CN104878458A - 一种渔用聚乳酸单丝制造方法 - Google Patents

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闵明华
王鲁民
曾桂华
黄洪亮
刘永利
吴越
陈帅
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Abstract

一种渔用聚乙烯纤维制造方法，本发明采用熔融纺丝、高倍拉伸工艺制得的渔用可降解聚乳酸单丝；所述的聚乳酸数均分子量为180000～250000；所述的聚乳酸切片干燥温度为70～120℃，时间为24～48小时，真空度为-0.05～-0.1MPa；所述的熔融纺丝和高倍拉伸工艺为：纺丝温度为190～250℃，纺丝速度为5～50m/min，拉伸倍数为3～8倍，拉伸介质是热水浴或热空气，拉伸温度为60～110℃。

Description

一种渔用聚乳酸单丝制造方法
技术领域
本发明涉及一种渔用聚乳酸单丝及制造方法。
背景技术
由于目前渔网具材料大多为聚乙烯、聚酰胺等合成纤维，在自然环境中不易降解，大量遗失或被渔民抛弃在海洋中的渔网，正在损害海洋环境，这些“幽灵之网”影响渔业储备，以及对过往船只造成危害。而这些危害现象随着全球性渔业发展，和由持久性材料制成的捕捞装置的广泛使用而变得日趋严重。为解决这一难题，海水中可降解渔用纤维材料的研发已成为国内外在渔用材料领域的研究热点——利用可降解材料制成的渔网具，伴随着在海水中作业过程中的降解，使遗弃在海洋中渔网具的再捕获能力降低，从而减少“幽灵捕捞”现象。
在渔用纤维材料研究领域，可降解渔用纤维材料的开发仍处于起步阶段。聚乳酸是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成，聚乳酸在自然界和生物体中都可以最终转化成为二氧化碳和水，因此聚乳酸纤维被认为是最具发展前景的“绿色纤维”之一。聚乳酸纤维可由传统的熔融纺丝工艺制备，但是由于聚乳酸大分子链上的酯键易于化学水解和热降解，纺丝加工后的聚乳酸纤维的力学性能常常不能很好地满足实际应用的需要，比如，常规纺织的聚乳酸纤维的断裂强度往往低于4.0cN/dtex，而渔用聚乳酸单丝往往对其断裂强度有较高的要求，因此改进制备工艺，开发出优异综合性能的渔用可降解聚乳酸单丝。
发明内容
本发明的目的是提供一种渔用聚乳酸单丝制造方法。
本发明的技术方案采用以下步骤：聚乳酸切片干燥、加热熔融、熔体过滤器、计量泵、纺丝组件、喷丝板、成型、拉伸。其中加热熔融分多区进行，温度为180～250℃；拉伸采用二级拉伸，拉伸温度为60～110℃。其特征是所述的聚乳酸数均分子量为180000～250000；所述的聚乳酸切片干燥温度为70～120℃，时间为24～48小时，真空度为-0.05～-0.1MPa；所述的熔融纺丝和高倍拉伸工艺为：纺丝温度为190～250℃，纺丝速度为5～50m/min，拉伸倍数为3～8倍，拉伸介质是热水浴或热空气，拉伸温度为60～110℃。
本发明提供了一种渔用聚乳酸单丝制造方法，所述的制造方法包括以下步骤：
A、聚乳酸切片干燥：选用数均分子量为180000～250000的聚乳酸切片，在温度70～120℃、真空度为-0.05～-0.1Pa的条件下干燥24～48小时；
B、加热熔融：步骤A获得的聚乳酸切片经螺杆挤出机加热熔融，经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出，加热熔融分多区进行，温度为180～250℃；
C、纺丝：纺丝箱体温度为190～250℃；纺丝速度为5～50m/min；
D、拉伸；步骤C得到的纺丝经冷水冷却后进行高倍热拉伸，拉伸倍数为3～8倍，拉伸介质为热水浴，拉伸温度为60～110℃。
步骤B中，聚乳酸切片经螺杆挤出机加热熔融，经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出，加热熔融分多区进行，分为进料区，熔融区，压缩区，计量区；并且进料区温度低于熔融区、压缩区、计量区的温度；
步骤B中熔融区、压缩区、计量区与步骤C中纺丝箱体温度相同。
较优的，进料区180℃～220℃，熔融区190℃～250℃，压缩区190℃～250℃，计量区190℃～250℃。
本发明采用熔融纺丝、高倍拉伸工艺制得的聚乳酸单丝，性能稳定，具有可降解的特性，可用于制造流刺网、钓鱼丝、网袋、缆绳等。
具体实施方式
实施例1
选用数均分子量为180000的聚乳酸切片，在温度70℃、真空度为-0.05MPa的条件下干燥48小时。聚乳酸切片经螺杆挤出机加热熔融，经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出，螺杆熔融纺丝温度：进料区180℃，熔融区190℃，压缩区190℃，计量区190℃；纺丝箱体温度为190℃；纺丝速度为5m/min；挤出丝经冷水冷却后进行高倍热拉伸，拉伸倍数为3倍，拉伸介质为热水浴，拉伸温度为60℃。
实施例2
选用数均分子量为190000的聚乳酸切片，在温度80℃、真空度为-0.05MPa的条件下干燥36小时。聚乳酸切片经螺杆挤出机加热熔融，经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出，螺杆熔融纺丝温度：进料区190℃，熔融区210℃，压缩区210℃，计量区210℃；纺丝箱体温度为210℃；纺丝速度为10m/min；挤出丝经冷水冷却后进行高倍热拉伸，拉伸倍数为4倍，拉伸介质为热水浴，拉伸温度为70℃。
实施例3
选用数均分子量为200000的聚乳酸切片，在温度90℃、真空度为-0.05MPa的条件下干燥36小时。聚乳酸切片经螺杆挤出机加热熔融，经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出，螺杆熔融纺丝温度：进料区200℃，熔融区220℃，压缩区220℃，计量区220℃；纺丝箱体温度为220℃；纺丝速度为25m/min；挤出丝经冷水冷却后进行高倍热拉伸，拉伸倍数为5倍，拉伸介质为热水浴，拉伸温度为80℃。
实施例4
选用数均分子量为220000的聚乳酸切片，在温度100℃、真空度为-0.1MPa的条件下干燥24小时。聚乳酸切片经螺杆挤出机加热熔融，经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出，螺杆熔融纺丝温度：进料区210℃，熔融区230℃，压缩区230℃，计量区230℃；纺丝箱体温度为230℃；纺丝速度为30m/min；挤出丝经冷水冷却后进行高倍热拉伸，拉伸倍数为6倍，拉伸介质为热水浴，拉伸温度为90℃。
实施例5
选用数均分子量为250000的聚乳酸切片，在温度120℃、真空度为-0.1MPa的条件下干燥24小时。聚乳酸切片经螺杆挤出机加热熔融，经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出，螺杆熔融纺丝温度：进料区220℃，熔融区250℃，压缩区250℃，计量区250℃；纺丝箱体温度为250℃；纺丝速度为50m/min；挤出丝经冷水冷却后进行高倍热拉伸，拉伸倍数为8倍，拉伸介质为热空气，拉伸温度为110℃。
对比例1
其他条件如实施例5，不同之处在于：在温度140℃、真空度为-0.2MPa的条件下干燥24小时。
对比例2
其他条件如实施例5，不同之处在于：在纺丝箱体温度260℃、拉伸温度为120℃。
试验例
力学性能测试方法参照水产行业标准SC/T 5005-2014《渔用聚乙烯单丝》，检测数据见表1：
表1 实施例及对比例检测数据
断裂强度(cN/dtex) 结节强度(cN/dtex)
实施例1 2.5 1.5
实施例2 2.8 2.0
实施例3 3.0 2.2
实施例4 3.3 2.5
实施例5 3.5 2.4
对比例1 2.0 1.0
对比例2 2.1 1.2
对比例1、2的大部分条件均都与断裂强度最好的实施例5相同，但对比例1真空干燥的温度和压力不同，干燥过程的温度和压力决定了聚乳酸原料的含水率，而水分的存在会使聚乳酸在加热熔融纺丝过程中发生降解，因此会影响最终单丝的断裂强度和结节强度；对比例2纺丝温度为200℃，温度偏高，造成聚乳酸一定程度的热降解，同时拉伸温度为120℃，导致聚乳酸再拉伸后冷却变慢，使其结晶不够完善，从而直接影响了断裂强度和结节强度。

