CN105155080B - 超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带的制备方法 - 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水龙带的制备方法，所述的高性能水龙带采用超高分子量聚乙烯短纤纱作为经纬纱原料，采用机织生产方法制备而成，具体为：采用管状组织结构设计，经分条整经制成织轴再在重型织带机上生产出超高分子量聚乙烯短纤纱带坯，下机织物整理，再上乳胶得到成品。本发明的生产工艺独特且合理，工艺流程短，生产效率高，生产成本较低，工艺实施方便，投产快，且产品质量稳定，经测试该水龙带壁厚在1.6 mm以上，耐压爆破压力达到50MPa以上,渗水量为0。
Description
技术领域
本发明属于产业用纺织品加工领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带的制备方法。
背景技术
水龙带是能承受一定液体压力的管状带织物。可在较高压力下输送水或泡沫灭火液，是一种输水或消防器材。传统的水龙带用棉、麻或高强化学纤维为原料，织物组织为双经单纬平纹管状结构，用重型织带机织造，或用高强锦纶丝和涤纶丝作原料，用双梭圆织机织成管坯，内衬一层1～3毫米厚的橡胶,或将管坯内外涂覆一层较薄的高分子合成材料，使能承受高压和耐磨、耐腐蚀。传统的水龙带主要用于消防车辆配备灭火水管带、建筑内备用消防管带、输油、输送淡水、农业排灌、工矿和建筑工地送水、排水等。
随着时代及科技发展，高层建筑物日益增多，越来越高，引火引爆的种源除原统的木质纤维素，还有许多种化学物质，因此要求灭火水龙带不仅适于高层建筑、火场范围大（如森林火灾）；也要适用于各种化学物体（如塑料、原油、海上船舶及钻井平台等等）；还要耐高压、耐腐蚀、轻便、易保存等特点。显然传统的水龙带不能满足以上要求。
超高分子量聚乙烯纤维，也称高强高模聚乙烯纤维，是世界公认的高性能纤维，其密度只有0.97g/cm3，具有质轻、强度高、模量高、耐光、耐摩擦、耐切割、耐挠曲、化学稳定性极好、耐酸碱、耐一般有机溶剂等优点。目前超高分子量聚乙烯纤维主要为长丝制品，如UD布、绳索等，用于防弹、航海、体育用品等领域。超高分子量聚乙烯短纤纱和长丝相比，短纤纱单纤间抱合更为紧密，手感较好，没有钩丝现象，而且自由度更高，可以在各种基体中均匀分布，适合于做复合材料增强骨架，其功能与长丝相差不大。为此用超高分子量聚乙烯短纤纯纺纱作为原料制织水龙带，完全有可能成为一种高性能水龙带，以扩大其使用范围。
发明内容
发明目的：为了解决现有水龙带性能及生产技术的不足，本发明提供了一种用超高分子量聚乙烯短纤纯纺纱作为原料，采用机织生产方法生产出带坯，再上乳胶的高性能水龙带，具有质轻高强、耐高压、耐腐蚀、轻便、易保存等特点，并可扩大其使用范围。
技术方案：一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带的制备方法，所述的高性能水龙带采用超高分子量聚乙烯短纤维作为经纬纱原料，采用机织生产方法制备而成，具体为：采用管状组织结构设计，经分条整经制成织轴再在重型织带机上生产出超高分子量聚乙烯短纤纱带坯，下机织物整理，再上乳胶得到成品；
其中，高性能水龙带坯带生产时，须进行组织结构设计，采用管状组织结构设计，一般步骤如下：
（1）采用1/1平纹、2/2纬重平、2/2方平、2/2破斜纹、1/3破斜纹及5/3纬面缎纹等简单组织作为管状组织的表、里两层的基础组织；
（2）管状组织表、里层经纱排列比为1：1，表、里纬投纬比为1：1；
（3）确定水龙带的总经根数，可按下式计算：
Mj= Rj×Z±Sw
式中：Mj—总经根数；
Rj—基础组织的组织循环经纱数；
Z—表、里层基础组织的个数；具体数值根据水龙带管径大小而定；
Sw—基础组织的纬向飞数；
由左向右投第一纬时，Sw取（-）号；由右向左投第一纬时，Sw取（+）号。
作为进一步优化：所述的超高分子量聚乙烯短纤维规格为：线密度为1.21-1.35dtex，长度为45-60mm；所述的超高分子量聚乙烯短纤维的强力范围为35-45cN/dtex。
