CN104674579A - 一种高性能聚酯混合缆绳 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能聚酯混合缆绳，包括多根单向加捻的单绳股与中心的主芯单绳股，多根单绳股绕主芯单绳股进行合股加捻，主芯单绳股周向上设有螺旋向上设置的压紧片组，压紧片组由若干压紧片组成，若干压紧片组以等距排列设置，其中相邻等距排列设置的压紧片形成若干单绳股加捻通道，当若干单绳股加捻在加捻通道上后，通过将压紧片压弯，压紧片的上半部分紧压单绳股，弯曲后的压紧片夹角小于90°，在单绳股合股加捻完成后将插在相邻之间的压紧片推平使得压紧片弯曲后紧压住单绳股，每一段绳索上均能固定每根单绳股，尽便绳索会长期浸泡在海水中也不会使得加捻后的单绳股疏松而导致绳索强度降低，单绳股发生断裂，避免了导致整根绳索的断裂。

Description

一种高性能聚酯混合缆绳
技术领域
本发明涉及一种绳索,更具体地说，它涉及一种高性能聚酯混合缆绳。
背景技术
绳索是一种重要用于远洋运输、渔业捕捞、港口装卸、国防军工及石油勘探等领域的渔用的材料，特别在渔业捕捞中发挥着重要作用。渔用绳索的分类方法很多，按其股数分为三股绳索、四股绳索、八股绳索和十二股绳索等；按制绳用基体纤维材料种类分为天然纤维绳索、普通合成纤维绳索和改性纤维绳索等；按其制绳用基体纤维材料强度高低分为普通绳索、高强绳索和超高强绳索等。超高分子量聚乙烯（简称UHMWPE）绳索力学性能好，但价格昂贵、渔用示范研究少、相关树脂后处理技术研发滞后，这已成为它目前在我国渔业生产中难以普及的重要因素。渔业对高强度绳索的需求量大，且要求价格低廉，往往考虑使用性价比高的增强纤维作为制绳用基体纤维材料。
其次提高绳索的重量便于使绳索沉入海中，通常将绳索绕于金属绳或者铁链上以增大重量，提高强度。由于有多股绳股绕在金属绳或者铁链上会存在多股绳股由于长期浸泡在海中使得编制后的绳股变得疏松，原本多股捻合而成的绳索强度变低，久而久之单绳股由于强度问题发生断裂，就可能产生级联效应（Cascade effect)，导致其他相邻的绳股接二连三发生断裂，影响正常的渔业捕捞。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高性能聚酯混合缆绳通过压紧片插在相邻两绳股之间压紧编制好后的绳股，防止海水浸泡绳股发生疏松，发生断裂降低整根绳锁强度。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高性能聚酯混合缆绳，包括多根单向加捻的单绳股与中心的主芯单绳股，多根单绳股绕主芯单绳股进行合股加捻，主芯单绳股周向上设有螺旋向上设置的压紧片组，所述压紧片组由若干压紧片组成，所述若干压紧片组以等距排列设置，
其中相邻等距排列设置的压紧片形成若干单绳股加捻通道，当若干单绳股加捻在加捻通道上后，通过将压紧片压弯，压紧片的上半部分紧压单绳股，弯曲后的压紧片夹角小于90°。
通过上述技术方案，单绳股通过合股加捻在由相邻等距排列设置形成若干单绳股加捻通道中，在单绳股合股加捻完成后将插在相邻之间的压紧片推平使得压紧片弯曲后紧压住单绳股，由于压紧片组是等距排列设置的，故在每一段绳索上均能固定每根单绳股，尽便绳索会长期浸泡在海水中也不会使得加捻后的单绳股疏松而导致绳索强度降低，单绳股发生断裂，避免了导致整根绳索的断裂。
作为优选地，所述加捻通道的加捻角与单绳股的加捻角度相同，加捻角度为2~8°。
通过上述技术方案，加捻角度选在2~8°，低于2°会导致绳索内侧与外侧的直径差引起弯曲应力，绳索受到损坏，并且不耐扭转，特别是当沿与绳索加捻相反的方向进行扭转时，绳纱容易散开，而加捻角度在8°内在保证拉伸强度的情况下，耐弯曲、剪切与扭转。
作为优选地，所述单绳股包括多根绳纱与中心的辅助芯单绳股，多根绳纱绕辅助芯单绳股进行合股加捻，所述主芯单绳股与辅助芯单绳股均为钢丝绳。
