Реферат: Полинозное волокно

ВВЕДЕНИЕ

Появление первого полинозного волокнаотносится к началу 50-х годов. Его разработчиком был японский исследователь —С.Тачикава. Первоначально волокно выпускалось под названи­ем торомомен. Послеприобретения лицензии на его производ­ство французской фирмой АРСТ оно былоназвано подинозик, что означало «несинтетический полимер». Из всехвискоз­ных волокон полинозное в наибольшей степени приближалось по свойствам кхлопку. Поэтому вслед за фирмой АРСТ произ­водство этого волокна под названием поликот,зантрел, коплон, волокно Z54, айрон ПЛ появилось в ряде других стран. Нарядус первоначальным основным типом полинозного волокна появи­лись новыеразновидности. Добавка альдегидов, особенно фор­мальдегида, в осадительнуюванну позволила повысить проч­ность на 30—50% и разработать новыйтехнологический про­цесс. К числу полинозных волокон относят и волокно ВХ, кото­роеаналогично волокнам приведенных выше типов по надмоле­кулярной структуре, носущественно отличается по технологии получения. В нашей стране с цельюповышения экономичности разработан процесс получения волокна полинозного типа —вислен (вискозный лен), при формовании которого используютвысококонцентрированные вискозные растворы, с содержанием целлюлозы 11—12%.

Однако по ряду причин — неконкурентоспособностипо срав­нению с хлопком, высокомодульными и синтетическими волок­нами,относительной сложности технологии и недостаточно вы­сокой ее рентабельности—производство полинозных волокон не получило широкого развития. Их выпуск вначале 80-х годов составил всего 80—100 тыс. тонн в год.

ФОРМОВАНИЕ ПОЛИНОЗНЫХВОЛОКОН

1. СВОЙСТВА ПОЛИНОЗНЫХВОЛОКОН

По основным показателям,особенно прочности, стабильности размеров, стойкости к растворам щелочей,полинозные волокна приближаются к хлопку. Полинозное волокно обычного типаимеет прочность 34—36сН/текс, что соответствует или даже на 5—10%  выше прочности тонковолокнистого хлопка.Однако хлопок характеризуется лучшим коэффи­циентом использования прочности впряже, поэтому оба эти волокна по показателю прочности в готовых изделияхрассматриваются как равноценные. По прочности в мокром состоянии полинозноеволокно  превосходит высокомодульное,однако существенно уступает хлопку, прочность которого в мокромсостоянии не снижается, а возрастает на 5—10%.

<img src="/cache/referats/21120/image002.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1027">По формоустойчивости изделия изполинозных волокон превосходят изделия из высокомодульных и рав­ноценныхлопчатобумажным волок­нам. Это объясняется более высоким значением модуляупругости в мок­ром состоянии у полинозных воло­кон по сравнению с высокомодульными.Полинозное волокно в меньшей степени подвержено растяжению во время отделки исушки и соответ­ственно дает меньшую усадку. Полинозные волок­на обладают болееравновесной, отрелаксированной структурой, что обусловлено протеканиемориентационной вытяжки преиму­щественно в режиме вязкого течения и даетнаименьшую усадку при многократных стирках.

На рис. 1 показана зависимость усадкитканей из обычного вискозного, высокомодульного, полинозного волокна и хлопка.Ткань из полинозного волокна после 50 стирок дает усадку 5,5%, т. е.равноценную хлопчатобумажной ткани. В этих же условиях ткань из обычноговискозного волокна усаживается свыше 12%. Наряду с низкой усадкой ткани из полинозноговолокна отличаются повышенной несминаемостью и по этому показателю превосходятхлопчатобумажные ткани. Так, напри­мер, коэффициент несминаемости тканей из полинозноговолок­на равен 55, высокомодульного —50, а обычного вискозного во­локна ихлопка 35—36%.

