CN103147142B - 一种用于加工渔业绳网的复合丝的制造方法 - Google Patents

一种用于加工渔业绳网的复合丝的制造方法 Download PDF

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一种用于加工渔业绳网的复合丝的制造方法，本发明采用搅拌机、双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、两次牵伸电加热牵伸机、使用力矩电动机的收丝机、分丝机、纺丝级干燥HDPE树脂、纺丝用纳米级干燥TiO2和纺丝用松节油助剂，其特征是将纺丝级干燥HDPE树脂、纺丝用纳米级干燥TiO2和纺丝用松节油助剂混合，混合后的混合料用搅拌机拌匀，拌匀后的混合料经双螺杆挤出机造粒，粒料经单螺杆挤出机料筒熔融挤出，熔融挤出的初生复合丝经过冷却和预牵伸，预牵伸复合丝经电加热牵伸机进行热牵伸后，以使用力矩电动机的收丝机收卷复合丝丝束；复合丝丝束在分丝张力为复合丝断裂强力的10%～18%下经分丝机分丝为渔业绳网加工用复合丝。

Description

一种用于加工渔业绳网的复合丝的制造方法
技术领域
本发明涉及水产技术领域中渔业绳网用的复合丝的制造方法。
背景技术
纤维材料是水产技术领域加工渔业绳网的重要材料，其性能对渔业生产的安全性及其综合效益起着关键作用。绳网加工用的纤维材料的耐老化性、断裂强度和结节强度优劣对渔业原材料消耗以及碳排放有着十分重要的影响，以高断裂强度、高结节强度、耐久性好以及适配性好的纤维材料加工的绳网可在渔业生产中实现节能降耗，从而发展气候友好型低碳渔业。目前，普通渔用乙纶单丝（简称渔用PE单丝）是现有渔业绳网加工的主要纤维材料。普通渔用PE单丝以高密度聚乙烯（HDPE）树脂为原料、纺丝加热介质为水、采用传统的熔融纺丝工艺，所生产的普通渔用PE单丝存在断裂强度较低、结节强度较低、结强利用率低于70%、耐久性较差以及适配性较差等缺陷，导致其下游绳网产品在渔业生产中易于断裂或破损，给渔民或养殖户造成巨大损失，也难以满足发展低碳渔业的需要。为适应渔民或养殖户的生产要求和发展低碳渔业，水产技术领域迫切需要一种断裂强度高、结节强度高、结强利用率高、耐久性好以及适配性好的渔业绳网加工用的高性能复合丝。但是在目前渔业绳网的原材料加工中，还没有高性能复合丝的制造方法，一种用于加工渔业绳网的复合丝的制造方法是现有水产技术领域的技术难题，因此，解决渔业绳网加工用高性能复合丝制造方法对于提高整个水产行业渔业绳网的安全性和科技含量、增加渔业绳网的耐久性和适配性、降低渔业绳网原材料消耗以及渔业生产中的碳排放都具有十分重要的意义。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种用于加工渔业绳网的复合丝的制造方法，为低碳渔业提供断裂强度高、结节强度高、耐久性和适配性好、结强利用率高于70%的绳网加工用高性能复合丝，以提高渔业绳网的安全性、增加渔业绳网的适配性能、提升渔业绳网科技含量、降低渔业绳网原材料消耗、减少渔业中的碳排放，推动渔业节能减排。
本发明的技术方案采用搅拌机、双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、两次牵伸电加热牵伸机、使用力矩电动机的收丝机、分丝机、纺丝级干燥HDPE树脂、纺丝用纳米级干燥二氧化钛（TiO2）和纺丝用松节油助剂，其特征是将过筛处理后纺丝级干燥HDPE树脂、纺丝用纳米级干燥TiO2和纺丝用松节油助剂混合，纺丝级干燥HDPE树脂熔融指数应满足0.6g/10min～1.5g/10min；纺丝用纳米级干燥TiO2的平均粒径不大于60nm，添加量为纺丝级干燥HDPE树脂重量的0.5‰～2.2‰；纺丝用松节油助剂添加量为纺丝级干燥HDPE树脂重量的0.3%～0.4%；纺丝级干燥HDPE树脂、纺丝用纳米级干燥TiO2和纺丝用松节油助剂混合后的混合料用搅拌机搅拌至料都拌匀为止，拌匀后的混合料经双螺杆挤出机进行两次挤出造粒，获得共混物粒料；单螺杆挤出机的螺杆长径比为25:1，螺杆转速范围为12rap/min～120rap/min，过滤板厚度10mm，过滤板上的小孔直径1.8mm，过滤网采用120目的铜丝网、80目铁丝网各一层；共混物粒料经单螺杆挤出机料筒电加热区的第1区、第2区、第3区、第4区的温控范围为分别为177℃～180℃、242℃～246℃、263℃～267℃、273℃～278℃熔融挤出，从喷丝孔熔融挤出的初生复合丝经过水温25℃～31℃冷却水箱低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸复合丝经95℃～98℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、109℃～113℃高温第二牵伸热油浴槽和第三牵伸辊进行热牵伸，高温第二牵伸热油浴槽以食用植物油或乙二醇作为牵伸加热介质，预牵伸复合丝通过两次牵伸电加热牵伸机进行上述两次热牵伸总倍数控制在10.0倍～11.6倍后采用5.6kg/cm2～5.9kg/cm2高压气流除油后快速冷却，以使用力矩电动机的收丝机收卷复合丝丝束；复合丝丝束在分丝张力为复合丝断裂强力的10%～18%下经分丝机分丝为渔业绳网加工用复合丝。
