渔用小规格高强聚乙烯管形编绳

摘要

渔用小规格高强聚乙烯管形编绳，涉及渔用管形编绳，需要提供一种渔用小规格高强聚乙烯管形编绳，本发明采用渔用高强聚乙烯单丝，其特征是由管形编绳公称直径乘以绳芯用经验系数来确定绳芯公称直径，绳芯用经验系数0.978～0.983，绳芯用丝根数采用偶数；绳芯用丝数量＝(绳芯公称直径÷单丝直径)

说明书

技术领域：

本发明涉及渔用管形绳索。

背景技术

绳索是渔业、船舶和军事等领域广泛使用的材料。按结构，绳索可分为捻绳和编绳；而编绳按结构又可细分为管形编绳和八股编绞绳。管形编绳是指由若干绳股有规律编织成管状结构的绳索；其中，在管形编绳中央部位配置的填充物的称为绳芯，包裹在绳芯外管状结构的绳股编织层称为管形编绳面子。管形编绳是重要渔用绳索材料，其分类方法很多，按中央部位有无填芯分为有芯管形编绳和无芯管形编绳；按股数分为4股管形编绳、6股管形编绳和8股管形编绳等；按制绳用基体材料分为聚乙烯管形编绳、聚酰胺管形编绳及聚酯管形编绳等；按强度分为普通管形编绳和高强管形编绳。随着编绳机工业的发展，管形编绳以其高强、耐磨、结构紧凑和有结网片网目尺寸稳定等优势，逐渐在现代渔业中取得一席之位。直径4mm～8mm之间的小规格16股管形编绳是国内外大型拖网渔业中使用较广的有结网片材料，此外，它也用作养殖网箱纲绳或各类渔具纲索。当前渔用管形编绳加工生产中，在编绳的中心一般不充填绳芯，这导致所有绳股在外力作用时易发生绳索变形现象，降低了渔业的安全性；此外，在现行渔用聚乙烯管形编绳加工企业中，编绳用单丝为普通聚乙烯单丝、编绳工艺也较为单一；而聚乙烯单丝作为管形编绳的绳索基体材料，目前主要是经传统熔融纺丝工艺制成的，普通聚乙烯单丝优等品断裂强度标准指标为5.60cN/dtex，而采用自增强工艺生产的渔用高强聚乙烯单丝，其断裂强度高达7.24cN/dtex。普通聚乙烯单丝强度较低，其编织的管形编绳的强力也较低。编绳工艺(如绳芯公称直径、绳芯用丝数量、螺距、绳股张力、绳股数量和绳芯有无等)直接关系到绳索的物理性能，若加工工艺不完善，将会严重影响绳索的物理机械性能，因此，现有渔用小规格聚乙烯管形编绳加工中尚不采用以渔用高强聚乙烯单丝、特殊管形编绳工艺加工的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳，而渔用小规格高强聚乙烯管形编绳加工方法也就成了现有技术领域(捕捞技术领域)长期悬而未决的技术难题。渔用小规格高强聚乙烯管形编绳适应了我国现代渔业的发展需要，提高了我国渔用小规格聚乙烯管形编绳的外观、性价比、截面圆度、力学性能、有结网片的结牢度、结构稳定性、单丝的强度利用率及渔用适配性，有利于我国渔业的可持续发展。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种渔用小规格高强聚乙烯管形编绳加工方法，在不增加管形编绳公称直径的情况下提高渔用小规格高强聚乙烯管形编绳的外观、性价比、截面圆度、力学性能、有结网片的结牢度、结构稳定性、单丝的强度利用率及渔用适配性，以满足我国现代渔业大型化、现代化及深水作业特殊化的需要。

本发明的技术方案采用渔用高强聚乙烯单丝，筒装渔用高强聚乙烯单丝按绳股或绳芯用丝数量进行分丝，从而获得绳股或绳芯用丝；使绳股或绳芯用丝保持大小一致的张力在绕管机上绕于编织筒管上，从而获得绳股或绳芯编织筒管；再按管形编绳工艺要求，搭配好螺距及其对应的卷取齿轮；其特征是由管形编绳公称直径乘以绳芯用经验系数来确定绳芯公称直径，绳芯用经验系数采用0.978～0.983，绳芯用丝根数采用偶数；由绳芯公称直径结合绳芯用丝经验系数确定绳芯用丝数量，绳芯用丝数量＝(绳芯公称直径÷单丝直径)²×绳芯用丝经验系数，绳芯用丝经验系数采用0.240～0.260；由管形编绳公称直径乘以螺距经验系数来确定螺距，螺距经验系数采用6.784～7.040；绳股数量采用16股；由编绳公称直径结合绳股用丝数量经验系数确定绳股用丝数量，绳股用丝数量＝(编绳公称直径÷单丝直径)×绳股用丝数量经验系数，绳股用丝数量经验系数采用0.250～0.350；管形编绳中央部位填芯；编绳横截面为圆形；将绳股编织筒管置于16锭编绳机的筒管锭上，填芯用绳芯编织筒管置于编绳机下部的铁锭上，绳芯编织筒管上的单丝从编绳机下部的中央孔内引入，并从编织导纱孔引出；开机编织，编织时保持各绳股间的张力平衡，绳股与绳股之间相互交叉编织成管形编绳面子，绳芯则充填在管形编绳的中央；最后将编织成型的管形编绳从编绳机上引出，并缠绕于卷取辊上，织成渔用小规格高强聚乙烯管形编绳。

