CN107988654A - 一种高强度pe-pp双组份皮芯结构复合长丝及其制备方法 - Google Patents

一种高强度pe-pp双组份皮芯结构复合长丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强度PE‑PP双组份皮芯结构复合长丝及其制造方法。由皮层和芯层构成，所述皮层材料占复合单丝的10～30wt%，芯层材料占复合单丝的70～90wt%，皮层材料由HDPE聚乙烯、色母粒和抗氧化剂母粒组成；芯层材料由高弯曲模量聚丙烯、色母粒和的抗氧化剂母粒组成。其芯层PP采用的是高弯曲模量聚丙烯，皮层PE采用的是低熔点的高密度聚乙烯，使纤维形成皮芯结构，经高倍数拉伸提高纤维的强度，将长丝通过气流铺网再热风及针刺，使低熔点的皮层熔融粘结成布。这种长丝非织造布，因热风和针刺的温度较低，芯层的高强纤维的结晶度得到保护，既有强度又透气，液体的渗透性好。可应用于酸碱环境下的土工布、过滤布。

Description

一种高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝及其制备方法。可应用于酸碱环境下的土工布、过滤布。
背景技术
高强丙纶纤维耐酸碱特性在土工布、过滤布在垃圾填埋场得到广泛的应用。丙纶土工过滤材料通常有两种，一种是高强长丝经纬编织而成，强度高但渗透性差；另一种是丙纶短纤通过针刺而成，强度低但透气性好。
发明内容
本发明的目的在于克服现有单组份丙纶土工过滤材料的缺点，提供一种高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝及其制备方法，利用皮层材料的低熔点降低热风及针刺的温度，从而保护芯层材料原有的强度，使丙纶长丝非织造布能达到以下技术指标：材料克重为120～160g/m²，拉伸强度≥10KN/m，伸长率≥60%。
本发明所述的高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝，由皮层和芯层构成，所述皮层材料占复合长丝的10～30wt%，芯层材料占复合长丝的70～90wt%，其中，所述皮层材料由93.0～99.0wt%的HDPE聚乙烯、0～6.0wt%的色母粒和1.0～3.0wt的抗氧化剂母粒组成；芯层材料由92.0%-99.0wt%的高弯曲模量聚丙烯、0～7.0wt%的色母粒和1.0～3.0wt的抗氧化剂母粒组成。
本发明，所述皮层材料占复合长丝的优选比例为20～25wt%，芯层材料占复合单丝的优选比例为75～80wt%。
本发明，所述抗氧化剂母粒由重量比为70:30的聚丙烯粉料和抗氧剂UV531通过双螺杆挤出机熔融、剪切、捏合、送料、拉条、切粒而制得抗氧化剂母粒。
本发明，所述高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）将HDPE聚乙烯、色母粒和抗氧化剂母粒按比例计量，倒入混料设备进行混合均匀后，再倒入皮层增压螺杆挤出机的料斗中，通过其熔融剪切送进计量泵按比例计量，送进复合纺丝箱中的复合组件的皮层腔中；
（2）将高弯曲模量聚丙烯、色母粒及抗氧化剂母粒按比例计量，倒入混料设备进行混合均匀后，再倒入芯层增压螺杆挤出机的料斗中，通过其熔融剪切送进计量泵按比例计量，送进复合纺丝箱中的复合组件的芯层腔中；
（3）皮层和芯层原料同时进入复合纺丝箱中的复合组件中同时纺丝，皮层包覆芯层形成皮芯结构的原丝；
（4）喷丝板喷出的原丝进入冷却水箱冷却；
（5）冷却后的原丝通过上油装置让原丝上油均匀充分后再进入七辊卧式牵伸机进行拉伸定型，卷绕成品；
（6）工艺流程：如图1所示；
（7）温度控制：a）皮层螺杆挤出机温度控制在200～260℃；b）芯层螺杆挤出机温度控制在200～260℃；c）复合纺丝箱温度控制在200～240℃；d）卧式牵伸机温度控制在100～160℃；
（8）牵伸倍数的控制：总倍数8～10倍；1区3～6倍；2区1.5～2倍；3区1.2～2倍。
本发明，所述HDPE为高密度聚乙烯，PP为高弯曲模量聚丙烯，所述复合纺丝箱和复合组件为市售产品。其中，复合纺丝箱采用北京中丽化纤机械有限公司生产的产品；复合组件采用江苏常州纺丝精密机械有限公司生产的产品；卧式牵伸机采用常州富林机械有限公司生产的SYL-580型卧式精控七辊牵伸机。
本发明，具有如下特点：
（1）本发明通过高低熔点双组份复合纺丝，皮层HDPE采用低熔点的高密度聚乙烯，芯层PP采用高弯曲模量聚丙烯，使纤维形成皮芯结构，经高倍数拉伸提高纤维的强度，将长丝通过气流铺网再热风及针刺，使低熔点的皮层熔融粘结成布。这种长丝非织造布，因热风和针刺的温度较低，芯层的高强纤维的结晶度得到保护，既有强度又透气，液体的渗透性好。由本发明所述复合纺丝制备的非织造布能达到以下技术指标：材料克重为120～160g/m²，拉伸强度≥10KN/m，伸长率≥60%。
