CN108977906A - 一种彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备装置及方法，该方法将三原色有机颜料溶液与超高分子量聚乙烯溶胀料在时间控制系统、计量系统的控制下依次进入高剪切乳化泵，在高剪切乳化泵的作用下共混均匀后，随后进入平行双螺杆挤出机挤出，进行纺丝。再经过预拉伸、萃取、干燥、热牵伸制备了一种彩色的超高分子量聚乙烯纤维。本发明所公开的装置及方法可以使得一束超高分子量聚乙烯纤维具备不同的颜色，极大的丰富了超高分子量聚乙烯纤维的色彩，满足了市场对彩色纤维的需求。同时，本发明采用的颜料为有机颜料，与纺丝原液的相容性良好，制备的彩色色丝颜色均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种彩色纤维的制备方法，特别涉及一种彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备装置及方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维是分子量在100万以上的聚乙烯粉末通过凝胶纺丝的方法制得的一种纤维，该纤维具有轻质、高强、高模等优点，广泛应用于军事、航空航天、医疗器械、防护用品等领域。
超高分子量聚乙烯纤维结构致密，化学性能稳定，具有极强的化学惰性，使其不易与其他物质发生反应，染料不能再纤维内部着色，而且该纤维的耐热温度低，通过高温着色法会破坏纤维的力学性能，而且着色不能保证均匀，通过有色涂覆的方法对纤维着色，无法保证色丝颜色的长久，而且在纤维使用过程中会出现脱胶的现象。市场上的超高分子量聚乙烯纤维大多以白色为主，颜色单一，难以满足各行各业对颜色的需求，特别是防护用品、无纬布领域。
目前，已公开的专利CN 105133066 A中涉及一种有机颜料原液着色的超高分子量聚乙烯纤维，但一次只能生产一种颜色的产品，生产出来的纤维颜色单一，达不到彩色的效果。目前也有其他纤维生产彩色或者多颜色的纤维，主要是通过单色纤维通过拼丝合股体现出的多样性，或者通过添加色母粒或者后续染色来实现，对单丝来说颜色是单一的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备装置及方法，以达到可使一束超高分子量聚乙烯纤维具备不同的颜色，极大的丰富了超高分子量聚乙烯纤维的色彩，满足了市场对彩色纤维的需求的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备装置，包括原料储料系统、原料预混系统、时间控制系统、计量系统、纺丝系统和后续处理系统，所述原料储料系统包括三原色储料釜和溶胀料储料釜，所述原料预混系统包括高剪切乳化泵，所述纺丝系统包括同向平行双螺杆挤出机、增压泵、熔体过滤器、纺丝箱体、凝固浴、盛丝桶和恒温静置平衡装置，所述后处理系统包括集束装置、张力架、预牵伸装置、萃取装置、干燥装置、三级热牵伸装置和卷绕装置。
一种彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，采用上述的制备装置，包括：
a、配置超高分子量聚乙烯溶解料、超高分子量聚乙烯溶胀料和有机颜料溶液，将超高分子量聚乙烯溶解料按照比例加入到超高分子量聚乙烯溶胀料中混合，得到了超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液；
所述超高分子量聚乙烯溶解料包括超高分子量聚乙烯粉末、白油、抗氧剂B225，超高分子量聚乙烯粉末：白油质量比为0.5：99.5，抗氧剂B225加入量为超高分子量聚乙烯粉末的5％；
所述超高分子量聚乙烯溶胀料包括超高分子量聚乙烯溶解料、超高分子量聚乙烯粉末、白油，其中超高分子量溶解料：超高分子量聚乙烯粉末：白油质量比为6.32:1:3；
所述有机颜料溶液为有机颜料和溶剂的混合液，有机颜料颜色采用三原色，溶剂为白油，有机颜料：白油的质量比为1:10～12；
b、时间控制系统控制超高分子量聚乙烯溶胀料和有机颜料的下料时间间隔，超高分子量聚乙烯溶胀料与有机颜料溶液在高剪切乳化泵汇流，经过高剪切乳化泵的均化作用后，进入同向平行双螺杆挤出机挤出，进行纺丝形成冻胶丝；
c、冻胶丝经过预拉伸、萃取、干燥、热牵伸后得到彩色的超高分子量聚乙烯纤维。
上述方案中，有机颜料的耐热温度大于300℃。
上述方案中，所述的同向平行双螺杆挤出机的最高温度低于有机颜料的耐热温度。
通过上述技术方案，本发明提供的彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备装置及方法可以通过时间控制系统控制超高分子量聚乙烯溶胀料和有机颜料的下料时间间隔，来得到所需要的彩色超高分子量聚乙烯纤维，再通过后续的处理装置完成后续处理，采用上述的配料方法制得的彩色超高分子量聚乙烯纤维性能好，强度高，密度低，绝缘性佳，有良好的耐化学药品性和耐腐蚀性，并且通过控制三原色储料釜的下料时间间隔可以使得一束超高分子量聚乙烯纤维具有多种颜色，满足了市场对彩色纤维的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备装置示意图。
