CN105463589B - 竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺 - Google Patents

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Abstract

竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺，包括以下步骤:竹香炭微粉与聚乳酸颗粒混合后送入到制粒螺杆挤出机生产成为竹炭聚乳酸母粒；对竹炭聚乳酸母粒进行干燥；竹炭聚乳酸母粒通过微计量器的定量计量后与聚乳酸干切片共同被送入到纺丝螺杆挤出机，加工成竹炭聚乳酸熔体；熔体过滤器对竹炭聚乳酸熔体进行过滤；过滤后的竹炭聚乳酸熔体通过熔体管道被送入到纺丝箱体；纺丝箱体内的纺丝组件将竹炭聚乳酸熔体纺制成竹炭聚乳酸纤维。本发明采用纳米级竹香碳微粉对聚乳酸进行改性，使其制成的纤维初始模量降低，回潮率上升，耐磨性提高，纤维的透气性和手感有明显的到改善。

Description

竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺
技术领域
本发明属于聚乳酸纤维生产技术领域，具体涉及一种竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺。
背景技术
聚乳酸（PLA）纤维是以玉米、小麦、薯类、甜菜等含淀粉的农产品为原料，经发酵生成乳酸后，再经缩聚和熔融纺丝制成，聚乳酸纤维原料来源广泛。它在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染，是一种可持续发展的生态纤维。其织物面料手感、悬垂性好,抗紫外线,具有较低的可燃性和优良的加工性能,适用于各种时装、休闲装、体育用品和卫生用品等，具有广阔的应用前景。
聚乳酸（PLA）纤维有抑菌、爽滑、快干等诸多优点，但其耐磨性差，回潮较低，使用其生产的纺织面料较其它化学纤维纺织面料手感明显发硬，严重影响使用效果。另外，由于聚乳酸的输送管道较长，靠近管壁的高聚物熔体粘稠度特别大，聚乳酸熔体在输送过程中因熔体流速不均匀造成的高聚物分子量分布较宽（不均匀）问题，从而影响到纺丝品质。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、自动化程度高、输送过程中混合均匀度高、生产出来的聚乳酸纤维耐磨性强、回潮率高的竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺，包括以下步骤:
（1）、使用搅拌罐将纳米级的竹香炭微粉按一定比例与细小的聚乳酸颗粒搅拌均匀，然后将竹香炭微粉和聚乳酸颗粒的混合物送入到制粒螺杆挤出机生产成为竹炭聚乳酸母粒；
（2）、对竹炭聚乳酸母粒进行干燥，干燥后的竹炭聚乳酸母粒储存到第一料仓内；同时将聚乳酸干切片储存到第二料仓内；
（3）、第一料仓内的竹炭聚乳酸母粒通过微计量器的定量计量后与第二料仓内的聚乳酸干切片共同被送入到纺丝螺杆挤出机内；
（4）、纺丝螺杆挤出机将竹炭聚乳酸母粒和聚乳酸干切片加热熔化加工成竹炭聚乳酸熔体；
（5）、在纺丝螺杆挤出机的输送压力下，使用熔体过滤器对竹炭聚乳酸熔体进行过滤；
（6）、在纺丝螺杆挤出机的输送压力下，过滤后的竹炭聚乳酸熔体通过熔体管道被送入到纺丝箱体内，熔体管道上安装有用于进一步均匀混合竹炭聚乳酸熔体的管道式动态混料装置；
（7）、纺丝箱体内设置有纺丝计量泵和纺丝组件,纺丝计量泵将竹炭聚乳酸熔体计量增压后进入到纺丝组件, 经纺丝组件过滤后，竹炭聚乳酸熔体被挤出喷丝孔，冷却后形成竹炭聚乳酸纤维。
步骤(1)中竹香炭微粉的重量为聚乳酸颗粒和竹香炭微粉的总重量的5-50％；步骤（3）中竹炭聚乳酸母粒与聚乳酸干切片的重量比为（0.2-1）：10。
管道式动态混料装置包括左固定管道、动态混料管道和右固定管道，动态混料管道的左端部和右端部分别与左固定管道的右端和右固定管道的左端法兰连接，动态混料管道内设有动态螺旋隔板，动态螺旋隔板将动态混料管道内部沿轴向方向分隔成第一半圆螺旋通道和第二半圆螺旋通道，动态螺旋隔板与动态混料管道内壁间隙配合；
动态螺旋隔板的两端部所在的平面均垂直于动态混料管道的中心轴线，动态螺旋隔板右端部中心设有动态锥形槽，动态螺旋隔板左端部中心设有动态顶尖；
