專利名稱：用于制備高強高模聚乙烯纖維的牽伸裝置和生產線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及纖維制備裝置，具體涉及一種用于制備高強高模聚乙烯纖維的牽
伸裝置和生產線。
背景技術：
高強高模聚乙烯纖維又稱為超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE)或伸長鏈聚乙烯纖
維，是指相對分子質量超過ioo萬的聚乙烯經紡絲-超拉伸之后制成的聚乙烯纖維。高強
高模聚乙烯纖維是繼碳纖維、芳綸(Kevlar)纖維之后的第三代高性能纖維。與其它纖維增 強復合材料相比，高強高模聚乙烯纖維具有質量輕、耐沖擊、介電性能高等優(yōu)點，尤其是在 航空航天、海域防御和個人防護裝備等領域有著重要的應用。 在現有技術中，一般使用凍絲紡絲工藝制備超高分子量聚乙烯纖維即將超高分 子量聚乙烯溶液經過噴絲組件定型，以使聚乙烯溶液中的大分子的解纏狀態(tài)得以保存，再 經驟冷凍絲使絲條定型得到初生絲條；然后再將初生絲條送入高強高模聚乙烯纖維超倍拉 伸機組依次經過萃取、干燥、超倍拉伸得到高強高模聚乙烯纖維。 為了提高高強高模聚乙烯纖維的力學性能，人們對制備聚乙烯纖維的超倍拉伸機
組進行了各種改進。中國專利文獻CN2392789Y公開了一種高強高模聚乙烯纖維萃取超倍
拉伸機組，是由萃取箱依次連接干燥箱、第一牽伸機、第一熱風箱、第二牽伸機、第二熱風
箱、第三牽伸機、熱定型箱、第四牽伸機、張力機、絡筒成型機構成拉伸機的整體系統(tǒng)。在該
專利文獻中，用于牽伸聚乙烯纖維的拉伸裝置內包括三個熱牽伸箱或者熱定型箱，因此需
要在這幾個有限的熱牽伸箱或者熱定型箱內完成對超高分子量聚乙烯纖維的超倍拉伸，由
于每級拉伸之間的拉伸比例偏大，形變速率過快，這樣會導致聚乙烯分子鏈結構遭到破壞，
使纖維變形不勻，因此會降低高強高模聚乙烯纖維的綜合力學性能。 因此，需要一種可以使高強高模聚乙烯纖維產生均勻、穩(wěn)定變形的牽伸裝置。

實用新型內容本實用新型解決的技術問題在于，提供一種用于制備高強高模聚乙烯纖維的牽伸 裝置，通過該牽伸裝置，使高強高模聚乙烯纖維產生均勻、穩(wěn)定的變形。 為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種用于制備高強高模聚乙烯纖維的牽 伸裝置，從原絲供入端一側依次包括原絲喂入機、熱輥牽伸機和舒張機，所述熱輥牽伸機由 多個從原絲的供入端一側旋轉速度逐漸增加的熱輥組成。 優(yōu)選的，所述多個熱輥中后一級熱輥的旋轉速度是與其相鄰的前一級熱輥的旋轉 速度的1.5倍 l.Ol倍。 優(yōu)選的，所述原絲喂入機包括多個旋轉速度相同的轉輥，在每個轉輥上設置有橡 膠輥和加壓裝置。 優(yōu)選的，所述舒張機包括多個旋轉速度相同的冷輥，所述冷輥的溫度為5°C 20°C。[0011] 本實用新型還提供一種用于制備高強高模的生產線，從原絲供入端開始依次包括 原絲架、導絲機、原絲預處理機、萃取裝置、干燥機、上述技術方案所述的牽伸裝置和收絲 機。 優(yōu)選的，所述原絲預處理機包括多個縱向排列的導絲輥、和設置在所述轉輥上的 橡膠壓輥和加壓裝置。 優(yōu)選的，所述萃取裝置包括密閉連通、且從原絲供入端由低向高排列的多個萃取