<img src="/cache/referats/21120/image004.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1028">Надмолекулярная структура полинозныхволокон характе­ризуется большей степенью кристалличности и ориентации. С этойособенностью структуры связана высокая прочность, модуль упругости, стойкость кщелочным и кислым средам. Вместе с тем, повышенная степень кристал­личности ибольшие размеры кристаллических участков в фиб­риллах обусловливают понижениеэластичности полинозных волокон. Вследствие большей равно­весности структуры вовремя эксплуатации потеря эластичности полинозными волокнами меньше, чемвысокомодульными. При многократных стирках число двойных изгибов у высокомодуль­ныхволокон резко снижалось и после 50 стирок достигало 7,5 тыс. циклов, в то времякак у полинозного волокна устойчивость к двойным изгибам оставалась примернопостоянной (на уровне 6 тыс. циклов); следовательно, после 50 стирок показателяобоих волокон практически выравнивались.

Полинозные волокна обладаютсравнительно низ-кой раство­римостью в щелочи. На рис. 2 показана раствори-мостьобыч­ного вис-козного, высокомо-дульного, полинозного волокна и хлопка врастворах NaOHразличной концентрации до отбелки и после отварки и отбелки по режимуобработки хлопчатобу­мажных тканей. Как в первом, так и во втором случае вовсем диапазоне концентраций щелочи по растворимости ближе всего к хлопку полинозноеволокно. Наибольшей растворимостью об­ладает обычное вискозное волокно.Пониженная растворимость полинозных волокон обусловлена не только более высокойсте­пенью полимеризации целлюлозы, но также их большей кри­сталличностью. Так,полинозные волокна типа вислен при более низкой степени полимеризации посравнению с высокомодуль­ными волокнами имеют растворимость на 40—60% ниже.Стойкость к щелочам важна для смешанных тканей, подвергаемых мерсеризации, атакже отварке, когда концентрация щелочи может достигать 2,5-6,5%. По стойкостик щелочным обработкам полинозные волок­на имеют бесспорное преимущество передвысокомодульными.

<img src="/cache/referats/21120/image006.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1029">Более высокая плотность упаковкинадмолекулярной струк­туры у полинозных волокон предопределяет также их болеевы­сокую стойкость к химическим воздействиям во время отбелки, гидролизу и окислительнойдеструкции во время эксплуатации.

На рис. 3 показано снижение степениполимеризации хлоп­ка и вискозных волокон различного типа в зависимости от числастирок. Среди вискозных полинозное волокно обладает наибольшей ус­тойчивостью.После 50 стирок СП у по­линозного волокна сохраняется на уровне 330, тогда каку обычного вис­козного и высокомодульного снижает­ся соответственно до 205 и250.

Наряду с перечисленными преиму­ществами,обусловленными повышен­ной кристалличностью полинозного во­локна, можноотметить сохранение высокой сорбционной способности к влаге по сравнению с  хлопком  (соответственно  10,5-12,0 и 7,5-8,5%)  и, следовательно, хорошиесанитарно-гигиенические свойства, характерные для всех вискозных волокон.

2. ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯВИСКОЗЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИНОЗНОГО ВОЛОКНА

Для формования полинозного волокнаприменяют высоко­вязкие вискозы с повышенной степенью полимеризации и этерификации.Поэтому технология и в некоторой части аппаратур­ное оформление отличаются отобычного процесса.

Для мерсеризации целлюлозы применяютустановки непре­рывного действия с осуществлением отжима щелочной целлюло­зымежду вращающимися барабанами с прорезями. Поскольку в готовом волокне степеньполимериза­ции должна быть не ниже 450—500, для предотвращения силь­нойдеструкции температуру мерсеризации снижают до 35— 40°С. Производительностьмерсеризационных установок вслед­ствие большего набухания целлюлозы припониженных темпе­ратурах уменьшается на 15—20%. Исключается такая техноло­гическаяоперация, как предсозревание. Снижение степени по­лимеризации происходит вовремя мерсеризации и измельчения (с 830—850 до 780—800), транспортировки (до670—720) и ксантогенирования (до 520—570).

