一种超高分子量高强高模聚乙烯纤维的卷曲方法与流程

本发明涉及超高分子量高强高模聚乙烯纤维加工技术领域，具体涉及一种超高分子量高强高模聚乙烯纤维的卷曲方法。

背景技术：

超高分子量高强高模聚乙烯纤维与碳纤维、芳纶纤维并称三大高性能纤维材料，具有高强度、高模量、高取向度以及高结晶度等特性，上述特性虽然保证了超高分子量高强高模聚乙烯纤维纤维优异的性能，但也使得传统的卷曲方法很难将其有效卷曲，限制其在纺纱、无纺等领域的加工、应用。

目前超高分子量高强高模聚乙烯纤维的卷曲工艺方法，是将纤维集束成丝片，经过预热后进入卷曲箱体，由于超高分子量高强高模聚乙烯纤维耐受温度能力较差，预热温度通常不能高于70℃，由于纤维强度高、模量大、断裂延伸率小，经过常规卷曲、切断等工序后，卷曲数、卷曲率低、卷曲回复率都低于使用要求，卷曲效果需要大幅改进。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

目前超高分子量高强高模聚乙烯纤维卷曲方法无法实现有效卷曲，卷曲数、卷曲率和卷曲回复率都不理想，限制其在在纺纱、无纺等领域的加工、应用。本发明的目的就是克服上述现有技术的缺陷，提高一种简便、高效、过程连续可控的超高分子量高强高模聚乙烯纤维卷曲方法。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种超高分子量高强高模聚乙烯纤维的卷曲方法，卷曲方法包括如下步骤：

(1)上油工序；

(2)叠丝工序；

(3)预热工序；

(4)卷曲工序；

(5)定型工序；

(6)切断工序；

将超高分子量高强高模聚乙烯纤维直丝加工成具有永久二维或三维结构的卷曲丝。

进一步地，步骤(1)是采用30号-100号白油，上油量控制在0.1-3.0％。

进一步地，步骤(2)是采用三片宽度10-300mm的丝片，通过叠丝机叠成一片。

进一步地，步骤(2)是超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片作为中间层，所述中间层上下侧对称设置有保护丝片，所述保护丝片由初始模量低于超高分子量高强高模聚乙烯纤维的材料制成，保护丝片与中间层同宽度，保护丝片为涤纶、锦纶或者丙纶中的一种材料制成。

进一步地，保护丝片厚度为0.2-5mm。

进一步地，步骤(3)预热温度分两段，第一段为热空气对流预热，预热长度0.2-1m，预热时间2-10s，预热温度50-80℃；第二段为电磁感应加热，预热长度0.5-1m，预热时间5-10s，电磁感应加热功率为500-10000w，电磁感应加热将含有白油的超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片加热至80-110℃。

进一步地，步骤(4)卷曲主压为0.2-0.8mpa，卷曲背压为0.1-0.5mpa。

进一步地，步骤(5)先将丝片通过铺丝机送入湿热定型炉，定型温度为70-100℃，炉内相对湿度为80％-95％，定型时间为30-120s。

进一步地，步骤(6)通过导丝装置将经过卷曲的丝片分为两路，上下两片保护性丝片通过盘式切断机进行切断，中间经过卷曲的超高分子量高强高模聚乙烯纤维经过高温热切方式进行切断，切刀刀刃温度为160-260℃。

进一步地，卷曲丝的卷曲数为6-18个/25毫米，卷曲率为10％-40％，卷曲回复率为8-30％。

(三)有益效果

本发明的目的在于克服现有技术中的上述问题，提供一种超高分子量高强高模聚乙烯纤维的卷曲方法。

与现有技术相比，通过本发明的实施可以将超高分子量高强高模聚乙烯纤维直丝加工成具有永久二维或三维结构的卷曲丝，大幅提升纺纱、无纺等后续环节的可加工性能，通过创造性的加入保护性丝片及分段分区预热，降低卷曲加工对纤维损伤的同时，最大限度提升卷曲效果。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

