CN106283770A - 远洋渔业用绳加工方法 - Google Patents

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Abstract

远洋渔业用绳加工方法，其特征是将按配方称量后的UHMWPE粉末、硅酮粉、抗氧剂1010、纳米载银二氧化钛抗菌剂、羟基硬脂酸、纳米级白炭黑、助抗氧剂DLTP、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、纳米级硅藻土、白油预混合后倒入高速捏合锅中进行高速捏合，获得UHMWPE改性复合料；UHMWPE改性复合料经双螺杆挤出机熔融挤出，挤出物经双螺杆出口加装的计量泵计量从喷丝孔熔融挤出，挤出的初生丝经冷却和预牵伸，预牵伸丝经热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷熔纺丝束，熔纺丝束初捻后获得S捻向的绳股；通过三股捻绳机将3根S捻向绳股加工成为Z捻的远洋渔业用绳。

Description

远洋渔业用绳加工方法
技术领域
本发明涉及远洋渔业捕捞活动用绳的加工方法。
背景技术
远洋渔业是指远离本国渔港或渔业基地，在别国沿岸海域或深海从事的捕捞活动。远洋渔业是由机械化、自动化程度较高，助渔、导航仪器设备先进、完善，续航能力较长的大型加工母船和若干捕捞子船、加油船、运输船组成的捕捞船队；其发展取决于本国的经济实力、工业化程度和海洋科学技术水平以及国内外市场、消费水平等因素(如远洋渔业用绳技术水平等)。在远洋渔业技术领域中，人们将熔纺单丝简称熔纺丝。随着远洋渔业的发展，人们对本技术领域用绳及其制绳用熔纺丝的断裂强力、耐磨性、安全性和断裂伸长率提出了更高要求。本领域涉及的作业地域遥远、作业底质恶劣等，与船舶、军事、运输、建筑和纺织等技术领域相差甚远，因此，上述领域用绳及制绳用熔纺丝的加工方法均不适合本领域。现有技术领域制绳用熔纺丝以单一高密度聚乙烯树脂(以下简称HDPE树脂)为原料，采用传统熔融纺丝工艺加工生产，这使得该熔纺丝及其制成的绳产品性能较差(如现有直径7.1mm绳的断裂强力合格品指标仅为4649N，其制绳用熔纺丝断裂强度合格品指标仅为5.2cN/dtex)，在远洋渔业恶劣作业生产条件下容易发生绳断网破事故，现有技术领域用绳及其制绳用熔纺丝的断裂强度、耐磨性、安全性、断裂伸长率、抗菌性差、难以适应现代远洋渔业发展需要，人们迫切需要加工生产安全性好、断裂强力高(较同等直径现有远洋渔业用绳提高50％，且制绳用熔纺丝断裂强度大于8.0cN/dtex)、耐磨性好(耐磨度较现有远洋渔业用绳提高30％)、断裂伸长率大(断裂伸长率大于50％)、具有一定抗菌防腐性的高性能远洋渔业用绳。本领域HDPE树脂原料、传统熔融纺丝及制绳工艺根本无法生产上述高性能远洋渔业用绳，而超高分子量聚乙烯(简称UHMWPE)加工流动性极差，因此，远洋渔业用绳已成为本领域长期悬而未决的技术难题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种安全性好、断裂强力高、耐磨性好和断裂伸长率大、具有一定抗菌防腐性的高性能远洋渔业用绳，减少远洋渔业网具重量、水阻力和劳动强度，减少远洋渔业绳断网破事故发生率，实现远洋渔业的节能降耗，助力渔业节能减排。
本发明的技术方案采用UHMWPE粉末、硅酮粉、抗氧剂1010、纳米载银二氧化钛抗菌剂、羟基硬脂酸、纳米级白炭黑、助抗氧剂DLTP、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纳米级硅藻土、白油原料和高速捏合机、计量泵、双螺杆挤出机、合股机、三股捻绳机设备，其特征是UHMWPE粉末熔融指数为0.08g/10min-0.28g/10min，分子量150万-310万；硅酮粉的有机硅含量65％-80％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.0‰-5.3‰；抗氧剂1010的初熔点≥110℃、挥发份≤0.5％且灰分≤0.1％，添加量为UHMWPE粉末重量的0.5‰-3.1‰；纳米载银二氧化钛抗菌剂粒度范围为20nm-50nm，添加量为UHMWPE粉末重量的