作为进一步优化：所述的超高分子量聚乙烯短纤纱线为采用所述的超高分子量聚乙烯短纤维为原料经过纯纺而成的纱线，其规格为36.9×2tex、29.5×2tex、18.5×2tex，单纱强力大于2500cN，分别用于生产各种规格超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带带坯。
作为进一步优化：高性能水龙带坯带织造时，考虑到水龙带在承受水压作用时，处于周向的纬纱承受的作用力较大，须选择纬纱特数大于经纱。
作为进一步优化：选用国产121型分条整经机进行织轴加工，条带卷绕速度为200-300m/min，倒轴速度为60-100m/min，采用圆盘式张力盘，整经张力在15-20g，织轴卷绕密度为0.56-0.65g/cm3。
作为进一步优化：分条整经加工织轴时，还须增加有抗静电油剂的上油步骤，具体如下：采用组分为：水100%、质量浓度为5%水溶性抗静电剂、质量浓度为3%水溶性有机硅油进行复配成专用抗静电油剂，在分条整经织轴卷绕时，对超高分子量聚乙烯短纤经纱采用专用抗静电剂进行上油处理，经纱从滚筒上退绕下来，通过导辊，由带液辊给经纱单面上水溶性抗静电油剂，然后经导辊卷绕到织轴上；液槽的液面高度为10cm，温度为50℃，调节带液辊转速来控制上液量，一般上液量为经纱重量的2.0%～3.0%。
作为进一步优化：选用国产重型织带机进行织造带坯，其主要上机工艺参数为：总经根数400-1200根，带坯纬密13-16根/英寸，带坯厚度为1.2-1.8mm，织机车速150-200m/min，上机张力10-15KN；水龙带带坯织造时，为防止幅缩，须加装内撑撑幅器。
作为进一步优化：水龙带带坯织造时，为使水龙带左右折幅处边缘经纱密度保持均匀，使管状折幅处平整，在布身折幅处各穿入一根张力较大的线，穿筘时布身每筘穿入数为4入/D, 左边部每筘穿入数为1、2、2、3、3、3,右边部每筘穿入数为3、3、3、2、2、1，筘号28-32#穿综采用照图穿法。
作为进一步优化：所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带带坯须上胶处理，主要工艺流程如下：挤出—上胶—套管—硫化—成品检验；即先用塑料挤出机挤出与带坯直径相符的聚氨酯内衬薄膜管，在管的外壁涂上胶后，将做好聚氨酯内衬薄膜管套入带坯内，经130℃的高强硫化，使内衬管薄膜与带坯粘合为一体，再经检验成成品，上胶后水龙带壁厚为1.5-2.5mm中的一种。
有益效果：本发明制得的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带，具有质轻高强、耐高压、耐腐蚀、轻便、易保存等特点，不仅适用于高层建筑、火场范围大（如森林火灾）的消防灭火，还适用于各种化学物体（如塑料、原油、海上船舶及钻井平台等等）输送及高原地带、恶劣地理或气候环境输送水源等，从而有效地扩大了其使用范围。
本发明的生产工艺独特且合理，工艺流程短，生产效率高，生产成本较低，工艺实施方便，投产快，且产品质量稳定，经测试该水龙带壁厚在1.6 mm以上，耐压爆破压力达到50MPa以上,渗水量为0。
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水龙带的制备方法，所述的高性能水龙带采用超高分子量聚乙烯短纤维作为经纬纱原料，采用机织生产方法制备而成，具体为：采用管状组织结构设计，经分条整经制成织轴再在重型织带机上生产出超高分子量聚乙烯短纤纱带坯，下机织物整理，再上乳胶得到成品；
其中，高性能水龙带坯带生产时，须进行组织结构设计，采用管状组织结构设计，一般步骤如下：
（1）采用1/1平纹组织作为管状组织的表、里两层的基础组织；
（2）管状组织表、里层经纱排列比为1：1，表、里纬投纬比为1：1；
（3）确定水龙带的总经根数，可按下式计算：
Mj= Rj×Z±Sw
式中：Mj—总经根数；
Rj—基础组织的组织循环经纱数；
Z—表、里层基础组织的个数；具体数值根据水龙带管径大小而定；
Sw—基础组织的纬向飞数；
由左向右投第一纬时，Sw取（-）号；由右向左投第一纬时，Sw取（+）号。
所述的超高分子量聚乙烯短纤维规格为：线密度为1.21dtex，长度为45mm；所述的超高分子量聚乙烯短纤维的强力范围为35cN/dtex。
