Полиамидная пряжа и способ ее изготовления

Полиамидная пряжа и способ ее изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: Полиамидная пряжа состоит, по крайней мере, на 85 мас.% из полигексэметиленадипамида или поли- Ј -капроамида, имеет относительную вязкость более 50, сопротивление на разрыв более 11,0 г/д, сухую тепловую усадку при 160°С не более 6.5% усадку при выпаривании менее 7%, модуль более 35 г/д, двойное лучепреломление более 0,060, дифференциальное двойное лучепреломление D А 0,90-0,00 более 0 и акустический модуль более 90 г/д. Способ изготовления такой пряжи включает в себя вытягивание подаваемой исходной пряжи с одновременным нагревом ее, по крайней мере 185°С, по меньшей мере, на последнем этапе вытягивания с целью обеспечения натяжения вытягивания , по крайней мере, на уровне 3,8 г/д, последующее снижение натяжения пряжи с одновременным нагревом до температуры , по крайней мере 185°С с целью обеспечения уменьшения длины пряжи на 2-13,5%, охлаждение и упаковку пряжи. 2 с.п. и 25 з.п.ф-лы, 11 табя, 1 ил.

(>р((с(их

СО! (ИЛ лИС I ИЧ(-СГ(ЛХ

Р Е C I l (. Ë È Ê.=)

Ф (51)s D 01 D 5/098

ГОСУДАРС1 ВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) м р ( ((> !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

QO

Сд ,фь Ю

Сд (21) 4831692/12 (22) 19.10.90 (46) 15.08.93. Бюл, ¹ 30 (31) 424846 (32) 20.10.89 (33) US (71) Е.И.Дюпон Де Немур энд Компани (US) (72) Томас Расселл Кларк и Джозеф Арнольд

Кофер (US) (56) Заявка Японии ¹ 62 — 268814, кл. D 01 Г 6/60, 1987. (54) (ЮЛИАМИДНАЯ ПРЯЖА И СПОСОБ EE

И3ГО "QDJ! ЕНИЯ (57) Сущность изобретения: Полиамидная пряжа состоит, по крайней мере, на 85 мас.% из полигексаметиленадипамида или поли- е -капроамида, имеет относительную вязкость более 50, сопротивление на разрыв более 11,0 г/д, сухую тепловую усадНастоящее изобретение относится к промышленным полиамидным пряжам и более конкретно к полиамидной пряже с исключительно высоким сопротивлением на разрыв, высоким модулем и приемлемо низкой степенью усадки и способу их изготовления, В соответствии с нас-.оящим изобретением создается полиамидная пряжа, содержащая, по меньшей мере, порядка 85 мас.% полиамида; выбираемого из группы, включающей полигексаметиленадипамид и поли- Р -капроамид, которая имеет относительную вязкость более порядка 50, сопротивление на разрыв более порядка

11,0 г/л, усадку при нагреве горячим воздухом при температуре 160 С (сухую тепловую усадку) не более порядка 6,5%, усадку при

„„5Ц ÄÄ 1834923 АЗ ку при 160 С не более 6,5% усадку при выпаривании менее 7%, модуль более 35 г/д, двойное лучепреломление более 0,060, дифференциальное двойное лучепреломление

0 Л 0,90 — 0,00 более О и акустический модуль более 90 г/д, Способ изготовления такой пряжи включает в себя вытягивание подаваемой исходной пряжи с одновременным нагревом ее, по крайней мере 185" С, по меньшей мере, на последнем этапе вытягивания с целью обеспечения натяжения вытягивания, по крайней мере, на уровне 3,8 г/д, l.îñëåäóþùåå снижение натяжения пряжи с одновременным нагревом до тем-ературы, по крайней мере 185" Г с целью обеспечения уменьшения длины пряжи на

2-13,5%, охлаждение и упаковку пряжи. 2 с.п, и 25 з.п.ф-ль:, 11 табг, 1 èë. выпаривании менее порядка 7%, модуль, по крайней мере; порядка 35 г/д, двойное лучепреломление более порядка 0,060, дифференциальное двойное лучепреломление

D: Л 0,90-0,000 более О и акустический модуль более порядка 90 г/д.

В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения пряжа имеет модуль, по крайней мере, 40 г/д, индекс совершенствования кристалла, более, чем порядка 73 и длиннопериодное расстояние более. чем порядка 100 A. Наиболее предпочтительно, чтобы модуль пряжи составлял более порядка 45 г/д. Предпочтительные пряжи в соогветствии с,настоящим изобретением имеют сопротивление на разрыв более, чем порядка 11,5 г/л и удлинение при разрыве более. чем порядка 15%. Установлено, что в пред1834923 почтигельных пряжах в сооiветствии с HBстоящим изобретением нормализованная область упругих деформаций составляет более, чем порядка 0,55, а нормализованный предел текучести более, чем порядка 0,78.

