Сушка и кондиционирование нитей

Нити на бобинах сушат в течение 3 - 4 ч в туннельных двухзональных сушилках при 85 - 90°С. Высушенные нити на бобинах выдерживают не менее 18 ч в специальной камере при относительной влажности воздуха 55 - 65%. До достижения равновесной влажности 3, 5 - 4, 5%.

 

Перемотка нитей

Полученные капроновые нити перематывают с бобин на конические шпули для получения удобной товарной паковки трехконусной формы с крестовой намоткой. Эта операция проводится на бобинажно-перемоточных машинах. Некоторые виды капроновой нити при перемотке замасливаются. При этом на нить наносится до 4 - 6% безводного замасливателя (вазелиновое масло, стеарокс (ОС-20), триэтаноламин)

Перемотка нити на бобинажно-перемоточных машинах осуществляется при постоянной линейной скорости, которая составляет обычно 250 - 400 м/мин. Плотность намотки нити на конических паковках имеет большое значение для выравнивания свойств нити по слоям паковки. Чем меньше плотность намотки (мягкая намотка), тем лучше выравниваются свойства. Регулируют плотность намотки, соответствующим изменением натяжения нити при перемотке. Однако плотность намотки должна быть достаточной для обеспечения сохранности паковки, предотвращения самопроизвольного сползания нити при транспортировании и переработке волокна, а также при изменении его влажности. Плотность намотки регламентируется и должна составлять 600 - 700 кг/м³ для гладких нитей и 500 - 600 кг/м³ для высокообъемных нитей. При перемотке нити удаляются дефектные участки, концы связываются и выводятся узлы на верхний торец бобины. Масса паковки достигает 600г.

 

Сортировка нитей

После отделки и перемотки готовую нить сортируют в строгом соответствии с требованиями ГОСТ на данный вид продукции.

Сортность нити устанавливают по наихудшему физико-механическому показателю, внешним признакам и внутрипаковочным дефектам.

Бобины с нитью, качество которой удовлетворяет требованиям ГОСТ, обертывают плотной мягкой упаковочной бумагой.

Коробку перевязывают и помещают в контейнер или деревянный ящик.

 

Примеры технологических расчетов

 

Ниже приводятся примеры технологических расчетов в производстве капроновых нитей.

Расчет расхода капролактама. Определить расход капролактама на 1кг капроновой текстильной нити линейной плотностью 3, 3 текс, если выпуск такой нити, содержащей 5% влаги и 5% замасливателя, составляет 5000 кг/сут.

Для определения расхода капролактама необходимо знать потери на всех технологических операциях и определить массу теряемого при этом полимера. Обозначим массу полимера буквой G, а потери − буквой g. Содержание полимера в готовой нити G₁ составляет:

G1 = 5000 · 0, 9 = 4500кг

Потери в сортировочном цехе достигают 0, 05%. Следовательно, содержание полимера G₂ в нити, поступающей в сортировочный цех, составляет

G₂ = 4500 · 1, 0005 = 4502, 25кг

Потери полимера в сортировочном цехе составляют:

g₂ = 2, 25кг

Потери при перемотке нити на бобинажно-перемоточных машинах составляют 1, 2%, поэтому в перемоточный цех поступает полимера:

G₃ = 4502, 25 · 1, 012 = 4556, 28кг

Потери полимера в перемоточном цехе составляют:

g₃ = 4556, 28 - 4502, 25 = 54, 03 кг

В результате вымывания низкомолекулярных соединений потери при отделке достигают 3%.

Следовательно, на отделку поступает поликапроамида (в виде нити):

G₄ = 4556, 28 - 1, 03 = 4692, 97кг

Потери в виде низкомолекулярных соединений составляют:

g₄= 4692, 97 - 4556, 28 = 136, 7кг

Поскольку регенерация капролактама из воды После промывки волокна не проводится, указанные потери являются безвозвратными.

При окончательной крутке (крутке с перемоткой нити на перфорированные бобины) потери составляют 2%. Содержание полимера в нити, поступающей на эту операцию, составляет:

G₅ = 4692, 97 · 1, 02 = 4786, 83кг

Потери полимера при окончательной крутке составляют:

g₅ = 4786, 83 - 4692, 97 = 93, 86кг

На крутильно-вытяжных машинах потери составляют 3% и около 2% несортной нити отбраковывается (скрытый брак прядильного цеха). На эту операцию поступает нить, в которой содержится полимера:

G₆ = 4786, 83 · 1, 05 = 5026, 17кг

Потери полимера составляют g₆ = 143, 60 в виде вытянутой нити и

g₇ = 95, 74кг в виде невытянутой нити.

В прядильном цехе потери полимера составляют 6%.

Из них 3, 8% теряется в виде отходов невытянутого волокна (эти отходы образуются при смене бобин, возвратимые потери), 1, 5% - в виде слитков, образующихся при смене фильер и при проверке подачи насосов (возвратимые потери) и 0, 7% − при смене деталей прядильной головки (безвозвратные потери, так как при обжиге деталей полимер сгорает).

