本發(fā)明涉及過洋漁業(yè)用的超強(qiáng)熔紡絲。
背景技術(shù)：
過洋漁業(yè)一般是指到別的國家12-200海里以內(nèi)從事漁業(yè)生產(chǎn)，目前我國遠(yuǎn)洋漁業(yè)船隊(duì)在非洲、朝鮮、南亞等地就屬于這一種，通過和當(dāng)?shù)貪O業(yè)公司合作，取得購買政府的漁業(yè)許可證，可以把魚貨出口到歐美等國，也有部分運(yùn)回國內(nèi)銷售。本領(lǐng)域中人們一般先將絲加工成繩網(wǎng)，再將繩網(wǎng)剪裁加工并安裝屬具后制成過洋漁業(yè)網(wǎng)具，因此絲是過洋漁業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的重要材料，它直接關(guān)系到過洋漁業(yè)網(wǎng)的安全性及其抗風(fēng)浪性能。因生產(chǎn)成本、使用習(xí)慣、繩網(wǎng)機(jī)械等原因，目前過洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)中不生產(chǎn)使用直徑0.10mm以下的熔紡單絲。本領(lǐng)域中人們一般將強(qiáng)度范圍為7.3-8.5g/D(強(qiáng)度不大于8.5g/D)的熔紡單絲稱為過洋漁業(yè)高強(qiáng)熔紡絲，而將強(qiáng)度大于8.5g/D的熔紡單絲稱為過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲。隨著過洋漁業(yè)的發(fā)展，人們對本技術(shù)領(lǐng)域用熔紡絲的強(qiáng)度、延伸性、安全性和抗風(fēng)浪性能提出了更高要求。本技術(shù)領(lǐng)域與紡織、網(wǎng)箱、塑料、內(nèi)陸漁業(yè)和近海漁業(yè)等技術(shù)領(lǐng)域相差甚遠(yuǎn)，因此，上述領(lǐng)域的單絲、復(fù)絲、薄膜、裂膜、棒材、管材、型材、片材生產(chǎn)方法均不能加工生產(chǎn)一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲?，F(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域熔紡絲以單一顆粒狀高密度聚乙烯樹脂(以下簡稱顆粒狀HDPE樹脂)為原料、以單一熱水作為牽伸介質(zhì)，采用傳統(tǒng)熔融紡絲工藝加工生產(chǎn)，這使得絲及其后續(xù)繩網(wǎng)產(chǎn)品的強(qiáng)度性能較差(現(xiàn)有過洋漁業(yè)熔紡絲的強(qiáng)度合格品指標(biāo)僅為5.9g/D)，在惡劣作業(yè)條件下容易發(fā)生過洋漁業(yè)繩索網(wǎng)具磨破斷裂事件，現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域熔紡絲的強(qiáng)度、延伸性、安全性和抗風(fēng)浪性能差、難以適應(yīng)現(xiàn)代過洋漁業(yè)的發(fā)展需要，人們迫切需要加工生產(chǎn)直徑適中(不小于0.10mm)、表面光滑圓潤、強(qiáng)度超強(qiáng)(強(qiáng)度大于8.5g/D)、延伸性大(斷裂伸長率大于14.6％)、耐久性好(生產(chǎn)使用周期較現(xiàn)有過洋漁業(yè)熔紡絲產(chǎn)品提高50％)的一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲。本領(lǐng)域的顆粒狀HDPE樹脂原料及其傳統(tǒng)熔融紡絲工藝根本無法生產(chǎn)上述高性能要求的超強(qiáng)熔紡絲，而超高分子量聚乙烯(簡稱UHMWPE)加工流動性極差，本領(lǐng)域沒有以UHMWPE粉末、HDPE粉末、線性低密度聚乙烯粉末(簡稱LLDPE粉末)等為原料采用特種新工藝生產(chǎn)一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲的公開文獻(xiàn)報道，因此，一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲已成為本領(lǐng)域長期懸而未決的技術(shù)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種直徑不小于0.10mm表面光滑圓潤、強(qiáng)度超強(qiáng)、延伸性大、耐久性好的一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲，大幅度提高過洋漁業(yè)熔紡絲及其繩索網(wǎng)具強(qiáng)度、安全性和抗風(fēng)浪性能，助力過洋漁業(yè)的整體技術(shù)升級以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
