Нитеобразование по «сухому» методу

Схема процесса нитеобразования по «сухому» методу приведена на рис. 4.

Прядильный раствор прядильным насосиком 1 через фильтр-буж 2 подается на фильерный комплект 4, 5, предварительно проходя через нагреватель 3. В прядильную шахту 6 прямотоком (или противотоком) подается воздух. При использовании органических растворителей необходимо учитывать взрывоопасность смеси их, в связи с чем концентрация паров растворителя в паро-газовой смеси (ПГС), находящейся в прядильной шахте, должна находиться вне критической области. Физико-химические характеристики некоторых растворителей, применяемых для получения нитей и волокон по «сухому» методу, приведены в табл. 8.

Таблица 8 Физико-химические характеристики некоторых растворителей

Раство-ритель	Плотность при 20 0С, кг · м-3	Температура кипения, 0С при 0,1 МПа	Теплоем-кость при 20 0С кДж (кг· град)-1	Теплота испаре-ния, кДж · кг-1	Пределы взрывоопасности: верхний/нижний
% (объем)	г/м3
Ацетон	790,8	56,24	2,230	512,3	2,55/12,8	50/310
Метилен-хлорид	1325,5	40,1	1,188	387,4	3,13/16,2	-
Диметил-формамид	944,5		2,312	618,5	3,12/11,5	50/200
Вода	998,23		4,1841	2455,3	-	-

Д

1- прядильный насосик; 7- «рубашка» шахты;

2- фильтр-буж; 8- замасливающее устройство;

3- нагреватель; 9-прядильные диски («галеты»);

4- «порт-фильера»; 10­-крючек;

5-фильера; 11-приемное устройство.

Рисунок 4 – Схема процесса нитеобразования по «сухому» методу

Для предотвращения выброса паров растворителя в цех объемная скорость отбора ПГС из прядильной шахты несколько выше, нежели объемная скорость подачи нагретого инертного газа (или воздуха) в шахту. Струи прядильного раствора экструдируются в прядильную шахту и высыхают в условиях развития продольного градиента скорости сдвига (их растяжения) в потоке или противотоке ПГС. Потери тепла на испарение растворителя из струй прядильного раствора компенсируются дополнительным нагревом ПГС с помощью теплоносителя, подаваемого в «рубашку» 7 прядильной шахты.

Нитеобразование по «сухому» способу включает в себя следующие одновременно протекающие процессы:

- перенос тепла;

- перенос количества движения с формированием продольного градиента скорости, _//;

- массообмен («высыхание») струи прядильного раствора;

- структурообразование.

«Сухим» методом нитеобразования получают волокна на основе первичных и вторичных ацетатов целлюлозы [триацетатные, (СТА) и ацетатные (СА) соответственно], полиакрилонитрильные (PAN) и модакриловые (МАС), поливинилспиртовые (PVAL), полиуритановые [спандекс, эластан (EL)], поливинилхлоридные (CLF) волокна, а также волокна из ацетонорастворимых сополимеров винилхлорида (виньон, виньон N) и др.

Изменение свойств филаментов в процессе нитеобразования иллюстрируется рис. 5.

3.1.1 Перенос тепла в процессе нитеобразования

Тепловой баланс в процессе нитеобразования по «сухому» способу следующий:

Q₁ + Q₂ = Q₃ + Q₄ + Q₅. (27)

Здесь: Q₁ - количество тепла, вносимое в шахту прядильным раствором;

Q₂ - количество тепла, вносимое в шахту нагретой ПГС;

Q₃ - количество тепла, необходимое для компенсации скрытой теплоты парообразования (теплоты испарения) растворителя;

Q₄ - количество тепла, уносимое из прядильной шахты ПГС;

Q₅ - количество тепла, уносимое нитью из прядильной шахты.

Отверждение струи прядильного раствора в шахте определяется динамикой тепло- и массообмена ее с ПГС в условиях развития продольного градиента скорости (растяжения), _//. Однако соотношение скоростей массо- и теплообмена отверждающейся струи прядильного раствора и ПГС определяется физико-химическими свойствами смеси «растворитель-газ».

На участке ОА (рис. 4.) происходит основное растяжение струи в условиях интенсивного испарения растворителя (см. рис. 5). Остаточное содержание растворителя в филаменте лишь слегка зависит от интенсивности потока ПГС, но в основном определяется длиной пути нити в шахте.

На участке АВ (рис. 4) содержание остаточного растворителя в формующемся филаменте еще достаточно для реализации ориентационных эффектов. Тем не менее при «сухом» способе нитеобразования достичь значительной ориентации структурных элементов формуемого филамента вдоль оси не удается, так как скорость нитеобразования лишь немного превышает скорость релаксационных процессов. Поэтому физико-механические свойства нитей, полученных по «сухому» способу и не подвергавшихся дополнительной ориентационной вытяжке, невелики: относительная прочность их составляет лишь 12-16 сН/текс.

