一种PTFE裂膜纤维加捻纱全自动生产线及生产工艺

本发明属于纺织设备技术领域，尤其涉及一种ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线及生产工艺。

背景技术：

聚四氟乙烯(ptfe)又称特氟隆(teflon)，有“塑料王”的美称。聚四氟乙烯纤维具有优良的特性，是解决科研、军工和民用等领域中许多关键技术和提高生产技术水平不可缺少的重要材料。目前聚四氟乙烯纤维在化工、石油、纺织、医疗、机械等领域应用广泛，它还是垃圾焚烧、航天服、消防服、过滤材料及航天材料等领域的优选材料。由于聚四氟乙烯分子结构特征比较特殊决定了聚四氟乙烯纤维具有优良的性能：广泛的使用温度范围，聚四氟乙烯长时间使用温度为-190℃-260℃；突出的不沾性与润滑性，聚四氟乙烯纤维在现有的合成纤维中表面张力最小摩擦因数最低，不黏附物质，润滑性高；绝缘性能好，是高度的非极性材料，有突出的介电性且电阻大；化学稳定性能佳，聚四氟乙烯纤维的化学稳定性极好，对绝大多数的化学药品和溶剂表现出惰性；良好的阻燃性，聚四氟乙烯纤维的极限氧指数高达95％，可在高温环境中有效控制火焰的蔓延；优异的耐老化性能，对紫外线稳定，室外暴露15年后，聚四氟乙烯纤维力学性能未发生明显变化。因此，聚四氟乙烯材料具有广泛的应用空间。

膜裂纺丝法是生产聚四氟乙烯纤维常用方法之一，膜裂法聚四氟乙烯纤维生产过程为，聚四氟乙烯树脂进行预处理后加入纯化的溶剂油进行拌和，然后经过揉整、恒温处理、计量步骤后再挤压、推压、表面处理、辗压后干燥，通过三维拉伸后定性成膜，接下来通过膜的高温预牵伸后回缩，再经过膜的高温二次牵伸后膜裂、然后经过切割后的聚四氟乙烯薄膜由牵引辊拉伸、加热和拉伸，最终成为聚四氟乙烯纤维。膜裂法工艺生产出来的纤维主要可以用来作为密封材料，聚四氟乙烯短纤维也可加工为针刺毡等。

cn102051703b公开了一种高强度、均匀性好、生产成本低的膜裂法聚四氟乙烯纤维的制造方法，工艺如下：聚四氟乙烯微粉+润滑剂→混合→搅拌→静置→预压成型→推压成型→压延成型→干燥→分切→头道热牵伸→二道热牵伸→热定型→收卷，制成高强度的聚四氟乙烯纤维，制造过程中干燥、分切、头道热牵伸、二道热牵伸到热定型的温度依次提高。

cn206858773u公开了一种针刺装置及包括其的聚四氟乙烯膜裂纤维梳理机，所述针刺装置包括前上针刺辊、前下针刺辊、后上针刺辊、后下针刺辊，前上针刺辊上的任意相邻两个所述刺针之间的距离、所述前下针刺辊上的任意相邻两个所述刺针之间的距离均大于所述后上针刺辊上的任意相邻两个所述刺针之间的距离、所述后下针刺辊上的任意相邻两个所述刺针之间的距离。

cn106637451a一种聚四氟乙烯微纤维的制备方法，本发明主要工艺包括：将聚四氟乙烯分散树脂搅拌成糊状经挤出、压延成带、去油、烧结、拉伸、开纤、收卷；将收卷的聚四氟乙烯长丝细纤维再拉伸、再开纤，制得聚四氟乙烯微纤维，其纤度≤1dtex。

上述专利文献给出了目前利用聚四氟乙烯薄膜制备聚四氟乙烯纤维的技术，均是利用聚四氟乙烯薄膜制备聚四氟乙烯纤维，但如何能够由聚四氟乙烯薄膜直接制备获得聚四氟乙烯加捻纱，成为了目前困扰本领域技术人员的一个难题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种获得的加捻纱强力高、均匀度好，能够实现连续自动化生产的ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线及生产工艺。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线，包括一用于将ptfe薄膜进行连续加热、拉伸处理的拉伸烧结装置；