Новые пряжи с высоким сопротивлением на разрыв в соответствии с настоящим изобретением имеют сопротивление на разрыв более, чем порядка 11,0 г/д при одновременном сохранении отличного сочетания других конечных эксплуатационных характеристик, включая приемлемо низкую усадку, то есть сухую тепловую усадку не более, чем порядка 6,5;4 при 160 С и усадку при выпаривании менее, чем порядка 7 и высокий уровень модуля. В предпочтительных пряжах обеспечиваются как очень высокий уровень модуля, так и высокие значения нормализованной области упругих деформаций и нормализованного предела текучести, указанная на то, что внешнее напряжение на волокно распределяется более равномерно поперек несущих нагрузку соединительных молекул, чем в известных волокнах.

В соответствии с настоящим изобретечием обеспечивается способ изготовления полиамидной пряжи, имеющей сопротивление на разрыв более. чем порядка 11,0 г/д, модуль, по меньшей мере, порядка 35 г/д и сухую тепловую усадку не более, чем порядка 6,5 от вытянутой, частично вытянутой v, невытянутой полиамидной подаваемой исходной пряжи, Этот способ включает вытягивание пряжи, по крайней мере, на последней стадии вытягивания при одновременом нагреве пряжи. Вытягивание и нагрев продолжается до тех пор, пока напряжение вытягивания не достигает, по крайней мере, порядка 3,8 г/д, когда пряжа нагревается до температуры вытягивания пряжи, по крайней мере, порядка 185 С, предпочтительно, по меньшей мере, 190 С.

Натяжение пряжи значительно снижается с тем, чтобы дать возможность пряже уменьшиться по длине до максимального уменьшения длины в пределах порядка 2-135%, предпочтительно порядка 2 — 10 /, Во время тщательно контролируемого снижения натяжения пряжу нагревают до конечной температуры релаксации пряжи, по крайней мере, порядка 185ОС. предпочтительно, по меньшей мере, порядка 190" С, когда достигается максимальное уменьшение длины.

В предпочтительном варианте технологии изготовления снижение натяжения осу ществляеться путем частичного снижения натяжения, по крайней мере, на первоначальном этапе релаксации для обеспечения первоначального уменьшения длины и за5

Tpì последующего снижения натяжения г. целью дальнейшего уменьшения длины пряжи до ее максимального уменьшения на последнем этапе релаксации, В предпочтительном варианте изготовления полигексаметиленадипамидных пряжей температура релаксации пряжи достигается путем нагрева в печи при температуре порядка 220320 С при времени пребывания пряжи в печи порядка 0,5 — 1,0 сек, когда достигается максимальное уменьшение длины пряжи. В предпочтительном варианте изготовления поли- я -капроамидных пряжей температура релаксации достигается эа счет нагрева в печи при температуре порядка

220-300"С при времени пребывания пряжл в печи порядка 0,5-1,0 сек, когда достигается максимальное уменьшение длины.

Технология изготовления пряжи в соответствии с настоящим изобртением может быть применена в промышленном масштабе, когда множество концов подаваемой пряжи могут быть превращены в пряжи с исключительно высоким сопротивлением на разрыв и низкой или умеренной усадкой, B этом устройстве могут успешно применяться исходные пряжи, от невытянутых до "полностью вытянутых" пряжей, Когда в этом процессе в качестве подаваемых пряжей применяются "полностью" вытянутые пряжи, сопротивление наразрыв может быть увеличено до уровня вьцие порядка 11 г/д при одновременном сохранении других функциональных свойств таких, как низкая или умеренная усадка и высокий модуль.

Невытянутые или частлчно вытянутые пряжи могут быть аналогично преобразованы в пряжи с очень высокими уровнями сопротивления на разрыв, высоким модулем и низкой или умеренной степенью усадки.

На чертеже Схематически представлена линия изготовления предпочтительных пряжей в соответствии с настоящим изобретением, Полиамиды, которые могут быть использованы для изготовления пряжей в соответствии с настоящим изобретением, включают различные линейные волокнообразующие поликарбонамидные гомополимеры и сополимеры, содержащие, по меньшей мере, 85 мас. о полигексаметиленадипамида или поли- а -капроамида. Полиамиды на основе муравьиной кислоты имеют относительную вязкость свыше порядка 50, предпочтительно свыше порядка

60, и, как правило, способные тянуться в нити из расплава, обеспечивая высокопрочные волокна после вытягивания, Предпочтительным полиамидом является

1834923 гомополимер полигексаметиленадипамид или поли- . -капроамид, а наиболее предпочтительным гомополимер полигексаметиленадипамид.

