CN113106588B - 一种植物纤维可降解材料及其生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及植物纤维加工技术领域，且公开了一种植物纤维可降解材料及其生产设备，其中植物纤维可降解材料的生产设备包括凝固浴槽和喷丝组件，所述喷丝组件位于所述凝固浴槽内，且所述喷丝组件包括外壳、喷丝板和辅助固化板，所述外壳内部设有用于容纳所述喷丝板和所述辅助固化板的空腔，且所述空腔的一端为开放式结构。本技术方案通过在喷丝板的前端设置一个辅助固化板，当纺丝溶液喷出后会进入通孔内，浴液在循环流动的过程中会通过连接管进入通孔内，在通孔内，通过浴液可以对纺丝溶液进行一个预处理，这样当纺丝溶液在与凝固浴槽内的浴液接触时，就不容易发生并丝问题。

Description

一种植物纤维可降解材料及其生产设备
技术领域
本发明涉及植物纤维加工技术领域，具体为一种植物纤维可降解材料及其生产设备。
背景技术
海藻纤维是由海带内提取加工的海藻酸钠为基本原料，经过纺丝加工而成的一种天然高分子功能性纤维，具有环保、无毒、阻燃、可降解、生物相容性好、原料来源丰富等特点。大多数海藻纤维都是由湿法纺丝的方法制备而成的，其一般流程为溶解、过滤、脱泡、计量喷丝、凝固、水洗、牵伸、定型、上油、干燥和分切。简单的说就是将可溶性海藻酸盐溶于水中形成黏稠溶液，然后使含有海藻酸盐的粘稠溶液通过喷丝孔挤出到含有二价金属阳离子的凝固浴中，粘稠溶液会与凝固浴液发生离子交换形成海藻酸钙长丝，最终形成固态不溶性海藻酸盐纤维长丝。
单一的海藻纤维存在弹性差和强度不高的缺点，同时，海藻纤维在加工的过程中，由于海藻纤维在刚刚成丝时，较为柔软且易于断裂，因此成丝组件一般都是直接浸入在浴液中的，也就是说，当海藻酸钠纺丝溶液经过喷丝头喷出后就会直接与浴液发生反应，此时，如果没有及时的将喷出的纤维丝分开，那么就会发生并丝现象，从而严重的影响到产品的加工质量。
发明内容
本发明提供了一种植物纤维可降解材料及其生产设备，具备能够有效防止并丝现象的产生，加工质量更好的有益效果，解决了上述背景技术中所提到的当海藻酸钠纺丝溶液经过喷丝头喷出后会直接与浴液发生反应，此时，如果没有及时的将喷出的纤维丝分开，那么就会发生并丝现象的问题。
本发明提供如下技术方案：一种植物纤维可降解材料，由包含以下重量份的组分制成：
海藻酸钠15-30份，玉米纤维35-50份，大豆纤维15-40份，聚乙烯醇5-10份；
所述的植物纤维可降解材料通过下述的制备方法制备得到：
S1、溶液制备：将海藻酸钠溶于去离子水中，制得质量百分比为5-15％的海藻酸钠溶液，然后将海藻酸钠溶液与聚乙烯醇共混，制得纺丝液，接着将纺丝液倒入反应釜内，进行过滤和脱泡处理，然后静置存储备用；
S2、喷丝成型：以质量百分比为3-5％的氯化钙溶液为凝固浴液，将凝固浴液加入喷丝固化设备内，纺丝液经计量泵从喷丝板喷出至凝固浴液中，纺丝液经喷丝板喷出后会与氯化钙溶液发生离子交换，从而形成固态不溶性海藻酸盐纤维长丝；
S3、洗涤：海藻酸盐纤维在经过凝固浴后进入洗涤浴内洗涤，洗涤后通过牵伸机对其进行牵伸定型；
S4、干燥、成线：通过微波设备对海藻酸盐纤维进行干燥，然后对其进行纺纱并制成丝线；
S5、合捻：将制得的海藻酸盐丝线与玉米纤维丝线、大豆纤维丝线合捻在一起，制得复合植物纤维可降解材料。
作为本发明所述一种植物纤维可降解材料的生产设备的一种可选方案，其中：所述喷丝固化设备包括凝固浴槽和喷丝组件：所述喷丝组件位于所述凝固浴槽内，且所述喷丝组件包括外壳、喷丝板和辅助固化板，所述外壳内部设有用于容纳所述喷丝板和所述辅助固化板的空腔，且所述空腔的一端为开放式结构。
作为本发明所述一种植物纤维可降解材料的生产设备的一种可选方案，其中：所述辅助固化板位于所述空腔的一端，且所述辅助固化板上设有若干个通孔，所述通孔倾斜的设置在所述辅助固化板内。
