CN106868626A - 一种利用再生聚乳酸切片生产有色短纤维的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用再生聚乳酸切片生产有色短纤维的方法，采用再生PLA料为原料，其具体生产步骤如下：（1）前处理；（2）转鼓干燥；（3）熔融纺丝；（4）冷却成型；（5）卷绕；（6）牵伸；（7）卷曲；（8）上油；（9）热定型；（10）切断。本发明的方法采用再生PLA料为原料，降低成本，有利于环保。制得的成品线密度较小，手感滑爽，色泽鲜艳均一，色牢度高。既保持了聚乳酸短纤维本身的特点，又避免了因后道染色而造成的对聚乳酸短纤维性能的损伤，减少染色对环境的污染，对纺丝材料、对环境保护都极为有利。

Description

一种利用再生聚乳酸切片生产有色短纤维的方法
技术领域
本发明涉及聚乳酸纤维纺织生产技术领域，尤其涉及一种利用再生聚乳酸切片生产有色短纤维的方法。
背景技术
常规生产方法一般用分散性染料对聚乳酸短纤染色，需要在高温高压或载体存在下进行，对纤维损伤大、色牢度差，而且染色色谱范围较窄。
目前也有采用有色聚乳酸短纤取代普通聚乳酸短纤用于织物生产，有色聚乳酸短纤一般由原生材料加工切片后与色母粒熔融混合后纺制而成，成本偏高；也有采用PLA生产过程中产生的块料、废丝等再生PLA料为原料进行生产，以降低成本，实现资源再利用。但是由于回收的再生PLA料质量参差不齐，其特性黏度及熔点均与原生材料加工得到的PLA切片有很大区别，导致纺丝质量受严重影响。
色母粒为着色剂、载体和分散剂混合熔融并造粒得到，纺丝时色母粒的加入会改变纺丝组件中熔体的黏度、并对设备产生摩擦，常规的再生PLA生产方法受条件限制，制得的PLA短纤线密度、色牢度和手感均无法达到理想效果。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种利用再生聚乳酸切片生产有色短纤维的方法，采用再生PLA料为原料，可降低成本，有利于环保，可制得线密度较小、色牢度高、手感滑爽的有色聚乳酸短纤维。
为实现上述目的，本发明提出一种利用再生聚乳酸切片生产有色短纤维的方法，采用再生PLA料为原料，其具体生产步骤如下：
（1）前处理：将回收的再生PLA料进行前处理 ；
（2）转鼓干燥：先将处理后的再生PLA料干燥，再加入色母粒，所述色母粒最终质量分数为2%～10%，然后再加入色粉；
（3）熔融纺丝：将干燥后的再生PLA料、色母粒和色粉的混合料送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过纺丝箱过滤和计量泵分配，再通过喷丝板喷丝成丝束；
（4）冷却成型：将丝束通过环吹风冷却成型；
（5）卷绕：通过压缩空气牵引的方式，将各分散的丝束卷绕集中后送入盛丝桶；
（6）牵伸：将集束后的初生纤维依次通过第一牵伸机、牵伸浴槽、第二牵伸机、加热箱和第三牵伸机拉伸；
（7）卷曲：将丝束送入卷曲机卷曲；
（8）上油：对初生纤维上油；
（9）热定型：将初生纤维通过热定型机进行热定型；
（10）切断，得到有色聚乳酸短纤维成品。
所述第（1）中，前处理具体步骤依次为碱液清洗再生PLA料、离心机脱碱液除污、浮料分离机自动除杂、螺带洗料机出料、喷淋洗料机冲洗后提料、离心机脱水、传送带送至挑料台、挑料台进行人工挑料、挑出杂质后定重打包。
所述第（2）中，先将处理后的再生PLA料用真空转鼓干燥机干燥7.5h～8.5h，再加入色母粒，所述色母粒最终质量分数为2%～10%，然后再加入色粉，色粉最终质量分数为0.8～1.1%，总干燥时间为9.5h～10.5h，测得含水量小于30ppm则完成干燥，真空转鼓干燥机的干燥温度为100℃。
所述第（3）中，将干燥后的再生PLA料、色母粒和色粉的混合料送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过纺丝箱过滤和计量泵分配，再通过喷丝板喷丝成丝束，所述螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均为230℃，所述喷丝板孔径为0.2mm，孔数为1500，所述喷丝板的布局为10圈，计量泵产能为40cc/rev，纺丝速度为950～1050m/minn。
所述第（4）中所述环吹风温为23℃～28℃，所述环吹风速为1.2m/s；环吹装置的环吹内胆为两层铜网。
所述第（6）中，将集束后的初生纤维依次通过第一牵伸机、牵伸浴槽、第二牵伸机、加热箱和第三牵伸机拉伸，总牵伸倍数为3.2～3.5倍，第一牵伸机速度为20m/min～30m/min，牵伸浴槽的温度为75℃～85℃，第二牵伸机速度为55m/min～65m/min，加热箱的温度为85℃～95℃，第三牵伸机速度为50m/min～55m/min。