实施例1

一种超高分子量高强高模聚乙烯纤维的卷曲方法，卷曲方法包括如下步骤：

(1)上油工序：上油工序采用48号白油，上油量控制在0.10％；

(2)叠丝工序：将超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片位于中间层，涤纶制成同宽度的保护丝片位于中间层的上下两侧，保护丝片厚度为3mm，中间层和保护丝片的宽度均为80mm，通过叠丝机将中间层和保护丝片叠成一片；

(3)预热工序：预热温度分两段，第一段为热空气对流预热，预热长度0.4米，预热时间5s，预热温度60℃；第二段为电磁感应加热，预热长度0.4米，预热时间5s，电磁感应加热功率为600w，通过电磁感应加热将含有白油的超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片加热至85℃；

(4)卷曲工序：卷曲工序中卷曲主压为0.7mpa，卷曲背压为0.15mpa；

(5)定型工序：先将丝片通过铺丝机送入湿热定型炉，定型温度为70℃，炉内相对湿度为95％，定型时间为30s；

(6)切断工序：切断时，通过导丝装置将经过卷曲的丝片分为两路，上下两片保护性丝片通过盘式切断机进行切断，中间经过卷曲的超高分子量高强高模聚乙烯纤维经过高温热切方式进行切断，切刀刀刃温度为180℃。

经过上述上油、叠丝、预热、卷曲、定型、切断工序加工而成的超高分子量高强高模聚乙烯纤维卷曲数为22个/25毫米，卷曲率为27％，卷曲回复率为17％。

实施例2

一种超高分子量高强高模聚乙烯纤维的卷曲方法，卷曲方法包括如下步骤：

(1)上油工序：上油工序采用50号白油，上油量控制在0.20％；

(2)叠丝工序：将超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片位于中间层，涤纶制成同宽度的保护丝片位于中间层的上下两侧，保护丝片厚度为2mm，中间层和保护丝片的宽度均为100mm，通过叠丝机将中间层和保护丝片叠成一片；

(3)预热工序：预热温度分两段，第一段为热空气对流预热，预热长度0.5米，预热时间6s，预热温度70℃；第二段为电磁感应加热，预热长度0.5米，预热时间6s，电磁感应加热功率为800w，通过电磁感应加热将含有白油的超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片加热至90℃；

(4)卷曲工序：卷曲工序中卷曲主压为0.5mpa，卷曲背压为0.20mpa；

(5)定型工序：先将丝片通过铺丝机送入湿热定型炉，定型温度为70℃，炉内相对湿度为90％，定型时间为60s；

(6)切断工序：切断时，通过导丝装置将经过卷曲的丝片分为两路，上下两片保护性丝片通过盘式切断机进行切断，中间经过卷曲的超高分子量高强高模聚乙烯纤维经过高温热切方式进行切断，切刀刀刃温度为180℃。

经过上述上油、叠丝、预热、卷曲、定型、切断工序加工而成的超高分子量高强高模聚乙烯纤维卷曲数为20个/25毫米，卷曲率为25％，卷曲回复率为15％。

实施例3

一种超高分子量高强高模聚乙烯纤维的卷曲方法，卷曲方法包括如下步骤：

(1)上油工序：上油工序采用64号白油，上油量控制在0.23％；

(2)叠丝工序：将超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片位于中间层，涤纶制成同宽度的保护丝片位于中间层的上下两侧，保护丝片厚度为1mm，中间层和保护丝片的宽度均为110mm，通过叠丝机将中间层和保护丝片叠成一片；

(3)预热工序：预热温度分两段，第一段为热空气对流预热，预热长度0.55米，预热时间7s，预热温度72℃；第二段为电磁感应加热，预热长度0.55米，预热时间7s，电磁感应加热功率为850w，通过电磁感应加热将含有白油的超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片加热至94℃；