作为本发明所述一种植物纤维可降解材料的生产设备的一种可选方案，其中：所述辅助固化板位于所述空腔的一端，且所述辅助固化板上设有若干个通孔，所述通孔水平的设置在所述辅助固化板上。
作为本发明所述一种植物纤维可降解材料的生产设备的一种可选方案，其中：所述凝固浴槽的两侧均设有集水槽，且所述集水槽通过连接管与所述通孔连通，所述凝固浴槽的下端设有斜底。
作为本发明所述一种植物纤维可降解材料的生产设备的一种可选方案，其中：所述空腔远离所述辅助固化板的一端设有活动座，且所述活动座通过弹性连接件与所述外壳弹性连接，所述活动座远离所述辅助固化板的一端为开放式结构，且所述活动座的另一端设有排料口，所述排料口开设在所述活动座的外壁上，且所述排料口对称设置在所述活动座的两侧，所述活动座靠近所述辅助固化板的一端设有若干个顶杆。
作为本发明所述一种植物纤维可降解材料的生产设备的一种可选方案，其中：所述喷丝板上的喷孔与所述辅助固化板上的通孔一一对应，且所述喷丝板还通过连接弹簧与所述外壳弹性连接，所述连接弹簧与所述辅助固化板之间互相平行设置，所述喷丝板的背部设有与顶杆相对应的导向槽。
作为本发明所述一种植物纤维可降解材料的生产设备的一种可选方案，其中：所述外壳的一端设有进料管，且所述外壳的内壁上对称设有两个走料槽，所述走料槽位于所述喷丝板和所述活动座之间。
作为本发明所述一种植物纤维可降解材料的生产设备的一种可选方案，其中：所述活动座的前端设有限位组件，且所述限位组件包括第一限位板和第二限位板，所述第一限位板通过拉簧与所述活动座弹性连接，且所述第一限位板的背部设有限位杆，所述限位杆的一端插接在所述活动座内，且所述限位杆的另一端与所述第一限位板固定连接，所述第二限位板位于所述第一限位板靠近所述喷丝板的一侧，且所述第二限位板通过支撑弹簧与所述第一限位板弹性连接。
作为本发明所述一种植物纤维可降解材料的生产设备的一种可选方案，其中：所述活动座靠近所述第一限位板的一端对称设有两个限位挡块，所述限位挡块的一端通过固定弹簧与所述活动座弹性连接，且所述限位挡块的另一端设有斜面，所述限位挡块靠近所述第一限位板的一端设有限位挡槽，且所述限位挡槽呈直角梯形状。
本发明具备以下有益效果：
1、该一种植物纤维可降解材料及其生产设备，通过在喷丝板的前端设置一个辅助固化板，当纺丝溶液喷出后会进入通孔内，浴液在循环流动的过程中会通过连接管进入通孔内，在通孔内，通过浴液可以对纺丝溶液进行一个预处理，这样当纺丝溶液在与凝固浴槽内的浴液接触时，就不容易发生并丝的问题。
2、该一种植物纤维可降解材料及其生产设备，通过在空腔内设置一个可以活动的喷丝板，正常情况下，喷丝板上的喷孔是与通孔错开的，这样浴液不容易通过通孔进入空腔内。
3、该一种植物纤维可降解材料及其生产设备，通过在活动座的前端设置一个限位组件，限位组件主要由第一限位板、第二限位板组成，第二限位板在支撑弹簧的作用下会与喷丝板相抵，从而使喷丝板与辅助固化板紧贴在一起，进一步提高防水效果。
附图说明
图1为本发明的凝固浴槽剖视图。
图2为本发明的凝固浴槽俯视图。
图3为本发明的喷丝组件结构示意图。
图4为本发明的喷丝组件剖视图。
图5为本发明的活动座和喷丝组件的剖视图。
图6为本发明的限位组件剖视图。
图7为本发明的辅助固化板剖视图。
图8为本发明的实施例2中辅助固化板的剖视图。
图中：1、凝固浴槽；2、喷丝组件；3、外壳；301、走料槽；4、喷丝板；401、导向槽；5、辅助固化板；501、通孔；6、连接管；7、活动座；701、排料口；8、顶杆；9、空腔；10、连接弹簧；11、集水槽；12、进料管；13、第一限位板；14、第二限位板；15、拉簧；16、限位杆；17、支撑弹簧；18、限位挡块；1801、限位挡槽；19、弹性连接件；20、固定弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种植物纤维可降解材料，由包含以下重量份的组分制成：
海藻酸钠15-30份，玉米纤维35-50份，大豆纤维15-40份，聚乙烯醇5-10份；