Для достижения повышеннойстепени этерификации при ксантогенировании применяют сероуглерод в ко­личестве40—45% от целлюлозы; иногда его количество увели­чивают до 50%. В некоторыхслучаях за счет аппаратурного оформления повышение степени этерификации достигаютза счет усиления степени отжима щелочной целлюлозы до содержания в ней 33—34%от α-целлюлозы или проведения процесса ксантогенирования при пониженнойтемпературе -15-20°С.

Вискозы после растворения имеютвязкость 25—35 Па*с. Растворение, транспортировку, фильтрацию и обезвоздушиваниевискоз с такой вязкостью производят при условиях, несколько отличных оттрадиционно принятых. Ксантогенирование и пер­вая стадия растворения, котораязаключается в измельчении ксантогената, получении ксантогенатной пульпы(суспензии ксантогената в щелочи) мало зависят от СП целлюлозы. Поэто­му для ихосуществления пригодны обычные ксантогенаторы и растиратели. Влияние вязкостиначинает сказываться на второй стадии растворения, когда основная частьксантогената перехо­дит в раствор и масса становится гомогенной.

Следует отметить, что при применениирастирателей, обеспе­чивающих измельчение ксантогената до частиц размером 0,5—1,0 мм, растворение высоковязких вискоз при частоте вращения мешалки 60—80об/мин протекает вполне удовлетворительно. Как уже отмечалось выше, растворениепроте­кает путем односторонней диффузии NaOHи Н2О в ксантогенатцеллюлозы, причем, поскольку степень полимеризации цел­люлозы на скоростьдиффузии практически не влияет, растворе­ние высоковязких вискоз происходитдаже при небольшой ско­рости мешалки без создания больших напряжений сдвига.

Транспортировка высоковязких вискозможет быть осуществлена при некотором увеличении диаметра трубопровода илиповышении давления до 1,0—1,2 МПа. Вто­рой путь предпочтительнее, так как вэтом случае могут быть использованы применяемые в производстве насосы итрубопро­воды.

Фильтрация высоковязких вискозосуществляется также на обычном оборудовании. Первая — на фильтрах с намывнымсло­ем, вторая — на фильтр-прессах. Скорость первой и второй фильтрациисоответственно составляет 60 и 20 л/(м2.ч), а съем вискозы с 1 м2за цикл работы фильтра—1200 и 10000 л/м2. В качестве намывногоматериала рекомендуется применять смесь мелконарезанного химически сшитогогидратцеллюлозного и поливинилхлоридного волокна с линейной плотностью, боль­шейчем при фильтрации вискоз с обычной вязкостью. На не­которых производствахиспользуют поливинилхлоридный порошок с гранулами размером 75—210 мкм. Вкачестве зарядки для второй фильтрации применяют нетканый синтетический ма­териал(капроновое и полипропиленовое волокно в соотноше­нии 1: 1) с гуммированной окантовкойдля предотвращения подтекания вискозы или нетканый материал из смеси поливинилхлоридногои полинозного волокна. В последнем случае подте­кание вискозы предотвращаетсяблагодаря набуханию полинозного волокна при смачивании его вискозой.

Обезвоздушивание вискоз проводят наустановках непрерыв­ного действия. Высокая вязкость в данном случае является не­достатком.Производительность установок непрерывного обезвоздушивания лимитируетсяпенообразованием, а при повышении вязкости образуются еще более стабильныепены. Для поддержания производительности установок на требуемом уровненеобходимо принимать меры для предотвра­щения попадания воздуха в вискозу вовремя растворения, сме­щения и фильтрации. Обезвоздушивание проводят приостаточ­ном давлении 1,3—2,0 кПа. Вискозу перед обезвоздушиванием нагревают до24—26 °С. Перепад температуры, за счет испаре­ния воды во времяобезвоздушивания, составляет 5—7 град., со­держание воздуха в вискозе — 3—4мл/л. Для сохранения высо­кой степени этерификации общая продолжительностьсозрева­ния вискозы не должна превышать 8—10 ч. Температуру виско­зы во времясозревания выдерживают на уровне 16—20 °С.

