CN103147149B - 网具制作用基体复合单丝制备方法 - Google Patents
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Abstract
网具制作用基体复合单丝制备方法，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、纳米级干燥Al2O3和纺丝用松节油助剂，其特征是将纺丝级干燥HDPE树脂、纳米级干燥Al2O3和纺丝用松节油助剂混合，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，共混物粒料经单螺杆挤出机熔融挤出，熔融挤出的初生复合单丝经过冷却和预牵伸，预牵伸复合单丝经两次热牵伸后采用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单丝丝束；复合单丝丝束经分丝机分丝为低碳型网具制作用基体复合单丝。
Description
技术领域
本发明涉及水产技术领域中的网渔具或水产养殖网箱用网具制作用基体复合单丝制备方法。
背景技术
农业科学水产技术领域中的网渔具或水产养殖网箱用网具为人类获取生存所需的水产蛋白质发挥了重要作用，但网渔具或水产养殖网箱用网具生产作业中碳排放也对周边环境造成了一定的影响。网具制作用基体纤维材料的耐久性、断裂强度和适配性好坏对网具生产中的碳排放和原材料消耗都有着十分重要的影响，以耐久性好、高强度和适配性好的基体纤维材料制作的网具在渔业生产中可实现网具生产的低碳排放，可发展低碳型和气候友好型网渔具业及水产网箱养殖业。普通乙纶单丝（简称PE单丝）为现有网具制作用主要基体纤维材料。水产技术领域现有网具制作用普通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，导致普通PE单丝存在耐久性较差、断裂强度较低以及适配性较差的缺陷，会导致普通PE单丝下游网具产品在网渔具或水产养殖网箱生产中易破损，给网具用户造成重大损失，难以满足现代水产技术领域开展低碳网具渔业的需要。为适应低碳网具渔业的发展需要，现有水产技术领域迫切需要耐久性好、断裂强度高以及适配性好的低碳型网具制作用基体复合单丝，但现有水产技术领域还没有低碳型网具制作用基体复合单丝制备方法，因此，低碳型网具制作用基体复合单丝制备方法已成为现有水产技术领域迫切需要解决的技术难题。低碳型网具制作用基体复合单丝制备方法不但对提高网具的安全性、减少网具生产中的碳排放、降低网具的原材料消耗、增加网具的抗风浪性能、提高网具综合效益、解决渔民转产转业都十分重要。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种低碳型网具制作用基体复合单丝制备方法，以降低网具原材料消耗、减少网具生产中的碳排放、提高网具的安全性、增加网具的抗风浪性能、提升网具装备水平、提高网具综合效益、发展低碳型和气候友好型渔业。
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、纳米级干燥Al2O3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、纳米级干燥Al2O3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；纳米级干燥Al2O3的平均粒径不大于60nm，其添加量为纺丝级干燥HDPE树脂重量的1.4‰-5.0‰；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、纳米级干燥Al2O3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；共混物粒料经单螺杆挤出机料筒电加热区的第Ⅰ区、第Ⅱ区、第Ⅲ区、第Ⅳ区的温控范围分别为176℃-182℃、244℃-248℃、265℃-269℃、274℃-278℃熔融挤出，从喷丝孔熔融挤出的初生复合单丝经过水温25℃-33℃冷却水箱低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸复合单丝经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两次热牵伸，高温第二牵伸热油浴槽以乙二醇或食用油作为牵伸加热介质，预牵伸复合单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9.0倍-11.6倍后采用5.6kg/cm2-6.0kg/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单丝丝束；复合单丝丝束在分丝张力为复合单丝断裂强力的10%-13%下经分丝机分丝为低碳型网具制作用基体复合单丝。
本发明的突出特点是将特殊的纺丝工艺和特殊的改性技术有效地结合起来，本发明在纺丝级干燥HDPE树脂母料中添加特殊比例的纳米级干燥Al2O3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制备出适合水产技术领域的低碳型网具制作用基体复合单丝，在确保复合单丝制备过程中出丝正常、牵伸顺利的同时，提高了产出复合单丝的可纺性、耐久性、断裂强度和适配性，形成了可工业化生产的低碳型网具制作用基体复合单丝制备方法。本发明采用的特殊纺丝工艺提高了产出复合单丝的耐久性、断裂强度和适配性；本发明特殊比例的纳米级干燥Al2O3的添加提高了产出复合单丝的耐久性和断裂强度。本发明加工的低碳型网具制作用基体复合单丝产品较现有技术领域普通聚乙烯（PE）单丝具有物理机械性能优势，而且大大提高了其下游网具产品的物理机械性能。以本发明复合单丝制作的网具产品的渔用适配性好、性价比高，技术效果非常明显。