所述的植物纤维可降解材料通过下述的制备方法制备得到：
S1、溶液制备：将海藻酸钠溶于去离子水中，制得质量百分比为5-15％的海藻酸钠溶液，然后将海藻酸钠溶液与聚乙烯醇共混，制得纺丝液，接着将纺丝液倒入反应釜内，进行过滤和脱泡处理，然后静置存储备用；
S2、喷丝成型：以质量百分比为3-5％的氯化钙溶液为凝固浴液，将凝固浴液加入喷丝固化设备内，纺丝液经计量泵从喷丝板喷出至凝固浴液中，纺丝液经喷丝板喷出后会与氯化钙溶液发生离子交换，从而形成固态不溶性海藻酸盐纤维长丝；
S3、洗涤：海藻酸盐纤维在经过凝固浴后进入洗涤浴内洗涤，洗涤后通过牵伸机对其进行牵伸定型；
S4、干燥、成线：通过微波设备对海藻酸盐纤维进行干燥，然后对其进行纺纱并制成丝线；
S5、合捻：将制得的海藻酸盐丝线与玉米纤维丝线、大豆纤维丝线合捻在一起，制得复合植物纤维可降解材料。
由上述工艺制成的复合植物纤维，既具有海藻纤维的优点，同时，又继承了大豆纤维的高弹性和玉米纤维的强度高的优点。
实施例2
具体参阅图1-8，喷丝固化设备包括凝固浴槽1和喷丝组件2：喷丝组件2位于凝固浴槽1内，且喷丝组件2包括外壳3、喷丝板4和辅助固化板5，外壳3内部设有用于容纳喷丝板4和辅助固化板5的空腔9，且空腔9的一端为开放式结构。辅助固化板5位于空腔9的一端，且辅助固化板5上设有若干个通孔501，通孔501倾斜的设置在辅助固化板5内。
为了解决当海藻酸钠纺丝溶液经过喷丝头喷出后就会直接与浴液发生反应，容易产生并丝的问题，本技术方案在喷丝板4的外侧设置了一个辅助固化板5，在辅助固化板5上设有若干个通孔501，通孔501与喷丝板4上的喷孔是一一对应的，当纺丝溶液喷出后会进入通孔501内，这样不同喷孔喷出的纺丝溶液就会被隔开，浴液在凝固浴槽1内是循环流动的，浴液在循环流动的过程中会通过连接管6进入通孔501内，在其流动的过程中将纺丝溶液带出通孔501，也就是说，在通孔501内，通过浴液可以对纺丝溶液进行一个预处理，这样当纺丝溶液在与凝固浴槽1内的浴液接触时，就不容易发生并丝问题。
实施例3
请参阅图8，本实施例与实施例2基本相同，其区别仅在于：辅助固化板5位于空腔9的一端，且辅助固化板5上设有若干个通孔501，通孔501水平的设置在辅助固化板5上。在实施例2中，喷丝组件2是水平设置在凝固浴槽1内的，为了排丝方便，在辅助固化板5上设置了倾斜的通孔501，在本实施例中，通孔501是水平设置的，为了排丝的方便，喷丝组件2倾斜的设置在凝固浴槽1内。
实施例4
请参阅图2，本技术方案是对实施例2的进一步改进，凝固浴槽1的两侧均设有集水槽11，且集水槽11通过连接管6与通孔501连通，凝固浴槽1的下端设有斜底。凝固浴槽1的下端设有斜底，也就是说，当浴液在凝固浴槽1内循环流动时，有一个由高向低的过程，通过循环泵可将浴液输送至高位的集水槽11内，集水槽11内的浴液通过连接管6进入通孔501内，然后将通孔501内的纺丝液带走，纺丝液在流出通孔501后，会顺着水流由高向低的流动，不容易缠绕在一起。
实施例5
请参阅图4、5、7，本技术方案是对实施例2的进一步改进，空腔9远离辅助固化板5的一端设有活动座7，且活动座7通过弹性连接件19与外壳3弹性连接，活动座7远离辅助固化板5的一端为开放式结构，且活动座7的另一端设有排料口701，排料口701开设在活动座7的外壁上，且排料口701对称设置在活动座7的两侧，活动座7靠近辅助固化板5的一端设有若干个顶杆8。喷丝板4上的喷孔与辅助固化板5上的通孔501一一对应，且喷丝板4还通过连接弹簧10与外壳3弹性连接，连接弹簧10与辅助固化板5之间互相平行设置，喷丝板4的背部设有与顶杆8相对应的导向槽401，外壳3的一端设有进料管12，且外壳3的内壁上对称设有两个走料槽301，走料槽301位于喷丝板4和活动座7之间。
