Разработка процесса формирования поликапроамидных нитей в условиях применения термостатирующих устройств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, Можейко, Вячеслав Иосифович

• Можейко, Вячеслав Иосифович
• 1984

Оглавление диссертации Можейко, Вячеслав Иосифович

Введение.

Обзор литературы

Глава I Получение поли- -капролактама.

Глава 2 Теоретические аспекты процесса формования поликапроамидных нитей

2.1. Общие сведения о формовании нитей из расплава. IS

2.2. Теплообмен в процессе формования.

2.3. Кинетика формования нити из расплава.

2.Л. Силы, действующие на нить при формовании

2.5. Ориентация и кристаллизация полимера при формовании нити.

2.6. Механизм возникновения неравномерности нити по диаметру при формовании.

Глава 3 Особенности получения высокопрочных поликапроамидных нитей

3.1. Влияние молекулярной массы поликапроамида на прочность нити.

3.2. Особенности формования нити из высокомолекулярного поликапроамида.

Методическая часть

Глава 4 Исходный материал и оборудование

4.1. Исходное сырье.

4.2. Оборудование и технологический режим формования и вытягивания.

Глава 5 Методы изучения технологического процесса и оценка свойств нити

5.1. Определение механических показателей кордной нити.

5.2. Измерение натяжения нити.

5.3. Измерение скорости движения охлаждающего потока воздуха.

5.4. Измерение неровноты нити по диаметру.

5.5. Определение положения зоны затвердевания нити.

5.6. Измерение температуры нити.

5.7. Определение плотности нити.

5.8. Измерение двойного лучепреломления нити

5.9. Описание устройства для отбора образцов элементарных нитей в процессе формования

5.10. Определение влажности нити.

5.11. Рентгенографические исследования.

5.12. Исследования деформационных свойств невытянутой нити при растяжении.

Глава 6 Математическая обработка результатов.

Экспериментальная часть

Глава 7 Исследование влияния условий термостатирования на особенности формования капроновой нити

7.1. Исследование влияния молекулярной массы полимера на молекулярную ориентацию невытянутой нити.

7.2. Способ и устройство для термостатирования формуемой нити.

7.3. Влияние молекулярной массы поликапроамида на теплофизические свойства нити.

7.4. Баланс сил при формовании поликапроамидной нити в условиях термостатирования.

7.5. Кинематика формования нити из высокомолекулярного полимера.

7.6. Развитие молекулярной ориентации невытянутых нитей вдоль пути формования.

7.7. Влияние условий термостатирования на ориентационное вытягивание нити.

7.8. Влияние условий кондиционирования на структурообразование нити с различной молекулярной массой.

7.9. Влияние условий охлаждения при формовании на равномерность свойств капроновой нити

7.10. Влияние условий формования нити на положение точки затвердевания.-.

7.11. Исследование возможности понижения молекулярной ориентации в результате снижения силы трения нити о воздушную среду.

7.12. Радиальный способ охлаждения капроновой нити при формовании.

7.13. Влияние некоторых факторов процесса формо- . вания на свойства поликапроамидной нити.

7.14. Оптимизация процесса формования поликапроамидной технической нити методом планирования эксперимента.

7.15. Практика формования нитей с использованием термостатирующих устройств.

7.16. Разработка технологического процесса производства поликапроамидных кордных тканей марки 25 КНТС и 26 КНТС на предприятиях "Химволокно".

7.17. Технико-экономический эффект от внедрения технологического процесса получения поликапроамидной кордной ткани марки 25 КНТС и 26 КНТС.

7.18. Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка процесса формирования поликапроамидных нитей в условиях применения термостатирующих устройств»

В директивном документе "Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 г.г. и на период до 1990 года", принятом на ХХУ1 с"езде КПСС, предусмотрено дальнейшее развитие промышленности химических волокон. По плану XI пятилетки выпуск химических нитей намечен в об"еме 1,6 млн.т. [i].

Большое значение в решении поставленной задачи отводится выпуску полиамидных технических и кордных нитей. Одновременно с увеличением об"ема выпускаемой продукции пятилетним планом намечено улучшение качества получаемых нитей. Особое внимание в этом аспекте обращено на необходимость повышения прочностных свойств кордных нитей. С повышением прочности кордных нитей сокращается расход кордной ткани, что позволяет уменьшить слойность каркаса шины, уменьшить тем самым ее вес и снизить расход резины.

