CN105061643B - 一种阻燃性复合单丝及其制备方法 - Google Patents
一种阻燃性复合单丝及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种阻燃性复合单丝及其制备方法，该阻燃性复合单丝通过采用具有阻燃性质的PVC和LCP作为复合单丝的皮层材质和中芯层材质，从而使得该阻燃性复合单丝具有阻燃的功能，增加了应用该阻燃性复合单丝的产品的安全性能，进而拓宽了阻燃性复合单丝的应用范围；同时，本发明提供的阻燃性复合单丝的制备方法中，采用超声清洗工艺，使超声在超声水槽中脱除纤维表面的纳米碳酸钙，使得中芯层单丝表面出现孔洞，增加了中芯层单丝与皮层之间的接合面积，从而使得中芯层单丝与皮层之间的握裹力更佳，增强中芯层单丝与皮层之间的粘合牢度，进而有利于应用该阻燃性复合单丝的织物的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合型的纤维材料及其制备方法，尤其涉及一种阻燃性复合单丝及其制备方法。
背景技术
复合单丝作为一种复合型的纤维材料，其产品具有表面光滑、色泽绚丽、防水、防油、防紫外线、阻燃、凉爽、耐磨、使用寿命长等优点，因而被广泛应用于户外休闲用品、家具装饰、沙滩椅、吊床、窗帘、汽车坐垫脚垫、门垫、装潢用品等各个产品上。但由于在制备复合单丝时成本较高、生产线上产品单一且产品品质不够高而受到了一定的限制。
为了提高产品的品质，相关技术人员设计出了新的方法。如中国专利，公开号为CN200920103131.7的“一种潜水缆绳”，该实用新型包括由PVC材料构成的外皮层，在该外皮层的内部包裹有由若干根成平行状或缠绕状的单丝构成的内芯结构，且单丝的侧表面涂有粘接剂使得潜水缆绳构成一体结构。该潜水缆绳具有防腐蚀、防抽丝和使用寿命长的特点；如中国专利，公开号为CN202072844U的“一种多股复合包芯纱”，由至少两束芯层束丝和包覆层组成，且多股复合包芯纱的截面外形呈异形，作为织造面料的经纬纱，不仅可大大提高包芯以及后续织造效率，而且还因为是异形截面包芯纱，具有不同的光泽、手感等视觉、触感，扩大了多股包芯纱的使用范围；如中国专利，公开号为CN202705116u的“一种包覆结构水处理用复合纤维”，选用新型包覆结构，其中芯层为异形纤维，将其作为支撑材料，使皮层能够更紧密的复合在芯层上。
然而，上述这些专利中芯层的芯丝都是外购的，采购回来的中芯层，再将高分子聚合物熔融包覆为皮层，两步法加工、中芯层外购，从而使得成本较高，而且芯层缺乏阻燃性，限制了产品应用范围。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种阻燃性复合单丝及其制备方法，以克服现有技术中的复合单丝缺乏阻燃性的问题，也克服现有技术中的复合单丝成本较高的问题，从而既降低了复合单丝的生产成本，又使复合单丝具有阻燃性，增加了应用该复合单丝的产品的安全性能，拓宽了复合单丝的应用范围。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种阻燃性复合单丝，其中，包括：材质为LCP的中芯层和材质为PVC的皮层，所述皮层包覆所述中芯层。
上述的阻燃性复合单丝，其中，所述中芯层中混合有纳米碳酸钙，且所述纳米碳酸钙的添加量为6％～13％。
上述的阻燃性复合单丝，其中，所述中芯层的单丝直径为0.05～3.0mm。
上述的阻燃性复合单丝，其中，所述中芯层和所述皮层的复合比为35～65：65～35。
一种如上述的阻燃性复合单丝的制备方法，其中，包括：
(1)将混合有纳米碳酸钙的LCP切片，经干燥处理、螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗后制成中芯层单丝；
(2)将PVC切片，经干燥、螺杆熔融后制成皮层；
(3)将步骤(1)和步骤(2)中制成的中芯层单丝和皮层复合、纺丝，而后进行水浴冷却，最后卷绕成型制成阻燃性复合单丝。
