текстурированные нити

ТЕКСТУРИРОВАННЫЕ НИТИ

(высокообъемные химические нити), текстильные комплексные нити (состоят из большого числа элементарных нитей, или мононитей) с искусственно приданной им извитостью (извитостью обладает и каждая мононить, входящая в комплексную нить).

Т.н. изготовляют гл. обр. из синтетических полимеров; они отличаются от обычных комплексных текстильных нитей пониженной объемной массой, пористостью, мягкостью и в некоторых случаях большой упругой растяжимостью.

Сущность текстурирования — придание элементарным нитям извитой формы, препятствующей их плотной укладке в комплексной нити. Благодаря этому возрастает пористость изделий, выработанных из этих нитей, улучшаются их теплозащитные и гигиенич. характеристики при сохранении осн. достоинств хим. нитей: высокой прочности, эластичности, износоустойчивости.

Производство Т. н. — крупнотоннажная отрасль промышленности хим. волокон и текстильной промышленности.

Способы получения Т. н. Существует неск. наиболее распространенных методов текстурирования нитей, которые приведены ниже.

Ложная крутка- самый распространенный метод текстурирования нитей. На однопроцессных машинах непрерывно движущаяся нить подвергается последовательно кручению, термофиксации крутки и последующему раскручиванию. В результате нити приобретают спиралеобразную извитость.

Для кручения применяют крутильные механизмы вьюркового или фрикционного типа; скорости кручения 5∙10⁵-1∙10⁶ об/мин при линейной скорости выпуска 1200–1500 м/мин. На большинстве пром. машин производится прием на паковку одновременно двух нитей левого и правого направлений крутки. В этих машинах предусматривается также зона вытяжки, в которой происходит довытягивание частично ориентированной нити.

Из Т. н., полученных методом ложной крутки, вырабатывают гл. обр. трикотажные полотна и изделия, в т. ч. чулочно-носочные, в меньшей мере-ткани.

В наиб. объеме методом ложного кручения вырабатывают полиамидные и полиэфирные Т.н. В СССР нитей ложной крутки (эластик) в 80-х гг. производилось сотни тыс. т/год.

Пресскамерный способ производства. Один из самых распространенных в мире способов производства Т.н. из термопластичных полимеров. Текстурирование нитей пресс-камерным способом осуществляется мех. путем и с помощью горячего газа. При получении Т.н. мех. путем исходная нить после формования поступает на машину однопроцессного вытягивания, текстурирования и намотки. Нить напрессовывающими роликами подается в камеру прессования и оттуда в виде спрессованной массы проталкивается в термокамеру, где осуществляется ее термофиксация в извитом состоянии. Образование извитости происходит непосредственно по выходе нити из зажимов роликов на участке между точкой зажима и спрессованной массой нити. Элементарные нити имеют пилообразный характер извитости с выраженными точками перегибов, чередующимися со сравнительно линейными участками. Скорость выпуска нити составляет 700–1200 м/мин.

Скорости подачи нити в термокамеру и отвода из нее не удается синхронизировать. В связи с этим напрессовывающие ролики и выбирающее мотальное устройство имеют переменную скорость, регулируемую в зависимости от степени заполнения термокамеры.

Получение Т. н. с помощью горячего газа включает прессование нитей в пневмотекстурирующей камере потоком горячего воздуха или водяного пара (причем струя газа осуществляет текстурирование). Например, получение Т.н. таким способом осуществляется след. образом: расплав полимера подается из экструдера в формовочную шахту, затем нить поступает в вытяжное устройство и потом в пневмо-текстурирующую камеру. Отсюда спрессованная масса нити отбирается роликами и подается на охлаждающий перфо-рир. барабан. Охлажденная нить снимается с поверхности барабана и наматывается на паковку. Скорость выпуска нити достигает 3000–4000 м/мин. Процесс используют гл. обр. для получения из полиамидов, полиэтилентерефталата и полиолефинов ковровых нитей с линейной плота. 100–1000 текс.

По сравнению с мех. способом нить при текстурировании горячим газом меньше повреждается, имеет более высокую равномерность по растяжимости и накрашиваемости.

Выпуск текстурир. капроновых нитей пресскамерным способом составлял в СССР в 80-х гг. ок. 40 тыс. т/год. В общем объеме выпуска этих нитей подавляющее большинство приходится на долю ковровых нитей. Осн. количество вырабатывается из полиамидных нитей (капрон и анид); по этому методу получают также Т. н. из полиэфиров, полио-лефинов и сополимеров на их основе.

Пневмотекстурирование. Один из интенсивно развивающихся способов текстурирования комплексных нитей. Позволяет получать обширный ассортимент петлистых (фасонных) нитей.

При пневмотекстурировании одну или неск. комплексных нитей с одинаковым или разным нагоном (скоростью) вводят в аэродинамич. устройство, в которое одновременно подается сжатый воздух. При этом под действием возникающего турбулентного потока элементарные нити в комплексной раздуваются (распушиваются), образуют большое количество петель, дуг и извитков, разл. образом ориентированных в разных плоскостях вокруг оси нити.

По характеру взаимод. воздушного потока с нитью аэродинамич. устройства можно разделить на две группы. К первой группе относят устройства, в которых сжатый воздух взаимод. с нитью при продольном обтекании, ко второй-устройства, в которых сжатый воздух подается в нитепроводящий канал под определенным углом через одно или неск. сопел.

Способ пневмотекстурирования нитей универсален по отношению к виду нити и хим. природе волокна; он позволяет получать Т. н. как из термопластичных, так и нетермопластичных нитей-химических и природных. Осн. преимущества способа-широкий диапазон линейных плотностей вырабатываемых нитей, высокая скорость выпуска, сохранение мех. свойств исходных нитей.

Петлистые нити нашли широкое применение в товарах народного потребления. Ткани и трикотажные полотна из таких нитей имеют приятное шелковистое или шерстепо-добное туше, имитируют ткани из натур. волокон и нитей и соответствуют требованиям моды. В СССР этим способом производилось ок. 700 т/год (1990).

Получение текстурированных бикомпонентных нитей. Принцип получения таких нитей состоит в том, что два полимера в виде расплава или p-рa подают в общее формующее устройство, в котором исключается возможность их смешения. По выходе из фильеры полимеры затвердевают, образуя сложную бикомпонентную композицию. Принципиально возможно получение нитей из 3 и более компонентов. Извитость сообщается сформированной бикомпонентной нити в процессе ее ориен-тац. вытягивания и термообработки. После этого нить приобретает спиралеобразную извитость в результате возникающей разности усадок составляющих ее компонентов. Бикомпонентные нити получают на основе разных полимеров и сополимеров (напр., полиамидов и полиолефинов).

По характеру расположения компонентов друг относительно друга в элементарной нити все они делятся на след. типы: сегментная ("бок о бок"), ядро-оболочка, матрич-но-фибриллярная.

Наиб. распространение получили волокна с сегментным строением элементарной нити, которое обеспечивает ее макс. извитость. Соотношение компонентов в этом случае может составлять от 1:1 до 2:1. В большинстве случаев для получения нитей сегментного строения берутся химически сходные полимеры и сополимеры.

В нитях типа ядро-оболочка ядро нити состоит из полимера, определяющего мех. свойства нити. Ядро может располагаться симметрично или эксцентрично относительно оси волокна; в последнем случае извитость нити увеличивается. Для получения нитей этого типа обычно используют химически неоднородные несовместимые полимеры.

Нити матрично-фибриллярной структуры формуют из разнородных полимеров. Один компонент (фибрилла) распределен в др. компоненте (матрице) в виде тонких длинных цилиндров (диаметр фибриллы 0,5–5 мкм, длина 100–120 мкм). Извитость такой структуры, как правило, невелика.

Бикомпонентные нити используют для производства чулочно-носочных изделий; верх. трикотажа, ковров и др. Отечеств. бикомпонентные нити получают только опыт-но-пром. партиями.

Строение и свойства Т. н. В отличие от исходной нити Т. н. не изотропны и не имеют цилиндрич. симметрии расположения макромолекул в нити. В местах изгиба структура волокна становится слоистой. Главное различие между слоями-разная ориентация молекул в аморфной фазе. По мере удаления от выпуклой к вогнутой стороне волокна степень ориентации макромолекул в аморфной фазе снижается. Мол. разориентация затрагивает и кристаллич. области; наблюдается разориентация кристаллитов. После текстурирования нитей их плотность снижается за счет образования микропустот. С возрастанием интенсивности текстурирования увеличивается разориентация на всех уровнях мол. организации и увеличивается размер пустот в перпендикулярном к оси нити направлении. Поперечник Т.н. в 3–15 раз больше поперечника гладкой нити, а объемная масса в 10–20 раз меньше.

Осн. показатель, определяющий эксплуатац. ценность Т.н. и изделий из них,-устойчивость извитости, которая определяет такие важные качества изделий, как их формоустой-чивость, долговечность, приятный внеш. вид, теплозащитные свойства и др. По устойчивости извитости нити из разных полимеров располагаются в след. порядке: капрон > > анид > полиэфирные > полиолефиновые > полиакрилонитрильные > ацетатные > вискозные.

Важное свойство Т. н. — растяжимость (удлинение волокна в результате распрямления извитков) под действием небольших усилий. В комплексной нити момент полного распрямления извйтков не выражен резко. Это обусловлено значит. различием составляющих комплексную нить элементарных нитей по степени извитости. Поэтому их распрямление происходит неодновременно. Для нитей, получаемых ложной круткой и имеющих спиралеобразную извитость, растяжимость зависит только от угла подъема спирали и не зависит ни от диаметра извитка, ни от его кривизны. Для Т.н., полученных пресскамерным способом, растяжимость определяется углом при вершине извитка. Растяжимость нитей, полученных разными способами, различается в диапазоне 1–3 порядков. Так, напр., нити, полученные ложной круткой, имеют растяжимость 360–500%, полученные пресс-камерным способом 2–30%, при пневмотекстурировании 0–10%. Этот показатель в значит. степени регулируется осн. технол. параметрами каждого способа производства.

^{Лит.: Садыкова Ф. X., Текстурированные нити, основные их свойства и методы определения, М., 1974; Смирнов Л. С., Шавлюк В. Н., Текстури-рованные нити, М., 1979; Носов М. П., Волховский А. А., Производство текстурированных нитей, М., 1982; Усенко В. А., Производство крученых в текстурированных химических нитей, 2 изд., М., 1987; Носов М. П., Ру-денко Л. Г., Михлина В. В., "Хим. волокна", 1987, № 5, с. 18–23; Носов М. П., Смирнова В. А., Тарасенко Н. К., там же, 1988, №6, с. 38–42; Filler В, "Melliand Textilberichte", 1979, Bd 60, № 2, S. 140–47.}

_{М. П. Носов}