一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置的製作方法

2023-06-30 14:22:06 2

專利名稱：一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置的製作方法
技術領域：
屬高分子材料領域，涉及高分子材料加工技術。確切地說是涉及一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置。
背景技術：
對位芳綸纖維也稱聚對苯二甲醯對苯二胺纖維，對位芳綸是當今世界三大高性能纖維中用途最廣、需求量最大的有機纖維，對位芳綸被材料界稱為「百變金剛」，其用途非常廣泛，尤其是在光纜增強領域，使用十分普遍。目前在ADSS光纜和特種野戰光纜增強領域能夠使用的增強纖維有1.聚對苯撐苯並雙噁唑纖維(ΡΒ0纖維)，它的物理機械性能是對位芳綸的兩倍，但由於目前產量少，價格高，很少應用在光纜增強領域；2.對位芳綸纖維(PPTA纖維)，價格比PBO纖維低很多，成 為ADSS光纜、特種野戰光纜和部分FTTH光纜增強纖維的首先，但由於光纖在使用過程中伸長率一般不能超過1%，使得目前對位芳綸纖維增強時的強度利用率不高，以Kevlar為例，Kevlar29在用作光纜增強時，強度利用率只有27. 7%,kevlar49在用作光纜增強時，強度利用率41. 7%，如能提高對位芳綸纖維在光纜增強時的強度利率，就意味著可以節省對位芳綸纖維的使用量，從而可以降低光纜的生產成本。增強纖維的強度利用率計算方法如下
採用ASTM D885-2004標準測定纖維的機械性能，得到纖維發生1%應變時的應力和纖維拉伸斷裂應力，然後按照以下公式計算，強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置。本發明採取的技術方案如下
一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置，其裝置的連接關係是低模量對位芳綸纖維通過放絲機，以一定速度連續進入預熱乾燥機中進行預熱乾燥，預熱乾燥後的對位芳綸纖維然後進入高溫熱處理爐中，進行高溫緊張熱處理，處理後的對位芳綸纖維經過牽伸機後冷卻至室溫，冷卻後的對位芳綸纖維通過上油機上油，經卷繞機卷繞成絲筒；熔鹽槽中的固體熔鹽，經加熱器加熱成液態鹽後，經熔鹽輸送泵輸送至換熱器中，然後再進入高溫熱處理爐的夾套層入口端，通過高溫熱處理爐的夾套層後，由高溫熱處理爐的夾套層出口端流回至熔鹽槽中；高純氮氣在輸送風機的作用下進入換熱器中進行加熱，力口熱後的高純氮氣進入高溫熱處理爐芯層的入口端，在輸送風機的吸力下通過高溫熱處理爐芯層後，經出口端回流至輸送風機中反覆使用。本發明的積極效果是
(O是一種可大規模採用的提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置；(2)該裝置對模量<750 cN/dtex的對位芳綸纖維均適用，且模量越低效果越顯著；
(3)採用該裝置處理過的對位芳綸纖維，在用作光纜增強時，強度利用率最低可提高5%，最聞可提聞30%ο


