一种超高分子量聚乙烯短纤纯纺纱的生产方法
【专利说明】一种超高分子量聚乙烯短纤纯纺纱的生产方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明属于特种高性能纱线加工领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯短纤纯纺纱的生产方法。
【背景技术】
[0003]超高分子量聚乙烯纤维是继芳纶、碳纤维后的一种高性能纤维材料，也是目前产业化应用的强度最高的合成纤维之一，除了高强度和高模量外，超高分子量聚乙烯纤维还具有密度低、抗冲击、耐切割的优点，密度只有0.97g/cm3，低于多数合成纤维，同时其化学稳定性、耐光性和耐低温性都非常优异，因此有非常广泛的用途，如应用于安全防护、航海、渔业、体育用品等领域，产品包括防弹用UD布、防刺服面料、防切割手套、各类绳索、渔网等，但这些产品基本为长丝制品，相比之下超高分子量聚乙烯短纤维和纱线的产品开发与应用较为少见，这主要与市场需求、成本等因素有关，但从使用角度来看，短纤维和纱线产品也有其优点，比如自由度更高，可以在各种基体中均匀分散，适合于做复合材料增强骨架，其纱线产品不易勾丝，而且具有柔软、触感良好等特点。近年来，国内超高分子量聚乙烯纤维的产能扩张很快，生产企业数量及规模都在不断增加，且增速远超传统长丝市场的需求，市场竞争较为激烈，超高分子量聚乙烯短纤化、民用化是其发展趋势。
[0004]但和长丝相比，超高分子量聚乙烯短纤纱线，一方面是纱线的强度比长丝低一些，另一方面是超高分子量聚乙烯短纤维的纺纱加工技术难度较大，主要表现在静电问题和强度过高。因为超高分子量聚乙烯纤维的回潮率为0，使其在纺纱过程中易产生静电，缠绕机件，造成生产困难；超高分子量聚乙烯纤维强度高、熔点低、耐切割，使得其纺纱过程中容易对器材造成损伤且接头困难。为此在纺制超高分子量聚乙烯短纤纱时必须相应技术措施方可实现。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了解决现有纺纱技术的不足，本发明提供了一种超高分子量聚乙烯短纤纱线的纺纱技术，将纺出来超高分子量聚乙烯短纤纱线用于高强防刺防切割等特种高性能面料与产品的开发，扩大其应用范围与领域。
[0006]技术方案:一种超高分子量聚乙烯短纤纯纺纱，采用超高分子量聚乙烯短纤维作为原料经原料前处理、开清棉、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒等工序纺制而成。其单纱线密度有 14.8tex、18.5tex、24.6tex、29.5tex、36.9tex、45.4tex 等，质量控制指标为单强变系数(CV值)小于6.5%、平均单纱断裂强度大于115cN/tex、断裂伸长率大于7%、乌氐特条干(CV值)小于14.5%。
[0007]作为优化:所用的超高分子量聚乙烯短纤维规格为:线密度为1.21-1.67dtex，长度为31-38mm ;所述的超高分子量聚乙稀短纤维的强力范围为25_30cN/dtex。
[0008]作为优化:其单纱线密度有14.8tex、18.5tex、24.6tex、29.5tex、36.9tex、45.4tex，质量控制指标为单强变系数(CV值)小于6.5%、平均单纱断裂强度大于115cN/tex、断裂伸长率大于7%、乌氐特条干(CV值)小于14.5% ;并可根据后续产品开发需要进行单纱合股并捻成股线。
[0009]一种所述的超高分子量聚乙烯短纤纯纺纱的生产方法，其具体纺纱实施步骤如下:工艺流程:原料预处理一开清棉一梳棉一并条一粗纱一细纱一络筒，采用的设备型号:FA002 — FA022 — FA106A — A062 — FA046 — FA141 — FA201 — FA306 — FA306 (带自调匀整)一FA491 — FA506 —村田 N0.21。