所述的超高分子量聚乙烯短纤纱线为采用所述的超高分子量聚乙烯短纤维为原料经过纯纺而成的纱线，其规格为36.9×2tex，单纱强力大于2500cN，分别用于生产各种规格超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带带坯。
高性能水龙带坯带织造时，考虑到水龙带在承受水压作用时，处于周向的纬纱承受的作用力较大，须选择纬纱特数大于经纱。
选用国产121型分条整经机进行织轴加工，条带卷绕速度为200m/min，倒轴速度为60m/min，采用圆盘式张力盘，整经张力在15g，织轴卷绕密度为0.56g/cm3。
分条整经加工织轴时，还须增加有抗静电油剂的上油步骤，具体如下：采用组分为：水100%、质量浓度为5%水溶性抗静电剂、质量浓度为3%水溶性有机硅油进行复配成专用抗静电油剂，在分条整经织轴卷绕时，对超高分子量聚乙烯短纤经纱采用专用抗静电剂进行上油处理，经纱从滚筒上退绕下来，通过导辊，由带液辊给经纱单面上水溶性抗静电油剂，然后经导辊卷绕到织轴上；液槽的液面高度为10cm，温度为50℃，调节带液辊转速来控制上液量，一般上液量为经纱重量的2.0%。
选用国产重型织带机进行织造带坯，其主要上机工艺参数为：总经根数400根，带坯纬密13根/英寸，带坯厚度为1.2mm，织机车速150m/min，上机张力10KN；水龙带带坯织造时，为防止幅缩，须加装内撑撑幅器。
水龙带带坯织造时，为使水龙带左右折幅处边缘经纱密度保持均匀，使管状折幅处平整，在布身折幅处各穿入一根张力较大的线，穿筘时布身每筘穿入数为4入/D, 左边部每筘穿入数为1、2、2、3、3、3,右边部每筘穿入数为3、3、3、2、2、1，筘号28#穿综采用照图穿法。
所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带带坯须上胶处理，主要工艺流程如下：挤出—上胶—套管—硫化—成品检验；即先用塑料挤出机挤出与带坯直径相符的聚氨酯内衬薄膜管，在管的外壁涂上胶后，将做好聚氨酯内衬薄膜管套入带坯内，经130℃的高强硫化，使内衬管薄膜与带坯粘合为一体，再经检验成成品，上胶后水龙带壁厚为1.5mm。
具体实施例二：
一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带的制备方法，所述的高性能水龙带采用超高分子量聚乙烯短纤维作为经纬纱原料，采用机织生产方法制备而成，具体为：采用管状组织结构设计，经分条整经制成织轴再在重型织带机上生产出超高分子量聚乙烯短纤纱带坯，下机织物整理，再上乳胶得到成品；
其中，高性能水龙带坯带生产时，须进行组织结构设计，采用管状组织结构设计，一般步骤如下：
（1）采用5/3纬面缎纹组织作为管状组织的表、里两层的基础组织；
（2）管状组织表、里层经纱排列比为1：1，表、里纬投纬比为1：1；
（3）确定水龙带的总经根数，可按下式计算：
Mj= Rj×Z±Sw
式中：Mj—总经根数；
Rj—基础组织的组织循环经纱数；
Z—表、里层基础组织的个数；具体数值根据水龙带管径大小而定；
Sw—基础组织的纬向飞数；
由左向右投第一纬时，Sw取（-）号；由右向左投第一纬时，Sw取（+）号。
所述的超高分子量聚乙烯短纤维规格为：线密度为1.35dtex，长度为60mm；所述的超高分子量聚乙烯短纤维的强力范围为45cN/dtex。
所述的超高分子量聚乙烯短纤纱线为采用所述的超高分子量聚乙烯短纤维为原料经过纯纺而成的纱线，其规格为18.5×2tex，单纱强力大于2500cN，分别用于生产各种规格超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带带坯。
高性能水龙带坯带织造时，考虑到水龙带在承受水压作用时，处于周向的纬纱承受的作用力较大，须选择纬纱特数大于经纱。
选用国产121型分条整经机进行织轴加工，条带卷绕速度为300m/min，倒轴速度为100m/min，采用圆盘式张力盘，整经张力在20g，织轴卷绕密度为0.65g/cm3。