右固定管道内设有右支架，右支架上设有右固定顶尖，右固定顶尖左端顶在动态锥形槽内；左固定管道内设有左支架，左支架右侧设有固定锥形槽，动态顶尖左端顶在固定锥形槽内。
所述动态混料管道的数量大于等于两段，相邻两段动态混料管道之间法兰连接，一段动态混料管道的动态顶尖左端顶在相邻的一段动态混料管道的动态锥形槽内。
左固定管道和/或右固定管道的长度小于动态混料管道的长度。
步骤（4）中竹炭聚乳酸熔体经熔体管道的具体过程为：聚合后的竹炭聚乳酸熔体由左固定管道进入，粘稠的竹炭聚乳酸熔体在高压下通过动态混料管道的时候，动态螺旋隔板在熔体的推动下开始旋转，动态混料管道的内壁上的粘稠熔体被旋转的动态螺旋隔板刮下，刮下的粘稠熔体与动态混料管道中间的较稀得熔体混在一起，经过若干组动态混料管道后，均匀的聚乳酸熔体通过右固定管道进入纺丝箱体。
采用上述技术方案，在熔体管道上设置管道式动态混料装置，具有以下有益效果：由于第一半圆螺旋通道和第二半圆螺旋通道较长且均在轴向方向上为螺旋方向设置，这样就会在高压熔体通过时，驱动动态螺旋隔板旋转；动态螺旋隔板的旋转材料顶尖与锥形槽顶压配合的形式，不仅易于制造和装配，而且在旋转过程中摩擦力更小，从而提高动态螺旋隔板刮料的效率。左固定管道和/或右固定管道的长度小于动态混料管道的长度，这样可使整个输送聚乳酸的管道的大部分长度都会将管壁上附着的粘稠度特别大的聚乳酸刮掉，充分提高混合的均匀度。
综上所述，本发明设计合理，结构简单，直接在熔体输送管道内设置若干组混料单元即可，省去了在输送管道上安装混料系统，节约了成本，达到熔体在流经输送管道时均匀混料之目的，输送及混料效率大大提高。为使聚乳酸纤维部分功能和指标得到改善，在聚乳酸材料中加入0.5％～15％（优选10%）的纳米级竹香碳微粉，对其进行改性，使其制成的纤维初始模量降低，回潮率上升，耐磨性提高，纤维的透气性和手感有明显的到改善。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是图1中具有一组混料单元的管道式动态混料装置的结构示意图；
图3是图1中动态螺旋隔板的立体结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明的竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺，包括以下步骤:
（1）、使用搅拌罐13将纳米级的竹香炭微粉按一定比例与细小的聚乳酸颗粒搅拌均匀，然后将竹香炭微粉和聚乳酸颗粒的混合物送入到制粒螺杆挤出机14生产成为竹炭聚乳酸母粒；
（2）、对竹炭聚乳酸母粒进行干燥，干燥后的竹炭聚乳酸母粒储存到第一料仓15内；同时将聚乳酸干切片储存到第二料仓16内；
（3）、第一料仓15内的竹炭聚乳酸母粒通过微计量器17的定量计量后与第二料仓16内的聚乳酸干切片共同被送入到纺丝螺杆挤出机18内；
（4）、纺丝螺杆挤出机18将竹炭聚乳酸母粒和聚乳酸干切片加热熔化加工成竹炭聚乳酸熔体；
（5）、在纺丝螺杆挤出机18的输送压力下，使用熔体过滤器19对竹炭聚乳酸熔体进行过滤；
（6）、在纺丝螺杆挤出机18的输送压力下，过滤后的竹炭聚乳酸熔体通过熔体管道20被送入到纺丝箱体21内，熔体管道20上安装有用于进一步均匀混合竹炭聚乳酸熔体的管道式动态混料装置22；
（7）、纺丝箱体21内设置有纺丝计量泵23和纺丝组件24,纺丝计量泵23将竹炭聚乳酸熔体计量增压后进入到纺丝组件24, 经纺丝组件24过滤后，竹炭聚乳酸熔体被挤出喷丝孔，冷却后形成竹炭聚乳酸纤维。
步骤(1)中竹香炭微粉的重量为聚乳酸颗粒和竹香炭微粉的总重量的5-50％，优选10%；步骤（3）中竹炭聚乳酸母粒与聚乳酸干切片的重量比为（0.2-1）：10，优选1：10。
管道式动态混料装置22包括左固定管道1、动态混料管道2和右固定管道3，动态混料管道2的左端部和右端部分别与左固定管道1的右端和右固定管道3的左端法兰连接，动态混料管道2内设有动态螺旋隔板4，动态螺旋隔板4将动态混料管道2内部沿轴向方向分隔成第一半圆螺旋通道5和第二半圆螺旋通道6，动态螺旋隔板4与动态混料管道2内壁间隙配合。
动态螺旋隔板4的两端部所在的平面均垂直于动态混料管道2的中心轴线，动态螺旋隔板4右端部中心设有动态锥形槽7，动态螺旋隔板4左端部中心设有动态顶尖8。
右固定管道3内设有右支架9，右支架9上设有右固定顶尖10，右固定顶尖10左端顶在动态锥形槽7内；左固定管道1内设有左支架11，左支架11右侧设有固定锥形槽12，动态顶尖8左端顶在固定锥形槽12内。