一用于将拉伸烧结完成的ptfe薄膜进行开纤，获得ptfe长丝细纤维束的裂膜开纤装置；

一用于将裂膜开纤获得的ptfe长丝细纤维束进行加热、拉伸处理的二次热拉伸装置；

一用于将加热、拉伸处理完成后的ptfe长丝细纤维束进行加捻形成加捻纱的的加捻卷绕装置；

所述加捻卷绕装置包括加捻机构及与所述加捻机构配合的将形成的加捻纱收卷的卷绕机构，所述加捻机构包括一沿水平方向设置的具有腔体的加捻筒体，以及用于驱动加捻筒体沿其轴向匀速转动的第一动力机构，在加捻筒体上开设有与所述腔体连通的加捻孔，沿加捻筒体的轴线方向在加捻筒体上偏离其轴线位置设置有与加捻筒体同步转动的加捻杆，所述加捻杆内部具有一允许ptfe长丝细纤维束自腔体穿入从加捻孔穿出并缠绕于加捻筒体外部后进入加捻杆内的两端开口的空腔，在加捻杆的端部设置有用于将自空腔输出的加捻完成的加捻纱均匀缠绕到卷绕机构上的导向部件，所述卷绕机构包括与加捻筒体同轴设置的纱线筒管，以及当加捻筒体转动时驱动纱线筒管沿其轴向匀速往复移动的第二动力机构。

上述的ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线，所述导向部件包括一端设于加捻杆上、另一端与纱线筒管的表面弹性压紧连接的导向杆，在导向杆与纱线筒管的接触端设置有压紧部件，所述压紧部件上开设有一用于将加捻完成的加捻纱缠绕在导向杆表面并导向加捻纱压紧并均匀缠绕到纱线筒管上的压接孔，当纱线筒管往复移动时压紧部件沿纱线筒管的表面相对滑动连接。

上述的ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线，所述拉伸烧结装置包括一具有密封的拉伸烧结腔室的箱体，一用于对拉伸烧结腔室进行加热的温控部件，在箱体的一侧设置有用于向拉伸烧结腔室内输送ptfe薄膜的放卷装置，另一侧设置有用于将拉伸烧结定型后的ptfe薄膜输出并向裂膜开纤装置输送的第一辊组，沿ptfe薄膜的输送方向，在拉伸烧结腔室内设置有多个用于对ptfe薄膜进行恒力拉伸处理的拉伸辊组件，以及驱动拉伸辊组件匀速转动的第三动力机构。

上述的ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线，所述裂膜开纤装置包括分别设置于进料端和出料端的用于输送ptfe薄膜的两个牵引导向辊组，沿ptfe薄膜的输送方向依次设置有用于将ptfe薄膜进行开纤的预开纤辊及二次开纤辊，以及分别驱动预开纤辊及二次开纤辊匀速转动的第四动力机构，所述预开纤辊及二次开纤辊的转动方向与ptfe薄膜的运动方向一致。

上述的ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线，所述二次热拉伸装置包括一热拉伸箱体，在热拉伸箱体内设置有用于将ptfe长丝细纤维束进行拉伸的拉伸辊组，以及用于对热拉伸箱体进行加热的电加热元件，所述二次热拉伸倍数为0.1～3倍，热拉伸箱体温度为220～320℃。

上述的ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线，所述二次热拉伸装置的输出端或加捻卷绕装置的输入端设置有一驱动ptfe长丝细纤维束沿倾斜方向进入加捻筒体的腔体内的控制部件。

上述的ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线，所述控制部件包括用于改变ptfe长丝细纤维束输送方向的导向辊轮。

上述的ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线，所述ptfe长丝细纤维束沿倾斜方向进入加捻筒体的腔体内的倾斜角度设置为20～50°。

上述的ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线，所述加捻筒体的转速设置为60-600r/min，纱线筒管的往复移动速度为2-20cm/min。

