一种用于UD布生产工艺的纤维清洗干燥系统及单层UD布生产工艺
技术领域
本发明涉及防护防弹复合材料领域，具体涉及一种用于UD布生产工艺的纤维清洗干燥系统及单层UD布生产工艺。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维的UD布是当今防弹防护领域应用最广泛的复合材料之一，其制作是通过单层UD布的铺层叠加复合而成的。超高分子量聚乙烯纤维在出厂时，表面通常会有溶剂残留，且有许多杂质被吸附在其纤维表面；而这种在生产单层UD布时其纤维表面没有有效地处理干净的情况，会导致纤维和胶体的结合达不到应有的状态，UD布层间结合强度也不行，导致超高分子量聚乙烯纤维在防弹防护中吸能利用率不高且在枪弹破片的冲击下易发生移滑，发挥不了超高分子量聚乙烯纤维应有的防护性能，最终使防弹防护效果变差。
为此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种用于UD布生产工艺的纤维清洗干燥系统，包括清洗装置和两段式干燥装置，所述清洗装置包括梯形水槽、调温水箱、导向辊、压辊、进水管、排水管和超声波发生器，所述两段式干燥装置包括箱体、控温热风机Ⅰ、控温热风机Ⅱ、负离子发生器、带夹角的平行风道和带夹角的负离子梯形风道。
进一步的，所述超声波发生器设置在梯形水槽的正下方相邻位置，所述梯形水槽顶端的前后两侧分别水平设置有一导向辊，两侧所述导向辊的斜下方均水平设置有一压辊，所述压辊安装在梯形水槽底部的前后两侧，所述压辊与梯形水槽的最底端相距不超过10mm，所述梯形水槽的后侧底部设有进水管，所述进水管与调温水箱相连通，所述梯形水槽的前侧底部设有排水管，所述梯形水槽的底部向排水管的排水口一侧略倾斜；所述箱体前后端壁的中间位置对应水平分布有若干个分丝孔，所述箱体前端壁的分丝孔正对梯形水槽顶端后侧的导向辊，所述箱体的前段部分设有斜向后上方设置的平行风道，所述平行风道的上端设置有进风管Ⅰ，所述进风管Ⅰ正对控温热风机Ⅰ，所述平行风道的下端设置有排风排水管，所述箱体的后段部分设有负离子梯形风道，所述负离子梯形风道的底部前端设有排风管，所述负离子梯形风道的底部后端设有进风管Ⅱ，所述进风管Ⅱ正对控温热风机Ⅱ，所述控温热风机Ⅱ的出风口安装有负离子发生器。
进一步的，所述平行风道由用于纤维导向的上导向板和用于承接纤维表面残留物的下排水板构成，所述上导向板和下排水板互相平行，所述负离子梯形风道由呈八字形对称的前分丝板和后分丝板构成，所述分丝板的中间位置对应水平分布有若干个分丝孔；所述上导向板的上端固定于箱体的上端内壁上，所述上导向板的下端固定于箱体前端壁的分丝孔上方，所述下排水板的下端固定于箱体的下端内壁上，所述下排水板的上端抵接于负离子梯形风道的前分丝板的分丝孔下方，所述前分丝板和后分丝板的上端均固定于箱体的上端内壁上，所述前分丝板和后分丝板的下端均固定于箱体的下端内壁上。
进一步的，所述下排水板与箱体的下端内壁构成小于30°的夹角，所述前分丝板与箱体的下端内壁构成小于45°的夹角。
进一步的，所述进水管、排水管、进风管Ⅰ、排风排水管、排风管和进风管Ⅱ上均安装有控制阀。
一种单层UD布生产工艺，具体操作步骤如下：
1）纤维的表面清洗处理：启动用于UD布生产工艺的纤维清洗干燥系统，纤维进入清洗装置不断传动，通过超声波发生器的工作在梯形水槽的清洗溶液中进行清洗，超声波发生器的工作频率也根据纤维的传动速度进行调节；
2）纤维的干燥处理：纤维清洗后进入两段式干燥装置，依次通过前段部分的平行风道、后段部分的负离子梯形风道进行干燥处理；此时，前段部分的温度与梯形水槽保持一致，后段部分的温度与前段部分保持温差；
