JP5244921B2 - 1種の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維および製法と応用 - Google Patents
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Description
高強度ポリエチレン繊維表面にカラー、灰色或は黒い色があること;
高強度ポリエチレン繊維の強度が15−50g/dであり、モジュラスが400−1000g/dであり、単糸繊維度が4−5dであり、破裂引張り率が<3.5%であることである。
既有技術の高強度ポリエチレン繊維は白色のものであるので、民間分野では、組合せ、区分、美観と販売のようにするためには、多くの場合に異なる色を採用する必要がある。軍事分野では、色により隠蔽などの機能を実現する必要もある。既有技術中の白色高強度ポリエチレン繊維は上記応用の時に非常に制限を受けられて、本発明はこの問題を良く解決した。
(1)紡糸原液の製造
数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを選択し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1:7−9であり、無機顔料を入れ、加熱攪拌で原料を均一混合して、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100−300℃であり、それで紡糸原液を製造できる。本発明で述べた白色鉱物油は市場で簡単に入手できる。
(2)ゲル紡糸の製造
紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が0.5−1.6mmであり、液状細糸は一段エアギャップを通じて水温が15−20℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が4−8倍である。
(3)ゲル糸に抽出を行う
ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って、抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする。
(4)紡糸乾燥
抽出した後の繊維はオーブンに入って、45−55℃の熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する。
(5)バック引張り及び巻き取りにより色がある高強度ポリエチレン繊維を製造する
オーブンから引き出した乾燥状態繊維は1−3回のバック引張りを行って、バック引張りごとの倍数は1−6倍の間であり、それで本発明の色がある高強度ポリエチレン繊維を製造する。
具体的に下の手順を含める:
1)原料混合
数平均分子量が100−300万の超高分子量ポリエチレンを採用し、1.0−3.0%の無機顔料を入れて、均一に混合し混ぜる;
2)熔融
手順1)混合材料をダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて、共同混合熔融をして、熔融温度が150−300℃であり、ポリエチレン熔液を製造し、熔液希釈剤を入れる;
3)発生期繊維を製造して引張りをする
ポリエチレン熔液は紡糸箱の紡糸板から噴出して、噴出し速度が3−5m/minであり、空気側フロアー装置を通して噴出した紡糸を冷却して成型になり、冷風温度が20−35℃であり、風速が5〜8メートル/秒であり、発生期繊維を製造し、さらに紡糸ガイドロールで引張りして、引張り倍数が2−6倍である;
4)二つ油浴槽に入って、引張りをする
引張りした後の発生期繊維は前後して紡糸ガイドロールによりグリセリンがある二つ油浴槽に入って、油浴槽の中で繊維は均一引張りされて、油浴温度が100−130℃であり、油浴中の総引張り倍数が3〜12倍である;
5)水洗い浴槽に入って、繊維表面の油剤を除去する
二つ油浴槽内の紡糸ガイドロールにより引張りした後の繊維は再び水浴槽に入って水洗いをして、水洗い温度が80−95℃であり、水洗い液の中に異性アルコールエーテル類表面活性剤を入れる;
6)乾燥して高強度ポリエチレン繊維を製造する
水洗った後の繊維はオーブンを通して繊維中の水分を除去し、巻き取って円筒になり、それで引張り強度が10−50g/dである高強度ポリエチレン繊維を得られる。
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する:数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1:9であり、フタロシアニン藍を無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の1.0%であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンとフタロシアニン藍は白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する;
2)ゲル紡糸の製造:紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が1.0mmであり、液状細糸は水温が20℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が8である;
3)ゲル糸に抽出を行う:ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする;
4)紡糸乾燥:抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が50℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する;
5)バック引張り及び巻き取りにより青い高強度ポリエチレン繊維を製造する:オーブンから引き出した乾燥状態繊維は3回のバック引張りを行って、3回引張りの倍数は別々に2倍、2倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りによって青い高強度ポリエチレン繊維を製造する。
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する:数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1:7であり、酸化クロム緑を無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の3.0%であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンと酸化クロム緑は白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する;
2)ゲル紡糸の製造:紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が1.6mmであり、液状細糸は水温が24℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が7である;
3)ゲル糸に抽出を行う:ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする;
4)紡糸乾燥:抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が54℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する;
5)バック引張り及び巻き取りにより緑の高強度ポリエチレン繊維を製造する:オーブンから引き出した乾燥状態繊維は2回のバック引張りを行って、2回バック引張りの倍数は別々に3倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りにより緑の高強度ポリエチレン繊維を製造する。