本发明的突出特点是在纺丝级干燥HDPE树脂母料中添加特殊比例的纺丝用纳米级干燥TiO2和纺丝用松节油助剂，通过双螺杆挤出机共混造粒后再采用特殊纺丝工艺加工出适合水产技术领域低碳渔业绳网加工用的高性能复合丝。本发明特殊比例的纺丝用纳米级干燥TiO2的添加，提高了产出复合丝的耐老化性、耐久性、适配性以及拉伸力学性能（包括断裂强度和结节强度）；低质量比TiO2工艺技术路线，迎合了渔业大宗纤维材料产品的性价比要求，在确保纺丝成本增加很少、纺丝过程顺利的同时，提高了复合丝的综合性能和性价比；本发明采用的特殊纺丝工艺也提高了复合丝的断裂强度、结节强度、结强利用率、耐久性以及适配性。本方法制造的复合丝耐老化试验及生产试验结果表明，在使用条件相同的前提下，以本方法制造的复合丝的耐老化性好，老化一段时间后，本方法制造的复合丝的断裂强度保持率高于普通渔用乙纶单丝，以本方法制造的渔业绳网的耐老化性优于普通渔用乙纶单丝绳网。本方法制造的复合丝产品较现有技术普通渔用乙纶单丝具有性价比和综合性能优势，大大提高了其编织的绳网产品的性价比和综合性能（包括耐久性、适配性以及拉伸力学性能）。以本方法制造的复合丝编织的绳网产品的渔用适配性好、耐久性好、性价比高。本方法制造的复合丝老化试验及生产试验结果表明，在使用条件相同的前提下，以本方法制造的复合丝的耐老化性好，其制造的渔业绳网的耐老化性优于普通渔用乙纶单丝，老化一段时间后，本方法制造的复合丝的断裂强度保持率高于普通渔用乙纶单丝。实验室力学性能试验结果表明，以本方法制造的线密度为313D的复合丝的断裂强度、结节强度、断裂伸长率分别为8.67g/D、6.84g/D和13.3%，较现有SC 5005《渔用乙纶单丝》标准合格品指标分别提高46.9%、67.6%，复合丝结强利用率高达78.9%（即复合丝的结节强度对其断裂强度的比值为78.9%），由于以本方法制造的复合丝的结强利用率高于70%，高结强利用率的复合丝非常适合于低碳渔业网片的编织以及网具的加工制作，复合丝的断裂伸长率为13.3%，非常适合高性能渔业绳网及其网具的抗冲击性需要。在网片强力相同以及使用条件相同的前提下，以本方法制造的复合丝的下游（即后一道工序）网片产品来替代网目大小相同的普通渔用乙纶单丝网片，可使网片目脚粗度减小、网片耐久性和适配性提高、相同面积及相同缩结系数下的网片重量减轻、相同面积及相同缩结系数下的网片原材料消耗减少。在网片强力相同以及使用条件相同的前提下，以本方法复合丝的下游（即后一道工序）网片产品来替代网目大小相同的普通渔用乙纶单丝网片，可使相同面积、相同缩结系数及相同拖曳条件下网片拖曳所需的能耗和水阻力减小，可减少网片装备后的渔业生产中的能耗和水阻力，从而实现渔业生产的节能降耗和低碳排放。在网纲破断强力相同以及使用条件相同的前提下，以本方法加工的复合丝的下游网纲产品来替代普通渔用乙纶单丝网纲，可使网纲公称直径、线密度和重量减小、网纲耐久性和适配性提高、等长度网纲用原材料消耗减少，实现网纲装备后渔业生产中所受的水阻力减小，能耗减少，从而实现渔业生产的低碳排放，发展低碳渔业的技术效果非常明显。
具体实施方式
本发明采用搅拌机、双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、两次牵伸电加热牵伸机、使用力矩电动机的收丝机、分丝机、纺丝级干燥高密度聚乙烯（HDPE）树脂、纺丝用纳米级干燥二氧化钛（TiO2）和纺丝用松节油助剂，将过筛处理后纺丝级干燥HDPE树脂、纺丝用纳米级干燥TiO2和纺丝用松节油助剂混合，纺丝级干燥HDPE树脂熔融指数应满足0.6g/10min～1.5g/10min（若HDPE树脂受潮，则应进行烘干、晒干或风干等干燥处理）；纺丝用纳米级干燥TiO2的平均粒径不大于60nm，添加量为纺丝级干燥HDPE树脂重量的0.5‰～2.2‰（若纳米TiO2材料受潮，则应进行烘干处理）；纺丝用松节油助剂添加量为纺丝级干燥HDPE树脂重量的0.3%～0.4%；纺丝级干燥HDPE树脂、纺丝用纳米级干燥TiO2和纺丝用松节油助剂混合后的混合料用搅拌机搅拌21min～44min即可达到混合料拌匀，拌匀后的混合料经双螺杆挤出机进行两次挤出造粒，获得共混物粒料；单螺杆挤出机的螺杆长径比为25:1，螺杆转速范围为12rap/min～120rap/min，过滤板厚度10mm，过滤板上的小孔直径1.8mm，过滤网采用120目的铜丝网、80目铁丝网各一层；共混物粒料经单螺杆挤出机料筒电加热区的第1区、第2区、第3区、第4区的温控范围为分别为177℃～180℃、242℃～246℃、263℃～267℃、273℃～278℃熔融挤出，从喷丝孔熔融挤出的初生复合丝经过水温25℃～31℃冷却水箱低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸复合丝经95℃～98℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、109℃～113℃高温第二牵伸热油浴槽和第三牵伸辊进行热牵伸，高温第二牵伸热油浴槽以食用植物油或乙二醇作为牵伸加热介质，预牵伸复合丝通过两次牵伸电加热牵伸机进行上述两次热牵伸总倍数控制在10.0倍～11.6倍后采用5.6kg/cm2～5.9kg/cm2高压气流除油后快速冷却，以使用力矩电动机的收丝机收卷复合丝丝束；复合丝丝束在分丝张力为复合丝断裂强力的10%～18%下经分丝机分丝为渔业绳网加工用复合丝。