Путь нити в шахте, L,

I – зона интенсивного испарения растворителя, ОА.

II – зона постоянной скорости испарения растворителя, АВ.

III – зона уменьшающейся скорости испарения растворителя, ВС.

1 – эффективная вязкость, η_эф;

2 – средняя скорость филамента;

3 – температура филамента;

4 – среднее содержание растворителя в филаменте;

5 – диаметр филамента.

Рисунок 5 – Динамика нитеобразования по «сухому» способу

3.1.2 Массообмен в процессе нитеобразования

Массообмен (испарение растворителя из филамента) включает вначале быстрое испарение и диффузию из поверхностных слоев филамента, приближающихся к чистой диффузии растворителя из нити (участки АВ и ВС рис. 4). Очевидно, что этот механизм отверждения филаментов определяет скорость всего процесса нитеобразования.

Изменение содержания растворителя в филаменте вдоль пути нити в шахте иллюстрируется следующим балансовым соотношением:

¶С_f/ ¶z + 2p^1/2 × S^1/2×m₀ [Q_м × а_Т ∙ (1-Q_f) ⁿ] ^-1 = 0 (28)

n @ 2 (1,7 до 2,4).

Здесь: m₀ - молекулярная масса растворителя;

а_Т - мольный поток, определяющий скорость перехода растворителя с поверхности филамента в окружающую среду;

C_f – содержание остаточного растворителя в филаменте;

Q_м – подача прядильного раствора;

S – площадь поперечного сечения филамента на расстоянии Z от плоскости фильеры.

а_Т = К_х × х_s,w / 1-х_s,d,

где К_х- коэффициент массопередачи;

х_s,d - мольная доля паров растворителя на поверхности раздела «филамент-среда»;

х_s,w - мольная доля паров растворителя в ПГС.

Коэффициент массопередачи может быть вычислен для параллельного потока ПГС из соотношения (29):

К_х = 0,26×r_f ×D^-1/3 (r_а/Рr)^1/2×r_f^-2/3×V_а ^1/3 (29)

Теплообменный критерий Прандтля равен, Рr = n/а_тп, где n - кинематическая вязкость, а_тп - коэффициент температуропроводности, D-коэффициент диффузии растворителя из филамента.

Нить, выходящая из прядильной шахты, содержит некоторое количество остаточного растворителя. Поэтому путь нити в шахте (минимальная высота шахты), необходимый для максимального удаления растворителя из филамента, определяется в основном средним коэффициентом диффузии растворителя и его температурной зависимостью, а также линейной плотностью филамента и V_п. Вместе с тем содержание растворителя в филаменте очень мало зависит от скорости потока ПГС, V_а, которая обычно реализуется в пределах 0,8-2,2 м×с^-1.

По мере удаления растворителя из отвердевающего филамента возрастает доля содержания в ней полимера, в результате чего происходит резкое увеличение вязкости струи (как h_эф, так и h_Т). Если вязкость прядильного раствора волокнообразующего полимера составляет 50 ¸ 150 Па ∙ с, то на участке ОА (см. рис. 5) значения h_эф возрастают до 10⁶ ÷ 10⁷ Па · с, а в т. В полимер отвердевает причем: h_Т»10^11¸12 Па · с.

Вместе с тем температура филамента вдоль пути нити в шахте существенно изменяется.

Изменение температуры филамента вдоль его пути в прядильной шахте может быть описано следующей формулой (см. рис. 5):

¶ Т / ¶z = С_р^-1×{[(1 – С_f) Q^-1] ×2 h _z+p^1/2×r_f^1/2×(Т-Т_f,_z) + L_s [m₀ ×(1- С_f) ׶С_f /¶z] (30)

I II

Здесь: С_р - теплоемкость филамента при содержании в нем остаточного растворителя С = (1-С_f);

r_f - плотность филамента;

Q-подача прядильного раствора;

Т и Т_f,_z - температура ПГС и филамента соответственно на расстоянии z от плоскости фильеры;

m₀- молекулярная масса растворителя;

L_s - скрытая теплота парообразования;

С_f - концентрация полимера.

h_z - коэффициент теплопередачи от среды к филаменту,

где h_z = 0,26×l_f × n_а^-1/3×r_f^-2/3×V_а ^1/3 и

l_а - теплопроводность ПГС (газа);

n_а - кинематическая вязкость ПГС (газа);

r_f - радиус филамента

V_а - скорость ПГС.

При противоточной подаче ПГС в прядильную шахту имеем:

h_z,о= 2 h_z.

Первое слагаемое уравнения (30), I, описывает скорость повышения температуры филамента за счет теплоотдачи от нагретого сушильного агента, а второе слагаемое, II, характеризует снижение температуры филамента за счет скрытой теплоты парообразования.

