цилиндр; 4 — ведущий вал. 5 — прецизионные подшипники; б — спиральная пружина; 7 — реостатный датчик измерителя моментов; й — ведомый вал, 9 — движок, закрепленный навалу 4.

Ротационная В. имеет большое значение, т. к. при соответствующем выполнении ротационные приборы для измерений вязкости могут одновременно с этим использоваться для широкого круга реологич. исследований.

Метод падающего шарика. Этот метод пригоден

только для измерений ньютоновской вязкости и используется обычно для вязких жидкостей. При измерениях т) по этому методу требуется значительное количество вещества (десятки мл). В случае систем! проявляющих неньютоновское поведение, необходимы контрольные измерения ц др. методами, гарантирующими,

что по методу падающего шарика действительно определяется ньютоновская вязкое*!.. Ёязкость определяют по

установившейся скорости V- падения шарика радиуса

R из материала плотностью, р в жидкости плотностью

р0. Если падение происходит по оси цилиндра радиуса

Лц, то,, согласно Факсену и Ладенбургу: > |

Лисп = Л [1 + 2,Ю4 (R/Rn ) + 2,09 (Я/Лц )*- , i -0,95(Л/Лц')»]с-1

где ч = "9~ (Р — Рс) — ! с~ 1+3,3 R/h (h — минимальное расстояние шарика от дна сосуда). Приведенное уровне позволяет находить вязкость при Л/Л ц<;0,32'. Если Л/Лц<0,06, можно ограничиться учетом только второго слагаемого 2,104 (Л/Лц). Верхний предел скорости падения шарика определяется условием ограниченности

числа Рейнольдса Re= <1. Обычно это условие

удовлетворяется при i>В шро'стейшем случае вискозиметры с падающим шариком представляют собой градуированный 1 цилиндр с пробкой, имеющей центрально расположенную по оси трубку, направляющую падение щарика.

Метод сдвига параллельных плоскостей (пластин).

h F ,

:ТТ , гдейЭтот метод применяется для измерений вязкости при низких скоростях сдвига как ньютоновских, так и неньютоновских систем. Наряду с вязкостью этот способ позволяет определить широкий круг реологич. параметров; используется для высоковязких систем [ц — = 10—10э н-сек/м2(102—1010 из)]. При измерениях по этому методу необходимы очень небольшие количества вещества. Пренебрегая краевыми эффектами, принимают, что при движении плоских пластин параллельно друг другу осуществляется простой сдвиг. Тогда т] =

расстояние между плоскостями;

5 — поверхность контакта образца с пластинами; F — действующая сила; v — скорость движения одной пластины относительно другой. В современном виде этот метод допускает автоматич. регистрацию с высокой

Рис. 11. Вискомметр «Фер-ранти — Шарли» 1 — микро-метрич винт, 2 — диск, 3 — конус, 4 — ведомый вал, 5,

6 — щетки, 7 — прецизионный реостатный датчик; * — спиральная пружина; 9 — ведущий вал, ю — электродвигатель.

точностью перемещений движущейся пластины при действии постоянной силы или измерение силы при постоянной скорости движения одной из пластин. Заполнение высоковязким веществом зазора между пластинами производится при повышенных темп-рах. Значение h определяют объемным способом (по массе и плотности вещества, заполняющего зазор) или непосредственным измерением. Плоскопараллельные пластины, образующие зазор, удобно изготовлять из тугоплавкого стекла, что позволяет контролировать равномерность зазора, высота к-рого обычно составляет от десятков до сотен мкм. Наибольшие трудности использования этого метода встречаются при работе с эластомерами. При дблжном оформлении метод сдвига параллельных пластин позволяет производить измерения ц с погрешностью, не превышающей нескольких %.

Лит. В е л к й и И. М., Виноградов Г. В., Леонов А. И., Ротационные приборы. Измерение вязкости и

физико-механических характеристик материалов, М , 1968,

Van Wazer J. К. [а. о.], Viscosity and flow measurement,

N. Y.— L , 1963: Рафиков CP, Павлова С. A.,

Твердохлебова И. И., Методы определения молекулярных весов и полидисперсности высокомолекулярных соединений, М., 1963, X а т ч е к Э., Вязкость жидкостей, пер с

англ., М.— Л., 1932, Шлихтинг Г., Возникновение турбулентности, пер. с нем., М., 1962. Г. В. Виноградов.

ВИСКОЗНЫЕ ВОЛОКНА (viscose fibres, Viskosefa-sern, fibres de viscose) — искусственные волокна, получаемые из природной целлюлозы по вискозному способу. В зависимости от назначения В. в. производят в виде непрерывных нитей (текстильных и технических, преимущественно кордных) и штапельного волокна. Последнее выпускают различных типов — обычной прочности, высокопрочные, извитые, полинозные (хлоц-коподобные — см. Полинозные волокна); вырабатывают их в виде нарезанных на штапельки волокон (длиной 40—120 мм) или в форме жгута. Производство В. в. складывается из ряда технологич. стадий, к главнейшим из к-рых относятся получение прядильного р-ра — вис485

ВИСКОЗНЫЕ ВОЛОКНА Условия формования и свойства вискозных волокон

486

Тип волокна

ZnS04

H2S04

Содержание компонентов осади-тельной ванны, г/л или кг/м3

NasS0i

Скорость формования, м/мин (м/сек)

Число отверстий в фильтре

Прочность, гс/текс (1 гс/текс-^ = 10 мн/текс)

Относит, удлинение,

%

Линейная плотность (толщина), текс

Непрерывные текстильные нити . . . .