（2）在皮层和芯层中加入抗氧化剂UV531，抗氧化剂UV531也称紫外线吸收剂UV531，其作用在于：耐光照，抗紫外线照，不易老化，使产品的使用寿命更长。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1、抗氧化剂母粒的制备：由重量比为70:30的聚丙烯粉料和抗氧剂UV531通过双螺杆挤出机熔融、剪切、捏合、送料、拉条（冷却）、切粒而制得抗氧化剂母粒。
实施例2、900D本白高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝（纺丝盘为90孔，可同时纺出90根单丝，成品每根单丝为10D，最后产品为一条含有90根单丝的900D的复丝），纺丝速度为100m/min。
（1）把皮层材料98.0wt%的HDPE聚乙烯和2.0wt%抗氧化剂UV531母粒倒入混料机混合均匀放出后，倒入皮层材料螺杆挤出机熔融、剪切、塑化均匀送入增压计量泵。设定计量泵的转速计量质量比20%，熔体通过管道进入复合组件中的皮层腔中，皮层腔的压力控制在5～9MPa，保证皮层腔中的压力稳定。皮层熔体进入复合纺丝箱中的复合组件中的皮层腔中进行复合纺丝。
皮层螺杆挤出机各区的温度设定：
1区 200～240℃；
2区 200～260℃；
3区 200～260℃；
4区 200～240℃；
5区 200～240℃；
复合纺丝箱 200～240℃。
（2）把芯层材料97.5wt%的高弯曲模量聚丙烯和2.5wt%抗氧化剂UV531母粒倒入混料机混合均匀放出后，倒入芯层材料螺杆挤出机熔融、剪切、塑化均匀，送入增压计量泵。设定计量泵的转速计量质量比80%，熔体通过管道进入复合组件中的芯层腔中，芯层腔的压力控制在5～9MPa，保证芯层腔中的压力稳定。芯层熔体进入复合纺丝箱中的复合组件中的芯层腔中进行复合纺丝。
芯层螺杆挤出机各区的温度设定：
1区 200～240℃；
2区 200～260℃；
3区 200～260℃；
4区 200～240℃；
5区 200～240℃。
（3）从喷丝板出来的原丝进入冷却水箱继续冷却。
（4）冷却后的原丝通过上油装置让原丝上油均匀充分后再进入七辊卧式牵伸机进行拉伸定型。牵伸机总倍数为8～10倍。其中1区倍数3～5倍，2区倍数为1.5～2倍，3区倍数为1.3～2倍；热水牵伸箱温度为80℃～100℃、热风牵伸烘箱温度为100℃～160℃、热风牵伸定型烘箱温度为100℃～160℃。
（5）完全定型拉伸的皮芯结构丙纶长丝通过导丝瓷件进去卷绕机中卷绕成型。
（6）900D本白高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝的物理指标：
纤度： 900D±20D；
强度： ≥7.0CN/dtex；
CV值： ≤8；
断裂伸长率： ≥70%。
实施例3、900D黑色高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝（纺丝盘为90孔，可同时纺出90根单丝，成品每根单丝为10D，最后产品为一条含有90根单丝的900D复丝）纺丝速度为100m/min。
（1）把皮层材料95.5wt%的HDPE聚乙烯、3.0wt%的黑色母粒和1.5wt%抗氧化剂UV531母粒倒入混料机混合均匀放出后，倒入皮层材料螺杆挤出机熔融、剪切、塑化均匀送入增压计量泵。设定计量泵的转速计量质量比25%，熔体通过管道进入复合组件中的皮层腔中，皮层腔的压力控制在5～9MPa，保证皮层腔中的压力稳定。皮层熔体进入复合纺丝箱中的复合组件中的皮层腔中进行复合纺丝。
皮层螺杆挤出机各区的温度设定：
1区 200～240℃；
2区 200～260℃；
3区 200～260℃；
4区 200～240℃；
5区 200～240℃。
（2）把芯层材料96.0wt%的高弯曲模量聚丙烯、3.0wt%的黑色母粒和1.0wt%的抗氧化剂UV531母粒倒入混料机混合均匀放出后，倒入芯层材料螺杆挤出机熔融、剪切、塑化均匀，送入增压计量泵。设定计量泵的转速计量质量比75%，熔体通过管道进入复合组件中的芯层腔中，芯层腔的压力控制在5～9MPa，保证芯层腔中的压力稳定。芯层熔体进入复合纺丝箱中的复合组件中的芯层腔中进行复合纺丝。
芯层螺杆挤出机各区的温度设定：
1区 200～240℃；
2区 200～260℃；
3区 200～260℃；
4区 200～240℃；
5区 200～240℃。
（3）从喷丝板出来的原丝进入冷却水箱冷却。
（4）冷却后的原丝通过上油装置让原丝上油均匀充分后再进入七辊卧式牵伸机进行拉伸定型。牵伸机总倍数为8～10倍左右。其中1区倍数3～5倍，2区倍数为1.8～2倍，3区倍数为1.3～2倍；热水牵伸箱温度为80～100℃、热风牵伸烘箱温度为100～160℃、热风牵伸定型烘箱温度为100～160℃。
（5）完成定型拉伸的皮芯结构复合长丝通过导丝瓷件进入卷绕机卷绕成型。
（6）黑色900D高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝的物理指标：
纤度： 900D±20D；
强度： ≥7CN/dtex；
CV值： ≤8；
断裂伸长率： ≥70%。

