Способ получения штапелированной ленты из разноусадочных полиакрилонитрильных волокон

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 в 01 с 1/О ГОСУД АРСПО ДЕЛА ЗОБРЕТЕ ИСА ЛИРОВАН- ПОЛИАКРИВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Московский текстильный институт им. А.Н.Косыгина(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШТАПЕНОИ ЛЕНТЫ ИЗ РАЗНОУСАДОЧНЫХЛОНИТРИПЬНЫХ ВОЛОКОН(57) Изобретение относится к текстилной промышленности - к способу полу чения штапелированной ленты из разноусадочных полиакрилонитрильных волокон и позволяет повысить качестволенты и производительность. Частьжгута полиакрилонитрильных нитейвытягивают в высокочастотном электрическом поле с частотой 30 - 40 МГци напряженностью 3 - 7 кВ/см при скорости деформации нитей жгута 1 О253/с, в результате чего нити приобретают максимальную потенциальнуюусадку. Затем весь жгут штапелируют,формируют из разноусадочных волоконленту, из которой после гофрированияформируют высокообъЕмную пряжу. 2 ил,1 табл.Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано в процессе производства высокообъемной пряжи из разноусадочных компонентов. 5Цель изобретения - повышение качества ленты и производительности.На фиг.1 изображена схема ленточной резально-штапелирующей машины для осуществления способа получения шта пелированной ленты с разноусадочными волокнами; на фиг,2 - график частотной зависимости тангенса угла диэлек - трических потерь.Пример осуществления способа.Часть 1 жгута химических полиакрилонитрильных нитей (или весь жгут, если на питании машины заправлены несколько жгутов) после расправляющих узлов и питающих цилиндров 2 подается в зону вытяжки А, где нитям придается потенциальная усадочность, Вытяжку нитей осуществляют между пи-, тающей 2 и промежуточной 3 секциями, образованными двумя стальными цилиндрами и верхним обрезиненным валом, при огибании ими верхнего вала. Силу , давления вала на цилиндры можно регулировать гидравлически, Электроды 4, с помощью которых создается высокочастотное электрическое поле, располагаются между питающей и промежуточной секциями. Электроды и кабели, по которым подается энергия от генератора, экранированы специаль ными кожухами от радиоизлучений. Вторая часть 5 жгута химических нитей (или второй жгут) после узлов, расправляющих его по ширине, заправляется под цилиндр промежуточной секции и, таким образом, минует зону вытяжки. После штапелирования этот компонент ленты является малоусадочным.1 45Далее весь жгут (или оба жгута химических нитей) поступаеФ в зону штапелирования Б, Штапелирование на заданную длину волокон осуществляют дифференцированным разрезанием путем взаимодействия ножевого вала, имеющего спиральный нож с радиальными па зами, и опорного вала. Изменение длины резки волокон достигается иэ.". менением числа заходов спирального ножа и количества радиальных пазов. Сформированная из разноусадочных волокон лента для достижения ее связан-ности гофрируется в зоне В в устройстве, состоящем из каландровых валиков б и гофрирующей коробки 7 с прижимным клапаном.Увеличение или уменьшение степени извитости ленты достигают изменением давления прижимного клапанаВысокочастотное электрическое поле создается с помощью двух электродов, на которые подается напряжение от высокочастотного генератора. Генератор может быть собран на двойном тетроде с колебательной мощностью 100 Вт и диапазоном частоты 18 - 52 МГц либо используя оборудование: генератор - усилитель на транзисторах - блок питания. Электроды и валы, между которыми осуществляется вытяжка жгута, располагаются на резально-штапелирующей машине после устройств, расправляющих жгут по ширине, непосредственно в начале машины. Электроды должны иметь ширину 220 мм в соответствии с шириной расправки жгута в зоне вытяжки.Наибольшее поглощение энергии электрического поля макромолекулами ПАН нитей происходит в интервале 30 - 40 МГц, что отмечено максимумом на кривой зависимости 1 р 8 (1) (фиг.2), При напряженности электри - ческого поля в рабочем конденсатрре 5 кВ/см и частоте 40 МГц усадка волокон равна 24%; при этой же напряженности и частоте 27 МГц усадка во-локон равна 18%; при этой же напряженности и частоте 86 МГц усадка волокон равна 19%.Напряженность электрического поля в рабочем конденсаторе должна составлять 3 - 7 кВ/см. При напряженности поля свыше 7 кВ/см происходит электрический пробой воздуха. Необходимая величина напряженности поля устанавливается в зависимости от скорости деформации растяжения жгута в зоне вытяжки, определяемой временем, за которое жгут вытягивается до необходимой кратности. Скорость вытяжки жгута изменяется при любом изменении скоростей вращения питающих и промежуточных цилиндров и связана, таким образом, со скоростью выпуска ленты на штапелирующей машине. При минимальной скорости выпуска штапелированной ленты из разноусадочных волокон 60 м/мин скорость вытяжки жгута до кратности 1,4 составляет 10%/с. При напряженности электрического поСкорость Усадка,деформации, 7/с ЧастотаИГц Напряженность, кВ/сгл 3 12882 ля 2 кВ/см и данной скорости вытяжки жгута ПАН нитей усадка волокон равна 197. При увеличении скорости выпуска штапелированной ленты значение напряженности поля, при котором волокна получают наибольшую усадочность, необходимо повышать. При максимальной скорости выпуска ленты из разноусадочных волокон в 120 м/мин, что соответствует скорости деформа О ции жгута в 257/с, напряженность электрического поля должна быть 5 кВ/см.