Следовательно, в прядильный цех для получения нитей поступает полимер в виде крошки в количестве:

G₇ = 5026, 17 · 1, 06 = 5327, 74кг

Возвратимые потери в виде невытянутого волокна составляют:

g₈ = 5026, 17 · 0, 038 = 191, 00кг

и в виде слитков:

g₉ = 5026, 17 · 0, 015 = 75, 39кг

Безвозвратные потери полимера равны:

g₁₀ = 5026, 17 - 0, 007 = 35, 18кг

Потери полимера при сушке крошки составляют 0, 1% или

g₁₁ = 5327, 74 · 0, 001 = 5, 33кг

Таким образом, на сушку поступает полимера:

G₈ = 5327, 74 - 1, 001 = 5333, 07кг

При экстрагировании крошки теряется 7, 5% (в основном в виде капролактама), это составляет:

g₁₂ = 5333, 07 · 0, 075 = 399, 9кг

Следовательно, на экстракцию поступает полимера:

G₉ = 5333, 07 · 1, 075 = 5733, 05кг

При плавлении и полиамидировании капролактама потери составляют

2, 5%: g₁₃ = 5733, 05 · 0, 025 = 143, 32кг

Масса капролактама, поступающего на плавление, при влажности его 0, 4% составляет:

G₁₀ = (5733, 05 + 143, 32) · 1, 004 = 5899, 87кг

Потери за счет влажности капролактама составляют:

g₁₄ = 5899, 87 - 5733, 05 - 143, 32 = 23, 50кг

В итоге получается, что для производства 5000кг капроновой нити в сутки необходимо 5899, 87кг капролактама.

Расход капролактама на 1кг нити без учета использования отходов и регенерации капролактама из экстрагированных вод равен:

5899, 87: 5000 = 1, 18кг

В связи с тем, что часть отходов используется, фактический расход капролактама будет значительно ниже.

Для определения удельного расхода капролактама с учетом использования отходов нужно подсчитать массу отходов, возвращаемых в производство.

Общая масса таких отходов составляет:

Отходы                    Операция                          Масса, кг

Вытянутая нить      Сортировка                      2, 25

Перемотка                                 54, 03

Окончательная крутка              93, 86

Крутка с вытяжкой          143, 60

Всего                                                                      293, 74

Невытянутая нить   Крутка с вытяжкой          95, 74

Формование                     191, 00

Всего                                                                      286, 74

Поликапроамид      Формование                     75, 39

Полиамидирование         143, 25

Всего                                                                      218, 61

Отходы вытянутой нити перерабатываются в штапельные волокна, при этом теряется 15% отходов и получается штапельного волокна:

G₁₁ = 293, 74 · 0, 85 = 249, 64кг

Отходы невытянутых нитей и отходы полимера составляют:

G₁₂ == 286, 74 + 218, 64 = 505, 38кг

Эти отходы подвергаются деполиамидированию (щелочному расщеплению), 30% отходов теряется.

Регенерируется капролактама (возвращаемого в производство):

G₁₃ = 505, 38 · 0, 7 = 353, 76кг

Воды после экстракции крошки, поступающие на вакуум-выпарку, содержат 399, 97кг капролактама.

При регенерации теряется 15% мономера.

Следовательно, возвращается в производство капролактама:

G₁₄ = 399, 97 · 0, 85 = 340, 00кг

Всего возвращается в производство в виде штапельного волокна и капролактама:

G₁₅ = 249, 64 + 353, 76 + 340, 00 = 943, 40кг

Таким образом, расход капролактама на 1кг нити с учетом использования отходов составляет:

кг

Расчет числа прядильных машин.

При расчете необходимого числа прядильных машин для капроновых нитей принимаем:

Скорость формования υ, м/мин                   860

Число формуемых нитей n                          112

Масса нити на бобине, кг                             1, 5

Кратность вытяжения, М                             3, 6

КПД машин η                                                0, 9

Линейная плотность сформированной нити Т₀ равна:

где Т₀ и Т - линейная плотность нити до и после вытяжения (текс),

К = 0, 9 - суммарный коэффициент, учитывающий содержание влаги и замасливателя в готовой нити и низкомолекулярных соединений в невытянутом и готовом волокне, а так же усадку нити при отделке.

Суточная производительность одного прядильного места составляет:

 

 

Производительность одной прядильной машины равна:

 

 

Для производства 10000кг нити (с учетом 11, 3% отходов, образующихся на всех последующих стадиях технологического процесса переработки сформированной нити, а так же содержания влаги и замасливателя в готовой нити - всегда 10%) необходимо получить невытянутой нити:

Следовательно, число необходимых прядильных машин составляет:

 

С учетом резерва на случай ремонта следует иметь 8 прядильных машин.

Из полученных данных построим график зависимости производительности прядильной машины от плотности.

 

График 4 - график зависимости G₁₂= f ( T_o)

Расчет числа крутильно-вытяжных машин для капронового волокна.