Сопротивление пряжей на разрыв в соответствии с настоящим изобретением составляет выше порядка 11 г/д при измерении на пряжевой основе, что дает возможность использовать зти пряжи в промышленном масштабе для шин, шлангов, ремней, канатов и т.п. Предпочтительным явдляется сопротивление на разрыв пряжи выше, чем порядка 11,5 г/д, Это сопротивление на разрыв в соответствии с настоящим изобретением может достигать порядка 13,0 г/д. Модуль пряжей составляет свыше порядка 35 г/д, предпочтительно свыше порядка 40 г/д и наиболее предпочтительно порядка 45 г/д. Возможны значения модулей до порядка 75 г/д и более, Удлинение при разрыве составляет предпочтительно свыше порядка 10, более предпочтительно свыше порядка 14 и может доходить до свыше порядка 30 .

Денье пряжей будет широко варьироваться в зависимости от намеченного конечного применения и возможности оборудования для изготовления пряжей.

Типичными денье являются, порядка 100—

4000 денье. Денье на BolloKHo (д/B) может также иметь широкий диапазон, но для большинства промышленных применений, как правило, составляет от порядка ; до 30 денье, предпочтительно, порядка 3 — 7 д/в.

Сухая тепловая усадка пряжей в соответствии с изобретением составляет не более порядка 6,5 при 160 С, что дает возможность успешно применять зти волокна в тех случаях, где целесообразны от низкой до умеренной степени усадки, Как правило, очень трудно снизить сухую тепловую усадку ниже порядка 2 и одновременно поддерживать высокие сопротивления на разрыв свыше 11,0 г/д. Так что предпочтительным диапазоном сухой тепловой усадки составляет порядка 2 — 6,5 . Усадки выпаривания являются низкими и составляют менее порядка 7 .

Пряжи в соответствии с настоящим изобретением имеют дифференциальное лучепреломление 0: Л 0,90-0,00, более О.

Понятие дифференциальное лучепреломление, применяемое в данном случае, означает, что разность в лучепреломлении (Л ) между точкой на попеременном сечении волокна пряжи 0,9 расстояния от центра до поверхности волокна (Л о,go) и центром волокна (Ло,oo). Целесообразно. чтобы дифференциальное лучепреломление оста5

55 валось на очень низком уровне с тем. чгобм поверхность и серде ник пол,.меоа каждого

BoJloKHB пряжей могли вытягиваться по существу одинаково и обеспечивать максимальные характеристики на растяжение, Следовательно, дифференциальное лучепреломление не должно быть, как правило, выше порядка 0,003, предпочтительно не выше 0,002.

Сочетание исключительно высокого сопротивления на разрыв и низкой или умеренной степени усадки в пряжах в соответствии с настоящим изобретением. а также и других полезных свойств, обусловлено новой структурой волокна. Эта новая тонкая структура характеризуется сочетанием свойств, включая индекс совершенствования кристалла (СР1), который GGcTBBëÿåò более порядка 73. Длиннопериодное расстояние более порядка 100 A также является характеристикой волокон в соответствии с настоящим изобретением. В предпочтительных пряжах в соответствии с настоящим изобретением наблюдается длиннопериодная интенсивность (Р!) больше, чем порядка 1,0, более предпочтительно, чтобы LPI составляла, по крайней мере, 1,4. Кажущийся размер кристаллитэ (ACS) составляет более, чем порядка 55 А на плоскости 100для полигексаметиленадипамидных пряжей. Пряжи в соответствии с изобретением имеют плотность более, чем порядка 1,143 г/см; значение двойного лучепреломления предпочтительно более, чем порядка 0,06, акустический модуль пряжей больше, чем порядка 90 г/д, углы ориентации пряжи больше 10, предпочтительно больше 12 .

Полагают, что функции тонкой структуры волокна заключаются в обеспечении сочетания исключительно высокого сопротивления на разрыв, низкой или умеренной степени усадки и высокого модуля.

В полиамидных волокнах имеются, по меньшей мере, две фазы, которые функционально связаны последовательно и обуславливают их свойства. Одна из этих фаз является кристаллической и составляется из кристаллов, которые являются эффективными узлами в высокоодномерной молекулярной структуре, Соединения кристаллов представляют собой некристаллические сегменты цепи полимера.

Концентрация (то есть количество на единицу площади поперечного сечения) и однородность этих соединительных молекул определяют предельную прочность волокна.

