專利名稱：一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
屬高分子材料領(lǐng)域，涉及高分子材料加工技術(shù)。確切地說是涉及一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置。
背景技術(shù)：
對位芳綸纖維也稱聚對苯二甲酰對苯二胺纖維，對位芳綸是當(dāng)今世界三大高性能纖維中用途最廣、需求量最大的有機(jī)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(qiáng)領(lǐng)域，使用十分普遍。目前在ADSS光纜和特種野戰(zhàn)光纜增強(qiáng)領(lǐng)域能夠使用的增強(qiáng)纖維有1.聚對苯撐苯并雙噁唑纖維(ΡΒ0纖維)，它的物理機(jī)械性能是對位芳綸的兩倍，但由于目前產(chǎn)量少，價格高，很少應(yīng)用在光纜增強(qiáng)領(lǐng)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(zhàn)光纜和部分FTTH光纜增強(qiáng)纖維的首先，但由于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(qiáng)時的強(qiáng)度利用率不高，以Kevlar為例，Kevlar29在用作光纜增強(qiáng)時，強(qiáng)度利用率只有27. 7%,kevlar49在用作光纜增強(qiáng)時，強(qiáng)度利用率41. 7%，如能提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)時的強(qiáng)度利率，就意味著可以節(jié)省對位芳綸纖維的使用量，從而可以降低光纜的生產(chǎn)成本。增強(qiáng)纖維的強(qiáng)度利用率計算方法如下采用ASTM D885-2004標(biāo)準(zhǔn)測定纖維的機(jī)械性能，得到纖維發(fā)生1%應(yīng)變時的應(yīng)力和纖維拉伸斷裂應(yīng)力，然后按照以下公式計算，強(qiáng)度利用率=(纖維發(fā)生1%應(yīng)變時的應(yīng)力/纖維拉伸斷裂應(yīng)力)X 100%。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置。本實用新型采取的技術(shù)方案如下一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置，其裝置的連接關(guān)系是低模量對位芳綸纖維通過放絲機(jī)，以一定速度連續(xù)進(jìn)入預(yù)熱干燥機(jī)中進(jìn)行預(yù)熱干燥，預(yù)熱干燥后的對位芳綸纖維然后進(jìn)入高溫?zé)崽幚頎t中，進(jìn)行高溫緊張熱處理，處理后的對位芳綸纖維經(jīng)過牽伸機(jī)后冷卻至室溫，冷卻后的對位芳綸纖維通過上油機(jī)上油，經(jīng)卷繞機(jī)卷繞成絲筒；熔鹽槽中的固體熔鹽，經(jīng)加熱器加熱成液態(tài)鹽后，經(jīng)熔鹽輸送泵輸送至換熱器中，然后再進(jìn)入高溫?zé)崽幚頎t的夾套層入口端，通過高溫?zé)崽幚頎t的夾套層后，由高溫?zé)崽幚頎t的夾套層出口端流回至熔鹽槽中；高純氮氣在輸送風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入換熱器中進(jìn)行加熱，加熱后的高純氮氣進(jìn)入高溫?zé)崽幚頎t芯層的入口端，在輸送風(fēng)機(jī)的吸力下通過高溫?zé)崽幚頎t芯層后，經(jīng)出口端回流至輸送風(fēng)機(jī)中反復(fù)使用。本發(fā)明實用新型的積極效果是(I)是一種可大規(guī)模采用的提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝[0011] (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(3)采用該裝置處理過的對位芳綸纖維，在用作光纜增強(qiáng)時，強(qiáng)度利用率最低可提聞5%,最聞可提聞30%ο

圖1為本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)圖具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說明。一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置，其裝置的連接關(guān)系是放絲機(jī)(I)的輸出端與預(yù)熱干燥機(jī)(2)的輸入端相接，預(yù)熱干燥機(jī)(2)的輸出端與高溫?zé)崽幚頎t(3)的輸入端相接，高溫?zé)崽幚頎t(3)的輸出端與牽伸機(jī)(4)的輸入端相接，牽伸機(jī)(4)的輸出端與卷繞機(jī)(6)的輸入端之間連接著上油機(jī)(5);熔鹽槽(11)底部帶有加熱器(10)，熔鹽槽(11)底部頂部裝有熔鹽輸送泵(9)，在熔鹽槽(11)的輸出端與高溫?zé)崽幚頎t(3)的夾套層入口端之間連接著換熱器(8)，高溫?zé)崽幚頎t(3)的夾套層出口端與熔鹽槽(11)的回流端相連；輸送風(fēng)機(jī)(7)的輸出端與換熱器(8)的殼程輸入端相連,換熱器(8)的殼程輸出端與高溫?zé)崽幚頎t(3)的芯層入口端相連，高溫?zé)崽幚頎t(3)的芯層出口端與輸送風(fēng)機(jī)
