Принципы аппаратурного оформления производства полиэфирных текстурированных нитей

Основным ассортиментом полиэфирных текстурированных нитей являются малорастяжимые высокообъемные нити, предназначенные для изготовления верхнего трикотажа и тканей стабильных размеров и формы (типа кримплена). При получении малорастяжимой высокообъемной нити высокорастяжимую высокообъемную нить после ложного кручения подвергают дополнительной тепловой обработке. При этом изменяется форма извитости, происходит термофиксация нити и уменьшается степень ее растяжения, но сохраняются пушистость, мягкость и объемность. Существуют периодический и непрерывный процессы получения малорастяжимой высокообъемной полиэфирной нити. При периодическом процессе дополнительную тепловую обработку нити проводят отдельно в автоклаве или запарочной камере, либо в термокамерах, установленных на тростильно-крутилыных машинах. После термообработки высокорастяжимой полиэфирной нити в автоклаве паром при температуре 124 °С в течение 60 мин ее растяжимость снижается на 20—40%. Термообработку полиэфирной нити в автоклаве целесообразно совмещать с процессом крашения, так как вследствие плотной структуры полиэфирного волокна и отсутствия реакционноспособных функциональных групп крашение полиэфирных нитей проводят при повышенном давлении. В настоящее время в основном перешли на получение малорастяжимых высокообъемных нитей непрерывным способом на тех же машинах, на которых осуществляется текстурирование, устанавливая после механизма ложного кручения дополнительную термокамеру. Интенсивное развитие производства текстурированных полиэфирных нитей сопровождается дальнейшим усовершенствованием технологии и оборудования, направленным на создание новых высокоэффективных технологических процессов. К таким современным процессам откосится способ, основанный на высокоскоростном формовании полиэфирного волокна е последующим совмещением технологических стадий вытягивания и текстурироваиия. В этом случае при формовании на скоростях 3000 — 4000 м/мин получается предварительно ориентированная полиэфирная нить, что позволяет снизить кратность последующего вытягивания до 1,5—1,8. Ориентационное вытягивание на машинах текстурирования может осуществляться непосредственно в зоне текстурирования (в термокамере фиксации высокой крутки) за счет разности в частоте вращения дисков, установленных до и после термокамеры (например, на машине FK-6L-900) или вне ее. В последнем случае процесс вытягивания и текстурирования нити проводят последовательно, как, например, на машине ТК-Ю. Технологическая схема одной из последних моделей машин для текстурирования фирмы «Бармаг» (ФРГ) — машины FK-6L-900, предназначенной для получения малорастяжимых высокообъемных полиэфирных нитей, приведена на рис. 6.13.

Рис 6.13 Технологическая схема машины FK-6L-900 фирмы «Бармаг»:1 — замасливающее устройство; 2, 7 и 15 — питающие устройства; 3 — подставка; 4 — фрикционный цилиндр; 5 —выходная паковка; 6 — вторая термокамера; 8 и 16— устройства контроля обрывов; 9 — механизм ложного кручения; 10 — манипулятор; 11 — пластина для охлаждения; 12 и 14 — нитерпроводники; 13 — первая термокамера; 17 нитенаправляющие трубки; 18 — входные паковки; 19 — шпулярник.

На машине совмещены процессы вытягивания и текстурирования. Машина оснащена механизмами ложного кручения фрикционного типа, обеспечивающими скорость кручения нити до 4 млн. об/мин, благодаря чему скорость приема текстурированной нити повышается до 900 м/мин. Машина имеет 216 рабочих мест; масса нити на выходной паковке составляет 5 кг. Для обеспечения термофиксации нити при таких скоростях размеры термокамер увеличены. Длина первой термокамеры, где осуществляется фиксация высокой крутки нити составляет 2 м, второй термокамеры для термостабилизации нити—1,5 м. Первая термокамера установлена на машине наклонно, что позволяет снизить высоту машины. Для ускорения охлаждения нити после выхода из первой термокамеры предусмотрено специальное устройство, которое представляет собой пластину, охлаждаемую водой. Нити с бобин 18, установленных на шпулярнике 19, через нитенаправляющие трубки 17, в которые они заправляются пневматически, и питающий механизм 15 подаются в первую термокамеру 13. Камера представляет собой нагревательную пластину длиной 2 м с двумя канавками для нитей. Перед питающим механизмом имеется контрольное устройство 16, которое прекращает подачу нити в случае ее обрыва в зоне текстурирования. Затем нити, обогнув нитепроводник 12, проходят охлаждающее устройство 11 и заправляются в механизм ложного кручения 9.