Очень высокие значения нормализованной области упругих деформаций (более, 1834923

55 чем порядка 0,55), нормализованного предела гекучести (более, чем порядка 0,78) и акугтическога модуля (более, чем 90 г/д) указывают на та, что внешнее напряжение на волокна является исключительно равномерно распределенным поперек несущих нагрузку соединительных молекул. Уровни этих параметров предпочтительных пряжей в соответствии с настоящим изобретением гораздо превышают замеренные значения выпускаемых промышленностью полиамидных промышленных пряжей, Пряжи в соответствии с настоящим изобретением могут быть изготовлены из известных полиамидных пряжей по технологии в соответствии с настоящим. изобретением, которая включает тщательно контролируемые этапы вытягивания в релаксации, В процессе изготовления с преимуществом может одновременно обрабатываться мно>кство концов подаваемой исходной пряжи для совершенствования экономики, связанной с производством пряжей в соответствии с настоящим изобретением.

Как будет очевидна из нижеследующега описания, подаваемые исходные пряжи для получения пряжей в соответствии с настоящим изобретением могут быть полностью вытянутымл, частично вытянутыми или невытянутыми полиамидными пряжами.

Для обеспечения приемлемой непрерывности процесса изготовления подаваемые пряжи должны быть высокого качества, та есть иметь всего лишь несколько оборванных волокон, высокую степень однородностл денье вдаль концов и состоять из полимера, содержащего небольшое количество или не влияющих на качество конечной продукции материалов, например, веществ, удаляющих блеск или больших сперулитов, Под "полностью" вытянутыми пряжами следует иметь в виду пряжи, имеющие свойства, соответствующие пряжам, которые вытянуты до высокого уровня прочности и могут служить продукцией для последующего широкого применения в промышленности. Типичные выпускаемые промышленностью "полностью" вытянутые пряжи, пригодные для применения в качестве исходных пряжей, имеют прочность порядка 8 — 10,5 г/д и двойное лучепреламление порядка 0,050-0,060, Частично вытянутые и невытянутые пряжи для подачи, как правило, выпускаются в небольших количествах, но являются широко известными. Частично вытянутые пряжи вытягиваются до определенной степени, но, как правило. не применяются без дополнительного вытягивания. Такие частично вытянутые пряжи обычно имеют двойное лучепреломление порядка 0,0t5 0,30. Под невытянутыми имеются в виде пряжи, которые бь ли выпрессованы и подвергнуты застыванию, но после этого не вытягивались.

Как правило, двойное лучепреломление таких невытянутых пряжей составляет порядка 0,008.

Ниже дается описание, со ссылкой на чертеж, устройства 10, которое может быть использовано в процессе изготовления пряжей в соответствии с настоящим изобретением из "полностью" вытянутых, частично вытянутых и невытянутых подаваемых пряжей. В то время как на рисунке проиллюстрировано и описано устройство для одной пряжи, технология процесса рассчитана на множество концов пряжи, благодаря чему и может быть повышена производительность устройства. Пряжа Y подается с отдающего устройства 12, пропускается через соответствующий элемент 14 регулирования натяжения и далее входит в зону 16 вытягивания, В зоне 16 подаваемые пряжи вытягиваются и одновременно подвергаются нагреву, по крайней мере, на последней стадии вытягивания, как это будет очевидным из нижеследующего описания. Вытягивание и нагрев осуществляются да тех пор, пока натяжение вытягивания не достигнет порядка 3Я г/д, причем температура нагрева доводится до порядка 185 С, предпочтительно до порядка 190ОС, Целесообразно, чтобы пряжи из полие -капрамида вытягивались на последней стадии вытягивания при усилии натяжения, па крайней мере, порядка 4,8 г/д, Для достижения этого.для различных подаваемых пряжей применяются разные этапы вытягивания, разные отношения общего вытягивания и разные графики нагрева. Например, общее вытягивание в 5,5 раз или более с первой стадией вытягивания без нагрева может быть необходимым для невытянутых пряжей в то время, как для "полностью" вытянутых пряжей может быть достаточным вытягивание в 1,1-1,3 раза, Частично вытянутые пряжи могут вытягиваться до какого-то промежуточного уровня, Прочность всех видов подаваемых пряжей на последней стадии вытягивания, как правило, будет увеличиваться по сравнению с первоначальной прочностью типичной "полностью" вытянутой пряжи приблизительно на 10-30%. тоесть примерно на 11-13,0 гlд. На последнем этапе вытягивания целесообразно, чтобы оно осуществлялось с нарастанием по мере нагрева пряжи. Вытягивание может начинаться на нагретых роликах с серией последовательных этапов вытягивания.

Ввиду необходимости обеспечения высоких

1834923

5

30 температур, когда натяжение вытягивания достигает порядка 3,6 г/д, целесообразно иметь бесконтактный нагрев пряжи, предпочтительно в печи.

