СИНТЕТИЧЕСКАЯ НИТЬ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ИДЕНТИФИКАЦИИ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
SYNTHETIC YARN WITH ABILITY OF IDENTIFICATION AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности производству синтетических нитей для изготовления технических тканей.
Заявленное изобретение направлено на разработку синтетических нитей, пригодных для изготовления ткани, которая затем используется в конструкциях емкостей для сыпучих материалов, в частности для изготовления балластирующих устройств трубопроводов большой протяженности.
Балластирующие грунтозаполняемые устройства эксплуатируются в сложных климатических условиях при значительных силовых нагрузках на текстильные элементы балластирующих устройств. Указанные условия эксплуатации предъявляют высокие требования к качеству нитей, которые используются при изготовлении технической ткани.
Кроме того, необходимо гарантировать, что на всем протяжении трубопровода, снабженного балластирующими устройствами, использована ткань именно из нитей проверенного качества.
Для решения указанной задачи требуется создать простое и надежное решение для контроля качества нити путем ее идентификации в готовых изделиях при большом объеме или протяженности объекта контроля.
Из патента RU 2216613, опубликованного 20.11.2003 (патентообладатель: Объединение "Госзнак"), известна швейная защитная нить для прошивания документов специального назначения, позволяющая защитить их от подделки при улучшенных пошивочных свойствах нити. Указанная швейная защитная нить выполнена из синтетических термопластичных полимеров и состоит из 2-3 комплексных крученых нитей, строщенных и скрученных вместе. Исходные пневмосоединенные комплексные нити имеют одинаковую линейную плотность 20-30 текс, число пневмосоединений 20-50 на 1 м и крутку 420-600 кручений на 1 м, причем одна из комплексных нитей бесцветна или окрашена видимыми в дневном свете красителями, а остальные нити окрашены люминесцирующими красителями, при этом концентрация красителя в каждой нити составляет 0,01-0,15 мас.%. Краситель вводится в полимер на поверхность гранул перед осуществлением операции экструзии. Гранулированный термопластичный полимер (полиамид, полиэтилентерефталат) смешивают с красителем в скоростном смесителе со скоростью вращения 750-1000 об/мин, время смешения от 3 до 10 мин. Во время смешивания полимера с красителем в смесителе происходит разогревание полимера до 65-70°С из-за трения гранул друг с другом, вследствие чего полимер размягчается и краситель связывается с поверхностью полимера так, что не происходит его осыпания с гранул.
Защитная нить по патенту RU 2216613 не выбрана в качестве наиболее близкого аналога заявленного изобретения, поскольку она имеет иное назначение, чем нить по заявленному изобретению. Защитная нить по патенту RU 2216613 является швейной нитью и предназначена для прошивания документов. Она обладает улучшенными пошивочными свойствами, имеет высокую разрывную прочность и низкую распушиваемость конца, однако данная нить имеет сложную структуру, высокую себестоимость изготовления, она не предназначена для производства технической ткани, эксплуатирующейся на открытом воздухе в сложных климатических условиях. Кроме того, указанная нить предполагает значительный расход люминофора на ее производство. Введение люминофора на поверхность гранул твердого полимера предполагает длительный цикл перемешиваний и пребывания люминофора при температурах 265-300°С, что способствует частичному разрушению и потере свойств люминесцентного красителя, а следовательно, и перерасходу пигмента, что в условиях производства большого объема производства технической ткани приведет к неоправданному повышению ее себестоимости. Кроме того, отсутствие в полимере свето- и термостабилизирующих добавок снизит качество ткани, если ее изготовить из данной нити.
В качестве наиболее близкого аналога выбрана полиамидная нить и способ ее получения по патенту RU 2330131. Способ предусматривает получения термо-, светостабилизированной поликапроамидной нити путем плавления гранулята поликапроамида в присутствии термо-, светостабилизатора и формование нити. Нить, полученная данным способом, является высокопрочной, стойкой к обводнению и к неблагоприятным погодным условиям и предназначена для изготовления разнообразных технических тканей. Однако данная нить не имеет каких-либо внешних признаков, позволяющих отличить ее от других аналогичных полиамидных нитей в составе технической ткани, чтобы без экспертизы гарантировать, что заказанное текстильное изделие изготовлено именно из данной высокопрочной нити.
