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).