Технологический процесс изготовления полиэфирных волокон и нитей

    Технологический процесс изготовления полиэфирных волокон состоит из трех основных стадий — получения прядильного раствора, формирования из него волокон и отделки волокон.

    Приготовление прядильного раствора или расплава. При изготовлении 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. Из расплавов образуются гетероцепные полиэфирные волокна и нити.
    Прядильный расплав приготовляют в несколько стадий:

1) Смешивание полимеров из различных партий выполняют для повышения однородности расплавов, чтобы получить нити, равномерные по свойствам на всем их протяжении. Смешивают полимеры либо в виде раствора, либо в сухом виде до растворения или расплавления.

2) Фильтрация необходима для удаления из расплава механических примесей, не растворившихся частиц полимера, чтобы предотвратить засорение фильер и улучшить свойства нитей. Проводится она путем многократного прохождения расплава через фильтры (плотную ткань, слой кварца, керамики).

3) 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. Процесс формования волокон состоит из следующих этапов:

·  продавливание прядильного раствора через отверстия фильер,

· затвердевание вытекающих струек,

·  наматывание полученных нитей на приемные устройства.

    Прядильный расплав подаётся на прядильную машину для формования волокон. Рабочими органами, непосредственно осуществляющими процесс формования химических волокон на прядильных машинах, являются фильеры. Изготавливаются фильеры из тугоплавких металлов – платины, нержавеющей стали и др. – в форме цилиндрического колпачка или диска с отверстиями.

    В зависимости от назначения и свойств формуемого волокна количество отверстий в фильере, их диаметр и форма могут быть различными (круглые, квадратные, в виде звездочек, треугольников и т.п.). При использовании фильер с отверстиями фигурного сечения получают профилированные нити с различной конфигурацией поперечного сечения или же с внутренними каналами. Для формирования биокомпонентных (из двух и более полимеров) нитей отверстия фильер разделены перегородкой на несколько (две или более) частей, к каждой из которых подаётся свой прядильный раствор.

    При формировании комплексных нитей используют фильеры с небольшим числом отверстий: от 12 до 100. Сформованные из одной фильеры элементарные нити соединяются в одну комплексную (филаментную) нить и наматываются на бобину.

    При получении штапельных волокон (волокно, получаемое разрезанием или разрыванием жгута продольно сложенных элементарных нитей на отрезки длиной 40—70 мм) применяют фильеры с количеством отверстий в несколько десятков тысяч (1000-15000). Собранные вместе с нескольких фильер нити образуют жгут, который затем разрезается на штапельные волокна определенной длины.

    Прядильный расплав дозировано продавливается через отверстия фильер. Вытекающие струйки попадают в среду, вызывающую затвердевание полимера в виде тонких волокон. В зависимости от среды, в которой происходит затвердевание полимера, различают мокрый и сухой способы формования.

    При формовании волокон из раствора полимера в нелетучем растворителе (например, вискозных, медно-аммиачных, поливинилспиртовых волокон) нити затвердевают, попадая в осадительную ванну, где происходит их химическое или физико-химическое взаимодействие со специальным раствором, содержащим различные реагенты. Это мокрый способ формования (рис 2а).

    Если формование проводят из расплава полимера в летучем растворителе (например, для ацетатных и триацетатных волокон), средой затвердевания является горячий воздух, в котором растворитель испаряется. Это сухой способ формования (рис 2б).

       При формовании из расплава полимера (например, полиамидных, полиэфирных, полиолефиновых волокон) средой, вызывающей затвердевание полимера, служит холодный воздух или инертный газ (рис 2в).

       Скорость формования зависит от толщины и назначения волокон, а также от метода формования. Прядильный раствор в процессе превращения струек вязкой жидкости в тонкие волокна одновременно вытягивается, этот процесс называется фильерная вытяжка.

    Свежесформированное полиэфирное волокно имеет аморфное строение, повышенную хрупкость, низкую прочность, большое необратимое удлинение, большую усадку. Поэтому лавсановое волокно подвергается вытяжке при температуре 100—150 °С на 350—500 %. Вытянутая и скрученная нить подвергается термофиксации- тепловой обработке в натянутом состоянии. В результате термофиксации происходит частичная усадка (на 8-15%).

    Более 50 % полиэфирных волокон составляют штапельные волокна. Готовый полуфабрикат поступает на производство швейных ниток.