В настоящее время прочность наиболее распространенного ассортимента кордной ткани - 23 КНТС не превышает в среднем по предприятиям ВО "Союзхимволокно" более 24 кгс и технической нити 65-70 гс/текс [2). Эти показатели существенно ниже лучших зарубежных образцов, для которых можно назвать цифры 28-30 кгс и 75-80 гс/текс. [з]. Достижение таких показателей в промышленности химических волокон позволило бы, с одной стороны, удовлетворить требования потребителей, с другой, избавило бы в определенной мере от необходимости строительства новых заводов, так как каждый килограмм полимера использовался бы более эффективно.

Одним из путей решения этой проблемы является создание новых технологических процессов получения высокомолекулярного полимера и способов его переработки, а также модернизация уже существующего технологического оборудования. Особенностью переработки высокомолекулярного полимера на стадии формования является получение сформованной нити с высоким показателем молекулярной ориентации. В этом случае последующее ориентационное вытягивание нити связано со значительными осложнениями: повышается обрывность нитей, уменьшается прочность, снижается производительность труда. Все это в конечном итоге приводит к увеличению расходных норм сырья при производстве одной тонны готовой продукции.

В настоящей работе рассмотрены основные направления усовершенствования технологического процесса формования поликапроамид-ных кордных и технических нитей из полимера с повышенной молекулярной массой с целью улучшения их способности к ориентационному вытягиванию и повышения прочности.

Исследовательская работа являлась частью программы ВНИИСВ по созданию оборудования и технологии получения высокопрочных поли-капроамидных кордных и технических нитей, и проводилась:

- на основании распоряжения ВО "Союзхимволокно" от 18Л1.76 г. по заказ-наряду "Усовершенствовать технологический процесс и оборудование производства поликапроамидной кордной и технической нити с целью повышения ее прочности";

- на основании приказа ВО "Союзхимволокно" и в соответствии с постановлением Совета Министров СССР от 12 июля 1979 года 695 "Об улучшении планирования и усиления воздействия хозяйственного механизма на повышение эффективности производства и качества работы" по заказ-наряду "СозДа1Ь и освоить технологический процесс двухниточного формования полиамидных кордных и технических нитей на машине АФП-ЮОО-КТ18".

В первой главе диссертации проанализированы наиболее распространенные промышленные способы полимеризации <£ -капролактама: периодический и непрерывный. Показаны преимущества и недостатки каждого из способов, а также рассмотрены основные условия получения высокомолекулярного полимера.

Во второй главе рассмотрены теоретические аспекты формования поликапроамидных нитей. Проведен анализ работ, посвященных исследованию основных закономерностей процесса формования нитей, а также явлений ориентации и кристаллизации при формовании. Дано обоснование возникновения неравномерности нити по диаметру на участке ее движения от фильеры до приемного устройства.

В третьей главе показаны особенности получения высокопрочных поликапроамидных нитей, зависимость прочности нити от величины молекулярной массы поликапроамида. Проведен анализ способов формования нити из высокомолекулярного полимера.

В четвертой, пятой и шестой главах изложены методы получения и исследования образцов поликапроамидной нити, дано описание об"екта исследования и оборудования, на котором проводилось изучение и oJpafgoTKa режимов формования. На конкретном примере показан принцип математической обработки результатов.

В седьмой главе описаны результаты исследований процесса формования поликапроамидной нити в условиях применения термостати-рующих устройств. Приведены результаты практического применения рекомендаций диссертационной работы на ряде предприятий В0"Союз-химволокно".

Расчеты фактического экономического эффекта от освоения выпуска капроновой кордной ткани повышенной прочности подтверждают практическую ценность настоящей работы.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В основе решения проблемы получения высокопрочных поликапро-амидных нитей технического ассортимента с необходимым комплексом физико-механических свойств лежит дальнейшее совершенствование технологического процесса синтеза полимера с целью повышения его качества, а также выбор оптимальных условий его переработки на стадиях формования и ориентационного вытягивания.

Заключение диссертации по теме «Другие cпециальности», Можейко, Вячеслав Иосифович

Выводи

На основании проведенной работы необходимо:

1. На рекомендованном режиме ХПЦ и ЦЗД провести работу по выявлению причин повышенного возврата с технологической линии № 3 и провести классификацию дефектов и возможных причин их появления.