通过上述技术方案，将主芯单绳股与辅助芯单绳股设置为钢丝绳增大整根绳索的质量，绳索能更好沉入海中，其次提高绳索的强度，不易拉断，提高使用寿命。
作为优选地，述主芯单绳股与辅助芯单绳股包裹有PE塑料薄膜。
通过上述技术方案，主芯单绳股与辅助芯单绳股由于为钢丝绳浸泡在海水中容易被腐蚀或者生锈，PE塑料薄膜能有较好的防水功效，防止钢丝绳被腐蚀或者生锈的情况出现。
作为优选地，所述绳纱由聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）改性单丝捻合而成。
通过上述技术方案，相比较原先仅仅用聚丙烯（PP）单丝或者高密度聚乙烯（HDPE）单丝作为原材料捻合后的绳索，共混后的聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）改性单丝具有明显断裂强度，制作绳索整体费用低，重量轻等优点。
作为优选地，所述聚丙烯（PP）与高密度聚乙烯（HDPE）的共混物中，高密度聚乙烯（HDPE）含量在3~8%之间。
通过上述技术方案，当高密度聚乙烯（HDPE）含量在3~8%之间在40倍的显微镜下观察，扁丝的起毛现象明显减少，粉尘中扁丝的毛刺也明显减少；并且冷却后的薄膜具有柔性，分丝时不易断丝。
作为优选地，所述聚丙烯（PP）与高密度聚乙烯（HDPE）的共混物中，高密度聚乙烯（HDPE）含量在5%。
通过上述技术方案，当高密度聚乙烯（HDPE）含量在5%时，扁丝的断裂伸长率有所提高，有明显的变软感觉，抗跌落实验性能有所提高。
作为优选地，所述绳索包裹有PVC橡胶管。
通过上述技术方案，由于在绳索外表面上有压紧片容易划伤手，在绳索外套上PVC橡胶管首先将弯曲后的压紧片包裹起来防止划伤，其次还能放海水腐蚀或者海洋生物的滋生。
作为优选地，所述聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）改性单丝经过聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）共混-熔融挤出-水冷却-收卷-初生丝-牵伸及热定型-收卷-聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）单丝丝束-分丝-改性聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）单丝工序制成。
通过上述技术方案，由上述加工工序获得的流程聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）改性单丝在抗拉强度，柔性上都具备很好的性能。
与现有技术相比，本发明的优点在于：提高绳索的强度，防止了绳索长期浸泡海水中绳股疏松发生断裂，还能避免海洋生物在绳索上的滋生，并且由聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）改性单丝制成的绳索抗拉强度高、不易断裂、具有柔性并且制造成本低更为经济。
附图说明
图1为本发明一种高性能聚酯混合缆绳实施例的结构示意图；
图2为本发明一种高性能聚酯混合缆绳实施例的正视图；
图3为图2的A-A截面图；
图4为本发明一种高性能聚酯混合缆绳实施例的加捻角度示意图；
图5为本发明一种高性能聚酯混合缆绳实施例的压紧片压紧示意图；
图6为本发明一种高性能聚酯混合缆绳实施例的改性PP/PE单丝与普通PP单丝、普通PE单丝比较表；
图7为本发明一种高性能聚酯混合缆绳实施例的改性PP/PE单丝绳索与普通合成纤维绳索比较表；
图8为本发明一种高性能聚酯混合缆绳实施例的加捻角度与断裂负荷关系曲线图。
附图标记说明：1、本发明的一种高性能聚酯混合缆绳；2、压紧片；21、加捻通道；22、相邻压紧片组之间的间距；3、单绳股；31、绳纱；4、PE塑料薄膜；5、主芯单绳股；6、辅助芯单绳股；7、PVC橡胶管；a、加捻角度；b、压紧片弯曲角度。
具体实施方式
