CN112899836A - 一种聚四氟乙烯膜裂纤维束及其制备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纤维生产技术领域，公开了一种聚四氟乙烯膜裂纤维束，包括以下成分组成：80份聚四氟乙烯分散树脂与20份助挤剂，还公开了一种聚四氟乙烯膜裂纤维束的制备工艺，包括以下步骤：S1、糊料；S2、挤出、扎延、脱脂和烧结牵引；S3、分切、膜裂和收束；S4、加捻；S5、热牵和收丝；S6、成型。本发明通过把聚四氟乙烯分散树脂与轻质烷烃基白助挤剂混合后，再依次进行糊料、挤出、扎延、脱脂、烧结牵引、分切、膜裂和收束、加捻、热牵、收丝和成型，从而使得纤维束具有较好的柔软性和断裂强力，并具有一定的连续长度，通过该纤维束编织的过滤用布具有很好的过滤效率和柔润性，用于合股制成缝纫线，编制成绳索，也将具有良好的柔韧性。
Description
技术领域
本发明涉及纤维生产技术领域，具体是一种聚四氟乙烯膜裂纤维束及其制备。
背景技术
聚四氟乙烯纤维因为具有优异的耐温性能和耐腐蚀性能，已经成为各种工业用布的优选材料。但是，虽然聚四氟乙烯为热塑性材料，却由于其具有在熔融状态下无流动性的物理特性，致使该材料无法像大多数化学纤维一样，使用熔喷纺丝法进行生产纤维；目前，国内聚四氟乙烯纤维材料缝纫线主要是使用的纤维材料生产法有以下四种：工艺一：单丝挤出丝生产工艺，即将聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂混合成糊料后，通过腔体挤出丝条，再而进行脱脂、烧结、牵伸制成长丝纤维(单丝)的工艺，业内称之为“挤出法”；工艺二：短纤维膜裂生产工艺，如工艺一前端过程相似，即通过腔体挤出较粗的棒条后，经过轧延设备成膜带，再通过脱脂、烧结、膜裂、分梳和切断工序，制成聚四氟乙烯短纤维；业内称之为“膜裂法”；工艺三：单丝膜切丝生产工艺，如工艺二前端过程相同，将脱脂轧延膜带经过等分分切后，再通过烧结、牵伸制成聚四氟乙烯单丝，为区别工艺一，这种单丝制取工艺被业内称之为“膜切丝”；工艺四：这是如上述三种产品的制取工艺有根本区别的一种工艺，就是使用聚四氟乳液与粘胶纤维素、交联、速凝剂等化工材料混合成多组分混合物后，使用类似熔喷设备喷出丝条后，再通过烧结、碳化，酸洗除炭等工序，制取聚四氟乙烯短纤维或长丝纤维复丝的工艺；这种工艺被称之为“乳液载体喷丝法；由于纤维体内存有碳化后的纤维素炭，纤维呈棕褐色，因为也被称之为“棕色纤维”。
在上述四种工艺中，工艺四中因被碳化的粘胶纤维素炭必须经过酸洗方能去除，所以生产中涉及酸水污染问题，污水处理成本高，达标排放难度大，已被环保部门严格限制，国内使用的聚四氟乙烯棕色纤维复丝，基本上依赖进口，价格近百万一吨；因此，目前我国已经被广泛使用在环保过滤领域的大量聚四氟乙烯短纤维和长丝纤维，几乎全部是使用前三种工艺生产，这几种工艺具有成熟的助挤剂回收技术，voc排放可控，不对环境造成影响；但是，正是因为聚四氟乙烯纤维材料特殊制造工艺的局限，前两种长丝生产工艺也只能直接生产单丝，通过并丝再加工工艺生产根数有限的复丝，无法做到与工艺四可以媲美的单根纤维线密度＜10dtex的多纤维组成的复丝，从而也制约了精细化工液体过滤等领域对复丝织造过滤布的需求，以及线、绳类产品对复丝柔韧性的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚四氟乙烯膜裂纤维束及其制备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种聚四氟乙烯膜裂纤维束，包括以下成分组成：80份聚四氟乙烯分散树脂与20份助挤剂，所述聚四氟乙烯分散树脂的相对密度为2.17～2.19g/cm3，所述助挤剂为闪点为80～120℃的轻质烷烃基白。