0.3％-3.0％；羟基硬脂酸的羟基值为148mgKOH/g-155mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的0.7％-2.3％；纳米级白炭黑的含水量<0.2％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.3‰-4.2‰；助抗氧剂DLTP的酸值不大于0.05mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的1.0‰-1.2‰；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的脆性温度<-60℃，添加量为UHMWPE粉末重量的1.9‰-4.4‰；纳米级硅藻土的SiO2含量≥90％、水分含量≤0.1％，添加量为UHMWPE粉末重量的0.3％-0.5％；白油添加量为UHMWPE粉末重量的4.5‰-5.6‰；将按配方称量后的UHMWPE粉末、硅酮粉、抗氧剂1010、纳米载银二氧化钛抗菌剂、羟基硬脂酸、纳米级白炭黑、助抗氧剂DLTP、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纳米级硅藻土、白油预混合后倒入高速捏合锅中在790r/min-830r/min的转速下进行高速捏合30min-60min，当高速捏合锅中混合料温度升至78℃即可出料，获得UHMWPE改性复合料；UHMWPE改性复合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区、第⑥区、第⑦区、第⑧区、第⑨区、第⑩区的温控范围分别为73℃-87℃、258℃-273℃、133℃-147℃、173℃-187℃、213℃-227℃、223℃-237℃、233℃-247℃、243℃-257℃、253℃-267℃、278℃-288℃下熔融挤出，挤出物经双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，双螺杆挤出机机头温度范围为251℃-277℃，双螺杆挤出机喷丝板长径比范围为1:25-1:50，喷丝板上喷丝孔的孔径为1.03mm、孔数为100孔，挤出的初生丝经冷却水箱8℃-23℃低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经96.5℃-99.9℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、98.5℃-99.9℃高温第二牵伸水浴槽和第三牵伸辊、98.0℃-99.9℃高温第三牵伸水浴槽和第四牵伸辊进行三次热牵伸，第一牵伸水浴槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×1.0m高、第二牵伸水浴槽尺寸为3m长×0.9m宽×1.0m高、第三牵伸水浴槽尺寸为3.5m长×0.9m宽×1.0m高；牵伸总倍数控制在23.6倍-24.7倍后，经规格为1.3m长×0.5m宽×0.5m高恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷远洋渔业熔纺丝束，恒温箱热定型温度范围为116℃-140℃；以合股机将远洋渔业熔纺丝束以8T/m的内捻度初捻后获得S捻向的远洋渔业绳股；通过三股捻绳机将3根S捻向的远洋渔业绳股加工成捻距为25mm、捻向为Z捻、股数为3股的远洋渔业用绳，这就是远洋渔业用绳加工方法。
本发明创造了远洋渔业用绳加工方法技术方案，在制绳用丝(即远洋渔业熔纺丝，下同)的母料中添加特定剂量的硅酮粉、抗氧剂1010、纳米载银二氧化钛抗菌剂、羟基硬脂酸、纳米级白炭黑等原料助剂，在特定时间、转速和温度下高速捏合后获得特种UHMWPE改性复合料，开拓了制绳用丝的原料组成、纺丝的流动性与可纺性，确保了纺丝生产的顺利流畅进行；本发明在不同生产成本、牵伸倍数与原料组成的条件下进行无数开拓性试验论证，获得本发明的最终技术方案，确保制绳用丝的可纺性与综合性能好，批量生产中无断丝现象；本发明采用硅酮粉改进了纺丝的润滑性，提高了UHMWPE改性复合料流动的均匀性和挤出质量，确保了纺丝的顺利