参照附图对本发明一种高性能聚酯混合缆绳实施例做进一步详细说明。
参见图1至图5，本发明的一种高性能聚酯混合缆绳1，以中心主芯单绳股5，在其周围合股加捻若干单绳股3而成，通过这种结构，可以得到强度高、不易变形的绳索。
在主芯单绳股5上通过焊接有若干压紧片2，压紧片2设置为刚片，以六股绳索为例，在主芯单绳股5上加捻有六根单绳股3，相对的设置有六片压紧片2，六片压紧片2构成一组压紧片组，并且六片压紧块在主芯单绳股5上螺旋向上式设置，相邻两片压紧片2之间的间距相同，并且在主芯单绳股5上每隔一段间距设置一组相同排列的压紧片组，如图2标示的相邻压紧片组之间的间距22，由于每组压紧片组均以等距排列，故在相邻的两组压紧片组中形成六道加捻通道21，六股单绳股3以加捻通道21所构成的加捻角度a合股加捻，相当于单绳股3嵌设在加捻通道21中，在加捻完成后，将所有压紧片2弯弧，弯曲后的压紧片2紧压住单绳股3，并且压紧片弯曲角度b小于90°保证压紧片2能与单绳股3充分挤压固定。
其中强调加捻角度a选用范围在2~8°，低于2°会导致绳索内侧与外侧的直径差引起弯曲应力，绳索受到损坏，并且不耐扭转，特别是当沿与绳索加捻相反的方向进行扭转时，绳纱容易散开，而加捻角度在8°内在保证拉伸强度的情况下，耐弯曲、剪切与扭转。
参见图8加捻角度a与断裂负荷关系曲线图，数据以9级拉伸试验中得出，从曲线图得出随着加捻角度a从零度不断增大，其断裂负荷逐渐降低，尤其在加捻角度大于10°后下降幅度明显，而在2~8°之间下降幅度保持缓慢，绳索断裂负荷趋于稳定状态。
作为进一步加强绳索强度，每股单绳股3以辅助芯单绳股6为中心，若干绳纱31合股加捻成单绳股3，所述的主芯单绳股5与辅助芯单绳股6均设置为钢丝绳，并且在钢丝绳外包裹有PE塑料薄膜4，可以防水、放腐蚀，最终在整根绳索外包裹有PVC橡胶管7，将绳索包裹首先避免压紧片2上毛刺或者压紧片2本身会划伤人手，其次被包裹后的绳索能防止海洋生物的滋生还能避免长时间绳索浸泡使得单绳股3发生脱股散开现象，特别是渔业捕捞常常需要撒网进过1~3个月才收网，在长时间浸泡在海水中，容易滋生一些海藻植物，对绳索有腐蚀作用，降低使用寿命。
绳纱31由聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）改性单丝捻合而成（以下统称PP/PE），可以经过下述简化工序得到:
PP/PE共混-熔融挤出-水冷却-收卷-初生丝-牵伸及热定型-收卷- 改性PP/PE单丝丝束-分丝-改性PP/PE单丝制作。
其中PP/PE共混物中，PE含量在3~8%之间，在40倍的显微镜下观察，扁丝的起毛现象明显减少，粉尘中扁丝的毛刺也明显减少；并且冷却后的薄膜具有柔性，分丝时不易断丝，并且含量在5%时作为转折点，扁丝的断裂伸长率有所提高，有明显的变软感觉，抗跌落实验性能有所提高。
参见图6，改性PP/PE单丝与普通PE单丝、普通PP单丝比较，从表格看出普通PP单丝具有明显断裂强度优势，渔用改性PP/PE单丝的断裂强度分别比普通PE单丝标准优等品指标、普通PP单丝增加了33.9%、29.3%，并且还能从表格中得出改性PP/PE单丝断裂伸长率与普通PE单丝标准优等品指标、普通PP单丝的断裂伸长率接近，其伸长符合渔用绳索的生产需要。
参见图7，改性PP/PE单丝绳索与普通合成纤维绳索比较表，从绳索材料力学性能上做分析，绳索的力学性能主要取决于制绳所用的基体纤维材料、制绳时绳纱的强力利用率和制绳工艺。公称直径20.0 mm的四股改性PP/PE单丝绳索强力较GB/T 18674标准中同等直径普通四股PE单丝绳索的标准合格品指标、优等品指标分别提高85.8%、43.2%；公称直径20.0 mm的渔用四股改性PP/PE单丝绳索强力较ISO 1969：2004标准中同等直径四股搓捻聚乙烯绳索指标提高61.3%。四股改性PP/PE单丝绳索具有强力高的特性，以公称直径20.0 mm的渔用四股改性PP/PE单丝绳索替代具有合格品指标的公称直径26.0 mm的普通四股PE单丝绳索用作渔用绳索（如网箱用缆绳、渔具用纲索以及小型渔船用缆绳等），能使绳索断裂强力提高14.5%、线密度减小26.3%、使用直径减小23.1%、原材料消耗减小26.3%，相关渔具或网箱的水阻力也相应减小；以公称直径20.0 m的四股改性PP/PE单丝绳索替代ISO 1969：2004标准中公称直径24.0 mm的四股搓捻聚乙烯绳索用作渔用绳索，能使绳索断裂强力提高13.4%、线密度减小27.7%、使用直径减小16.7%、原材料消耗减小16.7%，相关渔具或网箱的水阻力也相应减小。
