一種熔紡聚乳酸長絲的生產方法
【專利摘要】本發明提供了一種熔紡聚乳酸長絲的生產方法，其步驟依次包括：對選用的聚乳酸切片干燥；送入螺桿擠壓機熔融壓縮；將得到的聚乳酸熔體經過擠出頭送入紡絲箱體，通過紡絲箱體內的紡絲組件噴出細流熔體；細流熔體在絲束冷卻裝置中冷卻成絲束；冷卻成型后的絲束在側吹風窗上油；上油后的絲束經過紡絲甬道后，未拉伸的絲束進入第一紡絲輥組加熱到玻璃化并進行拉伸；拉伸后的絲束進入第二紡絲輥組結晶與定型；絲束經分絲器進入網絡噴嘴進行網絡處理；自網絡噴嘴出來的絲束進入卷繞裝置，卷繞成絲餅得到聚乳酸長絲。本發明提供的熔紡聚乳酸長絲的生產方法，可連續生產且生產效率高。
【專利說明】一種熔紡聚乳酸長絲的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聚乳酸纖維生產【技術領域】，特別涉及一種熔紡聚乳酸長絲的生產方法。
【背景技術】
[0002]聚乳酸是一種可生物降解的高分子聚合物，其具有良好的加工性能、優良的生物相容性和合適的力學性能，因此用途很廣泛。目前，聚乳酸纖維的生產在我國仍處于起步階段，已建的生產線很少，且規模較小，主要停留在學校實驗室和舊設備改造實驗上，存在生產方法不連續，生產設備不先進，生產產量小和生產工藝跟不上最新技術等問題，因此需要大規模的連續式的聚乳酸纖維生產的工藝方法。由于聚乳酸是熱塑性聚合物，可采用熔體紡絲，聚乳酸熔體紡絲的生產工藝與PET類似，可以采用熔體紡絲一熱拉伸二步法和熔體高速一步法。由于現在聚乳酸原料的提純技術仍不夠完善，聚乳酸原料的純度參差不齊，導致聚乳酸纖維的質量很大程度上取決于原料的質量，而現有的生產中，對原料的要求不嚴，因此有必要對紡絲原料進行篩選。另外，聚乳酸熔紡現有的主流生產是二步法，存在生產工藝復雜、流程長，產品成本高的問題，而一步法的開發極大的提高生產效率，降低成本。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種可連續生產且生產效率高的熔紡聚乳酸長絲的生產方法。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供了一種熔紡聚乳酸長絲的生產方法，包括以下步驟:
[0005]選用分子量為20-30萬、熔點為170_180°C的聚乳酸切片；
[0006]將所述聚乳酸切片干燥，使所述聚乳酸切片干燥后的含水率在30ppm以下；
[0007]將干燥后的聚乳酸切片送入螺桿擠壓機，在220°C _235°C的溫度下熔融壓縮，得到的聚乳酸熔體經過擠出頭進入紡絲箱體，通過所述紡絲箱體內的紡絲組件噴出細流熔體；
[0008]所述細流熔體進入絲束冷卻裝置在19°C -25°C的吹風溫度下冷卻；
[0009]冷卻成型后的絲束在側吹風窗上油，上油劑為竹本油劑；
[0010]上油后絲束經過紡絲甬道后，未拉伸的絲束進入第一紡絲輥組，在75°C -85°C的溫度下加熱到玻璃化，同時將絲束以2.5-3.0的牽伸倍數進行拉伸；拉伸后的絲束再進入第二紡絲輥組在115°C _125°C的溫度進行結晶與定型；
[0011]經過第一紡絲輥組和第二紡絲輥組的絲束經分絲器，進入網絡噴嘴，進行網絡處理；
[0012]自網絡噴嘴出來的絲束進入卷繞裝置，卷繞成絲餅，得到聚乳酸長絲。
[0013]進一步地,所述聚乳酸切片選用的是美國Nature Works紡絲級聚乳酸切片。
[0014]進一步地，所述擠出頭為帶控制的電加熱系統，可單獨控制管道熔體溫度。
[0015]進一步地，所述紡絲箱體內的紡絲組件的噴絲板孔徑設定為與PET的孔徑比等于1:(1.15-1.4)，所述噴絲板長徑比設定為2.5-3。
