CN114990915A - 一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法 - Google Patents

一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法，所述制备步骤如下：步骤一：制备原料；步骤二：挤出；步骤三：纺丝喷丝；步骤四：萃取；步骤五：拉伸干燥；步骤六：加热牵引；步骤七：初捻；步骤八：合股加捻。本发明利用萃取剂及浸渍聚氨酯树脂等相配合的设置方式，使超高分子量聚乙烯纤维绳索的纤维强力得到大幅度提升，纤维强力均值达到39cN/dtex以上，抗磨损程度达到90％以上，降低了绳索的磨损，提高了工艺稳定性，直接通过牵引后进行加捻，节约生产成本，提高绳索生产效率。

Description

一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备 方法
技术领域
本发明涉及超高分子量聚乙烯纤维绳索领域，特别涉及一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法。
背景技术
由于聚乙烯纤维具有高比强度、高比模量，比强度是同等截面钢丝的十多倍，比模量仅次于特级碳纤维，但在现有的超高分子量聚乙烯纤维制成绳索过程中，由于绳索的强度及抗磨损程度较小，导致绳索在长时间遭受冲击及磨损过程中容易发生损坏现象，影响到绳索使用的安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法，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：一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法，所述制备步骤如下：
步骤一：制备原料，按照设定好的物料混合、搅拌均匀，将浆料进行脱泡处理；
步骤二：挤出，将步骤一中混合好的配料送入双螺杆挤出机中，通过双螺杆挤出机的再次搅拌混合及加热加压，使物料达到熔融状态；
步骤三：纺丝喷丝，将步骤二中形成的物料分配到纺丝箱内的每一个纺丝组件，再进入喷丝板上，纺丝箱和喷丝板处的温度匹配，通过计量泵对物料的挤压，形成初生态的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤四：萃取，将步骤三中初生态的超高分子量聚乙烯纤维进入萃取槽，在萃取槽内利用萃取剂将纤维表面的白油置换出来，得到含有少量白油或不含白油的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤五：拉伸干燥，将萃取完成的超高分子量聚乙烯纤维进行热拉伸，形成丝线后，利用干燥机对丝线上的萃取剂进行祛除烘干，形成稳定的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤六：加热牵引，将步骤五中纤维进行多级牵伸，再进行热拉伸；
步骤七：初捻，将步骤六中冷却的超高分子量聚乙烯纤维通过张力器进行合股加捻同时浸渍聚氨酯树脂，烘干制备成粗股绳线，且拧绞成有捻绳股；
步骤八：合股加捻，将步骤七中多股有捻绳线按Z捻向和S捻向进行交替拧绞成绳索。
优选的，其中步骤一中物料包括超高分子量聚乙烯树脂、超高分子量聚乙烯冻胶溶液、PE粉及白油。
优选的，其中步骤二的加热温度为200℃，纺丝成为初生态的超高分子量聚乙烯纤维。
优选的，其中步骤四中采用的萃取剂为二氯甲烷，萃取槽生产线接近100米，萃取温度为80℃、干燥温度为80℃。
优选的，其中步骤五中进行三级热拉伸，温度在100～155℃之间，其中每一级温度根据拉伸纤维需求不同而改变拉伸温度。
优选的，其中步骤六中热拉伸温度控制在100～155℃以内。
优选的，其中步骤七中，将3～9根超高分子量聚乙烯纤维进行合股加捻成粗股绳线，捻度一般每米30捻～60捻不等，将10～30根粗股绳线拧绞成有捻绳股，绳股捻度一般每米15捻～25捻不等。
优选的，其中步骤八中，将有捻绳股按50％Z捻向和50％S捻向的比例进行交替拧绞呈七股绳索或九股绳索。
本发明的技术效果和优点：
(1)本发明利用萃取剂及浸渍聚氨酯树脂等相配合的设置方式，使超高分子量聚乙烯纤维绳索的纤维强力得到大幅度提升，纤维强力均值达到39cN/dtex以上，抗磨损程度达到90％以上，降低了绳索的磨损，提高了工艺稳定性，直接通过牵引后进行加捻，节约生产成本，提高绳索生产效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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。
