本發(fā)明屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法。

背景技術(shù)：

超高分子量聚乙烯纖維是上世紀(jì)七十年代末研制成功、并于八十年代初進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的一種高強(qiáng)高模聚乙烯纖維。超高分子量聚乙烯纖維，又稱高強(qiáng)度高模量聚乙烯纖維、高取向度聚乙烯纖維、高性能聚乙烯纖維，與碳纖維、芳綸纖維并稱為三大高性能纖維。由于超高分子量聚乙烯纖維具有超輕、高比強(qiáng)度、高比模量、優(yōu)越的能量吸收性、較好的耐磨、耐腐蝕、耐光等多重優(yōu)異性能，已經(jīng)在航空航天、國(guó)防軍事、安全防護(hù)、海洋工程、體育器材、電力通訊、醫(yī)用材料以及民用繩網(wǎng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。超高分子量聚乙烯纖維是現(xiàn)在比強(qiáng)度最高的商業(yè)化高性能纖維。

超高分子量聚乙烯纖維通常是通過(guò)凍膠紡絲工藝制備而成的，凍膠紡絲工藝是先將超高分子量聚乙烯與合適的溶劑制成紡絲溶液，然后經(jīng)過(guò)擠出成型后生成凍膠絲，再將凍膠絲內(nèi)的溶劑萃取干燥，最后經(jīng)過(guò)熱拉伸得到超高分子量聚乙烯纖維。因此，凍膠紡絲的熱拉伸工藝作為整個(gè)凍膠紡絲工藝的最后一道工序，其拉伸工藝的方案直接影響到最終產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，而如何通過(guò)改進(jìn)拉伸工藝來(lái)提高產(chǎn)品的質(zhì)量，已成為當(dāng)前超高分子量聚乙烯纖維生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)新的研發(fā)方向。如專利cn201857456u公開(kāi)了一種超高分子量聚乙烯纖維多絲束條桶大卷裝的裝置，包括噴絲板、水槽、固定導(dǎo)輥、落絲輥、收絲桶，收絲桶為方形桶，噴絲板噴出的多條絲束同時(shí)落入所述收絲桶中；收絲桶放在鋪絲機(jī)上，鋪絲機(jī)設(shè)有移動(dòng)電機(jī)，收絲桶的上方設(shè)有擺桿，擺桿設(shè)有擺動(dòng)電機(jī)。在擺桿和鋪絲機(jī)的共同作用下，實(shí)現(xiàn)收絲桶相對(duì)于初生纖維縱向和橫向兩種運(yùn)動(dòng)，且多條絲束同時(shí)落桶，產(chǎn)量高、絲桶內(nèi)部空間能充分利用、并能杜絕加捻。又如專利cn104562254a公開(kāi)了一種可移動(dòng)式高性能纖維紡絲機(jī)構(gòu)，其包括紡絲機(jī)構(gòu)、水槽、落桶機(jī)構(gòu)和平移機(jī)構(gòu)，通過(guò)與同步輻射裝置配合使用，及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出高強(qiáng)主模聚乙烯纖維絲束在紡絲冷卻情況下的分子變化情況，為高性能纖維生產(chǎn)的紡絲工藝設(shè)計(jì)提供有力的技術(shù)支撐，縮短調(diào)試周期，保證纖維的產(chǎn)品質(zhì)量。

