新型皮芯結(jié)構(gòu)大直徑復(fù)合單絲及其制造方法
【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，復(fù)合單絲的芯為經(jīng)預(yù)牽伸的聚酯(PET)樹(shù)脂單絲,芯的外部均勻包覆熱塑性樹(shù)脂材料皮層。復(fù)合單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，其它熱塑性樹(shù)脂包覆層賦予復(fù)合絲所需要的耐化學(xué)腐蝕性能、抗水解性能或其他該樹(shù)脂特有的性能。
【專利說(shuō)明】新型皮芯結(jié)構(gòu)大直徑復(fù)合單絲及其制造方法
【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，成本較低，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。但聚酯(PET)較差的耐化學(xué)腐蝕和耐水解性能限制了其在很多領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0004]其它熱塑性樹(shù)脂如聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、改性聚酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)及其改性樹(shù)脂等各具有優(yōu)異的物理、力學(xué)和化學(xué)性能，但或因某一方面性能、或因成本較高，同樣使其在很多領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。
[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)擠出在經(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)合單絲及其制造方法，充分利用聚酯(PET)和熱塑性樹(shù)脂各自的優(yōu)點(diǎn)，避開(kāi)其各自的缺點(diǎn)，從工藝上充分實(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、同時(shí)具有較高性價(jià)比的高性能皮芯結(jié)構(gòu)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)合單絲的芯為經(jīng)預(yù)牽伸的聚酯(PET)樹(shù)脂單絲，芯的外部均勻包覆熱塑性樹(shù)脂材料皮層。
[0008]其中，復(fù)合單絲的芯剖面為圓、橢圓、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，皮層的熱塑性樹(shù)脂為純樹(shù)脂或改性樹(shù)脂。
[0011]其中，所述純樹(shù)脂包括聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、改性聚酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP )、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE )。
[0012]其中，所述改性樹(shù)脂為聚丙烯(PP )、聚酰胺(PA )、改性聚酯(PET )、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP )、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE )純樹(shù)脂中任一種改性后的樹(shù)脂。
[0013]其中，所述改性樹(shù)脂為純樹(shù)脂通過(guò)添加以下材料改性制得:
碳纖維或玻璃纖維；
聚四氟乙烯超細(xì)粉、鈦白粉、碳黑粉、碳酸鈣粉、納米硫酸鋇粉。
[0014]其中，單絲的直徑在0.1-3.0mm.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)熱塑性樹(shù)脂通過(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。
[0015]其中，步驟(2)中所述熱塑性樹(shù)脂包括純樹(shù)脂及改性樹(shù)脂。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
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，其它熱塑性樹(shù)脂包覆層賦予復(fù)合絲所需要的耐化學(xué)腐蝕性能、抗水解性能或其他該樹(shù)脂特有的性能。復(fù)合單絲保持兩個(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)；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)腐蝕和耐水解性能或其他PET所不具備的性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中A是預(yù)牽伸聚酯(PET)單絲芯層，B是熱塑性樹(shù)脂材料皮層。
【具體實(shí)施方式】
[0019]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。
[0020]如圖1所示，新型皮芯結(jié)構(gòu)大直徑復(fù)合單絲，復(fù)合單絲的芯為經(jīng)過(guò)預(yù)牽伸的聚酯(PET)樹(shù)脂單絲，芯的外部均勻包覆熱塑性樹(shù)脂材料皮層。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，芯的剖面為圓、橢圓、或四邊形中任一種。單絲的直徑優(yōu)選在0.1-3.0mm。[0021]復(fù)合絲的各組分材料比例可按應(yīng)用的需要調(diào)節(jié)，預(yù)牽伸的聚酯(PET)芯絲的牽伸比可按需要在2-6倍范圍任意設(shè)定，皮層緊密均勻地包覆在芯絲外部，按需要確定是否牽伸及牽伸量。
[0022]在本實(shí)施例中，單絲的皮層為熱塑性樹(shù)脂，包括純樹(shù)脂或改性樹(shù)脂，純樹(shù)脂可以是聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、改性聚酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)等，不限于此；改性樹(shù)脂可以是上述純樹(shù)脂經(jīng)添加增強(qiáng)材料或添加劑進(jìn)行改性后的樹(shù)脂，純樹(shù)脂或改性樹(shù)脂均勻地包覆在上述具有不同截面的芯外層。
