新型皮芯結(jié)構(gòu)大直徑復(fù)合單絲、制造方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種新型皮芯結(jié)構(gòu)大直徑復(fù)合單絲，該復(fù)合單絲的芯部分為經(jīng)預(yù)牽伸的聚酯(PET)樹(shù)脂單絲,芯的外部均勻包覆聚四氟乙烯（PTFE）改性聚丙烯(PP)材料。本發(fā)明充分利用聚酯（PET）和聚四氟乙烯（PTFE）改性聚丙烯(PP)各自的優(yōu)點(diǎn)，避開(kāi)其各自的缺點(diǎn)，充分實(shí)現(xiàn)了各組分材料的性能互補(bǔ),制成一種具有高拉伸強(qiáng)度和穩(wěn)定性、耐磨和耐化學(xué)腐蝕的、具有自潔性能的高性能復(fù)合單絲。本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)上述復(fù)合單絲制造方法及應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】新型皮芯結(jié)構(gòu)大直徑復(fù)合單絲、制造方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型復(fù)合材料，尤其涉及到一種新型皮芯結(jié)構(gòu)大直徑復(fù)合單絲及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]新材料和復(fù)合材料及其在產(chǎn)業(yè)和人民生活的應(yīng)用一直是我國(guó)科技發(fā)展規(guī)劃的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，國(guó)家對(duì)高性能纖維及復(fù)合材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化作為關(guān)鍵【技術(shù)領(lǐng)域】重點(diǎn)支持。相關(guān)新材料和復(fù)合材料對(duì)促進(jìn)能源、交通、工業(yè)、民生等領(lǐng)域產(chǎn)品的升級(jí)換代和節(jié)能減排具
有重要意義。
[0003]聚酯(PET)由多元醇和多元酸縮聚而得的聚合物總稱，是一類性能優(yōu)異、用途廣泛的工程塑料，在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)120°C，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都較好。聚酯(PET)是目前生產(chǎn)量最大的高分子聚合物，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。
[0004]聚丙烯(PP)俗稱丙綸，是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹(shù)脂，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性能和耐水解性能，但在較高的溫度時(shí)尺寸穩(wěn)定性較差。
[0005]目前的雙組份皮芯結(jié)構(gòu)絲是通過(guò)兩種不同組分的熱塑性樹(shù)脂同時(shí)熔融，經(jīng)過(guò)特定的流道和噴絲板直接復(fù)合成皮芯結(jié)構(gòu)、擠出、再經(jīng)過(guò)牽伸和定型制成。這種皮芯結(jié)構(gòu)絲已經(jīng)在很多民用產(chǎn)品廣泛應(yīng)用，但該工藝制成的產(chǎn)業(yè)用單絲特別是大直徑(0.1mm以上)單絲無(wú)法達(dá)到理想的物理和力學(xué)性能。究其原因，是因?yàn)椴煌臉?shù)脂熔融溫度、結(jié)晶性和兼容性等特性差異很大，不同組分復(fù)合擠出后，普通拉絲生產(chǎn)工藝無(wú)法通過(guò)完全相同的牽伸工藝實(shí)現(xiàn)不同組分樹(shù)脂材料的預(yù)期的物理、力學(xué)指標(biāo)；兼容性較差的材料，在拉伸后亦容易產(chǎn)生皮芯分離的情況。這種工藝生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)用皮芯結(jié)構(gòu)復(fù)合單絲，因無(wú)法從工藝方面適應(yīng)不同組分材料特定需要，難以達(dá)到利用不同樹(shù)脂特性揚(yáng)長(zhǎng)避短的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種新型皮芯結(jié)構(gòu)大直徑復(fù)合單絲，充分利用聚酯(PET)和聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)各自的優(yōu)點(diǎn)，避開(kāi)其各自的缺點(diǎn)，充分實(shí)現(xiàn)了各組分材料的性能互補(bǔ)，制成一種具有高拉伸強(qiáng)度和穩(wěn)定性、耐磨和耐疲勞的高性能復(fù)合單絲。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的新的技術(shù)方案是:
一種新型皮芯結(jié)構(gòu)大直徑復(fù)合單絲，其特征在于:復(fù)合單絲的芯部分為經(jīng)預(yù)牽伸的聚酯(PET)樹(shù)脂單絲，芯的外部均勻包覆聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)材料。
[0008]其中，復(fù)合單絲的芯的剖面形狀為圓形、橢圓形、或四邊形中任一種。
[0009]其中，復(fù)合單絲的芯為經(jīng)過(guò)預(yù)牽伸的聚酯(PET)樹(shù)脂單絲，牽伸比為2-6倍。
[0010]其中，復(fù)合單絲的皮為經(jīng)過(guò)聚四氟乙烯(PTFE)超細(xì)粉改性的聚丙烯(PP)樹(shù)脂，聚四氟乙烯(PTFE)超細(xì)粉粒徑分布為0.0-8.0微米，重量百分比為改性樹(shù)脂重量的0-30%。
[0011]其中，復(fù)合單絲的聚酯(PET)樹(shù)脂芯的剖面積與單絲的聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)皮的剖面積比是I O — I O O %之間的任何固定比例。
[0012]其中，聚丙烯(PP)樹(shù)脂是指純聚丙烯(PP)樹(shù)脂或改性聚丙烯(PP)樹(shù)脂。
[0013]其中，聚丙烯(PP)為改性的聚丙烯(PP)樹(shù)脂，該改性樹(shù)脂由純聚丙烯(PP)樹(shù)脂添加重量百分比為0-10%的碳纖維或玻璃纖維作為增強(qiáng)材料進(jìn)行改性制得。
[0014]其中，聚丙烯(PP)為改性的聚丙烯(PP)樹(shù)脂，該改性樹(shù)脂由純聚丙烯(PP)樹(shù)脂添加重量百分比為0-ιο%的鈦白粉，或碳黑或，碳酸鈣或納米硫酸鋇中至少一種作為填充材料進(jìn)行改性制得。其中，復(fù)合單絲的直徑在0.1-3.0mm之間。
[0015]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)一種制造上述復(fù)合單絲的方法，其特征在于，主要包括以下步驟:
(1)將經(jīng)過(guò)預(yù)牽伸的，牽伸比為2-6倍的聚酯樹(shù)脂PET單絲作為芯，經(jīng)衡張力放卷通過(guò)裝在螺桿擠出機(jī)的模頭；
(2)聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)切片通過(guò)螺桿擠出機(jī)熔融擠出，均勻分布在恒速運(yùn)行的芯絲外，包覆形成皮層；
(3)經(jīng)過(guò)熱水槽或熱風(fēng)箱對(duì)包覆后的復(fù)合單絲進(jìn)行0-3倍的再牽伸后經(jīng)熱烘箱定型卷取，得成品復(fù)合單絲。
[0016]本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)上述復(fù)合單絲在固液分離、過(guò)濾和工藝傳輸裝置中的應(yīng)用。
[0017]本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)上述復(fù)合單絲在織物中的應(yīng)用。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
復(fù)合絲充分利用了各組分材料的優(yōu)點(diǎn)，即聚酯(PET)的高拉伸強(qiáng)度使復(fù)合絲具有極高的拉伸強(qiáng)度，聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)包覆層賦予復(fù)合絲優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能和抗水解性能，同時(shí)復(fù)合絲保持兩個(gè)組分都具有的優(yōu)異性能；同時(shí)避開(kāi)了各組分的缺點(diǎn)。
[0019]本發(fā)明復(fù)合絲替代聚酯(PET)材料制成的產(chǎn)品，以較低的成本在保持力學(xué)性能的同時(shí)和大大提高產(chǎn)品的耐化學(xué)腐蝕和耐水解性能，提高產(chǎn)品的耐沖擊和耐磨性能，并具有一定的自潤(rùn)滑和自潔性能；替代聚丙烯(PP)材料制成的產(chǎn)品，以較低的成本在保持耐化學(xué)腐蝕和耐水解性能的同時(shí)大大提高產(chǎn)品在較高溫度下的尺寸穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品的耐沖擊和耐磨性能，并具有一定的自潤(rùn)滑和自潔性能。