На участке ОА (рис. 4, 5) вследствие интенсивного испарения, сопровождающегося как конвекцией с поверхности филамента, так и диффузией растворителя из поверхностных слоев филамента, происходит охлаждение волокна. Для компенсации этого эффекта требуется дополнительный подвод тепла к высыхающему филаменту, что достигается подачей горячего воздуха. Повышение температуры филамента на участках АВ и ВС (рис. 4, 5) способствует ускорению диффузии растворителя из центральных частей филамента.

В процессе нитеобразования по «сухому» способу в результате высыхания струи прядильного раствора, обусловливающего резкое увеличение его вязкости, происходит подавление сегментарной подвижности макромолекул волокнообразующего полимера и реализуется стеклование полимерного субстрата. Если первичная структура волокнообразующего полимера регулярна, то свежесформованная по «сухому» способу нить частично кристаллизуется. В остальных случаях структура нитей преимущественно аморфна. Возможно также возникновение мезофазы, армирующей аморфные области полимерного субстрата. Важнейшим технологическим фактором, определяющим стабильность нитеобразования по «сухому» способу, является подача воздуха в шахту с постоянной скоростью, обеспечивающей равномерность тепло- и массообмена со всеми струями прядильного раствора (филаментами).

Количество подаваемого инертного газа должно обеспечивать проведение нитеобразования вне концентрационных пределов области взрывоопасности паров растворителя (см. табл. 8).

Пример. Вычислить подачу, Q_ПГС, нм³/час, инертного газа в шахту прядильной машины ПА-240-И при получении ацетатной нити линейной плотности Т_t 16,6 текс f 40 текс. Скорость приема нити, V_п = 500 м×мин^-1.

Концентрация прядильного раствора 23% (масс). Плотность прядильного раствора r = 887 кг×м^-3. Состав растворителя: ацетон-95%(масс)+вода-5% (масс). Концентрация паров ацетона в ПГС, отбираемой из прядильной шахты, 35 г · м^-3. Содержание замасливателя на нити 1,3% (масс); влажность нити 6,5% (масс). Содержание ацетона в свежесформованной нити 3,5% (масс).

Решение. Вычислим подачу прядильного раствора на одно рабочее место:

Q = 16,6 × 500 (1 - 0,013)(1- 0,065)(1- 0,035) ×100 / 1000 × 23 × 887×1000 =

= 0,3263 × 10^-4 м³×мин^-1» 32,1 г ∙ мин ¹.

- Вычислим количество ацетона, поступающего в прядильную шахту:

Q_а = 32,1 × [100 – 23 / 100 × 0,95] = 23,48 г×мин^-1.

- Вычислим количество ацетона, уносимого из прядильной шахты нитью:

Q_у = 16,6 ∙ 500 × 0,035 × (1-0,013) × (1-0,065) / 1000 = 0,26 г×мин^-1

- Вычислим количество ацетона, испаряющегося в прядильной шахте:

Q_a - Q_у = 23,48 - 0,26 = 23,22 г ×мин^-1

- Вычислим подачу воздуха в прядильную шахту:

Q_пгс = 23,22 × 60 × 1/35 = 39,8 нм³ × час^-1.

Ответ. Подача инертного газа в шахту прядильной машины при получении ацетатной нити линейной плотности 16,6 текс должна быть 40 нм³ × час^-1.

3.1.3 Баланс сил, действующих на нить в процессе нитеобразования по «сухому» методу

Важнейшим технологическим фактором, определяющим качественные характеристики нитей при «сухом» способе является идентичность условий нитеобразования для каждого филамента, образующего нить, получаемую из одной фильеры, так и всех нитей, формуемых на всех рабочих местах прядильной машины. Это достигается созданием одинакового натяжения нитей, поступающих на приемные диски, прядильной машины, F_н.

Величина F_н определяется следующим уравнением:

F_н = F_s + F_i + F_g + F_a +F_m. (31)

Здесь: F_s - сила, необходимая для преодоления действия поверхностного натяжения на границе раздела «струя-газ»;

F_i- сила инерции, обусловленная ускорением струи в процессе нитеобразования;

F_g - сила тяжести нити в прядильной шахте;

F_a - сила аэродинамического сопротивления отвердевающей струи прядильного раствора (филамента);

F_m - сила трения нити о нитепроводящую гарнитуру до поступления на приемный диск прядильной машины (участок СД рис 4.).

Технологической практикой установлено, что F_н не должна превышать 10-15% от разрывного усилия.

Пример. Оценить величину сил, воздействующих на формуемую нить хлорин (СLF) линейной плотности Т_t 15 текс f 80, если нить, отбираемая из прядильной шахты приемным диском, содержит 10% (масс) ацетона. Нить после прядильной шахты перед приемом на паковку подвергается ориентационной вытяжке в l_d = 2,5 раза. Скорость приема нити, V_п = 500 м×мин^-1. Концентрация прядильного раствора (ХПВХ, СРVС)-32%(масс) в ацетоне. Фильера 80/0,08. Содержание замасливателя на нити 1,1% (масс); влажность нити 0,8%(масс).