本發(fā)明的技術(shù)方案采用UHMWPE粉末、HDPE粉末、LLDPE粉末、羥基硬脂酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硅酮粉、納米級白炭黑、抗氧劑DK-3114、助抗氧劑DLTP、納米級硅藻土、納米級硅灰石、松節(jié)油助劑原料和高速捏合機(jī)、計(jì)量泵、雙螺桿擠出機(jī)設(shè)備，其特征是UHMWPE粉末熔融指數(shù)為0.06g/10min-0.28g/10min，分子量120萬～600萬；HDPE粉末熔融指數(shù)0.4g/10min-1.9g/10min，添加量為UHMWPE粉末重量的5.3％-7.8％；LLDPE粉末熔融指數(shù)1.5g/10min-2.5g/10min，添加量為UHMWPE粉末重量的13.2％-16.7％；羥基硬脂酸的羥基值為148mgKOH/g～155mgKOH/g，添加量為UHMWPE粉末重量的0.4％-1.9％；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的脆性溫度<-60℃，添加量為UHMWPE粉末重量的1.3‰-5.3‰；硅酮粉的有機(jī)硅含量65％-80％，添加量為UHMWPE粉末重量的1.1‰-6.4‰；納米級白炭黑的含水量<0.2％，添加量為UHMWPE粉末重量的2.1‰-6.2‰；抗氧劑DK-3114的熔點(diǎn)范圍218℃-225.5℃且灰分≤0.05％，添加量為UHMWPE粉末重量的1.73‰-4.28‰；助抗氧劑DLTP的酸值不大于0.05mgKOH/g，添加量為UHMWPE粉末重量的0.86‰-2.14‰；納米級硅藻土的SiO2含量≥90％、水分含量≤0.1％，添加量為UHMWPE粉末重量的0.72％-2.63％；納米級硅灰石的粒徑范圍為5nm-48nm，添加量為UHMWPE粉末重量的1.93‰-2.37‰；松節(jié)油助劑添加量為UHMWPE粉末重量的5.18‰-6.27‰；將按配方稱量后的UHMWPE粉末、HDPE粉末、LLDPE粉末、羥基硬脂酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硅酮粉、納米級白炭黑、抗氧劑DK-3114、助抗氧劑DLTP、納米級硅藻土、納米級硅灰石、松節(jié)油助劑預(yù)混合后倒入高速捏合鍋中在678r/min-998r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行高速捏合20.3min-43.8min，當(dāng)高速捏合鍋中混合料溫度升至80.0℃出料，獲得改性UHMWPE共混料；改性UHMWPE共混料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在料筒電加熱區(qū)的第①區(qū)、第②區(qū)、第③區(qū)、第④區(qū)、第⑤區(qū)、第⑥區(qū)、第⑦區(qū)、第⑧區(qū)、第⑨區(qū)、第⑩區(qū)的溫控范圍分別為72℃～94℃、235℃～268℃、110℃～145℃、150℃～186℃、190℃～223℃、201℃～233℃、207℃～243℃、221℃～253℃、226℃～263℃、251℃～286℃下熔融擠出，擠出物經(jīng)雙螺桿出口加裝的計(jì)量泵計(jì)量后從噴絲孔熔融擠出，雙螺桿擠出機(jī)機(jī)頭溫度范圍為260℃～281℃，雙螺桿擠出機(jī)噴絲板長徑比范圍為1:25～1:50，噴絲板上噴絲孔的孔徑為0.98mm、孔數(shù)為70孔，擠出的初生絲經(jīng)冷卻水箱17℃～35℃低溫水和第一牽伸輥得到冷卻和預(yù)牽伸，預(yù)牽伸絲經(jīng)93.6℃～95.2℃高溫第一牽伸水浴槽和第二牽伸輥、109.7℃～115.6℃高溫第二牽伸甘油槽和第三牽伸輥、98.6℃～99.9℃高溫第三牽伸水浴槽和第四牽伸輥進(jìn)行三次熱牽伸，第一牽伸水浴槽尺寸為2.5m長×0.9m寬×0.7m高、第二牽伸甘油槽尺寸為2.0m長×0.9m寬×0.7m高、第三牽伸水浴槽尺寸為2.5m長×0.9m寬×0.7m高；牽伸總倍數(shù)控制在19.8倍～20.3倍后，經(jīng)規(guī)格為1.3長×0.3m寬×0.3m高恒溫箱熱定型后以使用力矩電動機(jī)的收絲機(jī)收卷超強(qiáng)熔紡絲束，恒溫箱熱定型溫度范圍為105℃～136℃，超強(qiáng)熔紡絲束在分絲張力下經(jīng)分絲機(jī)分絲為超強(qiáng)熔紡絲，分絲張力控制在超強(qiáng)熔紡絲斷裂強(qiáng)力的5.2％～9.3％；這就獲得了一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲。