Возвращаясь снова к чертежу, вытягиванию пряжи в зоне 16 начинается, когда пряжа проходит в виде змеевика через первую серию из семи вытягивающих роликов, обозначенных общим индексом 18 и индивидуально 18а-18g. Эти ролики имеют такую конструкцию, что могут нагреваться изнутри за счет циркуляции нагретого масла. Кроме того, скорость вращения этих роликов регулируется таким образом, что обеспечивается вытягивание пряжи между всеми последовательными роликами, как правило, от 0,5 до 1%, причем вытягивание производится на незначительную величину и поддерживается надежный контакт пряжи с этими роликами. Для исключения проскальзывания пряжи Y прижимается к первому ролику 18а дополнительным роликом

20.

Пряжа Y затем продвигается ко второму комплексу 22 роликов 22а — 22g, которые также нагреваются изнутри и скорость вращения которых регулируется а,.алогично первому комплекту рсликов 18. Как правило, скорость вращения роликов peryëèðóåòся таким образом, что обеспечивается вытягивание от 0,5 до 1% между последовательными роликами, как и в случае первой серии роликов 18, Для вытягивания пряжи по мере ее продвижения между двумя группами роликов разность скоростей между комплектом 18 роликов и комплектом 22 роликов (между роликами 1.8а и роликом

22а) может варьироваться. В случае подачи невытянутых пряжей основное вытягивание на первоначальном "участке" зоны вытягивания между первым и вторым комплектом роликов, причем первый комплект 18 роликов доводится до умеренной температуры или вообще не нагревается. В случае "полностью" вытянутых пряжей по существу никакого вытягивания пряжи не производится между первым и вторым комплектами роликов 18 и 22, соответственно, и первый комплект роликов 18 при желании может быть обойден, хотя целесообразно пропускагь пряжу между роликами 18а и 20 для обеспечения надежного захвата пряжи и исключения проскальзывания при последующем вытягивании. Частично вытянутые пряжи обычно следует вытягивать в свободной зоне вытягивания с тем, чтобы общее вытягивание после этого было равным или несколько меньшим, чем "полностью" вытянутые подаваемые пряжи, Как правило, для всех видов подаваемых пряжей второй комплект 22 роликов используется для нагрева пряжи методом кондукции в целях подго товки к конечному этапу вытягивания при повышенной температуре, например. температурах роликов приблизительно вдиэпазоне 150-215ОС.

После прохождения второго комплекта

22 роликов пряжа Y входит в зону вытягивания. обогреваемую двумя печами 24 и 26 соответственно, которые могут действовать по принципу обогрева путем подачи горячего воздуха с возможностью доведения температур печей порядка до 300 С. Последний этап вытягивания, на котором достигается максимальная величина вытягивания, осуществляется в обогреваемой зоне вытягивания. Время пребывания в печах и температура печей таковы, что пряжа Y нагревается до температуры порядка 185ОС, предпочтительно до 180 С, но температура пряди не может превышать или слишком приближаться в точке плавления полиамида. Для осуществления эффективного нагрева температуры печей могут превышать температуры пряжей при типичных скоростях процесса порядка на 130"С. Для полигексаметиленадипамидных пряжей предпочтительные температуры колеблются в пределах порядка 190 — 215"С, а печей — в пределах порядка 220 — 320 С, время пребывания пряжей в печах при этом составляет от 0,5 до 1.0 сек, Точка плавления поли- F -капроамидэ ниже, поэтому предпочтительные температуры пряжей находятся в пределах порядка

190-215 С, а температура печей — в пределах порядка 220-300 С при времени пребывания в печах приблизительно от 0,5 до 1,0 сек, Вытягивание в этой обогреваемой зоне определяется скоростью вращения ролика

22а второй группы 22 роликов и первого ролика 28а третьей группы 28 роликов 28а—

28о, через которые проходит пряжа Y в виде змеевика по выходе из печей 24 и 26. Общая длина вытягивания для всего процесса определяется скоростью вращения первого ролика 18а в первом комплекте роликов, и скоростью вращения первого ролика 28а в третьем комплекте роликов, Этот первый ролик 28а в третьей группе роликов служит знаком окончания зоны вытягивания 16, поскольку, в противоположность первому и второму комплекту роликов, скорость вращения последующих роликов комплекта 28 роликов снижается по мере продвижения пряжи на 0,5 — 1,0%. Таким образом, зона релаксации под общим индексом 30 нэчинается с ролика 28а, В зоне 30 релаксации пряжа расслабляется (то есть ее натяжение снижается под

1834923 соответствующим контролем и ее длина уменьшается) в пределах приблизительно

2-13,5ь, предпочтительно в пределах 2f 00Ь

Прлжа нагревается во время релаксации таким образом, что конечнал температура релаксации пряжи достигает уровня выше порядка 185 С, предпочтительно, по крайней мере, порядка 190 С. Для стимулирования поддержания высокой прочности и модуля пряжи во время релаксации натяжение пряжи должно поддерживаться выше порядка 0,4 г/д.

