CN106467983A - 一种超高分子量聚乙烯纤维的展丝设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超高分子量聚乙烯纤维的展丝设备，包括若干个展丝单元，每个展丝单元包括沿水平方向设置的第一展丝件以及沿水平方向设置的第二展丝件，所述第一展丝件用于接触待加工纤维的面为弧形曲面，所述第二展丝件用于接触待加工纤维的面上具有棱角。在实际生产中，待加工的纤维束经过本发明的展丝设备，在第一展丝件弧形曲面的作用下，拉伸延展变薄，再经过在第二展丝件时，在接触到其上设置的棱角处时，纤维束受到一定张力的挤压而坍塌成扁状，巧妙地利用了坍塌效应使纤维束充分铺展开。通过本发明展丝设备加工铺展好的纤维束通过浸胶槽上胶，干燥并固结成单取向预浸带，这种单向预浸带既薄又轻。
Description
技术领域
本发明涉及超高分子量聚乙烯纤维生产设备技术领域，特别涉及一种超高分子量聚乙烯纤维生产过程中用到的展丝设备。
背景技术
由超高分子量聚乙烯(简称UHMWPE)纤维平行排布，并用树脂浸渍后，制得单取向预浸带，由单取向预浸带交错复合而成的复合材料在防弹领域有着重要的应用。由于单取向预浸带的纤维是平行排列的，因此单取向预浸带最大程度地影响着防弹材料的力学性能。而展丝设备是单取向预浸带工艺制备中极其重要的设备之一，其用于将纤维拉伸，展薄，展丝设备将会直接影响单取向预浸带的均匀性，从而影响防弹材料的力学性能。
在现有技术中，一般采用静电来对纤维进行展丝处理，例如中国专利CN102433767B，其利用高压静电发生装置和静电消除器铺展纤维束，但是，一般为了安全生产起见，应避免加装这些危险装置，同时超高分子量聚乙烯纤维在和金属摩擦后带的静电已经足够铺展开了。
在现有技术中，也有采用展丝设备进行展丝处理，例如美国专利US4916000中，其公开的展丝设备只用了两根展丝辊铺展纤维束，这种方式虽然相比于静电展丝的方式更为安全，但在实际生产过程中，两根展丝辊是很难将纤维束铺展成既薄又轻的单取向无纬布的。
由此可见，如何进一步地对现有的展丝设备进行改进，提高展丝效果，能够得到既薄又轻的单取向无纬布，这是本领域目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种超高分子量聚乙烯纤维的展丝设备，从而制备出更薄、面密度更轻的单取向预浸带。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种超高分子量聚乙烯纤维的展丝设备，包括若干个展丝单元，每个展丝单元包括沿水平方向设置的第一展丝件以及沿水平方向设置的第二展丝件，所述第一展丝件用于接触待加工纤维的面为弧形曲面，所述第二展丝件用于接触待加工纤维的面上具有棱角。本发明的技术方案中，通过设置第一展丝件，第一展丝件的弧形曲面对待加工的纤维进行均匀拉伸和延展，然后再通过第二展丝件上设置的至少一个棱柱，用于与被加工纤维束接触，这样可以使纤维束在该棱角的作用下，受到一定张力的挤压而坍塌成扁状，充分铺展开。本发明的技术方案中，展丝单元可以为一个，也可为两个以上，每个展丝单元中的第一展丝件可以为一个，也可以为两个以上，第二展丝件可以为一个，也可为两个以上。第一展丝件、第二展丝件可以为柱体形，也可以为台体形等其他形状。
作为一种可供选择的技术方案，在所述展丝单元中，所述第二展丝件位于所述第一展丝件的下游，所述第二展丝件与所述第一展丝件在竖直方向的距离为100mm-800mm、在水平方向的距离为100mm-800mm。
作为一种可供选择的技术方案，所述第二展丝件为多边棱柱体。
作为另一种可供选择的技术方案，所述第二展丝件的横截面为由弧线和直线围成的面。此种结构也会形成所述的棱角。
