专利名称：一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置的制作方法
技术领域：
属高分子材料领域，涉及高分子材料加工技术。确切地说是涉及一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置。
背景技术：
对位芳纶纤维也称聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，对位芳纶是当今世界三大高性能纤维中用途最广、需求量最大的有机纤维，对位芳纶被材料界称为“百变金刚”，其用途非常广泛，尤其是在光缆增强领域，使用十分普遍。目前在ADSS光缆和特种野战光缆增强领域能够使用的增强纤维有1.聚对苯撑苯并双噁唑纤维(ΡΒ0纤维)，它的物理机械性能是对位芳纶的两倍，但由于目前产量少，价格高，很少应用在光缆增强领域；2.对位芳纶纤维(PPTA纤维)，价格比PBO纤维低很多，成 为ADSS光缆、特种野战光缆和部分FTTH光缆增强纤维的首先，但由于光纤在使用过程中伸长率一般不能超过1%，使得目前对位芳纶纤维增强时的强度利用率不高，以Kevlar为例，Kevlar29在用作光缆增强时，强度利用率只有27. 7%,kevlar49在用作光缆增强时，强度利用率41. 7%，如能提高对位芳纶纤维在光缆增强时的强度利率，就意味着可以节省对位芳纶纤维的使用量，从而可以降低光缆的生产成本。增强纤维的强度利用率计算方法如下采用ASTM D885-2004标准测定纤维的机械性能，得到纤维发生1%应变时的应力和纤维拉伸断裂应力，然后按照以下公式计算，强度利用率=(纤维发生1%应变时的应力/纤维拉伸断裂应力)X 100%。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置。本实用新型采取的技术方案如下一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置，其装置的连接关系是低模量对位芳纶纤维通过放丝机，以一定速度连续进入预热干燥机中进行预热干燥，预热干燥后的对位芳纶纤维然后进入高温热处理炉中，进行高温紧张热处理，处理后的对位芳纶纤维经过牵伸机后冷却至室温，冷却后的对位芳纶纤维通过上油机上油，经卷绕机卷绕成丝筒；熔盐槽中的固体熔盐，经加热器加热成液态盐后，经熔盐输送泵输送至换热器中，然后再进入高温热处理炉的夹套层入口端，通过高温热处理炉的夹套层后，由高温热处理炉的夹套层出口端流回至熔盐槽中；高纯氮气在输送风机的作用下进入换热器中进行加热，加热后的高纯氮气进入高温热处理炉芯层的入口端，在输送风机的吸力下通过高温热处理炉芯层后，经出口端回流至输送风机中反复使用。本发明实用新型的积极效果是(I)是一种可大规模采用的提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装[0011] (2)该装置对模量< 750 cN/dtex的对位芳纶纤维均适用，且模量越低效果越显(3)采用该装置处理过的对位芳纶纤维，在用作光缆增强时，强度利用率最低可提闻5%,最闻可提闻30%ο
图1为本实用新型的装置结构图具体实施方式
现结合附图对本实用新型的装置结构作进一步说明。一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置，其装置的连接关系是放丝机(I)的输出端与预热干燥机(2)的输入端相接，预热干燥机(2)的输出端与高温热处理炉(3)的输入端相接，高温热处理炉(3)的输出端与牵伸机(4)的输入端相接，牵伸机(4)的输出端与卷绕机(6)的输入端之间连接着上油机(5);熔盐槽(11)底部带有加热器(10)，熔盐槽(11)底部顶部装有熔盐输送泵(9)，在熔盐槽(11)的输出端与高温热处理炉(3)的夹套层入口端之间连接着换热器(8)，高温热处理炉(3)的夹套层出口端与熔盐槽(11)的回流端相连；输送风机(7)的输出端与换热器(8)的壳程输入端相连,换热器(8)的壳程输出端与高温热处理炉(3)的芯层入口端相连，高温热处理炉(3)的芯层出口端与输送风机
