一種f-12纖維上漿柔化方法及上漿柔化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)高模F-12纖維的上漿柔化方法及上漿柔化裝置，上漿柔化方法，包括上漿、表面處理、軟化處理和干燥工序。所述上漿工序，是將F-12纖維輸送到上漿柔化裝置的上漿槽中，從而使槽中的配制濃度為0.2～2％的脂肪酸酯類漿劑在溫度為20～40℃的條件下涂覆或浸潤在F-12纖維表面；所述軟化處理工序，是使得F-12纖維以折線型通過上漿槽的過程時(shí)得到軟化。上漿柔化裝置，由固定柔化輥1、可移動(dòng)柔化輥2、導(dǎo)絲輥3、超聲波發(fā)生器4、循環(huán)泵5、加熱器6及槽體8組成。本發(fā)明克服了F-12纖維表面惰性大、表面浸潤差的缺點(diǎn)，改善纖維表面性能，避免纖維制品性能下降，提高纖維與樹脂基體的粘結(jié)性能，提高纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料性能的問題。
【專利說明】—種F-12纖維上漿柔化方法及上漿柔化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)高模F-12纖維的上漿柔化方法及上漿柔化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]芳綸纖維與碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維并成為三大高性能纖維，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。F-12纖維屬于雜環(huán)芳綸纖維，是在對(duì)位芳綸纖維的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)中引入第三單體后通過低溫縮聚而成，因此纖維性能明顯優(yōu)于對(duì)位芳綸，能夠廣泛應(yīng)用于武器裝備和高端民用市場。尤其用于新型復(fù)合材料的制備，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]與其他高性能纖維相似，F(xiàn)-12纖維表面呈化學(xué)惰性，與基體樹脂間的界面結(jié)合性能一般，影響了材料優(yōu)異性能的最大發(fā)揮。目前多數(shù)化纖生產(chǎn)廠家都采用上漿方法欲彌補(bǔ)這一影響，而保證上漿穩(wěn)定性與均勻性的技術(shù)一直處于不成熟階段。為了保證F-12纖維在織造過程順利進(jìn)行，不出現(xiàn)起毛、斷絲等現(xiàn)象，同時(shí)為了保證復(fù)合材料的性能，改善纖維表面性能，提高F-12增強(qiáng)纖維的強(qiáng)度發(fā)揮率，本發(fā)明提出了在制得成品纖維前對(duì)纖維進(jìn)行上漿柔化處理，通過自主設(shè)計(jì)的上漿柔化裝置將纖維表面處理和上漿工藝融為一體，較好地改善了纖維表面性能，使纖維在使用過程中充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，避免在纖維制品制造過程中性能下降，提高了纖維與樹脂基體的粘結(jié)性能，從而提高了纖維制品性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種F-12纖維上漿柔化方法，以克服F-12纖維表面惰性大、表面浸潤差的缺點(diǎn)，改善纖維表面性能，避免纖維制品性能下降，提高纖維與樹脂基體的粘結(jié)性能，提高纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料性能的問題；同時(shí)，提供F-12纖維上漿柔化裝置以解決F-12纖維上漿柔化的問題。
[0005]為解決存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種F-12纖維的上漿柔化方法，包括上漿、表面處理、軟化處理和干燥工序。