本發(fā)明將多種原料及助劑預(yù)混合后倒入高速捏合鍋中在特定轉(zhuǎn)速、時間和溫度下進(jìn)行高速捏合獲得改性UHMWPE共混料，這大大改進(jìn)了紡絲用原料的可紡性，起到了事半功倍的效果；本發(fā)明改變了現(xiàn)有過洋漁業(yè)熔紡絲以單一顆粒狀HDPE樹脂為原料的傳統(tǒng)，在UHMWPE粉末母料中添加特定劑量的HDPE粉末、LLDPE粉末、羥基硬脂酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等多種助劑，特殊工藝下高速捏合后獲得改性UHMWPE共混料，在不同紡絲溫度、不同生產(chǎn)成本、不同牽伸倍數(shù)條件下進(jìn)行了大量試驗(yàn)論證，證實(shí)產(chǎn)出的超強(qiáng)熔紡絲可紡性好，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中按工藝正常操作時無超強(qiáng)熔紡絲斷裂現(xiàn)象；本發(fā)明采用HDPE粉末、LLDPE粉末、羥基硬脂酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物改進(jìn)了紡絲的加工流動性，有效解決了UHMWPE加工過程中出現(xiàn)的熔體破裂問題，不僅使UHMWPE粉末的加工流動性得到顯著改善，而且綜合性能大幅度提高；本發(fā)明以納米級硅灰石作為增強(qiáng)填料，它作為成核劑很好地補(bǔ)償了因HDPE粉末、LLDPE粉末加入UHMWPE粉末母料而導(dǎo)致的產(chǎn)出超強(qiáng)熔紡絲綜合性能的降低；本發(fā)明采用硅酮粉改進(jìn)了紡絲的潤滑性，既提高了改性UHMWPE共混料流動的均勻性和擠出質(zhì)量，確保了紡絲的順利進(jìn)行，又增加了產(chǎn)出過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲的抗老化性；本發(fā)明采用納米級白炭黑改進(jìn)了產(chǎn)出超強(qiáng)熔紡絲的耐磨性，提供了產(chǎn)品的耐久性和綜合性能；本發(fā)明采用抗氧劑DK-3114、助抗氧劑DLTP改進(jìn)了產(chǎn)出超強(qiáng)熔紡絲的耐老化性，提供了產(chǎn)品的抗紫外老化性能；本發(fā)明采用納米級硅藻土改進(jìn)了產(chǎn)出超強(qiáng)熔紡絲的強(qiáng)度和耐磨性，提高了產(chǎn)品的綜合性能；本發(fā)明創(chuàng)新采用“93.6℃～95.2℃高溫第一牽伸水浴槽和第二牽伸輥+109.7℃～115.6℃高溫第二牽伸甘油槽和第三牽伸輥+98.6℃～99.9℃高溫第三牽伸水浴槽和第四牽伸輥進(jìn)行三次熱牽伸”組合式三次熱牽伸+特殊牽伸倍數(shù)(19.8倍～20.3倍)，在通過特定高溫高倍熱牽伸大幅度提高產(chǎn)品結(jié)晶度的同時，經(jīng)高溫第三牽伸水浴槽清除了產(chǎn)品表面可能殘留的甘油，既大大提供了產(chǎn)品的質(zhì)量和環(huán)保要求，又增加了超強(qiáng)熔紡絲束中絲間的親和力；本發(fā)明在收絲機(jī)收卷超強(qiáng)熔紡絲束前經(jīng)規(guī)格為1.3長×0.3m寬×0.3m高恒溫箱熱定型(溫度范圍為105℃～136℃)后以使用力矩電動機(jī)的收絲機(jī)收卷超強(qiáng)熔紡絲束，消除了產(chǎn)品收縮率的不均勻性，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能；本發(fā)明擠出物經(jīng)雙螺桿出口加裝的計(jì)量泵計(jì)量后從噴絲孔熔融擠出，使壓力均衡穩(wěn)定，確保了紡絲生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定性；本發(fā)明采用特定的分絲工藝，分絲張力控制在超強(qiáng)熔紡絲斷裂強(qiáng)力的5.2％～9.3％，從而保證分絲張力既可防止筒管接受卷繞張力過大造成絲斷裂，又可將收卷在絲筒管上超強(qiáng)熔紡絲束中相互交叉的單絲分開、整齊平列地到達(dá)筒管，從而提高了纖維產(chǎn)品的綜合性能及其適配性，在確保生產(chǎn)過程中紡絲正常的同時，提高了纖維的綜合性能；本發(fā)明牽伸總倍數(shù)控制在19.8倍～24.3倍，在低于25倍的適當(dāng)牽