Решение. Вычислим величину сил поверхностного натяжения, F_s. В соответствии с табл. А.1 раздела 2 настоящего «сборника задач» величина поверхностного натяжения на границе раздела фаз «прядильный раствор – инертный газ» s_ж-г = 24,7×10^-3 Н × м^-1. При повышении температуры прядильного раствора с 20 до 50⁰С величина s_ж-г снижается на (3 ¸ 5)×10^-4 Н × м^-1. В непосредственной близости от плоскости фильеры имеем:

F_s = p × dо × s_ж-г × n. (28)

Здесь: dо - диаметр отверстия фильеры; м;

n - число отверстий в фильере;

s_ж-г - поверхностное натяжение Н×м^-1.

Следовательно: F_s = p × 8 × 10^-6 × 24,7 × 10^-3 × 80 = 50 × 10^-5 Н.

- Вычислим величину сил тяжести, F_g:

F_g = m_k × g. (33)

Здесь m_k - масса комплексной нити длиной L, где L- длина пути нити в шахте, м.

Диаметр филамента готовой нити равен:

d = [(Т_t · 4)(p × 1000 × r × 1000)]^-1/2 = (0,375 × 10^-3 × 4 / 3,14 × 10³ × 1447)^1/2 = 18,17 × 10^-6 м, т.к. плотность CLF r_f = 1447 кг × м^-3 (см. табл. А.1, приложения А).

Диаметр свежесформованного филамента (до вытяжки) на приемном диске равен при плотности r_i = (1447 × 0,9 + 790,5 × 0,1) = 1381,4 кг × м^-3.

d_i = (0,375 × 10^-3 × 4 ×2,5 / 3,14 × 10^-3 × (1447 × 0,9 + 790,5 × 0,1)^1/2 =

= 29,4 × 10^-6 м.

Основное утонение струи прядильного раствора в процессе ее отверждения происходит под влиянием «фильерной» вытяжки и испарения растворителя на участке ОА (рис. 4.).

Дальнейшее уменьшение диаметра филамента происходит на участке АВ, а также, в малой мере, на участке ВС.

«Фильерная» вытяжка равна:

χ = V_n/V_o, где V_o = Q/F, a F = (πd²_o∙4)∙80

Принимаем плотность прядильного раствора равной 1000,6 кг/м³.

F = [p ×(80 × 10^-6)² /4] ×80) = 402 × 10^-9 м² (суммарная площадь сечения всех филаментов, составляющих нить).

Q = (15 × 500 × (0,989) × (0,992) × 100 / 1000×32×1000,6×1000) =
= 22,98 × 10^-6 м³ × мин^-1.

V_o = 22,98 ×10^-6 / 402 × 10^-9 = 57,2 м × мин^-1. Следовательно, «фильерная» вытяжка равна:

χ = 500 / 2,5 ∙ 57,2 = 3,5 или ≡ 250 %.

Путь нити в шахте L в зависимости от конструкции прядильной машины составляет от 3,5 до 6,5 м. Примем L = 6,0 м.

Для оценки массы нити допустим, что 50% уменьшения диаметра филамента приходится на участок ОА; 33% - на участок АВ и 17% - на участок ВС (рис. 4). Изменение диаметра филамента на всем пути нити в шахте происходит от d₀ до d_i, т.е. от 80×10^-6 м. Примем в первом приближении, что на каждом участке отрезок филамента может быть моделирован усеченным конусом.

Экспериментальные данные о толщине и составе филаментов вдоль пути нити в шахте при получении нити хлорин «сухим» способом приведены ниже:

Участок (рис. 4)	Расстояние от плоскости фильеры, м	Содержание растворителя, % (масс)	Плотность, rf филамента, кг×м-3	di ×106 м
ОА	3,0			40,5
АВ	5,0			33,2
ВС	6,0			29,4

Примем плотность филамента на каждом участке пути нити в шахте как среднее значение плотности в верхнем и нижнем сечении.

Тогда на участке ОА: r₁ = (1000,6 + 1250) / 2 = 1125,3 кг×м^-3;

АВ: r₂ = (1250 + 1316) / 2 = 1283 кг×м^-3;

ВС: r₃ = (1316 + 1381) / 2 = 1348,5 кг×м^-3.

Масса отрезка формуемого филамента может быть оценена из предложения, что он моделируется усечсенным конусом. Тогда для участка ОА рис. 4 она равна m_i = π/8 (d²_o + d²₁) h₁ ∙ ρ_1, где h₁ и ρ₁ – длина участка ОА и средняя плотность филамента соответственно.