一种聚四氟乙烯膜裂纤维束的制备工艺，包括以下步骤：
S1、糊料：选取相对密度为2.17～2.19g/cm3的纤维级聚四氟乙烯分散树脂，和闪点80～120℃的轻质烷烃基白油，将二者按照8：2比例混合后储放24～48h，得到混合糊料；
S2、挤出、扎延、脱脂和烧结牵引：将步骤S1中得到的混合糊料通过挤出机挤出为直径2～5cm的棒条，将棒条通过轧延机压成宽度20～30cm、厚度0.1～0.2mm的膜带，再将膜带经过加热脱脂装置后进入烧结牵伸装置，得到宽度为10～20cm、厚度0.01～0.05mm的烧结膜带；
S3、分切、膜裂和收束：将步骤S2中得到的烧结膜带喂入电动盘式旋刀，通过电动盘式旋刀的刀片与钢棍对轧，把烧结膜带分切为若干条宽度为0.5～5mm的膜条，再把膜条通过电动盘式旋刀的加持辊连续地喂入上下两个针刺膜裂辊，两个针刺膜裂辊同步旋转把膜条刺裂后，再经收丝机连续地分束收取，得到纤维条；
S4、加捻：将步骤S3中得到的纤维条通过倍捻机进行加捻；
S5、热牵和收丝：将步骤S4中经过加捻的纤维条通过热拉牵伸装置进行加热和牵伸，制成由不规则多根纤维组成且具有一定连续长度的纤维束，纤维束在热拉牵伸后同步进行收丝；
S6、成型：将步骤S5中同步收丝后的纤维束，再通过加油绕线装置进行绕线，即得到成品纤维束，所述纤维束由若干细度不规则的纤维集束而成，纤维束展开可见纤维之间呈渔网状互相交联，并有一定量羽状毛细纤维分布其间的，纤维束具有较好的柔软性和断裂强力，并具有一定的连续长度，从而可以得到可控制的无结头长度，适用于织造等用途的纺织材料。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S3中两个针刺膜裂辊的转向为同步逆向旋转，所述针刺膜裂辊的刺针密度为6～10根/m2，且针刺膜裂辊的转速为180～240转/min,所述步骤S3中得到的纤维条的线密度为500～8000D，从而可以有效地防止纤维束粘连。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S4中倍捻机加捻的捻度为120～280T/M，捻向为S捻。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S5中热拉牵伸装置的加热装置为腔室铁板加热方式，长度120cm，加热温度300～380℃，所述纤维束喂入热拉牵伸装置后，在热拉牵伸装置的腔室内折复行进，行程为3.6m，行进速度为0.5m/S，所述步骤S5中热拉牵伸后的纤维束的线密度为500～2500D。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S5中热拉牵伸后的纤维束的线密度为500～2500D，所述纤维束中单根纤维的线密度为1～50D的纤维，展开后，纤维之间呈渔网状互相交联，且有少量1D以下的枝杈毛羽纤维分布在主纤维上。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