(7)的输入端相接。所述的预热干燥机(2)辊数采用5辊或7辊，优选为7辊。所述的预热干燥机(2)加热方式采用水蒸汽辊内加热或电加热，优选为水蒸汽辊内加热。所述的高温热处理炉(3)加热方式采用液态盐夹套加热。所述的高温热处理炉(3)安装方式为垂直安装。所述的牵伸机(4)带有辊内循环水冷系统，循环水的控制温度为20°C 25°C。所述的上油机(5)采用油辊上油或喷淋上油，优选为油辊上油。所述的换热器(8)为管壳式换热器。实施案例。实施例1 :取少量未采用本发明方法处理过的低模量对位芳纶纤维，按照ASTM D885-2004标准进行机械性能测定，测得拉伸弹性模量为350 cN/dtex, 1%应变时应力为8. OlcN和纤维断裂时应力为35. 34cN,并按强度利用率=(纤维发生1%应变时的应力/纤维拉伸断裂应力)X 100%计算，得到该纤维在用作光缆增强时强度利用率=22. 6%，上述对位芳纶纤维通过放丝机(1)，以200m/min的速度进入预热干燥机(2)中进行160°C预热干燥，预热干燥机(2)采用7辊式辊内水蒸汽加热，预热干燥后的纤维在纯度为99. 99%的高纯氮气保护下进入垂直安装的高温热处理炉(3)中进行高温紧张热处理，热处理温度为525°C，纤维紧张张力为拉伸断裂强力的8%，高温紧张热处理时间为2. 5秒钟，然后经过牵伸机(4)冷却至室温，通过上油机(5)上油，上油机采用油辊上油，纤维上油率为1%，最后上油后的纤维经卷绕机(6)卷绕成筒。所得纤维按照ASTM D885-2004标准进行机械性能测定，测得拉伸弹性模量为850 cN/dtex, 1%应变时应力为16. 25cN和纤维断裂时应力为31.52cN，并按强度利用率=(纤维发生1%应变时的应力/纤维拉伸断裂应力)X 100%计算，得到该纤维在用作光缆增强时强度利用率=51. 6%，相比未经过该发明方法处理时，强度利用率提高了 29%。实施例2 取少量未采用本发明方法处理过的低模量对位芳纶纤维，按照ASTM D885-2004标准进行机械性能测定，测得拉伸弹性模量为490 cN/dtex, 1%应变时应力为9. 87cN和纤维断裂时应力为35. 57cN,并按强度利用率=(纤维发生1%应变时的应力/纤维拉伸断裂应力)X 100%计算，得到该纤维在用作光缆增强时强度利用率=27. 7%，上述对位芳纟仑纤维通过放丝机(I),以250m/min的速度进入预热干燥机(2)中进行150°C预热干燥，预热干燥机(2)采用7辊式辊内水蒸汽加热，预热干燥后的纤维在纯度 为99. 99%的高纯氮气保护下进入垂直安装的高温热处理炉(3)中进行高温紧张热处理，热处理温度为525°C，纤维紧张张力为拉伸断裂强力的8%，高温紧张热处理时间为2秒钟，然后经过牵伸机(4)冷却至室温，通过上油机(5)上油，上油机采用油辊上油，纤维上油率为1%，最后上油后的纤维经卷绕机(6)卷绕成筒。所得纤维按照ASTM D885-2004标准进行机械性能测定，测得拉伸弹性模量为820 cN/dtex, 1%应变时应力为15. 92cN和纤维断裂时应力为31. 71cN，并按强度利用率=(纤维发生1%应变时的应力/纤维拉伸断裂应力)X 100%计算，得到该纤维在用作光缆增强时强度利用率=50. 2%，相比未经过该发明方法处理时，强度利用率提高了 22. 5%。实施例3 取少量未采用本发明方法处理过的低模量对位芳纶纤维，按照ASTM D885-2004标准进行机械性能测定，测得拉伸弹性模量为740 cN/dtex, 1%应变时应力为14. 83cN和纤维断裂时应力为36. 07cN,并按强度利用率=(纤维发生1%应变时的应力/纤维拉伸断裂应力)X 100%计算，得到该纤维在用作光缆增强时强度利用率=41. 1%，上述对位芳纶纤维通过放丝机(1)，以250m/min的速度进入预热干燥机(2)中进行170°C预热干燥，预热干燥机(2)采用7辊式辊内水蒸汽加热，预热干燥后的纤维在纯度为99. 