Заявленное техническое решение позволяет преодолеть указанные недостатки известной нити.
Дополнительно отметим, что из уровня техники известны бесцветные при дневном освещении органические люминофоры, например, их состав и свойства описаны в следующих патентных документах: RU 2287007, RU 2039745, SU 681792, DE 2209872, US 3169129, US 3658817. Например, в патенте RU 2039745 раскрыт состав органических люминофоров зеленого или желто-зеленого свечения, состоящих из 2-(2-арилсульфониламинофенил)-4Н-3,1-бензоксазин-4-онов. Но ни из одного из указанных документов не известно использование органических люминофоров для идентификации нитей в ткани или в изделиях из ткани, в частности, при эксплуатации ткани в сложных климатических условиях.
Техническим результатом является обеспечение возможности идентификации синтетической нити из полиамида или из полиэстера в составе технической ткани и в изделиях, изготовленных из нее.
Вторым техническим результатом является сохранение высокого качества и прочностных свойств синтетической ткани при введении в полиамидные или полиэфирные нити средства идентификации.
Еще одним техническим результатом является обеспечение высокой производительности и технологичности производства полиамидных или полиэфирных нитей, содержащих средства их идентификации.
Для решения поставленной задачи и обеспечения технического результата предложена нить синтетическая для производства технических тканей на основе полиамида или полиэстера, отличающаяся тем, что ее получают из расплава полиамида или полиэстера с использованием добавки, содержащей люминофор с температурой плавления 150-265°С, введенной в расплав указанных полимеров совместно с добавкой свето- и/или термостабилизатора.
Добавка люминофора содержится в нити в количестве, минимально достаточном для ее идентификации по свечению люминофора в технической ткани.
В качестве люминофора нить содержит бесцветный органический фотолюминофор заданного цвета свечения в ультрафиолетовом диапазоне.
Для идентификации нити используют освещение технической ткани источником ультрафиолетового излучения. При этом освещение ткани осуществляют источником ультрафиолетового излучения с длиной волны 365-366 нм.
Добавка люминофора содержится в нити в количестве не более 0,009 мас.%.
Нить вырабатывают в виде комплексной нити, содержащей 140-280 элементарных нитей. При этом для снижения расхода люминофора предусматривается возможность разбавить количество светящихся нитей в составе комплексной нити, поскольку яркое свечение фотолюминофора позволяет увидеть даже одну единственную элементарную нить, если она присутствует в составе комплексной нити, и идентифицировать ее. Для этого на этапе формования в состав комплексной нити могут быть дополнительно введены элементарные нити, не содержащие в своем составе люминофор заданного цвета свечения при освещении его источником ультрафиолета.
Таким образом, комплексная нить дополнительно может включать в себя элементарные нити, свободные от добавки люминофора.
Комплексную нить в соответствии с заявленным изобретением вырабатывают с номинальной линейной плотностью 93-187 текс.
Заявленный способ получения нити синтетической для производства технических тканей на основе полиамида или полиэстера включает операции плавления гранул указанного полимера, введения в него добавки свето- и/или термостабилизатора, перемешивания, продавливания расплава через многоканальную фильеру с последующим вытягиванием, формированием комплексной нити и намоткой ее на паковку. При этом в расплав полимера совместно с добавкой свето- и/или термостабилизатора дополнительно вводят добавку, содержащую люминофор с температурой плавления 150-265°С.
Предпочтительно, чтобы сократить время пребывания люминофора при высокой температуре, добавку, содержащую люминофор, вводят в экструдер непосредственно перед продавливанием расплава через многоканальную фильеру.