Для этого расчет принимаем:

Число веретен на машине n                         164

Частота вращения веретена, об/мин            4500 - 8000

Скорость вытянутой нити V, м/мин                      360

КПД машины η                                             0, 9

Продолжительность работы машины

в сутки τ, ч                                                    21

Производительность одной крутильно-вытяжной машины составляет:

 

Масса нити, подлежащей вытягиванию с учетом 2% несортной продукции (скрытый брак) равна:

 

 

Число крутильно-вытяжных машин составляет:

 

 

Необходимое число крутильно-вытяжных машин для капроновых нитей составляет 45.

На основании полученных данных построим график зависимости производительности крутильно-вытяжной машины от скорости вытягивания капроновой нити.

 

График 5 - график зависимости G₁₅= f ( V)

Заключение

 

Формование волокон представляет собой процесс экструзии (продавливания) расплава или раствора полимера через металлическую пластину, имеющих ряд симметрично расположенных отверстий малого диаметра, в результате чего образуется жидкие полимерные струи. Последующая обработка струй включает вытяжку расплава, охлаждение и холодную вытяжку. Диаметр полученных волокон значительно меньше диаметра струй. Волокна являются анизотропными (макромолекулы полимера ориентированы вдоль оси вытяжки),

Полиамидные волокна, а именно капроновое волокно обладают комплексом ценных свойств, определяющих целесообразность и необходимость их широкого использования для изготовления разнообразных изделий.

Капрон - очень прочное вещество т.к практически полностью оказывается кристаллическим. Это достигается за счет вытягивания и одновременного охлаждения выходящего экструдера (продукта формования) в виде нескольких струей (волокон). Затем не полностью остывшие волокна подвергают продольной вытяжке путем намотки на тянущиеся барабаны, при этом их диаметр уменьшается в 10 - 15 раз, что приводит к усилению нитей за чет кристаллизации.

Эластичность капрона намного выше шелка. Но капроновое волокно характеризуется сравнительно невысокой гигроскопичностью, так, же обладают наиболее высокой устойчивостью к истиранию, превосходя по этому параметру другие волокна. Капрон обладает стойкостью к действию микроорганизмов (гниению), но недостаточно стойки в условиях тропиков. Кроме того, волокно не стойко к щелочам и концентрированным минеральным кислотам.

К недостатком капронового волокна можно отнести:

Низкий модуль эластичности. Полиамидные волокна и капрон в частности имеют значительно меньший модуль, чем другие химические волокна.

Пониженная сцепляемость. Из-за чрезмерной гладкости волокон и обусловлена их пониженная сцепляемость их с другими волокнами. В результате высокой прочности и высокой устойчивости к истиранию, эти нити не обрываются, а скатываются на поверхности ткани в шарики, что ухудшает внешний вид изделия. Повышенной гладкостью полиамидных нитей объясняется также и частный спуск петель в чулках и других трикотажных изделиях, а так же неприятный блеск этих изделий (для уменьшения гладкости волокон их обрабатывают кислотами).

Изделия из капрона, и в сочетании с капроном, стали уже обычными в нашем быту. Из капроновых нитей шьют одежду, которая стоит намного дешевле, чем одежда из натуральных природных материалов. Из капрона делают рыболовные сети, леску, фильтровальные материалы, кордную ткань. Из кордной ткани делают каркасы авто - и авиапокрышек.

Список литературы

 

1. Ермилов А.С., − Теоретические основы процессов получения и переработки полимерных материалов: урс лекций/ А.С. Ермилов. - Пермь: Изд-во Перм. гос. Техн. ун-та, 2009. - 159с.

2. Тадмор З., Гогос К., − Теоретические основы переработки полимеров. Пер. с англ. - М.: " Химия", 1984. - 632 с., ил. - Нью-Йорк. 1979.

3. Торнер Р.В., − Основные процессы переработки полимеров. - М.: " Химия", 1972. - 452 с., ил.

4. Роговин З.А., − Основы химии и технологии химических волокон. Т II. Изд.4-е, перераб. и доп. М.: Химия, 1974. - 344 с., ил.

5. Технология производства химических волокон: Учебник для техникумов. - 3-е изд., пераб. и доп. / А.Н. Ряузов., В.А. Груздев и др. - М.: Химия, 1980. - 448 с., ил.

6. Николаев А.Ф., − Синтетические полимеры и пластические массы на их основе, Ленинградское отделение, " Химия", 1966. - 768 с., ил.

7. Пырков Л.М., − Химические волокна. - М.: Наука, 1969. - 174 с., ил.

8. Энциклопедия полимеров. Ред. Коллегия: В.А. Каргин (глав. ред) Т.1 - М.: " Советская Энциклопедия", 1972. - 1224с., ил.

9. Энциклопедия полимеров. Ред. Коллегия: В.А. Кабанов (глав. ред) Т.2 - М., " Советская Энциклопедия", 1974. - 1082с., ил.

10. Яхно О.М., Дубовицкий В.Ф., − Основы реологии полимеров. - Киев: " Вища школа", 1976. - 186 с.

11. http: //ru. wikipedia.org/wiki

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться: