CN105696142B - 用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种网络丝装置，尤其涉及一种用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置及操作方法。包括压缩空气管道，所述的压缩空气管道与网络喷嘴组件相连通，所述的压缩空气管道与网络喷嘴组件间设有雾化喷嘴组件。用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置及操作方法结构简单，使用性能出色，提高产品质量。

Description

用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置及操作方法

技术领域

本发明涉及一种网络丝装置，尤其涉及一种用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置及操作方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维(超高分子量聚乙烯纤维)是上世纪90年代出现的一种高性能纤维，与碳纤维、芳纶并称当今世界三大高性能纤维。超高分子量聚乙烯纤维采用百万级分子量的原料进行湿法纺丝生产，纤维成品具有极高的结晶度，大分子呈伸直链结构，具有极高的强度和比模量。

作为高性能纤维材料，超高分子量聚乙烯纤维已取代了多个领域的金属材料，发挥出优异的强度、刚性、化学稳定性等性能。其优良的耐紫外线、耐腐蚀性能，稳定的化学性质，突出的抗冲击、抗切割性能，使该种纤维成为制作软质防弹服、防刺衣、轻质防弹头盔、雷达罩、运钞车防弹装甲、直升机防弹装甲、舰艇及远洋船舶缆绳、轻质高压容器、航空航天结构件、深海抗风浪网箱、渔网、赛艇、帆船、滑雪橇等的理想材料。在航空、警备、军事、医疗、劳保、高强钓鱼线、缝纫线等领域具有广泛的应用。

复合材料的发展已经历了整整半个世纪，纤维增强复合材料因其具有比强度高，比刚度大，成型工艺好，材料性能可以设计，抗疲劳性能好，破损安全性能好等优异性能，纤维材料低密度性，使其可以替代部分或者全部传统金属结构件，在提高装备的整体结构性能和可靠性的同时，减轻结构重量着技术的提高，应用领域已从航空航天和国防军工扩展到建筑与土木工程、陆上交通运输、船舶和近海工程、化工防腐、电气与电子、体育与娱乐用品、医疗器械与仿生制品以及家庭与办公用品等领域。复合材料在建筑上可作为结构材料、装饰材料、功能材料以及用来制造各种卫生洁具和水箱等。

用于增强树脂基复合材料的纤维主要有碳纤维、芳纶及超高分子量聚乙烯纤维，是近年来不断发展起来的公认的高性能纤维，具有高强、高模、抗冲击、耐腐蚀等优良性能。据资料显示，我国目前尚未对改性超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料进行系统的研究。本公司在研究超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料研究过程中发现，纤维在编织成复合材料预制件之前须经本专利方法处理后，方能顺利的进行后续加工。

用于增强复合材料制备的改性超高分子量聚乙烯纤维在已有的高强度、高模量、耐候性等基础上，通过填料改性技术，改善了纤维与树脂基体的粘结性能。得到的改性超高分子量聚乙烯纤维为一束松散纤维丝，每一束纤维丝根据不同的粗细而具有不同的单丝数量。改性超高分子量聚乙烯纤维用于复合材料制备时，松散状态的纤维易打结或因摩擦静电而毛丝，不能按照一定的排布状态进行特定三维结构预制件的加工制造。本发明涉及一种改性超高分子量聚乙烯纤维网络丝制备方法及装置，采用化学纤维网络丝的生产方法，通过改进，将该方法用于改性超高分子量聚乙烯纤维的加工制备过程中，得到的网络丝具有成束的效果，利于纤维增强复合材料的制备加工过程。

超高分子量聚乙烯纤维是分子量在100万以上的聚乙烯通过凝胶纺丝方法制得的一种纤维，具有强度高、模量高、结晶度高、密度低和良好耐候性等优点，广泛应用于军事、航空航天、海洋舰船、体育和防护用品(防弹、防刺、防切割)等领域。