所述第（7）中，将丝束送入卷曲机卷曲，所述卷曲机速度为45m/min～55m/min，卷取轮主压压力为0.25MPa～0.35MPa，卷取轮背压压力为0.06MPa～0.1Mpa。
所述第（8）上油，是使用喷油雾机对初生纤维上油；所述第（9）热定型步骤中，所述热定型温度为90℃～98℃，所述热定型时间为13min～17min。
本发明的有色聚乳酸短纤维的生产方法，采用再生PLA料作为原料，并对再生PLA料进行前处理，使前处理后的PLA料符合以下指标：特性黏度≥1.8dl/g，熔点≥170℃，杂质≤0.05%，含水≤30ppm。因而保证本发明的生产方法既可实现资源再利用，降低生产成本，又使成品质量不受参差不齐的再生PLA料影响。
回收的再生PLA料已经有一定的结晶度，可以不用进行预结晶，但是再生PLA料的含水量较常规切片高，因此需要对再生PLA进行较长时间的干燥；而色母粒的熔点较低，干燥温度不能太高，否则会在螺杆挤压机中过早地软化粘结引起“环结现象”。本发明的生产方法采取先对再生PLA干燥7.5h～8.5h再加入色母粒合并干燥的方式，可确保再生PLA料与色母粒均匀充分受热。本发明的生产方法，采用色母粒粗调、色粉微调相结合的方式调节所制纤维的色泽和鲜艳度。
色母粒的加入，一定程度上改变了纺丝熔体的热焓特性，使得其表观粘度与纯的再生PLA纺丝熔体相比有所下降；而且色母粒容易降解，需要适当降低螺杆各区的加热温度，以防止螺杆中的熔体过热而降解；但螺杆中的各区温度也不宜太低，否则熔体黏度大，流动困难，造成色母粒的分散性差，严重影响成品的色彩均一性和品质，因此需要在上述几个因素之间寻找一个平衡点。而本发明的生产方法中，所述步骤（3）中的螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均低于常规产品10℃左右，可同时满足使熔体具有较为平衡的黏度、色母粒分散性良好、防止色母粒降解的要求，使得纺丝状态良好，可以满足连续生产的要求。作为优选，所述色母粒为聚乳酸生产专用色母粒；该聚乳酸色母粒含杂质较少，颗粒较细，生产过程中不易堵塞滤网，可提高机件的使用周期。
所述步骤（4）中环吹装置的环吹内胆为两层铜网；采用两层铜网代替传统的无纺布网作为环吹内胆，大大提高了环吹风速的稳定性，进一步提高了产品质量。
初生的纤维原丝强力低，伸长大，所述步骤（6）的牵伸可提高纤维的力学性能。
步骤（7）中初生纤维在卷曲机的机械力作用下形成卷曲，采用上述参数可得到良好的卷型。
步骤（9）中的热定型可缩短纤维分子链的松弛时间，增加结晶度，使卷曲相对稳定。
本发明的生产方法，采用先热定型后切断工艺路线，避免若先切断后定型、引起过细的丝束缠绕堵塞热定型机的问题。
有益效果：
本发明的有色聚乳酸短纤维的生产方法，与现有技术相比，具有以下优点：
（1）采用再生PLA料为原料，降低成本，有利于环保。
（2）采用本发明的生产方法制得的成品线密度较小，手感滑爽，色泽鲜艳均一，色牢度高。
（3）既保持了聚乳酸短纤维本身的特点，又避免了因后道染色而造成的对聚乳酸短纤维性能的损伤，减少染色对环境的污染，对纺丝材料、对环境保护都极为有利。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明的有色聚乳酸短纤维的生产方法，采用再生PLA料为原料，具体步骤如下：
（1）前处理：将回收的再生PLA料依次进行碱液清洗、离心机脱碱液除污、浮料分离机自动除杂、螺带洗料机出料、喷淋洗料机冲洗后提料、离心机脱水、传送带送至挑料台、挑料台进行人工挑料、挑出杂质后定重打包的前处理；采取以上步骤可进一步提高再生PLA料的质量。
（2）转鼓干燥：先将处理后的再生PLA料用真空转鼓干燥机干燥8.5h，再加入苏聚乳酸生产专用色母粒，所述色母粒最终质量分数为5%，然后再加入色粉，总干燥时间为10h，测得含水量在30ppm则完成干燥。
（3）熔融纺丝：将干燥后的再生PLA料、色母粒和色粉的混合料送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过纺丝箱过滤和计量泵分配，再通过喷丝板喷丝成丝束。
所述喷丝板孔径为0.2mm，孔数为1500，所述喷丝板的布局为10圈。
所述螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均为226℃，计量泵产能为40cc/rev，纺丝速度为1000m/min。
（4）冷却成型：将丝束通过环吹风冷却成型，其中环吹装置的环吹内胆为两层铜网，所述环吹风温为23℃，所述环吹风速为1.5m/s。
（5）卷绕：通过压缩空气牵引的方式，将各分散的丝束卷绕集中后送入盛丝桶。