Благодаря механизму ложного кручения нити получают высокую крутку, которая фиксируется при термообработке в первой термокамере. Одновременно в зоне кручения за счет разности частоты вращения питающего устройства 15 и промежуточного устройства 7 нити вытягиваются. Охлажденные нити после механизма ложного кручения раскручиваются, приобретая при этом повышенную объемность и высокую растяжимость, и через питающую пару 7 подаются во вторую термокамеру 6 длиной 1,5 м. В этой термокамере происходит термостабилизация текстурированной нити (снижается ее растяжимость). После этого нити, пройдя замасливающее устройство, наматываются на выходные паковки 5. Заправка нити в первую термокамеру и охлаждающее устройство осуществляется манипулятором 10. Ниже приводятся параметры получения малорастяжимой текстурированной полиэфирной нити при совмещении процессов вытягивания и текстурирования:

Кратность вытягивания нити 1,5-1,8

Величина крутки нити, витков/м 2300-2500

Температура, °С

в зоне вытягивания и крутки 200-220°С

(в первой термокамере) в камере

термостабилизации высокорастяжимой нити (во второй термокамере)

190-200°С

Нагон нити в зоне термостабилизации (для обеспечения необходимой усадки высокорастяжимой нити), % 12-14

Производство текстурированных нитей по схеме высокоскоростное формование полиэфирной нити и совмещение процессов вытягивания и текстурирования имеет существенные преимущества перед классическим: более высокие технико-экономические показатели: отпадает необходимость в вытяжных машинах, что обусловливает уменьшение производственных площадей. Кроме того, вследствие применения значительно больших входных паковок (в несколько раз больше, чем на вытяжных машинах) уменьшается продолжительность заправки при текстурировании, благодаря чему снижается трудоемкость; повышается качество текстурированной нити, в частности улучшаются объемность и равномерность накрашивания. Получаемая при высокоскоростном формовании частично ориентированная полиэфирная нить более равномерна и имеет более стабильную структуру, поэтому колебания в натяжении при сматывании нити с входных паковок не сказываются отрицательно на свойствах нити. Кроме того, такая нить может более длительное время выдерживаться между формованием и текстурированием, не осложняя процессы ориентационного вытягивания и текстурирования без ухудшения накрашиваемости.
5.26 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ

ПЭФ ТЕХНИЧЕСКИХ НИТЕЙ

При формовании технических нитей, предназначенных для изготовления различных композиционных материалов, а также канатов, принцип тот же, но меняется технология, т.к. прочность готовых нитей достигает в мире до 80 сН/текс.

Повышению прочности способствуют следующие условия и закономерности:

1) использование ПЭТФ с большим молекулярным весом;

2) высокая чистота и равномерность (гомогенность) расплава;

3) прочность нити тем больше, чем выше степень ориентационного вытягивания (KB = 5-5,5);

4) структура ниш должка быть более равномерной, т.к. нити должны быть устойчивы к многократным деформациям.

С учётом этих закономерностей первой стадией технологического процесса в прядильномцехе является дополиконденсация. Для этого гранулят полимера после тщательного высушивания поступает в экструдер, который предназначен для плавления полимера и подачи расплава полимера на последующую обработку.

1-я зона экструдера - загрузочная зона - всегда охлаждается, чтобы избежать слипания частиц. Температура загрузочной зоны значительно меньше температуры липкости ПЭТФ;2-я зона - зона сжатия - идёт плавление полимера;3-я зона - зона нагнетания расплава полимера. Экструдером расплав с помощью шестеренчатых насосов подаётся в дополиконденсатор, где осуществляется дополнительный синтез полимера. Т.к. катализатор в полимере остаётся, то приложив более глубокий вакуум порядка десятых долей килопаскаль, т.е. менее 0,1 мм рт. ст., можно достичь достаточно высоких значений молекулярного веса ПЭТФ. При этом вязкость расплава резко возрастает, но текучесть сохраняется. Вязкость возрастает вследствие увеличения молекулярного веса. Затем расплав с помощью напорных и дозирующих насосов передаётся на формовочные машины.