上述的阻燃性复合单丝的制备方法，其中，步骤(1)中，所述干燥处理时，预结晶：60～115℃(1～4小时)，升温：116～155℃(1～5小时)，保温：155℃(5～12小时)；
所述螺杆熔融时，挤出机供量：50～150g/min，压力：200～500kg/cm2，主机温度：295～325℃，机头温度：300～330℃；
所述纺丝时，模板温度：285～315℃，纺丝速度：50～200m/min；
所述拉伸定型时，拉伸倍数：3～5.5，定型温度：120～200℃；
所述超声清洗时，超声水槽长度：10～15米，超声波功率：0.15～1.5KW。
上述的阻燃性复合单丝的制备方法，其中，步骤(3)中，所述中芯层单丝和所述皮层复合时，挤出机的泵供量：100～200g/min，主机温度：130～180℃，机头温度：130～180℃，螺杆压力：150～300kg/cm2。
上述的阻燃性复合单丝的制备方法，其中，所述中芯层和所述皮层的复合比为35～65：65～35。
上述的阻燃性复合单丝的制备方法，其中，步骤(3)中的复合工艺所用的设备与步骤(1)中的螺杆熔融工艺所用的设备为同一设备；步骤(3)中的纺丝工艺所用的设备与步骤(1)中的纺丝工艺所用的设备亦为同一设备。
上述的阻燃性复合单丝的制备方法，其中，步骤(3)中的纺丝工艺采用平行纺丝工艺。
上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
本发明提供的阻燃性复合单丝，通过采用具有阻燃性质的材料PVC和LCP作为复合单丝的皮层材质和中芯层材质，从而使得该阻燃性复合单丝具有阻燃的功能，增加了应用该阻燃性复合单丝的产品的安全性能，进而拓宽了阻燃性复合单丝的应用范围。
本发明提供的阻燃性复合单丝的制备方法中，采用超声清洗工艺，使超声在超声水槽中脱除纤维表面的纳米碳酸钙，使得中芯层单丝表面出现孔洞，增加了中芯层单丝与皮层之间的接合面积，从而使得中芯层单丝与皮层之间的握裹力更佳，增强中芯层单丝与皮层之间的粘合牢度，进而有利于应用该阻燃性复合单丝的织物的使用寿命。
另外，在本发明提供的阻燃性复合单丝的制备方法中，由于中芯层单丝与皮层的复合工艺中所采用的设备与中芯层单丝的螺杆熔融所采用的设备为同一设备，中芯层单丝与皮层在复合后的纺丝工艺中所采用的设备与中芯层单丝的纺丝工艺所采用的设备亦相同，即：阻燃性复合单丝的复合、纺丝工作与中芯层单丝的制备工作在同一生产线上完成，从而减少了中间环节，进而能够降低阻燃性复合单丝的制备成本。
另一方面，由于中芯层单丝与外层复合后的纺丝工艺采用的是平行纺丝工艺，弥补了现有技术中的复合纺丝采用垂直纺丝的不足(厂房复杂、设备投入大、运行成本高)，在中芯层单丝的平行纺丝线上，加一套熔融包覆模头，形成单丝连续生产、在线包覆的特点，减少设备投入，厂房简单、运行成本低、品种适应性强，能够生产出粗复合单丝，进一步的降低了阻燃性复合单丝的生产成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对本发明所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。
图1是本发明提供的阻燃性复合单丝的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
图1是本发明提供的阻燃性复合单丝的制备方法的工艺流程图；如图所示，本发明提供的阻燃性复合单丝的制备方法包括：
(1)将混合有纳米碳酸钙的LCP切片，经干燥处理、螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗后制成中芯层单丝；
(2)将PVC切片，经干燥、螺杆熔融后制成皮层；
(3)将步骤(1)和步骤(2)中制成的中芯层单丝和皮层复合、纺丝，而后进行水浴冷却，最后卷绕成型制成阻燃性复合单丝。
其中，步骤(1)中，LCP中混有6％～13％的纳米碳酸钙；在干燥处理时，预结晶：60～115℃(1～4小时)，升温：116～155℃(1～5小时)，保温：155℃(5～12小时)；
