CN106120045A - 一种远洋渔业用熔纺线制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种远洋渔业用熔纺线制作方法，其特征是将UHMWPE粉末、HDPE粉末、纳米二氧化钛、纳米级硅灰石、抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP、松节油、纳米级白炭黑、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、硅酮粉、羟基硬脂酸倒入高速捏合锅中高速捏合，获得UHMWPE复合料；UHMWPE复合料经双螺杆挤出机熔融挤出，挤出物经双螺杆出口加装的计量泵从喷丝孔熔融挤出，挤出的初生丝经冷却和预牵伸，经高恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷熔纺丝束；以初捻机将熔纺丝束初捻后获得S捻向熔纺线股；通过复捻机将3根S捻向的熔纺线股生产成外捻度为58T/m、捻向为Z捻、股数为3股的远洋渔业用熔纺线。

Description

一种远洋渔业用熔纺线制作方法
技术领域
本发明涉及渔用熔纺单丝制作的捻线，尤其是一种远洋渔业用熔纺线。
背景技术
在远洋渔业技术领域，人们一般将熔纺单丝制作生产的三股捻线简称为熔纺线。为方便织网、节约成本，现有技术领域人们常以熔纺聚乙烯单丝生产聚乙烯熔纺线，再将聚乙烯熔纺线织网、剪裁、生产并装备其它属具后制成远洋渔业网具，因此熔纺线是本领域的重要材料，它直接关系到远洋渔业网具的安全性及其使用寿命。根据远洋渔业制线用丝的工艺方法,本技术领域用线分为熔纺线、复丝纺线、凝胶纺线等。本领域与网箱、纺织、塑料、近海渔业等技术领域差别悬殊，因此，上述领域的丝、线生产方法均不适应生产一种远洋渔业用熔纺线。远洋渔业网具作业过程中经常与恶劣的海底磨损，导致现有远洋渔业用聚乙烯熔纺线经常因磨损、强力低等原因发生线断网破渔业事故，本领域迫切需要一种高强耐磨熔纺线新材料，以提高熔纺线断裂强力、耐磨性等适配性，提高远洋渔业网具的安全性。
现有技术领域聚乙烯熔纺线制作用丝以单一高密度聚乙烯树脂(以下简称HDPE树脂)为原料、以单一热水作为牵伸介质并采用传统熔融纺丝工艺生产，这使得本领域用聚乙烯熔纺线及其生产用熔纺聚乙烯单丝的适配性较差(如本领域直径2.85mm聚乙烯熔纺线的断裂强力合格品指标仅为953N、本领域制线用熔纺聚乙烯单丝的强度合格品指标仅为5.2cN/dtex)，在恶劣作业条件下容易发生线断网破渔业事故，现有技术领域聚乙烯熔纺线及其生产用熔纺聚乙烯单丝的适配性较差、难以适应现代远洋渔业需要，人们迫切需要一种高强耐磨型的一种远洋渔业用熔纺线。本领域的颗粒状HDPE树脂原料、传统熔融纺丝及其制线工艺根本无法生产高强耐磨型一种远洋渔业用熔纺线；而超高分子量聚乙烯(简称UHMWPE)生产流动性极差，因此，一种远洋渔业用熔纺线已成为本领域长期悬而未决的技术难题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供高强耐磨型的一种远洋渔业用熔纺线，以大幅度提高熔纺线的断裂强力、耐磨性及其适配性，发展节能型远洋渔业。
本发明的技术方案采用UHMWPE粉末、HDPE粉末、纳米二氧化钛、纳米级硅灰石、抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP、松节油、纳米级白炭黑、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硅酮粉、羟基硬脂酸原料和高速捏合机、计量泵、双螺杆挤出机、初捻机、复捻机设备，其特征是UHMWPE粉末熔融指数为0.10g/10min-0.26g/10min，分子量130万-430万；HDPE粉末熔融指数2.2g/10min-10.5g/10min，分子量30万-40万，添加量为UHMWPE粉末重量的4.3％-5.6％；纳米二氧化钛粒径为30nm-50nm，添加量为UHMWPE粉末重量的0.82％-1.26％；纳米级硅灰石的粒径范围为5nm-48nm，添加量为UHMWPE粉末重量的1.2‰-2.3‰；抗氧剂1010初熔点≥110℃、挥发份≤0.5％且灰分≤0.1％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.0‰-2.7‰；助抗氧剂DLTP的酸值不大于0.05mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的0.8‰-2.2‰；松节油添加量为UHMWPE粉末重量的3.5‰-4.3‰；纳米级白炭黑的含水量<0.2％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.7‰-5.6‰；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的脆性温度<-60℃，添加量为UHMWPE粉末重量的2.0‰-3.6‰；硅酮粉的有机硅含量65％-80％，添加量为UHMWPE粉末重量的1.7‰-3.0‰；羟基硬脂酸的羟基值为148mgKOH/g-155mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的0.6％-1.4％；将按配方称量后的UHMWPE粉末、HDPE粉末、纳米二氧化钛、纳米级硅灰石、抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP、松节油、纳米级白炭黑、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硅酮粉、羟基硬脂酸倒入高速捏合锅中在740r/min-860r/min的转速下进行高速捏合23min-56min，当高速捏合锅中混合料温度升至75℃出料，获得UHMWPE复合料；UHMWPE复合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区、第⑥区、第⑦区、第⑧区、第⑨区、第⑩区的温控范围分别为75℃-85℃、260℃-275℃、130℃-150℃、155℃-195℃、210℃-230℃、223℃-238℃、233℃-249℃、238℃-255℃、240℃-270℃、270℃-288℃下熔融挤出，挤出物经双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，双螺杆挤出机机头温度范围为263℃-276℃，双螺杆挤出机喷丝板长径比范围为1:25-1:50，喷丝板上喷丝孔的孔径为1.02mm、孔数为25孔，挤出的初生丝经冷却水箱10℃-32℃低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经96.0℃-99.9℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、108.0℃-115.9℃高温第二牵伸甘油槽和第三牵伸辊、98.0℃-99.9℃高温第三牵伸水浴槽和第四牵伸辊进行三次热牵伸，第一牵伸水浴槽尺寸为2.6m长×0.9m宽×0.8m高、第二牵伸甘油槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×0.8m高、第三牵伸水浴槽尺寸为2.6m长×0.9m宽×0.8m高；牵伸总倍数控制在21.5倍-24.4倍后，经规格为1.5m长×0.4m宽×0.4m高恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷高强耐磨熔纺丝束，恒温箱热定型温度范围为115℃-140℃；以初捻机将高强耐磨熔纺丝束以6T/m的内捻度初捻后获得S捻向的高强耐磨熔纺线股；通过复捻机将3根S捻向的高强耐磨熔纺线股生产成外捻度为58T/m、捻向为Z捻、股数为3股的高强耐磨型远洋渔业用熔纺线，这就获得了直径为2.76mm的一种远洋渔业用熔纺线。
本发明将多种原料及助剂预混合后倒入高速捏合锅中在特定转速、时间和温度下进行高速捏合获得UHMWPE复合料，这大大改进了纺丝用原料的可纺性；本发明改变了现有远洋渔业制线用熔纺丝以单一颗粒状HDPE树脂为原料的传统，在UHMWPE粉末母料中添加特定剂量的UHMWPE粉末、HDPE粉末、纳米二氧化钛、纳米级硅灰石等多种原料助剂，在特殊工艺下高速捏合后获得UHMWPE复合料，在不同牵伸介质、纺丝温度、生产成本、牵伸倍数条件下进行了大量开拓性试验验证，证实产出的高强耐磨熔纺丝适配性好，批量正常生产中无高强耐磨熔纺丝断丝；本发明采用HDPE粉末、HDPE粉末、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、羟基硬脂酸改进了纺丝生产的流动性，解决了UHMWPE生产过程中出现的熔体破裂问题，使UHMWPE粉末的生产流动性得到明显改善，而且适配性明显提高；本发明采用纳米二氧化钛，在促进最终产品增强的同时，改进了产品的老化性；本发明以纳米级硅灰石作为增强填料，它作为成核剂很好地补偿了因HDPE粉末加入UHMWPE粉末母料而导致的产出高强耐磨熔纺丝适配性的降低；本发明采用抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP改进了产出高强耐磨熔纺丝的耐老化性；本发明采用纳米级白炭黑改进了产出高强耐磨熔纺丝的耐磨性，提高了产品的耐久性和适配性；本发明采用硅酮粉改进了纺丝的润滑性，提高了UHMWPE复合料流动均匀性；本发明创新采用不同牵伸介质下的组合式三次热牵伸、特殊牵伸倍数，在通过特定高温高倍热牵伸明显提高产品分子取向的同时，经高温第三牵伸水浴槽清除了产品表面可能残留的甘油，提高了产品的质量和环保要求、增加了高强耐磨熔纺丝束中丝间的亲和力；本发明在收丝机收卷高强耐磨熔纺丝束前经特殊规格高恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷高强耐磨熔纺丝束，降低了产品收缩率的变异系数；本发明挤出物经双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，使压力均衡稳定，确保了纺丝生产的质量稳定性；本发明采用特殊的喷丝孔的孔径与孔数，减少了制线所需的合股工序，大大降低了熔纺线的生产能耗等。如本发明以特定纺丝及制线工艺生产出的直径为2.76mm的一种远洋渔业用熔纺线断裂强力高达1418N、断裂伸长率适中(断裂伸长率为15.6％)，其断裂强力较传统相同直径的聚乙烯熔纺线合格品指标提高48％、耐磨度(即单位线密度磨断次数)提高42％，它的断裂伸长率完全符合本技术领域需要(本发明生产出的高强耐磨熔纺丝断裂强度高达6.62dtex/cN、断裂伸长率高达16％，断裂强度较制线用熔纺聚乙烯单丝的强度合格品指标提高27％，它的延伸性完全符合本技术领域需要)，试验或生产实践结果表明以本发明技术方案生产的高强耐磨熔纺线生产远洋渔业网具，在保持网具强力不变的前提下，可使熔纺线规格降低、重量及其水阻力减小，可实现远洋渔业生产中的节能减排，发展节能型远洋渔业，有显著技术效果。