[0010]作为优化:原料预处理为抗静电剂的用量为纤维重量的1.5%~3%，油水比为1:(8-10)。喷洒完毕后，堆置24小时以上再使用，以便抗静电剂乳化液均匀渗透，使纤维含水率达 10-15%。
[0011]作为优化:开清棉工艺为:棉卷干定量390~400g/m，棉卷重量在13kg左右，梳针滚筒速度500~600r/min，综合打手800?900r/min。抓棉打手刀片伸出肋条2~3mm，抓棉打手小车每次下降3~5mm，开棉机梳针打手与给棉罗拉之间的隔距为10?12mm，打手~尘棒隔距为16X 18X20X22.5mm，清棉机打手与给棉罗拉之间的隔距为8?10mm，打手~尘棒隔距为(11?15)mmX (20?22)mm。成卷机棉卷罗拉速度10~13r/min。
[0012]作为优化:梳棉工艺主要参数:生条定量18~20g/5m，锡林速度300~330r/min，盖板速度采较低速度80~90mm/min，刺辊速度700~900r/min，道夫速度10~30 r/min，锡林~盖板梳理隔距比纺棉时大(14、13、12、12、13英丝)，后车肚以减少落棉为原则。
[0013]作为优化:并条工艺参数配置为:熟条定量18~20g/5m，出条速度100~200m/min。
[0014]作为优化:粗纱主要工艺参数配置:捻系数(50?80)比棉纺纱小，锭速500~700r/mino
[0015]作为优化:细纱工序主要工艺参数配置:捻系数为290?380 ;钳口隔距为2.5~3mm左右，偏小掌握；后牵伸倍数为(1.14?1.50)，较棉纺大。
[0016]所述各道工序纺纱工艺原则如下:
(1)原料预处理:为了减少超高分子量聚乙烯短纤维在纺纱过程中的静电及缠绕纺纱器件，先使用抗静电剂乳化液喷洒在初步开松后的超高分子量聚乙烯短纤维上。抗静电剂的用量为纤维重量的1.5%~3%，油水比为1: (8~10);喷洒完毕后，堆置24小时以上再使用，以便抗静电剂乳化液均匀渗透，使纤维含水率达10-15% ；
(2)开清棉:由于超高分子量聚乙烯短纤维强度特别高、弹性好，因此，开清棉工艺采取“勤抓少抓、多梳轻打、少落纤维、放慢速度”的原则，“勤抓少抓”是为了提高开松度，且为混合均匀创造条件；“多梳轻打”的“多梳”是纺化纤的基本原则，“轻打”即开松打手使用梳针打手，梳针打手的速度不宜太快，开松隔距适当放大，这样既能减少静电影响，又可延长梳针使用寿命；“少落纤维”是纺化纤的基本原则，故尘棒之间的隔距采取减小；“放慢速度”是指成卷机的输出速度应适当减慢，以利于正常生产和成卷质量；
(3)梳棉:超高分子量聚乙烯短纤维强度特别高、弹性好，为了保证生条质量，延长针布寿命，减少静电的影响，应采用“稍大的梳理隔距、稍低的锡林速度、减少落棉、出条速度较低、稍轻的生条定量”的原则；
(4)并条:针对超高分子量聚乙烯纤维回潮率为0，强力大，纤维弹性好等特点，并条工序采用“重加压，大隔距，轻定量，低速度”的工艺原则，减少生产中的“三绕”和堵塞现象。并条速度不要太高；
(5)粗纱:粗纱工序工艺采用“低速度，大隔距，重加压，捻系数适当”的工艺原则，捻系数的选择既要保证粗纱成形与细纱退绕时，不至于产生意外牵伸，又有利于细纱后区牵伸中纤维的控制，避免细纱出“硬头”现象；