Предпочтительно, чтобы релаксация осуществлялась постепенно в соответствии с релаксацией пряжи, Первоначальная релаксация может быть произведена на нагретых роликах и преимущественно желательно иметь ряд последовательных этапов релаксации в пределах первоначального периода релаксации.

Ввиду высоких температур, необходимых во время конечного периода релаксации, целесообразно обеспечивать бесконтактный нагрев пряжи в печи, Как проиллюстрировано на чертеже, релаксация осуществляется первоначально с постепенным наращиванием на третьем роликовом комплекте 28. температура которого доводится до порядка 150-215 С. Пряжа затем проходит через релаксационные печи

32 и 34, температура которых составляет порядка ЗОО С. Достижение необходимой температуры конечной релаксации зависит от температуры печей и времени пребывания пряжи в этих печах. Предпочтительно, чтобы температура воздуха в печах превыmana температуру пряжи примерно на

130 C для обеспечения эффективного нагреаа при приемлемых скоростях процесса.

В случае полигексаметиленадипамида предпочтительные температуры пряжи на.ходятся в диапазоне порядка 190-240 С, а температуры печей — порядка 220-320 С; время пребывания пряжи в печи при этом составляет от 0,5 до 1,0 сек. Температура плавления поли- я -капроамида ниже, поэтому предпочтительный диапазон температур пряжи составляет порядка 190-215 С, а печей — порядка 220-300 С; время пребывания пряжи в печах от 0,5 до 1,0 сек, По выходе из печей 32 и 34 пряжа Y проходит через четвертый роликовый комплект 36 из трех роликов 36а-36с в виде змеевика, причем пряжа Y прижимается к последнему ролику 36с дополнительным роликом 38, благодаря чему исключается проскальзывание пряжи. Внутренние поверхности этих роликов могут охлаждаться холодной водой, благодаря чему достигавыдер>киваются по меньшей мере, в течени,;

2 час при относительной влажности

55 + 2 $ и темпера: ре атмосферы

23 + 1 С(74 + 2F) и испытываются при этих же условиях, если нет каких-либо дру40 гих специально оговариваемых условий, Относительная вязкость. Относитель. ная вязкость есть отношение вязкости раствора и растворителя замеряемых в капиллярном вискозиметре и ри температу45 ре 25 С.

Денье. Денье или линейнал плотность есть вес в граммах 9000 м пряжи, Денье измеряется путем продвижения определенной длины пряжи, как правило 45 м, с упа50 ковки многоволоконной пряжи на деньевую бобину и взвешивания на весах с точностью до 0,001 г. Денье затем рассчитывают иэ измеренного веса пряжи длиной 45 м.

Характеристики растяжения. Характе55 ристики растлжения (сопротивление на разрыв, удлинение при разрыве и модуль) измеряется в соответствии с известным изобретением.

30 ется снижение температуры пряжи до уровня, позволяющего ее намотку на п >иoмнoе устройство, Пряжа снова слегка натягивается на ролике 36с с тем, чтобы обеспечить ее стабильное прохождение и избежать какихлибо коробленил на ролике Збв. Общая релаксация, таким образам, определяется разностью скоростей вращения первого ролика 28а третьего роликового комплекта 28 и первого ролика 36а четвертого роликового комплекта 36.

По выходе из зоны 30 релаксации пряжа

Y пропускается через зону 40 обработки по-верхности пряжи, которая может включать струйное устройство (не показано) для присоединения отдельных волокон пряжи, отделочный аппликатор 42 для нанесения покрытия на пряжу или какой-либо другой ее обработки. На приемном устройстве (не показано) множество концов пряжи Y наматывается на соответствующее приспособление для последующей транспортировки v. конечного применения, При применении устройства в соответствии с настоящим изобретением, проиллюстрированного на прилагаемом рисунке, предпочтительные скорости намотки пряжей составляют 150-750 м/мин.

Нижеследующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение, но не ограничивают его область, Методы испытания, Предварительнал подготовка, Перед проведением испыггaHMI укаэанные пряжи

183492:

55

Исходный модуль определяется из наклона линии, проведенной касательно "исходной" части прямой линии кривой зависимости деформации от напряжения, "Исходная" часть прямлй линии определяется как часть прямой линии при 0,5% нагрузки на всю шкалу. Например, нагрузка на всю шкалу составляет 230 кг (50,0 фунтов) для пряжей 600-1400 денье; следовательно, исходная часть прямой линии кривой "напряжение-деформация" будет начинаться с

115 г(0,25 фунта). Нагрузка на полную шкалу составляет 453 r/100 фунтов) пряжей 1800—

2000 денье, а начальная прямолинейная часть кривой будет начинаться на уровне

230 r (0,50 фунтов).

