозных, белковых и некоторых видов синтетических нитей, формуемых мокрым способом. Эта операция осуществляется путем промывки нитей в воде или различных растворах. Беление нитей или волокон, которые впоследствии окрашиваются в светлые и яркие цвета, проводится путем их обработки оптическими отбели­вателями.

Вытягивание и термообработка синтетических нитей необходи­мы для перестройки их первичной структуры. При вытягивании ослабляются межмолекулярные связи, происходят распрямление и переориентация макромолекул и их агрегатов в осевом направле­нии нити и образуется более упорядоченная структура. В результате нити становятся более прочными, но менее растяжимыми. Поэто­му после вытягивания проводят термообработку для релаксации внутренних напряжений и частичной усадки нитей из-за некоторого ослабления межмолекулярных связей и приобретения макромоле­кулами изогнутой формы при сохранении их ориентации.

Поверхностная обработка (авиаж, аппретирование, замаслива­ние) необходима для придания нитям способности к последую­щим текстильным переработкам. При такой обработке повышают­ся скольжение и мягкость, уменьшаются поверхностное склеивание элементарных нитей и их обрывность, снижается электризуемость и т.п.

Сушка нитей после мокрого формования и обработки различными жидкостями выполняется в специальных сушилках.

Текстильная переработка

Этот процесс предусмотрен для со­единения нитей и повышения их прочности (скручивание и фик­сация крутки), увеличения объема паковок нитей (перематыва­ние), оценки качества полученных нитей (сортировка).