(6)细纱:细纱工序要注意成纱捻系数的选择，要与纱线用途相适应，并满足成纱质量的要求。由于超高分子量聚乙烯纤维强度很大，所以捻系数比纺棉时要小15~30%。一般针织纱的成纱捻系数290~350，机织纱在350?380左右，且随着纺纱支数的不同而不同，纺粗支纱，捻系数可小些，纺细支纱，捻系数增大。由于超高分子量聚乙烯纤维具有较低的熔点，钢丝圈速度不宜过高，并选择合适的钢丝圈重量防止产生毛羽，以保证成纱的质量。因成纱强度大，挡车工在细纱断头后接头时，不能按正常操作那样容易掐断头，为此采用单锭铩车装置，以方便操作。
[0017]有益效果:本发明采用超高分子量聚乙烯短纤维作为原料经原料前处理、开清棉、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒等工序纺制而成，在纺纱各工序中进行了合理工艺配置，并针对超高分子量聚乙烯短纤维强力高、易起静电等特点采取了相应的技术措施，从而纺纱顺利实施。其质量控制指标为单强变系数(CV值)小于6.5%、平均单纱断裂强度大于115CN/tex、断裂伸长率大于7%、乌氐特条干(CV值)小于14.5%，并可根据后续产品开发需要进行单纱合股并捻成股线，用于高强防刺防切割等特种高性能面料与产品的开发，扩大其应用范围与领域。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。
[0019]具体实施例一:
一种超高分子量聚乙烯短纤纯纺纱，采用超高分子量聚乙烯短纤维作为原料经原料前处理、开清棉、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒等工序纺制而成。其单纱线密度有14.8tex、18.5tex、24.6tex、29.5tex、36.9tex、45.4tex 等，质量控制指标为单强变系数(CV 值)小于6.5%、平均单纱断裂强度大于115cN/tex、断裂伸长率大于7%、乌氐特条干(CV值)小于 14.5%ο
[0020]所用的超高分子量聚乙烯短纤维规格为:线密度为1.21dtex，长度为31mm ;所述的超高分子量聚乙稀短纤维的强力范围为25cN/dtex。
[0021]其单纱线密度有14.8tex、18.5tex、24.6tex、29.5tex、36.9tex、45.4tex，质量控制指标为单强变系数(CV值)小于6.5%、平均单纱断裂强度大于115cN/tex、断裂伸长率大于7%、乌氐特条干(CV值)小于14.5% ;并可根据后续产品开发需要进行单纱合股并捻成股线。
[0022]一种所述的超高分子量聚乙烯短纤纯纺纱的生产方法，其具体纺纱实施步骤如下:工艺流程:原料预处理一开清棉一梳棉一并条一粗纱一细纱一络筒，采用的设备型号:FA002 — FA022 — FA106A — A062 — FA046 — FA141 — FA201 — FA306 — FA306 (带自调匀整)一FA491 — FA506 —村田 N0.21。
[0023]原料预处理为抗静电剂的用量为纤维重量的1.5%，油水比为1:8。喷洒完毕后，堆置24小时以上再使用，以便抗静电剂乳化液均匀渗透，使纤维含水率达10%。
[0024]开清棉工艺为:棉卷干定量390g/m，棉卷重量在13kg左右，梳针滚筒速度500r/min，综合打手800r/min。抓棉打手刀片伸出肋条2mm，抓棉打手小车每次下降3mm，开棉机梳针打手与给棉罗拉之间的隔距为10mm，打手~尘棒隔距为16X 18X20X22.5mm，清棉机打手与给棉罗拉之间的隔距为8mm，打手~尘棒隔距为llmmX20mm。成卷机棉卷罗拉速度10r/mino
[0025]梳棉工艺主要参数:生条定量18g/5m，锡林速度300r/min，盖板速度采较低速度80mm/min,刺棍速度700r/min，道夫速度10r/min，锡林~盖板梳理隔距比纺棉时大(14、13、
12、12、13英丝)，后车肚以减少落棉为原则。
[0026]并条工艺