进行；本发明采用抗氧剂1010、助抗氧剂DLTP，保证了产品加工过程中不降解，改进了产品的抗氧化性、抗紫外老化性能，提高了产品的使用周期；本发明采用纳米载银二氧化钛抗菌剂既增强了产品的强度，又使产品具有了一定的抗菌防腐功能，减少了远洋渔业生产中污损生物在网具上的附着；本发明采用羟基硬脂酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物改进了纺丝的加工流动性，有效解决了UHMWPE加工过程中出现的熔体破裂问题，使UHMWPE粉末的加工流动性得到明显改善，也使产品的综合性能明显提高；本发明采用纳米级白炭黑大大改进了产品的耐磨性，提高了产品的适配性和使用期限；本发明采用纳米级硅藻土改进了产品的断裂强度、结节强度和耐磨度(单位线密度磨断次数)，提高了产品的综合性能；本发明牵伸总倍数控制在23.6倍-24.7倍，在低于25倍的牵伸倍数下产出的制绳用丝综合性能明显高于现有领域聚乙烯熔纺丝；本发明挤出物经双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，使压力均衡稳定，确保了制绳用丝生产的质量稳定性；本发明创新采用组合式三次热牵伸以及特殊牵伸总倍数，通过特定高倍高温热牵伸提高产品分子取向，提高了产品的综合性能；本发明在收丝机收卷远洋渔业熔纺丝束前经规格为1.3m长×0.5m宽×0.5m高恒温箱热定型，使分子链有足够的松弛能力并消除了内应力，降低了产品的不匀率与变异系数，提高了产品的整体质量；为增加纺丝效果，本发明用双螺杆挤出机的流道可较普通双螺杆挤出机加长5cm-20cm，同时将双螺杆挤出机喷丝板长径比加长到1:25-1:50，这样纺丝生产中不容易出现熔体破裂，使初生丝圆度好、表面光滑，提高了产品的外观质量，降低了产品的水阻力；本发明采用特殊的喷丝孔孔径与孔数，减少了制绳所需的分丝工序，方便生产中直接以合股机将(含有100根远洋渔业熔纺丝的)远洋渔业熔纺丝束以特殊内捻度初捻成远洋渔业绳股，降低了制绳能耗、产品成本。如本发明产出的直径为7.1mm的远洋渔业用绳外表美观、安全性好、断裂强力高(断裂强力较现有同等直径绳提高55％，且制绳用熔纺丝断裂强度高达8.6cN/dtex、结节强度高达4.9cN/dtex)、耐磨性好(耐磨度较现有绳提高30％)、断裂伸长率大(断裂伸长率高达61％，延伸性完全符合本技术领域需要)且具有一定抗菌性(使污损生物在网具上的附着减少3％)。试验或生产实践结果表明以本发明技术方案生产的远洋渔业用绳，在保持断裂强力不变的前提下，既可减少远洋渔业网具重量、水阻力和作业劳动强度、又可减少绳断网破事故发生率、适量减少污损生物在远洋渔业网具上的附着；本发明产品在远洋渔业上的创新应用可实现远洋渔业的节能降耗，助力渔业节能减排，本发明技术效果非常显著，产品的产业化前景广阔。
具体实施方式
这里以直径为7.1mm的远洋渔业用绳加工方法为例，介绍本发明的具体实施方式。
本发明的技术方案采用UHMWPE粉末、硅酮粉、抗氧剂1010、纳米载银二氧化钛抗菌剂、羟基硬脂酸、纳米级白炭黑、助抗氧剂DLTP、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纳米级硅藻土、白油、高速捏合机、计量泵、合股机、三股捻绳机、双螺杆挤出机(为增加纺丝效果，本发明用双螺杆挤出机的流道可较普通双螺杆挤出机加长5cm-20cm)，将按配方称量后的UHMWPE粉末(市售UHMWPE粉末，熔融指数为0.08g/10min-0.28g/10min，分子量150万-310万，英文为Ultra Molecular Weight