Формование полинозного волокнапроводят в еще более мяг­ких условиях, чем формование высоко модульноговолокна. По­этому для поддержания стабильности процесса на необходимом уровнеособо высокие требования предъявляются к чистоте тех­нологических растворов, вчастности вискозы.

Необходимо применение высококачественнойсульфатной об­лагороженной целлюлозы, ртутного, а также умягченной илиобессоленной воды. Оборудование, соприкасающееся с щелочными растворами, должнобыть выполнено из нержавеющей стали или иметь ан­тикоррозионное защитноепокрытие.

3. ФОРМОВАНИЕ ПОЛИНОЗНОГО ВОЛОКНАОБЫЧНОГО ТИПА

Основной отличительной особенностьюспособа формования полинозного волокна является низкое содержание серной кис­лотыв осадительной ванне (не выше 17—25 г/л). Механизм осаждения зависит отразности концентраций серной кислоты в осадительной ванне и гидроксида натрия ввискозе. При формовании обычных штапельных во­локон В момент соприкосновениявискозы и осадительной ванны на поверхности формующегося волокна создаетсякислая среда. Концентрация серной кислоты составляет (2,7—1,7)/2 = 0,5н или 49г/л. При такой достаточно высокой концентрации осаждение поверхностного слояпротекает быстро. Образу­ется оболочка, периметр которой примерно равенокружности вытекающей струн. При обезвоживании волокна происходит усадка и оболочкаприобретает изогнутую зазубренную форму. Образующееся волокно обладает четковыражен­ной неравномерностью структуры по поперечному сечению.

При производстве высокомодульноговолокна концентрация кислоты и щелочи по нормальности близки. При взаимодейст­виивискозных струек с осадительной ванной на их поверхности образуется среда,близкая к нейтральной. Осаждение в этом случае протекает более равномерно.Волокно имеет круглый по­перечный срез с более гомогенной структурой — толстаяоболоч­ка с постепенным переходом к структуре ядра.

Полинозные волокна формуют приобратном количествен­ном соотношении кислоты и щелочи. Нормальность осадитель­нойванны по       H2SO4обычно не превышает 0,35—0,51 н. (17— 25 г/л), тогдакак концентрация NaOHв вискозе соответствует 1,2—1,4 н. раствору NaOH(4,5—5,0%). В момент соприкосно­венияосадительной ванны и вискозы на поверхности струек устанавливается щелочнаясреда — 0,43 н. NaOH(17,2 г/л). Струйки остаются в жидком состоянии нарасстоянии, равном 0,2—0,5 см от фильеры, пока из окружающей осадительной ванныне продиффундирует достаточное количество серной кис­лоты для нейтрализациивсей щелочи. Осаждение протекает медленно, и по всему поперечному сечениюобразуется равно­мерная структура. Из-за низкой скорости нуклеации (образова­ниязародышей новой фазы) образуются кристаллиты больших размеров, которыеобусловливают высокие проч­ность и модуль упругости, низкое удлинение иповышенную хрупкость волокна.

Влияние концентрации H2SO4в осадительной ванне на фи­зико-механические свойстваполинозного волокна можно просле­дить по приведенным ниже данным табл. 1:

Концентрация H2SO4,г/л

Прочность при разрыве, сН/текс

Удлинение,  %

Прочность в петле, сН/текс

18,8

36,9

14,0

7,9

19,8

36,9

16,2

7,0

21,2

41,0

14,0

7,1

24,0

37,7

14,4

5,8

Как видно из приведенных данных,наиболее высокие значе­ния прочности достигаются при содержании серной кислоты21 — 24 г/л. Однако увеличение прочности сопровождается одновре­меннымснижением эластических свойств, о чем свидетельствует падение прочности в петледо 5,8 сН/текс.