本发明的积极效果是生产出的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳外观、性价比、截面圆度、力学性能、有结网片的结牢度、结构稳定性、单丝的强度利用率及渔用适配性的提高，既确保了渔用绳索安全，满足了我国渔业的可持续健康发展需要，又节约了能耗、提高了传统渔用绳索的使用周期、增加了绳索的抗风浪流性能，具有很好的节能增效作用。

具体实施方式

实施例1：公称直径4mm的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳：

以普通HDPE为原料，采用自增强工艺制备直径0.20mm的渔用高强聚乙烯单丝，其断裂强度较GB 10023标准中渔用聚乙烯单丝一等品指标提高29％左右，以此单丝作为加工直径4mm的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳；

按公式(1)～公式(4)确定加工公称直径4mm的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳工艺参数(如绳芯用经验系数k取0.980、绳芯公称直径的采用3.53、绳芯用丝经验系数c取0.246、绳芯用丝数量n采用77、螺距经验系数β取7.000、螺距P采用28.0mm、绳股用丝数量经验系数δ取0.256、绳股用丝数量m取5根)；

D＝(Φ-2×d)×k            (1)

式中D——绳芯公称直径，单位mm(取两位小数)；

φ——管形编绳公称直径，单位mm(取整数)；

d——单丝直径，单位mm(取两位小数)；

k——绳芯经验系数，0.978≤k≤0.983。

n＝(D÷d)²×c              (2)

式中n——绳芯用丝数量，单位根(取整数)；

D——绳芯公称直径，单位mm(取两位小数)；

d——单丝直径，单位mm(取两位小数)；

c——绳芯用丝经验系数，0.240≤c≤0.260。

P＝φ×β                    (3)

式中P—管形编绳螺距，单位mm(取一位小数)；

φ——管形编绳公称直径，单位mm(取整数)；

β——管形编绳螺距经验系数，6.784≤β≤7.040。

$m=\frac{\phi }{d}\times \delta ---\left(4\right)$

式中m——绳股用丝数量，单位根(取整数)；

φ——管形编绳公称直径，单位mm(取整数)；

d——单丝直径，单位mm(取两位小数)；

δ——绳股用丝数量经验系数，0.250≤δ≤0.350(δ取三位小数)。

筒装渔用高强聚乙烯单丝按绳股或绳芯用丝数量(5根或77根)进行分丝；采用特殊的管形编绳工艺(绳芯用经验系数k取0.980、绳芯公称直径的采用3.53、绳芯用丝经验系数c取0.246、绳芯用丝数量n采用77、螺距经验系数β取7.000、螺距P采用28.0mm、绳股用丝数量经验系数δ取0.256、绳股用丝数量m取5根)，由16锭编绳机将渔用高强聚乙烯单丝编织成公称直径4mm的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳。

经力学试验结果表明，在同等直径下，本方法生产出的公称直径4mm渔用小规格高强聚乙烯管形编绳的破断强力、结节强力分别高达2806N、1736N，较现有相同直径的渔用聚乙烯绳索强力均有大幅度提高；本方法生产出的直径4mm渔用小规格高强聚乙烯管形编绳的屈服伸长率为14.3％，伸长率符合渔业生产需要。本发明将渔用高强聚乙烯单丝新材料和特殊的编绳工艺有效地结合起来，生产出适合渔业生产的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳，其作用为提高现有渔用小规格高强聚乙烯管形编绳的外观、性价比、截面圆度、力学性能、有结网片结牢度、结构稳定性、单丝的强度利用率及渔用适配性。

实施例2：公称直径5mm的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳：

以普通HDPE为原料，采用自增强工艺制备直径0.20mm的渔用高强聚乙烯单丝，其断裂强度较GB 10023标准中渔用聚乙烯单丝一等品指标提高29％左右，以此单丝作为加工公称直径5mm的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳。

按实施例1中的公式(1)～公式(4)确定加工公称直径5mm的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳用工艺参数(绳芯用经验系数k取0.981、绳芯公称直径的采用4.51、绳芯用丝经验系数c取0.259、绳芯用丝数量n采用132、螺距经验系数β取6.800、螺距P采用34.0mm、绳股用丝数量经验系数δ取0.348、绳股用丝数量m取7根)；

筒装渔用高强聚乙烯单丝按绳股或绳芯用丝数量(7根或132根)进行分丝；采用特殊的管形编绳工艺(绳芯用经验系数k取0.981、绳芯公称直径的采用4.51、绳芯用丝经验系数c取0.259、绳芯用丝数量n采用132、螺距经验系数β取6.800、螺距P采用34.0mm、绳股用丝数量经验系数δ取0.348、绳股用丝数量m取7根)，由16锭编绳机将渔用高强聚乙烯单丝编织成公称直径5mm的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳。