[0016]進一步地，所述聚乳酸熔體在螺桿擠壓機中的螺桿溫度設定為高于聚乳酸熔點溫度 40-55 °C。
[0017]進一步地，所述的紡絲箱體內加熱保溫聚乳酸熔體的熱媒循環介質為低溫聯苯。
[0018]進一步地，所述紡絲箱體內的熱媒系統采用汽液分離、并聯、單流向和自補償方式。
[0019]本發明提供的一種熔紡聚乳酸長絲的生產方法，采用連續式干燥，具有生產連續，批間差異小等優點；并且本方法采用高速紡絲，能夠提高聚乳酸生產的產量；并且與兩步法生產方法相比，可使生產效率提高一倍，能耗降低30%以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明實施例提供的熔紡聚乳酸長絲的生產方法的工藝流程圖。
[0021]圖2為本發明實施例提供的熔紡聚乳酸長絲的生產方法中紡絲裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]參見圖1，本發明實施例提供的一種熔紡聚乳酸長絲的生產方法，包括以下步驟:
[0023]選用分子量為20-30萬、熔點為170_180°C的聚乳酸切片；
[0024]對聚乳酸切片進行干燥，使聚乳酸切片干燥后的含水率在30ppm以下，以達到紡絲要求；
[0025]將干燥后的聚乳酸切片送入螺桿擠壓機，在220°C _235°C的溫度下熔融壓縮；
[0026]將得到的聚乳酸熔體經過擠出頭送入紡絲箱體，通過紡絲箱體內的紡絲組件噴出細流熔體；
[0027]細流熔體進入絲束冷卻裝置在19°C _25°C的吹風溫度下冷卻成絲束；
[0028]冷卻成型后的絲束在側吹風窗上油，上油劑為竹本油劑；
[0029]上油后的絲束經過紡絲甬道后，未拉伸的絲束進入第一紡絲輥組，在75°C -85°C的溫度下加熱到玻璃化，同時將絲束以2.5-3.0的牽伸倍數進行拉伸；拉伸后的絲束再進入第二紡絲輥組在115°C _125°C的溫度進行結晶與定型；
[0030]經過第一紡絲輥組和第二紡絲輥組的絲束經分絲器，進入網絡噴嘴，進行網絡處理；
[0031]自網絡噴嘴出來的絲束進入卷繞裝置，卷繞成絲餅，得到聚乳酸長絲。
[0032]其中，聚乳酸切片選用的是美國Nature Works紡絲級聚乳酸切片，這種聚乳酸切片的消旋度低，即純度高，且相對分子量高，大于20萬，具有較好的紡絲性能。
[0033]其中，擠出頭為帶控制的電加熱系統，可單獨控制管道熔體溫度。
[0034]其中，由于聚乳酸紡絲具有溫度低和物料特性粘度高的特點，故其理想剪切速率比滌綸大，滌綸的Y。= 14s-1,而聚乳酸紡絲的Yc= (1.5-3) X 14S'且聚乳酸紡絲與漆絕的密度也相近，漆纟侖的P = 1.39g/cm3,聚乳酸紡絲的P = 1.25g/cm3),因此噴絲板的孔徑適當降低，將紡絲箱體內的紡絲組件的噴絲板孔徑設定為與PET的孔徑比等于1: (1.15-1.4)，并將噴絲板長徑比設定為2.5-3。
[0035]其中，由于聚乳酸熔體的紡絲溫度范圍窄，故將聚乳酸熔體在螺桿擠壓機中的螺桿溫度設定為高于聚乳酸熔點溫度40-55°C。
[0036]其中，紡絲箱體內加熱保溫聚乳酸熔體的熱媒循環介質為低溫聯苯。
[0037]其中，紡絲箱體內的熱媒系統采用汽液分離、并聯、單流向和自補償方式。
[0038]下面通過具體實施例進一步說明本發明提供的熔紡聚乳酸長絲的生產方法，但是實施例僅用于說明，并不限制本發明的范圍。
[0039]實施例1
