Как  получается веревка

 

С развитием индустрии и повсеместным внедрением технического прогресса производство веревок значительно упростилось. Как же их делают? Синтетические нити диаметром 1.5 – 2.5 мм заряжают в станок, который собственно и делает всю работу. Вокруг прочной сердцевины выплетается оплетка, готовая веревка затем проходит визуальный и механический контроль, упаковывается и поступает на прилавки магазинов.

В видеоролике процесс производства веревок рассмотрен достаточно подробно.

 

 

Но это технология. А какова же суть процесса получения синтетических волокон? Попробую доступно описать весь этот физико-химический процесс. Сырьем для синтетических волокон является полиамид  –  смола, получаемая из ε-капролактама.

Сразу отступлю. Немного терминов:

Капрон — синтетическое полиамидное волокно, получаемое из капролактама

Ε-капролактам - лактам e-аминокапроновой кислоты, молекулярный вес 113,16. Кристаллы/хлопья белого цвета; tпл 69-70°С, tкип 267°С, плотность 1,02 г/см3;

полиамид - пластмассы на основе синтетических высокомолекулярных соединений, содержащих в основной цепи амидные группы —CONH—

мономер — повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов

Полимеры (от греч. πολύ- — «много» и μέρος — «часть») — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, получаемые путём многократного повторения различных групп атомов, называемых «мономерами», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения

Полиамиды проходят дополнительную обработку растворами концентрированных кислот или очень сильными растворителями. После всех этих процедур полиамиды теряют свои межмолекулярные водородные связи и приобретают способность растворяться в более слабых быстро испаряющихся растворителях (так получают вязкую массу при производстве капрона "мокрым" методом) Причем все эти кислоты из готовой но еще не затвердевшей нити потом легко вымываются водой, спиртами (всем, где есть активный водород) и полиамидные соединения возвращают все утраченные свойства.

Производство капроновой нити

Синтетическую нить можно получить двумя методами:  ”мокрым” и ”сухим”. Эти методы условно обозначены так по методу кристаллизации нити – в растворе либо обдувом.

Получение ”сухим методом ” происходит так. Смолу-полиамид загружают в печь-экструдер, там она расплавляется (t плавления=215-220°С) и нагревается до температуры 270-280°С. Зачем – расскажу чуть позже. Полученный расплав продавливается через фильеры – специальные формы с отверстиями в 0,2-0,3мм.

Вы пользовались кондитерским шприцем? По-крайней мере видели, как красиво на торты выдавливается из него крем. Так вот, эти съемные насадки разного профиля и есть фильеры – если по-научному. Наверное самый понятный пример - мясорубка. Как фарш выходит из нее видели все. И расплав полиамида проходит такую же процедуру, только отверстий не одно, а много. И причем они бывают разной формы, и нити получаются тоже разного профиля для лучшей сцепляемости между собой. Но эти подробности рассматривать не будем, так как это применяется больше в текстильной промышленности. 

Вернемся к нашим веревкам. Получающиеся тонкие нити выходящей из фильер расплавленной смолы необходимо окристаллизовать. Нить из фильеры попадает в вертикальную охлаждающую шахту, где обдувается ”холодным” воздухом. Холодный он конечно условно. Просто его температура ниже, чем температура расплава полиамида. Ниже настолько, чтобы нить из вязкого (почему она и не рвется на выходе из отверстия фильеры) состояния расплава перешла в твердое, но достаточно мягкое и пластичное. И расплав перегревают именно для того, чтобы нить затвердела, но не достаточно остыла.

Если обдувать нити действительно холодным воздухом, то они мгновенно кристаллизуются, молекулы полиамида в них приобретут устойчивые межатомно-межмолекулярные связи и такая нить уже будет непригодна для дальнейшей обработки. Она будет очень прочная, твердая, но при этом очень хрупкая ”на изгиб” и растяжение. Как металл после закалки.

После охлаждения в шахте нить проходит процесс полимеризации. Из шахты нить подается на валки, вращающиеся со скоростью допустим X об/мин. А сразу после них нить попадает на валки, вращающиеся со скоростью У=2Х об/мин, или У=3Хоб/мин, в общем, с большей скоростью. Таким образом, в промежутке между первыми и вторыми валками нить растягивается. И величина ”растяжки” варьируется в пределах 300-600%

Зачем это нужно? В твердом состоянии молекулы полиамида имеют форму зигзага – Z. При плавлении они ее теряют, а при кристаллизации в нити снова принимают прежний ”сморщенный” вид. При растяжении нити в ее кристаллическо-молекулярной структуре происходят изменения: Z-образная форма молекул ”распрямляется”. Говоря по-научному, молекулы ориентируются вдоль одной оси, образуя полимер. Величина растяжения прямо зависит от того, какие физико-динамические свойства необходимо придать нити, а потом и веревке в целом.

Растянутая, полимеризованная и уже окончательно застывшая нить наматывается на бобины. Процесс ”сухой” кристаллизации нитей довольно быстрое дело – нить производится со скоростью 300-600 м/мин

”Мокрым” методом получают нити из полимеров, которые нельзя расплавить без их термического распада, а говоря проще, которые при плавлении просто сгорают. В состояние вязкой субстанции эти полимеры переводят путем растворения их в кислотах и растворителях, и эту массу опять же продавливают через фильеры. Из фильер нити попадают в ванну, наполненную ”не-растворителем”, который и вымывает из молекулярной решетки получившейся нити атомы кислот и растворителей, как уже говорилось выше.

И как и в ”сухом” методе, здесь нельзя полностью вымывать растворитель из нити, нельзя полностью кристаллизовывать нить. Это достигается тем, что в ванну наливают не чистую воду, а раствор воды и растворителя. Причем за их процентным соотношением нужно постоянно следить. Нельзя допустить, чтобы воды было больше, чем нужно. Водой из нити растворитель вымывается только частично, и нить остается эластичной и спокойно проходит процесс ”вытяжки”. Дальнейшая кристаллизация капроновой нити происходит самостоятельно – остатки растворителя самостоятельно благополучно испаряются, уже не изменяя свойств нити, которые она получила при полимеризации.

Нити, полученные при таком способе, имеют более высокие показатели на прочность при изгибе, больше растягиваются.

 

Затем нити, полученные как ”мокрым”, так и ”сухим” способом сплетаются в жгуты диаметром 1,5-2,5мм красят, сушат, и затем из них изготавливают веревку.

.