3）纤维上胶后的复刮处理：干燥后的纤维经过装有胶液的胶槽后，由刮胶装置控制上胶量，再经过一根传动速度大于纤维传动速度的加热辊进行二次涂刮；
4）单层UD布的制备：涂刮后的含胶纤维进入载体贴合装置，纤维覆于离型载体后，进入干燥烘箱干燥，再通过牵引装置牵引后由收卷装置收卷，进而制备成单层UD布。
进一步的，步骤1）中，所述清洗溶液PH值为8-10，由碱性溶液配置而成，所述碱性溶液的选择范围包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钙。
进一步的，步骤1）中，所述梯形水槽的温度为20-60℃，所述超声波发生器的工作频率在30-100HZ内进行调节；步骤2）中，所述前段部分的温度为20-60℃，所述后段部分温度为20-90℃。
进一步的，所述胶液的选择范围包括SEBS热塑性弹性体、SBS苯乙烯热塑性弹性体、SEBS热塑性弹性体与SBS苯乙烯热塑性弹性体按比例配置后的组合。
进一步的，步骤1）至步骤3）均在无尘车间中进行。
本发明的有益效果是：本发明通过对纤维在上胶前的处理，有效清除了纤维表面残留的溶剂和吸附物，同时通过纤维在碱性溶液中的浸润使纤维的表面得以改性处理，使其在后道工序中能和胶体很好的结合；本发明通过负离子空气的干燥对纤维表面静电的处理，显著提升了纤维的铺丝效果，避免了纤维在传输过程中因摩擦产生静电而发生聚拢，提升了纤维铺展的均匀度；本发明通过对纤维上胶后的复刮处理，提升了上胶的均匀度；本发明通过纤维刮胶后的加热辊的添加，使胶体包裹纤维的状态更好；本发明制备而成的单层UD布在防护防弹性能上有显著提升，使得超高分子量聚乙烯纤维的高弹高模特性得以更充分的发挥。
附图说明
图1为本发明用于UD布生产工艺的纤维清洗干燥系统的结构示意图。
图2为本发明两段式干燥装置的侧视图。
图中：1、清洗装置，2、两段式干燥装置，3、梯形水槽，4、调温水箱，5、导向辊，6、压辊，7、进水管，8、排水管，9、超声波发生器，10、箱体，11、控温热风机Ⅰ，12、控温热风机Ⅱ，13、负离子发生器，14、平行风道，15、梯形风道，16、控制阀，17、分丝孔，18、进风管Ⅰ，19、排风排水管，20、排风管，21、进风管Ⅱ，22、上导向板，23、下排水板，24、前分丝板，25、后分丝板。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种用于UD布生产工艺的纤维清洗干燥系统，包括清洗装置1和两段式干燥装置2，清洗装置1包括梯形水槽3、调温水箱4、导向辊5、压辊6、进水管7、排水管8和超声波发生器9，两段式干燥装置2包括箱体10、控温热风机Ⅰ11、控温热风机Ⅱ12、负离子发生器13、带夹角的平行风道14和带夹角的负离子梯形风道15。
超声波发生器9设置在梯形水槽3的正下方相邻位置，梯形水槽3顶端的前后两侧分别水平设置有一导向辊5，两侧导向辊5的斜下方均水平设置有一压辊6，压辊6安装在梯形水槽3底部的前后两侧，压辊6与梯形水槽3的最底端相距不超过10mm，梯形水槽3的后侧底部设有进水管7，进水管7与调温水箱4相连通，梯形水槽3的前侧底部设有排水管8，梯形水槽3的底部向排水管8的排水口一侧略倾斜；箱体10前后端壁的中间位置对应水平分布有若干个分丝孔17，箱体10前端壁的分丝孔17正对梯形水槽3顶端后侧的导向辊5，箱体10的前段部分设有斜向后上方设置的平行风道14，平行风道14的上端设置有进风管Ⅰ18，进风管Ⅰ18正对控温热风机Ⅰ11，平行风道14的下端设置有排风排水管19，箱体10的后段部分设有负离子梯形风道15，负离子梯形风道15的底部前端设有排风管20，负离子梯形风道15的底部后端设有进风管Ⅱ21，进风管Ⅱ21正对控温热风机Ⅱ12，控温热风机Ⅱ12的出风口安装有负离子发生器13。