[0040]制備100dtex/36f圓形截面聚乳酸長絲。選用美國Nature Works紡絲級聚乳酸切片，這種聚乳酸切片的消旋度低即純度高，且相對分子量高，大于20萬，具有較好的紡絲性能，聚乳酸切片的[H] =4.45，熔點為1701:，切片含水<0.05(%。參見圖2，先在干燥塔I中對聚乳酸切片進行連續式干燥，使干燥后的聚乳酸切片含水< 30ΡΡΜ ;然后將聚乳酸切片送入螺桿擠壓機2進行熔融壓縮，螺桿擠壓機2采用Φ90螺桿，長徑比為2.5，槽深4.5mm，壓縮比2.92，分四區加熱，螺桿溫度為220°C ;再將熔融壓縮得到的聚乳酸熔體經過擠出頭3送入紡絲箱體4，通過紡絲箱體4內圓孔的噴絲板紡絲組件5噴出細流熔體，其中擠出頭3的溫度為220°C，紡絲箱體4的溫度220°C，噴絲板紡絲組件5規格為Φ75，微孔0.25X0.75mm ;細流熔體進入絲束冷卻裝置6冷卻，絲束冷卻裝置6的風溫為19°C，風速為0.50m/s ;冷卻成型后的絲束在側吹風窗上使用竹本特殊油劑進行上油，上油后絲束經過紡絲甬道7，未拉伸的初生纖維進入第一紡絲輥組8，將絲束加熱到玻璃化溫度，第一紡絲輥組8的溫度為75°C，速度為1600m/min，同時將絲束拉伸，牽伸倍數2.5，使絲束處于高取向、高張力、低結晶的狀態；牽伸后的絲束在第二紡絲輥組9進行熱定型，將第二紡絲輥組9的溫度設定為115°C，速度設為4200m/min，使絲束能夠充分結晶和定型；經過第一紡絲輥組8和第二紡絲輥組9的絲束經分絲器，進入網絡噴嘴，進行網絡處理；最后自網絡噴嘴出來的絲束進入卷繞裝置10，以4200m/min的卷繞速度卷繞成絲餅，得到聚乳酸長絲。紡制的聚乳酸長絲斷裂強度4.lcN/dtex,斷裂伸長35 %。
[0041]實施例2
[0042]制備50dtex/24f圓形截面聚乳酸長絲。選用美國Nature Works紡絲級聚乳酸切片，這種聚乳酸切片的消旋度低即純度高，且相對分子量高，大于20萬，具有較好的紡絲性能，聚乳酸切片的[H] =4.45，熔點為1751:，切片含水<0.05(%。參見圖2，先在干燥塔I中對聚乳酸切片進行連續式干燥，使干燥后的聚乳酸切片含水< 30ΡΡΜ;然后將聚乳酸切片送入螺桿擠壓機2進行熔融壓縮，螺桿擠壓機2采用Φ90螺桿，長徑比為3.0，槽深4.5mm，壓縮比2.92，分四區加熱，螺桿溫度為230°C ;再將熔融壓縮得到的聚乳酸熔體經過擠出頭3送入紡絲箱體4，通過紡絲箱體4內圓孔的噴絲板紡絲組件5噴出細流熔體，其中擠出頭3的溫度為230°C，紡絲箱體4的溫度230°C，噴絲板紡絲組件5規格為Φ 75，微孔0.23X0.70mm ;細流熔體進入絲束冷卻裝置6冷卻，絲束冷卻裝置6的風溫為20°C，風速為0.50m/s ;冷卻成型后的絲束在側吹風窗上使用竹本特殊油劑進行上油，上油后絲束經過紡絲甬道7，未拉伸的初生纖維進入第一紡絲輥組8，將絲束加熱到玻璃化溫度，第一紡絲輥組8的溫度為80°C，速度為1600m/min，同時將絲束拉伸，牽伸倍數3.0,使絲束處于高取向、高張力、低結晶的狀態；牽伸后的絲束在第二紡絲輥組9進行熱定型，將第二紡絲輥組9的溫度設定為120°C，速度設為4200m/min，使絲束能夠充分結晶和定型；經過第一紡絲輥組8和第二紡絲輥組9的絲束經分絲器，進入網絡噴嘴，進行網絡處理；最后自網絡噴嘴出來的絲束進入卷繞裝置10，以4200m/min的卷繞速度卷繞成絲餅，得到聚乳酸長絲。紡制的聚乳酸長絲斷裂強度4.2cN/dtex,斷裂伸長33 %。
[0043]實施例3