超高分子量聚乙烯纤维具有极高的取向度及结晶度，结构致密；结构单元为乙烯基的伸直链结构，且分子链排布高度有序；大分子结构没有极性基团，无化学活性，表面能很低。上述结构特征使得超高分子量聚乙烯纤维很难润湿，不与基体发生化学反应而产生交联，界面效应差。当超高分子量聚乙烯纤维作为增强材料用于防弹领域时，与树脂基体粘结性能较差而造成抗冲击性能不足，对钝伤的防护不够。

超高分子量聚乙烯纤维按照一定的方式排布制备防弹UD板，或按照2.5D、3D的编织方法进行装甲车防弹预制件的编织过程中，如果采用松散状态的纤维直接进行制备，则纤维因静电导致的毛丝现象使加工过程不能顺利进行。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑，适用于改性超高分子量聚乙烯纤维的方法，对传统的化纤网络丝加工装置及方法进行改进，得到成束良好，抱合性优良的纤维产品，以便于防弹复合材料的加工制备过程顺利进行，还适用于超高分子量聚乙烯纤维民用织物的加工前道，改善纤维毛丝现象，适用于编带、绳缆、钓鱼线、凉感织物加工制造的用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置及操作方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置，包括压缩空气管道，所述的压缩空气管道与网络喷嘴组件相连通，所述的压缩空气管道与网络喷嘴组件间设有雾化喷嘴组件；

所述的网络喷嘴组件包括壳体，所述的壳体中设有金属凹槽，所述的金属凹槽中设有下陶瓷块，所述的下陶瓷块的上部设有内凹状的喷丝通道，所述的下陶瓷块分别与喷丝通道、压缩空气管道相连通，所述的下陶瓷块的上部设有与下陶瓷块相配接的上陶瓷块，所述的上陶瓷块与下陶瓷块的两侧端分别延伸出壳体，所述的上陶瓷块的上部设有金属上压板，所述的金属上压板与壳体相定位；

所述的雾化喷嘴组件包括喷嘴壳体，所述的喷嘴壳体中设有喷嘴通道，所述的喷嘴通道的左侧端为自注水口，所述的喷嘴通道的中端设有橡胶喷嘴芯，所述的橡胶喷嘴芯的左侧端设有与自注水口相连接的弹簧，所述的橡胶喷嘴芯的右侧端设有喷杆，所述的喷杆延伸出喷嘴通道的右端，所述的喷嘴壳体的右侧壁设有与压缩空气管道相定位的喷嘴，所述的喷嘴中设有喷嘴口，所述的喷杆的右侧端伸至喷嘴口中。

作为优选，所述的喷丝通道的横截面呈梯形状，所述的金属上压板与壳体间通过紧固螺栓相紧固，所述的壳体的四角分别设有紧固螺栓。

用于改性超高分子量聚乙烯纤维网络丝装置的操作方法，按以下步骤进行：

(1)、安装调试：

将网络喷嘴组件、雾化喷嘴组件分别与压缩空气管道相连通，并通过禁固螺栓调节金属上压板与壳体的松紧度，对组件进行调试；

(2)、操作处理：

选择一定规格的改性超高分子量聚乙烯纤维，穿过网络喷嘴组件，网络喷嘴组件包括金属上压板、金属凹槽、陶瓷喷嘴和紧固螺栓；陶瓷喷嘴分为上下两部分，上半部分为上陶瓷块，下部为开有梯形凹槽的下陶瓷块；两个陶瓷块共同构成喷丝通道；

垂直于网络喷嘴组件放置方向的下方接有压缩空气管道，使改性超高分子量聚乙烯纤维在喷丝通道中运行时规律性的受到压缩空气的冲击，在高频率的气流中运动，压缩空气的压力为0.3-0.4MPa，丝条运行速度为300-400m/min，在压缩空气的压力下被气流不断开松-挤压；

网络喷嘴组件下部侧方装有雾化喷嘴组件，雾化喷嘴包括黄铜喷嘴壳体、弹簧、橡胶喷嘴芯、喷杆；水的压力为0.3-0.45MPa，水从自注水口进入后，经弹簧高速流动，碰撞喷嘴芯回旋在弹簧中形成一个离心漩涡，反弹后形成雾化水颗粒，再通过喷杆导到喷嘴口形成极细的雾粒；