相关耐磨试验及渔业生产示范试验结果表明，在试验条件相同的前提下，以本发明技术方案加工的低碳型网具制作用基体复合单丝的耐久性好，其耐久性优于本技术领域普通PE单丝。相关物理机械性能试验结果表明，以本发明加工的线密度为290dtex的低碳型网具制作用基体复合单丝的断裂强度、断裂伸长率分别为75.2cN/tex、9.8%；低碳型网具制作用基体复合单丝的断裂强度可较现有SC 5005《渔用乙纶单丝》标准一等品指标提高39.3%；低碳型网具制作用基体复合单丝的断裂伸长率位于9%-26%的区间内，断裂伸长率完全符合现代渔业所需要的高性能网具加工要求。在网目断裂强力相同以及其它条件相同的前提下，若以本方法加工复合单丝的下游复合单丝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、网片耐久性提高、相同面积和相同缩结系数下网片重量减轻、相同面积和相同缩结系数下网片原材料消耗减少。在网目断裂强力相同以及其它条件相同的前提下，若以本发明方法加工复合单丝的下游复合单丝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、相同缩结系数和相同拖曳条件下网片拖曳所需的能耗和水阻力减小，网片装备后的网具生产中的碳排放减少，从而实现网具生产的低碳化。在网纲断裂强力相同以及其它条件相同的前提下，若以本发明方法加工复合单丝的下游复合单丝网纲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，网纲耐久性提高且等长度网纲用原材料消耗减少，使网纲装备后的网具生产中碳排放减少，从而实现网具生产的低碳化，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、收丝机、分丝机、纺丝级干燥高密度聚乙烯（HDPE）树脂、纳米级三氧化二铝（Al2O3）以及松节油助剂，本发明将过筛处理后纺丝级干燥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）、纳米级干燥Al2O3[市场销售的纳米级干燥Al2O3材料（如市场销售的VK-L30型纳米Al2O3），平均粒径不大于60nm的纳米级干燥Al2O3，添加量为纺丝级干燥HDPE树脂重量的1.4‰-5.0‰；若Al2O3材料受潮，则应进行烘干处理，纳米级干燥Al2O3含量不小于99.99%]；将纺丝级干燥HDPE树脂、纳米级干燥Al2O3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搅拌均匀，搅拌均匀后的混合料经双螺杆挤出机进行两次挤出造粒，获得PE/Al2O3共混物粒料；PE/Al2O3共混物粒料经单螺杆挤出机料筒电加热区在特殊温度（挤出机料筒电加热区的第Ⅰ区、第Ⅱ区、第Ⅲ区、第Ⅳ区的温控分别为176℃-182℃、244℃-248℃、265℃-269℃、274℃-278℃）下熔融挤出，从喷丝孔熔融挤出的初生复合单丝经过冷却水箱低温水（水温范围为控制在25℃-33℃）和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸复合单丝经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（以食用油或乙二醇作为牵伸加热介质）和第三牵伸辊进行两次热牵伸，预牵伸复合单丝通过两次牵伸电加热牵伸机进行上述两次热牵伸（两次热牵伸总倍数控制在9.0倍-11.6倍）后采用高压（压力范围控制在5.6kg/cm2-6.0kg/cm2）气流除油后快速冷却，以使用力矩电动机的收丝机收卷低碳型网具制作用基体复合单丝丝束；低碳型网具制作用基体复合单丝丝束在特殊分丝张力（分丝张力控制在低碳型网具制作用基体复合单丝断裂强力的10%-13%）下经分丝机分丝为低碳型网具制作用基体复合单丝。
Claims (1)
1.网具制作用基体复合单丝制备方法，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HDPE树脂、纳米级干燥Al2O3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、纳米级干燥Al2O3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；纳米级干燥Al2O3的平均粒径不大于60nm，其添加量为纺丝级干燥HDPE树脂重量的1.4‰-5.0‰；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、纳米级干燥Al2O3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；共混物粒料经单螺杆挤出机料筒电加热区的第Ⅰ区、第Ⅱ区、第Ⅲ区、第Ⅳ区的温控范围分别为176℃-182℃、244℃-248℃、265℃-269℃、274℃-278℃熔融挤出，从喷丝孔熔融挤出的初生复合单丝经过水温25℃-33℃冷却水箱低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸复合单丝经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两次热牵伸，高温第二牵伸热油浴槽以乙二醇或食用油作为牵伸加热介质，预牵伸复合单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9.0倍-11.6倍后采用5.6kg/cm2-6.0kg/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单丝丝束；复合单丝丝束在分丝张力为复合单丝断裂强力的10%-13%下经分丝机分丝为低碳型网具制作用基体复合单丝。
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