动态混料管道2的数量大于等于两段，相邻两段动态混料管道2之间法兰连接，一段动态混料管道2的动态顶尖8左端顶在相邻的一段动态混料管道2的动态锥形槽7内。
步骤（4）中竹炭聚乳酸熔体经熔体管道20的具体过程为：聚合后的竹炭聚乳酸熔体由左固定管道1进入，当粘稠的熔体在高压下通过动态混料管道2的时候，动态螺旋隔板4在熔体的推动下开始旋转，动态混料管道2的内壁上的粘稠熔体被旋转的动态螺旋隔板4刮下，刮下的粘稠熔体与动态混料管道2中间的较稀得熔体混在一起，经过若干组动态混料管道2后，均匀的聚乳酸熔体通过右固定管道3进入纺丝箱体21。
由于第一半圆螺旋通道5和第二半圆螺旋通道6较长且均在轴向方向上为螺旋方向设置，这样就会在高压熔体通过时，驱动动态螺旋隔板4旋转；动态螺旋隔板4的旋转材料顶尖与锥形槽顶压配合的形式，不仅易于制造和装配，而且在旋转过程中摩擦力更小，从而提高动态螺旋隔板4刮料的效率。左固定管道1和/或右固定管道3的长度小于动态混料管道2的长度，这样可使整个输送聚乳酸的管道的大部分长度都会将管壁上附着的粘稠度特别大的聚乳酸刮掉，充分提高混合的均匀度。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺，其特征在于：包括以下步骤:
（1）、使用搅拌罐将纳米级的竹香炭微粉按一定比例与细小的聚乳酸颗粒搅拌均匀，竹香炭微粉的重量为聚乳酸颗粒和竹香炭微粉的总重量的5-50％，然后将竹香炭微粉和聚乳酸颗粒的混合物送入到制粒螺杆挤出机生产成为竹炭聚乳酸母粒；
（2）、对竹炭聚乳酸母粒进行干燥，干燥后的竹炭聚乳酸母粒储存到第一料仓内；同时将聚乳酸干切片储存到第二料仓内；
（3）、第一料仓内的竹炭聚乳酸母粒通过微计量器的定量计量后与第二料仓内的聚乳酸干切片共同被送入到纺丝螺杆挤出机内，竹炭聚乳酸母粒与聚乳酸干切片的重量比为（0.2-1）：10；
（4）、纺丝螺杆挤出机将竹炭聚乳酸母粒和聚乳酸干切片加热熔化加工成竹炭聚乳酸熔体；
（5）、在纺丝螺杆挤出机的输送压力下，使用熔体过滤器对竹炭聚乳酸熔体进行过滤；
（6）、在纺丝螺杆挤出机的输送压力下，过滤后的竹炭聚乳酸熔体通过熔体管道被送入到纺丝箱体内，熔体管道上安装有用于进一步均匀混合竹炭聚乳酸熔体的管道式动态混料装置；
（7）、纺丝箱体内设置有纺丝计量泵和纺丝组件,纺丝计量泵将竹炭聚乳酸熔体计量增压后进入到纺丝组件, 经纺丝组件过滤后，竹炭聚乳酸熔体被挤出喷丝孔，冷却后形成竹炭聚乳酸纤维；
管道式动态混料装置包括左固定管道、动态混料管道和右固定管道，动态混料管道的左端部和右端部分别与左固定管道的右端和右固定管道的左端法兰连接，动态混料管道内设有动态螺旋隔板，动态螺旋隔板将动态混料管道内部沿轴向方向分隔成第一半圆螺旋通道和第二半圆螺旋通道，动态螺旋隔板与动态混料管道内壁间隙配合；
动态螺旋隔板的两端部所在的平面均垂直于动态混料管道的中心轴线，动态螺旋隔板右端部中心设有动态锥形槽，动态螺旋隔板左端部中心设有动态顶尖；
右固定管道内设有右支架，右支架上设有右固定顶尖，右固定顶尖左端顶在动态锥形槽内；左固定管道内设有左支架，左支架右侧设有固定锥形槽，动态顶尖左端顶在固定锥形槽内。
2.根据权利要求1所述的竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺，其特征在于：所述动态混料管道的数量大于等于两段，相邻两段动态混料管道之间法兰连接，一段动态混料管道的动态顶尖左端顶在相邻的一段动态混料管道的动态锥形槽内。
3.根据权利要求2所述的竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺，其特征在于：左固定管道和/或右固定管道的长度小于动态混料管道的长度。
4.根据权利要求3所述的竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺，其特征在于：步骤（4）中竹炭聚乳酸熔体经熔体管道的具体过程为：混合后的竹炭聚乳酸熔体由左固定管道进入，粘稠的竹炭聚乳酸熔体在高压下通过动态混料管道的时候，动态螺旋隔板在熔体的推动下开始旋转，动态混料管道的内壁上的粘稠熔体被旋转的动态螺旋隔板刮下，刮下的粘稠熔体与动态混料管道中间的较稀的 熔体混在一起，经过若干组动态混料管道后，均匀的聚乳酸熔体通过右固定管道进入纺丝箱体。
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