由喷嘴口形成的雾粒被压缩空气带至网络喷嘴组件，湿润的压缩空气作用于丝条上，提高了纤维束的饱和效果，更能使丝条在陶瓷喷嘴中摩擦剥离的 140-190万的纤维表面低聚物与丝条主体结构较为牢固的结合，避免了低聚物剥离缠结与丝束表面形成疵点；同时延长了陶瓷喷嘴的清洗周期，提高了生产效率。

因此，本发明的用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置及操作方法，结构简单，使用性能出色，提高产品质量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中网络喷嘴组件的剖视结构示意图；

图3是本发明中雾化喷嘴组件的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，结构附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1、图2和图3所示，一种用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置，包括压缩空气管道1，所述的压缩空气管道1与网络喷嘴组件相连通，所述的压缩空气管道1与网络喷嘴组件间设有雾化喷嘴组件17；

所述的网络喷嘴组件包括壳体2，所述的壳体2中设有金属凹槽3，所述的金属凹槽3中设有下陶瓷块4，所述的下陶瓷块4的上部设有内凹状的喷丝通道5，所述的下陶瓷块4分别与喷丝通道5、压缩空气管道1相连通，所述的下陶瓷块4的上部设有与下陶瓷块4相配接的上陶瓷块6，所述的上陶瓷块 6与下陶瓷块4的两侧端分别延伸出壳体2，所述的上陶瓷块6的上部设有金属上压板7，所述的金属上压板7与壳体2相定位；

所述的雾化喷嘴17组件包括喷嘴壳体8，所述的喷嘴壳体8中设有喷嘴通道9，所述的喷嘴通道9的左侧端为自注水口10，所述的喷嘴通道9的中端设有橡胶喷嘴芯11，所述的橡胶喷嘴芯11的左侧端设有与自注水口10相连接的弹簧12，所述的橡胶喷嘴芯11的右侧端设有喷杆13，所述的喷杆13延伸出喷嘴通道9的右端，所述的喷嘴壳体8的右侧壁设有与压缩空气管道1 相定位的喷嘴14，所述的喷嘴14中设有喷嘴口15，所述的喷杆13的右侧端伸至喷嘴口15中。

所述的喷丝通道5的横截面呈梯形状，所述的金属上压板7与壳体2间通过紧固螺栓16相紧固，所述的壳体2的四角分别设有紧固螺栓16。

用于改性超高分子量聚乙烯纤维网络丝装置的操作方法，按以下步骤进行：

(1)、安装调试：

将网络喷嘴组件、雾化喷嘴组件分别与压缩空气管道相连通，并通过禁固螺栓调节金属上压板与壳体的松紧度，对组件进行调试；

(2)、操作处理：

选择一定规格的改性超高分子量聚乙烯纤维，穿过网络喷嘴组件，网络喷嘴组件包括金属上压板、金属凹槽、陶瓷喷嘴和紧固螺栓；陶瓷喷嘴分为上下两部分，上半部分为上陶瓷块，下部为开有梯形凹槽的下陶瓷块；两个陶瓷块共同构成喷丝通道；

垂直于网络喷嘴组件放置方向的下方接有压缩空气管道，使改性超高分子量聚乙烯纤维在喷丝通道中运行时规律性的受到压缩空气的冲击，在高频率的气流中运动，压缩空气的压力为0.35MPa，丝条运行速度为350m/min，在压缩空气的压力下被气流不断开松-挤压；

网络喷嘴组件下部侧方装有雾化喷嘴组件，雾化喷嘴包括黄铜喷嘴壳体、弹簧、橡胶喷嘴芯、喷杆；水的压力为0.4MPa，水从自注水口进入后，经弹簧高速流动，碰撞喷嘴芯回旋在弹簧中形成一个离心漩涡，反弹后形成雾化水颗粒，再通过喷杆导到喷嘴口形成极细的雾粒；

