高強聚乙烯纖維包覆紗線及經編布的製作方法
2023-05-24 08:22:31
本發明屬於紡織工業的紡紗技術領域，具體涉及一種高強聚乙烯纖維包覆紗線及經編布的生產工藝，屬於國際專利分類D02G3/36「夾心或包芯紗線」技術領域。
背景技術：
先進的非金屬複合材料，近十年來有著蓬勃發展，尤其是發達國家把先進複合材料當作發展高科技新型材料地一大產業，90年代來已廣泛應用於航空、航天、軍需裝備、體育器材和橋梁、隧道、房屋加固補強等土木工程領域。目前公知複合材料應用的有三類纖維：一是碳纖維片材應用比較普遍，碳纖維具有優異的力學性能和高模量優點，廣泛應用於航空、航天和結構加固領域，但其固有的抗剪強度低、抗衝擊性能差，以及片材本身剛性大不易彎折施工，碳纖維有良好的電磁性，導致通訊信號屏蔽等缺陷，而阻礙著它更廣泛的推廣應用。二是芳綸纖維片材，它具有優異的力學性能和抗剪切、抗衝擊強度，能易折彎施工優點。但也存在美中不足的是怕水害、怕光照等弱點，芳綸片材浸水、光照後強力大大下降，所以不宜有水和長期光照領域應用。三、玻璃纖維布，玻璃纖維強力只有芳綸纖維的三分之一，高強聚乙烯纖維五分之一，力學性能低，而且它剛性強、易折斷、施工難，還不抗酸鹼和不抗紫外線光照，只能適用於低檔複合材料中作填充材料。
近年來，以超高分子量聚乙烯為原料，研製生產高強度、高模量聚乙烯纖維有迅速發展。高強、高模聚乙烯纖維是當今世界三大高科技纖維(碳纖維、芳綸、高強、高模聚乙烯纖維)之一的高性能纖維，它具有強度高、模量大、密度小、抗衝擊韌性好、能耐各種化學物品腐蝕和抗紫外光照強等綜合優異性能。目前該產品廣泛應用安全防護、防彈衣、防彈頭盔、防彈板材和航海纜繩、遠洋捕魚拖網、人造關節、體育器材等領域。由於高強聚乙烯纖維表面的惰性和非極性、高取向度和高結晶性，使纖維表面的浸潤性和界面粘接性能差，還不能應用於先進非金屬複合材料中。
技術實現要素：
本發明的目的，在於提供一種以高強、高模聚乙烯纖維為基本材料，在其表面外包覆一種可粘接和浸潤性纖維，成為高強聚乙烯纖維包覆紗線，採用經編交織，織成經緯立體複合材料專用經編布的方法。
本發明的技術方案如下。
高強聚乙烯纖維包覆紗線及經編布，是選用高強、高模聚乙烯纖維為基本材料，在高強聚乙烯纖維的表面外包覆一種可粘接和浸潤性纖維，成為高強聚乙烯纖維包覆紗線；採用經編交織方法，織成經緯立體複合材料專用經編布。其主要骨架材料——高強、高模聚乙烯纖維的規格為：600D～1760D，斷裂強力大於25g/D，彈性模量大於600克，含油度0.5～2.0％，伸長率為3％～4.5％的復絲。
這種高強聚乙烯纖維織物具有抗拉性強、比重輕、浸潤性和粘接性好等優點，可適應各種環氧樹酯和各類彈性體樹脂的粘接，在先進非金屬複合材料中具有廣闊的應用開發前景。可替代傳統的碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維來加工非金屬複合材料，打破了我國長期來依賴進口碳纖維、芳綸纖維應用複合材料的局面。
具體實施方式
選用高強、高模聚乙烯纖維為內芯材料，在高強聚乙烯纖維的表面外包覆一種可粘接和浸潤性纖維，成為高強聚乙烯纖維包覆紗線；採用經編交織方法，織成經緯立體複合材料專用經編布。高強、高模聚乙烯纖維的規格為：600D～1760D，斷裂強力大於25g/D，彈性模量大於600克，含油度0.5～2.0％，伸長率為3％～4.5％的復絲。
皮層包覆材料的可粘接和浸潤性纖維，選自高強聚酯纖維、尼龍纖維或維尼龍纖維，其纖維規格為68D～150D，強力大於4.5g/D～9g/D的復絲。
包覆技術是將高強聚乙烯纖維作內芯，按包覆線速度通過牽引羅拉不斷往上移動，皮層包覆纖維筒子隨跟錠子高速迴轉及離心慣性力的作用下，形成一個氣圈，產生外包的速度同步與內芯移動，進行皮層S型交叉包覆，形成皮芯S型交叉包覆紗線。
包覆紗線的規格，按複合材料不同用途要求，為800D～2200D，包覆紗線強力22g/D～30g/D，彈性模量600～1200g/D，外包皮層比例15％～25％。
該經編交織方法，即經緯立體經編技術，是採用常規經編機，將高強聚乙烯纖維包覆紗線，通過經緯方向、用其它纖維捆綁紮成立體經編布；其紗線採用二種結構，一是經向與緯向都是高強聚乙烯纖維包覆紗線，二是經向採用高強聚乙烯纖維包覆紗線，緯向採普通聚酯纖維或維尼龍纖維、聚丙烯纖維等。
經編布網眼規格有：1.2mm×1.2mm、1.6mm×1.6mm、1.8mm×1.2mm、1.8mm×1.6mm、1.8mm×2.0mm、2.0mm×2.2mm等，可根據複合材料不同要求和應用領域設計網眼規格。立體形高度可根據紗線粗細確定，一般為1～3mm厚度。
這種新型材料和新型加工技術的經編布，可廣泛應用隧道、橋梁、大跨度房屋、水利工程加固補強和軍需裝備、軍用快艇、衝鋒舟、小型飛機、裝甲車、航天領域及各種高性能體育器材。應用於施工方便省時，抗拉強力高、比重小、抗衝擊切割韌性強、浸潤性好與任何粘接材料粘接牢固，而成本低、產業化程度高的高新技術產業。對大力發展我國複合材料新型工業，具有廣闊的發展前景。