但現(xiàn)有超高分子量聚乙烯的凍膠絲在拉伸過(guò)程中，普遍存在以下問(wèn)題：a、拉伸200d以下的細(xì)旦凍膠絲容易繞輥，導(dǎo)致凍膠絲斷裂或者因處理繞輥而產(chǎn)生張力不勻的問(wèn)題；b、凍膠絲易產(chǎn)生倒塌的問(wèn)題；c、凍膠絲因收縮不勻，造成最終拉伸的纖維纖度不均勻；d、現(xiàn)有凍膠絲拉伸在后道集束時(shí)的張角大，人力操作強(qiáng)度大，看絲處理不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，提出一種超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法，將噴絲板噴出的凍膠絲條經(jīng)凝固浴凝固后，通過(guò)牽伸輥組件進(jìn)行牽伸，以延長(zhǎng)凍膠絲中高分子的回纏時(shí)間；同時(shí)將凍膠絲于牽伸輥組件上的不同牽伸輥處，均勻分散為至少兩組進(jìn)行落絲；最后分別落入收絲桶，得凍膠原絲。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法中，所述牽伸輥組件由五根牽伸輥或者七根牽伸輥組成。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法中，所述牽伸輥的直徑為20～30mm。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法中，所述牽伸輥組件離地面的距離不小于2.5m。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法中，所述凍膠絲經(jīng)牽伸輥組件進(jìn)行落絲時(shí)，分為兩組，第一組凍膠絲由第三根牽伸輥(牽伸輥為五根時(shí))或第五根牽伸輥(牽伸輥為七根時(shí))落絲，為第1、3、5、7、…奇數(shù)凍膠絲；第二組凍膠絲由第五根牽伸輥(牽伸輥為五根時(shí))或第七根牽伸輥(牽伸輥為七根時(shí))落絲，為第2、4、6、8、…偶數(shù)凍膠絲。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法中，所述收絲桶為矩形大桶，高度不超過(guò)1m。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法中，所述收絲桶內(nèi)距離底部10cm處設(shè)有隔板，所述隔板上均布有圓形小孔，孔徑為6～12mm。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法中，所述凍膠絲落入收絲桶時(shí)，按旦數(shù)不同，分為1～2組/桶，每組2根或者4根凍膠絲(可以是2桶落絲，也或者4桶落絲)。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法中，均勻分散后的每組凍膠絲，通過(guò)所述收絲桶上方設(shè)置的擺絲桿，同時(shí)做橫向和縱向兩種運(yùn)動(dòng)落入收絲桶內(nèi)。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法中，于所述不同牽伸輥處分別進(jìn)行落絲的凍膠絲，其噴頭拉伸的倍數(shù)基本一致。

本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置，包括噴絲板、凝固槽、牽伸輥組件、位于所述牽伸輥組件下方的至少兩個(gè)擺絲桿、以及位于所述擺絲桿下方的至少兩個(gè)收絲桶。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置中，所述牽伸輥組件由五根牽伸輥或者七根牽伸輥組成。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置中，所述擺絲桿為兩個(gè)，且分別安裝于所述牽伸輥組件下方位置。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置中，所述牽伸輥的直徑為20～30mm。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置中，所述牽伸輥組件離地面的距離不小于2.5m。

進(jìn)一步地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置中，所述收絲桶為矩形大桶，高度不超過(guò)1m。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置中，所述收絲桶內(nèi)距離底部10cm處設(shè)有隔板，所述隔板上均布有圓形小孔，孔徑為6～12mm。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

(1)本發(fā)明落絲方法降低了成品纖度分布的離散度，未采用此方法之前，以400d為例，現(xiàn)有成品纖度在名義纖度±5％區(qū)間的占成品總數(shù)的70％左右，采用本發(fā)明方法可提高至85％以上；且纖維的單卷不勻率也有較大改善，由之前的5％降低至3％；

(2)其次，采用本發(fā)明落絲方法生產(chǎn)200d及以下規(guī)格纖維時(shí)，紡絲段繞輥大幅度減少，故工藝穩(wěn)定性提高，且凍膠絲收縮均勻，成品合格率明顯提高；

(3)本發(fā)明落絲方法選擇多根凍膠絲落入一個(gè)收絲桶，提高了收絲桶的周轉(zhuǎn)率，降低了設(shè)備投入，同時(shí)也節(jié)省空間；

(4)本發(fā)明凍膠絲的落絲生產(chǎn)方式，與現(xiàn)有技術(shù)相比，每條生產(chǎn)線至少可節(jié)省2人，起到了降低成本的作用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置中牽伸輥組件的俯視結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法中的一種落絲形態(tài)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲形態(tài)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲形態(tài)示意圖；

其中，1-噴絲板，2-凝固槽，3-凍膠絲條，4-牽伸輥組件，5-第一組凍膠絲，6-第二組凍膠絲，7-擺絲桿，8-收絲桶，9-隔板，10-牽伸輥。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法，其主要技術(shù)方案為：將噴絲板噴出的凍膠絲條經(jīng)凝固浴凝固后，通過(guò)牽伸輥組件進(jìn)行牽伸，以延長(zhǎng)凍膠絲的回纏時(shí)間；同時(shí)將凍膠絲于牽伸輥組件上的不同牽伸輥處，均勻分散為至少兩組進(jìn)行落絲；最后分別落入收絲桶，得凍膠原絲。