[0020]本發(fā)明的復(fù)合絲具有優(yōu)異的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，可通過(guò)織造制成具有優(yōu)異性能的技術(shù)織物用于運(yùn)行環(huán)境較苛刻的工業(yè)過(guò)濾等行業(yè)，產(chǎn)品防水解、耐腐蝕、耐磨損、抗結(jié)垢、抗打折，具有優(yōu)異的脫餅性能和再生性能，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明復(fù)合單絲的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中A是聚酯(PET)單絲芯層，B是聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)皮層?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。
[0024] 如圖1所示，新型皮芯結(jié)構(gòu)大直徑復(fù)合單絲，復(fù)合單絲的芯部分為經(jīng)預(yù)牽伸的聚酯(PET)樹(shù)脂單絲，芯的外部均勻包覆聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)材料。這里，芯絲是經(jīng)過(guò)預(yù)牽伸的，牽伸比為2-6倍，具有預(yù)期的力學(xué)性能，皮層不牽伸或只做較小牽伸，具有各向同性的力學(xué)性能；復(fù)合單絲的皮為經(jīng)過(guò)聚四氟乙烯(PTFE)超細(xì)粉改性的聚丙烯(PP)樹(shù)脂，聚四氟乙烯(PTFE)超細(xì)粉粒徑分布為0.0-8.0微米，其重量百分比為改性樹(shù)脂重量的0-30%。復(fù)合單絲的聚酯(PET)樹(shù)脂芯的剖面積與聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)皮的剖面積比可按10 - 100%之間的任何固定比例調(diào)節(jié)，如50%/50%或60%/40%等，制成不同力學(xué)性能的復(fù)合結(jié)構(gòu)，皮層緊密均勻地包覆在芯絲外部。
[0025]這里，復(fù)合絲的各組分材料比例和聚酯(PET)芯絲的牽伸比可按應(yīng)用的需要調(diào)節(jié)，皮層緊密均勻地包覆在芯絲外部，芯絲的剖面形狀可以是圓形或橢圓形。
[0026]作為一種實(shí)施方式，聚丙烯(PP)樹(shù)脂為純聚丙烯(PP)樹(shù)脂。
[0027]作為另一種實(shí)施方式，聚丙烯(PP)為改性的聚丙烯(PP)樹(shù)脂，該改性樹(shù)脂由純聚丙烯(PP)樹(shù)脂添加重量百分比為0-10%的碳纖維或玻璃纖維作為增強(qiáng)材料進(jìn)行改性制得。
[0028]作為另一種實(shí)施方式，聚丙烯(PP)為改性的聚丙烯(PP)樹(shù)脂，該改性樹(shù)脂由純聚丙烯(PP)樹(shù)脂添加重量百分比為0-ιο%的鈦白粉，或碳黑或，碳酸鈣或納米硫酸鋇中至少一種作為填充材料進(jìn)行改性制得。
[0029]純聚丙烯(PP)樹(shù)脂或改性聚丙烯(PP)樹(shù)脂經(jīng)利用超細(xì)聚四氟乙烯(PTFE)粉改性后，物理力學(xué)指標(biāo)包括耐溫度性能、耐沖擊性能和強(qiáng)度都有改進(jìn)，特別是耐磨性能大幅度提高，并使其具有自潤(rùn)滑性。改 性后的聚丙烯表面張力大大下降，具有一定的拒水拒油性能，因此耐污能力顯著提高。
[0030]復(fù)合絲充分利用了各組分材料的優(yōu)點(diǎn)，即聚酯(PET)的高拉伸強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性使復(fù)合絲具有較高的拉伸強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)包覆層賦予復(fù)合絲優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能、抗水解性能和自潔性能，同時(shí)復(fù)合絲保持兩個(gè)組分都具有的優(yōu)異性能；同時(shí)避開(kāi)了各組分的缺點(diǎn)。
[0031]在上述實(shí)施例中，單絲的直徑優(yōu)選在0.1-3.0mm之間。
