МОДИФИЦИРОВАННОЕ ПОЛИЭФИРНОЕ ВОЛОКНО

Область техники
Настоящая полезная модель относится к области полимерных изделий, к полимерной химии и может быть использована для создания полиэфирных высокопрочных материалов, которые могут найти применение, например, в качестве геотекстильных нетканых материалов и др.
Уровень техники
Из уровня техники известны олигоэтокси(изобутокси)силоксаны (Патент РФ №2182614 от 20.05.02), которые при обработке волокнистых материалов способны образовывать на их поверхности покрытия из гидратированной окиси кремния. Однако, если покрытия увеличивают прочностные характеристики нетканых текстильных материалов, получаемых аутогезионным скреплением модифицированных волокнистых материалов, то при этом возникает проблема слишком высокой температуры, которая необходима для скрепления - не ниже 140C, что является серьезным недостатком.
Заявленное решение позволило создать такое изделие - волокно, которое характеризуется своей формой, структурой и размерами - диаметром и толщиной слоя на нем, которые обеспечивают достижение технического результата - повышение прочности при снижении температуры скрепления таких волокон.
Существенность признаков определяется тем, что при толщине слоя покрытия (относительно диаметра нити) больше заявленного необходима более высокая температура для скрепления, а при меньшей толщине покрытия (при таком соотношении с диаметром нити) покрытие не будет выполнять своей функции - и прочность будет снижаться.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в разработке полиэфирного волокна, модифицированного создающими поверхностный слой добавками, определенной конструкции.
Поставленная задача решается за счет того, что модифицированное полиэфирное волокно выполнено в виде сформированного ориентированного вытянутого жгута, и имеет на поверхности волокна ультратонкое покрытие величиной около 0,02% диаметра волокна, и которое образовано модификацией волокна силоксановым соединением, выбранным из ряда метилтриэтоксисилан, винилтриэтоксисилан, олиговинилэтоксисилоксан, олигоэтокси(изобутокси)силокеан.
Технический результат, который достигается полезной моделью - повышение упрочняющий свойств полиэфирного волокна, по сравнению с волокнами, известными из уровня техники: удельных разрывных и других нагрузок.
Осуществление полезной модели
Полиэфирное волокно получается путем формования полиэфирного жгута, а затем проводится его обработка с получением волокна.
Получаемое волокно предназначено для производства нетканых материалов.
Для изготовления полиэфирного волокна используется следующее сырье:
- хлопья ПЭТФ;
- ПЭТ-преформа;
- агломерат ПЭТФ;
- отбеливатели, красители, модифицирующие добавки - Метилтриэтоксисилан,
Винилтриэтоксисилан,
Олиговинилэтоксисилоксан,
Олигоэтокси(изобутокси)силоксан,
Производство полиэфирного жгута состоит из следующих стадий:
1. Подача сырья;
2. Кристаллизация-сушка сырья;
3. Загрузка сырья в приемный бункер экструдера;
4. Расплавление в экструдере;
5. Фильтрация расплава;
6. Формование;
7. Охлаждение и нанесение замасливателя;
8. Сбор жгута;
9. Выдерживание жгута.
Готовые для переработки хлопья в биг-бегах подвозятся к загрузочному устройству, далее при помощи электротельфера аппаратчик формования (участок сушки) поднимает биг-бег, транспортирует его к выгрузной воронке, развязывает нижний клапан биг-бега и высыпает хлопья в воронку. Предварительно перед засыпкой хлопьев он включает систему подачи сырья. На данной системе устанавливается и фиксируется время загрузки и выгрузки с помощью электронного таймера. Вес хлопьев и другую информацию с сопроводительного ярлыка аппаратчик заносит в журнал учета поступающего сырья. Не допускается подача влажного и слипшегося сырья, а также хлопьев большей размерности (свыше 20 мм).
После передачи хлопьев вакуум транспортом в бункер-дозатор, вакуумный насос автоматически отключается, открывается задвижка, и хлопья ссыпаются в расходный бункер сушилки. Затем задвижка опять закрывается.
Сушка-кристаллизация сырья необходима для удаления внутренней влаги из полиэфирного сырья и перевода вещества из аморфного состояния в кристаллическое. Процесс сушки-кристаллизации осуществляется в вертикальной сушилке противотоком в кипящем слое. Сушилка оборудована кристаллизатором с мешалкой, для предотвращения спекания хлопьев между собой.
После подачи из расходного бункера хлопья поступают в верхнюю часть сушилки (кристаллизатор). Кристаллизатор снабжен мешалкой, для предотвращения слипания хлопьев между собой во время кристаллизации.