具体实施方式
这里以直径为2.76mm的一种远洋渔业用熔纺线为例，介绍本发明的具体实施方式。
本发明的技术方案采用UHMWPE粉末、HDPE粉末、纳米二氧化钛、纳米级硅灰石、抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP、松节油、纳米级白炭黑、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硅酮粉、羟基硬脂酸、高速捏合机、计量泵、双螺杆挤出机、初捻机、复捻机，其特征是将按配方称量后的UHMWPE粉末(市售UHMWPE粉末，熔融指数为0.10g/10min-0.26g/10min，分子量130万-430万，英文为Medium Molecular Weight Polyethylene，简称为MMWPE)、HDPE粉末(市售HDPE粉末，熔融指数2.2g/10min-10.5g/10min，分子量30万-40万，添加量为UHMWPE粉末重量的4.3％-5.6％；若HDPE粉末受潮，则以风吹、日晒、烘干等方式进行干燥处理)、纳米二氧化钛(市售纳米二氧化钛，粒径为30nm-50nm，添加量为UHMWPE粉末重量的0.82％-1.26％)、纳米级硅灰石(市售纳米级硅灰石，粒径范围为5nm-48nm，添加量为UHMWPE粉末重量的1.2‰-2.3‰)、抗氧剂1010(市售抗氧剂1010，初熔点≥110℃、挥发份≤0.5％且灰分≤0.1％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.0‰-2.7‰)、助抗氧剂DLTP(市售助抗氧剂DLTP，酸值不大于0.05mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的0.8‰-2.2‰)、松节油(市售松节油，添加量为UHMWPE粉末重量的3.5‰-4.3‰)、纳米级白炭黑(市售纳米级白炭黑，含水量<0.2％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.7‰-5.6‰)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(市售乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，脆性温度<-60℃，添加量为UHMWPE粉末重量的2.0‰-3.6‰)、硅酮粉(市售硅酮粉，有机硅含量65％-80％，添加量为UHMWPE粉末重量的1.7‰-3.0‰)、羟基硬脂酸(市售羟基硬脂酸，羟基值为148mgKOH/g-155mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的0.6％-1.4％)；将按配方称量后的UHMWPE粉末、HDPE粉末、纳米二氧化钛、纳米级硅灰石、抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP、松节油、纳米级白炭黑、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硅酮粉、羟基硬脂酸倒入高速捏合锅中在740r/min-860r/min的转速下进行高速捏合23min-56min，当高速捏合锅中混合料温度升至75℃即可出料，获得UHMWPE复合料；UHMWPE复合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区、第⑥区、第⑦区、第⑧区、第⑨区、第⑩区的温控范围分别为75℃-85℃、260℃-275℃、130℃-150℃、155℃-195℃、210℃-230℃、223℃-238℃、233℃-249℃、238℃-255℃、240℃-270℃、270℃-288℃下熔融挤出，挤出物经双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，双螺杆挤出机机头温度范围为263℃-276℃，双螺杆挤出机喷丝板长径比范围为1:25-1:50，喷丝板上喷丝孔的孔径为1.02mm、孔数为25孔，挤出的初生丝经冷却水箱10℃-32℃低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经96.0℃-99.9℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、108.0℃-115.9℃高温第二牵伸甘油槽和第三牵伸辊、98.0℃-99.9℃高温第三牵伸水浴槽和第四牵伸辊进行三次热牵伸，第一牵伸水浴槽尺寸为2.6m长×0.9m宽×0.8m高、第二牵伸甘油槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×0.8m高、第三牵伸水浴槽尺寸为2.6m长×0.9m宽×0.8m高；牵伸总倍数控制在21.5倍-22.4倍后，经规格为1.5m长×0.4m宽×0.4m高恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷高强耐磨熔纺丝束，恒温箱热定型温度范围为115℃-140℃；以初捻机将高强耐磨熔纺丝束以6T/m的内捻度初捻后获得S捻向的高强耐磨熔纺线股；通过复捻机将3根S捻向的高强耐磨熔纺线股生产成外捻度为58T/m、捻向为Z捻、股数为3股的高强耐磨型远洋渔业用熔纺线，这就获得了直径为2.76mm的一种远洋渔业用熔纺线。试验和生产实践表明，本发明产出的一种远洋渔业用熔纺线外观美观、高强耐磨、断裂伸长率适中、适配性好，它非常适合本领域生产需求。