[0006]所述上漿工序，是將F-12纖維通過供絲機(jī)，以20.6?22.9m / min的速度穩(wěn)定地輸送到上漿柔化裝置的上漿槽中，從而使槽中的配制濃度為0.2?2%的脂肪酸酯類漿劑在溫度為20?40°C的條件下涂覆或浸潤在F-12纖維表面；
[0007]所述表面處理工序，是在F-12纖維在上漿時(shí)，通過上漿柔化裝置中的超聲波發(fā)生器照射F-12纖維，以增加F-12纖維表面極性基團(tuán)的含量和纖維表面粗糙度；
[0008]所述軟化處理工序，是調(diào)節(jié)可移動(dòng)柔化輥2的角度，使得可移動(dòng)柔化輥與固定柔化輥成固定角度，從而使得F-12纖維以折線型通過上漿槽的過程時(shí)得到軟化；
[0009]所述干燥工序，是F-12纖維經(jīng)上漿柔化裝置后進(jìn)入溫度為95°C?120°C的烘干機(jī)中，使得F-12纖維含水率控制在3%以下。
[0010]一般，所用的漿劑包括所有可用于芳綸纖維上漿用的脂肪酸酯類漿劑，本發(fā)明特別包括脂肪酸一元醇酯、脂肪酸雙酯、脂肪酸多元醇酯、脂肪酸三羥基甲基丙酯、脂肪酸季戊四醇酯為主要成份的脂肪酸酯類漿劑。[0011]上述的上漿柔化方法使用的上漿柔化裝置，由固定柔化輥1、可移動(dòng)柔化輥2、導(dǎo)絲輥3、超聲波發(fā)生器4、循環(huán)泵5、加熱器6及槽體8組成，所述槽體8的內(nèi)部靠近進(jìn)絲端和出絲端分別安裝有導(dǎo)絲輥3 ;所述導(dǎo)絲輥3之間交替安裝有固定柔化輥I和可移動(dòng)柔化輥2，可移動(dòng)柔化輥2可以根據(jù)柔化的要求，來調(diào)節(jié)角度位置；所述超聲波發(fā)生器4安裝在槽體8的底部；
[0012]所述槽體8的一側(cè)的進(jìn)液口通過管道和進(jìn)液閥門連接有加熱器6以及循環(huán)泵5，并通過管道和出液閥連接到槽體8的另一側(cè)的出液口，使整個(gè)槽體形成循環(huán)體系，保證漿劑濃度的均勻穩(wěn)定性。
[0013]為可保證多組F-12纖維束同時(shí)進(jìn)行上漿柔化處理過程不出現(xiàn)交叉繞絲現(xiàn)象，所述固定柔化輥I和可移動(dòng)柔化輥2上還可以安裝有小柔化輥10，以分組F-12纖維束進(jìn)行上漿柔化處理。
[0014]通常所述固定柔化輥1、可移動(dòng)柔化輥2和小柔化輥10可以采用金屬、陶瓷及塑料等材料的柔化輥，本發(fā)明優(yōu)選陶瓷柔化輥。
[0015]為了除去槽體8中漿劑中的雜質(zhì)，所述槽體8的進(jìn)液口處安裝有過濾網(wǎng)9。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):此種上漿工藝通過上漿柔化裝置同時(shí)實(shí)現(xiàn)了 F-12纖維上漿、表面處理及軟化處理的三效合一。首先，上漿的均勻性是保證纖維線密度穩(wěn)定和纖維制品性能穩(wěn)定的一個(gè)必要條件，而影響上漿均勻性的因素上漿過程中漿液濃度、溫度的穩(wěn)定及上漿量的控制，因此通過循環(huán)系統(tǒng)、加熱器、上漿輥精密機(jī)械加工及柔化輥的柔化作用，使得上漿的均勻性提高，保證了纖維制品的性能。其次在上漿時(shí)經(jīng)過超聲波處理，使得纖維表面活性增大，漿劑更好的包覆和浸透在纖維絲束中，不僅便于后期纖維制品制造工序的順利進(jìn)行，而且改善了纖維浸潤性，大大提高了纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明工藝流程圖；
[0018]圖2為本發(fā)明工藝中的上漿柔化裝置示意圖；
[0019]圖中標(biāo)記:1為固定柔化輥；2為移動(dòng)柔化輥；3為導(dǎo)絲輥；4為超聲波發(fā)生器；5為循環(huán)泵；6為加熱器；7為機(jī)架；8為槽體；
[0020]圖3為上漿柔化裝置俯視圖，
[0021]圖中標(biāo)記:9為過濾網(wǎng)；
