Эти волокна представляют для производства обмоточных и монтажных проводов значительный интерес, так как они являются одним из заменителей натурального шелка. Они изготовляются как из капроновой смолы, так и из смолы анид (найлона), причем в кабельной промышленности применяются только капроновые волокна. Существует также производство энантового волокна, полиамид которого получается поликонденсацией аминоэнантовой кислоты:
Формование полиамидных волокон производится из расплава. Скорость формования зависит от номера волокла и значительно выше, чем у других типов волокон (до 1 000 м/мин). При расплавлении капроновой смолы перед прядением в ней вновь появляются низкомолекулярные фракции, которые удаляются из волокна промывкой и сушкой.
Формование волокна анид производится при более высокой температуре, чем волокна капрон (температура плавления смолы капрон 214—218°C, смолы анид 252—256 °C). Однако образования мономеров при этом не наблюдается, поэтому процесс производства этого волокна является более простым, так как отпадает необходимость промывки и сушки.
Полученные после прядения полиамидные волокна обладают сравнительно небольшой разрывной прочностью. На вытяжных машинах это волокно подвергается растягиванию в 3—4 раза; предел прочности при растяжении сильно возрастает (до 50—60 кгс/мм2), а удлинение при разрыве уменьшается в несколько раз и составляет у такого волокна 19—30%. Плотность полиамидных волокон 1,14—1,17 г/см3, т. е. значительно ниже плотности натурального шелка (1,37 г/см3) и различных искусственных волокон.
Полиамидные волокна обладают малой гигроскопичностью; так, при 65% относительной влажности воздуха содержание влаги в полиамидных волокнах составляет примерно 3,8%, в натуральном шелке 11%, ацетатном шелке 6% и в вискозном шелке 14%. При 90% влажности воздуха полиамидные волокна содержат около 5,7% воды, а натуральный шелк 20%. При увлажнении полиамидные волокна теряют всего 5—10% разрывной прочности, т. е. меньше, чем ряд других синтетических волокон.
Полиамидные волокна стойки против действия щелочей, органических кислот, спиртов, бензина, сероуглерода, четыреххлористого углерода и др. Эти волокна растворяются в крезоле, муравьиной и карболовой кислотах. Полиамидные волокна достаточно стойки против слабых растворов минеральных кислот, однако более или менее концентрированные растворы серной, соляной и подобных им кислот расщепляют некоторые полиамиды на двухосновные кислоты и диамины.
Нагревостойкость полиамидных волокон несколько выше, чем натурального шелка, хлопчатобумажного волокна и ряда других естественных и синтетических волокон.
Рис. 8-2. Примерные изменения сопротивления изоляции монтажных проводов марки МГШД в зависимости от времени при 125 °C.
1 — провод, изолированный матированным капроновым волокном; 2 — то же, но блестящим капроновым волокном; 3 — то же, но натуральным шелком.
При соприкосновении с пламенем полиамидные волокна плавятся, но воспламеняются с большим трудом. При удалении из пламени расплавленные волокна затвердевают в виде комочков, не распространяя горение. Полиамидные волокна обладают высокой морозостойкостью. Испытания показали, что при —50 °C их разрывная прочность увеличивается.
Наконец, полиамидные волокна устойчивы против воздействия микроорганизмов. В одном из опытов после трехнедельного пребывания в почве, удобренной питательными веществами и содержащей большое количество анаэробных (не требующих для своей жизни- деятельности кислорода воздуха) бактерий, полиамидные волокна почти не изменили своей разрывной прочности, в то время как хлопчатобумажные волокна полностью разрушились. Полиамидные волокна обладают высокой гибкостью и стойкостью против действия истирания, значительно превосходя в этом отношении вискозу, волокна из Офиров целлюлозы, стекловолокно и пр.
Устойчивость полиамидных волокон к действию света сравнительно невелика. Полиамидные волокна уступают в этом отношении большинству других волокон, превосходя лишь натуральный шелк.
Термопластичность капронового волокна, как и многих других волокон из термопластов, значительно выше, чем у натурального шелка, хлопчатобумажной пряжи и т. п.
Электроизоляционные свойства полиамидных волокон значительно ниже, чем у волокон из эфиров целлюлозы. Сравнительные данные для пленок из различных материалов приведены в табл. 8-4.
