CN105133177A - 超高分子聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，所述高性能安全绳索采用超高分子量聚乙烯短纤维纺成纱线，经合股加捻后倒纱后编织机上编成坯绳，再经浸胶处理后制得成品。本发明的工艺流程简洁，工艺实施方便，产品质量稳定。以36.9tex超高分子量聚乙烯短纤纱制得的直径2.5mm的绳为例，其断裂强力可达到2500N以上,同钢丝绳相比，直径减少10%，绳重减少80%,强度却能够提高200%以上,并且耐海水腐蚀的使用寿命是钢丝绳的5倍以上，而且使用及存放方便。

Description

超高分子聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺
技术领域
本发明属于产业用织品加工技术领域，具体涉一种超高分子聚乙烯短纤维高性能安全绳索的生产工艺。
背景技术
绳索属于产用纺织品中的一类，它是由用各种纱线(如棉纱、麻纱、丙纶、锦纶、涤纶等)或金属丝通过扭或编等方式加强后制成的柔软而且细长的物体，并具有一定的拉伸强度，可用来做连接、牵引的材料。绳索种类按绳索的原材料可分为植物纤维绳、合成纤维绳、钢丝绳、混合绳；按绳索的粗细可分为绳(直径为l-4mm)、索(直径4-40mm)、缆(40-120mm)；按截面来分主要有三股、四股、六股、花式股等绳索。按结构可分为拧绞绳、编织绳、编绞绳。
绳在市场上的需求量很大，并广泛应用于在国防、民用、体育等多个领域。随着社会的发展，人们对绳索的制备、种类、性能等要求也逐渐提高，如在一些特殊场合，不仅要求对绳索生产质量的提高,强度增大，还要求其有耐磨、阻燃、耐酸碱腐烛等特点。随着化学纤维的发展尤其是高性能纤维的发展,如芳纶纤维、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维的出现，在绳索应用方面发展迅速，受到人们的广泛欢迎，加之高性能纤维能满足渔业、港口船舶、石油勘探、体育用品、航空航天、国防科研等诸多领域对绳索的性能要求，因此的传统绳索和钢丝绳将会被逐渐替代，并且不断向高性能方向发展。
超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）是继碳纤维、芳纶纤维之后的第三代高性能纤维，具有高相对分子质量、高度取向度、高的结晶度以及高度缠结的分子链结构,它的比强度是普通优质钢材的15倍左右，碳纤维的2.6倍，玻璃和尼龙66纤维的4倍，芳纶纤维的1.7倍，密度只有0.97g/cm3,低于多数合成纤维、化学稳定性好,且耐磨耐弯曲性能好、张力疲劳性能和抗切割性能强等优异的性能,其使得超高分子量聚乙烯纤维材料具有极优的综合性能,并成为航空航天、防弹防刺等国防领域和汽车制造、运动器材、劳动防护用品等民用领域的理想材料。
由于超高分子量聚乙烯纤维高强力,质轻,密度比水小能浮于水面,高模量,耐腐蚀,耐磨损,耐光照,柔软性好等良好性能,使其成为制作绳索的一种非常优秀的材料,尤其适用于海洋用绳。用超高分子量聚乙烯纤维制造的绳索强度较大、耐光性好,经受长时间日光照射后其强度保持率仍能达到80%以上,化学稳定性好,在海水中不会腐烛、水解。目前各种舰艇及船舶用的抛锚绳、停泊索等大多是钢丝绳,其缺点是自身重量大,易受海水腐烛,使用及存放很不方便,而超高分子量聚乙烯绳索能弥补这些不足。在海军上常用其做各种舰艇及各类船舶的抛锚绳、停泊索、抗风浪缆绳及码头的吊装卸绳索等。同时也是制作登山用绳索和特种绳带的理想材料。现阶段绳缆是超高分子量聚乙烯纤维最大应用领域之一,国内已经有数家缆绳制造商制造超高分子量聚乙烯纤维缆绳。随着我国经济发展水平的提高,高性能船用绳缆必将逐步替代现有普通船缆。在许多低温应用领域,如航天降落伞,飞机悬吊重物的绳索,高空气球的吊索等,超高分子量聚乙烯纤维绳索也是首选。
然而目前市场上的超高分子量聚乙烯纤维绳缆多为长丝制品，用超高分子量聚乙烯长丝制成绳索存在抱缠性较差、勾丝、滑脱等不足，且在生产过程中容易出现起毛拉丝等问题，如要生产高性能超高分子量聚乙烯长丝绳索需将超高分子量聚乙烯长丝浸胶后现加捻才可编绳。随着超高分子量聚乙烯纤维短纤化及其纺纱技术的发展，用超高分子量聚乙烯短纤纱生产安全绳索已成为可能，虽超高分子量聚乙烯短纤纱安全绳索比同类粗细长丝绳索强力有所下降，但可通过采用一些措施加以解决，以解决长丝制品本身明显存在的性能不足。
发明内容
发明目的：为了解决现有超高分子量聚乙烯纤维安全绳索的性能不足，本发明提供了一种将超高分子量聚乙烯短纤纱作为原料生产出高性能安全绳索，该制品具有超强、质轻、耐腐蚀、耐磨损、耐低温、使用方便及适用领域广等特点。
技术方案：一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，所述高性能安全绳索采用超高分子量聚乙烯短纤维纺成纱线，经合股加捻后倒纱后编织机上编成坯绳，再经浸胶处理后制得成品；