[0022]圖4為槽體中柔化輥結(jié)構(gòu)圖，
[0023]圖中標(biāo)記:10為小柔化輥。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明工藝流程圖為F-12纖維由供絲機(jī)輸送到自主設(shè)計(jì)的上漿柔化裝置中進(jìn)行上漿、表面處理及軟化處理，然后通過干燥機(jī)烘干，最后經(jīng)由卷繞機(jī)卷繞成筒，制得成品F-12纖維。
[0026]如圖2和圖3所示，為本發(fā)明工藝中的上漿柔化裝置，該裝置由固定柔化輥1、可移動(dòng)柔化輥2、導(dǎo)絲輥3、超聲波發(fā)生器4、循環(huán)泵5、加熱器6、機(jī)架7及槽體8組成。其中，槽體8里面裝有2根16槽導(dǎo)絲輥3，導(dǎo)絲輥3間交替裝有三組固定柔化輥I和兩組可移動(dòng)柔化輥2，每組柔化輥上裝有17只小柔化輥10，柔化輥統(tǒng)一采用陶瓷輥，其中的可移動(dòng)柔化輥2可以根據(jù)標(biāo)尺上角度來調(diào)節(jié)位置，角度范圍為30°?180°。槽體8底部安裝有超聲波發(fā)生器4。槽體8—側(cè)進(jìn)液口通過管道和進(jìn)液閥門連接有加熱器6以及循環(huán)泵5，并通過管道和出液閥連接到槽體另一側(cè)的出液口，使整個(gè)槽體8形成循環(huán)體系，保證漿劑濃度的均勻穩(wěn)定性。加熱器6加熱溫度范圍為室溫至90°C，溫度可控。過濾網(wǎng)9，其安裝在槽體8進(jìn)液口處，與進(jìn)液管道相連，主要作用是除去槽體8中漿劑中的雜質(zhì)。
[0027]使用前調(diào)節(jié)可移動(dòng)柔化輥2至標(biāo)尺上的30°?180°間，并打開超聲波發(fā)生器4、循環(huán)泵5和加熱器6開關(guān)，當(dāng)F-12纖維經(jīng)由供絲機(jī)輸送至該裝置的槽體8中時(shí)，F(xiàn)-12纖維先通過第一個(gè)導(dǎo)絲輥3，然后依次穿過五組固定柔化輥I和移動(dòng)柔化輥2，之后再穿過第二個(gè)導(dǎo)絲輥3，接著便進(jìn)入干燥機(jī)。其中F-12纖維在穿過導(dǎo)絲輥和柔化輥時(shí)位數(shù)保持一致。
[0028]如圖4所示，為柔化輥的示意圖，每組柔化輥上的都有17個(gè)小柔化輥10，其可保證16輥纖維同時(shí)進(jìn)行上漿柔化處理不出現(xiàn)交叉繞絲現(xiàn)象。
[0029]本發(fā)明中，漿劑通過最大流量為1.5m3 / h的磁力循環(huán)泵在槽中循環(huán)供給，并通過加熱器控制一定的漿劑所需溫度，保證了漿劑的均勻穩(wěn)定性，通過超聲波振動(dòng)使得漿劑更好的包覆和浸透纖維。從而實(shí)現(xiàn)纖維的有效上漿及均勻上漿。
[0030]通常，超聲波發(fā)生器的頻率及功率可根據(jù)F-12纖維的供絲數(shù)量、供絲速度、超聲波發(fā)生器的照射面積等進(jìn)行選擇設(shè)定。本發(fā)明采用的超聲波發(fā)生器的頻率為28KHz，功率為O ?2700W。
[0031]實(shí)施例1
[0032]在開始進(jìn)行纖維上漿前，先將槽體內(nèi)注入配制濃度1.2%的脂肪酸酯類漿劑，液面達(dá)到規(guī)定刻度為止，打開進(jìn)液閥和出液閥，進(jìn)液閥開到一半的位置即可，再打開超聲波裝置，超聲功率為1200W，超聲頻率為28KHz ;待槽體內(nèi)的漿液有明顯的振動(dòng)波紋后，再開啟循環(huán)泵，循環(huán)泵流量為0.3m3 / h;最后再開啟加熱器，將溫控表設(shè)定為40°C。然后開始對(duì)纖維進(jìn)行上漿工藝，將16輥23tex纖維經(jīng)由供絲機(jī)以22.9m / min的速度通過上漿柔化裝置導(dǎo)絲輥及柔化輥進(jìn)行上漿，調(diào)節(jié)可移動(dòng)柔化輥使2根絲杠調(diào)節(jié)角度為30°，之后將纖維置于95°C下進(jìn)行烘干并卷繞，即得成品纖維。所得纖維表觀光滑、柔軟，纖維性能亦無下降，在織造過程中無起毛、斷絲現(xiàn)象。纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度較為52.8MPa，較未使用該上漿工藝時(shí)提高了 10%以上。