一种ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产工艺，包括如下步骤：

(1)、手动将ptfe薄膜经放卷装置穿入箱体内并顺序缠绕至拉伸辊组件上，与第一辊组连接，温控部件启动并加热至拉伸烧结腔室所需温度，第三动力机构启动，拉伸辊组件运转，设备正常运行；

(2)、经拉伸烧结后的ptfe薄膜从拉伸烧结装置的第一辊组输出，从进料端经牵引导向辊组进入裂膜开纤装置，将ptfe薄膜置于预开纤辊及二次开纤辊上，启动第四动力机构，预开纤辊及二次开纤辊匀速转动，先经预开纤辊进行预开纤，再经过二次开纤辊进行二次开纤，形成ptfe长丝细纤维束，最终经过出料端的牵引导向辊组输出进入二次热拉伸装置；

(3)、启动电加热元件加热至热拉伸箱体所需温度，然后ptfe长丝细纤维束进入热拉伸箱体，拉伸辊组对ptfe长丝细纤维束进行拉伸；

(4)、将ptfe长丝细纤维束自加捻筒体的腔体开口处倾斜穿入，从加捻孔穿出并缠绕于加捻筒体外部后进入加捻杆内，然后将加捻完成的加捻纱缠绕在导向杆表面并导向加捻纱压紧并均匀缠绕到纱线筒管上的压接孔，并缠绕在纱线筒管上，启动第二动力机构，纱线筒管沿其轴向匀速往复移动，加捻纱连续、均匀向纱线筒管上缠绕，卷绕成筒。

本发明ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线及生产工艺的优点是：本发明在设计研究中将工业设计中的模块化设计思维应用到聚四氟乙烯纱线生产设备的研究中，拉伸烧结装置、裂膜开纤装置、二次热拉伸装置、加捻卷绕装置每个模块可以单独设计、修改、制造和保存，具有相对独立性，使整个系统更加简洁高效，是一个连续化、全自动的高效生产系统；裂膜开纤装置采用上下两组拉伸烧结后的聚四氟乙烯薄膜同时进行开纤，且同时作用于一个大刺轮上，既节省了空间，又提高了效率，大刺轮利用离心风机的原理且增加了遮挡防护罩，可以将开纤中产生的细小纤维进行收集，减少了在刺轮上的缠绕同时增强了安全措施；加捻卷绕装置通过设置加捻机构与卷绕机构配合的方式，大大提高了加捻卷绕效率，通过控制ptfe长丝细纤维束进入加捻筒体内的倾斜角度，有效提高了加捻质量。

本发明所制备出的新型聚四氟乙烯纱线，具有强力高、均匀度好的特点，填补看该领域的空白，可广泛应用于高温密封、耐高温材料缝纫等领域，具有显著的经济社会效益和推光应用价值。从ptfe薄膜直接生产获得ptfe加捻纱，达到了全自动连续化生产目的，有效提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为拉伸烧结装置的结构示意图；

图3为裂膜开纤装置的结构示意图；

图4为二次热拉伸装置的结构示意图；

图5为加捻卷绕装置的结构示意图；

图6为图5中a部分的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；

如图1所示，一种ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产线，包括一用于将ptfe薄膜9进行连续加热、拉伸处理的拉伸烧结装置1；一用于将拉伸烧结完成的ptfe薄膜9进行开纤，获得ptfe长丝细纤维束13的裂膜开纤装置2；一用于将裂膜开纤获得的ptfe长丝细纤维束13进行加热、拉伸处理的二次热拉伸装置3；一用于将加热、拉伸处理完成后的ptfe长丝细纤维束13进行加捻形成加捻纱14的的加捻卷绕装置4。

