Ориентационное вытягивание волокон и влияние степени вытягивания на их механические свойства

    Вытягивание волокна является необходимой технологической операцией при производстве практически всех химических волокон.

     В процессе вытягивания сформованного волокна происходит ориентация элементов структуры вдоль оси волокна, а для некоторых полимеров и повышение степени кристалличности. Все это приводит к резкому улучшению комплекса механических свойств: увеличение прочности, уменьшение удлинения, увеличение устойчивости к многократным деформациям.

    Синтетические волокна, как правило, вытягиваются на специальных вытяжных машинах. В настоящее время существуют крутильно-вытяжные машины, на которых совмещаются процессы вытягивания, термофиксации и крутки волокна. При формовании полиамидной нити со скоростью 3000…6000 м/мин ориентационное вытягивание нити происходит на формовочных машинах.

    Степень вытягивания и условия проведения процесса изменяются в зависимости от химической природы и свойств волокнообразующего полимера.

    Вытягивание волокна осуществляется на вытяжном стенде, предусматривающем вытягивание как при комнатной так и при повышенной температуре. Вытягивание происходит за счет разности частот скоростей вращения исходной и приемной бобин. Невытянутая нить с бобины заправляется через ролик и нитепроводник на вторую приемную бобину, вращающуюся с большой частотой. Частота вращения бобины с невытянутой нитью постоянна, изменение скорости вращения приемной бобины производится с помощью вариатора, установленного в нижней части вытяжного стенда.

    При осуществлении вытягивания при повышенной температуре нить на пути от первой ко второй бобине проходит через обогреваемую зону.

    Ориентационное вытягивание характеризуется степенью и кратностью вытягивания. Степень вытягивания С_в % показывает, на сколько процентов увеличилась длина нити в процессе вытягивания, а кратность вытягивания К_в – во сколько раз увеличилась длина нити при вытягивании.

С_в

K_B

Между степенью и кратностью вытягивания существует следующая зависимость:

С_В=(К_В*100)-100

В ходе лабораторного занятия провели ориентационное вытягивание и получили и рассчитали следующие значения:

 

-образец без вытягивания

 m(2 метра)=0,053г

показатели разрывной нагрузки:

Р_р= 2,34Н; 1,69Н; 1,79Н; 1,69Н; 1,55Н

Р_{р ср}=1,81Н

Т_исх=(m*1000)/L=0,053*1000/2=26,5 текс

 

- образец №1

m(2 метра)=0,020г

показатели разрывной нагрузки:

Р_р= 3,71Н; 2,9Н; 3,16Н; 2,64Н; 2,6Н

Р_{р ср}=3Н

n₂=64 об/мин

n₁=24 об/мин

Т=(m*1000)/L=0,020*1000/2=10 текс

К_в= n₂/ n₁=2,7

С_в=(К_в*100)-100=170%

P_o = P_р/T_исх = 3/26,5 = 0,11 Н/текс               

 

-образец №2

m(2 метра)=0,018г

Р_р= 3,12Н; 2,54Н; 3,32Н; 3,1Н; 3,12Н

Р_{р ср}=3,04Н

n₂=70 об/мин

n₁=24 об/мин

Т=(m*1000)/L=0,018*1000/2=11 текс

К_в= n₂/ n₁=2,9

С_в=(К_в*100)-100=190

P_o = P_р/T_исх = 3,04/26,5 = 0,12 Н/текс

 

-образец №3

m(2 метра)=0,030г

Р_р= 3,69Н; 3Н; 3,16Н; 3,34Н; 3,16Н

Р_{р ср}=3,27Н

n₂=81 об/мин

n₁=24 об/мин

Т=(m*1000)/L=0,030*1000/2=15 текс

К_в= n₂/ n₁=3,4

С_в=(К_в*100)-100=240

P_o = P_р/T_исх = 3,27/26,5 = 0,123 Н/текс

 

Рисунок 2 – Зависимость линейной плотности от кратности вытягивания

Рисунок 3 – Зависимость относительной разрывной нагрузки от кратности вытягивания

Вывод: с увеличением кратности и степени вытягивания меняются механические свойства волокна, а именно увеличивается прочность, уменьшается удлинение, увеличивается устойчивость к многократным деформациям.

 

Список литературы:

1. Варакин А.Н. фотографии: Установка определения фильтрационных свойств средств индивидуальной защиты; Комплекс для определения теплопередачи материалов; 3D принтер SOLIDCAD; Полученные фигуры из пластика на 3D принтере; Пресс; Лазерный станок; Барабан для смешивания смол; Прибор для вырезания пуговиц для заготовки; Прибор для вытачивания пуговицы; Полученные пуговиц; Биоаналитическая лаборатория; Ветеринарная диагностическая лаборатория.

2. Сайт Инжинирингового центра РГУ им. А.Н. Косыгина – URL: http://www.eclegprom.ru/about/information/ (дата обращения 08.05.2021)

3. Технопарк «Слава»  – URL: https://technopark-slava.ru/ (дата обращения 09.05.2021)