CN114775077A - 一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置，涉及纺丝生产技术领域，解决了相关技术中生物基复合纺在侧吹风冷却存在的冷却不均匀缺陷的技术问题。本装置包括第一挤压机、第二挤压机、纺丝箱体和环吹组件，第一挤压机和第二挤压机分别连通纺丝箱体的复合纺组件，并经纺丝箱体的喷丝板以复合单丝的形式喷出，环吹组件包括中心环吹风筒、中心环吹风箱、外环吹风筒和外环吹风箱，中心环吹风筒沿竖向布置于中心环吹风箱的内部竖向通道中，中心环吹风筒的底端连通至进风口，本装置能够使丝与丝之间在空间上所处的固化成型条件基本相同，有利于结构和线密度均匀，解决采用侧吹风冷却存在冷却不均匀的缺陷，有利于生物基复合纺丝的冷却。

Description

一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置

技术领域

本发明涉及纺丝生产技术领域，尤其涉及一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置。

背景技术

采用生物基材料制作的复合纺丝的产品，其使用后可以降解，有利于环保。目前生物基PLA切片和生物基聚酰胺XX切片已能大规模生产，可把各自生物基高聚物的优点综合起来，形成复合单丝。在经复合纺丝箱的喷丝板后丝束须经环吹冷却，目前的侧吹风冷却成型，存在因距离风窗远近不同而导致单丝冷却不均匀的缺陷，亟需改进。

发明内容

本申请提供一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置，解决了相关技术中生物基复合纺在侧吹风冷却存在的冷却不均匀缺陷的技术问题。

本申请提供一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置，包括第一挤压机、第二挤压机、纺丝箱体和环吹组件，纺丝箱体包括复合纺组件和喷丝板，第一挤压机和第二挤压机分别连通复合纺组件，并经喷丝板以复合单丝的形式喷出，环吹组件包括中心环吹风筒、中心环吹风箱、外环吹风筒和外环吹风箱，中心环吹风筒沿竖向布置于中心环吹风箱的内部竖向通道中，中心环吹风筒的底端连通至进风口，中心环吹风筒与中心环吹风箱形成有环形过丝通道，外环吹风箱连通于中心环吹风箱的底侧，外环吹风筒沿竖向布置于外环吹风箱的内部，外环吹风筒的顶端与环形过丝通道的底端连通，环吹组件包括设于中心环吹风筒以连接中心环吹风筒与环形过丝通道的第一过风孔组、设于中心环吹风箱以连接环形过丝通道与中心环吹风箱的第二过风孔组、设于外环吹风筒以连接外环吹风箱与外环吹风筒的第三过风孔组。

可选地，中心环吹风箱内设有多个第一整流板，第一整流板呈倾斜设置、且顶端相较于底端靠近中心环吹风箱的内部竖向通道设置；

外环吹风箱内设有多个第二整流板，第二整流板呈倾斜设置、且顶端相较于底端偏离外环吹风筒设置。

可选地，环吹组件还包括风箱升降机构，风箱升降机构的活动端与外环吹风箱固定连接，风箱升降机构以驱动外环吹风箱竖向移动。

可选地，中心环吹风箱内设有环形的整流多孔板，整流多孔板围合形成中心环吹风箱的内部竖向通道，第二过风孔组设于整流多孔板，第二过风孔组的孔径沿从上至下的方向依次减小；

第三过风孔组的孔径沿从上至下的方向依次增大。

可选地，装置还设有缓冷器，缓冷器设于纺丝箱体与环吹组件之间。

可选地，第一挤压机用于形成生物基聚酰胺熔体，第一挤压机包括：

第一螺杆，沿竖向设置；

第一螺套，套设于第一螺杆外；

第一保温罩，外设于第一螺套，与第一螺套通过第一支撑架连接；

第一原料进口段，倾斜设置且连接至第一螺杆的高位处；

第一振动筛，安装于第一原料进口段；

第一螺杆电机，与第一螺杆通过第一减速机连接；

第一加热圈，环设于第一螺套外，且设于第一保温罩内；

第二挤压机用于形成生物基PLA熔体，第二挤压机包括：

第二螺杆，沿竖向设置；

第二螺套，套设于第一螺杆外；

第二保温罩，罩设于第二螺套；

第二原料进口段，倾斜设置且连接至第二螺杆的高位处；

第二振动筛，安装于第二原料进口段；

第二螺杆电机，与第二螺杆通过第二减速机连接；

第二加热圈，环设于第二螺套外，且设于第二保温罩内；

螺杆排气机构，包括安装于第二螺套的开闭阀，开闭阀用于启闭排气孔，排气孔与气体收集室连通，气体收集室开设于第二螺杆的压缩段与计量段的交界处的内壁上，第二螺杆包括依次设置的进料段、压缩段和计量段。