Повышенные значения tg δ и ε капроновых пленок объясняются полярностью образующей их смолы. Этим же и особенно наличием в смоле низкомолекулярных фракций объясняется ход зависимости этих характеристик от температуры. Сопротивление изоляции обмоток из полиамидных волокон весьма значительно снижается с повышением температуры. В этом отношении капроновое волокно весьма существенно отличается от натурального шелка и ряда других искусственных и натуральных волокон. При последующем снижении температуры величина сопротивления изоляции этих проводов восстанавливается до первоначальной величины. При длительном пребывании при повышенной температуре по истечении некоторого промежутка времени сопротивление изоляции проводов, обмотанных капроном, также начинает постепенно повышаться (рис. 8-2), причем чем выше температура выдержки провода с капроновой изоляцией, тем больше времени проходит до начала возрастания сопротивления изоляции.
Электрическая прочность обмоточных проводов с капроновой изоляцией как в обычных комнатных условиях, так и после длительного пребывания в условиях 100 % -ной относительной влажности воздуха или при 125 °C примерно такая же, как и у проводов, изолированных натуральным шелком, при одинаковой толщине изоляции.
Для обмоточных проводов исключительно важно, чтобы обмотка волокнистыми материалами имела минимальную толщину. Если для обмотки применить обычное (чулочное) капроновое волокно метрического номера 200 из 12 элементарных нитей, то толщина изоляции такой одинарной обмотки (D—d) составит около 0,08— 0,09 мм, что не удовлетворяет требованиям ГОСТ 16507-70. Если для обмотки проводов диаметром 0,20 мм и выше применить такое же капроновое волокно, но с числом круток не более 30 на 1 м, то можно получить толщину изоляции даже меньшую, чем при применении натурального шелка, и во всяком случае удовлетворяющую требованиям указанного ГОСТ.
Такое волокно в соответствии с ТУ 1269-54 изготовляется метрического номера 200 и состоит из 12 элементарных волокон, скрученных с числом круток не более 10—30 на 1 м.
Для изолирования проводов диаметром 0,10—0,20 мм разработано капроновое волокно метрического номера 64, состоящее из 39 элементарных волокон. Такое капроновое волокно в соответствии с ТУ 1269-54 также должно иметь не более 10—30 круток на 1 м и поэтому обладает высокой настильностью.
Оба эти вида волокон в зависимости от равномерности метрического номера, количества порванных элементарных волокон и некоторых других показателей выпускаются трех сортов. У всех волокон разрывная длина должна быть не менее 39 км и удлинение при разрыве не более 22—28%.
При обмотке тонких медных проводов иногда наблюдается перекрутка медной проволоки из-за упругой деформации нитей натурального шелка. Эта перекрутка возможна и при применении капроновых волокон.
Особенностью капроновых волокон является и то, что при одинаковом растягивающем усилии деформация их значительно больше, чем у натурального шелка. Так, при напряжении 35 кгс/мм2 натуральный шелк вытягивается всего на 4%, а новое капроновое волокно на 18%. Это обстоятельство следует учитывать при обмотке тонких проводов новым капроновым волокном, так как этот процесс происходит при очень большой скорости вращения обмотчика (до 8 400 об/мин и более) и поэтому нить может испытывать значительные растягивающие усилия. Большая затяжка провода нитью недопустима, так как это увеличивает жесткость провода и приводит к образованию так называемых «восьмерок». Устранения последних, а также прекращения разлохмачивания концов обмотки нетрудно достигнуть, если готовые провода, намотанные на металлические катушки, подвергнуть тепловой обработке при 140—150 °C в течение 4—5 ч. В этом случае упругие деформации переходят в остаточные и образования «восьмерок» не происходит.
Исследования, проведенные во ВНИИКП, показали, что волокно анид не имеет никаких преимуществ в сравнении с волокном капрон и уступает ему по нагревостойкости. Этими же исследованиями было установлено, что разработанное у нас полиамидное волокно энант по электроизоляционным свойствам и нагревостойкости превосходит волокна капрон и анид. При организации промышленного производства этого волокна оно должно найти применение в кабельной промышленности, так как обладает, кроме того, повышенными механическими характеристиками.
