Способ ориентации полипропиленовых нитей

Изобретение относится к производству полимерных волокон и нитей. Способ ориентации полипропиленовой нити осуществляется путем деформации нити за счет разности скоростей вальцев на входе и выходе камеры ориентационного вытягивания с кратностью вытяжки, которую выбирают по минимальной дисперсии прочности нити на растяжение параллельных анализов получаемой нити. Технический результат - повышение равномерности структуры и стабильности характеристик полипропиленовой нити. 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к производству полимерных волокон и нитей, а именно к способам ориентации полипропиленовой нити.

Ориентация является одним из основных промышленных способов упрочнения волокнообразующих полимеров и производится путем их деформации в нагретом состоянии. При этом происходят различные структурные преобразования, приводящие к получению микрофибриллярной ориентированной структуры. Это приводит к повышению удельной концентрации макромолекул на единицу площади полимера и, соответственно, к повышению его прочности [1, 2].

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достижимому результату является способ ориентационного вытягивания полипропиленовой нити за счет разности скоростей вальцев на входе и выходе камеры ориентационного вытягивания при температуре на 20-30 градусов ниже температуры плавления. Кратность вытяжки при ориентации выбирается в зависимости от химической природы используемого полимера, величины раздува рукава пленки при формовании, тексом получаемой нити [3, стр.97].

Недостатком данного способа является наличие нестабильности характеристик нити, что подтверждается наличием большого разброса прочности нити вокруг текущего среднего значения (фиг.1).

Цель изобретения - повышение равномерности структуры и стабильности характеристик полипропиленовой нити.

Данная цель достигается тем, что кратность вытяжки в процессе ориентации выбирают из условий законченности преобразования одной промежуточной структуры в другую. Данное значение кратности вытяжки выбирается по минимальному значению параллельных анализов получаемой нити.

Преобразование структуры полимера при ориентационном вытягивании происходит на различных уровнях надмолекулярной структуры полимера, включая перемещения структурных элементов, остающихся в процессе деформации неизменными, деформации других структурных элементов, распад третьих структурных элементов на более простые и их перемещения, конформационные изменения макромолекулярных цепей и т.д., причем превращения, деформации, перемещения, конформации могут быть весьма различными, проходящими последовательно и параллельно во времени [4, стр.172].

Эти преобразования структуры приводит к периодическим изменениям характеристик полимера по мере деформации [5]. Выбор кратности вытяжки, когда в полимере имеются элементы с предыдущей и последующей структурой приводят к увеличению дисперсии характеристик полимера. Выбор в процессе ориентации кратности вытяжки, обеспечивающей преобладающее значение одной из структур полимера, позволяет уменьшить неоднородность характеристик полимера.

Предлагаемое решение иллюстрируется фиг.1-4 и примерами.

На фиг.1 приведены графики прочности и текущего среднего прочности образцов производимой полипропиленовой нити, взятой из одной бобины с шагом 100 м.

На фиг.2 приведены графики среднего значения прочности и разброса прочности от кратности дополнительного вытягивания нити текс 90 в лабораторных условиях.

На фиг.3 приведены графики среднего значения прочности и разброса прочности от кратности дополнительного вытягивания нити текс 150 в лабораторных условиях.

На фиг.4 приведены графики среднего значения прочности и разброса прочности от кратности дополнительного вытягивании нити текс 150 на технологической линии.

Пример 1. Полипропиленовую нить текс 90 дополнительно вытягивали в лабораторных условиях при температуре 160°С и при различных значениях кратности вытяжки делали параллельные анализы прочности на растяжение. Результаты показали наличие минимума дисперсии параллельных анализов (ширины коридора) при кратностях вытяжки 1,3 и 2,5 (фиг.2).

Пример 2. Полипропиленовую нить текс 150 дополнительно вытягивали в лабораторных условиях при температуре 160°С и при различных значениях кратности вытяжки делали параллельные анализы прочности на растяжение. Результаты показали наличие минимума дисперсии параллельных анализов при кратностях вытяжки 1,5 и 2,5 (фиг.3).

Пример 3. При получении полипропиленовой нити текс 150 на технологической лини увеличивали ее вытяжку по отношению к регламентной и при различных значениях кратности делали параллельные анализы прочности на растяжение. Результаты показали наличие минимума дисперсии параллельных анализов при кратности дополнительной вытяжки 1,15 и 1,3 (фиг.4).

Наличие минимумов дисперсии прочности нитей в областях кратностей 1,3-1,5 и 2,5-2,6 показывает наличие последовательных преобразований структуры ПП нити в процессе ориентационного вытягивания и показывает возможность выбора такой кратности вытяжки, которая обеспечивает законченность одного из этапов преобразования структуры полимера и получение минимального значения разброса характеристик нити. Выбор кратности, не отвечающей этому требованию, приводит к наличию в полимере структур с различными механическими характеристиками, что приводит к повышению неоднородности получаемой нити.

Рассмотренное подтверждает наличие в предлагаемом техническом решении:

- технического результата, заключающегося в уменьшении коридора разброса параллельных анализов прочности получаемой нити,

- существенных признаков, заключающихся в использовании закономерностей изменения характеристик полимера при его деформации путем выбора кратности вытяжки, дающей минимальное значение дисперсии параллельных анализов характеристик нити, что не выявлено в других технических решениях,

- возможность реализации подтверждена результатами испытаний на лабораторном оборудовании и непосредственно на технологической линии получения полипропиленовой нити,

- существенные признаки данного технического решения приведены в [6], но это не нарушает требования новизны, т.к. с момента подписания [6] в печать (25.08.04) до подачи заявки прошло менее 6 месяцев.

Источники информации

1. Каргин В.А., Слонимский Г.Л. Краткие очерки по физико-химии полимеров. - М.: Химия, 1967. - 232 с.

2. Марихин В.А., Мясникова Л.П. Надмолекулярная структура полимеров. Л.: Химия, 1977. - 240 с.

3. М.П.Зверев, З.З.Абдулхакова Волокнистые материалы из ориентированных полимерных пленок. М.: Химия, - 1985. 160 с.

4. Г.П.Андрианова. Физико-химия полиолефинов. М.: Химия, 1974. 234 с.

5. Цой Б., Карташов Э.М., Шевелев В.В. Прочность и разрушение полимерных пленок и волокон. М.: Химия. 1999. - 496 с.

6. А.В.Бирюков и др. Реализация результатов математического моделирования процесса ориентации полипропиленовой нити //Химические волокна. - 2004. - №4. С.50-53.

Способ ориентации полипропиленовой нити путем деформации нити за счет разности скоростей вальцев на входе и выходе камеры ориентационного вытягивания с кратностью вытяжки, которую выбирают по минимальной дисперсии прочности нити на растяжение параллельных анализов получаемой нити.