В таблице приведены различные значения усадки волокон в зависимости 5 от изменения значений напряженности электрического поля и скорости деформации нитей жгута. Оными менее строго, чем под угломо180 , или на большем, зм в идеальном случае, расстоянии, при наложении быстроменяющегося электрического поля реализует достаточную свободу перемещения сегментов макромолекул при вытяжке нитей, Эта специфика строения полиакрилонитрильных волокон определяет возможность их вытяжки в электрическом поле без значительного нагрева. При нагревании жгута также разрушаются дипольдипольные связи, но, с другой стороны, повышается общий уровень молекулярной подвижности в нитях, вследствие чего при их вытяжке протекают быстрые релаксационные процессы, ведущие к равновесной структуре и уменьшению усадки вола:он.Таким образом, заменена нагревания вытягиваемого жгутана воздействие маломощного высокочастотного электрического поля при вытяжке чагти жгута позволяет получить максимальную ве10 23 19 25 18 25 35 18 дах получения пряжи. 27 9 40 3 40 5 40 7 86 5 27 2 Эффективность вытяжки ПАН жгу та согласно предлагаемому способу связана с существованием в полимере сильно полярных боковых нитрильных групп. Нитрильные группы смежных макромолекул осуществляют диполь-диполь ное притяжение, что и ограничивает ориентационную перестройку сегментов макромолекул при вытяжке нитей.Энергия диполь-дипольных связей, образованных нитрильными группами смежных макромолекул, оцененная в.25 кДж/моль, вносит определяющий вклад в общую энергию межмолекулярного взаимодействия ПАН, равную 27 28,5 кДж/моль, о чем свидетельствует и большая величина максимума с 8 3 (3 ) (фиг,2) Поэтому разрушение части диполь-дипольных связей, образованных диполями, расположен- . личину усадки части волокон, так какэффективная вытяжка жгута начинаетсяс момента попадания его в зону электродов, в то время, как при применении термовытяжки жГут эффективновытягивается лишь нагреваясь до температуры стеклования полимерных нитей, причем вследствие существующейкинетики нагрева жгут вытягиваетсяпри этой температуре за время, меньшее оптимального, либо нагреваетсявыше температуры стеклования, что вобоих случаях приводит к уменьшению величины усадки волокон и ухудшению эластичных свойств получаемыхштапелированных волокон, которыеобуславливают значительное пуховыделение на всех технологических перехоВытяжка нитей в высокочастотном электрическом поле не связана с их . нагревом и позволяет поэтому увеличивать производительность способа за счетувеличения скорости выпуска ленты с машины, которая в данном случае будет определяться только процессами штапелирования жгута и формирования ленты. Скорость деформации нитей необходимо также учитывать и при вытяжке нитей в электрическом поле. Однако в силу другой природы молекулярной подвижности в вытягиваемых нитях жгута и величины эоны вытяжки, ограниченной зоной рабочего128 конденсатора, необходимые значения скорости деформации будут другими по сравнению со способом термовытяжки.При скорости деформации нитей жгута более 253/с и напряженности поля в заданном рабочем конденсаторе менее 3 кВ/см возбуждаемый в нитях уровень молекулярной подвижности невысок и за данное время вытяжки жгута в зоне конденсатора в них не успевает развиться максимальная величина эластической составляющей полной деформации, т.е. нити не успевают приобрести максимальную величину потенциальной усадочности.При скорости деформации жгута менее 107/с и напряженности ВЧ поля более 7 кВ/см нити начинают ощутимо нагреваться при прохождении зоны рабочего конденсатора, в результате чего в них протекают быстрые релаксационные процессы и нити теряютчасть потенциальной усадочности.Осуществление вытягивания нитей в высокочастотном электрическом поле позволяет увеличивать раэвес вытягиваемого жгута, так как здесь молекулярная подвижность в нитях реализуется за счет внутренних источников при воздействии электрического поля на диполь-дипольные связи нитрильных групп нитей, в то время, как нагревание вытягиваемых нитей термоплита 82 О 6ми радиационного действия, затрудняется при увеличении развеса жгутавследствие его низкой теплопроводности. Высокочастотное электрическоеполе реализует минимальный необходимый уровень молекулярной подвижностив полиакрилонитрильных нитях с разрушением части межмолекулярных свя-зей без общего нагрева нитей, Я что наряду с одновременным вытягиванием их позволяет получать нити смаксимальной величиной потенциальнойусадочности. Процесс ослабления межмолекулярных связей в вытягиваемых 15 нитях начинается сразу же после вхождения их в зону рабочего конденсатора и прекращается после выхода. Формула изобретения Способ получения штапелированной ленты из разноусадочных полиакрилонитрильных волокон, заключающийся в вытягивании части жгута нитей, последующем штапелировании всего жгута, формировании из штапелированных волокон ленты и гофрировании ее, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества ленты и производительности, вытягивание части жгута осуществляют в высокочастотном электрическом поле счастотой 30 - 40 МГц и напряженностью 3 - 7 кВ/см при скорости деформации нитей жгута 10 - 25%/с.