[0033]綜上所述，本發(fā)明的F-12纖維上漿工藝方法較以往的工藝更易操作，且功能效用更全，克服了纖維本身表面活性低的缺點(diǎn)，同時(shí)還提高了纖維及其制品的性能，為F-12纖維作為增強(qiáng)體在復(fù)合材料的應(yīng)用中拓寬了道路，具有重大的發(fā)展和應(yīng)用意義。
【權(quán)利要求】
1.一種F-12纖維的上漿柔化方法，包括上漿、表面處理、軟化處理和干燥工序，其特征在于:所述上漿工序，是將F-12纖維通過供絲機(jī)，以20.6?22.9m / min的速度穩(wěn)定地輸送到上漿柔化裝置的上漿槽中，從而使槽中的配制濃度為0.2?2%的脂肪酸酯類漿劑在溫度為25?30°C的條件下涂覆或浸潤在F-12纖維表面；所述表面處理工序，是在F-12纖維在上漿時(shí)，通過上漿柔化裝置中的超聲波發(fā)生器照射F-12纖維，以增加F-12纖維表面極性基團(tuán)的含量和纖維表面粗糙度；所述軟化處理工序，是調(diào)節(jié)可移動(dòng)柔化輥2的角度，使得可移動(dòng)柔化輥與固定柔化輥成固定角度，從而使得F-12纖維以折線型通過上漿槽的過程時(shí)得到軟化；所述干燥工序，是F-12纖維經(jīng)上漿柔化裝置后進(jìn)入溫度為95°C?120°C的烘干機(jī)中，使得F-12纖維含水率控制在3%以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上漿柔化方法，其特征在于:所述脂肪酸酯類漿劑為脂肪酸一元醇酯、脂肪酸雙酯、脂肪酸多元醇酯、脂肪酸三羥基甲基丙酯、脂肪酸季戊四醇酯為主要成份的漿劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上漿柔化方法使用的上漿柔化裝置，由固定柔化輥(I)、可移動(dòng)柔化輥(2)、導(dǎo)絲輥(3)、超聲波發(fā)生器(4)、循環(huán)泵(5)、加熱器(6)及槽體(8)組成，其特征在于:所述槽體(8)的內(nèi)部靠近進(jìn)絲端和出絲端分別安裝有導(dǎo)絲輥(3)；所述導(dǎo)絲輥(3)之間交替安裝有固定柔化輥(I)和可移動(dòng)柔化輥(2)，可移動(dòng)柔化輥(2)可以根據(jù)柔化的要求，來調(diào)節(jié)角度位置；所述超聲波發(fā)生器(4)安裝在槽體(8)的底部；所述槽體(8)的一側(cè)的進(jìn)液口通過管道和進(jìn)液閥門連接有加熱器(6)以及循環(huán)泵(5)，并通過管道和出液閥連接到槽體(8)的另一側(cè)的出液口，使整個(gè)槽體形成循環(huán)體系，保證漿劑濃度的均勻穩(wěn)定性。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的上漿柔化裝置，其特征在于:所述固定柔化輥(I)和可移動(dòng)柔化輥(2)上安裝有小柔化輥(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的上漿柔化裝置，其特征在于:所述柔化輥為陶瓷輥。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的上漿柔化裝置，其特征在于:所述槽體(8)的進(jìn)液口處安裝有過濾網(wǎng)(9)。
【文檔編號(hào)】D06M101/36GK103603190SQ201310545544
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】梁建英, 宋建強(qiáng), 王寶生, 馮艷麗 申請(qǐng)人:中國航天科工集團(tuán)第六研究院四十六所