一.聚丙烯纖維. 聚丙烯短纖維
聚丙烯纖維,中國稱丙綸,以等規聚丙烯為原料紡絲制得的合成纖維,是化學纖維中最輕的品種;強度為35~62cn/dtex;耐磨性僅次於聚醯胺纖維;耐腐蝕性良好,尤其是對無機酸、鹼穩定性很好;不發霉,不腐爛,不怕蟲蛀等。聚丙烯短纖維能很好地提高砂漿/混凝土的抗裂性、抗滲性、抗衝磨性、抗凍能力、抗爆能力及改善混凝土的和易性。數以千萬計的纖維均勻分布在砂漿/混凝土中,起到很好的微配筋作用,這樣很好地保持了結構的整體性,避免了結構受到衝擊破壞時分散成許多碎片,防止了結構中鋼筋的鏽蝕,能大大延長工程的使用壽命,減少工程的維護成本。
聚丙烯短纖維特點
1. 較高的強度和彈性模量,有利於混凝土的力學效能。
2. 與水泥表面握裹力強,親水性處理利於掛灰,提高強度。
3. 分散性極佳,不抱團,有效保證其防裂效能的發揮。
4. 纖維化學效能穩定,耐酸鹼性極強。
聚丙烯短纖維用途
用於抗裂膩子粉,保溫砂漿,混凝土,建築工程層面,牆體,地坪,水池,地下室,及通路橋梁工程中,具有抗裂抗滲,耐磨,提高韌性,提高衝擊力,防爆,還具有耐扯離,提高新老介面結合力
主要功能
1.提高混凝土的耐火效能
2.改善混凝土的耐久性,抗老化性效能
3.提高混凝土的抗衝擊、抗折、抗疲勞、抗震
4.提高混凝土的抗凍融效能
5.提高混凝土的抗滲透效能
6.阻止混凝土裂縫產生
短纖維生產流程設計說明
二. 聚丙烯纖維的紡制
1.初生纖維的製成
1.1熔融
將母粒通過料斗加入螺桿擠出機中,通過螺桿的旋轉作用,母粒將進入螺桿擠出機中。通過螺桿擠出機外殼的加熱作用,母粒熔融。螺桿擠出機的進料段加熱溫度低,為220℃,以防母粒融化不能進入下一階段;壓縮段溫度為240℃,計量段溫度為230℃。
一般螺桿擠出機長徑比為20:1,直徑d=160mm;螺桿擠出機的轉速通過控制壓力來控制。影響產量的因素為螺桿直徑與轉速。
圖1 螺桿擠出機的結構圖
1.2預過濾
由螺桿擠出機擠出的熔融體可能含有一定的雜質,可通過過濾除去。過濾網為不鏽鋼金屬網,為400目篩子。在過濾網前後都裝有壓力表,當壓力相差不大時,則應考慮更換過濾網。
圖2 過濾器結構圖
1.3熔體分配及計量
把從過濾器出來的熔體分為四個出口,通過齒輪計量幫浦計算流量和增壓。一般裝有四個計量幫浦。計量幫浦的規格有60ml/轉和120ml/轉,在本工藝中,採用120ml/轉規格。
1.4紡絲
熔體經預過濾及混合後進入紡絲箱體,箱體由蒸汽加熱, 可以使箱體內元件溫度控制在士1℃以內。噴絲板內徑為300nm,外徑為400mm的圓盤,板孔呈放射狀分布。噴絲板一般有兩種規格:
熔體通過噴絲板流出,形成絲束。
圖3 紡絲元件及噴絲板
(a) 紡絲元件結構圖b)噴絲板示意圖
1.5驟冷
紡好的絲通過由里往外的內環吹風進行冷卻形成纖維。
1.6上油
聚丙烯是一種強磨蝕行材料,易產生靜電。絲束通過浸油槽,進行上油工序。上油的目的主要是通過表面活性劑的加入防靜電,改善手感,並增家抱合性。
上油方式主要分為接觸式、噴淋式、浸入式,在本工藝中,採用接觸式浸油。在浸油過程中,要保證油麵穩定。
二. 初生纖維的後加工
2.1牽伸及軟化
從導絲滾形成粗細均一的纖維後,置於牽伸機上,增強其拉伸效能。接著通過蒸汽箱,溫度為110-120℃,使纖維軟化。
2.2快牽伸
纖維軟化後,再次通過牽伸機,進行快牽伸。慢牽伸與快牽伸速度相差三倍,把纖維拉伸三倍,即牽伸比為3:1
圖4 牽伸結構圖
2.3後上油
纖維經過再次上油,保持其柔軟度和含油量。之後通過張力架,保持絲束張力恆定。張力架一般有兩個固定輪和乙個可滑動輪構成,通過自動感應裝置控制。
2.4捲曲
上油後絲束進入填塞箱式捲曲機,捲曲機上、下壓輥通迴圈冷、熱水。其由熱水槽的熱水迴圈系統供給。上、下壓輥的間隙很小。捲曲後絲束經張力平衡後再進行第二道捲曲機,加強捲曲效果。
圖5 捲曲機的工作原理
2.5熱定型
接著通過擺絲杆進熱定型機進行熱定型, 其溫度控制在120℃。在晾板上對絲束晶型定型。絲束速度一般控制在60-80m/min。
2.6切斷
將絲束放入切斷機,這種切斷方式是採用由四周裝有鋒利切刀的「轉盤」與自由旋轉的「壓輪」組成的壓力切斷機構,將待切纖維束經導向杆纏繞在「轉盤」上,使纖維束壓住刀口,隨著「轉盤」的不斷轉動,待切纖維束層數增加,厚度也隨之增加,致使「轉盤」上的刀與「壓輪」間的壓力不斷增大,接觸刀刃的纖維束被切斷。通過調整「轉盤」上的刀片數和刀片間距來控制纖維的切斷長度。
圖6 切斷機的工作原理
2.7打包
利用雙箱式打包機進行打包。一箱進料預壓,另一箱打包捆紮、出包。自動打包。包重按一定切斷速度與總旦數折合時間來控制
工藝計算
工藝計算:
(1)1500t/a聚丙烯短纖維所需計量幫浦轉速計算
1500×1000000÷0.91÷4÷7000÷60÷120=8.176**/分鐘)
(2)5000t/a聚丙烯短纖維所需計量幫浦轉速計算
5000×1000000÷0.91÷4÷7000÷60÷120=27.25**/分鐘)
故選取計量幫浦轉速範圍9~27**/分鐘)。
(3)1500t/a聚丙烯短纖維紡絲速度計算
54000孔板,0.4mm,長徑比4
54000×v×1.5÷9000×0.85=9×0.91×120
v=25.69(公尺/分鐘)
(4)5000t/a聚丙烯短纖維紡絲速度計算
27000孔板,孔徑:0.6mm,長徑比4
27000×v×15÷9000×0.85=28×0.91×120
v=79.94(公尺/分鐘)
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