ние. Кинетика его описывается эмпирич. ур-нием:

W

где Ws — количество вещества, перешедшего в твердую фазу; С и D — эмпирич. константы. При вторичном структурообразовании в полимере происходит дальнейшее упорядочение структуры, повышается степень кристалличности.

Затвердевшие струи не обладают в ряде случаев комплексом необходимых потребительских свойств: прочностью, эластичностью, устойчивостью к динамич. нагрузкам. Эти свойства они приобретают после ориентаци-онного вытягивания и термофиксации.

Ориентационное вытягивание производят после завершения первичного структурообразования, когда степень кристалличности еще невелика. Степень вытяжки зависит от характера надмолекулярной структуры и агрегатного состояния, определяющего подвижность системы. Последняя определяется темп-рой или наличием пластифицирующей жидкости. Вытягивание ведут при темп-ре, несколько превышающей темп-ру стеклования. В ряде случаев для снижения темп-ры стеклования в волокно вводят пластификатор (в этом случае процесс наз. пластификационной вытяжкой). Ориентационная вытяжка при темп-ре, близкой к темп-ре стеклования, протекает по принципу аффинного преобразования сплошной среды при ее упругом деформировании, что доказывается практически полной обратимостью деформации. Вытяжка при температурах, близких к температуре течения (термовытяжка), протекает преимущественно в режиме вязкого течения. Волокно в этом случае вытягивается в 5—10 раз.

В зависимости от того, какие свойства необходимо придать волокну, после ориентационной вытяжки его подвергают релаксации (нагревание в свободном состоянии, обеспечивающем возможность усадки волокна) или термофиксации (длительное нагревание под натяжением). Тот и др. процессы происходят при темп-рах, превышающих темп-ру стеклования волокнообразующего полимера. Релаксация протекает быстро; относительное удлинение волокна при этом повышается, а прочность и модуль упругости снижаются. При термофиксации же прочность и модуль упругости повышаются, а удлинение снижается.

Кинетика фазового перехода от жидкого состояния (расплав, р-р) к твердому может осложняться частичным переходом системы в жидкокристаллич. состояние (см. Структура). При этом сформованное, но не подвергнутое ориентационной вытяжке волокно имеет заметно выраженную «предориентацию», к-рая усиливается при формовании в «мягких» условиях (низкая степень пересыщения или переохлаждения). Крайний случай этого явления — Ф. в. из р-ров или расплавов, полностью находящихся в жидкокристаллич. состоянии. Это реализуется при использовании жесткоцепных полимеров (ароматич. и гетероциклич. полиамиды, полиэфиры, полигидразиды и др.). Сформованное волокно из р-ров таких полимеров непосредственно после отверждения имеет очень высокую степень ориентации. Его прочность достигает 200—250 гс/текс (см. также Прочность химических волокон).

Технология. Ф. в. из расплава применяется для полимеров, у к-рых темп-ра плавления лежит ниже их темп-ры пиролитич. распада. По этому методу производятся полиамидные (из поли-е-капроамида и по-лигексаметиленадипинамида), полиэфирные, полипрог пиленовые, полиформальдегидные волокна. Полимер в виде гранул поступает под действием собственного веса или с помощью шнека в плавильное устройство. Последнее представляет собой экструдер, змеевик, обогреваемый высокотемпературным теплоносителем, или различного вида устройства с омич. электроподо7 гревом (свернутая спираль, пластина из серебра 'или алюминия, колосники и др.). Наиболее прогрессивное оборудование — экструдер. Он позволяет перерабатывать высоковязкие полимеры, из к-рых получают волокна высокой прочности. Расплав из плавильного устройства дозируется зубчатым насосом и под давлением в несколько Мн/м2 (несколько десятков кгс/см2) продавливается через отверстия фильеры диаметром от 0,25 до 0,50 мм. Вытекающие струи проходят через вертикальную шахту, в к-рой циркулирует кондиционированный воздух. Струи затвердевают и наматываются в виде непрерывной нити на приемную бобину.

Для производства нек-рых волокон (полиамидных, полиэфирных) разработан прямой метод формования из расплава, получающегося непосредственно в аппаратах полимеризации или поликонденсации. Стадия выделения полимера в виде гранулята в этом случае отсутствует. Отпадает также необходимость в плавильном устройстве.

Волокно с приемных бобин подвергают 4—5-кратной ориентационной термовытяжке на крутильно-вытяжных машинах. У наиболее прогрессивного оборудования все операции совмещены на одной прядильной машине (в этом случае Ф. в. наз. однопроцессным).

Вытянутое волокно в случае необходимости подвергают термофиксации в герметичных шкафах или тоннельных аппаратах. Волокна технич. назначения подвергают термофиксации после изготовления из них ткани.

Метод Ф. в. из расплава имеет ряд преимуществ перед др. методами: высокая скорость (обычно 800—1 1200 м/мин; при однопроцессном формовании — 3000— 5000 м/мин), безвредность, высокие физико-механич.1 свойства получаемых волокон. Недостаток метода —1 невозможность применения фильер с большим числом1 отверстий (более 1000). Поэтому Ф. в. из расплава наиболее пригодно для производства комплексных нитей, хотя объем выпускаемых по этому методу штапельных волокон, гл. обр. полиэфирных, также значителен.