В нижнюю часть кристаллизатора при помощи воздуходувки подается горячий воздух температурой 120-155°C, подогрев которого происходит в электрокалорифере. Хлопья и горячий воздух в кристаллизаторе движутся противотоком, хлопья постепенно прогреваются выше температуры стеклования ПЭТФ (65°C), происходит их кристаллизация, затем они поступают в основную часть сушилки.
Выходящий из кристаллизатора воздух проходит предварительное обеспыливание в циклоне, и окончательно обеспыливается в фильтре. Из фильтра чистый воздух засасывается вентилятором воздуходувки (поз 01.6) и обратно подается в кристаллизатор.
Время сушки 4-8 часов. Влажность продукта после сушилки не должна превышать 0,08%.
Из сушилки готовые к дальнейшей переработке хлопья выгружаются при помощи лопастных дозаторов, подхватываются специально подготовленным воздухом (для предотвращения набора влаги хлопьями), и пневмотранспортом передаются в загрузочный бункер экструдера. Бункер снабжен смотровыми стеклами верхнего и нижнего уровня.
Из приемного бункера сырье попадает в загрузочную воронку экструдера.
Загрузочная воронка эксрудера укомплектована устройством подачи специальных добавок.
Плавление сырья ПЭТФ и перемешивание расплава осуществляется в экструдере при высоком давлении и температуре.
Диаметр шнека 175 мм, отношение длины к диаметру L/D=28/1.
Скорость вращения шнека 20-60 об/мин.
Максимальная производительность 1000 кг/час
Создаваемое давление в головке экструдера 12-25 МПа.
Процесс переработки полимера в экструдере состоит из трех стадий: транспортирование, плавление и выдавливание.
После расплавления полимер по расплавопроводу подается в двухканальный фильтр расплава.
Плавленое вещество с высокой температурой и давлением, проходя фильтр расплава, поступает в прядильный блок.
В прядильном блоке на каждом рабочем месте прядения дозирующие насосы равномерно распределяют и подают расплав к отдельной фильере. Расплав полимера, поступающий в фильерный блок, проходит через фильтрующие слои, освобождаясь от механических примесей, и распределительную плиту, равномерно распределяясь по рабочей площади фильеры. На фильере расплав выдавливается через отверстия в виде непрерывных нитей.
После выхода из прядильного блока непрерывные нити подвергаются воздействию потока охлаждающего воздуха с регулируемой температурой. Далее затвердевшие нити собираются в жгут и поступают на замасливающие ролики, где обрабатываются раствором замасливателя.
Обработанный замасливателем жгут, выдерживают до 2 суток.
Дальнейшая обработка полиэфирного жгута включает следующие стадии:
Нагрев и вытягивание;
Гофрирование;
Термофиксация;
Резка;
Прессование, упаковка.
После вытяжки пучки непрерывных нитей через сборник жгута направляются в паровую камеру для предварительного нагрева (подмягчения нитей) и затем в гофрировочную машину для придания волокну извитости.
После гофрирования непрерывное волокно поступает в камеру термофиксации, где происходит процесс закрепление полученного на участке гофрировки извитка волокна.
Обработанное волокно поступает на натяжной стенд и в натянутом состоянии на резательную машину. На ножах, закрепленных на диске, происходит резка волокна на определенную длину.
После резки штапельные волокна поступают в прессовочное устройство, где происходит прессовка упаковка кип волокна. Готовые кипы упаковываются в упаковочный материал, взвешиваются, маркируются и складируются.
Физико-механические показатели заявленного полиэфирного модифицированного волокна показаны в Таблице.
Таблице 1
Наименование показателя
Норма, текс
Методы испытаний
0,17
0,33
0,67
1,7
2,2
Удельная разрывная нагрузка с Н/текс, не менее (при определении на приборе типа YG001D), волокно известное (волокно заявленное)
390 (420)
350 (370)
320 (350)
250 (300)
180 (210)
ГОСТ 10213.2-2002, п5.3
Удлинение при разрыве, %, не менее (при определении на приборе типа YG001D)
35
35
35
35
35
ГОСТ 10213.2-2002, п5.3
Отклонение фактической линейной плотности от
±10
±10
±10
±10
±10
ГОСТ 10213.1-2002
номинальной, %
Отклонение фактической длины от номинальной, %
±6
±6
±6
±6
±6
ГОСТ 10213.4-2002
Кол-во извитков на 1 см, шт., не менее
3-6
3-6
3-6
3-6
3-6
ГОСТ 13411-90 п5.6
Массовая доля замасливателя, %
0,10-0,25
0,10-0,25
0,10-0,25
0,10-0,25
0,10-0,25