一种玄武岩纤维缆绳的制备方法与流程

文档序号:11821660阅读:625来源:国知局
本发明涉及玄武岩纤维缆绳制备的
技术领域
,特别是一种玄武岩纤维缆绳的制备方法。
背景技术
:现有的缆绳有丙纶长丝、涤纶复合丝、高分子聚乙烯、夜光绳索、芳纶绳索、化纤网络、尼龙单丝复合绳索等。不同材料的缆绳具有不同的特性,其主要特点如下:1、尼龙绳强度大、柔软、弹性好、耐腐蚀、抗疲劳性强。但是摩擦后静电大、易脏;吸水性强,不耐风雨日晒。2、乙纶绳耐低温,吸水性小(0.1%),能浮于水面,但是不耐高温。手感与白棕绳相似。3、维尼龙绳耐低温、耐腐蚀、抗日晒、但是吸水性强、回弹性差。4、涤纶绳耐腐蚀、耐气候性较好、强度大、吸水率小,在航海中多用作拖绳。5、丙纶绳综合性能好,也是现在最为常用的海船缆绳,但是同样存在耐热性差的缺点。现有的专利文献CN101531806(一种聚苯二甲酸乙二醇脂/玄武岩纤维复合材料及其制备方法2009.9.16)和CN103044877A(一种含改性玄武岩纤维和聚合物的复合材料及其制备方法2013.04.17)均揭示了一种利用玄武岩纤维作为增强体用于制作复合材料的制备方法,但我们对上述制备方法获得复合材料产品以及市面上出现的由连续玄武岩纤维复合材料进行性能测试,测试结果表明,不同工艺条件对复合材料的力学性能有很大的影响,主要表现在玄武岩纤维材料体系的组成、纤维表面处理的选择以及复合材料的结构等方面,而现有的复合材料在力学性能上还有待加强,为此,本发明专门提出了一种玄武岩纤维复合筋的制备方法。技术实现要素:本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种制备工艺简单、制作出的缆绳强度高、吸湿性低、耐酸碱腐蚀、特别适用于系结船舶的多股绳索的玄武岩纤维缆绳的制备方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种玄武岩纤维缆绳的制备方法,它包括以下步骤:S1、将玄武岩矿石送入熔炉内,提升熔炉内的温度至1450~1500℃,通过1450~1500℃的高温对玄武岩矿石进行熔化;S2、经S1熔化后的高温玄武岩熔融液,通过陶瓷漏板高速拉制而成纤维直径为5~25μm的连续玄武岩纤维;S3、利用涂油器在步骤S2中的玄武岩纤维表面均匀涂覆浸润剂,增强玄武岩纤维的柔韧性;S4、将连续玄武岩纤维送入烘箱内进行分段式烘干,前段烘干从30℃升温到90℃,随后以90℃的温度保温60min;中段烘干从90℃升温到105℃,随后以105℃保温90min;后段烘干从105℃升温到115℃,以115℃保温150min,以将玄武岩纤维表面上的水分彻底蒸干,从而制得连续玄武岩纤维;S5、加捻处理,将步骤S4中的玄武岩纤维工装在加捻机上,通过加捻机对玄武岩纤维进行加捻处理,在加捻过程中沿玄武岩纤维的轴向方向上喷射水雾或水滴,水滴使叉状的边毛倾斜并依附在玄武岩纤维上,因此有效防止了在玄武岩纤维上起毛影响缆绳的强度,从而实现了对玄武岩纤维进行加捻处理,加捻后单丝玄武岩纤维的强度高达0.6~0.7N/tex;S6、制股处理,取用多根经过加捻后的玄武岩纤维,再利用制股机将多根玄武岩纤维捻成一股,从而实现了对玄武岩纤维进行制股;S7、取用多股步骤S5中的玄武岩纤维,再将多股相互绞合或编制成绳,在绞合过程中,往每股之间喷射水,以避免疏散,从而实现了玄武岩纤维缆绳的制备。本发明具有以下优点:(1)制备工艺简单、制作出的缆绳强度高、吸湿性低、耐酸碱腐蚀、特别适用于系结船舶。