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する:数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1:8であり、酸化鉄を無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の2.0%であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンと酸化鉄は白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する;
2)ゲル紡糸の製造:紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が0.5mmであり、液状細糸は水温が18〜20℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が5である;
3)ゲル糸に抽出を行う:ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする;
4)紡糸乾燥:抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が50〜52℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する;
5)バック引張り及び巻き取りにより赤い高強度ポリエチレン繊維を製造する:オーブンから引き出した乾燥状態繊維は3回のバック引張りを行って、3回引張りの倍数は別々に2倍、2倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りにより赤い高強度ポリエチレン繊維を製造する。
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する:数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1:9であり、カーボンブラックを無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の2.0%であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンとカーボンブラックは白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する;
2)ゲル紡糸の製造:紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が1.0mmであり、液状細糸は水温が20℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が8である;
3)ゲル糸に抽出を行う:ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする;
4)紡糸乾燥:抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が50℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する;
5)バック引張り及び巻き取りにより黒い高強度ポリエチレン繊維を製造する:オーブンから引き出した乾燥状態繊維は3回のバック引張りを行って、3回引張りの倍数は別々に3倍、3倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りにより黒い高強度ポリエチレン繊維を製造する。
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する:数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1:8であり、ウルトラマリンとフタロシアニン藍を無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の2.0%であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンとウルトラマリンとフタロシアニン藍は白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する;
2)ゲル紡糸の製造:紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が0.5mmであり、液状細糸は水温が20〜24℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が6である;
3)ゲル糸に抽出を行う:ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする;
4)紡糸乾燥:抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が46―50℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する;
5)バック引張り及び巻き取りにより青い高強度ポリエチレン繊維を製造する:オーブンから引き出した乾燥状態繊維は3回のバック引張りを行って、3回引張りの倍数は別々に2.5倍、2.5倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りにより青い高強度ポリエチレン繊維を製造する。
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する:数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1:9であり、酸化クロム緑、鉛クロム緑を無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の2%であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンと酸化クロム緑、鉛クロム緑は白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する;
2)ゲル紡糸の製造:紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が1.0mmであり、液状細糸は水温が20〜22℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が6である;
3)ゲル糸に抽出を行う:ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする;
4)紡糸乾燥:抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が48―50℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する;
5)バック引張り及び巻き取りにより緑の高強度ポリエチレン繊維を製造する:オーブンから引き出した乾燥状態繊維は2回のバック引張りを行って、2回引張りの倍数は別々に3倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りにより緑の高強度ポリエチレン繊維を製造する。
1)原料混合:超高分子量ポリエチレンの数平均相対分子量が100〜300万であり、その重量が1.0〜3.0%である無機顔料を入れて、顔料の選択と組合せはお客様の要求によってもいいであり、無機顔料の最大粒径が1μm以下であり、それを均一に混合し混ぜる;