作為本發(fā)明超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，牽伸輥組件由五根牽伸輥或者七根牽伸輥組成，既可以阻止打滑，確保牽伸倍數(shù)的精準(zhǔn)，又延長(zhǎng)了凍膠絲中高分子的回纏時(shí)間，使初生凍膠絲的結(jié)構(gòu)更均勻。牽伸輥的直徑不易太大或太小，太小容易繞輥，太大不夠節(jié)省空間，優(yōu)選地，牽伸輥直徑為20～30mm；同時(shí)為了保證細(xì)旦凍膠絲有足夠的自重，維持懸垂?fàn)顟B(tài)，從而有效降低繞輥，牽伸輥組件離地面的距離不小于2.5m。

作為本發(fā)明超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，如圖1和2所示，凍膠絲經(jīng)牽伸輥組落絲時(shí)，分為兩組，第一組凍膠絲由第三根牽伸輥(牽伸輥為五根時(shí))或第五根牽伸輥(牽伸輥為七根時(shí))落絲，為第1、3、5、7、…、15根凍膠絲，第二組凍膠絲由第五根牽伸輥(牽伸輥為五根時(shí))或第七根牽伸輥(牽伸輥為七根時(shí))落絲，為第2、4、6、8、…、16根凍膠絲，這樣有效拉開(kāi)了凍膠絲之間的間距，緩解了凍膠絲的倒塌現(xiàn)象。

作為本發(fā)明超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，收絲桶為矩形大桶，高度不超過(guò)1m，以防萬(wàn)一凍膠絲粘并或打結(jié)時(shí)，太高不利于操作；以及在收絲桶內(nèi)距離底部設(shè)有隔板，為讓凍膠絲與溶劑油可以有效相分離，溶劑油進(jìn)入隔板下方，隔板位于收絲桶內(nèi)距離底部10cm處；且在隔板上均布有圓形小孔，孔徑設(shè)為6～12mm，避免因孔太小造成相分離慢，或孔太大造成凍膠絲易陷落在孔內(nèi)而刮傷。

作為本發(fā)明超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，凍膠絲落入收絲桶時(shí)，按旦數(shù)不同，分為1～2組/桶，每組2根或者4根凍膠絲，形成2桶落絲或者4桶落絲。如，總共是16根凍膠絲，如果4根落入一桶(可以是1組4根如圖5，或者2組2根如圖4)，那么需要4桶；同理，如果是8根落入一桶，只需要2桶。在凍膠絲集束時(shí)，如果采用每桶1根絲，則需要好多桶，需來(lái)回跑，加大了工作強(qiáng)度；而本發(fā)明所采用的上述2桶落絲或者4桶落絲的方式，需要的落絲桶少，凍膠絲集中，所以不管是照看還是處理，都比較方便。

作為本發(fā)明超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲方法的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，均勻分散后的每組凍膠原絲，通過(guò)收絲桶上方設(shè)置的擺絲桿，同時(shí)做橫向和縱向兩種運(yùn)動(dòng)落入收絲桶內(nèi)。即收絲桶可相對(duì)擺絲桿上的凍膠絲同時(shí)可現(xiàn)橫向和縱向兩種運(yùn)動(dòng)。凍膠絲的落絲形態(tài)如圖3所示，每桶可以是2根一組，分2組；也可以是4根一組，分1組。一般而言，粗旦規(guī)格纖維因?yàn)閱尉碇囟鴥瞿z多，落絲較高，收縮后較易倒塌，所以希望鋪絲面大而選擇4根一組落絲。而細(xì)旦規(guī)格的纖維，主要是為了保證分絲清楚和凍膠收縮一致，采取2根一組的落絲方式。

此外，在確定落絲方式之前，首先要保證不同牽伸輥處分別進(jìn)行落絲的凍膠絲，其噴頭拉伸的倍數(shù)基本一致，不管是經(jīng)三輥落絲還是經(jīng)五輥落絲。各分組凍膠絲的噴頭拉伸比的試驗(yàn)方法如下：1.對(duì)比測(cè)量?jī)瞿z絲的纖度(試驗(yàn)樣品為：同一批三輥落絲收得的凍膠絲和五輥落絲收得的凍膠絲)；2.對(duì)比測(cè)量成品的纖度(試驗(yàn)樣品為：同一批三輥落絲牽伸后收得的成品和五輥落絲牽伸后收得的成品)。試驗(yàn)結(jié)論：不管是凍膠絲的纖度還是成品的纖度，一致性都較好，故不管是經(jīng)三輥落絲還是經(jīng)五輥落絲，對(duì)凍膠絲的噴頭拉伸倍數(shù)都基本一致。