在螺杆熔融时，挤出机供量：50～150g/min，压力：200～500kg/cm2，主机温度：295～325℃，机头温度：300～330℃；
在纺丝时，模板温度：285～315℃，纺丝速度：50～200m/min；
在拉伸定型时，拉伸倍数：3～5.5，定型温度：120～200℃；
在超声清洗时，超声水槽长度：10～15米，超声波功率：0.15～1.5KW。
步骤(3)中，中芯层单丝和皮层复合时，挤出机的泵供量：100～200g/min，主机温度：130～180℃，机头温度：130～180℃，螺杆压力：150～300kg/cm2。
步骤(3)中，中芯层和皮层的复合比为35～65：65～35。
步骤(3)中的复合工艺所用的设备与步骤(1)中的螺杆熔融工艺所用的设备为同一设备；步骤(3)中的纺丝工艺所用的设备与步骤(1)中的纺丝工艺所用的设备亦为同一设备。
步骤(3)中的纺丝工艺采用平行纺丝工艺。
采用该阻燃性复合单丝的制备方法制成的阻燃性复合单丝包括：材质为LCP的中芯层和材质为PVC的皮层，皮层包覆中芯层；其中，中芯层中混合有纳米碳酸钙，且纳米碳酸钙的添加量为6％～13％；中芯层的单丝直径为0.05～3.0mm；中芯层和皮层的复合比为35～65：65～35。
实施例1：
1、LCP中芯层的制备：
中芯层的制备步骤包括：将混有纳米碳酸钙的LCP切片干燥，而后进行螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗；其中，纳米碳酸钙的添加量为6％；中芯层单丝的直径为0.05mm。其制备步骤中的工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：60～115℃(1小时)；升温：116～155℃(1小时)；保温：155℃(5小时)。螺杆熔融：挤出机供量：50g/min；压力：200kg/cm2；主机温度：295℃；机头温度：300℃。纺丝：模板温度：285℃；纺丝速度：50m/min。拉伸定型：拉伸倍数：3；定型温度：120℃。超声清洗：超声水槽长度：10米；功率：0.15KW。
2、PVC皮层的制备：
皮层的制备步骤包括：将PVC切片干燥，而后进行螺杆熔融。
3、阻燃性复合单丝的制备：
阻燃性复合单丝的制备步骤即为将中芯层单丝和皮层复合后纺成复合单丝的步骤，其包括：将上面两个步骤制成的中芯层单丝和皮层复合、纺丝，随后进行水浴冷却，最后卷绕成型。其中，中芯层和皮层的复合比为35：65，复合时的工艺参数具体为：挤出机的泵供量：100g/min；主机温度：130℃；机头温度：130℃；螺杆压力：150kg/cm2。
实施例2
1、LCP中芯层的制备：
中芯层的制备步骤包括：将混有纳米碳酸钙的LCP切片干燥，而后进行螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗；其中，纳米碳酸钙的添加量为13％；中芯层单丝的直径为3.0mm。其制备步骤中的工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：60～115℃(4小时)；升温：116～155℃(5小时)；保温：155℃(8小时)。螺杆熔融：挤出机供量：150g/min；压力：500kg/cm2；主机温度：325℃；机头温度：330℃。纺丝：模板温度：315℃；纺丝速度：200m/min。拉伸定型：拉伸倍数：5.5；定型温度：200℃。超声清洗：超声水槽长度：15米；功率：1.5KW。
2、PVC皮层的制备：
皮层的制备步骤包括：将PVC切片干燥，而后进行螺杆熔融。
3、阻燃性复合单丝的制备：
阻燃性复合单丝的制备步骤即为将中芯层单丝和皮层复合后纺成复合单丝的步骤，其包括：将上面两个步骤制成的中芯层单丝和皮层复合、纺丝，随后进行水浴冷却，最后卷绕成型。其中，中芯层和皮层的复合比为65：35，复合时的工艺参数具体为：挤出机的泵供量：200g/min；主机温度：180℃；机头温度：180℃；螺杆压力：300kg/cm2。
