專利名稱：Pe低成本高強(qiáng)度纖維及工業(yè)化生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PE纖維及生產(chǎn)工藝，特別是涉及PE高強(qiáng)度纖維及工業(yè)化生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今市場(chǎng)上常用的工業(yè)化化纖材料包括高強(qiáng)度錦綸、滌綸、丙綸、PE高強(qiáng)度纖維以及最新發(fā)展的PE超高強(qiáng)度特制纖維，全世界每年的用量達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸，其中我國(guó)每年的用量既達(dá)到數(shù)十噸。高強(qiáng)度錦綸、滌綸、丙綸，在客觀實(shí)際應(yīng)用時(shí)，普遍存在強(qiáng)度較低、質(zhì)量大、高拉伸伸長(zhǎng)率、不耐腐蝕、抗老化性能差等缺點(diǎn)，以及物理性能和化學(xué)性能不穩(wěn)定且性價(jià)比高的缺點(diǎn)；根據(jù)發(fā)明人在本行業(yè)的了解以及在網(wǎng)絡(luò)上的搜索，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行新材料研究時(shí)，普遍存在向PE超高強(qiáng)度特制纖維研究開(kāi)發(fā)的傾向，但PE超高強(qiáng)度特制纖維在市場(chǎng)價(jià)格上而由于高成本造成的高價(jià)格(達(dá)到數(shù)百元/KG)無(wú)法為絕大數(shù)的化纖應(yīng)用者所接受；PE高強(qiáng)度纖維(成本價(jià)格為14元/KG)由于物理性能和化學(xué)性能穩(wěn)定且性價(jià)比高而受到化纖應(yīng)用者所接受，但現(xiàn)有的高強(qiáng)度纖維的制造工藝包括A、備料，選取原料；B、塑料擠出機(jī)熔融，將上述的原料通過(guò)塑料擠出機(jī)熔融；C、噴絲摸頭，將上述熔融后的原料通過(guò)噴絲摸頭擠出噴絲；
D、冷水冷卻，將上述的噴絲經(jīng)過(guò)冷水冷卻成原絲；E、熱水加熱，將上述的原絲經(jīng)過(guò)熱水加熱，其熱水溫度為80C～100℃；F、第一級(jí)拉伸機(jī)拉伸，將上述的原絲通過(guò)第一級(jí)拉伸機(jī)拉伸成初生纖維絲，其拉伸率為8～10倍。
其中，上述的噴絲經(jīng)過(guò)冷水冷卻后成原絲時(shí)產(chǎn)生了折疊，而經(jīng)過(guò)熱水加熱并拉伸時(shí)，熱水的能量不足以使折疊的大分子鏈的纏繞節(jié)點(diǎn)打開(kāi)并充分伸展，此時(shí)，當(dāng)拉伸率大于10倍時(shí)，單絲的強(qiáng)度將隨著拉伸率的上升而急劇下降，因此拉伸率只能限制在8～10倍，故，經(jīng)過(guò)上述生產(chǎn)工藝后的PE高強(qiáng)度纖維絲既初生纖維絲的抗拉強(qiáng)度最高只能達(dá)到6.5G/D。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的PE纖維絲所存在的問(wèn)題，提供一種可使折疊的大分子鏈的纏繞節(jié)點(diǎn)打開(kāi)并充分伸展，單絲抗拉強(qiáng)度小于16.5G/D且大于12.5G/D，帶有成本低、高強(qiáng)度、質(zhì)量輕(可浮于水面)、低拉伸、物理性能和化學(xué)性能穩(wěn)定、耐紫外線照射、耐海水腐蝕、抗老化、耐低溫、耐氣候及溫度反復(fù)等優(yōu)點(diǎn)的PE低成本高強(qiáng)度纖維及工業(yè)化生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明解決其問(wèn)題所采用的方法是PE低成本高強(qiáng)度纖維工業(yè)化生產(chǎn)工藝，其工藝過(guò)程為A、備料，選取原料；B、塑料擠出機(jī)熔融，將上述的原料通過(guò)塑料擠出機(jī)熔融；
C、噴絲摸頭，將上述熔融后的原料通過(guò)噴絲摸頭擠出噴絲；D、冷水冷卻，將上述的噴絲經(jīng)過(guò)冷水冷卻成原絲；E、熱水加熱，將上述的原絲經(jīng)過(guò)熱水加熱，其熱水溫度為80C～100℃；F、第一級(jí)拉伸機(jī)拉伸，將上述的原絲通過(guò)第一級(jí)拉伸機(jī)拉伸成初生纖維絲，其拉伸率為8～10倍；G、再次加熱，將上述的初生纖維絲經(jīng)過(guò)再次加熱；H、第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸，將上述蒸汽或熱風(fēng)加熱后的初生纖維絲通過(guò)第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸成成品纖維絲。
本發(fā)明所述的原料為普通HDPE(高密度聚乙烯)。
本發(fā)明所述的再次加熱為蒸汽或熱風(fēng)加熱，其蒸汽或熱風(fēng)溫度為127℃～135℃。
本發(fā)明所述的初生纖維絲經(jīng)過(guò)再次加熱以及第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸，使其折疊的大分子鏈的纏繞節(jié)點(diǎn)打開(kāi)并充分伸展。