2. Продолжить работу совместно с сотрудниками ВНИИСВ по устранению дефектов на нити и уменьшению возврата с технологической линии № 3, а также получение кордной ткани марки 26 КНТС.

3. Для устранения повышенного выделения лактама с прядильных мест машины необходимо:

- выдерживать уровень разряжения на выходном коллекторе узла отсоса 20 мм вод.ст.;

- проводить подчистку узла отсоса на всех местах прядильной машины I раз в смену, во время чистки фильерных комплектов;

- ВНИИСВу выдать рекомендации по реконструкции узла отсоса паров НМС и подачи воды на отсос.

В октябре м-це проверить возможность вытягивания нити на скорости КВШ-250-КА - 177 м/мин.

Выдать совместный отчет по результатам проведенной работы. от ЖЗХВ: Начальник ПТО Главный технолог Начальник производства Начальник ХПЦ Замначальника ЦЗЛ Инженеры ЦЗЛ

Т.В.Калашникова

В.В.Становой А.Ф.Юзепольский Б.Т.Мосол

В.Г.Скрипка В.И.Кузьма

Н.Е.Царькова от ВНИИСВ Ст.инженер ФПАК

В.И.Можейко

Л.П.Аксенова

Список литературы диссертационного исследования Можейко, Вячеслав Иосифович, 1984 год

1. Материалы ХХУ1 с"езда КПСС. - М.: Политиздат, 1981.- 223 с.

2. Структурно-механические свойства корда как конструкционного элемента шин. Под ред. В.Ф.Евстратова, Р.В.Узина. М.: НЫИШП, 1973, с. 44-50.

3. Краснов Е.П., Фильберт Д.В. и др. Физико-механические свойства волокон из гибкоцепных полимеров с повышенным комплексом прочностных и упругих свойств. Препринты Ш Международногосимпозиума по химическим волокнам, 1981, № I, с.34.

4. Коршак В.В., Замятина В.А. Исследование в области реакции поликонденсации. Изв. АН СССР, ОХН, 1945, Й б, с.609-615.

5. Коршак В.В., Голубев В.В. Исследование в области реакцииполиконденсации. Изв. АН СССР, ОХН, 1946, te 2, с.185-190.6. oUrt Me. cJictrtLsmu^ utul die fcLneti^d&i S- ocl^o £actasT7 — Pofyme tisa tton fieacn von. IVarset. 7- Mzifc Die

6. PLMUSIQ des -CLnfv>£actam a£e

7. Koruk^aiions bo&fmention line Wiionsti **tisde Япа^е yon Vw&dat*

8. Катаржнов Н.Д., Войтедев 10.А., Просяник Ю.В. Регуляторы молекулярного веса поликапролактама и механизм их действия. -Химические волокна, 1964, № б, с.23-26.

9. Кнунянц Н., Роговин 3. ,Рамашевская 10., Хаит Э. Исследование процесса полимеризации капролактама. Ж.общей химии, 1947, т.17, вып.5, с.987-991.

10. Соколов Л.Б. Поликонденсационный метод синтеза полимеров. М.: Химия, 1966, 732 с.- 172

11. Шлак П. Герм. пат. 748253, 1938.

12. Стрепихеев А.А. В кн.: Успехи химии и технологии полимеров. Сб.2, 1975, с.3-9.

13. Скуратов С.М., Стрепихеев А.А., Воеводский В.В., Канарская Е.Н., Муромова Р.С. О механизме и кинетике полимеризации-капролактама. Ученые зап. МГУ, 1953, вып. 164, с.87-94.

14. Скуратов С.М., Воеводский В.В., Стрепихеев А.А. Катализ реак9ции полимеризации -капролактама кислотами. ДАН СССР, 1954, т.95, с.829-837.

15. F. 0£ег cUn Mechanism us und die KLneiik det lactam Polymerisation in fiecjemva^ft yon IVarset M. U&t den,

16. Einrf€u8 ctes Wassets awf die Bilolurujd£S Po&j <f - cab^co lactams, -Mactomo ^ cJUm, /9Ж, 3d. /5, S. 9J-//4.

17. Венски С. Основы химической кинетики.-М.Мир.1964, 603 с.

18. Захаревский Ы.С. Кинетика и катализ. Л.: изд. ЛГУ, 1963, 312 с.

19. Коршак В.В., Фрунзе Т.М. Синтетические гетероцепные полиамиды.» М.: АН СССР, 1962, 513 с.