实施例3
1、LCP中芯层的制备：
中芯层的制备步骤包括：将混有纳米碳酸钙的LCP切片干燥，而后进行螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗；其中，纳米碳酸钙的添加量为8％；中芯层单丝的直径为0.8mm。其制备步骤中的工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：60～115℃(2小时)；升温：116～155℃(2小时)；保温：155℃(6小时)。螺杆熔融：挤出机供量：90g/min；压力：300kg/cm2；主机温度：305℃；机头温度：310℃。纺丝：模板温度：295℃；纺丝速度：100m/min。拉伸定型：拉伸倍数：3.5；定型温度：150℃。超声清洗：超声水槽长度：12米；功率：0.7KW。
2、PVC皮层的制备：
皮层的制备步骤包括：将PVC切片干燥，而后进行螺杆熔融。
3、阻燃性复合单丝的制备：
阻燃性复合单丝的制备步骤即为将中芯层单丝和皮层复合后纺成复合单丝的步骤，其包括：将上面两个步骤制成的中芯层单丝和皮层复合、纺丝，随后进行水浴冷却，最后卷绕成型。其中，中芯层和皮层的复合比为40：60，复合时的工艺参数具体为：挤出机的泵供量：130g/min；主机温度：150℃；机头温度：150℃；螺杆压力：200kg/cm2。
实施例4
1、LCP中芯层的制备：
中芯层的制备步骤包括：将混有纳米碳酸钙的LCP切片干燥，而后进行螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗；其中，纳米碳酸钙的添加量为11％；中芯层单丝的直径为2.2mm。其制备步骤中的工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：60～115℃(3小时)；升温：116～155℃(4小时)；保温：155℃(7小时)。螺杆熔融：挤出机供量：130g/min；压力：400kg/cm2；主机温度：315℃；机头温度：320℃。纺丝：模板温度：305℃；纺丝速度：150m/min。拉伸定型：拉伸倍数：4.5；定型温度：170℃。超声清洗：超声水槽长度：14米；功率：1.3KW。
2、PVC皮层的制备：
皮层的制备步骤包括：将PVC切片干燥，而后进行螺杆熔融。
3、阻燃性复合单丝的制备：
阻燃性复合单丝的制备步骤即为将中芯层单丝和皮层复合后纺成复合单丝的步骤，其包括：将上面两个步骤制成的中芯层单丝和皮层复合、纺丝，随后进行水浴冷却，最后卷绕成型。其中，中芯层和皮层的复合比为50：50，复合时的工艺参数具体为：挤出机的泵供量：170g/min；主机温度：170℃；机头温度：170℃；螺杆压力：250kg/cm2。
综上所述，本发明实施例提供的阻燃性复合单丝的制备方法中，采用超声清洗工艺，使超声在超声水槽中脱除纤维表面的纳米碳酸钙，使得中芯层单丝表面出现孔洞，增加了中芯层单丝与皮层之间的接合面积，从而使得中芯层单丝与皮层之间的握裹力更佳，增强中芯层单丝与皮层之间的粘合牢度，进而有利于应用该阻燃性复合单丝的织物的使用寿命。
另外，在本发明实施例提供的阻燃性复合单丝的制备方法中，由于中芯层单丝与皮层的复合工艺中所采用的设备与中芯层单丝的螺杆熔融所采用的设备为同一设备，中芯层单丝与皮层在复合后的纺丝工艺中所采用的设备与中芯层单丝的纺丝工艺所采用的设备亦相同，即：阻燃性复合单丝的复合、纺丝工作与中芯层单丝的制备工作在同一生产线上完成，从而减少了中间环节，进而能够降低阻燃性复合单丝的制备成本。
另一方面，由于中芯层单丝与外层复合后的纺丝工艺采用的是平行纺丝工艺，弥补了现有技术中的复合纺丝采用垂直纺丝的不足(厂房复杂、设备投入大、运行成本高)，在中芯层单丝的平行纺丝线上，加一套熔融包覆模头，形成单丝连续生产、在线包覆的特点，减少设备投入，厂房简单、运行成本低、品种适应性强，能够生产出粗复合单丝，进一步的降低了阻燃性复合单丝的生产成本。