箱，所述萃取箱內的萃取液從最高位置的萃取依次流向低位置的萃取箱。 優(yōu)選的，所述萃取箱底部還連接有壓縮空氣送入裝置。 優(yōu)選的，所述干燥機從原絲供入端一側依次包括室溫干燥段、中溫干燥段、高溫干 燥段。 優(yōu)選的，所述生產線還包括與干燥機連接的氣體回收機。 本實用新型提供一種用于制備高強高模聚乙烯纖維的牽伸裝置?，F有技術相比， 本實用新型提供的熱輥牽伸機由多個旋轉速度逐漸增加的熱輥組成，因此聚乙烯在所述多 個熱輥之間可以實現逐步的拉伸，從而最終實現超倍拉伸。與帶有熱牽伸箱的牽伸裝置相 比，由于相鄰熱輥之間的拉伸比例較小，因此在牽伸時能保護聚乙烯纖維的分子鏈結構，使 聚乙烯纖維產生均勻的拉伸變形，因此有利于纖維細旦化，改善纖維條干均勻性，提高纖維 綜合力學性能指標。 本實用新型還提供一種用于制備高強高模聚乙烯纖維的生產線。與現有技術相 比，該生產線內的牽伸裝置由多個旋轉速度逐漸增加的熱輥組成，因此聚乙烯在所述多個 熱輥之間可以實現逐步的拉伸，從而最終實現超倍拉伸。與帶有熱牽伸箱的牽伸裝置相比， 由于相鄰熱輥之間的拉伸比例較小，因此在牽伸時能保護聚乙烯纖維的分子鏈結構，使聚 乙烯纖維產生均勻的拉伸變形，因此有利于纖維細旦化，改善纖維條干均勻性，提高纖維綜 合力學性能指標。

圖1為本實用新型提供的制備高強高模聚乙烯纖維的牽伸裝置的一種具體實施 方式的示意圖； 圖2為本實用新型提供的制備高強高模聚乙烯纖維的生產線的一種具體實施方 式的示意圖。
具體實施方式為了進一步了解本實用新型，下面結合實施例對本實用新型優(yōu)選實施方案進行描 述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本實用新型的特征和優(yōu)點，而不是對本實用 新型權利要求的限制。 請參見圖l，為本實用新型提供的制備高強高模聚乙烯纖維的牽伸裝置的一種具 體實施方式的示意圖。如圖l所示，所述牽伸裝置從纖維供入端一側依次包括原絲喂入機 11、牽伸機12和舒張機13，圖中箭頭101即為纖維的前進方向。 所述原絲喂入機包括旋轉速度相同的七個轉輥lla，在每個轉輥lla上都安裝有 橡膠輥llb，所述橡膠輥llb通過加壓裝置(未示出)加壓與轉輥lla接觸，然后在轉輥lla的帶動下，橡膠輥llb被動旋轉。原絲在轉輥lla和橡膠輥llb之間穿過，這樣，通過加壓 裝置施加在橡膠輥lib上的壓力，增加原絲在每個轉輥lla上的摩擦力，使高強高模聚乙烯 纖維凍膠原絲均勻的喂入牽伸機12。對于轉輥11a的溫度，優(yōu)選是溫度為室溫的冷輥。 所述牽伸機12由多個從原絲供入端開始旋轉速度逐漸增加的熱輥12a組成，熱輥 12a的溫度從原絲供入端開始逐漸增加，熱輥12a的溫度優(yōu)選為90°C 160°C。對于相鄰的 熱輥12a，后一級熱輥的旋轉速度是前一級熱輥的旋轉速度的1. 5倍 1. 01倍，優(yōu)選為1. 4 倍 1. 1倍。對于相鄰的熱輥12a，后一級熱輥的溫度比前一級熱輥的溫度優(yōu)選高出3°C 10°C。對于熱輥12a的排列方式，優(yōu)選為上下兩層排列，原絲經過上層的熱輥后，再經過相 鄰的下層的熱輥，然后再經過上層的相鄰的熱輥。 在每個熱輥12a上都安裝有橡膠輥12b，所述橡膠輥12b通過加壓裝置(未示出) 加壓與熱輥12a接觸，然后在熱輥12a的帶動下，橡膠輥12b被動旋轉。原絲在熱輥12a與 橡膠輥12b之間穿過，這樣，通過加壓裝置施加在橡膠輥12b上的壓力，增加原絲在每個熱 輥12a上的摩擦力，可以達到更好的拉伸效果。