本方法可批量生产，产出的一种远洋渔业用熔纺线成品质量稳定、外观美观、高强耐磨、断裂伸长率适中、适配性好，以本发明产品加工的远洋渔业网具，在保持强力不变的前提下，可使网具规格、重量及其水阻力明显减小，从而实现渔业生产的节能减排，发展节能渔业，本发明技术效果非常明显。本发明产品适配性好，还可在种植业等领域使用，因此，本发明的前景非常广阔。

Claims (1)

1.一种远洋渔业用熔纺线制作方法，采用UHMWPE粉末、HDPE粉末、纳米二氧化钛、纳米级硅灰石、抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP、松节油、纳米级白炭黑、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硅酮粉、羟基硬脂酸原料和高速捏合机、计量泵、双螺杆挤出机、初捻机、复捻机设备，其特征是UHMWPE粉末熔融指数为0.10g/10min-0.26g/10min，分子量130万-430万；HDPE粉末熔融指数2.2g/10min-10.5g/10min，分子量30万-40万，添加量为UHMWPE粉末重量的4.3％-5.6％；纳米二氧化钛粒径为30nm-50nm，添加量为UHMWPE粉末重量的0.82％-1.26％；纳米级硅灰石的粒径范围为5nm-48nm，添加量为UHMWPE粉末重量的1.2‰-2.3‰；抗氧剂1010初熔点≥110℃、挥发份≤0.5％且灰分≤0.1％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.0‰-2.7‰；助抗氧剂DLTP的酸值不大于0.05mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的0.8‰-2.2‰；松节油添加量为UHMWPE粉末重量的3.5‰-4.3‰；纳米级白炭黑的含水量<2％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.7‰-5.6‰；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的脆性温度<-60℃，添加量为UHMWPE粉末重量的2.0‰-3.6‰；硅酮粉的有机硅含量65％-80％，添加量为UHMWPE粉末重量的1.7‰-3.0‰；羟基硬脂酸的羟基值为148mgKOH/g-155mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的0.6％-1.4％；将按配方称量后的UHMWPE粉末、HDPE粉末、纳米二氧化钛、纳米级硅灰石、抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP、松节油、纳米级白炭黑、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硅酮粉、羟基硬脂酸倒入高速捏合锅中在740r/min-860r/min的转速下进行高速捏合23min-56min，当高速捏合锅中混合料温度升至75℃出料，获得UHMWPE复合料；UHMWPE复合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区、第⑥区、第⑦区、第⑧区、第⑨区、第⑩区的温控范围分别为75℃-85℃、260℃-275℃、130℃-150℃、155℃-195℃、210℃-230℃、223℃-238℃、233℃-249℃、238℃-255℃、240℃-270℃、270℃-288℃下熔融挤出，挤出物经双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，双螺杆挤出机机头温度范围为263℃-276℃，双螺杆挤出机喷丝板长径比范围为1:25-1:50，喷丝板上喷丝孔的孔径为1.02mm、孔数为25孔，挤出的初生丝经冷却水箱10℃-32℃低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经96.0℃-99.9℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、108.0℃-115.9℃高温第二牵伸甘油槽和第三牵伸辊、98.0℃-99.9℃高温第三牵伸水浴槽和第四牵伸辊进行三次热牵伸，第一牵伸水浴槽尺寸为2.6m长×0.9m宽×0.8m高、第二牵伸甘油槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×0.8m高、第三牵伸水浴槽尺寸为2.6m长×0.9m宽×0.8m高；牵伸总倍数控制在21.5倍-24.4倍后，经规格为1.5m长×0.4m宽×0.4m高恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷高强耐磨熔纺丝束，恒温箱热定型温度范围为115℃-140℃；以初捻机将高强耐磨熔纺丝束以6T/m的内捻度初捻后获得S捻向的高强耐磨熔纺线股；通过复捻机将3根S捻向的高强耐磨熔纺线股生产成外捻度为58T/m、捻向为Z捻、股数为3股的高强耐磨型远洋渔业用熔纺线，这就获得了直径为2.76mm的一种远洋渔业用熔纺线。
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