Масса филамента в прядильной шахте составляет:

m = π/8 ∙ 10^-12 {[(80² + 40,5²)∙3 ∙1125,3] + [(40,5² + 33,2²) ∙2∙ 1283] + [(33,2² + 29,4²) ∙ 1 ∙1348,5]} = 0,144 ∙ 10^-4 кг.

В пересчете на комплексную нить масса равна:

m_к= m × n = 40 × 0,144 × 10^-4 ≈ 5,6 × 10^-4 кг.

Поэтому F_g = m_k×g = 5,6 × 10^-4 × 9,81 = 54,9 × 10^-4 Н.

- Вычислим величину сил инерции, F_i, развивающихся в процессе нитеобразования:

F_i = m_k × a. (34)

Здесь а = (V_п - V_o) / τ; ускорение где τ - продолжительность пребывания филамента в прядильной шахте: τ = L×l_d / V_п = 6×2,5/ 500 = 0,03 мин = 1,8 с.

а = (500/2,5 - 28,6) / 1,8×60 = 1,59 м×с^-2.

F_i = 5,6 × 10^-4 × 1,59 = 8,9 × 10^-4 Н.

- Вычислим силу аэродинамического сопротивления, F_a.

Полуколичественная оценка F_a может быть проведена по формуле

F_a = f_т×r_а/2 × Q × V_п × l^-1. (35)

Согласно [ 11]:

f_т = (1-L) [2,656(1,786 + L)^1/2 × z + 1,929(0,117+L)^0,09 × z^1,82]. (36)

Здесь: L=V_а/V_п, где V_а и V_п - скорости ПГС и приема нити после выхода нити из прядильной шахты, соответственно, м×с^-1.

z = (p × n × L /Q)^1/2, где n -кинематическая вязкость ПГС, м² × с^-1.

Q - подача прядильного раствора в расчете на одно отверстие в фильере, м³ × с^-1.

Принимаем: температуру ПГС на выходе из прядильной шахты 70⁰С, r_а = 1,032 кг×м^-3

V_а = 1,0 м × с^-1

n = 20,17×10^-6 м²×с^-1

Поэтому: L = (1 × 2,5 × 60 / 500) = 8,33 × 10^-5

z = (3,14 × 20,17 × 10^-6 × 6×80 / 57,45 × 10^-6)^1/2 = 32,54

f_т = (1 - 8,33 × 10^-5) [2,656(1,786 + 8,33 × 10^-5)^1/2 × 32,54 + 1,929(0,117 + 8,33 × 10^-5)^0,09 × 32,54 × 1,82 = 312,5.

Допуская, что в процессе нитеобразования реализуется полное обтекание ПГС каждого филамента, значение F_а примерно равно:

F_а» 625 × 1,032/2 ×22,98 × 10^-6×500/2,5 × 60 6,0 × 10^-2 Н.

Проведем оценку F_а, используя также следующую эмпирическую формулу:

F_a = 0,353 × r_а × n^0,81 × r_b^-0,81 × (V_п ± V_а)^1,19. (37)

Здесь V_а со знаком (+) - скорость ПГС при поточной подаче инертного газа, а со знаком (-) - при противоточной.

Если используется растворитель, пары которого существенно тяжелее инертного газа, то нитеобразование по «сухому» методу реализуется при поточной подаче ПГС.

При получении нити хлорин в качестве растворителя применяется ацетон. В этом случае используется противоток ПГС.

Следовательно:

F_a = 0,353 × 3 × 1,032 × (20,17 × 10^-6)^0,81 × (29,4 × 10^-6/2)^-0,81 × (500/2,5 × 60 - 1)^1,19 = 16,5 × 10^-2 Н.

Сила аэродинамического сопротивления, F_а при получении волокна хлорин по «сухому» способу может быть оценена средним значением F_a:

F_a = [(6,0 + 16,5)/ 2)] ×10^-2 Н @ 0,2 Н.

Сопротивление трению нити Т_t 15 текс f 80 о нитенаправляющие детали в процессе формования, F_μ, составляет примерно 0,01 Н.

Ответ. F_σ = 50 ∙ 10^-5 H

F_g = 54,9 ∙ 10^-4 H

F_i = 8,9 ∙ 10^-4 H

F_a = 0,2 H

Таким образом,

F_н = 2,5 · 10^-5 + 8,9 · 10^-4 + 54,9 · 10^-4 + 0,2 + 0,01 = 11,74 · 10^-2 Н.

Экспериментальная величина F_н = 12,2 · 10^-2 Н.

Влияние F_μ на физико-механические свойства ацетатной (СА) нити иллюстрируется рис. 6. С увеличением количества нитенаправляющих, через которые проходит формуемая нить перед приемом на паковку, F_μ, возрастает. Вместе с тем, в нити, выходящей из прядильной шахты, содержится небольшое количество остаточного растворителя, являющегося пластифиткатором. Это обусловливает возможность реализации некоторого растяжения нити между последним крючком и приемной паковкой. В результате прочность нити, σ_р, несколько возрастает, но резко уменьшается удлинение при разрыве, ε_р.