<img src="/cache/referats/21120/image008.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1030">Среди других параметров осадительнойванны наиболее важными являются температура и содержание сульфата цин­ка.Оптимальные показатели волокна достигаются   при    20—22°С. Повышение  температуры  ведет к образованию волокна с менее равномерной структурой, потереспособности к большой ориентационной вытяжке. Сильное   структурообразующее влия­ние сульфата цинкапри формовании полинозного волокна проявляется при сравнительно низкихконцентрациях—  0,5—1,0 г/л  (рис. 4). При   увеличе­нии    содержания    ZnSO4  до  0,7 г/л прочность возрастает с 35,2 до 40,7сН/текс. Одновременно по­вышаются удлинение и прочность в петле.

Параметры вискозы зависят отпараметров осадительной ванны и резко отличаются от параметров вискоз, применяемыхпри производстве обычных и высокомодульных волокон. Для обеспечениястабильности процесса формования требуемая проч­ность медленно коагулирующихэлементарных струек достига­ется за счет повышения вязкости вискозы, котораясоставляет при формовании 22—30 Па*с. Концентрацию щелочи выдержи­вают насравнительно низком уровне — 4,5—5,0%. Для обеспе­чения хорошей растворимостиксантогената целлюлозы и умень­шения структурирования раствора дляксантогенирования при­меняют сероуглерод в количестве 42—45% от массы целлюло­зы.Степень этерификации перед формованием выдержива­ют на уровне 55—60. Индексзрелости по NaClдолжен быть не менее 12—14. Содержание целлюлозы выдерживают на низкомуровне — 5,0—6,5. Это один из факторов, позволяющих благода­ря снижению эффектаперекрытия цепей повы­сить ориентационную вытяжку волокна. Высокая вязкость пря­дильногораствора достигается за счет сохранения степени по­лимеризации на высокомуровне — около 500—550.

При формовании полинозного волокнахарактерна совершен­но иная закономерность для пути волокна в осадительной ван­не,чем для обычного и высокомодульного волокна. При корот­ком пути в ваннеблагоприятнее условия для ориентационной вытяжки и выше прочностныехарактеристики полинозного во­локна. Оптимальная величина пути составляет 20—30см. От­верждение волокна на поверхности (точка S) начинается на расстоянии 0,2—0,5см, коагуляция проходит до оси волокна (точка D) на расстоянии 7—10 см отповерхности фильеры.

Таблица 2. зависимость физико-механических показателей волокна отсоотношения холодной и пластификационной вытяжек

Вытяжка, %

Прочность при разрыве, сН/текс

Удлинение

%

Прочность в петле,  сН/текс

Модуль упругости в мокром состоянии, сН/текс

Холодная (на воздухе)

Пластифика-ционная

120

7

36,2

13,3

7,7

317

113

14

38,1

13,4

7,5

336

95

22

41,1

11,0

4,7

292

При осуществлении ориентационноговытягивания решающее значение имеет холодная вытяжка, осуществляемая навоздухе. В табл. 1 приведены физико-механические   показатели  полинозного волокна, полученного при разном соотношении холодной ипластификацнонной вытяжек.

<img src="/cache/referats/21120/image010.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1032">Общая вытяжка оставалась постоянной иравной 127%. Оп­тимальные результаты получены при соотношении вытяжек 113 и14%. Увеличение пластификационной вытяжки до 22% при­водит к некоторомуувеличению прочности в кондиционном со­стоянии, од-нако прочность в петле и мо-дульупругости в мок­ром сос-тоянии снижа-ются соответс-твенно до 4,7 и 292 сН/текс.

На рис. 5 представлены различные схе-мыформования и ориентационной вытяжки полинозного волокна.