其中，如图2所示，拉伸烧结装置1包括一具有密封的拉伸烧结腔室5的箱体6，一用于对拉伸烧结腔室5进行加热的温控部件7，拉伸烧结腔室5内的工作温度环境为220-240℃。温控部件7可以采用目前市场上常使用的电加热管或其他可以加热的电加热元件，安装的数量跟位置没有具体限定，以达到拉伸烧结腔室5的温度为准。在箱体6上设置有用于密封拉伸烧结腔室5的门体，为了清楚表达本申请箱体6内的技术特征，该门体在附图中并未给出。为了确保拉伸烧结腔室5内的温度均衡，在拉伸烧结腔室5内安装有两个用于平衡整个拉伸烧结腔室5内温度的循环热风机8，循环热风机8安装在拉伸烧结腔室5内的对角线位置。在箱体6的一侧设置有用于向拉伸烧结腔室5内输送ptfe薄膜9的放卷装置10，另一侧设置有用于将拉伸烧结定型后的ptfe薄膜9输出并向裂膜开纤装置2输送的第一辊组11，沿ptfe薄膜9的输送方向，在拉伸烧结腔室5内设置有多个用于对ptfe薄膜9进行恒力拉伸处理的拉伸辊组件12，以及驱动拉伸辊组件12匀速转动的第三动力机构，第三动力机构可以选择伺服电机与齿轮、链条配合的传动方式，用来驱动拉伸辊组件12匀速转动，该传动机构为现有技术，在此不多赘述。

如图3所示，裂膜开纤装置2包括分别设置于进料端15和出料端16的用于输送ptfe薄膜9的两个牵引导向辊组17，沿ptfe薄膜9的输送方向依次设置有用于将ptfe薄膜9进行开纤的预开纤辊18及二次开纤辊19，其中，预开纤辊18包括两对带有针布的用于对ptfe薄膜9进行刺孔预开纤的小刺辊20，二次开纤辊19包括一个带有针布的用于对经过预开纤的ptfe薄膜9进行进一步开纤的大刺辊21，预开纤辊18采用针状辊，每平方厘米小刺辊20上排布20～50针，二次开纤辊19每平方厘米大刺辊21上排布35～80针。当然，根据实际纤维的用途，调整获得不同的开纤要求，预开纤辊18及二次开纤辊19可以采用“针+针”式或“针+刀”式开纤方式，也就是说，二次开纤辊用刀片结构替代针布，每厘米辊筒上交叉排布30～60个片刀。

为了能够及时将开纤过程中产生的细小纤维进行收集，减少在二次开纤辊19上的缠绕，在大刺辊21外部安装有一个用于防止纤维絮乱飞且保护工人操作安全的遮挡防护罩22，在遮挡防护罩22内，靠近大刺辊21与ptfe薄膜9接触的位置下方，设置有一用于将ptfe薄膜9开纤时产生的多余细小纤维进行收集的离心风机23，以及用于收集吸附细小纤维的可拆卸的收集板24，在裂膜开纤装置2内分别安装驱动预开纤辊18及二次开纤辊19匀速转动的第四动力机构。第四动力机构同样为本领域的现有技术，可同时驱动牵引导向辊组17转动，也可单独设置牵引导向辊组17的驱动机构，伺服电机与齿轮、链条或者带轮、皮带的传动方式，在附图中并未标记。为了确保ptfe薄膜9在开纤时获得的纤维能够更加均匀，预开纤辊18及二次开纤辊19的转动方向与ptfe薄膜9的运动方向设置一致。

如图4所示，二次热拉伸装置3包括一热拉伸箱体25，在热拉伸箱体25内设置有用于将ptfe长丝细纤维束13进行拉伸的拉伸辊组26，以及用于对热拉伸箱体25进行加热的电加热元件27，电加热元件27可以采用目前市场上常使用的电加热管或电热丝。拉伸辊组26的二次热拉伸倍数为0.1～3倍，热拉伸箱体25内温度为220～320℃。