由喷嘴口形成的雾粒被压缩空气带至网络喷嘴组件，湿润的压缩空气作用于丝条上，提高了纤维束的饱和效果，更能使丝条在陶瓷喷嘴中摩擦剥离的140-190万的纤维表面低聚物与丝条主体结构较为牢固的结合，避免了低聚物剥离缠结与丝束表面形成疵点；同时延长了陶瓷喷嘴的清洗周期，提高了生产效率。

实施例2：用于改性超高分子量聚乙烯纤维网络丝装置的操作方法，按以下步骤进行：

(1)、安装调试：

将网络喷嘴组件、雾化喷嘴组件分别与压缩空气管道相连通，并通过禁固螺栓调节金属上压板与壳体的松紧度，对组件进行调试；

(2)、操作处理：

选择一定规格的改性超高分子量聚乙烯纤维，穿过网络喷嘴组件，网络喷嘴组件包括金属上压板、金属凹槽、陶瓷喷嘴和紧固螺栓；陶瓷喷嘴分为上下两部分，上半部分为上陶瓷块，下部为开有梯形凹槽的下陶瓷块；两个陶瓷块共同构成喷丝通道；

垂直于网络喷嘴组件放置方向的下方接有压缩空气管道，使改性超高分子量聚乙烯纤维在喷丝通道中运行时规律性的受到压缩空气的冲击，在高频率的气流中运动，压缩空气的压力为0.3MPa，丝条运行速度为300m/min，在压缩空气的压力下被气流不断开松-挤压；

网络喷嘴组件下部侧方装有雾化喷嘴组件，雾化喷嘴包括黄铜喷嘴壳体、弹簧、橡胶喷嘴芯、喷杆；水的压力为0.3MPa，水从自注水口进入后，经弹簧高速流动，碰撞喷嘴芯回旋在弹簧中形成一个离心漩涡，反弹后形成雾化水颗粒，再通过喷杆导到喷嘴口形成极细的雾粒；

由喷嘴口形成的雾粒被压缩空气带至网络喷嘴组件，湿润的压缩空气作用于丝条上，提高了纤维束的饱和效果，更能使丝条在陶瓷喷嘴中摩擦剥离的 140-190万的纤维表面低聚物与丝条主体结构较为牢固的结合，避免了低聚物剥离缠结与丝束表面形成疵点；同时延长了陶瓷喷嘴的清洗周期，提高了生产效率。

实施例3：用于改性超高分子量聚乙烯纤维网络丝装置的操作方法，按以下步骤进行：

(1)、安装调试：

将网络喷嘴组件、雾化喷嘴组件分别与压缩空气管道相连通，并通过禁固螺栓调节金属上压板与壳体的松紧度，对组件进行调试；

(2)、操作处理：

选择一定规格的改性超高分子量聚乙烯纤维，穿过网络喷嘴组件，网络喷嘴组件包括金属上压板、金属凹槽、陶瓷喷嘴和紧固螺栓；陶瓷喷嘴分为上下两部分，上半部分为上陶瓷块，下部为开有梯形凹槽的下陶瓷块；两个陶瓷块共同构成喷丝通道；

垂直于网络喷嘴组件放置方向的下方接有压缩空气管道，使改性超高分子量聚乙烯纤维在喷丝通道中运行时规律性的受到压缩空气的冲击，在高频率的气流中运动，压缩空气的压力为0.4MPa，丝条运行速度为400m/min，在压缩空气的压力下被气流不断开松-挤压；

网络喷嘴组件下部侧方装有雾化喷嘴组件，雾化喷嘴包括黄铜喷嘴壳体、弹簧、橡胶喷嘴芯、喷杆；水的压力为0.45MPa，水从自注水口进入后，经弹簧高速流动，碰撞喷嘴芯回旋在弹簧中形成一个离心漩涡，反弹后形成雾化水颗粒，再通过喷杆导到喷嘴口形成极细的雾粒；