作为一种可供选择的技术方案，所述第二展丝件上用于接触待加工纤维的棱角有两个，两个棱角之间的距离为50mm-100mm。
作为一种可供选择的技术方案，所述展丝单元的数量为2-8个。
作为一种可供选择的技术方案，所述展丝单元中具有两个以上间隔设置的第二展丝件。
作为一种可供选择的技术方案，所述第一展丝件为展丝辊，直径为50mm-120mm。
作为一种可供选择的技术方案，在所述展丝单元中具有两个以上高低错落设置的第一展丝件。
作为一种可供选择的技术方案，所述展丝单元中各第一展丝件的直径不同。
本发明的展丝设备，在应用时，会产生如下优点：
待加工的纤维束经过本发明的展丝设备时，在第一展丝件弧形曲面的作用下，拉伸延展变薄，再经过在第二展丝件时，在接触到其上设置的棱角处时，纤维束受到一定张力的挤压而坍塌成扁状，巧妙地利用了坍塌效应使纤维束充分铺展开。通过本发明展丝设备加工铺展好的纤维束通过浸胶槽上胶，干燥并固结成单取向预浸带，这种单向预浸带既薄又轻，其纤维面密度可达到18-30g/m2，而现有的展丝技术纤维面密度只能在40-60g/m2之间。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的超高分子量聚乙烯纤维的展丝设备的结构示意图；
图2为本发明实施例2提供的超高分子量聚乙烯纤维的展丝设备的结构示意图；
图3为本发明实施例3提供的超高分子量聚乙烯纤维的展丝设备的结构示意图；
图4为本发明实施例4提供的超高分子量聚乙烯纤维的展丝设备的结构示意图；
图5为本发明实施例5提供的超高分子量聚乙烯纤维的展丝设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
图1为本发明实施例1提供的超高分子量聚乙烯纤维的展丝设备的结构示意图。本实施例的展丝设备包括四个间隔设置的展丝单元，每个展丝单元包括第一展丝件——展丝辊1、位于第一展丝件下游的第二展丝件——展丝梁2，其中展丝辊1为圆柱状，直径为70mm，展丝梁2为横截面为正方形的四棱柱，正方形的边长为75mm。
本实施例中，各展丝单元的展丝辊1均处于同一水平线上，展丝梁2均处于同一水平线上。
本实施例中的展丝设备在应用到超高分子量聚乙烯纤维的生产中时，其工作过程如下：
将市售超高分子量聚乙烯纤维3(强度36cN/dtex，模量1350cN/dtex)依次通过集束架，分丝叉，然后在图1所示的展丝设备上先后经过各个展丝单元实现平行均匀铺展，最后通过浸胶槽上胶，采用聚氨酯乳液胶粘剂，上胶量约为30％，涂胶后的纤维通过热甬道60℃干燥，最后经收卷装置收卷。此制备的单取向预浸带的面密度为30g/m2，而采用现有技术的展丝方式得到的单取向预浸带的面密度为40g/m2。
实施例2
如图2所示，与实施例1不同的是，本实施例中每个展丝单元中都设有两个直径不同的第一展丝件——展丝辊1，位于下游的展丝辊1的直径为50mm，位于上游的展丝辊1的直径为85mm，展丝梁的边长为85mm。本实施例这种设置两个展丝辊的展丝单元，其展丝效果更好。
将市售超高分子量聚乙烯纤维3(强度36cN/dtex，模量1350cN/dtex)依次通过集束架，分丝叉，在本实施例的展丝设备上平行均匀铺展，然后通过浸胶槽上胶，采用聚氨酯乳液胶粘剂，上胶量约为30％，涂胶后的纤维通过热甬道60℃干燥，最后经收卷装置收卷。此制备的单取向预浸带的面密度为25g/m2，而采用现有技术的展丝方式得到的单取向预浸带的面密度为40g/m2。
实施例3
参见图3，与实施例1不同的是，本实施例中的展丝梁2为横截面为三角形的三棱柱，边长为95mm，展丝辊的直径为94mm，其余均与实施例1的结构相同。