[0023]這里，對(duì)純樹(shù)脂改性所使用的添加劑包括但不限于:
碳纖維或玻璃纖維；
聚四氟乙烯超細(xì)粉、鈦白粉、碳黑、碳酸鈣、納米硫酸鋇。
[0024]本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)一種制造上述復(fù)合單絲的方法，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)熱塑性樹(shù)脂(包括純樹(shù)脂和改性樹(shù)脂)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。
[0025]在步驟(I)中，選用規(guī)格為0.30mm的經(jīng)2_6倍牽伸倍數(shù)預(yù)牽伸的連續(xù)聚酯(PET)單絲作為芯，已衡張力放卷以特定速度通過(guò)特定規(guī)格的、裝在特制螺桿擠出機(jī)的包覆模具組件。
[0026]熱塑性樹(shù)脂(包括純樹(shù)脂或改性樹(shù)脂)切片通過(guò)螺桿擠出機(jī)，螺桿擠出機(jī)各區(qū)及模具組件溫度按該熱塑性樹(shù)脂的特性控制在240-330°C、熔融的熱塑性樹(shù)脂通過(guò)模頭擠出通過(guò)均勻包覆在恒速運(yùn)行的芯絲外形成皮層，經(jīng)熱水降溫后，通過(guò)95°C熱水箱經(jīng)過(guò)按聚酯預(yù)牽伸倍數(shù)設(shè)定的牽伸倍數(shù)牽伸，再進(jìn)過(guò)熱烘箱牽伸至所需要的聚酯(PET)芯絲的總牽伸倍數(shù)(5.0-5.8倍)，通過(guò)定型烘箱定型后冷卻、卷取。
[0027]芯絲的放卷速度、螺桿擠出機(jī)計(jì)量泵壓力和模頭規(guī)格及特定的拉伸倍數(shù)組合組成特定的工藝參數(shù)，得到纖度為0.30-0.70mm或更粗的以熱塑性樹(shù)脂為皮層，聚酯(PET)為芯層的皮芯復(fù)合絲。
[0028]本發(fā)明工藝制造的復(fù)合絲具有優(yōu)異的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，在高度保持和利用了聚酯(PET)的低成本、高強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，工藝充分利用其它熱塑性樹(shù)脂的其他性能優(yōu)勢(shì)，得到的產(chǎn)品具有目前拉絲工藝生產(chǎn)的聚酯(PET)單絲或目前皮芯結(jié)構(gòu)絲無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)合性能；使用本發(fā)明工藝生產(chǎn)的復(fù)合單絲織造制的技術(shù)織物用于運(yùn)行環(huán)境較苛刻的工業(yè)過(guò)濾等固液分離工藝和工藝傳輸設(shè)備中，將提高生產(chǎn)效率、降低維護(hù)成本和生產(chǎn)成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0029]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)合單絲的芯為經(jīng)預(yù)牽伸的聚酯(PET)樹(shù)脂單絲，芯的外部均勻包覆熱塑性樹(shù)脂材料皮層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所制成的復(fù)合單絲，其特征在于，復(fù)合單絲的芯剖面為圓、橢圓、或四邊形中任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所制成的復(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，皮層的熱塑性樹(shù)脂為純樹(shù)脂或改性樹(shù)脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合單絲，其特征在于，所述純樹(shù)脂包括聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、改性聚酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP )、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE )。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合單絲，其特征在于，所述改性樹(shù)脂為聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、改性聚酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)純樹(shù)脂中任一種改性后的樹(shù)脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6中所述的復(fù)合單絲，其特征在于，所述改性樹(shù)脂為純樹(shù)脂通過(guò)添加入以下材料改性制得: 碳纖維或玻璃纖維； 聚四氟乙烯超細(xì)粉、鈦白粉、碳黑粉、碳酸鈣粉、納米硫酸鋇粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所制成的皮芯結(jié)構(gòu)復(fù)合單絲，其特征在于，單絲的直徑在0.1-3.0mm0
9.一種制造如權(quán)利要求1 I所述復(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)熱塑性樹(shù)脂通過(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。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合單絲的制造方法，其特征在于，步驟(2)中所述熱塑性樹(shù)脂包括純樹(shù)脂及改性樹(shù)脂。
【文檔編號(hào)】D01F8/14GK103924324SQ201410176283
【公開(kāi)日】2014年7月16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