20. Челнокова Г.И., Рафиков С.Р., Коршак В.В. 0 кинетике реакции полиамидирования. ДАН СССР, 1949, т.64', с.353-357.

21. Конкин А.А., Кудрявцев Г.И., Серков А.Г. Производство шин -ного корда. Изд. "Химия", 1964, 480 с.

22. Роговин З.А. Основы химии и технологии химических волокон.-М.: Химия, 1974, т.2, 343 с.

23. Флойд Д.Е. Полиамиды. Госхимиздат, I960.

24. Вольф Л.А., Хайтин Б.Ш. Производство поликапроамида. -М.: Химия, 1977, 207 с.

25. Пакшвер А.Б. Производство полиамидных волокон. Химические волокна, 1964, № I, с.43-50.

26. Фишман К.Е., Хрузин Н.А. Производство волокна капрон. М.: Химия, 1967, 248 с.

27. Кларе Г., Фришне Э., Гребе Ф. Синтетические полиамидные волокна. М.: Мир, 1966, 683 с.

28. Фурне Ф. Синтетические волокна. М.: Химия, 1970, 684 с.

29. Кудрявцев Г.И., Носов М.П., Волохина А.В. Полиамидные волокна. М.: Химия, 1976, 260 с.

30. Гусаков М.Я., Свиридова И.А., Майборода И.Н. Влияние однородности состава полимера на свойства капронового кордного волокна. Химические волокна, 1971, № I, с. 33-35.

31. Катаржнов Н.Д., Кудрявцев Г.И. Кизина Е.Ф., Лазуткина Т.П. Изучение непрерывного процесса получения поликапролактама. -Химические волокна, 1965, № 4, с.20-22.

32. Мизеровский Л.Н., Пайкачев Ю.С., Харитонов В.М., Колесников А.А. Карбоновые кислоты как регуляторы молекулярного веса поликапроамида. Высокомолек.соед.,1971, T.I3A, 5, с.1109-III7.

33. Мизеровский Л.Н., Пайкачев Ю.С. О регулировании молекулярного веса поликапроамида. Высокомолек. соед., 1970, T.I2A,1. Ш 4, с.761-770.

34. Харитонов В.М. О некоторых перспективах развития производства капроновых волокон. Химические волокна, 1967, № 4,с.45-49.

35. К., XetmsoAuesset М/С Л/у&п 6 CAemtsfy агьо1 Me*Aarbism</S. S Ро^т. Sci: Мс1с*огг?о6>ссс£оХ Rzvczws, /9 7Г9 К1. Jb. SS-/39.

36. Кафаров В.В., Дармантян А.П., Красотин Ю.Н., Татаркин А.И. Анализ влияния конструктивных элементов на гидродинамику потерь в аппаратах АНП-5,5. Химические волокна, 1974, № 2, с. 9-И.

37. Харитонов В.М. Докторская диссертация. Создание непрерывного производственного процесса получения капроновой нити повышенной термо- и светостойкости. Л.,ЛИТЛП им.С.М.Кирова, 1973.

38. Родионов В.А., Гайда Л.Т. Изучение процесса экстрагирования капроновой крошки. Химические волокна, 1963, № 6, с.13-16.

39. Патент США № 3679635, кл. 280-78 . Способ непрерывной полимеризации полиамида. Изобр. за рубежом, № 15, 1972.

40. Пат. 49-10998 (Япон.). Способ получения полиамида высокой вязкости. РЖХим, 1974, 22С394П.

41. Пат. 49-37600 (Япон.). Способ получения высокомолекулярного поликапроамида. Ямада Масахира, Сигэмура Сюбоносукэ. РЖХим, 1975, 16С288П.

42. Пат. 5Q-2I97 (Япон.). Способ получения высокомолекулярного поликапроамида. Сигэмура Сюбоносукэ, Ямада Масахира, Огура Акира. РЖХим, 1975, 23С344П.

43. Bonnet /?. A/-, in A/jf€on Р£а*йсх^КосЯапМЛ>сSP£, Wi&y, Mew /9ТЗ■гиаа € asfiecis о/ sf> inning f>4)cessin moeten hob/meu. Pali й. faadknin* а а/Ы axti ^ Шtflaunee о/ s^inne^t ~ KoUOid <£, !9бОп /7/? s.<iH-HS42.