分条整经加工织轴时，还须增加有抗静电油剂的上油步骤，具体如下：采用组分为：水100%、质量浓度为5%水溶性抗静电剂、质量浓度为3%水溶性有机硅油进行复配成专用抗静电油剂，在分条整经织轴卷绕时，对超高分子量聚乙烯短纤经纱采用专用抗静电剂进行上油处理，经纱从滚筒上退绕下来，通过导辊，由带液辊给经纱单面上水溶性抗静电油剂，然后经导辊卷绕到织轴上；液槽的液面高度为10cm，温度为50℃，调节带液辊转速来控制上液量，一般上液量为经纱重量的3.0%。
选用国产重型织带机进行织造带坯，其主要上机工艺参数为：总经根数1200根，带坯纬密16根/英寸，带坯厚度为1.8mm，织机车速200m/min，上机张力15KN；水龙带带坯织造时，为防止幅缩，须加装内撑撑幅器。
水龙带带坯织造时，为使水龙带左右折幅处边缘经纱密度保持均匀，使管状折幅处平整，在布身折幅处各穿入一根张力较大的线，穿筘时布身每筘穿入数为4入/D, 左边部每筘穿入数为1、2、2、3、3、3,右边部每筘穿入数为3、3、3、2、2、1，筘号32#穿综采用照图穿法。
所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带带坯须上胶处理，主要工艺流程如下：挤出—上胶—套管—硫化—成品检验；即先用塑料挤出机挤出与带坯直径相符的聚氨酯内衬薄膜管，在管的外壁涂上胶后，将做好聚氨酯内衬薄膜管套入带坯内，经130℃的高强硫化，使内衬管薄膜与带坯粘合为一体，再经检验成成品，上胶后水龙带壁厚为2.5mm。
具体实施例三：
一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带的制备方法，所述的高性能水龙带采用超高分子量聚乙烯短纤维作为经纬纱原料，采用机织生产方法制备而成，具体为：采用管状组织结构设计，经分条整经制成织轴再在重型织带机上生产出超高分子量聚乙烯短纤纱带坯，下机织物整理，再上乳胶得到成品；
其中，高性能水龙带坯带生产时，须进行组织结构设计，采用管状组织结构设计，一般步骤如下：
（1）采用2/2方平组织作为管状组织的表、里两层的基础组织；
（2）管状组织表、里层经纱排列比为1：1，表、里纬投纬比为1：1；
（3）确定水龙带的总经根数，可按下式计算：
Mj= Rj×Z±Sw
式中：Mj—总经根数；
Rj—基础组织的组织循环经纱数；
Z—表、里层基础组织的个数；具体数值根据水龙带管径大小而定；
Sw—基础组织的纬向飞数；
由左向右投第一纬时，Sw取（-）号；由右向左投第一纬时，Sw取（+）号。
所述的超高分子量聚乙烯短纤维规格为：线密度为1.31dtex，长度为53mm；所述的超高分子量聚乙烯短纤维的强力范围为39cN/dtex。
所述的超高分子量聚乙烯短纤纱线为采用所述的超高分子量聚乙烯短纤维为原料经过纯纺而成的纱线，其规格为29.5×2tex，单纱强力大于2500cN，分别用于生产各种规格超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带带坯。
高性能水龙带坯带织造时，考虑到水龙带在承受水压作用时，处于周向的纬纱承受的作用力较大，须选择纬纱特数大于经纱。
选用国产121型分条整经机进行织轴加工，条带卷绕速度为260m/min，倒轴速度为80m/min，采用圆盘式张力盘，整经张力在17g，织轴卷绕密度为0. 62g/cm3。
分条整经加工织轴时，还须增加有抗静电油剂的上油步骤，具体如下：采用组分为：水100%、质量浓度为5%水溶性抗静电剂、质量浓度为3%水溶性有机硅油进行复配成专用抗静电油剂，在分条整经织轴卷绕时，对超高分子量聚乙烯短纤经纱采用专用抗静电剂进行上油处理，经纱从滚筒上退绕下来，通过导辊，由带液辊给经纱单面上水溶性抗静电油剂，然后经导辊卷绕到织轴上；液槽的液面高度为10cm，温度为50℃，调节带液辊转速来控制上液量，一般上液量为经纱重量的2.5%。
选用国产重型织带机进行织造带坯，其主要上机工艺参数为：总经根数900根，带坯纬密14根/英寸，带坯厚度为1.6mm，织机车速180m/min，上机张力13KN；水龙带带坯织造时，为防止幅缩，须加装内撑撑幅器。
水龙带带坯织造时，为使水龙带左右折幅处边缘经纱密度保持均匀，使管状折幅处平整，在布身折幅处各穿入一根张力较大的线，穿筘时布身每筘穿入数为4入/D, 左边部每筘穿入数为1、2、2、3、3、3,右边部每筘穿入数为3、3、3、2、2、1，筘号30#穿综采用照图穿法。