[0044]制備75dtex/36f圓形截面聚乳酸長絲。選用美國Nature Works紡絲級聚乳酸切片，這種聚乳酸切片的消旋度低即純度高，且相對分子量高，大于20萬，具有較好的紡絲性能，聚乳酸切片的[H] =4.45，熔點為1801:，切片含水<0.05(%。參見圖2，先在干燥塔I中對聚乳酸切片進行連續式干燥，使干燥后的聚乳酸切片含水< 30ΡΡΜ;然后將聚乳酸切片送入螺桿擠壓機2進行熔融壓縮，螺桿擠壓機2采用Φ90螺桿，長徑比為3.0，槽深4.5mm，壓縮比2.92，分四區加熱，螺桿溫度為235°C ;再將熔融壓縮得到的聚乳酸熔體經過擠出頭3送入紡絲箱體4，通過紡絲箱體4內圓孔的噴絲板紡絲組件5噴出細流熔體，其中擠出頭3的溫度為235°C，紡絲箱體4的溫度235°C，噴絲板紡絲組件5規格為Φ75，微孔0.25X0.75mm ;細流熔體進入絲束冷卻裝置6冷卻，絲束冷卻裝置6的風溫為25°C，風速為0.50m/s ;冷卻成型后的絲束在側吹風窗上使用竹本特殊油劑進行上油，上油后絲束經過紡絲甬道7，未拉伸的初生纖維進入第一紡絲輥組8，將絲束加熱到玻璃化溫度，第一紡絲輥組8的溫度為85°C，速度為1600m/min，同時將絲束拉伸，牽伸倍數2.5，使絲束處于高取向、高張力、低結晶的狀態；牽伸后的絲束在第二紡絲輥組9進行熱定型，將第二紡絲輥組9的溫度設定為125°C，速度設為4200m/min，使絲束能夠充分結晶和定型；經過第一紡絲輥組8和第二紡絲輥組9的絲束經分絲器，進入網絡噴嘴，進行網絡處理；最后自網絡噴嘴出來的絲束進入卷繞裝置10，以4200m/min的卷繞速度卷繞成絲餅，得到聚乳酸長絲。紡制的聚乳酸長絲斷裂強度4.3cN/dtex,斷裂伸長37 %。
[0045]最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種熔紡聚乳酸長絲的生產方法，其特征在于，包括以下步驟: 選用分子量為20-30萬、熔點為170-180°c的聚乳酸切片； 對所述聚乳酸切片進行干燥，使所述聚乳酸切片干燥后的含水率在30ppm以下； 將干燥后的聚乳酸切片送入螺桿擠壓機，在220°C _235°C的溫度下熔融壓縮； 將得到的聚乳酸熔體經過擠出頭送入紡絲箱體，通過所述紡絲箱體內的紡絲組件噴出細流熔體； 所述細流熔體進入絲束冷卻裝置在19°C _25°C的吹風溫度下冷卻成絲束； 冷卻成型后的絲束在側吹風窗上油，上油劑為竹本油劑； 上油后的絲束經過紡絲甬道后，未拉伸的絲束進入第一紡絲輥組，在75°C -85°C的溫度下加熱到玻璃化，同時將絲束以2.5-3.0的牽伸倍數進行拉伸；拉伸后的絲束再進入第二紡絲輥組在115°C _125°C的溫度進行結晶與定型； 經過第一紡絲輥組和第二紡絲輥組的絲束經分絲器，進入網絡噴嘴，進行網絡處理； 自網絡噴嘴出來的絲束進入卷繞裝置，卷繞成絲餅，得到聚乳酸長絲。
2.根據權利要求1所述的熔紡聚乳酸長絲的生產方法，其特征在于:所述聚乳酸切片選用的是美國Nature Works紡絲級聚乳酸切片。
3.根據權利要求1所述的熔紡聚乳酸長絲的生產方法，其特征在于:所述擠出頭為帶控制的電加熱系統，可單獨控制管道熔體溫度。
4.根據權利要求1所述的熔紡聚乳酸長絲的生產方法，其特征在于:所述紡絲箱體內的紡絲組件的噴絲板孔徑設定為與PET的孔徑比等于1: (1.15-1.4)，所述噴絲板長徑比設定為2.5-3。
5.根據權利要求1所述的熔紡聚乳酸長絲的生產方法，其特征在于:所述聚乳酸熔體在螺桿擠壓機中的螺桿溫度設定為高于聚乳酸熔點溫度40-55°C。
6.根據權利要求1所述的熔紡聚乳酸長絲的生產方法，其特征在于:所述的紡絲箱體內加熱保溫聚乳酸熔體的熱媒循環介質為低溫聯苯。
7.根據權利要求1所述的熔紡聚乳酸長絲的生產方法，其特征在于:所述紡絲箱體內的熱媒系統采用汽液分離、并聯、單流向和自補償方式。
【文檔編號】D01D5/08GK104328516SQ201410520364
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】許賢才, 唐志萍, 高智廣, 姜軍, 劉永亭, 孔維嘉 申請人:北京中麗制機工程技術有限公司