對于熱輥12a的數量，優(yōu)選為大于100個。 在本實用新型提供的牽伸裝置中，聚乙烯原絲的總的牽伸是在每個相鄰的熱輥之間通過很 小的牽伸，然后依次疊加實現的。與現有技術中的熱牽伸箱的方式相比，由于相鄰熱輥之間 的拉伸比例較小，因此在牽伸時能夠保護聚乙烯纖維的分子鏈結構，使聚乙烯纖維產生均 勻的拉伸變形，因此有利于纖維細旦化，改善纖維條干均勻性，提高高強高模聚乙烯纖維力 學性能指標。 原絲經過牽伸機12的牽伸后，進入本領域技術人員熟知的舒張機13，所述舒張機 由多個旋轉速度相同的冷輥組成(未示出)，對于舒張機的輥子的溫度，優(yōu)選為室溫。舒張 機的作用是消除纖維巻繞成形前的內應力，防止筒管變形，同時為后續(xù)的收絲機提供牽引 力。 本實用新型還提供一種制備高強高模聚乙烯纖維的生產線，如圖2所示，為所述 生產線的示意圖。從原絲供入端開始依次包括原絲架201、導絲機202、原絲預處理機203、 萃取裝置204、干燥機205，圖1所示的牽伸裝置、收絲機206。 所述原絲架201屬于本領域技術人員熟知的裝置，用于安裝聚乙烯纖維原絲。 所述導絲機202屬于本領域技術人員熟知的裝置，包括多個導絲輥(未示出)，用 于引導聚乙烯纖維進入后續(xù)裝置。 所述原絲預處理機203包括多個縱向排列的導絲輥203a，在每個導絲輥上安裝有 耐油橡膠壓輥203b，所述耐油橡膠壓輥203b與加壓裝置連接，通過所述加壓裝置對耐油橡 膠壓輥203b施加壓力，從而將原絲內的一部分溶劑油擠出，而改善后續(xù)萃取裝置的萃取效 果，原絲預處理機還包括回收油槽(未示出)。 所述萃取裝置204用于去除原絲中的溶劑油，在本實施方式中，該萃取裝置204包
括四個密閉連通、且從原絲供入端由低向高排列的萃取箱204a、204b、204c、204d，萃取箱內
的萃取液從最高位置的萃取箱204d依次流向最低位置的萃取箱204a，由于原絲的喂入方
向從最低位置的萃取箱204a逐漸喂入到最高位置的萃取箱204b，與萃取液的流向方向相
反，因此可以有效的回收利用含有低濃度溶劑油的萃取液，并且提高萃取效果。 在每個萃取箱的底部，還連接有壓縮空氣送入裝置(未示出)，用于向萃取箱內供
入壓縮空氣，進一步提高萃取效果。[0033] 在萃取裝置204后面為干燥機205，所述干燥機205從原絲喂入端開始依次包括室 溫干燥段205a、中溫干燥段205b、高溫干燥段205c，中溫干燥段的干燥溫度為50°C 70°C， 高溫干燥段的干燥溫度為70°C 90°C ，在干燥機內，萃取劑被從聚乙烯纖維上分離出來。 對于中溫干燥度和高溫干燥段的干燥方式，優(yōu)選使用預定溫度的熱蒸汽進行干燥，當然，也 可以采用其它干燥方式，對此本實用新型并無特別限制。 在干燥機的上方，還連接有氣體回收機207，所述氣體回收機分別與室溫干燥段 205a、中溫干燥段205b、高溫干燥段205c連接，通過氣體回收機207將萃取劑回收。 干燥機后面設置有本實用新型提供的牽伸裝置，用于牽伸經過干燥后的聚乙烯纖 維原絲。 在牽伸裝置后面，為本領域技術人員熟知的收絲機206，經過舒張機的聚乙烯纖維 在收絲機內被收成巻筒。 與現有技術相比，該生產線內的牽伸裝置由多個旋轉速度逐漸增加的熱輥組成， 因此聚乙烯在所述多個熱輥之間可以實現逐步的拉伸，從而最終實現超倍拉伸。