а) б)

а) Схема заправки нити на крючках после замасливающего устройства.

1 – крючки; 2 – приемная паковка нити.

б) Физико-механические свойства ацетатной текстильной нити.

Рисунок 6 – Влияние натяжения нити после шахты, F_μ, на физико-механические свойства нити.

3.1.4 Задачи для самостоятельного решения

1. Вычислить подачу, Q_пгс, нм³×час^-1 инертного газа в шахту прядильной машины при получении ПАН (РАN) волокна линейной плотности 0,25 текс. Фильера 1200/0,07. Нить на прядильной машине подвергается ориентационной вытяжке в 2,5 раза и принимается со скоростью 700 м×мин^-1. После прядильной машины нить подвергается дополнительной ориентационной вытяжке в 3 раза и отмывке от остаточного растворителя. Концентрация прядильного раствора ПАН в диметилформамиде (ДМФ) 25% (масс). Плотность прядильного раствора 1000 кг×м^-3.

Содержание ДМФ в свежесформованной нити 7,5% (масс). В готовом волокне 1,1% (масс) замасливателя и 0,9% (масс) воды. Концентрация паров ДМФ в ПГС, отбираемой из прядильной шахты, 40 г × нм^-3.

2. Вычислить подачу, Q_пгс, нм³ × час^-1, инертного газа в шахту прядильной машины ПА-240-И при получении нити хлорин, (CLF), формуемой по «сухому» способу. Линейная плотность нити Т_t 20 текс f 50 текс. Содержание замасливателя на нити 1,2% (масс), влажность нити 0,9% (масс). После прядильной машины нить подвергается высушиванию для полного удаления растворителя, а затем «горячей» ориентационной вытяжке в 4 раза. Нить, выходящая из шахты прядильной машины, содержит 4,8 % (масс) остаточного растворителя. Скорость приема нити на прядильной машине V_п = 400 м × мин^-1. Прядильный раствор хлорированного поливинилхлорида (ХПВХ, СРVC) в безводном ацетоне имеет концентрацию 30% (масс). Плотность прядильного раствора r=980 кг×м^-3. Допустимая концентрация паров ацетона в ПГС 35 г×нм^-3.

3. Вычислить подачу, Q_ПГС, нм³×час^-1 инертного газа в шахту прядильной машины при получении триацетатной нити (СТА) линейной плотности Т_t 15,0 текс f 40. Скорость приема нити на прядильной машине V_п = 650 м × мин^-1. Прядильный раствор 23% (масс) триацетата целлюлозы в растворителе: метиленхлорид [95% (масс)] + этанол[5% (масс)]. Плотность прядильного раствора r = 1325 кг×м^-3. Содержание метиленхлорида в свежесформованной нити 6,4% (масс). Готовая нить содержит 1,5% (масс) замасливателя, 1,8% (масс) воды. Концентрация паров метиленхлорида в ПГС, отбираемой из прядильной шахты, 45 г × нм^-3.

4. Вычислить подачу, Q_пгс, нм³/час инертного газа в шахту прядильной машины при получении нити эластан (ЕLF) по «сухому» способу линейной плотности Т_t 220 дтекс f 16. Скорость приема нити 700 м × мин^-1. Прядильный раствор - 25% (масс) блок-сополимера, получаемого ступенчатой полимеризацией полиэтиленадипината с мол. массой около 2000 и дифенилметан-4,4¢-диизоцианата в диметилформамиде (ДМФ). Плотность прядильного раствора, r = 1050 кг × м^-3. Содержание ДМФ в свежесформованной нити 0,8% (масс). Готовая нить содержит 1,0% (масс) замасливтеля, а влажность ее 0,9% (масс). Концентрация паров ДМФ в ПГС, отбираемой из прядильной шахты, 50 г/м³. Напишите реакцию синтеза волокнообразующего блок-сополимера.

5. Вычислить фильерную вытяжку при получении нити хлорин (CLF) по «сухому» способу. Т_t 30 текс f 45. Технологическая схема получения этой нити предусматривает совмещение процесса нитеобразования и ориентационной вытяжки на одной машине. Фильера 45/0,07; концентрация ХПВХ (СРVC) в ацетоне 33% (масс). Скорость приема нити на паковку на прядильной машине 800 м × мин^-1. Кратность ориентационной вытяжки на вытяжных дисках, l_d = 3,0. Содержание замасливателя на нити 0,8% (масс). Влажность нити 0,9 % (масс).