Высокопрочные технич. нити (корд) . . .

Штапельное волокно обычное . . .

извитое высокопрочное

полинозное . .

120-150 70—115

110—140

100—105 85—90

25-80

260—320 150-220

300—340

280—300 140-170

40—50

15-20 80-100

6-20

15-20 55-70

0,3—0,6

70—100 (1, 17— 1, 67)

35—55 (0,6-1)

60—80 (1-1,33)

35—40 (0 ,6—0,67) 20 (0,33)

15—100

800—1500

3200-50 000 »

16- 18

38—55 *

16—18

35—4 6 40—70 (80—100) **

18-27 12-16

20—30

»

14—16 10—12

0,278-0, 167 0,167-0,101 0,167—0,101

козы, формование нитей, их отделка и сушка, а для непрерывных нитей и текстильная подготовка (кручение и перемотка).

При формовании нитей вискозу с помощью шестеренчатого дозирующего насосика подают через фильтр-палец (для дополнительной фильтрации) и червяк к фильере с диаметром отверстий 50—80 мкм, погруженной в р-р осадительной ванны (рис.).

Наиболее широкое распространение получил одно-Ванный способ формования (см. Формование химических

Схема формования вискозной нити на двухсторонней центри-фугальной прядильной машине (показана одна сторона машины) 1 — вискозопровод, 2 — дозирующий насосик; з— фильтр-палец, 4 — червяк; 5 — корыто для осадительной ванны; 6 — трубопровод для осадительной ванны, 7 — фильера, 8 и 9 — нижний и верхний диски, ю — нить; и — воронка, 12 — цен-трифугальная кружка, 13 — электроверетено.

волокон). Под влиянием компонентов осадительной ванны ксантогенат целлюлозы высаживается из р-ра в виде нитей и разлагается до гидратцеллюлозы. Важная стадия формования — вытягивание волокна, в результате чего повышается его прочность. Пластификатором при вытягивании служит горячая вода (90—95 °С), содержащая небольшое количество компонентов осадительной ванны. Степень вытягивания определяется видом вырабатываемого волокна и составляет от 20 до 100%, а при производстве полинозного волокна 200—600%. Условия формования и основные показатели различных В. в. приведены в таблице.

Состав осадительной ванны. Основ^ ной компонент осадительной ванны — H2S04 нейтрализует NaOH, содержащуюся в вискозе, разлагает ксантогенат целлюлозы и побочные продукты:

[CeH,,01OC=S]n + nH2S04 —у nNaHS01 + nCSj + (C,Hll04OH)n

\

—s- NajS04 + 2H20 . Na2S04 + CS8+Hj.S NajSOj + HjS + Sa,-,

SNa

2NaOH + H2S04 Na2CS3 + H2S04 — NaJS;r+H2SOt —>

При разложении ксантогената и Na2CS3 образуются CS2 и H2S, что предопределяет большую вредность производства. Для создания нормальных санитарно-ги-гиенич. условий прядильные машины капсулируют; для выброса вредных газов предусматривается мощная вентиляция. Газы выбрасывают в атмосферу через трубы высотой до 120 м. При производстве штапельных волокон основные количества CS2 и H2S в отсасываемой воздушной смеси улавливаются: H2S — железо-содовым способом, CS2 — поглощением активированным углем. Это позволяет уменьшить расход CS2 и обезвредить окружающий воздушный бассейн. Изыскиваются также пути регенерации CS2 и H2S при производстве непрерывных нитей.

Для снижения набухания нитей и замедления скорости разложения ксантогената целлюлозы в осадительную ванну добавляют различные соли, чаще всего Na2S04. Это соединение снижает диссоциацию H2S04; кроме того, оно обладает высокой дегидратирующей способностью. В осадительную ванну вводят также небольшие количества (NH2)2S0| или MgS04. Важную роль играет ZnS04, при взаимодействии к-рого с ксантогенатом целлюлозы образуется Zn-соль целлюлозо-ксантогеновой к-ты. Скорость разложения последней в 3,5—4 раза меньше, чем у Na-ксантогената целлюлозы, что способствует созданию необходимой структуры волокна.

Структура волокна. При формовании волокна образуются надмолекулярные структуры, элементы к-рых закладываются уже в ходе осаждения ксантогената в виде геля. Характер надмолекулярной структуры определяет основные свойства волокна и зависит от показателей вискозы и состава осадительной ванны, а следовательно, и от кинетики и механизма коагуляции. При медленной коагуляции образуются крупные надмолекулярные образования, при быстрой — большее число мелких надмолекулярных структурных элементов (пачки, кристаллиты). При применении осадительной ванны, содержащей повышенное количество H2S04 (120—150 г/л, или кг/м3) и небольшие количества ZnS04, получается волокно, внутренняя часть к-рого (ядро) отличается по структуре от оболочки. Носитель наиболее ценных физико-механич. свойств В. в.— его оболочка, о механизме возникновения к-рой высказывались различные точки зрения. Наиболее достоверной следует признать гипотезу, согласно к-рой в образовании оболочки существенную роль играют катионы двухвалентных металлов, в частности Zn2 + . Проникая вместе с компонентами осадительной ванны в волокно, Zn2 + реагирует с ксантогенатными группами, образуя большое число поперечных связей. Т. к. скорость диффузии и + больше скорости диффузии Zn2 + , на определенной глубине формуемой нити под влиянием Н+ нейтрализуется NaOH, причем ксантогенат