在使用的过程，浴液容易通过通孔501进入空腔9内，为了解决上述问题，本技术方案在空腔9内设置了一个可以活动的喷丝板4，喷丝板4的两端均通过连接弹簧10与外壳3弹性连接，正常情况下，喷丝板4上的喷孔是与通孔501错开的，进料管12外接计量泵，当海藻酸盐溶液通过进料管12进入空腔9内后，由于活动座7靠近进料管12的一端为开放式结构，因此，海藻酸盐溶液会先进入活动座7内，当海藻酸盐溶液充满活动座7后，会推动活动座7向喷丝板4方向运动，在活动座7的侧边设有排料口701，当排料口701运动至走料槽301处时，两侧变宽，正常情况下，排料口701的一端被活动座7的内壁堵住，另一端与活动座7的内部连通，物料是无法通过活动座7的，此时，排料口701在失去了活动座7内壁的阻挡后，物料会通过排料口701进入走料槽301内，然后通过走料槽301进入活动座7与喷丝板4之间的间隙内，再接着，物料会进入喷丝板4内并在计量泵所提供的压力下从喷丝板4上的喷孔喷出。
当物料进入空腔9内后，会推动活动座7运动，活动座7在运动的过程中会带动顶杆8运动，顶杆8在运动时会插接在导向槽401内，导向槽401内设有斜面，在斜面的作用下，顶杆8可以推动喷丝板4水平运动，这样喷丝板4上的喷孔就会与通孔501对齐，当停止加工时，活动座7会在弹性连接件19也就是弹簧的作用下回归原位。
实施例6
请参阅图4、6，本技术方案是对实施例5的进一步改进，活动座7的前端设有限位组件，且限位组件包括第一限位板13和第二限位板14，第一限位板13通过拉簧15与活动座7弹性连接，且第一限位板13的背部设有限位杆16，限位杆16的一端插接在活动座7内，且限位杆16的另一端与第一限位板13固定连接，第二限位板14位于第一限位板13靠近喷丝板4的一侧，且第二限位板14通过支撑弹簧17与第一限位板13弹性连接。活动座7靠近第一限位板13的一端对称设有两个限位挡块18，限位挡块18的一端通过固定弹簧20与活动座7弹性连接，且限位挡块18的另一端设有斜面，限位挡块18靠近第一限位板13的一端设有限位挡槽1801，且限位挡槽1801呈直角梯形状。
正常情况下，喷丝板4是紧贴辅助固化板5的，但是二者之间容易在外边环境的影响下分离开来，为了进一步提高防水效果，本技术方案在活动座7的前端设置一个限位组件，限位组件主要由第一限位板13、第二限位板14组成，第二限位板14在支撑弹簧17的作用下会与喷丝板4相抵，从而使喷丝板4与辅助固化板5紧贴在一起，第一限位板13通过拉簧15与活动座7弹性连接，拉簧15会给第一限位板13提供一个向活动座7运动的力，在第一限位板13的背部设有两个限位杆16，限位杆16的一端与活动座7内的限位挡块18相抵，限位杆16可以对第一限位板13的位置起到一个限制的作用；
限位挡块18插接在活动座7内，固定弹簧20的存在会给限位挡块18提供一个向外的力，但是，外壳3的内壁会将限位挡块18限制住，使其无法从而活动座7内弹出，当活动座7运动至走料槽301处时，两侧变宽，限位挡块18弹出，在限位挡块18的一端设有限位挡槽1801，限位挡槽1801内也设有斜面，此时，限位杆16会随着限位挡槽1801的移动，而向活动座7方向运动，在失去了限位杆16的阻挡后，第一限位板13会带着第二限位板14向活动座7方向运动，此时第二限位板14不再对喷丝板4施加压力，顶杆8可以轻易的推动喷丝板4运动，当活动座7回归原位时，由于限位挡块18的端部设有斜面，在斜面的作用下，限位挡块18会被推回原位。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于植物纤维可降解材料生产的喷丝固化设备，其特征在于：植物纤维可降解材料由包含以下重量份的组分制成：
海藻酸钠15-30份，玉米纤维35-50份，大豆纤维15-40份，聚乙烯醇5-10份；
所述的植物纤维可降解材料通过下述的制备方法制备得到：
S1、溶液制备：将海藻酸钠溶于去离子水中，制得质量百分比为5-15％的海藻酸钠溶液，然后将海藻酸钠溶液与聚乙烯醇共混，制得纺丝液，接着将纺丝液倒入反应釜内，进行过滤和脱泡处理，然后静置存储备用；
