Способ получения огнестойкого полиакрилонитрильного волокна для изготовления текстильных материалов

Изобретение относится к производству огнестойких полиакрилонитрильных (ПАН) волокон текстильного назначения. Способ заключается в непрерывной термической обработке непрерывного волокна в воздушной среде, отведении экзотермического тепла и отсосе продуктов пиролиза. Непрерывные жгуты толщиной 30-60 ктекс с волокнами толщиной 0,1-0,4 текс в течение 90-120 мин подвергают четырехступенчатому нагреву в диапазонах 150-190°С, 200-215°С, 220-240°С и 250-280°С при вытяжке волокна 5-30%. Затем волокну придают извитость 3-7 извитков на сантиметр. Непрерывное волокно можно резать на отрезки длиной 20-125 мм. Полученные негорючие волокна имеют высокие прочностные и эластические показатели. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к производству огнестойких полиакрилонитрильных (ПАН) волокон текстильного назначения, пригодных для изготовления текстильных материалов, в частности нитей, тканей и других, в том числе в смеси с другими огне- и термостойкими волокнами.

Известен способ получения огнестойкого полиакрилонитрильного волокна или ткани из него, заключающийся в ступенчатой термической обработке ПАН-волокна в инертной среде до температуры выше 400°С, отведении выделяющегося при обработке тепла и отсосе продуктов пиролиза, авторское свидетельство СССР №138324, 1960 (аналог).

Недостатками данного способа являются: использование инертной среды, высокая температура на заключительном этапе, отсутствие извитости полученного огнестойкого волокна, повышенная хрупкость и низкое значение удлинения.

Известен также способ окисления полиакрилонитрильных нитей при производстве углеродных волокон, заключающийся в непрерывном окислении с использованием горячего воздуха в качестве окислителя, отведении выделяющегося тепла в зону отсоса и отсосе продуктов пиролиза, патент РФ №2042753, 1993 (наиболее близкий аналог).

Ввиду того, что полученные по этому способу окисленные волокна используются в дальнейшем для получения углеродных волокон, к ним не предъявляются требования как к сырью для текстильных материалов. Недостатками таких волокон являются: низкая прочность волокна, низкое удлинение, отсутствие извитости волокна и невысокая огнестойкость (кислородный индекс). Поэтому невозможно получить огнестойкие текстильные изделия с удовлетворительными качествами.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и получение негорючего окисленного волокна на основе полиакрилонитрильного с повышенными значениями прочностных и эластических характеристик, делающими его пригодным для последующей текстильной переработки (прядение, ткачество) в огнестойкие изделия.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения огнестойкого полиакрилонитрильного волокна для изготовления текстильных материалов, заключающемся в непрерывной термической обработке непрерывного волокна в воздушной среде, отведении экзотермического тепла и отсосе продуктов пиролиза, непрерывные жгуты толщиной 30-60 ктекс с волокнами толщиной 0,1-0,4 текс в течение 90-120 минут подвергают четырехступенчатому нагреву в диапазонах 150-190°С, 200-215°С, 220-240°С и 250-280°С при вытяжке волокна 5-30%, затем придают им извитость 3-7 извитков на сантиметр.

Поставленная задача достигается также тем, что непрерывное волокно режут на отрезки длиной 20-125 миллиметров.

Поставленная задача достигается еще и тем, что отвод тепла осуществляют в направлении, перпендикулярном движению жгута, а давление воздуха в зоне нагрева поддерживают ниже атмосферного на 5-20 миллиметров водяного столба.

Описанное выше изобретение осуществляет нагрев ПАН-волокон в щадящем постепенном температурном режиме в условиях оптимальных вытяжек, позволяющих максимально возможно сохранить как прочность, так и удлинение волокна.

Отличительные признаки предлагаемого изобретения не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей и не следуют явным образом из уровня техники, что является новым и соответствует изобретательскому уровню.

Далее сущность данного изобретения поясним с помощью представленных ниже примеров.

Пример 1. Непрерывное полиакрилонитрильное волокно окисляют в аппарате при температуре 260°С в течение 90 минут. При этом достигаются: прочность - 100 мН/текс, кислородный индекс - 28%, извитости - нет, удлинение - 6% (наиболее близкий аналог).

Пример 2. Непрерывные жгуты толщиной 32 ктекс с волокнами толщиной 0,1 текс подвергают непрерывной термообработке в аппарате в течение 90 минут при температурах ступеней 150°С, 200°С, 220°С и 250°С при вытяжке волокна 5%, затем придают извитость в количестве 3 извитков на сантиметр. При этом достигаются: прочность - 128 мН/текс, кислородный индекс - 39,5%, удлинение - 12%.

Пример 3. Непрерывные жгуты толщиной 53 ктекс с волокнами толщиной 0,17 текс подвергают непрерывной термообработке в аппарате в течение 120 минут при температурах ступеней 190°С, 215°С, 240°С и 280°С при вытяжке волокна 30%, затем придают извитость в количестве 7 извитков на сантиметр. При этом достигаются: прочность - 190 мН/текс, кислородный индекс - 41%, удлинение - 14%.

Пример 4. Непрерывные жгуты толщиной 53 ктекс с волокнами толщиной 0,33 текс подвергают непрерывной термообработке в аппарате в течение 110 минут при температурах ступеней 160°С, 205°С, 230°С и 270°С при вытяжке волокна 20%, затем придают извитость в количестве 4 извитков на сантиметр. При этом достигаются: прочность - 180 мН/текс, кислородный индекс - 40%, удлинение - 16%.

Пример 5. Непрерывные жгуты толщиной 53 ктекс с волокнами толщиной 0,17 текс подвергают непрерывной термообработке в аппарате в течение 110 минут при температурах ступеней 160°С, 205°С, 230°С и 270°С при вытяжке волокна 15%, затем придают извитость в количестве 5 извитков на сантиметр. При этом достигаются: прочность - 180 мН/текс, кислородный индекс - 42%, удлинение - 18%.

Пример 6. Непрерывные жгуты толщиной 53 ктекс с волокнами толщиной 0,17 текс подвергают непрерывной термообработке в аппарате в течение 110 минут при температурах ступеней 160°С, 205°С, 230°С и 270°С при вытяжке волокна 15%, затем придают извитость в количестве 5 извитков на сантиметр. При этом достигаются: прочность - 180 мН/текс, кислородный индекс - 42%, удлинение - 18%. Волокна режут на отрезки длиной 65 миллиметров.

Описанный способ может быть реализован в промышленных условиях на существующих аппаратах для окисления и устройствах для гофрирования и резки непрерывных волокон.

1. Способ получения огнестойкого полиакрилонитрильного волокна для изготовления текстильных материалов, заключающийся в непрерывной термической обработке непрерывного волокна в воздушной среде, отведении экзотермического тепла и отсосе продуктов пиролиза, отличающийся тем, что непрерывные жгуты толщиной 30-60 ктекс с волокнами толщиной 0,1-0,4 текс в течение 90-120 мин подвергают четырехступенчатому нагреву в диапазонах 150-190°С, 200-215°С, 220-240°С и 250-280°С при вытяжке волокна 5-30%, затем придают извитость 3-7 извитков на сантиметр.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрерывное волокно режут на отрезки длиной 20-125 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отвод тепла осуществляют в направлении, перпендикулярном движению жгута, а давление воздуха в зоне нагрева поддерживают ниже атмосферного на 5-20 мм водяного столба.