平行风道14由用于纤维导向的上导向板22和用于承接纤维表面残留物的下排水板23构成，上导向板22和下排水板23互相平行，负离子梯形风道15由呈八字形对称的前分丝板24和后分丝板25构成，分丝板的中间位置对应水平分布有若干个分丝孔17；上导向板22的上端固定于箱体10的上端内壁上，上导向板22的下端固定于箱体10前端壁的分丝孔17上方，下排水板23的下端固定于箱体10的下端内壁上，下排水板23的上端抵接于负离子梯形风道15的前分丝板24的分丝孔17下方，前分丝板24和后分丝板25的上端均固定于箱体10的上端内壁上，前分丝板24和后分丝板25的下端均固定于箱体10的下端内壁上。
下排水板23与箱体10的下端内壁构成小于30°的夹角，前分丝板24与箱体10的下端内壁构成小于45°的夹角。
进水管7、排水管8、进风管Ⅰ18、排风排水管19、排风管20和进风管Ⅱ21上均安装有控制阀16。
一种单层UD布生产工艺，具体操作步骤如下：
1）纤维的表面清洗处理：启动用于UD布生产工艺的纤维清洗干燥系统，纤维从丝架经过分丝板，由清洗装置1的梯形水槽3顶端前侧的导向辊5牵引，传动到梯形水槽3中，再由压辊6压住纤维，通过超声波发生器9的工作在梯形水槽3的清洗溶液中进行清洗，超声波发生器9的工作频率也根据纤维的传动速度进行调节；
2）纤维的干燥处理：清洗后的纤维由梯形水槽3顶端后侧的导向辊5牵引，穿过两段式干燥装置2的箱体10前端壁的分丝孔17进入箱体10中，并依次传动穿过前分丝板24、后分丝板25和箱体10后端壁三者的分丝孔17；同时，纤维在经过箱体10前段部分的平行风道14时，进风管Ⅰ18的空气吹动纤维表面的液体及杂质残留，使其落在下排水板23上并流向排风排水管19排出；当纤维传动到箱体10后段部分的负离子梯形风道15时，进风管Ⅱ21带有负离子的空气对纤维进行干燥，避免纤维在传动过程中因摩擦产生静电而发生聚拢；此时，前段部分的温度与梯形水槽3保持一致，后段部分的温度与前段部分保持温差；
3）纤维上胶后的复刮处理：干燥后的纤维经过装有胶液的胶槽后，由刮胶装置控制上胶量，再经过一根传动速度大于纤维传动速度的加热辊进行二次涂刮，使胶体包裹纤维的状态更好；
4）单层UD布的制备：涂刮后的含胶纤维进入载体贴合装置，纤维覆于离型载体后，进入干燥烘箱干燥，再通过牵引装置牵引后由收卷装置收卷，进而制备成单层UD布。
负离子空气的干燥，避免了纤维在传输过程中因摩擦产生静电而发生聚拢，提升了纤维铺展的均匀度。
步骤1）中，清洗溶液PH值为8-10，由碱性溶液配置而成，碱性溶液的选择范围包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钙；碱性溶液使纤维在清洗溶液中能够被有效清洗，同时碱性溶液对纤维表面做有效处理。
步骤1）中，梯形水槽3的温度为20-60℃，超声波发生器9的工作频率在30-100HZ内进行调节；步骤2）中，前段部分的温度为20-60℃，后段部分温度为20-90℃。箱体10的前段部分和后段部分保持有温差，有利于纤维干燥。
步骤3）中，胶液的选择范围包括SEBS热塑性弹性体、SBS苯乙烯热塑性弹性体、SEBS热塑性弹性体与SBS苯乙烯热塑性弹性体按比例配置后的组合。
步骤1）至步骤3）均在无尘车间中进行，避免环境污染和对人体的伤害。