Схема с общей пластификационнойвытяжкой жгута позво­ляет упростить конструкцию формовочной машины, осуществ­лятьпластнфикационную вытяжку в отдельном желобе, что да­ет возможность локализоватьвыделение сероуглерода, получить концентрированную ГВС и направить ее нарегенерацию. Кроме того, по этой схеме можно получать полинозное волокно, посвоим показателям равноценное   волокну,   сформованному   по сложной схеме с индивидуальнойпластификационной вытяжкой, что видно из приведенных данных табл. 3:

По общей схеме

По ндивиду-

альной схеме

Прочность при разрыве, сН/текс

37,05

37,9

Удлинение, %

12,8

13,0

Прочность в петле, %

13,8

13,5

Потеря прочности в мокром состоянии, %

20,3

19,6

Модуль упругости в мокром состоянии, сН/текс

194

200

Коэффициент вариации по прочности, %

16,4

15,7

Растворимость в 6,5 %-ном растворе NaOH

1,87

1,94

Набухание в воде, %

62,6

63,1

Как видно из приведенных данных,прочность волокна в конди­ционном состоянии, в петле и в мокром состояниинаходится приблизительно на одном уровне. Экспериментальная проверкафизико-механических показателей волокон, полученных с максимально удаленныхдруг от друга формовочных мест, также  показала полную их идентичность. Это объясняетсямедленной скоростью кристаллизации вследствие низких температуры и содержаниясерной кислоты в волокне.

4. ФОРМОВАНИЕ ВЫСОКОПРОЧНОГОПОЛИНОЗНОГО ВОЛОКНА

<img src="/cache/referats/21120/image012.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1033">Известен способ получения полинозноговолокна с проч­ностью 50—60 сН/текс. Принцип его основан на превращенииксантогената целлюлозы в метилольное производ­ное с низкой температуройстеклования, способного к большим ориентационным вытяжкам. Для образованияпроизводного в вискозу или осадительную ванну добавляют формальдегид. Оп­тимальнаяконцентрация формальдегида в вискозе составляет 5—10, в осадительной ванне —20—25 г/л. Взаимодействие ксантогената целлюлозы с формальдегидом описываетсяурав­нением

Метилольное производное ксантогенатаболее устойчиво к дей­ствию кислоты, содержащейся в осадительной ванне. Поэтомусвежесформованное волокно содержит больше неразложившихся ксантогенат-ныхгрупп. Зависимость γcs2в волокне, выходя­щем из осадительной ванны, от концентрацииформальдегида показана на рис. 6. При формовании без формальдегида для выбранныхпараметров γcs2= 2,5. Повышение концентрации фор­мальдегида в осадительной  ванне до 20 г/л сопровождается возрастанием степени этерификации до 28.Одновременно наблюдается некоторое замедление диффузии серной кислоты, обна­руживаемоепо увеличению продолжительности нейтрализации. Однако наиболее существенноезамедление диффузии наблюда­ется после достижения концентрации формальдегида 20г/л, тогда как самые высокие физико-механические показатели до­стигаются приконцентрации 20—25 г/л формальдегида. На основании этого факта можно сделатьвывод, что достижение высокой прочности в присутствии формальдегида в первуюоче­редь связано с образованием метилольного производного ксан­тогенатацеллюлозы, а не с изменением условий осаждения и надмолекулярной структурыгеля. В этом отношении механизм действия добавок формальдегида значительноотличается от механизма действия модификаторов, которые прежде всего замедляютдиффузию, изменяя условия осаждения и структуру свежесформованного волокна.

 Полинозное волокно, сформованное в присутствииформаль­дегида, способно к очень большим ориентационным вытяжкам (до 200—300%),не характерным для вискозных волокон. Это объясняется высокой сольватациейметилольного производного ксантогената, слабым межмолекулярным взаимодействиеми высокой вязкой составляющей в продольной  деформации.

Таблица 4. Влияние ориентационной вытяжки насвойства полинозного волокна, сформованного с добавкой формальдегида осадительной ванне.