Сухая тепловая усацка. Сухая тепловая усадка измеряется с помощью прибора "Тестрайт", выпускаемого фирмой Testrite Ltd, Халифакс, Англия. Многоволоконная пряжа длиной - 61 см/ - 24 дюйма) заправляется в прибор "Тестрайт" и усадка фиксируется спустя 2 мин при 160 С при нагрузке 0,05 г/д. Исходная и конечная длины определяются при нагрузке 0,05 г/д. Конечная длина замеряется при температуре пряжи 160 С.

Усадка при выпаривании, После снятия поверхностей пряжи с упаковки пряжи и ее образования однометровые образцы пряжи подверга:отся предварительной релаксации в течение 14 — 24 час при относительной влажности 55% и температуре 12,78 С (55 Г), Каждый образец затем завязывается в петлю и его первоначальная длина определяется при нагрузке 1,0 г (тест) 0,111 г/д.

Эти образцы. помещаются в марлевый мешок и затем в ванну кипящей воды на 30 мин. После вынимания образцов из ванны, они подвергаются центрифугированию. Образцы в виде петель затем вынимаются из марлевых мешков, высушиваются в печи с форсированной подачей воздуха при температуре 65 С в течение 1 ч и выдерживаются снова при относительной влажности 55 С, температуре 24,0 С в течение 4-24 час. Конечная длина образца определяется при нагрузке 1,0 г/текс.

1 — F

% усадки =

L х 100, где L — исходная длина петли, F — конечная длина петли.

Двойное лучепреломление и дифференциальное двойное лучепреломление. Оптические параметры волокон в соответствии с настоящим изобретением измеряются в соответствии с методом, описанным в известном техническом решении за некоторыми

45 нижеследующими исклк) ». ичми; д лгпл

4(pния ми

Поскольку волокна в соси пе сп,ии с настоящим изобретением отличаютсA от гаковых в соответствии с известным другой параметр из тех же распределений nil и nl, рассчитываемый при+0,05-0,95 расстоянии от центра до края изображения волокна. необходим для их характеризования. В данном случае + означает противоположные стороны от центра изображения. Двойное лучепреломление Л в каждой точке () (где

i составляет от -0,95 до +0,95) на изображении определяется тем же путем, что и в указанном патенте. В этом случае заданный структурный параметр представляет собой разность Л между центром изображения и точкой 0,90 расстояния от центра до края.

Двойное лучепреломление в центре изображения для любого волокна Л (0,00) определяется как средняя величина двойных лучепреломлений в двух точках, соответствующих 1 = + 0,05: Л (0-00) = Л((-0-05))/2

Аналогично для обеих сторон изображения, соответствующих i = Л / + 0,90, двойное лучепреломление (0,90) определяется: Л (+0,90)=(Л (0,95)

+ (Л 4- 085) )/2 где знак Плюс используется для одной стороны изображения, а знак минус — для другой.

Дифференциальное двойное лучепреломление 0: Л 0,90 — 0,00 затем определяется как:

0: Л 0,90 — 0,00=(Л (+0,90)+ Л (-0,90) /2 — Л 0,00.

Рентгеновские параметры.

Индекс совершенствования кристалла и кажущийся размер кристалла.

Индекс совершенствования кристалла и кажущийся размер кристаллита выводится из рентгеновских диффракционных разверток, Дифракционная картина волокон этих составов характеризуется двумя выдающимися экваториальными рентгеновскими отражениями с пиками, расположенными под углом расстояния приблизительно 20 — 21 и 23 2 О .

Рентгеновские диффракционные картины этих волокон получаются с помощью рентгеновского дифракциометра фирмы

Phillps Electronic instruments, Махва, НьюЙорк, каталожный М PW1075/00 в режиме отражения с применением дифракционнолучевого монахроматора и сцинтилляционного детектора. Данные интенсивности замеряются с помощью интенсиметра и записываются системой сбора и сокращения вычисленных на компьютере данных. Диф15

1834923 ракционные картины получают при следующих установках приборов: скорость развертки 1 2 О в мин; постепенное наращивание 0,025 2 О; диапазон развертки 6-38О, 2 О и анализатор амплитуды импульса, "Дифференциал".

Для измерения индекса усовершенствования кристалла и кажущегося размера кристалла дифракционные данные обрабатываби по программе компьютера, которая сглаживает данные, определяет базовую линию и измеряет позиции и амплитуды пиков.