由喷嘴口形成的雾粒被压缩空气带至网络喷嘴组件，湿润的压缩空气作用于丝条上，提高了纤维束的饱和效果，更能使丝条在陶瓷喷嘴中摩擦剥离的 140-190万的纤维表面低聚物与丝条主体结构较为牢固的结合，避免了低聚物剥离缠结与丝束表面形成疵点；同时延长了陶瓷喷嘴的清洗周期，提高了生产效率。

Claims (3)

1.一种用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置，其特征在于：包括压缩空气管道(1)，所述的压缩空气管道(1)与网络喷嘴组件相连通，所述的压缩空气管道(1)与网络喷嘴组件间设有雾化喷嘴组件(17)；

所述的网络喷嘴组件包括壳体(2)，所述的壳体(2)中设有金属凹槽(3)，所述的金属凹槽(3)中设有下陶瓷块(4)，所述的下陶瓷块(4)的上部设有内凹状的喷丝通道(5)，所述的下陶瓷块(4)分别与喷丝通道(5)、压缩空气管道(1)相连通，所述的下陶瓷块(4)的上部设有与下陶瓷块(4)相配接的上陶瓷块(6)，所述的上陶瓷块(6)与下陶瓷块(4)的两侧端分别延伸出壳体(2)，所述的上陶瓷块(6)的上部设有金属上压板(7)，所述的金属上压板(7)与壳体(2)相定位；

所述的雾化喷嘴组件(17)包括喷嘴壳体(8)，所述的喷嘴壳体(8)中设有喷嘴通道(9)，所述的喷嘴通道(9)的左侧端为自注水口(10)，所述的喷嘴通道(9)的中端设有橡胶喷嘴芯(11)，所述的橡胶喷嘴芯(11)的左侧端设有与自注水口(10)相连接的弹簧(12)，所述的橡胶喷嘴芯(11)的右侧端设有喷杆(13)，所述的喷杆(13)延伸出喷嘴通道(9)的右端，所述的喷嘴壳体(8)的右侧壁设有与压缩空气管道(1)相定位的喷嘴(14)，所述的喷嘴(14)中设有喷嘴口(15)，所述的喷杆(13)的右侧端伸至喷嘴口(15)中。

2.根据权利要求1所述的用于改性超高分子量聚乙烯纤维的网络丝装置，其特征在于：所述的喷丝通道(5)的横截面呈梯形状，所述的金属上压板(7)与壳体(2)间通过紧固螺栓(16)相紧固，所述的壳体(2)的四角分别设有紧固螺栓(16)。

3.应用权利要求1或2所述的用于改性超高分子量聚乙烯纤维网络丝装置的操作方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)、安装调试：

将网络喷嘴组件、雾化喷嘴组件分别与压缩空气管道相连通，并通过紧固螺栓调节金属上压板与壳体的松紧度，对组件进行调试；

(2)、操作处理：

选择一定规格的改性超高分子量聚乙烯纤维，穿过网络喷嘴组件，网络喷嘴组件包括金属上压板、金属凹槽、陶瓷喷嘴和紧固螺栓；陶瓷喷嘴分为上下两部分，上半部分为上陶瓷块，下部为开有梯形凹槽的下陶瓷块；两个陶瓷块共同构成喷丝通道；

垂直于网络喷嘴组件放置方向的下方接有压缩空气管道，使改性超高分子量聚乙烯纤维在喷丝通道中运行时规律性的受到压缩空气的冲击，在高频率的气流中运动，压缩空气的压力为0.3-0.4MPa，丝条运行速度为300-400m/min，在压缩空气的压力下被气流不断开松-挤压；

网络喷嘴组件下部侧方装有雾化喷嘴组件，雾化喷嘴包括黄铜喷嘴壳体、弹簧、橡胶喷嘴芯、喷杆；水的压力为0.3-0.45MPa，水从自注水口进入后，经弹簧高速流动，碰撞喷嘴芯回旋在弹簧中形成一个离心漩涡，反弹后形成雾化水颗粒，再通过喷杆导到喷嘴口形成极细的雾粒；

由喷嘴口形成的雾粒被压缩空气带至网络喷嘴组件，湿润的压缩空气作用于丝条上。