Ориентационная вытяжка, %

Прочность, сН/текс

Удлинение при разрыве, %

Прочность а петле, %

Модуль упругости, сН/текс

Растворимость в 6,5 %-ном

р-ре NaOH

75

29.7(18.9)

13.6(18.1)

12.6

108

7.0

125

36.9(23.4)

12.7(15.1)

12.6

108

6.3

170

42.3(32.4)

13.2(14.2)

12.6

162

5.6

200

51.3(37.8)

10.4(10.9)

9.0

234

4.2

220

54.0(45.0)

10.2(11.1)

8.1

252

3.9

240

55.8(42.3)

10.7(11.8)

8.1

270

3.7

260

61.2(41.4)

9.5(10.3)

8.1

342

3.5

В табл. 4 представлена зависимостьнекоторых показателей волокна от величины ориентационной вытяжки.

 Прочность волокна в кондиционных условияхвозрастает с 29,7 сН/текс при вытяжке 75% до 54,0 – 61,2 сН/текс при вытяжке240 -260%. Одновременно снижаются удлинение (с 13,6 до 9,5-10,7%), прочность впетле (с 12,6 до 8,1сН/текс), сущест­венно возрастают прочность и модульупругости в мокром со­стоянии — соответственно с 18,9 до 42,3 и со 108 до 342сН/текс. Растворимость в щелочи также уменьшается с 7,0 до 3,5%

Одной из важных особенностей способаполучения полинозного волокна в присутствии формальдегида является примене­ниесравнительно высоких скоростей формования (40-50 вместо 12 – 18 м/мин припроизводстве  полинозного волокна обычноготипа).

Промышленная реализация методаполучения высокопроч­ного полинозного волокна пока невозможна главным образомиз-за дополнительной высокой вредности производства при ис­пользованииформальдегида. Кроме того, в осадительной ванне при взаимодействииформальдегида с сернистыми продуктами образуются дисперсные примеси,затрудняющие осуществление технологического процесса в производственноммасштабе.

5. ФОРМОВАНИЕ ПОЛИНОЗНОГОВОЛОКНА

ЭКОНОМИЧНОГО ТИПА

Одной из основных особенностейформования полинозного волокна, как уже отмечалось выше, является применение«мяг­ких» осадительных ванн с низким содержанием серной кислоты. Формуемоеволокно на достаточно большом расстоянии от филье­ры находится в жидкомсостоянии и чувствительно к воздействию случайных турбулентных потоковосадительной ванны. Для по­вышения устойчивости процесса снижают скоростьформования и повышают вязкость вискозы до 22—30 Па*с. Увеличение вяз­костидостигается за счет снижения деструкции, т.е. использо­ванием высокополимерныхвискоз.

Получение высоковязких вискоз,обеспечивающих необходи­мую стабильность жидких струек при мягких условияхформо­вания, можно достичь также повышением концентрации целлю­лозы в вискозедо 11 — 12%, сохранив содержание гидроксида натрия на оптимальном уровне, т. е.равным 5,5 — 6,5%. Виско­зы такого состава являются экономичными как поотношению щелочи к целлюлозе, так и по количеству воды, вносимой в осадительнуюванну. Снижение способности к упрочнению волокна сформованного изконцентрированных вискоз, можно компенси­ровать подбором подходящих условийосаждения. Учитывая, что осаждение ксантогената целлюлозы и образованиенадмолеку­лярной структуры является фазовым процессом, аналогичнымкристаллизации, имеются широкие возможности для регулиро­ванияструктурообразования за счет введения в осадительную ванну различного родадобавок, т. е. применения многокомпонентных ванн. Активными структурообразующимисвойствами помимо сульфатов цинка и натрия обладают такие вещества, какфосфорная кислота, аммонийные соли, соли четвертичных аммониевых оснований идр. Особый интерес представляют Н3РО4 и (NH4)2SO4. При их введении в осадительную ванну быстрее протекаетнейтрализация без разложения ксантогена­та, что создает предпосылки дляосуществления формования на осадительной ванне с низкой концентрацией сернойкислоты без снижения стабильности процесса.

На основе изложенных предпосылок былразработан техно­логический процесс получения полинозного волокна экономич­ноготипа. По своим показателям оно занимает промежуточное положение междувысокомодульным и обычным полинозным волокном. Его прочность в кондиционныхусло­виях составляет 32—34 сН/текс, потеря прочности в мокром со­стоянии – 30 —35%. Модуль упругости в мокром состоянии в 1,5 раза выше, чем увысокомодульного, но на 60—70% ниже, чем у полинозного.