Polyethylene，简称为UHMWPE)、硅酮粉(市售硅酮粉，有机硅含量65％-80％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.0‰-5.3‰)、抗氧剂1010(市售抗氧剂1010，初熔点≥110℃、挥发份≤0.5％且灰分≤0.1％，添加量为UHMWPE粉末重量的0.5‰-3.1‰)、纳米载银二氧化钛抗菌剂(市售纳米载银二氧化钛抗菌剂，粒度范围为20nm-50nm，添加量为UHMWPE粉末重量的0.3％-3.0％)、羟基硬脂酸(市售羟基硬脂酸，羟基值为148mgKOH/g-155mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的0.7％-2.3％)、纳米级白炭黑(市售纳米级白炭黑，含水量<0.2％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.3‰-4.2‰)、助抗氧剂DLTP(市售助抗氧剂DLTP，酸值不大于0.05mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的1.0‰-1.2‰)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(市售乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，脆性温度<-60℃，添加量为UHMWPE粉末重量的1.9‰-4.4‰)、纳米级硅藻土(市售纳米级硅藻土，SiO2含量≥90％、水分含量≤0.1％，添加量为UHMWPE粉末重量的0.3％-0.5％)、白油(市售白油，添加量为UHMWPE粉末重量的4.5‰-5.6‰)；将按配方称量后的UHMWPE粉末、硅酮粉、抗氧剂1010、纳米载银二氧化钛抗菌剂、羟基硬脂酸、纳米级白炭黑、助抗氧剂DLTP、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纳米级硅藻土、白油预混合后倒入高速捏合锅中在790r/min-830r/min的转速下进行高速捏合30min-60min，当高速捏合锅中混合料温度升至78℃即可出料，获得UHMWPE改性复合料；UHMWPE改性复合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区、第⑥区、第⑦区、第⑧区、第⑨区、第⑩区的温控范围分别为73℃-87℃、258℃-273℃、133℃-147℃、173℃-187℃、213℃-227℃、223℃-237℃、233℃-247℃、243℃-257℃、253℃-267℃、278℃-288℃下熔融挤出，挤出物经双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，双螺杆挤出机机头温度范围为251℃-277℃，双螺杆挤出机喷丝板长径比范围为1:25-1:50，喷丝板上喷丝孔的孔径为1.03mm、孔数为100孔，挤出的初生丝经冷却水箱8℃-23℃低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经96.5℃-99.9℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、98.5℃-99.9℃高温第二牵伸水浴槽和第三牵伸辊、98.0℃-99.9℃高温第三牵伸水浴槽和第四牵伸辊进行三次热牵伸，第一牵伸水浴槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×1.0m高、第二牵伸水浴槽尺寸为3m长×0.9m宽×1.0m高、第三牵伸水浴槽尺寸为3.5m长×0.9m宽×1.0m高；牵伸总倍数控制在23.6倍-24.7倍后，经规格为1.3m长×0.5m宽×0.5m高恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷远洋渔业熔纺丝束，恒温箱热定型温度范围为116℃-140℃；以合股机将远洋渔业熔纺丝束以8T/m的内捻度初捻后获得S捻向的远洋渔业绳股；通过三股捻绳机将3根S捻向的远洋渔业绳股加工成捻距为25mm、捻向为Z捻、股数为3股的远洋渔业用绳，这就是远洋渔业用绳加工方法。本发明首创远洋渔业用绳加工方法，它很适合本领域批量生产应用。
本发明产品的综合性能优异，除本领域外，还可在畜牧等领域使用。本发明可批量生产，产出的远洋渔业用绳外表美观、安全性好、断裂强力高、耐磨性好、断裂伸长率大、有一定的抗菌性，它在生产中使用既可减少远洋渔业网具重量、水阻力和渔民作业劳动强度、又可减少远洋渔业绳断网破事故发生率、适量减少污损生物在远洋渔业网具上的附着；本发明产品在远洋渔业上的创新应用可实现远洋渔业的节能降耗，助力渔业节能减排，发展低碳渔业，技术效果非常显著、综合效益显著，产品的产业化前景很好。