Па ПСКН-1 получают готовые паковки технических нитей до 1-3 кг, фирма «Бармаг» - 10-20-30 кг, т.к. обслуживание манипуляторами-роботами, которые осуществляют операцию съёма шпуль и их установку.

Скорость формования для технических нитей составляет 1000-1500 м/мин.

Ассортимент технических комплексных ПЭФ нитей следующий:

1) для резино-технических изделий(РТИ);

2) для различных других целей технического сектора - сети, сетки, шнуры, канаты и прочее.

Чтобы увеличить прочность связи нити и резины при производстве РТИ и шин, нить подвергается обработке адгезионно-активными препарациями (адгезивы). Это очень существенный фактор. Такие комплексные технические нити называют «адгезионными» нитями. Это, конечно, неправильное название, позволяющее сделать заключение, что нити вроде бы сами «прилипают» к резине. Этот вид нитей реализован на ЗПН-2 фирмой «Уде-Хёхст» (ФРГ). Сейчас на производстве решается большая проблема по подбору соответствующих отечественных аналогов компонентов адгезива.Вытягивание комплексных технических нитей осуществляется или на вытяжных станах, когда нить вытягивается как бы полотном с использованием коллекторной заправки, или на вытяжных машинах КВМ.

5.27 Каблирование в производстве полиэфирных кордных нитей.

В производстве кордной полиэфирной нити после стадии ориентационного вытягивания нить подвергается следующим текстильным операциям: трощению, крутке, окончательной крутке и получению кордной ткани.Кордокрутильная машина ДС30 предназначена для каблирования. Особенностью машины является повышенные производительности за счет повышения рабочих скоростей веретен до 15000 об/мин. Машина ДС 30 оснащена полыми веретенами (шпинделями) двойного кручения, шпульные кружки которой выполнены применительно к цилиндрическим шпулям, приводимых во вращение посредством плоского ремня и управляются ножным рычагом. Скрученные нити с двух или трех мест собираются на приемной катушке. При обрыве или сходе одной из одиночных нитей посредством электромагнитного тормоза останавливаются два веретена, работающих в тендеме. Машина оснащена счетчиком метража.

5.28 Технологическая схема получения и пропитки полиэфирных кордных тканей.Технологический процесс получения кордных нитей включает следующие операции: 1) ориентационную вытяжку свежесформованных нитей; 2) перемотку нитей на товарные паковки; 3) тро­щение и крутку; 4) окончательную крутку кордных нитей; 5) получение кордной ткани.Вытяжку технической нити осуществ­ляют на крутильно- вытяжных машинах тяжелого типа, имеющих обычно 80—100 рабочих мест с расстоянием между ними 200—250 мм. Бобины с невытянутым волокном уста­навливают в несколько рядов на вер­ху машины. Каждая нить, пройдя систему питающих вытяж­ных дисков и нагревательных элементов, поступает на индиви­дуальное приемное место.Кратность вытяжки 4,5—5,5, прогрев нити осуществляют на металлических роликах диа­метром 30—40 мм. Для постепенного прогрева нитей устанав­ливают различную температуру роликов: 100 — 140 °С — для нижнего (первого по ходу нити) и 150—180 °С — для верхнего. Большая часть производственных машин для вытяжки полиэфирных нитей оборудована нагревательными устройствами (утюжками), выполненными в виде ме­таллической пластины малой кривизны. В зоне термообработки нити устанавливается заданная релаксация (отрицательная вытяжка волокна) за счет разности диаметров дисков. Обогрев элементов вытяжной машины проводится с по­мощью жидких теплоносителей или электронагревателей.Линейная скорость вытягивания технической нити составляет 150—500 м/мин при частоте вращения приемного веретена 5000—8000 об/мин. Нить, принимаемая на вертикальный цилин­дрический патрон (копе), имеет крутку 20—40 витков/м. На намоточно-вытяжных машинах нить прини­мают на горизонтальный картонный патрон, вращающийся с помощью индивидуального привода. Получаемая таким образом нить имеет нулевую крутку. Паковка технической нити, выраба­тываемая на крутильно-вытяжной, либо на намоточно-вытяж-ной машине, может являться товарной и непосредственно на­правляться потребителю — в текстильную и резино-техниче-скую промышленность.