本發(fā)明所述的再次加熱后的初生纖維絲通過(guò)第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸，其拉伸率為1.8～2.1倍。
本發(fā)明所述的兩次拉伸率總數(shù)小于18倍。
PE低成本高強(qiáng)度纖維，其為根據(jù)上述的工藝過(guò)程制作而成，其單絲抗拉強(qiáng)度小于16.5G/D且大于12.5G/D。
本發(fā)明所述的PE高強(qiáng)度纖維應(yīng)用于繩類產(chǎn)品、魚(yú)網(wǎng)、釣魚(yú)線或球拍弦、安全防護(hù)用品、纖維增強(qiáng)型基布材料、生物醫(yī)用材料以及高性能耐壓容器或建筑材料。
本發(fā)明的初生纖維絲經(jīng)過(guò)蒸汽或熱風(fēng)再次加熱以及第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸，獲得足夠的能量，使其折疊的大分子鏈的纏繞節(jié)點(diǎn)打開(kāi)并充分伸展，故，其單絲抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)到16.5G/D，最低大于12.5G/D；根據(jù)上述的工藝過(guò)程制作而成的PE高強(qiáng)度纖維帶有成本低、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕(可浮于水面)、拉伸低、物理性能和化學(xué)性能穩(wěn)定、耐紫外線照射、耐海水腐蝕、抗老化、耐低溫、耐氣候及溫度反復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。由于受HDPE的分子量的限制，兩次拉伸率總數(shù)小于18倍，單位體積內(nèi)，其重疊數(shù)量多，所以強(qiáng)度高。蒸汽或熱風(fēng)溫度為127℃～135℃，其使初生纖維絲的受熱溫度位于解纏和融化的臨界溫度之間，既使初生纖維絲既可解纏且又不融化。PE高強(qiáng)度纖維的理化性能雖然遜于PE超高強(qiáng)度特制纖維和芳綸纖維，但PE高強(qiáng)度纖維產(chǎn)品的性價(jià)比高，優(yōu)于一般常用的高強(qiáng)度化纖錦綸、滌綸和丙綸，且原料來(lái)源易，價(jià)格低，次品可100％回收利用，成品性價(jià)比高，屬于一種可對(duì)現(xiàn)行常用化纖材料進(jìn)行更新?lián)Q代的新型的高分子化纖材料。本PE高強(qiáng)度纖維可直接利用現(xiàn)有的PE高強(qiáng)度纖維再次加工而獲得帶有成本低、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)的PE高強(qiáng)度纖維。PE高強(qiáng)度纖維應(yīng)用廣泛，如可應(yīng)用于如繩類產(chǎn)品、魚(yú)網(wǎng)、釣魚(yú)線或球拍弦、安全防護(hù)用品、纖維增強(qiáng)型基布材料、生物醫(yī)用材料以及高性能耐壓容器或建筑材料等產(chǎn)品上。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
PE低成本高強(qiáng)度纖維工業(yè)化生產(chǎn)工藝，其工藝過(guò)程為A、備料，選取原料，其為普通HDPE(高密度聚乙烯)；B、塑料擠出機(jī)熔融，將上述的HDPE通過(guò)塑料擠出機(jī)熔融，該塑料擠出機(jī)為現(xiàn)行螺旋塑料擠出機(jī)，本工藝步驟的作用是將HDPE加工成溶膠體；C、噴絲摸頭，將上述熔融后的HDPE的溶膠體通過(guò)噴絲摸頭擠出噴絲，并使之成絲束，該噴絲摸頭為通用機(jī)型設(shè)備；D、冷水冷卻，將上述的噴絲經(jīng)過(guò)冷水冷卻成原絲，上述的噴絲經(jīng)冷水冷卻后成原絲時(shí)產(chǎn)生了折疊，本工藝步驟的作用是防止各絲束粘結(jié)，同時(shí)也使原絲產(chǎn)生了折疊；E、熱水加熱，將上述的原絲經(jīng)過(guò)熱水加熱，其熱水溫度為80C～100℃，原絲經(jīng)過(guò)熱水加熱并拉伸時(shí)，熱水的能量使一些折疊的大分子鏈的纏繞節(jié)點(diǎn)打開(kāi)；F、第一級(jí)拉伸機(jī)拉伸，將上述的原絲通過(guò)第一級(jí)拉伸機(jī)拉伸成初生纖維絲，其拉伸率為8～10倍，經(jīng)過(guò)上述生產(chǎn)工藝后的初生纖維絲的抗拉強(qiáng)度最高達(dá)到6.5G/D；A、蒸汽或熱風(fēng)再次加熱，將上述的初生纖維絲經(jīng)過(guò)蒸汽或熱風(fēng)再次加熱，其蒸汽或熱風(fēng)溫度為127℃～135℃，初生纖維絲經(jīng)過(guò)蒸汽或熱風(fēng)再次加熱，獲得足夠能量，使其折疊的大分子鏈的纏繞節(jié)點(diǎn)打開(kāi)；B、第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸，將上述蒸汽或熱風(fēng)加熱后的初生纖維絲通過(guò)第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸成成品纖維絲，其拉伸率為1.8～2.1倍，使纏繞節(jié)點(diǎn)打開(kāi)的大分子鏈充分伸展。
