CN204023272U - 改善uhmwpe纤维抗蠕变性能的紫外连续辐照装置 - Google Patents
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Abstract
一种改善UHMWPE纤维抗蠕变性能的紫外连续辐照装置，由紫外辐照箱体以及箱体内设置的导丝辊、紫外灯和灯管固定架构成；箱体正面设置箱体门，箱体的两侧面分别设置纤维进口和纤维出口，箱体上部设置氮气入口；箱体内部的背板中央上、下各安装一个可变速同步主动导丝辊，导丝辊为可拆卸组件，具有10cm～20cm的多种不同直径尺寸，两导丝辊外公切线两侧分别设置至少一组灯管固定架，每组包括多个灯管固定架均匀排列在与该外公切线平行的直线上；灯管固定架为可拆卸组件，其上安装紫外灯。通过对导丝辊和灯管固定架的不同组装以及各组紫外灯控制开关的控制，可以方便地调节UHMWPE纤维表面的紫外辐照强度，获得所需改性效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种紫外连续辐照装置，特别是能提高超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维抗蠕变性能的连续紫外辐照装置。
背景技术
UHMWPE纤维，亦称高强高模聚乙烯纤维，是相对分子量至少在100万以上的聚乙烯粉料经纺丝制得的纤维。UHMWPE纤维结构简单，只含有亚甲基和少量端甲基，在高倍拉伸后容易得到高取向度和高结晶度纤维，拥有比强度高、比模量高等优越性能。因此，UHMWPE纤维被广泛应用于绳缆、防弹装备、渔网和运动器材等领域。
虽然UHMWPE纤维具有高比强度、高比模量等优点。但是，由于它结构简单，分子间只有弱的范德华力，所以在持续外力作用下，其大分子容易发生滑移，在宏观上表现为蠕变现象。
蠕变，是指在恒定应力下，固体材料应变随时间延长而增大的现象。
UHMWPE纤维在如绳缆等存在恒定应力的应用场合下，容易发生蠕变，并且随时间延长最终发展为蠕变断裂。这在很大程度上缩短了UHMWPE纤维的使用寿命，降低了UHMWPE纤维的使用价值。
为了限制UHMWPE纤维大分子滑移，其中一种有效途径就是用适量化学键把UHMWPE纤维大分子彼此连接，形成交联网状结构。
G.Oster于20世纪50年代(Oster，Gerald.Crosslinking of polyethylene withselective wave lengths of ultraviolet light.Journal of Polymer Science22.100(1956)：185-185.)成功利用紫外线与光敏剂，制得交联聚乙烯。在此之后，各国学者开始利用紫外线对UHMWPE纤维进行交联改性，提高其抗蠕变性能。
CN 1431358 A给出一种同时提高高强聚乙烯纤维耐热、抗蠕变和粘结性能的方法。该专利将经丙酮洗涤除杂的UHMWPE纤维浸泡含交联剂(多官能团丙烯酸酯类)和光敏剂(二苯甲酮及其衍生物)的有机溶液中，取出后进行紫外光辐照交联。该改性纤维表面粘结性能得到提高，抗蠕变性能得到一定程度改善，而力学性能基本不变。但由于交联剂活性高，容易自聚形成不熔不溶的体型结构，使纤维发硬，单丝间相互粘连难以分开。
CN 102493168 A给出改善UHMWPE纤维抗蠕变性能的方法。该专利采用超声波震荡对UHMWPE纤维进行洗涤除杂，烘干后浸泡由光敏剂和热引发剂共同组成的交联液。纤维取出后先经紫外光交联，然后在120℃～150℃下经热引发交联。但由于热引发温度接近纤维熔点，容易使纤维解取向，甚至重结晶，影响纤维力学性能。
CN 1538793 A采用超临界二氧化碳作为溶剂，将UHMWPE纤维浸渍在溶有光敏剂的超临界二氧化碳交联液中，取出后经紫外光交联，得到抗蠕变性能有所改善的改性UHMWPE纤维。但是超临界二氧化碳浸渍设备复杂，要求高压和较高温度，成本高。
上述技术是间歇生产，只能得到一段有限长度的UHMWPE纤维，无法进行工业化连续生产，连续获得改性UHMWPE长丝。
US 5039549 A采用紫外连续辐照引发UHMWPE纤维表面接枝丙烯酸，获得了与环氧树脂、乙烯基酯、聚酯、聚氨酯、聚烯烃以及热塑性橡胶等基体材料相容性得到提高的UHMWPE纤维。但是该装置必须在高压汞灯外配有较复杂的冷却系统，灯管的更换过程也较复杂。
实用新型内容
为了克服现有的UHMWPE纤维抗蠕变性能改性技术及装置只能获得一段有限长度UHMWPE纤维的不足，本实用新型提供一种紫外连续辐照装置，该装置不仅能连续获得抗蠕变性能得到改善的改性UHMWPE纤维，而且能方便地调节辐照过程中的紫外辐照时间和紫外辐照强度、有效地控制辐照装置内温度。
为实现上述目的，本实用新型包括如下技术手段：
一种改善UHMWPE纤维抗蠕变性能的紫外连续辐照装置，该装置由紫外辐照箱体以及箱体内设置的导丝辊、紫外灯和灯管固定架构成；
该箱体正面设置箱体门1，该箱体的两侧面分别设置纤维进口2和纤维出口4，箱体上部设置氮气入口6；
该箱体内部的背板中央上、下各安装一个可变速同步主动导丝辊3，该导丝辊3为可拆卸组件，具有10cm～20cm的多种不同直径尺寸；两导丝辊外公切线两侧分别设置至少一组灯管固定架，每组包括多个灯管固定架8均匀排列在与该外公切线平行的直线上；