本发明提供了一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法；
实施方式一：
制备步骤如下：
步骤一：制备原料，按照设定好的物料混合、搅拌均匀，将浆料进行脱泡处理，物料包括超高分子量聚乙烯树脂、超高分子量聚乙烯冻胶溶液、PE粉及白油；
步骤二：挤出，将步骤一中混合好的配料送入双螺杆挤出机中，通过双螺杆挤出机的再次搅拌混合及加热加压，使物料达到熔融状态，加热温度为200℃，纺丝成为初生态的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤三：纺丝喷丝，将步骤二中形成的物料分配到纺丝箱内的每一个纺丝组件，再进入喷丝板上，纺丝箱和喷丝板处的温度匹配，通过计量泵对物料的挤压，形成初生态的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤四：萃取，将步骤三中初生态的超高分子量聚乙烯纤维进入萃取槽，在萃取槽内利用萃取剂将纤维表面的白油置换出来，得到含有少量白油或不含白油的超高分子量聚乙烯纤维，采用的萃取剂为二氯甲烷，萃取槽生产线接近100米，萃取温度为80℃、干燥温度为80℃；
步骤五：拉伸干燥，将萃取完成的超高分子量聚乙烯纤维进行热拉伸，且进行三级热拉伸，温度在100～155℃之间，其中每一级温度根据拉伸纤维需求不同而改变拉伸温度，形成丝线后，利用干燥机对丝线上的萃取剂进行祛除烘干，形成稳定的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤六：加热牵引，将步骤五中纤维进行多级牵伸，再进行热拉伸，热拉伸温度控制在100～155℃以内；
步骤七：初捻，将步骤六中冷却的超高分子量聚乙烯纤维通过张力器进行合股加捻同时浸渍聚氨酯树脂，烘干制备成粗股绳线，将3～9根超高分子量聚乙烯纤维进行合股加捻成粗股绳线，捻度一般每米30捻～60捻不等，且拧绞成有捻绳股，将10～30根粗股绳线拧绞成有捻绳股，绳股捻度一般每米15捻～25捻不等；
步骤八：合股加捻，将步骤七中多股有捻绳线按Z捻向和S捻向进行交替拧绞成绳索，将有捻绳股按50％Z捻向和50％S捻向的比例进行交替拧绞呈七股绳索或九股绳索。
按照上述步骤所得的聚乙烯纤维，强力均值达到39cN/dtex以上，模量均值达到1500cN/dtex，抗磨损程度达到90％以上。
实施方式二：
制备步骤如下：
步骤一：制备原料，按照设定好的物料混合、搅拌均匀，将浆料进行脱泡处理，物料包括超高分子量聚乙烯树脂、超高分子量聚乙烯冻胶溶液、PE粉及白油；
步骤二：挤出，将步骤一中混合好的配料送入双螺杆挤出机中，通过双螺杆挤出机的再次搅拌混合及加热加压，使物料达到熔融状态，加热温度为200℃，纺丝成为初生态的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤三：纺丝喷丝，将步骤二中形成的物料分配到纺丝箱内的每一个纺丝组件，再进入喷丝板上，纺丝箱和喷丝板处的温度匹配，通过计量泵对物料的挤压，形成初生态的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤四：萃取，将步骤三中初生态的超高分子量聚乙烯纤维进入萃取槽，在萃取槽内利用萃取剂将纤维表面的白油置换出来，得到含有少量白油或不含白油的超高分子量聚乙烯纤维，采用的萃取剂为二氯甲烷，萃取槽生产线接近100米，萃取温度为100℃、干燥温度为100℃；
步骤五：拉伸干燥，将萃取完成的超高分子量聚乙烯纤维进行热拉伸，且进行三级热拉伸，温度在150～200℃之间，其中每一级温度根据拉伸纤维需求不同而改变拉伸温度，形成丝线后，利用干燥机对丝线上的萃取剂进行祛除烘干，形成稳定的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤六：加热牵引，将步骤五中纤维进行多级牵伸，再进行热拉伸，热拉伸温度控制在150～200℃以内；
步骤七：初捻，将步骤六中冷却的超高分子量聚乙烯纤维通过张力器进行合股加捻同时浸渍聚氨酯树脂，烘干制备成粗股绳线，将2～6根超高分子量聚乙烯纤维进行合股加捻成粗股绳线，捻度一般每米30捻～60捻不等，且拧绞成有捻绳股，将8～20根粗股绳线拧绞成有捻绳股，绳股捻度一般每米15捻～25捻不等；
步骤八：合股加捻，将步骤七中多股有捻绳线按Z捻向和S捻向进行交替拧绞成绳索，将有捻绳股按50％Z捻向和50％S捻向的比例进行交替拧绞呈七股绳索或九股绳索。
按照上述步骤所得的聚乙烯纤维，强力均值达到36cN/dtex以上，模量均值达到1200cN/dtex，抗磨损程度达到85％以上。