與帶有熱 牽伸箱的牽伸裝置相比，由于相鄰熱輥之間的拉伸比例較小，因此在牽伸時能保護聚乙烯 纖維的分子鏈結構，使聚乙烯纖維產生均勻的拉伸變形，因此有利于纖維細旦化，改善纖維 條干均勻性，提高纖維綜合力學性能指標。 以上對本實用新型提供的制備高強高模聚乙烯纖維的牽伸裝置和生產線進行了 詳細的介紹，行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行 了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出， 對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實 用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
權利要求一種用于制備高強高模聚乙烯纖維的牽伸裝置，其特征在于，從原絲供入端一側依次包括原絲喂入機、熱輥牽伸機和舒張機，所述熱輥牽伸機由多個從原絲的供入端一側旋轉速度逐漸增加的熱輥組成。
2. 根據權利要求1所述的牽伸裝置，其特征在于，所述多個熱輥中后一級熱輥的旋轉 速度是與其相鄰的前一級熱輥的旋轉速度的1. 5倍 1. 01倍。
3. 根據權利要求1所述的牽伸裝置，其特征在于，所述原絲喂入機包括多個旋轉速度 相同的轉輥，每個轉輥上設置有橡膠輥和加壓裝置。
4. 根據權利要求1所述的牽伸裝置，其特征在于，所述舒張機包括多個旋轉速度相等 的冷輥，所述冷輥的溫度為5°C 20°C。
5. —種用于制備高強高模聚乙烯纖維的生產線，從原絲供入端開始依次包括原絲架、 導絲機、原絲預處理機、萃取裝置、干燥機、權利要求1至4任一項所述的牽伸裝置、收絲機。
6. 根據權利要求5所述的生產線，其特征在于，所述原絲預處理機包括多個縱向排列 的導絲輥、和設置在所述轉輥上的橡膠壓輥和加壓裝置。
7. 根據權利要求5所述的生產線，其特征在于，所述萃取裝置包括密閉連通、且從原絲 供入端由低向高排列的多個萃取箱，所述萃取箱內的萃取液從最高位置的萃取箱依次流向 低位置的萃取箱。
8. 根據權利要求7所述的生產線，其特征在于，所述萃取箱底部還連接有送氣裝置。
9. 根據權利要求5所述的生產線，其特征在于，所述干燥機從原絲供入端一側依次包 括室溫干燥段、中溫干燥段、高溫干燥段。
10. 根據權利要求5所述的生產線，其特征在于，還包括與干燥機連接的氣體回收機。
專利摘要本實用新型提供一種用于制備高強高模聚乙烯纖維的牽伸裝置，其特征在于，從原絲供入端一側依次包括原絲喂入機、熱輥牽伸機和舒張機，所述熱輥牽伸機由多個從原絲供入端一側旋轉速度逐漸增加的熱輥組成。與現有技術相比，本實用新型提供的熱輥牽伸機由多個旋轉速度逐漸增加的熱輥組成，因此聚乙烯在所述多個熱輥之間可以實現逐步的拉伸，從而最終實現超倍拉伸。與帶有熱牽伸箱的牽伸裝置相比，由于相鄰熱輥之間的拉伸比例較小，因此在牽伸時能保護聚乙烯纖維的分子鏈結構，使聚乙烯纖維產生均勻的拉伸變形，因此有利于纖維細旦化，改善纖維條干均勻性，提高纖維綜合力學性能。
文檔編號D01D11/00GK201495320SQ200920170179
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權日2009年8月26日
發(fā)明者吳傳清, 吳志泉, 張遠軍, 林明清, 高波 申請人:湖南中泰特種裝備有限責任公司