所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带带坯须上胶处理，主要工艺流程如下：挤出—上胶—套管—硫化—成品检验；即先用塑料挤出机挤出与带坯直径相符的聚氨酯内衬薄膜管，在管的外壁涂上胶后，将做好聚氨酯内衬薄膜管套入带坯内，经130℃的高强硫化，使内衬管薄膜与带坯粘合为一体，再经检验成成品，上胶后水龙带壁厚为1.9mm。
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 (1)
1.一种超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带的制备方法，其特征在于：所述的高性能水龙带采用超高分子量聚乙烯短纤纱作为经纬纱原料，采用机织生产方法制备而成，具体为：采用管状组织结构设计，经分条整经制成织轴再在重型织带机上生产出超高分子量聚乙烯短纤纱带坯，下机织物整理，再上乳胶得到成品；
其中，高性能水龙带坯带生产时，须进行组织结构设计，采用管状组织结构设计，一般步骤如下：
(1)采用1/1平纹、2/2纬重平、2/2方平、2/2破斜纹、1/3破斜纹及5/3纬面缎纹简单组织作为管状组织的表、里两层的基础组织；
(2)管状组织表、里层经纱排列比为1：1，表、里纬投纬比为1：1；
(3)确定水龙带的总经根数，可按下式计算：
Mj＝Rj×Z±Sw
式中：Mj—总经根数；
Rj—基础组织的组织循环经纱数；
Z—表、里层基础组织的个数；具体数值根据水龙带管径大小而定；
Sw—基础组织的纬向飞数；
由左向右投第一纬时，Sw取(-)号；由右向左投第一纬时，Sw取(+)号；
所述的超高分子量聚乙烯短纤纱线为采用所述的超高分子量聚乙烯短纤维为原料经过纯纺而成的纱线，其规格为36.9×2tex、29.5×2tex、18.5×2tex，单纱强力大于2500cN，分别用于生产各种规格超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带带坯；
所述的超高分子量聚乙烯短纤维规格为：线密度为1.21-1.35dtex，长度为45-60mm；所述的超高分子量聚乙烯短纤维的强力范围为35-45cN/dtex；
高性能水龙带坯带织造时，考虑到水龙带在承受水压作用时，处于周向的纬纱承受的作用力较大，须选择纬纱特数大于经纱；
选用国产121型分条整经机进行织轴加工，条带卷绕速度为200-300m/min，倒轴速度为60-100m/min，采用圆盘式张力盘，整经张力在15-20g，织轴卷绕密度为0.56-0.65g/cm3；
分条整经加工织轴时，还须增加有抗静电油剂的上油步骤，具体如下：采用组分为：水100％、质量浓度为5％水溶性抗静电剂、质量浓度为3％水溶性有机硅油进行复配成专用抗静电油剂，在分条整经织轴卷绕时，对超高分子量聚乙烯短纤经纱采用专用抗静电剂进行上油处理，经纱从滚筒上退绕下来，通过导辊，由带液辊给经纱单面上水溶性抗静电油剂，然后经导辊卷绕到织轴上；液槽的液面高度为10cm，温度为50℃，调节带液辊转速来控制上液量，一般上液量为经纱重量的2.0％～3.0％；
选用国产重型织带机进行织造带坯，其主要上机工艺参数为：总经根数400-1200根，带坯纬密13-16根/英寸，带坯厚度为1.2-1.8mm，织机车速150-200m/min，上机张力10-15KN；水龙带带坯织造时，为防止幅缩，须加装内撑撑幅器；
水龙带带坯织造时，为使水龙带左右折幅处边缘经纱密度保持均匀，使管状折幅处平整，在布身折幅处各穿入一根张力较大的线，穿筘时布身每筘穿入数为4入/D,左边部每筘穿入数为1、2、2、3、3、3,右边部每筘穿入数为3、3、3、2、2、1，筘号28-32#穿综采用照图穿法；
所述的超高分子量聚乙烯短纤纱高性能水龙带带坯须上胶处理，主要工艺流程如下：挤出—上胶—套管—硫化—成品检验；即先用塑料挤出机挤出与带坯直径相符的聚氨酯内衬薄膜管，在管的外壁涂上胶后，将做好聚氨酯内衬薄膜管套入带坯内，经130℃的高强硫化，使内衬管薄膜与带坯粘合为一体，再经检验成成品，上胶后水龙带壁厚为1.5-2.5mm中的一种。
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