其中，编织绳索的制作步骤主要为:
(1)首先需按要编织的绳索直径,来确定绳股中所需的超高分子量聚乙烯短纤纱根数；
⑵将确定好的根数的单纱在合股机上进行合股加捻,分别制得S捻向和Z捻向的绳股；
(3)将加工好的绳股大锭倒入与编织机相配套的小锭,标记好绳股的捻向,S捻和Z捻锭数相同；
⑷最后将两捻向的绳股按对应的位置,成对安装在编织机上,同时加以适当的牵引速度和特定的张力,进行编织得到所需的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索。
作为优化：所述的超高分子量聚乙烯短纤维规格为：线密度为2.22-3.33dtex，长度为50-65mm；所用的超高分子量聚乙烯短纤维的强力范围在35-50cN/dtex。
作为优化：所述的超高分子量聚乙烯短纤纱为采用上述的超高分子量聚乙烯短纤维为原料经纯纺而成的纱线，其规格有45.4tex、36.9tex、29.5tex、18.5tex、14.5tex，单纱强力大于1500cN，分别用于生产各种规格超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索。
作为优化：合股机采用ASKV73型化纤捻线机，锭定速为1200-1500r/min,捻向分为Z或S，锭数为15、型号为301型、钢领直径254mm。
作为优化：倒线机采用FBS101-4型全自动双锭单动祎纱机，倒纱张力为10-15g，卷绕密度为0.38-0.45g/cm3，倒纱速度为200-300m/min。
作为优化：编织机采用162B型高速编织机，转速为40-60r/min,锭子型号为：管直径70mm、管长210mm，可编织十六股和八股绳索。
作为优化：每绳股分别有4-16根单纱，合股加捻捻度为10-30捻/米。
作为优化：编绳主要结构参数根据用途及强度等要求不同分别设定。主要有绳索的直径、节距、捻角、线密度，绳索的直径规格有4-60mm不等；节距用于表示编织绳的紧密程度，一个节距的长度是在生产时锭子完整的旋转一圈绳索的编织长度,用mm表示，可在10-80mm内选取；捻角是绳索的绳股与绳索的纵轴形成的斜交角，可在10-40°内选取；线密度是指1000米长绳索所具有的重量千克(克)数，用Ktex表示，视要求而定。
作为优化：超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索在编织机织成后还可进行浸胶处理，以提高成品的使用性能、延缓超高分子量聚乙烯材料的老化，浸胶主要工艺如下：聚氨酯胶作为粘结剂，上胶量为5-10%，上胶温度105-130℃，上胶速度为20-30m/min。
有益效果：本发明制得的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索，具有超强、质轻、耐腐蚀、耐磨损、耐低温、使用方便及适用领域广等特点，完全可以替代现有超高分子量聚乙烯长丝安全绳索。
本发明的工艺流程简洁，工艺实施方便，产品质量稳定。以36.9tex超高分子量聚乙烯短纤纱制得的直径2.5mm绳为例，其断裂强力可达到2500N以上,同钢丝绳相比，直径减少10%，绳重减少80%,强度却能够提高200%以上,并且耐海水腐蚀的使用寿命是钢丝绳的5倍以上，而且使用及存放方便。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。
具体实施例一：
一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，所述高性能安全绳索采用超高分子量聚乙烯短纤维纺成纱线，经合股加捻后倒纱后编织机上编成坯绳，再经浸胶处理后制得成品；
其中，编织绳索的制作步骤主要为:
(1)首先需按要编织的绳索直径,来确定绳股中所需的超高分子量聚乙烯短纤纱根数；
⑵将确定好的根数的单纱在合股机上进行合股加捻,分别制得S捻向和Z捻向的绳股；
(3)将加工好的绳股大锭倒入与编织机相配套的小锭,标记好绳股的捻向,S捻和Z捻锭数相同；
⑷最后将两捻向的绳股按对应的位置,成对安装在编织机上,同时加以适当的牵引速度和特定的张力,进行编织得到所需的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索。
所述的超高分子量聚乙烯短纤维规格为：线密度为3.33dtex，长度为65mm；所用的超高分子量聚乙烯短纤维的强力范围在50cN/dtex。
所述的超高分子量聚乙烯短纤纱为采用上述的超高分子量聚乙烯短纤维为原料经纯纺而成的纱线，其线密度为45.4tex，单纱强力大于1500cN，用于生产一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索。