将市售超高分子量聚乙烯纤维3(强度36cN/dtex，模量1350cN/dtex)依次通过集束架，分丝叉，然后在图3所示的展丝设备上先后经过各个展丝单元实现平行均匀铺展，最后通过浸胶槽上胶，采用聚氨酯乳液胶粘剂，上胶量约为30％，涂胶后的纤维通过热甬道60℃干燥，最后经收卷装置收卷。此制备的单取向预浸带的面密度为30g/m2，而采用现有技术的展丝方式得到的单取向预浸带的面密度为40g/m2。由此可见，设置该种形状展丝梁的展丝设备，仍然能够取得较好的展丝效果。
实施例4
参见图4，与实施例1不同的是，本实施例中有四个展丝单元，其中两个展丝单元中设有两个展丝梁2，边长均为75mm，另外两个展丝单元只设一个展丝梁，其余均与实施例1的结构相同。
将市售超高分子量聚乙烯纤维3(强度36cN/dtex，模量1350cN/dtex)依次通过集束架，分丝叉，然后在图4所示的展丝设备上先后经过各个展丝单元实现平行均匀铺展，最后通过浸胶槽上胶，采用聚氨酯乳液胶粘剂，上胶量约为30％，涂胶后的纤维通过热甬道60℃干燥，最后经收卷装置收卷。此制备的单取向预浸带的面密度为30g/m2，而采用现有技术的展丝方式得到的单取向预浸带的面密度为40g/m2。由此可见，设置该种形状展丝梁的展丝设备，仍然能够取得较好的展丝效果。
实施例5
参见图5，与实施例1不同的是，本实施例中有两个展丝单元，展丝单元中设有的展丝梁2，其横截面形状为半圆形，底边边长为65mm，其余均与实施例1的结构相同。
将市售超高分子量聚乙烯纤维3(强度36cN/dtex，模量1350cN/dtex)依次通过集束架，分丝叉，然后在图5所示的展丝设备上先后经过各个展丝单元实现平行均匀铺展，最后通过浸胶槽上胶，采用聚氨酯乳液胶粘剂，上胶量约为30％，涂胶，后的纤维通过热甬道60℃干燥，最后经收卷装置收卷。此制备的单取向预浸带的面密度为30g/m2，而采用现有技术的展丝方式得到的单取向预浸带的面密度为40g/m2。由此可见，设置该种形状展丝梁的展丝设备，仍然能够取得较好的展丝效果。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种超高分子量聚乙烯纤维的展丝设备，其特征在于，包括若干个展丝单元，每个展丝单元包括沿水平方向设置的第一展丝件以及沿水平方向设置的第二展丝件，所述第一展丝件用于接触待加工纤维的面为弧形曲面，所述第二展丝件用于接触待加工纤维的面上具有棱角。
2.如权利要求1所述的展丝设备，其特征在于，在所述展丝单元中，所述第二展丝件位于所述第一展丝件的下游，所述第二展丝件与所述第一展丝件在竖直方向的距离为100mm-800mm、在水平方向的距离为100mm-800mm。
3.如权利要求1所述的展丝设备，其特征在于，所述第二展丝件为多边棱柱体。
4.如权利要求1所述的展丝设备，其特征在于，所述第二展丝件的横截面为由弧线和直线围成的面。
5.如权利要求1所述的展丝设备，其特征在于，所述第二展丝件上用于接触待加工纤维的棱角有两个，两个棱角之间的距离为50mm-100mm。
6.如权利要求1所述的展丝设备，其特征在于，所述展丝单元的数量为2-8个。
7.如权利要求1所述的展丝设备，其特征在于，所述展丝单元中具有两个以上间隔设置的第二展丝件。
8.如权利要求1所述的展丝设备，其特征在于，所述第一展丝件为展丝辊，直径为50mm-120mm。
9.如权利要求1所述的展丝设备，其特征在于，在所述展丝单元中具有两个以上高低错落设置的第一展丝件。
10.如权利要求9所述的展丝设备，其特征在于，所述展丝单元中各第一展丝件的直径不同。
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