图中，1、三原色储料釜；2、溶胀料储料釜；3、高剪切乳化泵；4、同向平行双螺杆挤出机；5、增压泵；6、熔体过滤器；7、纺丝箱体；8、凝固浴；9、盛丝桶；10、恒温静置平衡装置；11、集束装置；12、张力架；13、预牵伸装置；14、萃取装置；15、干燥装置；16、三级热牵伸装置；17、卷绕装置；18、下料球阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备装置，如图1所示，该装置包括原料储料系统、原料预混系统、时间控制系统、计量系统、纺丝系统和后续处理系统，原料储料系统包括三原色储料釜1和溶胀料储料釜2，原料预混系统包括高剪切乳化泵3，纺丝系统包括同向平行双螺杆挤出机4、增压泵5、熔体过滤器6、纺丝箱体7、凝固浴8、盛丝桶9和恒温静置平衡装置10，后处理系统包括集束装置11、张力架12、预牵伸装置13、萃取装置14、干燥装置15、三级热牵伸装置16和卷绕装置17。
第一步，配制溶解料：首先将20kg白油放入不锈钢乳化桶，再向桶中加入5kg PE粉，250g抗氧剂B225，用高剪切乳化泵乳化30min；然后将剩余975kg白油加入乳化桶，并将乳化料也倒入桶中，设置温度为153℃，当温度达到135℃，会出现爬杆现象，此时降低转速，当温度达到152℃，爬杆现象消失，提高转速，当温度达到153℃，温度设为0℃，开始放料；
第二步，配制溶胀料：将第一步制得的溶解料632kg放入乳化机中乳化30min，将300kg白油打入溶胀釜，投入100kg PE粉，设置温度100℃，当达到温度后，设置温度0℃，保温30min，将乳化好的溶解料抽至溶胀釜中，循环60min，最后将配置好的溶胀料打至溶胀料储料釜，备用；
第三步，配制有机颜料：用白油作溶剂，配制红、黄、蓝三种颜色的有机颜料，分别打至三原色储料釜中备用；
第四步，预混：通过时间控制系统控制四个储料釜的下料球阀18，溶胀料储料釜2一直下料，三原色储料釜1间隔下料，有机颜料和溶胀料进入高剪切乳化泵3中，进行剪切乳化；
第五步，纺丝：乳化后的原料进入同向平行双螺杆挤出机，挤出彩色的彩色超高分子量聚乙烯纤维，然后经过增压泵5、熔体过滤器6、纺丝箱体7、凝固浴8、盛丝桶9和恒温静置平衡装置10进行处理；
第六步，后处理：纺丝后的彩色的彩色超高分子量聚乙烯纤维依次经过集束装置11、张力架12、预牵伸装置13、萃取装置14、干燥装置15、三级热牵伸装置16和卷绕装置17，得到成卷的彩色超高分子量聚乙烯纤维。
本实施例得到的彩色超高分子量聚乙烯纤维与常规的白色或有色单一纤维不同，该纤维在三原色的作用下，可以制得一种彩色的纤维，该纤维色彩颜色均匀，且纤维强度大于30cN/dtex，满足了各行各业对彩色纤维的需求，实现了彩色纤维的工业化生产。
对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 (4)
1.一种彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备装置，其特征在于，包括原料储料系统、原料预混系统、时间控制系统、计量系统、纺丝系统和后续处理系统，所述原料储料系统包括三原色储料釜和溶胀料储料釜，所述原料预混系统包括高剪切乳化泵，所述纺丝系统包括同向平行双螺杆挤出机、增压泵、熔体过滤器、纺丝箱体、凝固浴、盛丝桶和恒温静置平衡装置，所述后处理系统包括集束装置、张力架、预牵伸装置、萃取装置、干燥装置、三级热牵伸装置和卷绕装置。
2.一种彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，采用权利要求1所述的制备装置，其特征在于，包括：
a、配置超高分子量聚乙烯溶解料、超高分子量聚乙烯溶胀料和有机颜料溶液，将超高分子量聚乙烯溶解料按照比例加入到超高分子量聚乙烯溶胀料中混合，得到了超高分子量聚乙烯纤维纺丝原液；
所述超高分子量聚乙烯溶解料包括超高分子量聚乙烯粉末、白油、抗氧剂B225，超高分子量聚乙烯粉末：白油质量比为0.5：99.5，抗氧剂B225加入量为超高分子量聚乙烯粉末的5％；
所述超高分子量聚乙烯溶胀料包括超高分子量聚乙烯溶解料、超高分子量聚乙烯粉末、白油，其中超高分子量溶解料：超高分子量聚乙烯粉末：白油质量比为6.32:1:3；
所述有机颜料溶液为有机颜料和溶剂的混合液，有机颜料颜色采用三原色，溶剂为白油，有机颜料：白油的质量比为1:10～12；
b、时间控制系统控制超高分子量聚乙烯溶胀料和有机颜料的下料时间间隔，超高分子量聚乙烯溶胀料与有机颜料溶液在高剪切乳化泵汇流，经过高剪切乳化泵的均化作用后，进入同向平行双螺杆挤出机挤出，进行纺丝形成冻胶丝；
c、冻胶丝经过预拉伸、萃取、干燥、热牵伸后得到彩色的超高分子量聚乙烯纤维。
3.根据权利要求2所述的彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，有机颜料的耐热温度大于300℃。
4.根据权利要求2所述的彩色超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的同向平行双螺杆挤出机的最高温度低于有机颜料的耐热温度。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181211 |
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