Волокно формуют при концентрациифосфорной кислоты в осадительной ванне 5—15 г/л, что позволяет снизить содержа­ниесерной кислоты до 15—20 г/л, повысить содержание ксантогенатных групп вволокне, поступающем на вытяжку, и полу­чить волокно из концентрированныхвискоз с достаточно высо­кими физико-механическими характеристиками. Чтокасается других параметров формования, то они близки к параметрам по­лученияполинозного волокна обычного типа.

В табл. 5 показана зависимостьпрочностных показателей и модуля упругости в мокром состоянии от пути волокна воса­дительной ванне. В данном случае в противоположность техно­логическомупроцессу получения высокомодульного волокна наблюдается обратная зависимость.При увеличении пути волок­на в ванне с 22 до 34—48 см прочность снижается на12%, а мо­дуль упругости в мокром состоянии — на 27%. Такая законо­мерность,по-видимому, объясняется тем, что для ориентацион­ной вытяжки полинозноговолокна основное значение имеет высокая степень пластификации волокна, т. е.его агрегатное состояние, тогда  как для   высокомодульного волокна опреде­ляющую рольиграет его надмолекулярная структура.

Полинозное волокно, формуемое изконцентрированных вис­коз, обладает лучшей стабильностью размеров по сравнениюс высокомодульным волокном. К его недостаткам можно отнести недостаточнуюпрочность в петле, что необходимо учитывать при выборе областей примененияэтого волокна.

Таблица 5. влияние пути волокна восадительной ванне на его физико-механические свойства *.

Путь волокна, см

Прочность, сН/текс

Удлинение, %

Прочность  в петле, сН/текс

Модуль упругости, сН/текс

22

35,3 (24,1)

14,5 (15,9)

4,5

112

27

34,7 (22,0)

14,7 (16,8)

4,3

114

34

33,6 (22,4)

13,5 (16,6)

3,7

104

48

31,6 (17,8)

16,2

-

88

* цифрыбез скобок – для волокна в кондиционном состоянии, в скобках – в мокромсостоянии. 

6. ФОРМОВАНИЕ ВОЛОКНАТИПА ВХ

Волокно типа ВХ по особенностямтехнологии получения не относится к полинозным волокнам. Однако по своимсвойствам оно аналогично полинозным волокнам, особенно высокопрочно­го типа.Волокно ВХ обладает максимально вы­соким модулем упругости в мокром состоянии —400 — 450 сН/текс. По прочности оно превосходит лучшие сорта тон­коволокнистогохлопка, имеет низкую линейную плотность 0,05 — 0,10 текс. Используется восновном для производства осо­бо тонких тканей — батиста и маркизета. Дляпереработки в пряжу волокна с такой низкой плотностью используют машины,применяемые для переработки жгутового волокна по сокращен­ной схеме.

Основной особенностью технологииполучения волокна ВХ является применение в качестве осадительной ванныконцентри­рованной серной кислоты. Первоначально формование вискоз­ных волоконв осадительной ванне, содержащей 55% H2SO4, предложено Лилиенфельдом, и сам способ формованияполучил его имя. По способу Лилиенфельда выпускались волокна седура,дюрафиль, мериль. Технология получения волокна ВХ ха­рактеризуетсяприменением вискоз с повышенной степенью по­лимеризации (500—600) иосадительной ванны с более высокой концентрацией кислоты (62—66%). Осаждениексантогената целлюлозы в ванне такого состава происходит в основном за счетдесольватации.

Для получения вискозы рекомендуютприменять облагоро­женную целлюлозу с низким содержанием гемицеллюлоз и рав­номернымфракционным составом. Однако соблюдение этой ре­комендации важно при полученииособо высокопрочных воло­кон

еще рефераты
Еще работы по технологии