伸倍數(shù)下產(chǎn)出的一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲綜合性能明顯高于現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域過洋漁業(yè)熔紡絲強(qiáng)度；為增加紡絲效果，本發(fā)明用雙螺桿擠出機(jī)的流道可較普通雙螺桿擠出機(jī)加長5cm～20cm，同時將雙螺桿擠出機(jī)噴絲板長徑比加長到1:25～1:50，這樣紡絲生產(chǎn)中不容易出現(xiàn)溶體破裂，使初生絲表面光滑，便于拉伸；本發(fā)明采用特殊的噴絲孔的孔徑與孔數(shù)，節(jié)省了后續(xù)繩網(wǎng)的加工的能耗。如本方法生產(chǎn)出的線密度927D的一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲的表面光滑圓潤、斷裂強(qiáng)度高，其斷裂強(qiáng)度高達(dá)8.63g/D、斷裂伸長率為15.1％，斷裂強(qiáng)度較傳統(tǒng)熔融紡絲工藝加工生產(chǎn)的聚乙烯單絲標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)提高46.3％，它的延伸性完全符合本技術(shù)領(lǐng)域需要，試驗(yàn)或生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果表明以本發(fā)明技術(shù)方案生產(chǎn)的一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲加工過洋漁業(yè)繩索網(wǎng)具，在保持繩索網(wǎng)具強(qiáng)力不變的前提下，可使繩索網(wǎng)具規(guī)格降低、重量及其水阻力減小，一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲在過洋漁業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用可使生產(chǎn)節(jié)能降耗，本發(fā)明技術(shù)效果非常顯著。
具體實(shí)施方式
這里以線密度為927D的一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲為例，介紹本發(fā)明的具體實(shí)施方式。本發(fā)明的技術(shù)方案采用UHMWPE粉末、HDPE粉末、LLDPE粉末、羥基硬脂酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硅酮粉、納米級白炭黑、抗氧劑DK-3114、助抗氧劑DLTP、納米級硅藻土、納米級硅灰石、松節(jié)油助劑、高速捏合機(jī)、計(jì)量泵、雙螺桿擠出機(jī)(為增加紡絲效果，本發(fā)明用雙螺桿擠出機(jī)的流道可較普通雙螺桿擠出機(jī)加長5cm～20cm)，其特征是將按配方稱量后的UHMWPE粉末(市售UHMWPE粉末，熔融指數(shù)為0.06g/10min-0.28g/10min，分子量120萬～600萬，英文為Medium Molecular Weight Polyethylene，簡稱為MMWPE)、HDPE粉末(市售HDPE粉末，熔融指數(shù)0.4g/10min-1.9g/10min，添加量為UHMWPE粉末重量的5.3％-7.8％；若HDPE粉末受潮，則以風(fēng)吹、日曬、烘干等方式進(jìn)行干燥處理)、LLDPE粉末(市售LLDPE粉末，熔融指數(shù)1.5g/10min-2.5g/10min，添加量為UHMWPE粉末重量的13.2％-16.7％；若LLDPE粉末受潮，則以風(fēng)吹、日曬、烘干等方式進(jìn)行干燥處理)、羥基硬脂酸(市售羥基硬脂酸，羥基值為148mgKOH/g～155mgKOH/g，添加量為UHMWPE粉末重量的0.4％-1.9％)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(市售乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，脆性溫度<-60℃，添加量為UHMWPE粉末重量的1.3‰-5.3‰)、硅酮粉(市售硅酮粉，有機(jī)硅含量65％-80％，添加量為UHMWPE粉末重量的1.1‰-6.4‰)、納米級白炭黑(市售納米級白炭黑，含水量<0.2％，添加量為UHMWPE粉末重量的2.1‰-6.2‰)、抗氧劑DK-3114(熔點(diǎn)范圍218℃-225.5℃且灰分≤0.05％，添加量為UHMWPE粉末重量的1.73‰-4.28‰)、助抗氧劑DLTP(市售助抗氧劑DLTP，酸值不大于0.05mgKOH/g，添加量為UHMWPE粉末重量的0.86‰-2.14‰)、納米級硅藻土(市售納米級硅藻土，SiO2含量≥90％、水分含量≤0.1％，添加量為UHMWPE粉末重量的0.72％-2.63％)、納米級硅灰石(市售納米級硅灰石，粒徑范圍為5nm-48nm，添加量為UHMWPE粉末重量的1.93‰-2.37‰)、松節(jié)油助劑(市售松節(jié)油助劑，添加量為UHMWPE粉末重量的5.18‰-6.27‰)預(yù)混合后倒入高速捏合鍋中在678r/min-998r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行高速捏合20.3min-43.8min，當(dāng)高速捏合鍋中混合料溫度升至80.0℃即可出料，獲得改性UHMWPE共混料；改性UHMWPE共混料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在料筒電加熱區(qū)的第①區(qū)、第②區(qū)、第③區(qū)、第④區(qū)、第⑤區(qū)、第⑥區(qū)、第⑦區(qū)、第⑧區(qū)、第⑨區(qū)、第⑩區(qū)的溫控范圍分別為72℃～94℃、235℃～268℃、110℃～145℃、150℃～186℃、190℃～223℃、201℃～233℃、207℃～243℃、221℃～253℃、226℃～263℃、251℃～286℃下熔融擠出，擠出物經(jīng)螺桿出口加裝的計(jì)量泵計(jì)量后從噴絲孔熔融擠出，雙螺桿擠出機(jī)機(jī)頭溫度范圍為260℃～281℃，雙螺桿擠出機(jī)噴絲板長徑比范圍為1:25～1:50，噴絲板上噴絲孔的孔徑為0.98mm、孔數(shù)為70孔；擠出的初生絲經(jīng)冷卻水箱17℃～35℃低溫水和第一牽伸輥得到冷卻和預(yù)牽伸，預(yù)牽伸絲經(jīng)93.6℃～95.2℃高溫第一牽伸水浴槽和第二牽伸輥、109.7℃～115.6℃高溫第二牽伸甘油槽和第三牽伸輥、98.6℃～99.9℃高溫第三牽伸水浴槽和第四牽伸輥進(jìn)行三次熱牽伸，第一牽伸水浴槽尺寸為2.5m長×0.9m寬×0.7m高、第二牽伸甘油槽尺寸為2.0m長×0.9m寬×0.7m高、第三牽伸水浴槽尺寸為2.5m長×0.9m寬×0.7m高；牽伸總倍數(shù)控制在19.8倍～20.3倍后，經(jīng)規(guī)格為1.3長×0.3m寬×0.3m高恒溫箱熱定型后以使用力矩電動機(jī)的收絲機(jī)收卷超強(qiáng)熔紡絲束，恒溫箱熱定型溫度范圍為105℃～136℃，超強(qiáng)熔紡絲束在分絲張力下經(jīng)分絲機(jī)分絲為超強(qiáng)熔紡絲，分絲張力控制在超強(qiáng)熔紡絲斷裂強(qiáng)力的5.2％～9.3％；這就獲得了一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲，該超強(qiáng)熔紡絲直徑適中、表面光滑圓潤、強(qiáng)度超強(qiáng)、延伸性大、耐久性好，它非常適合本領(lǐng)域生產(chǎn)需要。
本方法可連續(xù)產(chǎn)業(yè)化大生產(chǎn)，產(chǎn)出的超強(qiáng)熔紡絲成品質(zhì)量穩(wěn)定、表面光滑圓潤、拉伸力學(xué)性能好，以本發(fā)明技術(shù)方案生產(chǎn)的一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲加工過洋漁業(yè)網(wǎng)線、繩索和網(wǎng)具，在保持網(wǎng)線、繩索和網(wǎng)具強(qiáng)力不變的前提下，可使網(wǎng)線、繩索和網(wǎng)具規(guī)格、重量及其水阻力都大幅度減小，一種過洋漁業(yè)超強(qiáng)熔紡絲在過洋漁業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)漁業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能降耗、可大幅度降低工人勞動強(qiáng)度、可降低漁業(yè)生產(chǎn)綜合成本、可降低漁業(yè)生產(chǎn)碳排放、可助力低碳過洋漁業(yè)的發(fā)展，本發(fā)明技術(shù)效果、經(jīng)濟(jì)效果和生態(tài)效果都非常顯著。本發(fā)明的綜合性能優(yōu)異，在畜牧、織布過濾、工程建筑、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域試用效果也非常好，因此，本發(fā)明的前景非常廣闊。