通过把聚四氟乙烯分散树脂与轻质烷烃基白助挤剂混合后，再依次进行糊料、挤出、扎延、脱脂、烧结牵引、分切、膜裂和收束、加捻、热牵、收丝和成型，使得制备的纤维束由若干细度不规则的纤维集束而成，纤维束展开可见纤维之间呈渔网状互相交联，并有一定量羽状毛细纤维分布其间的，且纤维束的纤维线密度为1～50D，从而使得其具有较好的柔软性和断裂强力，并具有一定的连续长度，通过该纤维束编织的过滤用布具有很好的过滤效率和柔润性，用于合股制成缝纫线，编制成绳索，也将具有良好的柔韧性。
具体实施方式
本发明实施例中，一种聚四氟乙烯膜裂纤维束，包括以下成分组成：80份聚四氟乙烯分散树脂与20份助挤剂，聚四氟乙烯分散树脂的相对密度为2.17～2.19g/cm3，助挤剂为闪点为80～120℃的轻质烷烃基白。
一种聚四氟乙烯膜裂纤维束的制备工艺，包括以下步骤：
S1、糊料：选取相对密度为2.17～2.19g/cm3的纤维级聚四氟乙烯分散树脂，和闪点80～120℃的轻质烷烃基白油，将二者按照8：2比例混合后储放24～48h，得到混合糊料；
S2、挤出、扎延、脱脂和烧结牵引：将步骤S1中得到的混合糊料通过挤出机挤出为直径2～5cm的棒条，将棒条通过轧延机压成宽度20～30cm、厚度0.1～0.2mm的膜带，再将膜带经过加热脱脂装置后进入烧结牵伸装置，得到宽度为10～20cm、厚度0.01～0.05mm的烧结膜带；
S3、分切、膜裂和收束：将步骤S2中得到的烧结膜带喂入电动盘式旋刀，通过电动盘式旋刀的刀片与钢棍对轧，把烧结膜带分切为若干条宽度为0.5～5mm的膜条，再把膜条通过电动盘式旋刀的加持辊连续地喂入上下两个针刺膜裂辊，两个针刺膜裂辊同步旋转把膜条刺裂后，再经收丝机连续地分束收取，得到纤维条；
S4、加捻：将步骤S3中得到的纤维条通过倍捻机进行加捻；
S5、热牵和收丝：将步骤S4中经过加捻的纤维条通过热拉牵伸装置进行加热和牵伸，制成由不规则多根纤维组成且具有一定连续长度的纤维束，纤维束在热拉牵伸后同步进行收丝；
S6、成型：将步骤S5中同步收丝后的纤维束，再通过加油绕线装置进行绕线，即得到成品纤维束，纤维束由若干细度(线密度)不规则的纤维集束而成，纤维束展开可见纤维之间呈渔网状互相交联，并有一定量羽状毛细纤维分布其间的，纤维束具有较好的柔软性和断裂强力，并具有一定的连续长度，从而可以得到可控制的无结头长度，适用于织造等用途的纺织材料。
优先的，步骤S3中两个针刺膜裂辊的转向为同步逆向旋转，针刺膜裂辊的刺针密度为6～10根/m2，且针刺膜裂辊的转速为180～240转/min,步骤S3中得到的纤维条的线密度为500～8000D，从而可以有效地防止纤维束粘连。
优先的，步骤S4中倍捻机加捻的捻度为120～280T/M，捻向为S捻。
优先的，步骤S5中热拉牵伸装置的加热装置为腔室铁板加热方式，长度120cm，加热温度300～380℃，纤维束喂入热拉牵伸装置后，在热拉牵伸装置的腔室内折复行进，行程为3.6m，行进速度为0.5m/S，步骤S5中热拉牵伸后的纤维束的线密度为500～2500D。
优先的，步骤S5中热拉牵伸后的纤维束的线密度为500～2500D，纤维束中单根纤维的线密度为1～50D的纤维，展开后，纤维之间呈渔网状互相交联，且有少量1D以下的枝杈毛羽纤维分布在主纤维上。
为了更好地说明本发明的技术效果，通过下述试验进行阐述：
一、把本发明所采用的工艺制备的纤维束作为实施例，背景技术中提到的挤出法”、“膜裂法”和“膜切丝”制备的纤维束分别作为对比例一、对比例二和对比例三，对实施例、对比例一、对比例二和对比例三进行线密度、断裂强度和断裂延伸率的试验，试验结果见下表1：
表1、实施例、对比例一、对比例二和对比例三的实验结果