如圖1所示，本發(fā)明還提供了一種適用于上述落絲方法的超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置中，包括噴絲板1、凝固槽2、牽伸輥組件4、位于牽伸輥組件4下方的至少兩個(gè)擺絲桿7、以及位于擺絲桿7下方的至少兩個(gè)收絲桶8。

在該超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置中，牽伸輥組件4由五根牽伸輥10或者七根牽伸輥10組成；擺絲桿7為兩個(gè)，且分別安裝于牽伸輥組件4下方位置；牽伸輥10的直徑d為20～30mm，優(yōu)選為24～26mm；以及牽伸輥組件4的最高點(diǎn)距離地面的距離h1不小于2.5m，優(yōu)選為3-3.5m。

在該超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置中，收絲桶8為矩形大桶，高度h2不超過(guò)1m。收絲桶內(nèi)距離底部間距d3約10cm處設(shè)有隔板9，隔板9上均布有圓形小孔，孔徑為6～12mm。

該超高分子量聚乙烯纖維凍膠絲的落絲裝置的工作原理為：

如圖1、超高分子量聚乙烯溶液經(jīng)噴絲板1吐出的凍膠絲條3，在凝固槽2內(nèi)凝固后，經(jīng)過(guò)牽伸輥組件4牽伸為凍膠絲，牽伸輥組件4可延長(zhǎng)凍膠絲的回纏時(shí)間；同時(shí)將凍膠絲于牽伸輥組件上的第三根牽伸輥和第五根牽伸輥處，均勻分散為至少兩組進(jìn)行落絲，具體為：第一組落絲5由第三根牽伸輥落絲，為第1、3、5、7、…15根凍膠絲；第二組凍膠絲6由第五根牽伸輥落絲，為第2、4、6、8、…16根凍膠絲，這樣有效拉開(kāi)了凍膠絲之間的間距，落絲形態(tài)如圖2所示，解決了凍膠絲的倒塌現(xiàn)象；最后通過(guò)擺絲桿7的作來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)將凍膠絲分別落入相應(yīng)的收絲桶8內(nèi)，得凍膠原絲。

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明范圍。

實(shí)施例1

超高分子量聚乙烯樹(shù)脂與溶劑白油、適量助劑充分混合，通過(guò)高速剪切共混，并經(jīng)由雙螺桿溶解，擠出成型后過(guò)凝固槽內(nèi)的凝固浴凝固，再經(jīng)一組五輥牽伸，制得200d凍膠原絲。其中，第1，3，5，7，9，11，13，15根從三輥后落絲，分別落入兩個(gè)盛絲桶，第1，3，5，7入一個(gè)盛絲桶，第9，11，13，15入另一個(gè)盛絲桶，兩桶并排。每桶的四根凍膠絲分為兩根一組交織在一起，共兩組，重疊往復(fù)。而第2，4，6，8，10，12，14，16根從五輥后落絲，也分兩桶并排，方式同前，如圖4所示。

實(shí)施例2

超高分子量聚乙烯樹(shù)脂與溶劑白油、適量助劑充分混合，通過(guò)高速剪切共混，并經(jīng)由雙螺桿溶解，擠出成型后過(guò)凝固槽內(nèi)的凝固浴凝固，再經(jīng)一組五輥牽伸，制得400d凍膠原絲。其中，第1，3，5，7，9，11，13，15根從三輥后落絲，分別落入兩個(gè)盛絲桶，第1，3，5，7入一個(gè)盛絲桶，第9，11，13，15入另一個(gè)盛絲桶，兩桶并排。但每桶四根凍膠絲交織在一起，重疊往復(fù)。而第2，4，6，8，10，12，14，16根從五輥后落絲，也分兩桶并排，方式同前，如圖5所示。

上述實(shí)施例1和2的落絲工藝中，400d與200d不同的是：4根凍膠絲分為一組，因?yàn)?00d的凍膠絲較粗，成品卷重大，所以凍膠絲總的量比較大，4根一組落絲，整體底盤(pán)大，堆放高時(shí)不易倒塌。而且，因?yàn)榛ハ嘟豢椀倪@種狀態(tài)，凍膠絲不僅收縮均勻，而且集束段出絲順利，不易粘連。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。