6. Вычислить фильерную вытяжку при получении поливинилхлоридного (PVC) волокна по «сухому» способу. Прядильный раствор - 30% (масс) PVC в смесевом растворителе [«ацетон – сероуглерод» в соотношении 1:1 (объем)]. Технологическая схема включает раздельное нитеобразование и ориентационную вытяжку. Свежесформованная нить на паковках собирается в герметических контейнерах и при 35⁰С подвергается сушке, после чего на специальных машинах осуществляется ориентационная вытяжка в l_d = 5,5 раза. Линейная плотность готового PVC волокна 0,333 текс. Содержание замасливателя на волокне 0,9% (масс); влажность волокна 0,8% (масс). Фильера 250/0,09. Скорость приема нити на прядильной машине, V_п = 400 м × мин^-1.

7. Вычислить фильерную вытяжку при получении поливинилспиртового (ПВС-, PVAL-) волокна линейной плотности 0,212 текс «сухим» способом. Прядильный раствор: 40% (масс) ПВС в воде. Высота прядильной шахты 6 м. Скорость приема нити на прядильной машине V_п = 350 м×мин^-1. Ориентационная вытяжка после прядильной машины в l_d = 8,0 раз. Фильера 100/0,10. Содержание замасливателя на волокне 0,9% (масс). Влажность волокна 1,5% (масс).

8. Вычислить фильерную вытяжку при получении волокна виньон на основе поли [винилхлорид(80)-со-винилацетата(20)] по «сухому» способу. Линейная плотность готового волокна 0,250 текс. Содержание замасливателя на волокне 1,1% (масс); влажность 0,7% (масс). Концентрация прядильного раствора 30% (масс) сополимера в ацетоне. Фильера 100/0,08. Скорость приема нити на прядильной машине 450 м × мин^-1. Нити после прядильной машины собираются в жгут и подвергаются ориентационной вытяжке в l_d = 4,5 раз.

9. Вычислить фильерную вытяжку при получени триацетатной (СТА) нити линейной плотности Т_t 16,6 текс f 60. Фильера 60/0,80. Прядильный раствор -23% (масс) триацетата целлюлозы в смесевом растворителе «метиленхлорид (95%)-этанол(5%)». Скорость приема нити V_п = 500 м ×мин^-1. Содержание замасливателя на нити 0,9% (масс); влажность нити -1,1% (масс).

10. Вычислить фильерную вытяжку при получении полиакрилонитрильного (ПАН, PAN) волокна по «сухому» способу линейной плотности 0,175 текс. Фильера 400/0,09. Скорость приема нити на прядильной машине 500 м×мин^-1. Нити после прядильной машины компануются в жгут и подвергаются ориентационной вытяжке в l_d = 5,0 раза. Готовое волокно содержит 0,9% (масс) замасливателя, а влажность волокна 0,75% (масс). Прядильный раствор - 25% (масс) PAN в диметилформамиде.

11. Вычислить фильерную вытяжку при получении волокна виньон N (на основе поли [акрилонитрил (40)-со-винилхлорид (60)]а) по «сухому» способу линейной плотности 0,333 текс. Фильера 100/0,08. Прядильный раствор - 34% (масс) сополимера в ацетоне. Скорость приема нити на прядильной машине 400 м × мин^-1. Нити после прядильной машины компануются в жгут и подвергаются ориентационной вытяжке в l_d = 5,0 раз. Содержание замасливателя на волокне 0,9% (масс), влажность волокна 1,3% (масс).

12. Вычислить величину сил поверхностного натяжения, F_s, при получении по «сухому» способу ацетатной (СА) нити линейной плотности Т_t 120 дтекс f 40. Прядильный раствор: 25 %(масс) вторичного ацетата целлюлозы в смесевом растворителе: ацетон (95%) + вода (5%). Фильера 40/0,08.

13. Вычислить величину сил поверхностного натяжения, F_s, при получении по «сухому» способу триацетатной (СТА) нити линейной плотности Т_t 166 дтекс f 50. Фильера 50/0,08. Прядильный раствор 23% (масс) триацетата целлюлозы в смесевом растворителе «метенхлорид (90%) +этанол (10%)».

14. Вычислить величину сил поверхностного натяжения, F_s, при получении по «сухому» способу поливинилхлоридного (СLF) волокна линейной плотности 0,250 текс. Фильера 150/0,09. Прядильный раствор - 30% (масс) поливинилхлорида (PVC) в смесевом растворителе «ацетон+сероуглерод (1:1)». Свежесформованное волокно после прядильной машины подвергается ориентационной вытяжке в l_d = 6,0 раз.

15. Вычислить величину сил поверхностного натяжения, F_s, при получении по «сухому» способу полиакрилонитрильного (ПАН, PAN) волокна линейной плотности 0,333 текс. Фильера 300/0,10. Прядильный раствор -25% (масс) полиакрилонитрила (ПАН, PAN) в диметилформамиде (ДМФ).