S2、喷丝成型：以质量百分比为3-5％的氯化钙溶液为凝固浴液，将凝固浴液加入喷丝固化设备内，纺丝液经计量泵从喷丝板喷出至凝固浴液中，纺丝液经喷丝板喷出后会与氯化钙溶液发生离子交换，从而形成固态不溶性海藻酸盐纤维长丝；
S3、洗涤：海藻酸盐纤维在经过凝固浴后进入洗涤浴内洗涤，洗涤后通过牵伸机对其进行牵伸定型；
S4、干燥、成线：通过微波设备对海藻酸盐纤维进行干燥，然后对其进行纺纱并制成丝线；
S5、合捻：将制得的海藻酸盐丝线与玉米纤维丝线、大豆纤维丝线合捻在一起，制得复合植物纤维可降解材料；
所述喷丝固化设备包括凝固浴槽（1）和喷丝组件（2）：
所述喷丝组件（2）位于所述凝固浴槽（1）内，且所述喷丝组件（2）包括外壳（3）、喷丝板（4）和辅助固化板（5），所述外壳（3）内部设有用于容纳所述喷丝板（4）和所述辅助固化板（5）的空腔（9），且所述空腔（9）的一端为开放式结构；
所述辅助固化板（5）位于所述空腔（9）的一端，且所述辅助固化板（5）上设有若干个通孔（501），所述通孔（501）水平的设置在所述辅助固化板（5）上，所述喷丝板（4）上的喷孔与所述辅助固化板（5）上的通孔（501）一一对应；
所述凝固浴槽（1）的两侧均设有集水槽（11），且所述集水槽（11）通过连接管（6）与所述通孔（501）连通，所述凝固浴槽（1）的下端设有斜底。
2.根据权利要求1所述的一种用于植物纤维可降解材料生产的喷丝固化设备，其特征在于：所述空腔（9）远离所述辅助固化板（5）的一端设有活动座（7），且所述活动座（7）通过弹性连接件（19）与所述外壳（3）弹性连接，所述活动座（7）远离所述辅助固化板（5）的一端为开放式结构，且所述活动座（7）的另一端设有排料口（701），所述排料口（701）开设在所述活动座（7）的外壁上，且所述排料口（701）对称设置在所述活动座（7）的两侧，所述活动座（7）靠近所述辅助固化板（5）的一端设有若干个顶杆（8）。
3.根据权利要求2所述的一种用于植物纤维可降解材料生产的喷丝固化设备，其特征在于：所述喷丝板（4）还通过连接弹簧（10）与所述外壳（3）弹性连接，所述连接弹簧（10）与所述辅助固化板（5）之间互相平行设置，所述喷丝板（4）的背部设有与顶杆（8）相对应的导向槽（401）。
4.根据权利要求3所述的一种用于植物纤维可降解材料生产的喷丝固化设备，其特征在于：所述外壳（3）的一端设有进料管（12），且所述外壳（3）的内壁上对称设有两个走料槽（301），所述走料槽（301）位于所述喷丝板（4）和所述活动座（7）之间。
5.根据权利要求4所述的一种用于植物纤维可降解材料生产的喷丝固化设备，其特征在于：所述活动座（7）的前端设有限位组件，且所述限位组件包括第一限位板（13）和第二限位板（14），所述第一限位板（13）通过拉簧（15）与所述活动座（7）弹性连接，且所述第一限位板（13）的背部设有限位杆（16），所述限位杆（16）的一端插接在所述活动座（7）内，且所述限位杆（16）的另一端与所述第一限位板（13）固定连接，所述第二限位板（14）位于所述第一限位板（13）靠近所述喷丝板（4）的一侧，且所述第二限位板（14）通过支撑弹簧（17）与所述第一限位板（13）弹性连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于植物纤维可降解材料生产的喷丝固化设备，其特征在于：所述活动座（7）靠近所述第一限位板（13）的一端对称设有两个限位挡块（18），所述限位挡块（18）的一端通过固定弹簧（20）与所述活动座（7）弹性连接，且所述限位挡块（18）的另一端设有斜面，所述限位挡块（18）靠近所述第一限位板（13）的一端设有限位挡槽（1801），且所述限位挡槽（1801）呈直角梯形状。
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