由于受HDPE的分子量的限制，兩次拉伸率總數(shù)小于18倍。
蒸汽或熱風(fēng)溫度為127℃～135℃，其使初生纖維絲的受熱溫度位于解纏和融化的臨界溫度之間，既使初生纖維絲既可解纏且又不融化。
根據(jù)上述的工藝過(guò)程制作而成的PE高強(qiáng)度纖維，其單絲抗拉強(qiáng)度小于16.5G/D且大于12.5G/D。
PE高強(qiáng)度纖維的物理性能好，具體描述如下1、無(wú)回潮；2、沸水收縮率小于1％；3、無(wú)親水性；4、優(yōu)良的耐酸性；5、優(yōu)良的耐堿性；6、優(yōu)良的耐多數(shù)化學(xué)試劑性；7、非常好的耐紫外光性；8、熔點(diǎn)為135℃～145℃；9、優(yōu)良的耐海水腐蝕性；10、優(yōu)良的耐氣候及溫度反復(fù)性能等。
本發(fā)明的初生纖維絲經(jīng)過(guò)蒸汽或熱風(fēng)再次加熱以及第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸，獲得足夠的能量，可使其折疊的大分子鏈的纏繞節(jié)點(diǎn)打開(kāi)并充分伸展，故，其單絲抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)到16.5G/D，最低大于12.5G/D；PE高強(qiáng)度纖維的理化性能雖然遜于PE超高強(qiáng)度特制纖維和芳綸纖維(其抗拉伸強(qiáng)度為30.9Cn/dt，摸量為1764Cn/dt)，但PE高強(qiáng)度纖維產(chǎn)品的性價(jià)比高，優(yōu)于一般常用的高強(qiáng)度化纖錦綸、滌綸和丙綸，且原料來(lái)源易，價(jià)格低，次品可100％回收利用，成品性價(jià)比高，屬于一種可對(duì)現(xiàn)行化纖常用材料進(jìn)行更新?lián)Q代的新型的高分子化纖材料。
PE高強(qiáng)度纖維應(yīng)用廣泛，如可應(yīng)用于(一)、繩類產(chǎn)品，因PE高強(qiáng)度纖維具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，所以可應(yīng)用于如船舶用繩和陸地用繩等繩類產(chǎn)品；(二)魚(yú)網(wǎng)，因PE高強(qiáng)度纖維具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐沖擊、耐磨損、韌性好，所以可應(yīng)用于質(zhì)量要求輕、強(qiáng)力要求大、韌性要求好、結(jié)節(jié)強(qiáng)度要求大而且可耐沖擊和耐磨損的魚(yú)網(wǎng)網(wǎng)線；(三)、釣魚(yú)線或球拍弦，因PE高強(qiáng)度纖維強(qiáng)度高、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)而被應(yīng)用于釣魚(yú)線或球拍弦上；(四)、安全防護(hù)用品，由于PE高強(qiáng)度纖維的伸長(zhǎng)比較小，所以和一般的纖維相比，具有更高的撕裂強(qiáng)度，所以作為激動(dòng)車輛安全帶時(shí)，可以限制沖撞時(shí)乘客的移動(dòng)量，故，安全性能好，另因PE高強(qiáng)度纖維具有的耐磨損性、耐光性、耐水性、耐寒性，因而可提高安全帶的使用壽命；PE高強(qiáng)度纖維具有的高強(qiáng)能力，質(zhì)量輕以及耐老化性良好，所以，可使其應(yīng)用于建設(shè)安全用品上；(五)、纖維增強(qiáng)型基布材料，PE高強(qiáng)度纖維具有更高的撕裂強(qiáng)度、良好的防水性能和防紫外線性能，所以可應(yīng)用于帳篷布、強(qiáng)力型輸送帶等制品上；
(六)、生物醫(yī)用材料，因PE高強(qiáng)度纖維具有的生物相容性、耐久性以及高穩(wěn)定性且使用時(shí)不會(huì)引起過(guò)敏，因此可應(yīng)用于醫(yī)用手套等生物醫(yī)用材料上；(七)、高性能耐壓容器或建筑材料，PE高強(qiáng)度纖維具有良好的化學(xué)腐蝕和抗溶解性能，因此其復(fù)合材料可以代替玻璃纖維和金屬板材而制成容器。
經(jīng)過(guò)本發(fā)明人的研究和摸索以及在本行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，而發(fā)明的PE低成本高強(qiáng)度纖維及工業(yè)化生產(chǎn)工藝，其一種可對(duì)現(xiàn)行化纖常用材料進(jìn)行更新?lián)Q代的新型的高分子化纖材料，所以可廣泛應(yīng)用和推廣。同時(shí)本發(fā)明并已對(duì)該工藝的數(shù)學(xué)模型軟件化，生產(chǎn)成本低，效率高。