采用本发明实施例提供的阻燃性复合单丝的制备方法制成的阻燃性复合单丝，其具有阻燃性质的材料PVC和LCP作为复合单丝的皮层材质和中芯层材质，从而使得该阻燃性复合单丝具有阻燃的功能，增加了应用该阻燃性复合单丝的产品的安全性能，进而拓宽了阻燃性复合单丝的应用范围。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.一种阻燃性复合单丝，其特征在于，包括：材质为LCP的中芯层和材质为PVC的皮层，所述皮层包覆所述中芯层；
所述中芯层中混合有纳米碳酸钙，且所述纳米碳酸钙的添加量为6％～13％；
所述中芯层的单丝直径为0.05～3.0mm；
所述中芯层和所述皮层的复合比为35～65:65～35。
2.一种如权利要求1所述的阻燃性复合单丝的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将混合有纳米碳酸钙的LCP切片，经干燥处理、螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗后制成中芯层单丝；
(2)将PVC切片，经干燥、螺杆熔融后制成皮层；
(3)将步骤(1)和步骤(2)中制成的中芯层单丝和皮层复合、纺丝，而后进行水浴冷却，最后卷绕成型制成阻燃性复合单丝。
3.如权利要求2所述的阻燃性复合单丝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述干燥处理时，60～115℃下预结晶1～4小时，1～5小时升温116～155℃，5～12小时保温155℃；
所述螺杆熔融时，挤出机供量：50～150g/min，压力：200～500kg/cm2，主机温度：295～325℃，机头温度：300～330℃；
所述纺丝时，模板温度：285～315℃，纺丝速度：50～200m/min；
所述拉伸定型时，拉伸倍数：3～5.5，定型温度：120～200℃；
所述超声清洗时，超声水槽长度：10～15米，超声波功率：0.15～1.5KW。
4.如权利要求2所述的阻燃性复合单丝的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述中芯层单丝和所述皮层复合时，挤出机的泵供量：100～200g/min，主机温度：130～180℃，机头温度：130～180℃，螺杆压力：150～300kg/cm2。
5.如权利要求2所述的阻燃性复合单丝的制备方法，其特征在于，所述中芯层和所述皮层的复合比为35～65:65～35。
6.如权利要求2所述的阻燃性复合单丝的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的复合工艺所用的设备与步骤(1)中的螺杆熔融工艺所用的设备为同一设备；步骤(3)中的纺丝工艺所用的设备与步骤(1)中的纺丝工艺所用的设备亦为同一设备。
7.如权利要求2所述的阻燃性复合单丝的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的纺丝工艺采用平行纺丝工艺。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 214161 lakes in Jiangsu province Wuxi City foreshore Hu Dai Hongxiang Industrial Park Road No. 18 Applicant after: Wuxi Jin Tong high fiber Limited by Share Ltd Address before: 214161 lakes in Jiangsu province Wuxi City foreshore Hu Dai Hongxiang Industrial Park Road No. 18 Applicant before: Wuxi Jintong Fiber Co., Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |