Спосіб виготовлення неперервних волокон із розплаву термопластичного матеріалу

Винахід відноситься до галузі виготовлення неперервних волокон із розплаву термопластичних матеріалів і може бути використаним в промисловості будівельних матеріалів, хімічній промисловості, металургії та інших галузях, які виготовляють неперервні волокна із розплаву термопластичних матеріалів. Відомий спосіб виготовлення неперервних волокон із розплаву термопластичних матеріалів (Стеклянное штапельное волокно. Я.А. Школьников, Б.М. Полик, Э.П. Кочарь. Изд. «Химия», М., 1969, с.268). Згідно з цим способом, сировину плавлять в печі з послідуючою гомогенізацією розплаву. Гомогенізований розплав подають в фільєрні живильники, де він під дією гідростатичного тиску виходить через фільєрні отвори в навколишнє середовище, утворюючи під фільєрними отворами цибульки, з яких шляхом витяжки добувають неперервні волокна шляхом намотування їх на бобіни, які швидко обертаються. Для підвищення якості волокон їх в процесі витяжки обробляють замаслюванням. Недоліком цього способу виготовлення неперервних волокон є значний діаметр, який для скловолокон досягає від 1 до 3 мікрон, а для неперервних волокон із розплавів гірничих порід 7-12 мікрон. Це суттєво зменшує області застосування неперервного волокна, особливо волокон, виготовлених із термопластичних розплавів з низькою теплопрозорістю. Найбільш близьким за технічною сутністю та ефектом, що досягається, є спосіб і пристрій для виготовлення неперервних скло ниток з пустотами (патент США №3421873, кл.65-1, 1969). Спосіб включає приготування розплаву, формування “ цибульок“ з фільєрних отворів завдяки дії гідростатичного напору розплаву, ви тягування неперервних ниток з “ цибульок“ фільєрних отворів, в які подають через коаксіально змонтовані в фільєрних отворах трубки газ, намотування витягнутих неперервних волокон на бобіни, які обертаються навколо своєї осі, замаслювання витягнути х неперервних волокон та розкладку їх по довжині бобін. Такий спосіб виготовлення неперервних волокон дає можливість виготовляти волокна меншого діаметра із склорозплавів з широкою теплопрозорістю. Для виготовлення волокон з розплавів з вузькою теплопрозорістю цей спосіб виробки неперервних волокон не може бути використаним через значну обривність волокон із-за швидкої втрати стану термопластичності, оскільки інтервал температури формування волокон з гірничих порід на порядок нижче, ніж інтервал термопластичності склорозплавів. Забезпечити більшу довжину зони витяжки також проблематично, оскільки стан термопластичносгі обмежений вузькими температурними рамками для розплавів з гірничих порід. В основу винаходу, що пропонується, поставлена задача створення способу виробки неперервного волокна із розплавів термопластичних матеріалів з вузьким інтервалом виробки, який дає можливість виробляти неперервні волокна зменшеного середнього діаметра. Поставлена задача вирішена тим, що в способі виготовлення неперервних волокон із розплаву термопластичних матеріалів, який включає приготування розплаву, формування цибульок з розплаву безперервно діючим гідростатичним тиском розплаву, ви тягування із цибульок безперервно діючим зусиллям неперервних волокон, замаслювання їх і намотування на обертаючі навколо своєї осі бобіни, розкладку неперервних волокон по довжині бобін, згідно з винаходом, виготовлення неперервних волокон проводять в неперервному режимі за декілька послідовно виконуваних дій витягування з додатковим нагрівом попередньо витягнутих волокон до термопластичного стану з забезпеченням однакової швидкості для кожної з дій витягування волокон плюс додаткової швидкості для їх утонення по діаметру. Виготовлення неперервних волокон із розплаву в декілька прийомів забезпечує досягнення зменшення діаметра неперервного волокна - тобто збільшення якості неперервного волокна. Одночасно досягається підвищення продуктивності виробки за рахунок того, що відпадає потреба затрат часу на переходи від виконання попереднього прийому до наступного, наприклад, від витяжки первинного волокна до витяжки, яка забезпечує зменшення діаметра первинного волокна. Це дає можливість підвищити продуктивність виробки. Додаткове нагрівання витягнутого первинного волокна до термопластичного стану дає можливість зменшити діаметр волокна при одночасному зменшенні обривності витяжки. Забезпечення однакової швидкості витяжки волокон зменшеного діаметра в кожному із прийомів дає можливість реалізувати виготовлення волокон в неперервному режимі. В процесі проведення експериментів використовувалася установка ВАТ “НДІ склопластиків і волокна”, представлена в вигляді тигля для приготування і виробки неперервного волокна з розплаву термопластичного матеріалу з фільєрним отвором знизу, під яким встановлені валки, що швидко обертаються. Нижче цих валків монтувався термопристрій для доведення витягнутої неперервної нитки до термопластичного стану, нижче якого монтували пристрій намотування попередньо витягнутих неперервних волокон на бобіни. При цьому було досягнуто значне зменшення діаметра неперервного волокна, що видно з наведеної таблиці проведених експериментів (таб.1) Як видно з таблиці 1, при витяжці неперервного волокна за два прийоми його середній діаметр зменшився з 7 до 3,5мікрон. При цьому швидкість витягування витримувалася однаковою. Сумарна швидкість витягування неперервного волокна практично збільшувалася в два рази. Таким чином, діаметр первинного волокна при повторному нагріві його з доведенням до термопластичного стану може бути зменшеним в два рази. При цьому енергозатрати на отримання неперервних волокон незначно збільшуються, оскільки підігрів волокна повторно з приведенням його до термопластичного стану потребує додаткових енергозатрат. Однак, зменшення діаметра майже в 2 рази виготовлених волокон в цьому способі доцільне і практично виправдане, оскільки це дає можливість отримати нитки із мінеральних розплавів з вузьким інтервалом виробки, радіус загину яких значно менший, ніж у волокон, виготовлених традиційним методом. Такі нитки можуть бути широко використаними для прошивання матеріалів з термостійких волокон, здатних витримува ти температури до 700°С і вище. Це дає можливість суттєво розширити застосування термостійких матеріалів шляхом виробки термостійких матеріалів для виготовлення термостійкого одягу, палаток, фільтруючих високотермостійких матеріалів, термостійких звукоізоляційних матеріалів. Таблиця Перша дія Друга дія Швидкість Діаметр отриманих витяжки, м/с неперервних волокон, мікрон 12 5-12 Питома швидкість витяжки Діаметр отриманих при нагріванні до 1200°С м/с неперервних волокон, мікрон 12-10 2-5