Способ получения синтетической нити для производства технических тканей с возможностью идентификации

Способ получения синтетической нити для производства технических тканей с возможностью идентификации

Реферат

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности производству синтетических нитей для изготовления технических тканей.

Заявленное изобретение направлено на разработку способа получения синтетических нитей, пригодных для изготовления технической ткани, которая затем может быть использована в конструкциях балластирующих устройств трубопроводов, в частности газопроводов большого диаметра (и большой протяженности).

Балластирующие грунтозаполняемые устройства газопроводов эксплуатируются в сложных климатических условиях при значительных силовых нагрузках на текстильные элементы балластирующих устройств. Экстремальные условия эксплуатации предъявляют высокие требования к качеству нитей, которые используются при изготовлении указанной технической ткани.

Кроме того, необходимо гарантировать, что на всем протяжении трубопровода, в частности на протяжении газопровода, снабженного балластирующими устройствами, использована ткань именно из нитей проверенного качества. Несанкционированная замена ткани на аналогичную ткань из нитей более низкого качества может повлечь за собой аварийную ситуацию на линии газопровода, поэтому требуется создать простой и надежный способ контроля качества нити, в частности обеспечить возможность идентификации синтетической нити в составе технической ткани и в изделиях, изготовленных из нее.

Из уровня техники известны изделия, снабженные защитной маркировкой.

Из патента RU 2163197 от 20.02.2001 известно изделие с защитой, такое как бумажный документ, содержащий в своей структуре внедренную в него защитную нить, включающую в свой состав люминофоры, свойства которых проявляются при облучении документа ультрафиолетовым или инфракрасным источником излучения, что позволяет установить подлинность документа. В описании патента RU 2163197 не раскрывается ни состав нити, ни технология введения в нее люминофора. Кроме того, защитная маркировка, соответствующая данному техническому решению, не предназначена для использования в технических тканях, производимых в больших объемах и эксплуатируемых в сложных климатических условиях, для которых технологические приемы, раскрытые в патенте RU 2163197, не пригодны.

Из патента RU 2216613, опубликованного 20.11.2003 (патентообладатель: Объединение "Гознак"), известна швейная защитная нить для прошивания документов специального назначения, позволяющая защитить их от подделки при улучшенных пошивочных свойствах, а также способ ее изготовления. Швейная защитная нить выполнена из синтетических термопластичных полимеров и состоит из 2-3 комплексных крученых нитей, строщенных и скрученных вместе. Исходные пневмосоединенные комплексные нити имеют одинаковую линейную плотность 20-30 текс, число пневмосоединений 20-50 на 1 м и крутку 420-600 кручений на 1 м, причем одна из комплексных нитей бесцветна или окрашена видимыми в дневном свете красителями, а остальные нити окрашены люминесцирующими красителями, при этом концентрация красителя в каждой нити составляет 0,01-0,15 мас.%. Краситель вводится в полимер на поверхность гранул перед экструзией. Гранулированный термопластичный полимер (полиамид, полиэтилентерефталат) смешивают с красителем в скоростном смесителе со скоростью вращения 750-1000 об/мин, время смешения от 3 до 10 мин. Во время смешивания полимера с красителем в смесителе происходит разогревание полимера до 65-70°С из-за трения гранул друг с другом, вследствие чего полимер размягчается и краситель связывается с поверхностью полимера так, что не происходит его осыпания с гранул.

Способ изготовления защитной нити по патенту RU 2216613 выбран в качестве наиболее близкого аналога заявленного изобретения. Защитная нить по патенту RU 2216613 является швейной нитью и предназначена для прошивания документов. Она обладает улучшенными пошивочными свойствами, а именно имеет высокую разрывную прочность и низкую распушиваемость конца, однако данная нить имеет сложную структуру, высокую себестоимость, что делает ее малопригодной для изготовления технической ткани для грунтозаполняемых конструкций. Введение красителя в исходный полимер перед формованием нити обуславливает высокий расход красителя и существенно сокращает выбор красящих веществ, поскольку немногие органические красители способны выдержать нагрев до 290°С и выше (соответствующий температуре расплава полиэстера при формовании нити).

Заявленное изобретение позволяет преодолеть указанные недостатки способа получения известной нити.

Из уровня техники известны бесцветные при дневном освещении органические люминофоры, например, их состав и свойства описаны в следующих патентных документах: RU 2287007, RU 2039745, SU 681792, DE 2209872, US 3169129, US 3658817.

В патенте RU 2039745 раскрыт состав органических люминофоров зеленого или желто-зеленого свечения, состоящих из 2-(2-арилсульфониламинофенил)-4Н-3,1-бензоксазин-4-онов. Но ни из одного из указанных документов не известно использование органических люминофоров для идентификации нитей в ткани или в изделиях из ткани, в частности, при эксплуатации ткани в сложных климатических условиях

Из уровня техники хорошо известны средства и методы аналитической химии, в частности качественный и количественный химический анализ органических веществ, позволяющий идентифицировать даже следы искомого вещества по его качественной (характеристической) реакции, проведенной с использованием реагента-индикатора.

В качественном анализе используют легко выполнимые характерные химические реакции, при которых наблюдается появление или исчезновение окрашивания, выделение или растворение осадка, образование газа и др. Качественные реакции должны быть как можно более селективны и высокочувствительны, чтобы при проведении этих реакций можно было бы однозначно подтвердить наличие идентифицируемого вещества (см. В.Ф.Иванов и др. «Химическая идентификация веществ», СПб, издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2002 г., стр.3-7).

Однако, чтобы воспользоваться какими-либо качественными реакциями для решения задачи идентификации нити в ткани или в изделии из нее, требуется предварительно ввести в нить (или на нить) вещество, определяемое по качественной реакции, так, чтобы не снизить ни качество нити, ни качество ткани, но в тоже время, чтобы иметь возможность обнаружить добавку в любом образце, вырезанном из проверяемой ткани. Указанная задача решается в заявленном изобретении.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности идентификации синтетической нити из полиамида или из полиэстера в составе технической ткани и в изделиях, изготовленных из нее.

Вторым техническим результатом изобретения является сохранение высокого качества и прочностных свойств синтетической ткани при нанесении на полиамидные или полиэфирные нити средства идентификации.

Еще одним техническим результатом является обеспечение высокой производительности и технологичности процесса нанесения на полиамидные или полиэфирные нити средства их идентификации в условиях большого объема производства.

Для решения поставленной задачи и обеспечения технического результата предложен способ получения синтетической нити для производства технических тканей линейной плотностью 93-187 текс, преимущественно для изготовления балластирующих устройств газопроводов, отличающийся тем, что нить получают из расплава полиамида или полиэстера продавливанинем через фильеру, после выхода из фильеры элементарные нити остужают и наносят на них замасливатель в количестве 0,5-1,5%, при этом в замасливатель вводят добавку, свойства которой проявляются в готовой ткани с обеспечением возможности идентификации нити.

В первом варианте реализации заявленного способа в качестве добавки к замасливателю используют люминофор, а для идентификации нити используют освещение ткани источником ультрафиолетового излучения. Предпочтительно освещение ткани осуществляют источником ультрафиолетового излучения с длиной волны 365-366 нм.

Во втором варианте реализации заявленного способа в качестве добавки к замасливателю используют химический индикатор, а для проявления свойств добавки используют соответствующий индикатору химический реагент, дающий качественную (характеристическую) реакцию, позволяющую идентифицировать введенную в замасливатель добавку.

Для подтверждения соответствия условиям эксплуатации полученную нить проверяют, в частности, на снижение разрывной нагрузки в испытаниях на устойчивость при циклических термовлажностных воздействиях. Снижение разрывной нагрузки нити при указанных испытаниях не должно превышать величину 3,6% от первоначальной прочности.

Кроме того, полученную нить проверяют на морозостойкость. При испытаниях на морозостойкость снижение ее разрывной нагрузки от первоначальной не превышает 3,1%.

Пример 1.

При реализации заявленного способа синтетическая нить для производства технической ткани для балластирующих устройств трубопровода была изготовлена из расплава поли-ε-капроамида с использованием замасливателя, содержащего добавку, свойства которой проявляются в готовой ткани и обеспечивают возможность идентификации нити.

Гранулят полимера подали в экструдер, в котором его расплавляли при температуре плавления 265°С и перемешивали добавками термо- и светостабилизаторов.

Расплав полимера продавливали через многоканальную фильеру под давлением до 100 атм. После выхода из фильеры элементарные нити остужали для их отверждения. Затем на них наносили замасливатель путем контактирования нитей с валиком, погруженным в ванну с замасливателем. В качестве добавки к замасливателю использовали бесцветный органический люминофор желто-зеленого свечения, состоящий из 2-(2-арилсульфониламинофенил)-4Н-3,1-бензоксазин-4-онов в количестве не более 10 мас.%.

Затем элементарные нити собирали в комплексную нить. Комплексную нить подвергали вытягиванию на четырех парах вытяжных валков. Готовые комплексные нити наматывали на выходные паковки и направляли на изготовление технической ткани для пошива грунтозаполняемых конструкций.

При создании данного изобретения было обнаружено, что более предпочтительным является введение в замасливатель органического фотолюминофора, бесцветного при дневном освещении, люминесцирующего в видимой области спектра в условиях облучения источником ультрафиолетового излучения. Дело в том, что плотность органических фотолюминофоров находится в диапазоне 1,0-1,1 г/см³, то есть близка к плотности замасливателя, что способствует получению его стабильной консистенции.

Введение в замасливатель органического фотолюминофора повышает стабильность полимерной основы нити и ее устойчивость к действию ультрафиолета. Введение люминофора в полимерное замасливающее покрытие нити позволяет преобразовать энергию ультрафиолетового света в безвредное для полимера нити излучение в видимой области спектра. Таким образом, использованное в данном изобретении средство идентификации нити, содержащее органические люминофоры, не ухудшает ее прочностные характеристики, а, наоборот, способствует обеспечению повышения стойкости и стабильности полимерной основы нити. Отметим, что указанное свойство является дополнительным техническим результатом данного изобретения.