合股机采用ASKV73型化纤捻线机，锭定速为1500r/min,捻向分为Z或S，锭数为15、型号为301型、钢领直径254mm。
倒线机采用FBS101-4型全自动双锭单动祎纱机，倒纱张力为15g，卷绕密度为0.38g/cm3，倒纱速度为300m/min。
编织机采用162B型高速编织机，转速为60r/min,锭子型号为：管直径70mm、管长210mm，编织八股绳索。
每绳股有16根单纱，合股加捻捻度为10捻/米。
编绳主要结构参数根据用途及强度等要求不同分别设定。绳索的直径规格为60mm，绳索的节距80mm，绳索的捻角为10°，绳索的线密度为30Ktex。
超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索在编织机织成后还可进行浸胶处理，以提高成品的使用性能、延缓超高分子量聚乙烯材料的老化，浸胶主要工艺如下：聚氨酯胶作为粘结剂，上胶量为10%，上胶温度130℃，上胶速度为20m/min。
具体实施例二：
一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，所述高性能安全绳索采用超高分子量聚乙烯短纤维纺成纱线，经合股加捻后倒纱后编织机上编成坯绳，再经浸胶处理后制得成品；
其中，编织绳索的制作步骤主要为:
(1)首先需按要编织的绳索直径,来确定绳股中所需的超高分子量聚乙烯短纤纱根数；
⑵将确定好的根数的单纱在合股机上进行合股加捻,分别制得S捻向和Z捻向的绳股；
(3)将加工好的绳股大锭倒入与编织机相配套的小锭,标记好绳股的捻向,S捻和Z捻锭数相同；
⑷最后将两捻向的绳股按对应的位置,成对安装在编织机上,同时加以适当的牵引速度和特定的张力,进行编织得到所需的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索。
所述的超高分子量聚乙烯短纤维规格为：线密度为3.33dtex，长度为65mm；所用的超高分子量聚乙烯短纤维的强力范围在50cN/dtex。
所述的超高分子量聚乙烯短纤纱为采用上述的超高分子量聚乙烯短纤维为原料经纯纺而成的纱线，线密度为14.5tex，单纱强力大于1500cN，用于生产一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索。
合股机采用ASKV73型化纤捻线机，锭定速为1200r/min,捻向分为Z或S，锭数为15、型号为301型、钢领直径254mm。
倒线机采用FBS101-4型全自动双锭单动祎纱机，倒纱张力为10g，卷绕密度为0.45g/cm3，倒纱速度为200m/min。
编织机采用162B型高速编织机，转速为60r/min,锭子型号为：管直径70mm、管长210mm，编织十六股绳索。
每绳股分别有4根单纱，合股加捻捻度为30捻/米。
编绳主要结构参数根据用途及强度等要求不同分别设定。绳索的直径规格为4mm，绳索的节距10mm，绳索的捻角为40°，绳索的线密度为2Ktex。
超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索在编织机织成后还可进行浸胶处理，以提高成品的使用性能、延缓超高分子量聚乙烯材料的老化，浸胶主要工艺如下：聚氨酯胶作为粘结剂，上胶量为5%，上胶温度105℃，上胶速度为30m/min。
具体实施例三：
一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，所述高性能安全绳索采用超高分子量聚乙烯短纤维纺成纱线，经合股加捻后倒纱后编织机上编成坯绳，再经浸胶处理后制得成品；
其中，编织绳索的制作步骤主要为:
(1)首先需按要编织的绳索直径,来确定绳股中所需的超高分子量聚乙烯短纤纱根数；
⑵将确定好的根数的单纱在合股机上进行合股加捻,分别制得S捻向和Z捻向的绳股；
(3)将加工好的绳股大锭倒入与编织机相配套的小锭,标记好绳股的拾向,S捻和Z捻锭数相同；
⑷最后将两捻向的绳股按对应的位置,成对安装在编织机上,同时加以适当的牵引速度和特定的张力,进行编织得到所需的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索。
所述的超高分子量聚乙烯短纤维规格为：线密度为2.87dtex，长度为57mm；所用的超高分子量聚乙烯短纤维的强力范围在43cN/dtex。
所述的超高分子量聚乙烯短纤纱为采用上述的超高分子量聚乙烯短纤维为原料经纯纺而成的纱线，线密度为29.5tex，单纱强力大于1500cN，用于生产一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索。
合股机采用ASKV73型化纤捻线机，锭定速为1300r/min,捻向分为Z或S，锭数为15、型号为301型、钢领直径254mm。