如图5、6所示，加捻卷绕装置4包括加捻机构28及与加捻机构28配合的将形成的加捻纱14收卷的卷绕机构29，加捻机构28包括一沿水平方向设置的具有腔体30的加捻筒体31，以及用于驱动加捻筒体31沿其轴向匀速转动的第一动力机构，在加捻筒体31上开设有与腔体30连通的加捻孔32，沿加捻筒体31的轴线方向在加捻筒体31上偏离其轴线位置设置有与加捻筒体31同步转动的加捻杆33，加捻杆33的内部具有一允许ptfe长丝细纤维束13自腔体30穿入从加捻孔33穿出并缠绕于加捻筒体31外部后进入加捻杆33内的两端开口的空腔34。ptfe长丝细纤维束13从加捻孔32穿出后，在加捻筒体31的圆柱形表面上绕3/4圈后，进入加捻杆33的空腔34内。在加捻筒体31上安装有与加捻杆33对称的配重平衡杆35。在加捻杆33的端部，靠近卷绕机构29的位置，设置有用于将自空腔34输出的加捻完成的加捻纱14均匀缠绕到卷绕机构23上的导向部件36，卷绕机构29包括与加捻筒体31同轴设置的纱线筒管37，以及当加捻筒体31转动时驱动纱线筒管沿其轴向匀速往复移动的第二动力机构。其中，导向部件36包括一端设于加捻杆33上、另一端与纱线筒管37的表面弹性压紧连接的导向杆38，在导向杆38与纱线筒管37的接触端设置有压紧部件39，在压紧部件39上开设有一用于将加捻完成的加捻纱14缠绕在导向杆38表面并导向加捻纱14压紧并均匀缠绕到纱线筒管37上的压接孔40，当纱线筒管37往复移动时压紧部件39沿纱线筒管37的表面相对滑动连接。捻纱14缠绕在导向杆38表面2-3圈。第一动力机构与第二动力机构均为目前常用的电机、齿轮、伸缩轴等部件，为现有技术，在此不多赘述。加捻筒体31的转速设置为60-600r/min，纱线筒管37的往复移动速度为2-20cm/min。

为了保证加捻质量，本发明二次热拉伸装置3的输出端或加捻卷绕装置4的输入端设置有一驱动ptfe长丝细纤维束13沿倾斜方向进入加捻筒体31的腔体30内的控制部件。该控制部件包括用于改变ptfe长丝细纤维束13输送方向的导向辊轮41。ptfe长丝细纤维束13沿倾斜方向进入加捻筒体31的腔体30内的最佳加捻倾斜角度设置为20～50°。

如图1-5所示，为了提高加捻纱的生产效率，本申请可以同时对两组ptfe薄膜进行拉伸烧结、裂膜开纤、二次热拉伸及加捻卷绕处理。当然，根据实际生产的需要以及设备、厂房的设计要求，可以设置一组或多组同时进行，不受本申请技术方案的限定。

本发明ptfe裂膜纤维加捻纱全自动生产工艺，包括如下步骤：

(1)、手动将ptfe薄膜9经放卷装置10穿入箱体6内并顺序缠绕至拉伸辊组件12上，与第一辊组11连接，温控部件7启动并加热至拉伸烧结腔室5所需温度，第三动力机构启动，拉伸辊组件12运转，设备正常运行；

(2)、经拉伸烧结后的ptfe薄膜9从拉伸烧结装置1的第一辊组11输出，从进料端15经牵引导向辊组17进入裂膜开纤装置2，将ptfe薄膜9置于预开纤辊18及二次开纤辊19上，启动第四动力机构，同时启动离心风机23，预开纤辊18及二次开纤辊19匀速转动，先经预开纤辊18进行预开纤，再经过二次开纤辊19进行二次开纤，形成ptfe长丝细纤维束13，最终经过出料端16的牵引导向辊组17输出进入二次热拉伸装置3；

(3)、启动电加热元件27加热至热拉伸箱体25所需温度，然后ptfe长丝细纤维束13进入热拉伸箱体25，拉伸辊组26对ptfe长丝细纤维束13进行拉伸；

(4)、将ptfe长丝细纤维束13自加捻筒体31的腔体30开口处倾斜穿入，从加捻孔32穿出并缠绕于加捻筒体31外部后进入加捻杆33内，然后将加捻完成的加捻纱14缠绕在导向杆38表面并导向加捻纱14压紧并均匀缠绕到纱线筒管37上的压接孔40，并缠绕在纱线筒管37上，启动第二动力机构，纱线筒管37沿其轴向匀速往复移动，加捻纱14连续、均匀向纱线筒管37上缠绕，卷绕成筒。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。