При мокром способе Ф. в. раствор с концентрацией полимера 5—20% и вязкостью 5—30 н-сек/м2 (50—300 пз) продавливается под давлением 200— 500 кн/м2 (2—5 кгс/см2) через отверстия фильеры диаметром 0,04—0,10 мм в осадительную ванну. Вытекающие струи находятся в жидком состоянии на расстоянии 2—10 мм от фильеры. Далее они твердеют вследствие замены растворителя на осадитель. Длина пути нити в осадительной ванне (обычно 40—100 см) определяется коагулирующей способностью осадительной ванны, скоростью формования, темп-рой и др. факторами. В зависимости от направления движения нити различают горизонтальное и вертикальное Ф. в. При втором варианте обеспечивается большая устойчивость процесса и лучшая равномерность волокна, однако он сложнее в аппаратурном оформлении. Для снижения гидродинамич. сопротивления и осуществления больших фильерных вытяжек проводят формование в спутном потоке осадительной ванны (трубочный и вороночный методы формования).

Выходящая из осадительной ванны нить принимается на вращающийся диск. На 1 часть полимера в набухшей нити приходится 2—4 части гидродинамически, капиллярно и сольватно связанной жидкости. Темп-ра стеклования полимера в таком состоянии обычно ниже 100°С, и нить подвергают ориентационной вытяжке в 2—4 раза в среде пластификационной ванны с темп-рой 80—100°С.

После вытяжки осуществляют релаксацию или термофиксацию волокна. При мокром способе, в отличие от др. методов, структура и свойства волокна существенно зависят от способа его сушки. Если сушку проводят под натяжением, получаемое волокно при смачивании дает усадку. При сушке происходит также необратимое сплющивание (коллапсирование) пор, вследствие чего снижается сорбционная способность волокон, особенно по отношению к красителям. Скорость Ф. в. при мокром способе вследствие медленного протекания диффузионных процессов и большого гидродинамич. сопротивления осадительной ванны не превышает 100—150 м/мин. Число отверстий в фильере достигает 12 000—20 000 и даже , 100 000—150 000. По этому методу в основном производят штапельные волокна — вискозные, полиакрилонитрильные, поливини лспиртовые. Комплексные нити производятся по мокрому способу практически только из вискозных р-ров (вискозный шелк и корд) и в небольших количествах — из р-ров полиакрилонитрила. Предпочтение в этом случае по экономич. соображениям отдается выпуску нитей повышенной толщины. По мокрому способу производятся также медноаммиачные волокна.

При Ф. в. по сухому способу в качестве растворителей полимера применяют, как правило, легколетучие вещества с низкой темп-рой испарения (ацетон, метиленхлорид и др.). По этому способу можно формовать волокна из неплавких полимеров. Скорости формования здесь, как и в случае Ф. в. из расплава, велики (600—1200 м/мин). Поэтому данный способ экономично применять для производства комплексных нитей (ацетатных и триацетатных, термостойких волокон).

Р-р полимера для лучшего испарения растворителя перед продавливанием через фильеру нагревают до темп-ры, близкой темп-ре кипения растворителя. Фильеры имеют небольшое число отверстий (не более 200) диаметром 0,06—0,10 мм. Струи из фильер вытекают вертикально вниз в шахту длиной 4—8 мм, в к-рой циркулирует горячий воздух. Испаряющийся растворитель поступает на рекуперацию. Нить из шахты отводится на вращающийся диск и затем принимается на фрикционную бобину или веретено. Ориентационная вытяжка и термофиксация обычно не производятся (с целью удешевления продукции).

* * *

Основные направления прогресса в области Ф. в. связаны с увеличением единичной мощности оборудования, созданием автоматизированных непрерывно действующих поточных линий, повышением производительности труда и качества продукции. Создаются агрегаты производительностью 40—50 т/сут для производства штапельных волокон и 20—50 т/сут для комплексных синтетич. нитей технич. назначения. При Ф. в. из расплава прогнозируется увеличение скоростей формования до 10 000—15 000 м/мин. Увеличение производительности при формовании по мокрому способу будет достигнуто увеличением числа отверстий в фильере до 1,0—1,5 млн.

Прогрессивное направление в производстве комплексных синтетич. нитей — создание непрерывно действующих агрегатов с совмещением всех операций. В производстве вискозного корда и штапельных волокон такие агрегаты уже созданы. Все большее распространение получает прямой метод формования синтетич. волокон, когда полимер после его синтеза не выделяется в виде гранул или порошка, а сразу поступает на Ф. в. в виде р-ра или расплава. Этот метод позволяет существенно повысить мощность оборудования и обеспечить его автоматич. управление.

Изыскиваются новые приемы формования с целью улучшения качества волокон. Существенное значение в этой связи приобретает разработка методов