2)熔融:上記混合材料をダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて、共同混合熔融をして、熔融温度が150〜300℃であり、1種の粘度が引張りに適するポリエチレン熔液を得られ、希釈剤は既有技術の中で易く得られる;
3)発生期繊維を製造して引張りをする
述べたポリエチレン熔液は紡糸箱の紡糸板から噴出して、噴出し速度が3〜5m/minであり、空気側フロアー装置を通して噴出した紡糸を冷却して成型になり、冷風温度が20〜35℃であり、風速が5〜8メートル/秒であり、発生期繊維を製造し、さらに紡糸ガイドロールで引張りし、引張り倍数が2〜6倍である;
4)二つ油浴槽に入って、引張りをする
引張りした後の発生期繊維は前後して紡糸ガイドロールによりグリセリンがある二つ油浴槽に入って、油浴槽の中で繊維は均一引張りされて、油浴温度が100〜130℃であり、油浴中の総引張り倍数が3〜12倍である;
5)水洗い浴槽に入って、繊維表面の油剤を除去する
二つ油浴槽内の紡糸ガイドロールにより引張りした後の繊維は再び水浴槽に入って水洗いをして、水洗い温度が80〜95℃であり、水洗い液の中に異性アルコールエーテル類表面活性剤を入れる;
6)乾燥して高強度ポリエチレン繊維を製造する
水洗った後の繊維はオーブンを通して繊維中の水分を除去し、巻き取って円筒になり、それで引張り強度が15〜50g/dである色がある高強度ポリエチレン繊維を得られる。
既有技術のヒントによって、本発明の色彩を多様化にするために、本発明も複合の無機顔料を採用できる。
Claims (7)
- 1種の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の製造方法であって、
前記高強度ポリエチレン繊維の表面にカラー、灰色或は黒い色があり、
前記高強度ポリエチレン繊維の強度が10−50g/dであり、モジュラスが400−2000g/dであり、
ゲル紡糸法を採用し、超高分子量ポリエチレンが溶剤中で膨張し、紡糸原液を溶解し製造するステップを有し、該工程に最大粒径が1μm以下である無機顔料を添加し、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の1.0−3.0%とし、
以下の手順:
(1)紡糸原液の製造
数平均分子量が300万以上の超高分子量ポリエチレンを選択し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1:7−9であり、無機顔料を入れ、加熱攪拌で原料を均一混合して、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100−300℃であり、それで紡糸原液を製造できること;
(2)ゲル紡糸の製造
紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が0.5−1.6mmであり、液状細糸は一段エアギャップを通じて水温が15−25℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が4−8倍であること;
(3)ゲル糸に抽出を行う
ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って、抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をすること;
(4)紡糸乾燥
抽出した後の繊維はオーブンに入って、45−55℃の熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収すること;
(5)バック引張り及び巻き取りにより色がある高強度ポリエチレン繊維を製造する
オーブンから引き出した乾燥状態繊維は1−3回のバック引張りを行って、バック引張りごとの倍数は1−6倍の間であり、それで本発明の色がある高強度ポリエチレン繊維を製造すること;
を含むことを特徴とする高強度ポリエチレン繊維の製造方法。 - 1種の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の製造方法であって、
前記高強度ポリエチレン繊維の表面にカラー、灰色或は黒い色があり、
前記高強度ポリエチレン繊維の強度が10−50g/dであり、モジュラスが400−2000g/dであり、
熔融紡糸法を採用し、超高分子量ポリエチレが紡糸原液を熔融し製造する工程を有しており、該工程に最大粒径が1μm以下である無機顔料を添加し、その添加量を超高分子量ポリエチレン重量の1.0−3.0%とし、
以下の手順:
1)原料混合
数平均分子量が100−300万の超高分子量ポリエチレンを採用し、1.0−3.0%の無機顔料を入れて、均一に混合し混ぜること;
2)熔融
手順1)混合材料をダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて熔融をし、熔融温度が150−300℃であり、ポリエチレン熔液を製造し、熔液希釈剤を入れること;
3)発生期繊維を製造して引張りをする
述べたポリエチレン熔液は紡糸箱の紡糸板から噴出して、噴出し速度が3−5m/minであり、空気側フロアー装置を通して噴出した紡糸を冷却して成型になり、冷風温度が20−35℃であり、風速が5−8メートル/秒であり、発生期繊維を製造し、さらに紡糸ガイドロールで引張りし、引張り倍数が2−6倍であること;
4)2つの油浴槽に入れて引張りをする
引張りした後の発生期繊維は前後して紡糸ガイドロールによりグリセリンがある2つの油浴槽に入れられ、油浴槽の中で繊維は均一に引張りされて、油浴温度が100−130℃であり、油浴中の総引張り倍数が3−12倍であること;
5)水洗い浴槽に入れて、繊維表面の油剤を除去する
2つの油浴槽内の紡糸ガイドロールにより引張りした後の繊維は再び水浴槽に入って水洗いをして、水洗い温度が80〜95℃であり、水洗い液の中に異性アルコールエーテル類表面活性剤を入れること;
6)乾燥して高強度ポリエチレン繊維を製造する
水洗した後の繊維はオーブンを通して繊維中の水分を除去し、巻き取って円筒になり、それで引張り強度が10−50g/dである高強度ポリエチレン繊維を得られること;
を含むことを特徴とする高強度ポリエチレン繊維の製造方法。 - 繊維強度が15−30g/dであり、モジュラスが400−1000g/dであることを特徴とする請求項1又は2に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
- 繊維強度が30−50g/dであることを特徴とする請求項1又は2に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
- 無機顔料は、ウルトラマリン、フタロシアニン藍、酸化クロム緑、鉛クロム緑、酸化鉄、カーボンブラック、バナジン酸ビスマス、モリブデン酸ビスマス、カルシウム交換二酸化ケイ素、クロムコベルト緑、チタン鉄かつ、銅クロム黒、耐アルカリ鉄藍、耐光ミドルイエロー、分散し易い鉄藍、硫化亜鉛黄、硫化亜鉛緑、硫化亜鉛赤、チタンマンガンかつ、マイカチタンパールー顔料中の一種類であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
- 色彩を有する高強度ポリエチレン繊維が民間技術分野内での応用であって、海洋工程、体育器材用品、生物材料、医療器械材料、工業用材料、建築用材料に応用されることを特徴とする請求項3に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
- 色彩を有する高強度ポリエチレン繊維が軍事技術分野内での応用であって、防御装備、航空宇宙飛行材料に応用されることを特徴とする請求項4に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
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