Claims (2)

1.远洋渔业用绳加工方法，采用UHMWPE粉末、硅酮粉、抗氧剂1010、纳米载银二氧化钛抗菌剂、羟基硬脂酸、纳米级白炭黑、助抗氧剂DLTP、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纳米级硅藻土、白油原料和高速捏合机、计量泵、双螺杆挤出机、合股机、三股捻绳机设备，其特征是UHMWPE粉末熔融指数为0.08g/10min-0.28g/10min，分子量150万-310万；硅酮粉的有机硅含量65％-80％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.0‰-5.3‰；抗氧剂1010的初熔点≥110℃、挥发份≤0.5％且灰分≤0.1％，添加量为UHMWPE粉末重量的0.5‰-3.1‰；纳米载银二氧化钛抗菌剂粒度范围为20nm-50nm，添加量为UHMWPE粉末重量的0.3％-3.0％；羟基硬脂酸的羟基值为148mgKOH/g-155mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的0.7％-2.3％；纳米级白炭黑的含水量<0.2％，添加量为UHMWPE粉末重量的2.3‰-4.2‰；助抗氧剂DLTP的酸值不大于0.05mgKOH/g，添加量为UHMWPE粉末重量的1.0‰-1.2‰；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的脆性温度<-60℃，添加量为UHMWPE粉末重量的1.9‰-4.4‰；纳米级硅藻土的SiO2含量≥90％、水分含量≤0.1％，添加量为UHMWPE粉末重量的0.3％-0.5％；白油添加量为UHMWPE粉末重量的4.5‰-5.6‰；将按配方称量后的UHMWPE粉末、硅酮粉、抗氧剂1010、纳米载银二氧化钛抗菌剂、羟基硬脂酸、纳米级白炭黑、助抗氧剂DLTP、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纳米级硅藻土、白油预混合后倒入高速捏合锅中在790r/min-830r/min的转速下进行高速捏合30min-60min，当高速捏合锅中混合料温度升至78℃即可出料，获得UHMWPE改性复合料；UHMWPE改性复合料经双螺杆挤出机在料筒电加热区的第①区、第②区、第③区、第④区、第⑤区、第⑥区、第⑦区、第⑧区、第⑨区、第⑩区的温控范围分别为73℃-87℃、258℃-273℃、133℃-147℃、173℃-187℃、213℃-227℃、223℃-237℃、233℃-247℃、243℃-257℃、253℃-267℃、278℃-288℃下熔融挤出，挤出物经双螺杆出口加装的计量泵计量后从喷丝孔熔融挤出，双螺杆挤出机机头温度范围为251℃-277℃，双螺杆挤出机喷丝板长径比范围为1:25-1:50，喷丝板上喷丝孔的孔径为1.03mm、孔数为100孔，挤出的初生丝经冷却水箱8℃-23℃低温水和第一牵伸辊得到冷却和预牵伸，预牵伸丝经96.5℃-99.9℃高温第一牵伸水浴槽和第二牵伸辊、98.5℃-99.9℃高温第二牵伸水浴槽和第三牵伸辊、98.0℃-99.9℃高温第三牵伸水浴槽和第四牵伸辊进行三次热牵伸，第一牵伸水浴槽尺寸为2.5m长×0.9m宽×1.0m高、第二牵伸水浴槽尺寸为3m长×0.9m宽×1.0m高、第三牵伸水浴槽尺寸为3.5m长×0.9m宽×1.0m高；牵伸总倍数控制在23.6倍-24.7倍后，经规格为1.3m长×0.5m宽×0.5m高恒温箱热定型后以使用力矩电动机的收丝机收卷远洋渔业熔纺丝束，恒温箱热定型温度范围为116℃-140℃；以合股机将远洋渔业熔纺丝束以8T/m的内捻度初捻后获得S捻向的远洋渔业绳股；通过三股捻绳机将3根S捻向的远洋渔业绳股加工成捻距为25mm、捻向为Z捻、股数为3股的远洋渔业用绳。
2.根据权利要求1所述的远洋渔业用绳加工方法，其特征是双螺杆挤出机的流道较普通双螺杆挤出机加长5cm-20cm。
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