（6）牵伸：将集束后的初生纤维依次通过第一牵伸机、牵伸浴槽、第二牵伸机、加热箱和第三牵伸机拉伸，总牵伸倍数为3.5倍，所述第一牵伸机速度为30m/min，牵伸浴槽的温度为80℃，第二牵伸机速度为55m/min，加热箱的温度为95℃，第三牵伸机速度为50m/min。
（7）卷曲：将丝束送入卷曲机卷曲，所述卷曲机速度为50m/min，卷曲轮主压压力为0.25MPa，卷曲轮背压压力为0.08MPa。
（8）上油：使用喷油雾机对初生纤维上油。
（9）热定型：将初生纤维通过热定型机进行热定型，所述热定型温度为98℃，所述热定型时间为17min。
（10）切断：得到有色聚乳酸短纤维成品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用再生聚乳酸切片生产有色短纤维的方法，其特征在于：采用再生PLA料为原料，其具体生产步骤如下：
（1）前处理：将回收的再生PLA料进行前处理；
（2）转鼓干燥：先将处理后的再生PLA料干燥，再加入色母粒，所述色母粒最终质量分数为2%～10%，然后再加入色粉；
（3）熔融纺丝：将干燥后的再生PLA料、色母粒和色粉的混合料送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过纺丝箱过滤和计量泵分配，再通过喷丝板喷丝成丝束；
（4）冷却成型：将丝束通过环吹风冷却成型；
（5）卷绕：通过压缩空气牵引的方式，将各分散的丝束卷绕集中后送入盛丝桶；
（6）牵伸：将集束后的初生纤维依次通过第一牵伸机、牵伸浴槽、第二牵伸机、加热箱和第三牵伸机拉伸；
（7）卷曲：将丝束送入卷曲机卷曲；
（8）上油：对初生纤维上油；
（9）热定型：将初生纤维通过热定型机进行热定型；
（10）切断，得到有色聚乳酸短纤维成品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第（1）中，前处理具体步骤依次为碱液清洗再生PLA料、离心机脱碱液除污、浮料分离机自动除杂、螺带洗料机出料、喷淋洗料机冲洗后提料、离心机脱水、传送带送至挑料台、挑料台进行人工挑料、挑出杂质后定重打包。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第（2）中，先将处理后的再生PLA料用真空转鼓干燥机干燥7.5h～8.5h，再加入色母粒，所述色母粒最终质量分数为2%～10%，然后再加入色粉，色粉最终质量分数为0.8～1.1%，总干燥时间为9.5h～10.5h，测得含水量小于30ppm则完成干燥，真空转鼓干燥机的干燥温度为100℃。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第（3）中，将干燥后的再生PLA料、色母粒和色粉的混合料送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过纺丝箱过滤和计量泵分配，再通过喷丝板喷丝成丝束，所述螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均为230℃，所述喷丝板孔径为0.2mm，孔数为1500，所述喷丝板的布局为10圈，计量泵产能为40cc/rev，纺丝速度为950～1050m/minn。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第（4）中所述环吹风温为23℃～28℃，所述环吹风速为1.2m/s；环吹装置的环吹内胆为两层铜网。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第（6）中，将集束后的初生纤维依次通过第一牵伸机、牵伸浴槽、第二牵伸机、加热箱和第三牵伸机拉伸，总牵伸倍数为3.2～3.5倍，第一牵伸机速度为20m/min～30m/min，牵伸浴槽的温度为75℃～85℃，第二牵伸机速度为55m/min～65m/min，加热箱的温度为85℃～95℃，第三牵伸机速度为50m/min～55m/min。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第（7）中，将丝束送入卷曲机卷曲，所述卷曲机速度为45m/min～55m/min，卷取轮主压压力为0.25MPa～0.35MPa，卷取轮背压压力为0.06MPa～0.1Mpa。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第（8）上油，是使用喷油雾机对初生纤维上油；所述第（9）热定型步骤中，所述热定型温度为90℃～98℃，所述热定型时间为13min～17min。
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