(7)的輸入端相接。所述的預(yù)熱干燥機(jī)(2)輥數(shù)采用5輥或7輥，優(yōu)選為7輥。所述的預(yù)熱干燥機(jī)(2)加熱方式采用水蒸汽輥內(nèi)加熱或電加熱，優(yōu)選為水蒸汽輥內(nèi)加熱。所述的高溫?zé)崽幚頎t(3)加熱方式采用液態(tài)鹽夾套加熱。所述的高溫?zé)崽幚頎t(3)安裝方式為垂直安裝。所述的牽伸機(jī)(4)帶有輥內(nèi)循環(huán)水冷系統(tǒng)，循環(huán)水的控制溫度為20°C 25°C。所述的上油機(jī)(5)采用油輥上油或噴淋上油，優(yōu)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1 :取少量未采用本發(fā)明方法處理過的低模量對位芳綸纖維，按照ASTM D885-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行機(jī)械性能測定，測得拉伸彈性模量為350 cN/dtex, 1%應(yīng)變時應(yīng)力為8. OlcN和纖維斷裂時應(yīng)力為35. 34cN,并按強(qiáng)度利用率=(纖維發(fā)生1%應(yīng)變時的應(yīng)力/纖維拉伸斷裂應(yīng)力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強(qiáng)時強(qiáng)度利用率=22. 6%，上述對位芳綸纖維通過放絲機(jī)(1)，以200m/min的速度進(jìn)入預(yù)熱干燥機(jī)(2)中進(jìn)行160°C預(yù)熱干燥，預(yù)熱干燥機(jī)(2)采用7輥式輥內(nèi)水蒸汽加熱，預(yù)熱干燥后的纖維在純度為99. 99%的高純氮氣保護(hù)下進(jìn)入垂直安裝的高溫?zé)崽幚頎t(3)中進(jìn)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(qiáng)力的8%，高溫緊張熱處理時間為2. 5秒鐘，然后經(jīng)過牽伸機(jī)(4)冷卻至室溫，通過上油機(jī)(5)上油，上油機(jī)采用油輥上油，纖維上油率為1%，最后上油后的纖維經(jīng)卷繞機(jī)(6)卷繞成筒。所得纖維按照ASTM D885-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行機(jī)械性能測定，測得拉伸彈性模量為850 cN/dtex, 1%應(yīng)變時應(yīng)力為16. 25cN和纖維斷裂時應(yīng)力為31.52cN，并按強(qiáng)度利用率=(纖維發(fā)生1%應(yīng)變時的應(yīng)力/纖維拉伸斷裂應(yīng)力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強(qiáng)時強(qiáng)度利用率=51. 6%，相比未經(jīng)過該發(fā)明方法處理時，強(qiáng)度利用率提高了 29%。實施例2 取少量未采用本發(fā)明方法處理過的低模量對位芳綸纖維，按照ASTM D885-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行機(jī)械性能測定，測得拉伸彈性模量為490 cN/dtex, 1%應(yīng)變時應(yīng)力為9. 87cN和纖維斷裂時應(yīng)力為35. 57cN,并按強(qiáng)度利用率=(纖維發(fā)生1%應(yīng)變時的應(yīng)力/纖維拉伸斷裂應(yīng)力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強(qiáng)時強(qiáng)度利用率=27. 7%，上述對位芳纟侖纖維通過放絲機(jī)(I),以250m/min的速度進(jìn)入預(yù)熱干燥機(jī)(2)中進(jìn)行150°C預(yù)熱干燥，預(yù)熱干燥機(jī)(2)采用7輥式輥內(nèi)水蒸汽加熱，預(yù)熱干燥后的纖維在純度 為99. 99%的高純氮氣保護(hù)下進(jìn)入垂直安裝的高溫?zé)崽幚頎t(3)中進(jìn)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(qiáng)力的8%，高溫緊張熱處理時間為2秒鐘，然后經(jīng)過牽伸機(jī)(4)冷卻至室溫，通過上油機(jī)(5)上油，上油機(jī)采用油輥上油，纖維上油率為1%，最后上油后的纖維經(jīng)卷繞機(jī)(6)卷繞成筒。所得纖維按照ASTM D885-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行機(jī)械性能測定，測得拉伸彈性模量為820 cN/dtex, 1%應(yīng)變時應(yīng)力為15. 92cN和纖維斷裂時應(yīng)力為31. 71cN，并按強(qiáng)度利用率=(纖維發(fā)生1%應(yīng)變時的應(yīng)力/纖維拉伸斷裂應(yīng)力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強(qiáng)時強(qiáng)度利用率=50. 2%，相比未經(jīng)過該發(fā)明方法處理時，強(qiáng)度利用率提高了 22. 5%。實施例3 取少量未采用本發(fā)明方法處理過的低模量對位芳綸纖維，按照ASTM D885-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行機(jī)械性能測定，測得拉伸彈性模量為740 cN/dtex, 1%應(yīng)變時應(yīng)力為14. 