16. Вычислить величину сил поверхностного натяжения, F_s, при получении нити типа эластан (ELF) по «сухому» способу линейной плотности Т_t 200 дтекс f 50. Прядильный раствор - 25% (масс) блок-сополимера на основе дибутилентерефталата и гексаметилендиизоцианата в диметилформамиде (ДМФ).

17. Вычислить величину сил поверхностного натяжения, F_s, при получении по «сухому» способу поливинилспиртового (ПВС, PVAL) волокна линейной плотности 0,200 текс. Фильера 100/0,09. Прядильный раствор: 45% (масс) ПВС в воде.

18. Вычислить величину силы аэродинамического сопротивления, F_а, при получении поливинилспиртового (ПВС, PVAL) волокна по «сухому» способу линейной плотности 0,250 текс. Скорость приема нити на прядильной машине 400 м × мин^-1. Дополнительная ориентационная вытяжка в l_d = 5,0 раз. Содержание замасливателя на волокне 0,85 (масс); влажность волокна 1,5% (масс). Фильера 100/0,09. Скорость инертного газа (воздуха) в прядильной шахте V_а = 1,5 м×с^-1. Температура ПГС 120⁰С. Длина шахты L = 7 м. Прядильный раствор - 40% (масс) ПВС в воде.

19. Вычислить величину силы аэродинамического сопротивления, F_a, при получении полиакрилонитрильного (ПАН, PAN) волокна по «сухому» способу линейной плотности 0,180 текс. Фильера 200/0,110. На прядильной машине осуществляется совмещенное нитеобразование и ориентационная вытяжка в l_d = 4,5 раза. Скорость приема нити на выходной паковке 500 м×мин^-1. Длина прядильной шахты 4 м. Скорость инертного газа (ПГС), V_а, в прядильной шахте 2 м × с^-1. Прядильный раствор - 25% (масс) ПАН в диметилформамиде (ДМФ).

20. Вычислить величину силы аэродинамического сопротивления, F_a, при получении триацетатной (СТА) нити по «сухому» методу линейной плотности Т_t 120 дтекс f 40. Фильера 40/0,08. Длина шахты - 5 м. Скорость инертного газа V_а = 1,5 м × с^-1.Скорость приема нити 500 м × мин^-1. Прядильный раствор: 23,0% триацетата целлюлозы в смесевом растворителе «метиленхлорид (90%)+этанол(10%)». Содержание замасливателя на нити 0,9% (масс); влажность нити 1,0% (масс).

21. Вычислить величину силы аэродинамического сопротивления, F_a, при получении поливинилхлоридного (ПВХ, PVC) волокна линейной плотности 0,333 текс по «сухому» способу. Фильера 100/0,09. Длина шахты 4 м. Скорость инертного газа (ПГС): V_а=2,5 м×с^-1. Нить после прядильной машины подвергается на специальном агрегате ориентационной вытяжке: l_d = 6,0. Скорость приема нити на прядильной машине 200 м×мин^-1. Прядильный раствор 30% (масс) ПВХ в смесевом растворителе: «ацетон+сероуглерод (1:1)». Содержание замасливателя на волокне 0,75%(масс); влажность волокна 0,9% (масс).

22. Вычислить величину силы аэродинамического сопротивления, F_a, при получении ацетатной (СА) нити линейной плотности 12,0 текс. Фильера 40/0,08. Скорость приема нити 600 м×мин^-1. Длина шахты 6,8 м. Скорость инертного газа (ПГС) V_а=2,0 м×с^-1. Прядильный раствор: 25% (масс) вторичной ацетилцеллюлозы в смесевом растворителе: «ацетон (95%)+вода(5%)». Содержание замасливателя на нити 0,9% (масс). Влажность нити 1,1% (масс).

23. Вычислить величину силы аэродинамического сопротивления, F_a, при получении по «сухому» способу полиуретановой нити типа эластан (ELF) линейной плотности Т_t 200 дтекс f 10. Фильера 10/0,20. скорость приема нити на прядильной машине 300 м×мин^-1. Скорость инертного газа (ПГС) в шахте 200 м × мин^-1. Длина шахты L = 5 м. Прядильный раствор - 25% (масс) блок-сополимера на основе дибутиленадипината и n-фенилендиизоцианата в диметилформамиде (ДМФ). Температура ПГС 100⁰С.

24. Вычислить величину силы аэродинамического сопротивления, F_а, при получении по «сухому» способу нити хлорин (CLF), линейной плотности Т_t 25 текс f 50. Процесс получения нити на прядильной машине включает нитеобразование в прядильной шахте длиной L = 5 м и совмещенную ориентационную вытяжку на дисках (галетах) в l_d = 4,0 раза. Прием готовой нити на паковку осуществляется со скоростью 600 м×мин^-1. Прядильный раствор - 30% (масс) ХПВХ (CPVС) в ацетоне. Скорость инертного газа в прядильный шахте V_а = 1,2 м ×с^-1 при температуре 80⁰С.