Claims (1)

1.一种用于加工渔业绳网的复合丝的制造方法，采用搅拌机、双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、两次牵伸电加热牵伸机、使用力矩电动机的收丝机、分丝机、纺丝级干燥高密度聚乙烯树脂、纺丝用纳米级干燥TiO2和纺丝用松节油助剂，其特征是将过筛处理后纺丝级干燥高密度聚乙烯树脂、纺丝用纳米级干燥TiO2和纺丝用松节油助剂混合，纺丝级干燥高密度聚乙烯树脂熔融指数应满足0.6g/10min～1.5g/10min；纺丝用纳米级干燥TiO2的平均粒径不大于60nm，添加量为纺丝级干燥高密度聚乙烯树脂重量的0.5‰～2.2‰；纺丝用松节油助剂添加量为纺丝级干燥高密度聚乙烯树脂重量的0.3％～0.4％；纺丝级干燥高密度聚乙烯树脂、纺丝用纳米级干燥TiO2和纺丝用松节油助剂混合后的混合料用搅拌机搅拌至料都拌匀为止，拌匀后的混合料经双螺杆挤出机进行两次挤出造粒，获得共混物粒料；单螺杆挤出机的螺杆长径比为25:1，螺杆转速范围为12rap/min～120rap/min，过滤板厚度10mm，过滤板上的小孔直径1.8mm，过滤网采用120目的铜丝网、80目铁丝网各一层；共混物粒料经单螺杆挤出机料筒电加热区的第1区、第2区、第3区、第4区的温控范围分别为177℃～180℃、242℃～246℃、263℃～267℃、273℃～278℃熔融挤出，从喷丝孔熔融挤出的初生复合丝经过水温25℃～31℃冷却水箱低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸复合丝经95℃～98℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、109℃～113℃高温第二牵伸热油浴槽和第三牵伸辊进行热牵伸，高温第二牵伸热油浴槽以食用植物油或乙二醇作为牵伸加热介质，预牵伸复合丝通过两次牵伸电加热牵伸机进行上述两次热牵伸总倍数控制在10.0倍～11.6倍后采用5.6kg/cm2～5.9kg/cm2高压气流除油后快速冷却，以使用力矩电动机的收丝机收卷复合丝丝束；复合丝丝束在分丝张力为复合丝断裂强力的10％～18％下经分丝机分丝为渔业绳网加工用复合丝。
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