[發(fā)明專利]一種超高分子量聚乙烯纖維染色裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210367822.4
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102953186A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 包劍峰
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州翔盛高強纖維材料股份有限公司
• 主分類號: D02J3/02
• 分類號: D02J3/02;D06P3/79;D06P1/16
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤體;沈相權(quán)

技術領域

本發(fā)明是一種染色裝置，特別涉及一種超高分子量聚乙烯纖維染色裝置及其方法。

背景技術

現(xiàn)有技術中分子量在100萬以上的聚乙烯成為超高分子量聚乙烯，由凝膠或凍膠紡絲法制得的超高分子聚乙烯纖維具有較高的強度、模量、剛性，其單位質(zhì)量強度是鋼絲的15倍，高于芳綸，纖維的密度為0.96g/cm³，可浮于水面，能量吸收性好，可用于制作高強度纜繩、防彈、防切割用品，廣泛用于軍事、警備、航天、艦船纜繩等領域。

由于超高分子量聚乙烯具有分子結(jié)構(gòu)規(guī)整、對稱，非極性的鏈結(jié)構(gòu)及伸直鏈結(jié)構(gòu)，化學惰性、疏水和表面結(jié)晶度高等特征，使超高分子量聚乙烯纖維極不易和其他物質(zhì)發(fā)生反應，染料不能與纖維反應而著色；同時，該類纖維的極限使用溫度為100-130℃，其強度和模量隨處理溫度的升高而降低，150℃即可融化，分散染料高溫高壓染色工藝不適于該纖維的染色，削弱了其作為功能性纖維所具有的高強度性能。因此，超高分子量聚乙烯纖維的染色成為世界性的難題。

日本愛知縣產(chǎn)業(yè)技術研究所三河纖維技術中心與大成商會聯(lián)合開發(fā)出一種超高分子量聚乙烯的染色方法，即使用有機溶劑可溶性染料與乙醇介質(zhì)上染超高分子量聚乙烯纖維。該方法雖然解決了超高分子量聚乙烯纖維染色問題，但實際生產(chǎn)應用受到極大的限制，無法進行工業(yè)化生產(chǎn)。

中國專利201210081172.7?，公開了一種超高分子量聚乙烯有色纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于：首先將干燥后的超高分子量聚乙烯纖維放入高壓染色艙內(nèi)并封閉好，然后將二氧化碳儲罐中的二氧化碳氣體加熱加壓到非氣體也非液體的超臨界狀態(tài)，然后由泵將超臨界狀態(tài)下的二氧化碳打入染料槽內(nèi)，使二氧化碳超臨界流體溶解染料，然后送至高壓染色艙內(nèi)與超高分子量聚乙烯纖維進行接觸，給超高分子量聚乙烯纖維進行染色，染色后的超高分子量聚乙烯纖維再進行超倍熱牽伸、收卷、入庫，所述二氧化碳和剩余的染料進入分離器分離，分別收集回用。此結(jié)構(gòu)染色效果不出色，同時染色方法相對繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

?????本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術中存在的不足，結(jié)構(gòu)緊湊，在分散染色的基礎上，采用載體染色方法，在對超高分子量聚乙烯纖維表面處理的前提下，使用分子結(jié)構(gòu)較小的分散染料在較低的溫度下上染纖維的超高分子量聚乙烯纖維染色裝置及其方法。

本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種超高分子量聚乙烯纖維染色裝置，包括未處理纖維筒子紗錠和處理后纖維筒子紗錠，所述的未處理纖維筒子紗錠上纏繞有超高分子量聚乙烯纖維紗線，所述的超高分子量聚乙烯纖維紗線依次進入喂入張力輥、喂入三軸摩擦處理器和輸出張力輥后并與處理后纖維筒子紗錠相纏繞。

一種超高分子量聚乙烯纖維染色方法，按以下步驟進行：

(1)、表面處理：

采用高速機械摩擦的方法對超高分子量聚乙烯纖維進行表面處理，將超高分子量聚乙烯纖維進入喂入三軸摩擦處理器，喂入三軸摩擦處理器的摩擦轉(zhuǎn)速為8000～12000轉(zhuǎn)/分，喂入三軸摩擦處理器的摩擦時間為0.1～0.2秒，喂入三軸摩擦處理器中與超高分子量聚乙烯纖維的間距為1.5～2.5mm，喂入三軸摩擦處理器將超高分子量聚乙烯纖維表面不利于染料擴散的高密度結(jié)晶層均勻剝離，同時對超高分子量聚乙烯纖維表面產(chǎn)生刻蝕，刻蝕的深度約2um～5um，刻蝕的面積約占纖維表面積的80%～90%，,以增大超高分子量聚乙烯纖維染色接觸面積，為后續(xù)染色創(chuàng)造有利條件，喂入張力輥的張力控制在100g～250g，輸出張力輥的張力約6g～90g；

（2）、染色載體配置：

將甲基萘系與鄰苯基苯酚系染色載體按比例9:1在水中充分乳化，染色載體總量為10g/L，乳化轉(zhuǎn)速控制為2000r/min，常溫乳化的時間為10～15min，直至乳液呈現(xiàn)淡淡的藍色；

（3）、?雙溫載體染色：

取1g/L的分散劑NN0及平平加O分別作為染色分散劑及勻染劑，用甲酸調(diào)節(jié)pH值為5～6，取步驟（2）中配置好的乳液1.5g/L，再補加水，使染色浴比維持在1:30，形成混合染液；將混合染液和超高分子量聚乙烯纖維筒子紗放入筒子紗染色機內(nèi)，開始升溫染色，以2℃/分鐘的升溫速率使溫度升高至95℃，并保溫15分鐘；再以2℃/分鐘的升溫速率使溫度升高至125℃，保溫30分鐘；以2.5℃/分鐘的降溫速率降至室溫，再取出超高分子量聚乙烯纖維筒子紗，進行水洗，水洗的時間為15min，然后在90℃的鼓風干燥箱中烘干2h。