99%的高纯氮气保护下进入垂直安装的高温热处理炉(3)中进行高温紧张热处理，热处理温度为525°C，纤维紧张张力为拉伸断裂强力的5%，高温紧张热处理时间为2秒钟，然后经过牵伸机(4)冷却至室温，通过上油机(5)上油，上油机采用油辊上油，纤维上油率为1%，最后上油后的纤维经卷绕机(6)卷绕成筒。所得纤维按照ASTM D885-2004标准进行机械性能测定，测得拉伸弹性模量为1050 cN/dtex, 1%应变时应力为16. 62cN和纤维断裂时应力为35. 71cN，并按强度利用率=(纤维发生1%应变时的应力/纤维拉伸断裂应力)X 100%计算，得到该纤维在用作光缆增强时强度利用率=46. 5%，相比未经过该发明方法处理时，强度利用率提高了 5. 4%。
权利要求1.一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置，其装置的连接关系是 放丝机(I)的输出端与预热干燥机(2)的输入端相接，预热干燥机(2)的输出端与高温热处理炉(3)的输入端相接，高温热处理炉(3)的输出端与牵伸机(4)的输入端相接，牵伸机(4)的输出端与卷绕机(6)的输入端之间连接着上油机(5);熔盐槽(11)底部带有加热器(10)，熔盐槽(11)底部顶部装有熔盐输送泵(9)，在熔盐槽(11)的输出端与高温热处理炉(3)的夹套层入口端之间连接着换热器(8)，高温热处理炉(3)的夹套层出口端与熔盐槽(11)的回流端相连；输送风机(7)的输出端与换热器(8)的壳程输入端相连,换热器(8)的壳程输出端与高温热处理炉(3)的芯层入口端相连，高温热处理炉(3)的芯层出口端与输送风机(7) 的输入端相接。
2.根据权利要求1所述的一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置，其特征在于所述的预热干燥机(2)辊数采用5辊或7辊。
3.根据权利要求1所述的一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置，其特征在于所述的预热干燥机(2)加热方式采用水蒸汽辊内加热或电加热。
4.根据权利要求1所述的一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置，其特征在于所述的高温热处理炉(3)加热方式采用液态盐夹套加热。
5.根据权利要求1所述的一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置，其特征在于所述的高温热处理炉(3)安装方式为垂直安装。
6.根据权利要求1所述的一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置，其特征在于所述的牵伸机(4)带有辊内循环水冷系统，循环水的控制温度为20°C 25°C。
7.根据权利要求1所述的一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置，其特征在于所述的上油机(5)采用油辊上油或喷淋上油。
8.根据权利要求1所述的一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置，其特征在于所述的换热器(8)为管壳式换热器。
专利摘要本实用新型涉及一种提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置，属高分子材料领域。其特征在于该装置包含预热干燥装置、高温紧张热处理装置及熔盐加热和输送装置。采用该装置，能显著提高对位芳纶纤维在光缆增强中的强度利用率，最低可提高5%，是一种适合工业化生产时采用的提高对位芳纶纤维在光缆增强中强度利用率的装置。
文档编号D02J3/18GK202849662SQ201220508470
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月2日 优先权日2012年10月2日
发明者刘岳新, 罗丹, 韩璐, 龚勇明 申请人:上海会博新材料科技有限公司