经力学试验结果表明，在同等直径下，本方法生产出的公称直径5mm渔用小规格高强聚乙烯管形编绳的破断强力、结节强力分别高达4491N、2717N，较现有相同直径的渔用聚乙烯绳索强力均有大幅度提高；本方法生产出的直径5mm渔用小规格高强聚乙烯管形编绳的屈服伸长率为15.2％，伸长率符合渔业生产需要。本方法将渔用高强聚乙烯单丝新材料和特殊的编绳工艺有效地结合起来，生产出适合渔业生产的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳，其作用为提高现有渔用聚乙烯管形编绳的外观、性价比、截面圆度、力学性能、有结网片结牢度、结构稳定性、单丝的强度利用率及渔用适配性。

因此，本发明解决了现有捕捞技术领域长期悬而未决的技术难题，以本发明生产的公称直径4mm和5mm的渔用小规格高强聚乙烯管形编绳适用于渔业生产，它不仅较传统用普通聚乙烯管形编绳具有破断强力、结节强力优势，而且能提高现有渔用管形编绳的外观、性价比、截面圆度、力学性能、有结网片结牢度、结构稳定性、单丝的强度利用率及渔用适配性。

制绳用聚乙烯单丝强度的高低是影响渔用聚乙烯管形编绳的性能尤其是力学性能的重要因素，本发明以普通HDPE为原料，采用自增强工艺制备直径0.20mm的渔用高强聚乙烯单丝，其断裂强度(7.24cN/dtex)较GB 10023标准中渔用聚乙烯单丝优等品断裂强度标准指标(5.60cN/dtex)提高29.3％，本发明采用渔用高强聚乙烯单丝作为制绳用材料，从而提高了渔用聚乙烯管形编绳强力，其作用为通过提高传统制绳用单丝的强度，从而提高渔用小规格高强聚乙烯管形编绳的力学性能。

绳芯公称直径和绳芯用丝数量直接关系到管形编绳外观、破断强力和截面圆度；若绳芯用丝太少，则编绳截面圆度较差且使用时绳芯会先于编绳面子断裂，严重影响编绳的外观及破断强力；若绳芯用丝太多，编绳作结时绳芯会从绳股的间隙中突出，形成大量跳丝，严重影响管形编绳的外观和力学性能；大量试验论证表明本发明生产的管形编绳公称直径、绳芯公称直径、单丝直径之间存在着函数关系，本发明采用特殊的绳芯用经验系数(0.978～0.983)、绳芯用丝经验系数(0.240～0.260)提高了管形编绳的外观、破断强力和截面圆度。

螺距直接关系到管形编绳外观、破断强力和花节长度，若螺距过大或过小，织成的编绳可能会出现背股、面子松紧和绞形扭曲等外观疵点，大量试验论证表明渔用聚乙烯管形编绳的螺距与其直径存在着一定的线性关系，本发明采用特殊的螺距经验系数(6.784～7.040)提高了管形编绳的外观及破断强力。

在绕管、编织过程中若不保持管形编绳的绳股、绳芯张力平衡，则将导致编绳的绳股、绳芯中的单丝长度不一致，这会导致编绳背股或绳索中单丝局部受力，大大降低了管形编绳的破断强力，本发明通过绳股或绳芯张力平衡调节使绳股或绳芯在绕管机上绕管、使绳股保持大小一致的张力在编绳机上编织，提高了管形编绳的外观、破断强力及单丝的强度利用率。

绳股数量关系到渔用管形编绳的性价比，绳股过多会增加分丝工序及生产成本，绳股过少则会影响外观、水动力性能及渔用适配性，本发明采用特殊的绳股数量(16股)提高了管形编绳的性价比，较好地适应了渔业生产需要。

绳股用丝数量关系到渔用管形编绳的性能，绳股用丝过多或过少，可能会导致管形编绳面子松紧，进而影响到管形编绳的成型、外观和破断强力，大量试验论证表明管形编绳公称直径与单丝直径的比值与绳股用丝数量之间存在一定的线性关系，本发明采用特殊的绳股用丝数量经验系数(0.250～0.350)提高了管形编绳的性能。

管形编绳中央是否填芯关系到渔用管形编绳的性能，与无芯管形编绳相比，有芯管形编绳增加了有结网片的结牢度和结构稳定性，本发明以渔用高强聚乙烯单丝绳芯充填在管形编绳中央，大大提高了管形编绳外观、破断强力、有结网片的结牢度和结构稳定性。

总之，本发明特殊的管形编绳工艺解决了现有技术领域(捕捞技术领域)长期悬而未决的技术难题，通过调整传统管形编绳用绳芯用丝数量、螺距、绳股张力、绳股数量和绳股用丝数量等加工工艺，从而提高管形编绳的外观、性价比、截面圆度、力学性能、有结网片结牢度、结构稳定性和单丝的强度利用率，最终达到提高其渔用适配性的目的。