本发明工作原理：
生产时，制备原料，按照设定好的物料混合、搅拌均匀，将浆料进行脱泡处理，将步骤一中混合好的配料送入双螺杆挤出机中，通过双螺杆挤出机的再次搅拌混合及加热加压，使物料达到熔融状态，将形成的物料分配到纺丝箱内的每一个纺丝组件，再进入喷丝板上，纺丝箱和喷丝板处的温度匹配，通过计量泵对物料的挤压，形成初生态的超高分子量聚乙烯纤维；
将初生态的超高分子量聚乙烯纤维进入萃取槽，在萃取槽内利用萃取剂将纤维表面的白油置换出来，得到含有少量白油或不含白油的超高分子量聚乙烯纤维，将萃取完成的超高分子量聚乙烯纤维进行热拉伸，形成丝线后，利用干燥机对丝线上的萃取剂进行祛除烘干，形成稳定的超高分子量聚乙烯纤维，将纤维进行多级牵伸，再进行热拉伸；
将冷却的超高分子量聚乙烯纤维通过张力器进行合股加捻同时浸渍聚氨酯树脂，烘干制备成粗股绳线，且拧绞成有捻绳股，将多股有捻绳线按Z捻向和S捻向进行交替拧绞成绳索，纤维强力均值达到39cN/dtex以上，模量均值达到1500cN/dtex，抗磨损程度达到90％以上。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法，其特征在于，所述制备步骤如下：
步骤一：制备原料，按照设定好的物料混合、搅拌均匀，将浆料进行脱泡处理；
步骤二：挤出，将步骤一中混合好的配料送入双螺杆挤出机中，通过双螺杆挤出机的再次搅拌混合及加热加压，使物料达到熔融状态；
步骤三：纺丝喷丝，将步骤二中形成的物料分配到纺丝箱内的每一个纺丝组件，再进入喷丝板上，纺丝箱和喷丝板处的温度匹配，通过计量泵对物料的挤压，形成初生态的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤四：萃取，将步骤三中初生态的超高分子量聚乙烯纤维进入萃取槽，在萃取槽内利用萃取剂将纤维表面的白油置换出来，得到含有少量白油或不含白油的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤五：拉伸干燥，将萃取完成的超高分子量聚乙烯纤维进行热拉伸，形成丝线后，利用干燥机对丝线上的萃取剂进行祛除烘干，形成稳定的超高分子量聚乙烯纤维；
步骤六：加热牵引，将步骤五中纤维进行多级牵伸，再进行热拉伸；
步骤七：初捻，将步骤六中冷却的超高分子量聚乙烯纤维通过张力器进行合股加捻同时浸渍聚氨酯树脂，烘干制备成粗股绳线，且拧绞成有捻绳股；
步骤八：合股加捻，将步骤七中多股有捻绳线按Z捻向和S捻向进行交替拧绞成绳索。
2.根据权利要求1所述的一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法，其特征在于，其中步骤一中物料包括超高分子量聚乙烯树脂、超高分子量聚乙烯冻胶溶液、PE粉及白油。
3.根据权利要求1所述的一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法，其特征在于，其中步骤二的加热温度为200℃，纺丝成为初生态的超高分子量聚乙烯纤维。
4.根据权利要求1所述的一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法，其特征在于，其中步骤四中采用的萃取剂为二氯甲烷，萃取槽生产线接近100米，萃取温度为80℃、干燥温度为80℃。
5.根据权利要求1所述的一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法，其特征在于，其中步骤五中进行三级热拉伸，温度在100～155℃之间，其中每一级温度根据拉伸纤维需求不同而改变拉伸温度。
6.根据权利要求1所述的一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法，其特征在于，其中步骤六中热拉伸温度控制在100～155℃以内。
7.根据权利要求1所述的一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法，其特征在于，其中步骤七中，将3～9根超高分子量聚乙烯纤维进行合股加捻成粗股绳线，捻度一般每米30捻～60捻不等，将10～30根粗股绳线拧绞成有捻绳股，绳股捻度一般每米15捻～25捻不等。
8.根据权利要求1所述的一种强力大于39cN/dtex超高分子量聚乙烯纤维绳索的制备方法，其特征在于，其中步骤八中，将有捻绳股按50％Z捻向和50％S捻向的比例进行交替拧绞呈七股绳索或九股绳索。
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