[0032]一種制造上述復(fù)合單絲的方法，主要包括以下步驟:采用包覆復(fù)合紡絲法，經(jīng)融體，擠出包覆，拉伸及定型處理，得復(fù)合單絲，具體包括以下步驟:
(1)將經(jīng)預(yù)牽伸的聚酯樹(shù)脂(PET)單絲作為芯，經(jīng)衡張力放卷通過(guò)裝在螺桿擠出機(jī)的模
頭;
(2)聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)切片通過(guò)螺桿擠出機(jī)熔融擠出，均勻分布在恒速運(yùn)行的芯絲外，包覆形成皮層；
(3)包覆后的復(fù)合單絲經(jīng)熱水槽或熱風(fēng)箱再牽伸后經(jīng)熱烘箱定型卷取，得成品復(fù)合單絲。
[0033]作為一優(yōu)選的實(shí)施例，在上述制造方法中選用外徑為0.29mm的經(jīng)過(guò)預(yù)牽伸、牽伸比為4倍的連續(xù)聚酯(PET)單絲作為芯，經(jīng)衡張力放卷通過(guò)裝在螺桿擠出機(jī)的模頭。
[0034]聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)切片通過(guò)長(zhǎng)徑比為25:1的螺桿擠出機(jī)熔融擠出，螺桿擠出機(jī)溫度控制在區(qū)240°C，2區(qū)250°C，3區(qū)260°C，4區(qū)260°C，5區(qū)265°C，模頭265°C，熔融的聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)通過(guò)模頭擠出，均勻分布在恒速運(yùn)行的芯絲外，包覆在芯上形成0.06mm厚的皮層，即外徑為0.41mm的復(fù)合單絲，再經(jīng)過(guò)95°C熱水槽牽伸1.4倍后經(jīng)過(guò)130°C的熱烘箱定型后卷取，得到0.35mm外徑的、皮芯剖面積比例為50%/50%的皮芯結(jié)構(gòu)成品復(fù)合單絲。
[0035]連續(xù)聚酯(PET)單絲作為芯絲已經(jīng)過(guò)適當(dāng)倍比的牽伸(此例為4倍)，放卷速度根據(jù)螺桿容量可設(shè)定為150-500米/分鐘、螺桿擠出機(jī)計(jì)量泵壓力按放卷速度調(diào)整取得需要的包覆厚度(此例為0.06mm),包覆后的復(fù)合絲經(jīng)過(guò)冷卻水箱冷卻后，經(jīng)過(guò)牽伸棍及熱水槽進(jìn)行再次牽伸(此例為1.4倍)，使得芯線達(dá)到預(yù)期的總牽伸倍數(shù)(此例為5.6倍)，再經(jīng)過(guò)溫度為130-150°C)的烘箱定型，卷取，得到目標(biāo)線徑的(此例為0.35mm)皮芯比例為按目標(biāo)組合(此例為50%/50%的)、以聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)皮層，聚酯(PET)為芯層的復(fù)合絲；通過(guò)改變螺桿擠出量或放卷速度及模頭，可以得到其他皮芯比例(0-100%之間任意比例)及外徑(如0.30-0.70mm)的皮芯復(fù)合單絲。
[0036]本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)上述復(fù)合單絲在固液分離、過(guò)濾和工藝傳輸裝置中的應(yīng)用。本發(fā)明的單絲可經(jīng)織造制成網(wǎng)和過(guò)濾媒介，用在水平真空過(guò)濾機(jī)、盤式過(guò)濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)、壓濾機(jī)、葉濾機(jī)等固液分離和固液分離、過(guò)濾和工藝傳輸裝置中作為過(guò)濾媒介，也可以用于需要耐磨、自清潔性能的傳輸及成型工藝包括石膏板、中密度纖維板、高密度纖維板等生產(chǎn)設(shè)備中。
[0037]本發(fā)明亦同時(shí)公開(kāi)復(fù)合單絲在織物中的應(yīng)用。本發(fā)明的復(fù)合絲產(chǎn)品可以單獨(dú)或同其他單絲、復(fù)絲、短纖或其組合作為經(jīng)線和/或緯線織造成各種紋路結(jié)構(gòu)的織物；可以制成螺旋網(wǎng)用于作為造紙用網(wǎng)及過(guò)濾媒介；也可以經(jīng)織造作為無(wú)紡布的基布。
[0038]本發(fā)明復(fù)合絲替代聚酯(PET)材料制成的產(chǎn)品，以較低的成本在保持力學(xué)性能的同時(shí)，大大提高產(chǎn)品的耐化學(xué)腐蝕和耐水解性能；代替聚丙烯(PP)材料制成的產(chǎn)品，在保持優(yōu)異耐化學(xué)腐蝕和耐水解性能的同時(shí)，大大提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性，可耐更高的溫度；代替聚酯(PET)和聚丙烯(PP)單絲制成的產(chǎn)品還提高了產(chǎn)品的耐沖擊性能、耐磨性能及耐褶皺性能，并具有聚酯(PET)和聚丙烯(PP)單絲產(chǎn)品無(wú)法比擬的自潤(rùn)滑性能和自潔性能。