83cN和纖維斷裂時應(yīng)力為36. 07cN,并按強(qiáng)度利用率=(纖維發(fā)生1%應(yīng)變時的應(yīng)力/纖維拉伸斷裂應(yīng)力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強(qiáng)時強(qiáng)度利用率=41. 1%，上述對位芳綸纖維通過放絲機(jī)(1)，以250m/min的速度進(jìn)入預(yù)熱干燥機(jī)(2)中進(jìn)行170°C預(yù)熱干燥，預(yù)熱干燥機(jī)(2)采用7輥式輥內(nèi)水蒸汽加熱，預(yù)熱干燥后的纖維在純度為99. 99%的高純氮氣保護(hù)下進(jìn)入垂直安裝的高溫?zé)崽幚頎t(3)中進(jìn)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(qiáng)力的5%，高溫緊張熱處理時間為2秒鐘，然后經(jīng)過牽伸機(jī)(4)冷卻至室溫，通過上油機(jī)(5)上油，上油機(jī)采用油輥上油，纖維上油率為1%，最后上油后的纖維經(jīng)卷繞機(jī)(6)卷繞成筒。所得纖維按照ASTM D885-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行機(jī)械性能測定，測得拉伸彈性模量為1050 cN/dtex, 1%應(yīng)變時應(yīng)力為16. 62cN和纖維斷裂時應(yīng)力為35. 71cN，并按強(qiáng)度利用率=(纖維發(fā)生1%應(yīng)變時的應(yīng)力/纖維拉伸斷裂應(yīng)力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強(qiáng)時強(qiáng)度利用率=46. 5%，相比未經(jīng)過該發(fā)明方法處理時，強(qiáng)度利用率提高了 5. 4%。
權(quán)利要求1.一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置，其裝置的連接關(guān)系是 放絲機(jī)(I)的輸出端與預(yù)熱干燥機(jī)(2)的輸入端相接，預(yù)熱干燥機(jī)(2)的輸出端與高溫?zé)崽幚頎t(3)的輸入端相接，高溫?zé)崽幚頎t(3)的輸出端與牽伸機(jī)(4)的輸入端相接，牽伸機(jī)(4)的輸出端與卷繞機(jī)(6)的輸入端之間連接著上油機(jī)(5);熔鹽槽(11)底部帶有加熱器(10)，熔鹽槽(11)底部頂部裝有熔鹽輸送泵(9)，在熔鹽槽(11)的輸出端與高溫?zé)崽幚頎t(3)的夾套層入口端之間連接著換熱器(8)，高溫?zé)崽幚頎t(3)的夾套層出口端與熔鹽槽(11)的回流端相連；輸送風(fēng)機(jī)(7)的輸出端與換熱器(8)的殼程輸入端相連,換熱器(8)的殼程輸出端與高溫?zé)崽幚頎t(3)的芯層入口端相連，高溫?zé)崽幚頎t(3)的芯層出口端與輸送風(fēng)機(jī)(7) 的輸入端相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置，其特征在于所述的預(yù)熱干燥機(jī)(2)輥數(shù)采用5輥或7輥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置，其特征在于所述的預(yù)熱干燥機(jī)(2)加熱方式采用水蒸汽輥內(nèi)加熱或電加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置，其特征在于所述的高溫?zé)崽幚頎t(3)加熱方式采用液態(tài)鹽夾套加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置，其特征在于所述的高溫?zé)崽幚頎t(3)安裝方式為垂直安裝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置，其特征在于所述的牽伸機(jī)(4)帶有輥內(nèi)循環(huán)水冷系統(tǒng)，循環(huán)水的控制溫度為20°C 25°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置，其特征在于所述的上油機(jī)(5)采用油輥上油或噴淋上油。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置，其特征在于所述的換熱器(8)為管殼式換熱器。
專利摘要本實用新型涉及一種提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置，屬高分子材料領(lǐng)域。其特征在于該裝置包含預(yù)熱干燥裝置、高溫緊張熱處理裝置及熔鹽加熱和輸送裝置。采用該裝置，能顯著提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中的強(qiáng)度利用率，最低可提高5%，是一種適合工業(yè)化生產(chǎn)時采用的提高對位芳綸纖維在光纜增強(qiáng)中強(qiáng)度利用率的裝置。
文檔編號D02J3/18GK202849662SQ201220508470
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月2日
發(fā)明者劉岳新, 羅丹, 韓璐, 龔勇明 申請人:上海會博新材料科技有限公司