圖I為本發明的裝置結構圖
具體實施例方式現結合附圖對本發明的裝置結構作進一步說明。一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置，其裝置的連接關係是低模量對位芳綸纖維通過放絲機(I)以一定速度連續進入預熱乾燥機(2)中進行預熱乾燥，預熱乾燥後的對位芳綸纖維然後進入高溫熱處理爐(3)中進行高溫緊張熱處理，處理後 的對位芳綸纖維經過牽伸機(4)後冷卻至室溫，冷卻後的對位芳綸纖維通過上油機(5)上油後經卷繞機(6)卷繞成絲筒；熔鹽槽(11)中的固體熔鹽經加熱器(10)加熱成液態鹽後，經熔鹽輸送泵(9 )輸送至換熱器(8 )中，然後再進入高溫熱處理爐(3 )的夾套層入口端，通過高溫熱處理爐(3)的夾套層後，由高溫熱處理爐(3)的夾套層出口端流回至熔鹽槽(11)中；高純氮氣在輸送風機(7)的作用下進入換熱器(8)中進行加熱，加熱後的高純氮氣進入高溫熱處理爐(3)芯層的入口端，在輸送風機(7)的吸力下通過高溫熱處理爐(3)芯層後，經出口端回流至輸送風機(7)中反覆使用。所述的預熱乾燥機(2)輥數採用5輥或7輥，優選為7輥。所述的預熱乾燥機(2)加熱方式採用水蒸汽輥內加熱或電加熱，優選為水蒸汽輥內加熱。所述的高溫熱處理爐(3)加熱方式採用液態鹽夾套加熱。所述的高溫熱處理爐(3)安裝方式為垂直安裝。所述的牽伸機(4)帶有輥內循環水冷系統，循環水的控制溫度為20°C 25°C。所述的上油機(5)採用油輥上油或噴淋上油，優選為油輥上油。所述的換熱器(8)為管殼式換熱器。實施案例。實施例I :
取少量未採用本發明方法處理過的低模量對位芳綸纖維，按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為350 cN/dtex, 1%應變時應力為8. OlcN和纖維斷裂時應力為35. 34cN，並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=22. 6%，
上述對位芳綸纖維通過放絲機(I),以200m/min的速度進入預熱乾燥機(2)中進行160°C預熱乾燥，預熱乾燥機(2)採用7輥式輥內水蒸汽加熱，預熱乾燥後的纖維在純度為99. 99%的高純氮氣保護下進入垂直安裝的高溫熱處理爐(3)中進行高溫緊張熱處理，熱處理溫度為525°C，纖維緊張張力為拉伸斷裂強力的8%，高溫緊張熱處理時間為2. 5秒鐘，然後經過牽伸機(4)冷卻至室溫，通過上油機(5)上油，上油機採用油輥上油，纖維上油率為1%，最後上油後的纖維經卷繞機(6)卷繞成筒。所得纖維按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為850 cN/dtex, 1%應變時應力為16. 25cN和纖維斷裂時應力為31. 52cN,並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=51. 6%，相比未經過該發明方法處理時，強度利用率提高了 29%。實施例2
取少量未採用本發明方法處理過的低模量對位芳綸纖維，按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為490 cN/dtex, 1%應變時應力為9. 87cN和纖維斷裂時應力為35. 57cN，並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=27. 7%，
上述對位芳綸纖維通過放絲機(I),以250m/min的速度進入預熱乾燥機(2)中進行150°C預熱乾燥，預熱乾燥機(2)採用7輥式輥內水蒸汽加熱，預熱乾燥後的纖維在純度為99. 99%的高純氮氣保護下進入垂直安裝的高溫熱處理爐(3)中進行高溫緊張熱處理，熱處理溫度為525°C，纖維緊張張力為拉伸斷裂強力的8%，高溫緊張熱處理時間為2秒鐘，然後 經過牽伸機(4)冷卻至室溫，通過上油機(5)上油，上油機採用油輥上油，纖維上油率為1%，最後上油後的纖維經卷繞機(6)卷繞成筒。所得纖維按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為820 cN/dtex, 1%應變時應力為15. 92cN和纖維斷裂時應力為31. 71cN,並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=50. 2%，相比未經過該發明方法處理時，強度利用率提高了 22. 5%。實施例3:
取少量未採用本發明方法處理過的低模量對位芳綸纖維，按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為740 cN/dtex, 1%應變時應力為14. 83cN和纖維斷裂時應力為36.07cN，並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=41. 1%，
上述對位芳綸纖維通過放絲機(I),以250m/min的速度進入預熱乾燥機(2)中進行170°C預熱乾燥，預熱乾燥機(2)採用7輥式輥內水蒸汽加熱，預熱乾燥後的纖維在純度為99. 99%的高純氮氣保護下進入垂直安裝的高溫熱處理爐(3)中進行高溫緊張熱處理，熱處理溫度為525°C，纖維緊張張力為拉伸斷裂強力的5%，高溫緊張熱處理時間為2秒鐘，然後經過牽伸機(4)冷卻至室溫，通過上油機(5)上油，上油機採用油輥上油，纖維上油率為1%，最後上油後的纖維經卷繞機(6)卷繞成筒。所得纖維按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為1050 cN/dtex，1%應變時應力為16. 62cN和纖維斷裂時應力為35. 71cN,並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=46. 5%，相比未經過該發明方法處理時，強度利用率提高了 5. 4%。
權利要求
1.一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置，其裝置的連接關係是低模量對位芳綸纖維通過放絲機(I)以一定速度連續進入預熱乾燥機(2)中進行預熱乾燥，預熱乾燥後的對位芳綸纖維然後進入高溫熱處理爐(3)中進行高溫緊張熱處理，處理後的對位芳綸纖維經過牽伸機(4)後冷卻至室溫，冷卻後的對位芳綸纖維通過上油機(5)上油後經卷繞機(6)卷繞成絲筒；熔鹽槽(11)中的固體熔鹽經加熱器(10)加熱成液態鹽後，經熔鹽輸送泵(9 )輸送至換熱器(8 )中，然後再進入高溫熱處理爐(3 )的夾套層入口端，通過高溫熱處理爐(3 )的夾套層後，由高溫熱處理爐(3 )的夾套層出口端流回至熔鹽槽(11)中；高純氮氣在輸送風機(7)的作用下進入換熱器(8)中進行加熱，加熱後的高純氮氣進入高溫熱處理爐(3)芯層的入口端，在輸送風機(7)的吸力下通過高溫熱處理爐(3)芯層後，經出口端回流至輸送風機(7 )中反覆使用。
2.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置，其特徵在於所述的預熱乾燥機(2)輥數採用5輥或7輥，優選為7輥。
3.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置，其特徵在於所述的預熱乾燥機(2)加熱方式採用水蒸汽輥內加熱或電加熱，優選為水蒸汽輥內加熱。
4.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置，其特徵在於所述的高溫熱處理爐(3)加熱方式採用液態鹽夾套加熱。
5.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置，其特徵在於所述的高溫熱處理爐(3)安裝方式為垂直安裝。
6.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置，其特徵在於所述的牽伸機(4)帶有輥內循環水冷系統，循環水的控制溫度為20°C 25°C。
7.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置，其特徵在於所述的上油機(5)採用油輥上油或噴淋上油，優選為油輥上油。
8.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置，其特徵在於所述的換熱器(8)為管殼式換熱器。
全文摘要
本發明涉及一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置，屬高分子材料領域。其特徵在於該裝置包含預熱乾燥裝置、高溫緊張熱處理裝置及熔鹽加熱和輸送裝置。採用該裝置，能顯著提高對位芳綸纖維在光纜增強中的強度利用率，最低可提高5%，是一種適合工業化生產時採用的提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的裝置。
文檔編號D02J13/00GK102828316SQ20121037380
公開日2012年12月19日 申請日期2012年10月2日 優先權日2012年10月2日
發明者劉嶽新, 羅丹, 韓璐, 龔勇明 申請人:上海會博新材料科技有限公司