高强聚乙烯纤维包覆纱线及经编布的制作方法

文档序号:11126973阅读:932来源:国知局

本发明属于纺织工业的纺纱技术领域,具体涉及一种高强聚乙烯纤维包覆纱线及经编布的生产工艺,属于国际专利分类D02G3/36“夹心或包芯纱线”技术领域。



背景技术:

先进的非金属复合材料,近十年来有着蓬勃发展,尤其是发达国家把先进复合材料当作发展高科技新型材料地一大产业,90年代来已广泛应用于航空、航天、军需装备、体育器材和桥梁、隧道、房屋加固补强等土木工程领域。目前公知复合材料应用的有三类纤维:一是碳纤维片材应用比较普遍,碳纤维具有优异的力学性能和高模量优点,广泛应用于航空、航天和结构加固领域,但其固有的抗剪强度低、抗冲击性能差,以及片材本身刚性大不易弯折施工,碳纤维有良好的电磁性,导致通讯信号屏蔽等缺陷,而阻碍着它更广泛的推广应用。二是芳纶纤维片材,它具有优异的力学性能和抗剪切、抗冲击强度,能易折弯施工优点。但也存在美中不足的是怕水害、怕光照等弱点,芳纶片材浸水、光照后强力大大下降,所以不宜有水和长期光照领域应用。三、玻璃纤维布,玻璃纤维强力只有芳纶纤维的三分之一,高强聚乙烯纤维五分之一,力学性能低,而且它刚性强、易折断、施工难,还不抗酸碱和不抗紫外线光照,只能适用于低档复合材料中作填充材料。

近年来,以超高分子量聚乙烯为原料,研制生产高强度、高模量聚乙烯纤维有迅速发展。高强、高模聚乙烯纤维是当今世界三大高科技纤维(碳纤维、芳纶、高强、高模聚乙烯纤维)之一的高性能纤维,它具有强度高、模量大、密度小、抗冲击韧性好、能耐各种化学物品腐蚀和抗紫外光照强等综合优异性能。目前该产品广泛应用安全防护、防弹衣、防弹头盔、防弹板材和航海缆绳、远洋捕鱼拖网、人造关节、体育器材等领域。由于高强聚乙烯纤维表面的惰性和非极性、高取向度和高结晶性,使纤维表面的浸润性和界面粘接性能差,还不能应用于先进非金属复合材料中。



技术实现要素:

本发明的目的,在于提供一种以高强、高模聚乙烯纤维为基本材料,在其表面外包覆一种可粘接和浸润性纤维,成为高强聚乙烯纤维包覆纱线,采用经编交织,织成经纬立体复合材料专用经编布的方法。

本发明的技术方案如下。

高强聚乙烯纤维包覆纱线及经编布,是选用高强、高模聚乙烯纤维为基本材料,在高强聚乙烯纤维的表面外包覆一种可粘接和浸润性纤维,成为高强聚乙烯纤维包覆纱线;采用经编交织方法,织成经纬立体复合材料专用经编布。其主要骨架材料——高强、高模聚乙烯纤维的规格为:600D~1760D,断裂强力大于25g/D,弹性模量大于600克,含油度0.5~2.0%,伸长率为3%~4.5%的复丝。

这种高强聚乙烯纤维织物具有抗拉性强、比重轻、浸润性和粘接性好等优点,可适应各种环氧树酯和各类弹性体树脂的粘接,在先进非金属复合材料中具有广阔的应用开发前景。可替代传统的碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维来加工非金属复合材料,打破了我国长期来依赖进口碳纤维、芳纶纤维应用复合材料的局面。

具体实施方式

选用高强、高模聚乙烯纤维为内芯材料,在高强聚乙烯纤维的表面外包覆一种可粘接和浸润性纤维,成为高强聚乙烯纤维包覆纱线;采用经编交织方法,织成经纬立体复合材料专用经编布。高强、高模聚乙烯纤维的规格为:600D~1760D,断裂强力大于25g/D,弹性模量大于600克,含油度0.5~2.0%,伸长率为3%~4.5%的复丝。

皮层包覆材料的可粘接和浸润性纤维,选自高强聚酯纤维、尼龙纤维或维尼龙纤维,其纤维规格为68D~150D,强力大于4.5g/D~9g/D的复丝。

包覆技术是将高强聚乙烯纤维作内芯,按包覆线速度通过牵引罗拉不断往上移动,皮层包覆纤维筒子随跟锭子高速回转及离心惯性力的作用下,形成一个气圈,产生外包的速度同步与内芯移动,进行皮层S型交叉包覆,形成皮芯S型交叉包覆纱线。

包覆纱线的规格,按复合材料不同用途要求,为800D~2200D,包覆纱线强力22g/D~30g/D,弹性模量600~1200g/D,外包皮层比例15%~25%。

该经编交织方法,即经纬立体经编技术,是采用常规经编机,将高强聚乙烯纤维包覆纱线,通过经纬方向、用其它纤维捆绑扎成立体经编布;其纱线采用二种结构,一是经向与纬向都是高强聚乙烯纤维包覆纱线,二是经向采用高强聚乙烯纤维包覆纱线,纬向采普通聚酯纤维或维尼龙纤维、聚丙烯纤维等。

经编布网眼规格有: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,可根据复合材料不同要求和应用领域设计网眼规格。立体形高度可根据纱线粗细确定,一般为1~3mm厚度。

这种新型材料和新型加工技术的经编布,可广泛应用隧道、桥梁、大跨度房屋、水利工程加固补强和军需装备、军用快艇、冲锋舟、小型飞机、装甲车、航天领域及各种高性能体育器材。应用于施工方便省时,抗拉强力高、比重小、抗冲击切割韧性强、浸润性好与任何粘接材料粘接牢固,而成本低、产业化程度高的高新技术产业。对大力发展我国复合材料新型工业,具有广阔的发展前景。

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