从表1分析可以得出：实施例中纤维束的线密度显著小于对比例一、对比例二和对比例三的中纤维束的线密度，从而可以得出：实施例中纤维束的线密度较小，纤维较细，使得纤维束编织的过滤用布具有很好的过滤效率和柔润性；
同时，实施例中纤维束的断裂强力和断裂延伸率显著高于对比例一、对比例二和对比例三的中纤维束的的断裂强度和断裂延伸率，从而可以得出：实施例中纤维束的断裂强度大，具有较好的断裂延伸率，使得纤维束编织的绳索，具有较高的强度和良好的柔韧性。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种聚四氟乙烯膜裂纤维束，包括以下成分组成：80份聚四氟乙烯分散树脂与20份助挤剂，其特征在于，所述聚四氟乙烯分散树脂的相对密度为2.17～2.19g/cm3，所述助挤剂为闪点为80～120℃的轻质烷烃基白。
2.一种制备权利要求1所述的聚四氟乙烯膜裂纤维束的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、糊料：选取相对密度为2.17～2.19g/cm3的纤维级聚四氟乙烯分散树脂，和闪点80～120℃的轻质烷烃基白油，将二者按照8：2比例混合后储放24～48h，得到混合糊料；
S2、挤出、扎延、脱脂和烧结牵引：将步骤S1中得到的混合糊料通过挤出机挤出为直径2～5cm的棒条，将棒条通过轧延机压成宽度20～30cm、厚度0.1～0.2mm的膜带，再将膜带经过加热脱脂装置后进入烧结牵伸装置，得到宽度为10～20cm、厚度0.01～0.05mm的烧结膜带；
S3、分切、膜裂和收束：将步骤S2中得到的烧结膜带喂入电动盘式旋刀，通过电动盘式旋刀的刀片与钢棍对轧，把烧结膜带分切为若干条宽度为0.5～5mm的膜条，再把膜条通过电动盘式旋刀的加持辊连续地喂入上下两个针刺膜裂辊，两个针刺膜裂辊同步旋转把膜条刺裂后，再经收丝机连续地分束收取，得到纤维条；
S4、加捻：将步骤S3中得到的纤维条通过倍捻机进行加捻；
S5、热牵和收丝：将步骤S4中经过加捻的纤维条通过热拉牵伸装置进行加热和牵伸，制成由不规则多根纤维组成且具有一定连续长度的纤维束，纤维束在热拉牵伸后同步进行收丝；
S6、成型：将步骤S5中同步收丝后的纤维束，再通过加油绕线装置进行绕线，即得到成品纤维束，所述纤维束由若干细度不规则的纤维集束而成，纤维束展开可见纤维之间呈渔网状互相交联，并有一定量羽状毛细纤维分布其间的。
3.根据权利要求2所述的一种聚四氟乙烯膜裂纤维束的制备工艺，其特征在于，所述步骤S3中两个针刺膜裂辊的转向为同步逆向旋转，所述针刺膜裂辊的刺针密度为6～10根/m2，且针刺膜裂辊的转速为180～240转/min,所述步骤S3中得到的纤维条的线密度为500～8000D。
4.根据权利要求2所述的一种聚四氟乙烯膜裂纤维束的制备工艺，其特征在于，所述步骤S4中倍捻机加捻的捻度为120～280T/M，捻向为S捻。
5.根据权利要求2所述的一种聚四氟乙烯膜裂纤维束的制备工艺，其特征在于，所述步骤S5中热拉牵伸装置的加热装置为腔室铁板加热方式，长度120cm，加热温度300～380℃，所述纤维束喂入热拉牵伸装置后，在热拉牵伸装置的腔室内折复行进，行程为3.6m，行进速度为0.5m/S。
6.根据权利要求2所述的一种聚四氟乙烯膜裂纤维束的制备工艺，其特征在于，所述步骤S5中热拉牵伸后的纤维束的线密度为500～2500D，所述纤维束中单根纤维的线密度为1～50D，展开后，纤维之间呈渔网状互相交联，且有少量1D以下的枝杈毛羽纤维分布在主纤维上。
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