Введение. Формование волокна включает стадии образования тонких струй прядильной жидкости, их отверждение с образованием филаментов

Формование волокна включает стадии образования тонких струй прядильной жидкости, их отверждение с образованием филаментов, а также последующее ориентационное растяжение и фиксацию структуры, определяющей комплекс эксплуатационных свойств полученного материала.

Отверждение струй прядильных растворов и расплавов волокнообразующих полимеров, осуществляемое в условиях их растяжения, определяется комплексом процессов тепло- и массопереноса, переноса количества движения, рядом физико-химических явлений и сопровождается сдвигом фазовых равновесий в системе «прядильная жидкость-среда».

Процессы нитеобразования могут быть осуществлены «расплавным» и «растворными» методами, характеризуемыми способом перевода волокнообразующих полимеров во вязкотекучее состояние. «Растворные» методы нитеобразования реализуются в двух вариантах:

- «сухом», основанном на удалении растворителя высушиванием (как без изменения фазового состояния, так и со сдвигом фазового равновесия);

- «мокром», заключающемся в осаждении полимера в форме волокна.

Кроме того, формирование волокнистых структур может быть проведено растяжением прядильных жидкостей в интенсивных аэродинамических полях («раздувом»), в электростатических полях, растягиванием высокодисперсных капель прядильных жидкостей в высоко интенсивных гидродинамических полях с одновременным осаждением полимера, каталитическим синтезом (по аналогии с образованием природных волокон) и др.

Основной целью «нитеобразования» является реализация таких условий истечения прядильной жидкости из капиллярного отверстия фильеры, образования стабильной струи и ее отверждения (с превращением в филамент), при которых геометрические и структурные характеристики всех филаментов были бы одинаковыми. Конечно, достижение этой цели является весьма сложной, многовариантной задачей, решение которой требует как точных знаний о процессе, так и искусства его ведения. Умение оптимизировать такие подходы предопределяет мастерство инженера химика-технолога по производству химических волокон. К сожалению, количественная теория, описывающая влияние всех аспектов процесса нитеобразования на структурно-механические свойства готовых волокон и нитей, в настоящее время еще не построена. Однако, отдельные эмпирические соотношения позволяют определить (по крайней мере полуколичественно) уровни того или иного параметра и сузить поиск оптимальных условий: в этом их польза и целесообразность.

Автор был бы весьма благодарен читателю за замечания и новые предложения, которые помогли бы совершенствованию информационной наполненности предлагаемого раздела «Сборника задач и упражнений по курсу «Физико-химические основы формования химических волокон».