在从绳索材料性能价格比上做分析，四股改性PP/PE单丝绳索材料具有强力高的特性，根据图7中绳索线密度及现有市场绳索价格推算，在保持强力优势的前提下，以公称直径20.0 mm的四股改性PP/PE单丝绳索替代相同使用长度具有GB/T 18674标准合格品指标的公称直径26.0 mm普通四股PE单丝绳索用作渔用绳索，即使绳索单价增加13.3%，但由于使用四股改性PP/PE单丝绳索后绳索重量可减少26.3%，绳索成本还可以减少27.8%；在保持强力优势的前提下，以公称直径20.0mm的四股改性PP/PE单丝绳索替代相同使用长度ISO1969：2004标准中公称直径24.0 mm的四股搓捻聚乙烯绳索用作渔用绳索，即使绳索单价增加13.3%，但由于使用渔用四股改性PP/PE单丝绳索后绳索重量可减少27.7%，绳索成本还可以减少18.0%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高性能聚酯混合缆绳，包括多根单向加捻的单绳股与中心的主芯单绳股，多根单绳股绕主芯单绳股进行合股加捻，其特征是：主芯单绳股周向上设有螺旋向上设置的压紧片组，所述压紧片组由若干压紧片组成，所述若干压紧片组以等距排列设置，
其中相邻等距排列设置的压紧片形成若干单绳股加捻通道，当若干单绳股加捻在加捻通道上后，通过将压紧片压弯，压紧片的上半部分紧压单绳股，弯曲后的压紧片夹角小于90°。
2.根据权利要求1所述的一种高性能聚酯混合缆绳，其特征是：所述加捻通道的加捻角与单绳股的加捻角度相同，加捻角度为2~8°。
3.根据权利要求2所述的一种高性能聚酯混合缆绳，其特征是：所述单绳股包括多根绳纱与中心的辅助芯单绳股，多根绳纱绕辅助芯单绳股进行合股加捻，所述主芯单绳股与辅助芯单绳股均为钢丝绳。
4.根据权利要求1所述的一种高性能聚酯混合缆绳，其特征是：所述主芯单绳股与辅助芯单绳股包裹有PE塑料薄膜。
5.根据权利要求1所述的一种高性能聚酯混合缆绳，其特征是：所述绳纱由聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）改性单丝捻合而成。
6.根据权利要求5所述的一种高性能聚酯混合缆绳，其特征是：所述聚丙烯（PP）与高密度聚乙烯（HDPE）的共混物中，高密度聚乙烯（HDPE）含量在3~8%之间。
7.根据权利要求6所述的一种高性能聚酯混合缆绳，其特征是：所述聚丙烯（PP）与高密度聚乙烯（HDPE）的共混物中，高密度聚乙烯（HDPE）含量在5%。
8.根据权利要求1所述的一种高性能聚酯混合缆绳，其特征是：所述绳索包裹有PVC橡胶管。
9.根据权利要求5所述的一种高性能聚酯混合缆绳，其特征是：所述聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）改性单丝经过聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）共混-熔融挤出-水冷却-收卷-初生丝-牵伸及热定型-收卷-聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）单丝丝束-分丝-改性聚丙烯（PP）/高密度聚乙烯（HDPE）单丝工序制成。
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