[0039]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型皮芯結(jié)構(gòu)大直徑復(fù)合單絲，其特征在于:復(fù)合單絲的芯部分為經(jīng)預(yù)牽伸的聚酯(PET)樹(shù)脂單絲，芯的外部均勻包覆聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)樹(shù)脂材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合單絲，其特征在于，復(fù)合單絲的芯的剖面形狀為圓形、橢圓形、或四邊形中任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合單絲，其特征在于，復(fù)合單絲的芯為經(jīng)過(guò)預(yù)牽伸的聚酯(PET)樹(shù)脂單絲，牽伸比為2-6倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合單絲，其特征在于，復(fù)合單絲的皮為經(jīng)過(guò)聚四氟乙烯(PTFE)超細(xì)粉改性的聚丙烯(PP)樹(shù)脂，聚四氟乙烯(PTFE)超細(xì)粉粒徑分布為0.0-8.0微米，重量百分比為改性樹(shù)脂重量的0-30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的的復(fù)合單絲，其特征在于，復(fù)合單絲的聚酯(PET)樹(shù)脂芯的剖面積與單絲的聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)皮的剖面積比是10 - 100%之間的任何固定比例。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合單絲，其特征在于，聚丙烯(PP)樹(shù)脂可以是純聚丙烯(PP)樹(shù)脂或改性聚丙烯(PP)樹(shù)脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合單絲，其特征在于，聚丙烯(PP)為改性的聚丙烯(PP)樹(shù)月旨，該改性樹(shù)脂由純聚丙烯(PP)樹(shù)脂添加重量百分比為0-ιο%的碳纖維或玻璃纖維作為增強(qiáng)材料進(jìn)行改性制得。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合單絲，其特征在于，聚丙烯(PP)為改性的聚丙烯(PP)樹(shù)月旨，該改性樹(shù)脂由純聚丙烯(PP)樹(shù)脂添加重量百分比為0-ιο%的鈦白粉，或碳黑或，碳酸鈣或納米硫酸鋇中至少一種作為填充材料進(jìn)行改性制得。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合單絲，其特征在于，復(fù)合單絲的直徑在0.1-3.0mm之間。
10.一種制造如權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的復(fù)合單絲的方法，其特征在于，主要包括以下步驟: (1)將經(jīng)過(guò)預(yù)牽伸的、牽伸比為2-6倍的聚酯樹(shù)脂PET單絲作為芯，經(jīng)衡張力放卷通過(guò)裝在螺桿擠出機(jī)的模頭； (2)聚四氟乙烯(PTFE)改性聚丙烯(PP)切片通過(guò)螺桿擠出機(jī)熔融擠出，均勻分布在恒速運(yùn)行的芯絲外，包覆形成皮層； (3)經(jīng)過(guò)熱水槽或熱風(fēng)箱對(duì)包覆后的復(fù)合絲進(jìn)行0-3倍的再牽伸后經(jīng)熱烘箱定型卷取，得成品復(fù)合單絲。
11.權(quán)利要求廣9中任一項(xiàng)所述的復(fù)合單絲在固液分離、過(guò)濾和工藝傳輸裝置中的應(yīng)用。
12.權(quán)利要求1、中任一項(xiàng)所述的復(fù)合單絲在織物中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】D01F8/06GK103911685SQ201410176060
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】蘭志堅(jiān) 申請(qǐng)人:廈門怡龍谷新材料科技有限公司