(4)卷曲工序：卷曲工序中卷曲主压为0.45mpa，卷曲背压为0.24mpa；

(5)定型工序：先将丝片通过铺丝机送入湿热定型炉，定型温度为75℃，炉内相对湿度为87％，定型时间为70s；

(6)切断工序：切断时，通过导丝装置将经过卷曲的丝片分为两路，上下两片保护性丝片通过盘式切断机进行切断，中间经过卷曲的超高分子量高强高模聚乙烯纤维经过高温热切方式进行切断，切刀刀刃温度为180℃。

经过上述上油、叠丝、预热、卷曲、定型、切断工序加工而成的超高分子量高强高模聚乙烯纤维卷曲数为19个/25毫米，卷曲率为23％，卷曲回复率为13％。

实施例4

一种超高分子量高强高模聚乙烯纤维的卷曲方法，卷曲方法包括如下步骤：

(1)上油工序：上油工序采用70号白油，上油量控制在0.25％；

(2)叠丝工序：将超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片位于中间层，涤纶制成同宽度的保护丝片位于中间层的上下两侧，保护丝片厚度为0.5mm，中间层和保护丝片的宽度均为120mm，通过叠丝机将中间层和保护丝片叠成一片；

(3)预热工序：预热温度分两段，第一段为热空气对流预热，预热长度0.6米，预热时间8s，预热温度75℃；第二段为电磁感应加热，预热长度0.6米，预热时间8s，电磁感应加热功率为900w，通过电磁感应加热将含有白油的超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片加热至95℃；

(4)卷曲工序：卷曲工序中卷曲主压为0.4mpa，卷曲背压为0.25mpa；

(5)定型工序：先将丝片通过铺丝机送入湿热定型炉，定型温度为75℃，炉内相对湿度为85％，定型时间为80s；

(6)切断工序：切断时，通过导丝装置将经过卷曲的丝片分为两路，上下两片保护性丝片通过盘式切断机进行切断，中间经过卷曲的超高分子量高强高模聚乙烯纤维经过高温热切方式进行切断，切刀刀刃温度为180℃。

经过上述上油、叠丝、预热、卷曲、定型、切断工序加工而成的超高分子量高强高模聚乙烯纤维卷曲数为18个/25毫米，卷曲率为20％，卷曲回复率为10％。

实施例5

一种超高分子量高强高模聚乙烯纤维的卷曲方法，卷曲方法包括如下步骤：

(1)上油工序：上油工序采用100号白油，上油量控制在0.5％；

(2)叠丝工序：将超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片位于中间层，涤纶制成同宽度的保护丝片位于中间层的上下两侧，保护丝片厚度为0.2mm，中间层和保护丝片的宽度均为150mm，通过叠丝机将中间层和保护丝片叠成一片；

(3)预热工序：预热温度分两段，第一段为热空气对流预热，预热长度0.8米，预热时间10s，预热温度80℃；第二段为电磁感应加热，预热长度0.8米，预热时间10s，电磁感应加热功率为1200w，通过电磁感应加热将含有白油的超高分子量高强高模聚乙烯纤维丝片加热至105℃；

(4)卷曲工序：卷曲工序中卷曲主压为0.6mpa，卷曲背压为0.30mpa；

(5)定型工序：先将丝片通过铺丝机送入湿热定型炉，定型温度为85℃，炉内相对湿度为80％，定型时间为90s；

(6)切断工序：切断时，通过导丝装置将经过卷曲的丝片分为两路，上下两片保护性丝片通过盘式切断机进行切断，中间经过卷曲的超高分子量高强高模聚乙烯纤维经过高温热切方式进行切断，切刀刀刃温度为180℃。

经过上述上油、叠丝、预热、卷曲、定型、切断工序加工而成的超高分子量高强高模聚乙烯纤维卷曲数为16个/25毫米，卷曲率为18％，卷曲回复率为8％。

通过本发明的实施例1-5可以看出，本发明将超高分子量高强高模聚乙烯纤维直丝加工成具有永久二维或三维结构的卷曲丝，大幅提升纺纱、无纺等后续环节的可加工性能，通过创造性的加入保护性丝片及分段分区预热，降低卷曲加工对纤维损伤的同时，最大限度提升卷曲效果。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

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