Claims (4)

1.一种高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝，由皮层和芯层构成，其特征在于：所述皮层材料占复合长丝的10～30wt%，芯层材料占复合长丝的70～90wt%，其中，所述皮层材料由93.0～99.0wt%的HDPE聚乙烯、0～6.0wt%的色母粒和1.0～3.0wt的抗氧化剂母粒组成；芯层材料由92.0%-99.0wt%的高弯曲模量聚丙烯、0～7.0wt%的色母粒和1.0～3.0wt的抗氧化剂母粒组成。
2.根据权利要求1所述高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝，其特征在于：所述皮层材料占复合长丝的20～25wt%，芯层材料占复合单丝的75～80wt%。
3.根据权利要求1所述高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝，其特征在于：所述抗氧化剂母粒由重量比为70:30的聚丙烯粉料和抗氧剂UV531通过双螺杆挤出机熔融、剪切、捏合、送料、拉条、切粒而制得抗氧化剂母粒。
4.一种如权利要求1所述高强度PE-PP双组份皮芯结构复合长丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）将HDPE聚乙烯、色母粒和抗氧化剂母粒按比例计量，倒入混料设备进行混合均匀后，再倒入皮层增压螺杆挤出机的料斗中，通过其熔融剪切送进计量泵按比例计量，送进复合纺丝箱中的复合组件的皮层腔中；
（2）将高弯曲模量聚丙烯、色母粒及抗氧化剂母粒按比例计量，倒入混料设备进行混合均匀后，再倒入芯层增压螺杆挤出机的料斗中，通过其熔融剪切送进计量泵按比例计量，送进复合纺丝箱中的复合组件的芯层腔中；
（3）皮层和芯层原料同时进入复合纺丝箱中的复合组件中同时纺丝，皮层包覆芯层形成皮芯结构的原丝；
（4）喷丝板喷出的原丝进入冷却水箱冷却；
（5）冷却后的原丝通过上油装置让原丝上油均匀充分后再进入七辊卧式牵伸机进行拉伸定型，卷绕成品；
（6）温度控制：a）皮层螺杆挤出机温度控制在200～260℃；b）芯层螺杆挤出机温度控制在200～260℃；c）复合纺丝箱温度控制在200～240℃；d）卧式牵伸机温度控制在100～160℃；
（7）牵伸倍数的控制：总倍数8～10倍；1区3～6倍；2区1.5～2倍；3区1.2～2倍。
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