Способ предусматривает возможность на этапе формирования комплексной нити перед намоткой ее на паковку дополнительно ввести в нее элементарные нити, не содержащие добавки люминофора, как это было описано выше.
Для соответствия условиям эксплуатации в грунтозаполняемых конструкциях полученную нить проверяют, в частности, на снижение разрывной нагрузки в испытаниях на устойчивость при циклических термовлажностных воздействиях. Снижение разрывной нагрузки нити при указанных испытаниях не должно превышать величину 3,6% от первоначальной.
Кроме того, полученную нить проверяют на морозостойкость. При испытаниях на морозостойкость снижение ее разрывной нагрузки от первоначальной не превышает 3,1%.
Примеры реализации изобретения
Пример 1
Синтетическая полиамидная нить с возможностью ее идентификации в технической ткани была произведена путем плавления гранулята на основе поли-ε-капроамида в присутствии термо-, светостабилизатора. Ввод полимерного концентрата термо-, светостабилизатора с относительной вязкостью 3,0-3,2 осуществлялся на линиях формования с помощью гравиметрической системы дозирования. Поступающий в экструдер полимерный концентрат многокомпонентного термо-, светостабилизатора плавили при температуре 270-280°С и дозировочными насосами подавали во вторую зону экструдера, оснащенного динамическим гомогенизатором. При температуре 275-290°С проводили смешивание расплавов поли-ε-капроамида и термо-, светостабилизатора, их гомогенизацию и дальнейшее формование с получением термо-, светостабилизированной поликапроамидной нити. При получении нити дополнительно использовали добавку, содержащую органический фотолюминофор желто-зеленого цвета свечения с температурой плавления 221°С, введенную в расплав указанных полимеров совместно с добавкой свето- и/или термостабилизатора. Прочность нити составила >85 сН/текс при низком проценте отходов.
Из полученных элементарных нитей формируются комплексные нити, характеризующиеся линейной плотностью 187 текс. Количество элементарных нитей в комплексной полиамидной нити составляет 280 нитей, при этом 5% элементарных нитей включают в состав желто-зеленый фотолюминофор, состоящий из 2-(2-арилсульфониламинофенил)-4Н-3,1-бензоксазин-4-онов, в количестве 0,008 мас.%, а остальные элементарные нити от него свободны, что тем не менее позволяет идентифицировать наличие люминофорной добавки в составе технической ткани, полученной из заявленной нити.
В случае органических люминофоров люминесцируют отдельные молекулы. Поэтому люминесценция у многих из них сохраняется даже при переходе в парообразное состояние. При изготовлении пигментов на основе органических люминофоров, взятых в твердой фазе в виде порошка, их можно размалывать до очень мелких фракций 0,002-3 мкм, в частности до получения нанопорошков. При этом их люминесцентные свойства не ухудшаются.
В данном примере при введении органического люминофора в качестве средства идентификации полиамидной или полиэфирной нити приходится учитывать, что синтетическая нить уже содержит оптический отбеливатель, входящий в состав светостабилизатора. Оптические отбеливатели тоже являются органическими люминофорами, обладающими сине-голубой флуоресценцией.
Таким образом, цвет индикатора при ультрафиолетовом освещении будет представлять собой сложение цвета свечения выбранного люминофора с желто-зеленого свечения и оптического отбеливателя, имеющего голубое свечение. То есть при введении желто-зеленого люминофора в состав оптически отбеленной нити получим результирующее ярко-зеленое свечение. Также с люминофором другого цвета свечения, введенным в нить, следует учитывать искажение его цвета оптическим отбеливателем, если известно, что он присутствует в составе синтетической нити.
Изобретение позволяет гарантировать, что при любой протяженности размещения изделий из технической ткани для изготовления указанных изделий использована ткань именно из нитей, выбранных заказчиком.
Кроме того, выбранное средство идентификации обеспечивает сохранение высокого качества и прочностных свойств синтетической ткани из полиамидных или полиэфирных нитей.