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作之等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋之范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.PE低成本高強(qiáng)度纖維工業(yè)化生產(chǎn)工藝，其工藝過(guò)程為A、備料，選取原料；B、塑料擠出機(jī)熔融，將上述的原料通過(guò)塑料擠出機(jī)熔融；C、噴絲摸頭，將上述熔融后的原料通過(guò)噴絲摸頭擠出噴絲；D、冷水冷卻，將上述的噴絲經(jīng)過(guò)冷水冷卻成原絲；E、熱水加熱，將上述的原絲經(jīng)過(guò)熱水加熱，其熱水溫度為80℃～100℃；F、第一級(jí)拉伸機(jī)拉伸，將上述的原絲通過(guò)第一級(jí)拉伸機(jī)拉伸成初生纖維絲，其拉伸率為8～10倍；其特征在于其工藝過(guò)程還包括G、再次加熱，將上述的初生纖維絲經(jīng)過(guò)再次加熱；H、第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸，將上述再次加熱后的初生纖維絲通過(guò)第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸成成品纖維絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PE低成本高強(qiáng)度纖維工業(yè)化生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的原料為普通HDPE(高密度聚乙烯)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PE低成本高強(qiáng)度纖維工業(yè)化生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的再次加熱為蒸汽或熱風(fēng)加熱，其蒸汽或熱風(fēng)溫度為127℃～135℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的PE低成本高強(qiáng)度纖維工業(yè)化生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的初生纖維絲經(jīng)過(guò)再次加熱以及第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸，使其折疊的大分子鏈的纏繞節(jié)點(diǎn)打開(kāi)并充分伸展。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的PE低成本高強(qiáng)度纖維工業(yè)化生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的再次加熱后的初生纖維絲通過(guò)第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸，其拉伸率為1.8～2.1倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的PE低成本高強(qiáng)度纖維工業(yè)化生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的兩次拉伸率總數(shù)小于18倍。
7.PE低成本高強(qiáng)度纖維，其特征在于其為根據(jù)上述的工藝過(guò)程制作而成，其單絲抗拉強(qiáng)度小于16.5G/D且大于12.5G/D。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的PE低成本高強(qiáng)度纖維，其特征在于所述的PE高強(qiáng)度纖維應(yīng)用于繩類產(chǎn)品、魚(yú)網(wǎng)、釣魚(yú)線或球拍弦、安全防護(hù)用品、纖維增強(qiáng)型基布材料、生物醫(yī)用材料以及高性能耐壓容器或建筑材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了PE低成本高強(qiáng)度纖維工業(yè)化生產(chǎn)工藝，其工藝過(guò)程為備料；塑料擠出機(jī)熔融；噴絲摸頭；冷水冷卻；熱水加熱；第一級(jí)拉伸機(jī)拉伸；再次加熱，將上工藝過(guò)程的初生纖維絲再次加熱；第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸，將上工藝過(guò)程的初生纖維絲通過(guò)第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸成成品纖維絲。PE低成本高強(qiáng)度纖維，其應(yīng)用上述的工藝過(guò)程制造而成。本發(fā)明再次加熱以及第二級(jí)拉伸機(jī)拉伸可使折疊的大分子鏈的纏繞節(jié)點(diǎn)打開(kāi)并充分伸展；PE高強(qiáng)度纖維的單絲抗拉強(qiáng)度小于16.5G/D且大于12.5G/D，且具有成本低、質(zhì)量輕、低拉伸、物理性能和化學(xué)性能穩(wěn)定、耐紫外線照射、耐海水腐蝕、抗老化、耐氣候及溫度反復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D01D5/12GK1626705SQ20031011446
公開(kāi)日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2003年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者林祥 申請(qǐng)人:林祥