Рентгеновское дифракционное измерение кристаллического состояния в найлоне

66, найлоне 6 и сополимерах найлона 66 и найлона 6 есть индекс усовершенствования кристьалла — CPI, Отмечается сдвиг позиций двух пиков при 21 и 23 О; с увеличением кристаллличности пики смещаются далее в стороны и приближаются к позициям, соответствующим "идеальным" позициям на основе структуры найлана 66 па

Банну-Гернеру. Этот сдвиг в расположении пиков обеспечивает основу измерения совершенствования кристалла в найлоне 66: (d Й уй внутренний ) — 1

0,189 где d (наружный) и d (внутренний) расстояния "d Брегга для пиков 23 и 21О, соответственно, а знаменатель 0,189 есть величина для d(100) (d/010) для хорошо кристаллизованного найлона 66, как сообщает Випп и

Garner, Prac. Royal Soc, (Лондон), А189, 39, 1947. Эквивалентное и более применимое уравнение на основе значений О имеет .вид:

CPI (2 О (наружный)/2 О (внутренний) - 1) х 546,7

Поскольку найлон 6 имеет .отличную кристаллографическую элементарную ячейку кристаллической решетки, коэффициент для хорошо кристаллизованного найлона 6 тоже отличается и уравнение имеет вид:

СР! = (2 О (наружный) -2 О Н (внутренний)-11 х 509,8

Кажущийся размер кристаллита. Кажущийся размер кристаллита рассчитывается из результатов измерений полуамплитудной ширины пика экваториальных дифракционных пиков, Поскольку два экваториальных пика перекрывают друг

-друга, измерение полуамплитудной ширины основывается на полуширине при полуамплитуде. Для пика 20 -21 позиция полумэксимэльной амплитуды амплитуды пика рассчитывается и величина 2 О для

К вЂ” берется за единицу; .1 — длина волны рентгеновского излучения (в данном случае 1,5418 Д);

P — скорректированная линейная ширина в радианах;

40 Π— половина угла Брогга (половина величины О выбранного пика, полученная из дифракционной картины).

Рентгеновский угол ориентации. Пучок волокон диаметром приблизительно 0,5 мм намотали на держатель образца с большой осторожностью с тем, чтобы волокна располагались по существу параллельно. Затем волокна, намотанные на держатель, подвергали рентгеновскому облучению с помощью

50 рентгеновского генератора (модели 12045

В), выпускаемого фирмой Phlllps Electronic

Instruments. Дифракционную картину в нитей образца засняли на диагностическую рентгеновскую пленку прямой экспозиции

Kodak DeF (каталожный ¹ 154 — 2463) в камере обскура Уорхуса. Каллиматары в камере имеют диаметр 0,64 мм. Время экспозиции продолжалось в течение порядка 15 — 30 мин/или, как правило, столько, чтобы диф5

20 этой интенсивности заменяется на малоу-гловой стороне, Разность между этой величиной 2 . О и величиной 2 О при максимальной амплитуде пика умножается на 2 для получения полуамплитудной ширины йика (или "линии"). Для пика 23О позиция полумаксимэльной амплитуды пика рассчитывается и величина 2 О для этой интенсивности измеряется на стороне большого угла; разность между этой величиной 2 О и величиной 2 О при максимальной амплитуде пика умножается на 2 для получения полуамплитудной ширине пика.

При этом измерении поправка делается только на инструментальное уширение; все другие эффекты уширения примимаются "-a результат размера кристаллита. Если "В"— замеренная линейная ширина образца, скорректираваннаялинейная ширина образца "бета"имеет вид: где "В" — инструментальная постоянная уширения, "В" — определяется путем измерения линейной ширины пика, расположенного приблизительно на 28 2 О на дифракцианной картине, порошкового образца кристалла кремния.

Кажущийся размер кристаллита (ACS) выражается следующим образом; CS =(K А /(P cos О ), где:

1834923

20

35 ракционная характеристика, которую следовало замерить, было зафиксировано при оптической плотности 1,0), Цифровое иэображение дифракционной картины записывалось с помощью видеокамеры. Передаваемые интенсивности калибруются с помощью черных и белых эталонов, уровень серого цвета преобразуются в оптическуюю плотность, Дифракционная картина найлона 66, найлона 6 и полимеров найлона 66 и

6 имеют два выдающихся экваториальных отражения при 2 0 приблизительно 200—

21 и 23, наружное (230С) отражение используется для измерения угла ориентации, Ряд данных, эквивалентный аэимутональному следу через два выбранных экваториальных пика (To есть наружное отра>кение на каждой стороне картины) создается путем интерполяции из файла данных цифрового изображения. Этот ряд строится таким образом, что одна точка данных равняется одной трети одного градуса дуги.

Угол ориентации (ОА) определяется как длина дуги в градусах при полумаксимальной оптической плотности (угол, стягивающий точки по 50 от максимальных пиков, скорректированных на фон. Это вычисляется из числа точек данных между точками полуамплитуд на каждой стороне пика (прин м применяется интерполяция, это не оставляет целого числа). Замеряются об