灯管固定架8为可拆卸组件，其上安装紫外灯5。
如上所述的紫外连续辐照装置，优选地，所述各组灯管固定架与所述两导丝辊外公切线间的水平距离为5～10cm。
如上所述的紫外连续辐照装置，优选地，所述紫外灯5为主波长365nm的紫外灯。
如上所述的紫外连续辐照装置，优选地，每组灯管固定架上安装的紫外灯由一个独立的控制开关所控制。
如上所述的紫外连续辐照装置，优选地，所述箱体门1关闭后与箱体为密封连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型所用导丝辊具有10cm～20cm多种不同直径尺寸；所用紫外灯(所发射紫外线主波长为365nm)固定在灯管固定架上，灯管固定架可根据导丝辊尺寸进行位置调整；所用紫外灯分为多组，每组由独立的控制开关所控制。工作时经过光敏剂-丙酮溶液浸渍的UHMWPE纤维通过进丝口进入辐照箱体，缠绕在两导丝辊上；在氮气气氛保护下，经紫外线辐照改性后从出丝口送出，并卷绕在收丝筒上。该方案可以在获得抗蠕变性能提高的UHMWPE纤维的同时，方便地通过调整主动导丝辊的线速度来控制纤维的辐照时间；通过调节紫外灯与纤维间的距离、通过控制开关控制紫外灯工作或熄灭等手段来控制紫外辐照强度，紫外辐照强度范围为0μW/cm2～63.0×102μW/cm2；省去了现有技术中高压汞灯必不可少的冷却系统或汞灯-试样隔离系统，结构简单，灯管更换方便。
附图说明
图1是本实用新型一种优选实施方式的立体结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图。
图中：1.箱体门，2.进丝口，3.导丝辊，4.出丝口，5.36W H型长波紫外灯，6.氮气入口，7.UHMWPE纤维，8.灯管固定架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，该实施例仅说明本实用新型可能的实施方式，然并非用以限制本实用新型所要求的保护范围。
图1为本实用新型的立体结构示意图。改善UHMWPE纤维抗蠕变性能的紫外连续辐照装置由紫外辐照箱体以及箱体内设置的导丝辊、36W H型长波紫外灯和灯管固定架构成。箱体正面设置箱体门1，箱体门1内侧粘有一圈密封磁条，用于将外界空气与箱体内环境隔绝，防止空气与箱体内气氛交换，产生阻聚作用，降低交联反应效率。
如图2、图3所示，箱体的两侧面分别设置纤维进口2和纤维出口4，箱体上部设置氮气入口6。
箱体内部于箱体门相对的背板中央上、下各安装一个可变速同步主动导丝辊3，上、下导丝辊3均配有20cm和10cm两种直径，导丝辊一端带有螺纹，可灵活拆卸与组装在箱体背板上。背板上设置5组灯管固定架(8-1～8-5)，每组包括多个灯管固定架8，各灯管固定架均匀排列在与上、下导丝辊外公切线平行的直线上，相邻两组灯管固定架的水平间距为10cm。灯管固定架8为可拆卸部件，其中8-2、8-3和8-4三组灯管固定架与10cm导丝辊配套，8-1、8-3和8-5三组灯管固定架与20cm导丝辊配套。主波长为365nm的36W H型长波紫外灯5固定于各灯管固定架8上。选用20cm导丝辊时，8-1和8-3两组灯管由一个控制开关控制，8-5组灯管由另一个控制开关控制；选用10cm导丝辊时，8-2和8-3两组灯管由一个控制开关控制，8-4组灯管由另一个控制开关控制。
该装置于工作时，经二苯甲酮-丙酮溶液浸渍的UHMWPE纤维7从进丝口2进入辐照箱体内，多次经过下导丝辊-上导丝辊缠绕，最后从出丝口4送出辐照箱体外，并且卷绕在卷绕筒(图中未显示)上。在开启36W H型长波紫外灯5前，先关闭箱体门1，然后从氮气入口6中通入高纯氮气30分钟，将箱体内空气从进丝口2和出丝口4赶出，再开启36W H型长波紫外灯5对UHMWPE纤维7进行紫外辐照改性。辐照过程中，高纯氮气持续通入，以防止箱体外空气进入箱体内。
通过对导丝辊3和灯管固定架8的不同组装以及各组紫外灯控制开关的控制，可以方便地调节UHMWPE纤维表面的紫外辐照强度，获得所需改性效果。
Claims (5)
1.一种改善UHMWPE纤维抗蠕变性能的紫外连续辐照装置，其特征是：该装置由紫外辐照箱体以及箱体内设置的导丝辊、紫外灯和灯管固定架构成；
该箱体正面设置箱体门(1)，该箱体的两侧面分别设置纤维进口(2)和纤维出口(4)，箱体上部设置氮气入口(6)；
该箱体内部的背板中央上、下各安装一个可变速同步主动导丝辊(3)，该导丝辊(3)为可拆卸组件，具有10cm～20cm的多种不同直径尺寸；两导丝辊外公切线两侧分别设置至少一组灯管固定架，每组包括多个灯管固定架(8)均匀排列在与该外公切线平行的直线上；
灯管固定架(8)为可拆卸组件，其上安装紫外灯(5)。
2.根据权利要求1所述的紫外连续辐照装置，其特征是：所述各组灯管固定架与所述两导丝辊外公切线间的水平距离为5～10cm。
3.根据权利要求1或2所述的紫外连续辐照装置，其特征是：所述紫外灯(5)为主波长365nm的紫外灯。
4.根据权利要求1或2所述的紫外连续辐照装置，其特征是：每组灯管固定架上安装的紫外灯由一个独立的控制开关所控制。
5.根据权利要求4所述的紫外连续辐照装置，其特征是：所述箱体门(1)关闭后与箱体为密封连接。
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