倒线机采用FBS101-4型全自动双锭单动祎纱机，倒纱张力为13g，卷绕密度为0.42g/cm3，倒纱速度为260m/min。
编织机采用162B型高速编织机，转速为50r/min,锭子型号为：管直径70mm、管长210mm，编织八股绳索。
每绳股分别有9根单纱，合股加捻捻度为20捻/米。
编绳主要结构参数根据用途及强度等要求不同分别设定。绳索的直径规格为30mm，绳索的节距40mm，绳索的捻角为25°，绳索的线密度为15Ktex。
超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索在编织机织成后还可进行浸胶处理，以提高成品的使用性能、延缓超高分子量聚乙烯材料的老化，浸胶主要工艺如下：聚氨酯胶作为粘结剂，上胶量为8%，上胶温度121℃，上胶速度为24m/min。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，其特征在于：所述高性能安全绳索采用超高分子量聚乙烯短纤维纺成纱线，经合股加捻后倒纱后编织机上编成坯绳，再经浸胶处理后制得成品；
其中，编织绳索的制作步骤主要为:
(1)首先需按要编织的绳索直径,来确定绳股中所需的超高分子量聚乙烯短纤纱根数；
⑵将确定好的根数的单纱在合股机上进行合股加捻,分别制得S捻向和Z捻向的绳股；
(3)将加工好的绳股大锭倒入与编织机相配套的小锭,标记好绳股的拾向,S捻和Z捻锭数相同；
⑷最后将两捻向的绳股按对应的位置,成对安装在编织机上,同时加以适当的牵引速度和特定的张力,进行编织得到所需的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索。
2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，其特征在于：所述的超高分子量聚乙烯短纤维规格为：线密度为2.22-3.33dtex，长度为50-65mm；所用的超高分子量聚乙烯短纤维的强力范围在35-50cN/dtex。
3.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，其特征在于：所述的超高分子量聚乙烯短纤纱为采用上述的超高分子量聚乙烯短纤维为原料经纯纺而成的纱线，其规格有45.4tex、36.9tex、29.5tex、18.5tex、14.5tex，单纱强力大于1500cN，分别用于生产各种规格超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索。
4.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，其特征在于：合股机采用ASKV73型化纤捻线机，锭定速为1200-1500r/min,捻向分为Z或S，锭数为15、型号为301型、钢领直径254mm。
5.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，其特征在于：倒线机采用FBS101-4型全自动双锭单动祎纱机，倒纱张力为10-15g，卷绕密度为0.038-0.045g/cm3，倒纱速度为200-300m/min。
6.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，其特征在于：编织机采用162B型高速编织机，转速为40-60r/min,锭子型号为：管直径70mm、管长210mm，可编织十六股和八股绳索。
7.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，其特征在于：每绳股分别有4-16股单纱，合股加捻捻度为10-30捻/米。
8.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，其特征在于：编绳主要结构参数根据用途及强度等要求不同分别设定，主要有绳索的直径、节距、捻角、线密度，绳索的直径规格有4-60mm不等；节距用于表示编织绳的紧密程度，一个节距的长度是在生产时锭子完整的旋转一圈绳索的编织长度,用mm表示，可在10-80mm内选取；捻角是绳索的绳股与绳索的纵轴形成的斜交角，可在10-40°内选取；线密度是指1000米长绳索所具有的重量千克(克)数，用Ktex表示，视要求而定。
9.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索的生产工艺，其特征在于：超高分子量聚乙烯短纤纱高性能安全绳索在编织机织成后还可进行浸胶处理，以提高成品的使用性能、延缓超高分子量聚乙烯材料的老化，浸胶主要工艺如下：聚氨酯胶作为粘结剂，上胶量为5-10%，上胶温度105-130℃，上胶速度为20-30m/min。
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