Claims (5)

1.一种渔用聚乳酸单丝制造方法，按照下述步骤进行：
聚乳酸切片干燥，加热熔融，熔体过滤器，计量泵，纺丝组件，喷丝板，成型，拉伸；
其中加热熔融分多区进行，温度为180～250℃；拉伸采用二级拉伸，拉伸温度为60～110℃；所述的聚乳酸数均分子量为180000～250000；所述的聚乳酸切片干燥温度为70～120℃，时间为24～48小时，真空度为-0.05～-0.1MPa；所述的熔融纺丝和高倍拉伸工艺为：纺丝温度为190～250℃，纺丝速度为5～50m/min，拉伸倍数为3～8倍，拉伸介质是热水浴或热空气，拉伸温度为60～110℃。
2.根据权利要求1所述的一种渔用聚乳酸单丝制造方法，其特征在于，具体制备步骤为：
A、聚乳酸切片干燥：选用数均分子量为180000～250000的聚乳酸切片，在温度70～120℃、真空度为-0.05～-0.1Pa的条件下干燥24～48小时；
B、加热熔融：步骤A获得的聚乳酸切片经螺杆挤出机加热熔融，经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出，加热熔融分多区进行，温度为180～250℃；
C、纺丝：纺丝箱体温度为190～250℃；纺丝速度为5～50m/min；
D、拉伸；步骤C得到的纺丝经冷水冷却后进行高倍热拉伸，拉伸倍数为3～8倍，拉伸介质为热水浴，拉伸温度为60～110℃。
3.根据权利要求2所述的一种渔用聚乳酸单丝制造方法，其特征在于，步骤B中聚乳酸切片经螺杆挤出机加热熔融，经计量泵计量后由喷丝板熔融挤出，加热熔融分多区进行，分为进料区，熔融区，压缩区，计量区；并且进料区温度低于熔融区、压缩区、计量区的温度。
4.根据权利要求3所述的一种渔用聚乳酸单丝制造方法，其特征在于，步骤B中熔融区、压缩区、计量区与步骤C中纺丝箱体温度相同。
5.根据权利要求4所述的一种渔用聚乳酸单丝制造方法，其特征在于，进料区180℃～220℃，熔融区190℃～250℃，压缩区190℃～250℃，计量区190℃～250℃。
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