(2)本发明采用陶瓷漏板代替铂铑合金漏板,耐1000℃以上高温,而且成本低。具体实施方式下面本发明做进一步的描述,本发明的保护范围不局限于以下所述:实施例一:一种玄武岩纤维缆绳的制备方法,它包括以下步骤:S1、将玄武岩矿石送入熔炉内,提升熔炉内的温度至1450~1500℃,通过1450~1500℃的高温对玄武岩矿石进行熔化;S2、经S1熔化后的高温玄武岩熔融液,通过陶瓷漏板高速拉制而成纤维直径为5μm的连续玄武岩纤维;S3、利用涂油器在步骤S2中的玄武岩纤维表面均匀涂覆浸润剂,增强玄武岩纤维的柔韧性;S4、将连续玄武岩纤维送入烘箱内进行分段式烘干,前段烘干从30℃升温到90℃,随后以90℃的温度保温60min;中段烘干从90℃升温到105℃,随后以105℃保温90min;后段烘干从105℃升温到115℃,以115℃保温150min,以将玄武岩纤维表面上的水分彻底蒸干,从而制得连续玄武岩纤维;S5、加捻处理,将步骤S4中的玄武岩纤维工装在加捻机上,通过加捻机对玄武岩纤维进行加捻处理,在加捻过程中沿玄武岩纤维的轴向方向上喷射水雾或水滴,水滴使叉状的边毛倾斜并依附在玄武岩纤维上,因此有效防止了在玄武岩纤维上起毛影响缆绳的强度,从而实现了对玄武岩纤维进行加捻处理,加捻后单丝玄武岩纤维的强度高达0.6N/tex;S6、制股处理,取用多根经过加捻后的玄武岩纤维,再利用制股机将多根玄武岩纤维捻成一股,从而实现了对玄武岩纤维进行制股;S7、取用多股步骤S5中的玄武岩纤维,再将多股相互绞合或编制成绳,在绞合过程中,往每股之间喷射水,以避免疏散,从而实现了玄武岩纤维缆绳的制备。实施例二:一种玄武岩纤维缆绳的制备方法,它包括以下步骤:S1、将玄武岩矿石送入熔炉内,提升熔炉内的温度至1450~1500℃,通过1450~1500℃的高温对玄武岩矿石进行熔化;S2、经S1熔化后的高温玄武岩熔融液,通过陶瓷漏板高速拉制而成纤维直径为17μm的连续玄武岩纤维;S3、利用涂油器在步骤S2中的玄武岩纤维表面均匀涂覆浸润剂,增强玄武岩纤维的柔韧性;S4、将连续玄武岩纤维送入烘箱内进行分段式烘干,前段烘干从30℃升温到90℃,随后以90℃的温度保温60min;中段烘干从90℃升温到105℃,随后以105℃保温90min;后段烘干从105℃升温到115℃,以115℃保温150min,以将玄武岩纤维表面上的水分彻底蒸干,从而制得连续玄武岩纤维;S5、加捻处理,将步骤S4中的玄武岩纤维工装在加捻机上,通过加捻机对玄武岩纤维进行加捻处理,在加捻过程中沿玄武岩纤维的轴向方向上喷射水雾或水滴,水滴使叉状的边毛倾斜并依附在玄武岩纤维上,因此有效防止了在玄武岩纤维上起毛影响缆绳的强度,从而实现了对玄武岩纤维进行加捻处理,加捻后单丝玄武岩纤维的强度高达0.65N/tex;S6、制股处理,取用多根经过加捻后的玄武岩纤维,再利用制股机将多根玄武岩纤维捻成一股,从而实现了对玄武岩纤维进行制股;S7、取用多股步骤S5中的玄武岩纤维,再将多股相互绞合或编制成绳,在绞合过程中,往每股之间喷射水,以避免疏散,从而实现了玄武岩纤维缆绳的制备。