Кроме того, при введении органического люминофора в качестве средства идентификации полиамидной или полиэфирной нити приходится учитывать, что нити, как правило, уже содержат оптические отбеливатели, входящие в состав светостабилизаторов.

Оптические отбеливатели тоже являются органическими люминофорами, обладающими сине-голубой флуоресценцией.

Таким образом, при наличии оптического отбеливателя цвет индикатора при ультрафиолетовом освещении будет представлять собой сложение цвета свечения выбранного люминофора с голубым свечением оптического отбеливателя, присутствующего в расплаве полимера до получения синтетической нити. То есть при введении индикатора желтого свечения в замасливатель оптически отбеленной нити получим результирующее зеленое свечение. Также с любым другим люминофором в индикаторе следует учитывать искажение его цвета оптическим отбеливателем, если известно, что он присутствует в составе синтетической нити.

При разработке данного изобретения было установлено, что широко распространенные неорганические люминофоры меньше подходят для идентификации нитей технической ткани в соответствии с заявленным изобретением, однако в некоторых случаях их также можно использовать. Неорганические люминофоры представляют собой минеральные порошки, которые плохо измельчаются, кроме того, при истирании они постепенно теряют люминесцентные свойства из-за разрушения кристаллической структуры. Более того, они имеют более высокую плотность по сравнению с органической основой замасливателя, что вызывает затруднения с обеспечением стабильности свойств замасливателя, то есть трудно получить устойчивую во времени консистенцию замасливателя, который был бы не склонен к образованию осадка.

Пример 2.

При осуществлении способа получения полиамидной нити, как описано в примере 1, в качестве добавки к замасливателю использовали вещества на основе следующих индикаторов: глицерина, резорцина, салициловой кислоты, крезолов, пирокатехина, гидрохинона и фенолсульфокислоты.

Из полученной нити изготавливали образцы ткани.

Свойства указанных добавок обнаруживали в готовой ткани по качественным цветным реакциям на соответствующие реагенты. Для резорцина, салициловой кислоты, крезолов, пирокатехина, гидрохинона и фенолсульфокислоты реагентом выбрали хлорид железа трехвалентного.

При действии хлоридом железа (III) (или Fe3+) на растворы резорцина, салициловой кислоты или крезолов образуются комплексные соединения, которые в зависимости от состава и значения водородного показателя раствора (рН) окрашены в синий или фиолетовый цвет. Окраска комплексов Fe3+ с производными пирокатехина имеет зеленый цвет; гидрохинон дает сине-черную; фенолсульфокислоты - красную или пурпурную окраску.

В качестве индикатора, добавленного к замасливателю, можно использовать многоатомный спирт, например глицерин, представляющий собой густоватую маслянистую прозрачную жидкость.

Реагентом на многоатомный спирт, в частности на глицерин, может служить раствор гидроксида меди Сu(ОН)₂. Результатом реакции глицерина и гидроксида меди будет окрашивание ярко-синего цвета - это глицерат меди.

Другим индикатором может служить уксусный альдегид (ацетальдегид), свойства которого проявляются при нанесении на ткань нескольких капель раствора фуксинсернистой кислоты. Через несколько минут на ткани появляется розово-фиолетовая окраска.

Приведенные сочетания пар индикаторов и реагентов не исчерпывают весь спектр качественных химических реакций, пригодных для идентификации нитей в тканях по добавкам к замасливателю. В каждом конкретном случае состав и концентрация индикаторов и реагентов подбирается и оптимизируется империческим путем.

Вывод.

Заявленное изобретение позволяет гарантировать, что при любой протяженности изделий из технической ткани для изготовления указанных изделий использована ткань именно из нитей, выбранных заказчиком.

Кроме того, выбранное средство идентификации обеспечивает сохранение высокого качества нитей и прочностных свойств синтетической ткани из полиамидных или полиэфирных нитей.

1. Способ получения синтетической нити для производства технических тканей линейной плотностью 93-187 текс преимущественно для изготовления балластирующих устройств газопроводов, отличающийся тем, что нить получают из расплава полиамида или полиэстера продавливанием через фильеру, после выхода из фильеры элементарные нити остужают и наносят на них замасливатель в количестве 0,5-1,5%, при этом в замасливатель вводят добавку, свойства которой проявляются в готовой ткани с обеспечением возможности идентификации нити.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки к замасливателю используют люминофор, преимущественно бесцветный органический люминофор.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки к замасливателю используют химический индикатор.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что для проявления свойств добавки используют соответствующий индикатору химический реагент.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что для идентификации нити используют освещение ткани источником ультрафиолетового излучения.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что освещение ткани осуществляют источником ультрафиолетового излучения с длиной волны 365-366 нм.