实施例三:一种玄武岩纤维缆绳的制备方法,它包括以下步骤:S1、将玄武岩矿石送入熔炉内,提升熔炉内的温度至1450~1500℃,通过1450~1500℃的高温对玄武岩矿石进行熔化;S2、经S1熔化后的高温玄武岩熔融液,通过陶瓷漏板高速拉制而成纤维直径为25μm的连续玄武岩纤维;S3、利用涂油器在步骤S2中的玄武岩纤维表面均匀涂覆浸润剂,增强玄武岩纤维的柔韧性;S4、将连续玄武岩纤维送入烘箱内进行分段式烘干,前段烘干从30℃升温到90℃,随后以90℃的温度保温60min;中段烘干从90℃升温到105℃,随后以105℃保温90min;后段烘干从105℃升温到115℃,以115℃保温150min,以将玄武岩纤维表面上的水分彻底蒸干,从而制得连续玄武岩纤维;S5、加捻处理,将步骤S4中的玄武岩纤维工装在加捻机上,通过加捻机对玄武岩纤维进行加捻处理,在加捻过程中沿玄武岩纤维的轴向方向上喷射水雾或水滴,水滴使叉状的边毛倾斜并依附在玄武岩纤维上,因此有效防止了在玄武岩纤维上起毛影响缆绳的强度,从而实现了对玄武岩纤维进行加捻处理,加捻后单丝玄武岩纤维的强度高达0.7N/tex;S6、制股处理,取用多根经过加捻后的玄武岩纤维,再利用制股机将多根玄武岩纤维捻成一股,从而实现了对玄武岩纤维进行制股;S7、取用多股步骤S5中的玄武岩纤维,再将多股相互绞合或编制成绳,在绞合过程中,往每股之间喷射水,以避免疏散,从而实现了玄武岩纤维缆绳的制备。制作出的玄武岩纤维缆绳具有以下技术特点:(1)强度极高,制备出的玄武岩纤维的单丝断裂强度达到0.6~0.7N/tex,远远高于丙纶的0.3~0.5N/tex,此外玄武纤维弹性模量也高达1x104kg/mm2,具有力学性能优异,因此制备出的玄武岩纤维缆绳在同等直径下比丙纶绳的极限拉力强近一倍。(2)耐高温和耐低温,玄武岩纤维是用天然的玄武岩矿石熔化拉丝而成,其本身就具有优良的耐高温耐低温的性能,其使用温度范围为-269~650℃,软化温度超过960℃,而丙纶的在100℃时收缩0~5%,在130℃时收缩5%~12%,软化点为140~195℃,熔点为160~177℃,因此在温度方面,制备出的玄武岩纤维缆绳比丙纶缆绳更加可靠。(3)不燃特性,玄武岩纤维的极限氧指数在70以上,属于不燃材料。如果突发火灾,玄武岩纤维缆绳不会扩大火灾规模,还可以起到阻燃灭火的功效。(4)极高的耐酸碱和耐腐蚀性能,玄武岩纤维化学稳定性极强,在酸、碱、盐等各种恶劣环境中都长期使用质量损失都极小,在极端恶劣条件下都能很好的工作,同时玄武岩纤维还具有优良的耐虫蛀、耐霉菌性和抗老化性能,在长期使用寿命方面比其他材料的缆绳要长很多。(5)低的吸湿性,玄武岩纤维的吸湿率仅为0.1%,它和乙纶相当,即便是长时间浸泡在海水中也不会为吸收海水而增加重量。由以上特点可知玄武岩纤维缆绳具有优良的耐酸碱、耐潮湿、抗老化、抗虫蛀等特点,明显优于其他各类缆绳材料,因此特别适用于系结船舶的多股绳索。表1为玄武岩矿石的化学组份表;表2为制作出的玄武岩纤维与同类纤维物理性能对比表;表3为制作出的玄武岩纤维与玻璃纤维的化学性能对比表。化学组份SiO2AL2O3F2O3CaOMgOTiO2Na2O其它杂质最低%45125430.92.52.0最高%6019151272.06.03.5表1性能玄武岩纤维E玻纤碳纤维芳纶纤维岩棉密度g/cm32.6~2.82.5~2.61.7~2.21.492.5使用温度℃-260~880-60~350最高2000℃最高250℃最高600℃弹性模量GPa79.3~93.172.5~75.5230~60070~140抗拉强度MPa3000~48003100~38003500~60002900~3400热传导系数m/k0.031~0.0380.034~0.0405~1850.04~0.130.034~0.048比体积电阻Ω*m1x10121x10112x10-53x1013吸音细数%0.9~0.990.8~0.93表2表3当前第1页1 2 3 
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