可选地，装置还包括甬道，甬道一端与环吹组件的外环吹风筒的底端导通；

装置还包括第一抽吸机构和第二抽吸机构，第一抽吸机构设于环吹组件与甬道之间，第二抽吸机构设于甬道的底端。

可选地，装置还包括按照工艺顺序依次设置且设于甬道后的上油机构、导丝器、喂入辊与分丝辊、三对牵伸热辊、张力导盘和至少一个卷绕头。

可选地，装置还包括按照工艺顺序依次设置且设于环吹组件后的水浴槽、吹风机构、上油机构、导丝器、喂入辊与分丝辊、四对牵伸热辊、张力导盘和至少一个卷绕头。

可选地，水浴槽的槽内设有至少一个第一导丝盘，水浴槽外固定连接有支架，支架固定有第二导丝盘，支架还包括接水槽、第一导轮、第二导轮，经外环吹风筒的复合单丝依次绕经第一导丝盘、第二导丝盘、第一导轮、第二导轮直至上油机构，吹风机构用于将穿经支架的复合单丝所携带的冷却液吹入接水槽，接水槽设于第一导轮和第二导轮的底侧。

本申请有益效果如下：本申请提供一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置，由第一挤压机、第二挤压机分别输出两种生物基材料熔体，并分别输入至复合纺组件中，并经喷丝板以复合单丝的形式喷出，复合单丝接下来经环吹组件进行冷却，具体的冷却效果在于，冷却风从进风口流入中心环吹风筒，并经第一过风孔组沿中心环吹风筒的径向进入环形过丝通道，后经第二过风孔组流入中心环吹风箱的箱腔，后向下流入外环吹风箱的箱腔，并经第三过风孔组流入外环吹风筒，本方案中复合单丝依次经过环形过丝通道和外环吹风筒内，具体地多组复合单丝沿圆环均匀间隔分布、经过环形过丝通道，因此能够使丝与丝之间在空间上所处的固化成型条件基本相同，有利于结构和线密度均匀，解决采用侧吹风冷却存在冷却不均匀的缺陷，有利于生物基复合纺丝的冷却，有利于生产和产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本申请提供的一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置的结构示意图；

图2为图1中的第一挤压机的具体结构示意图；

图3为图1中的第二挤压机的具体结构示意图；

图4为图3所示第二挤压机的一种螺杆排气机构的结构示意图；

图5为图1中的纺丝箱体的具体结构示意图；

图6为图1中的环吹组件的具体结构示意图；

图7为本申请提供的另一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置的结构示意图；

图8为图7中的水浴槽的具体结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置，解决了相关技术中生物基复合纺在侧吹风冷却存在的冷却不均匀缺陷的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置，包括第一挤压机、第二挤压机、纺丝箱体和环吹组件，纺丝箱体包括复合纺组件和喷丝板，第一挤压机和第二挤压机分别连通复合纺组件，并经喷丝板以复合单丝的形式喷出，环吹组件包括中心环吹风筒、中心环吹风箱、外环吹风筒和外环吹风箱，中心环吹风筒沿竖向布置于中心环吹风箱的内部竖向通道中，中心环吹风筒的底端连通至进风口，中心环吹风筒与中心环吹风箱形成有环形过丝通道，外环吹风箱连通于中心环吹风箱的底侧，外环吹风筒沿竖向布置于外环吹风箱的内部，外环吹风筒的顶端与环形过丝通道的底端连通，环吹组件包括设于中心环吹风筒以连接中心环吹风筒与环形过丝通道的第一过风孔组、设于中心环吹风箱以连接环形过丝通道与中心环吹风箱的第二过风孔组、设于外环吹风筒以连接外环吹风箱与外环吹风筒的第三过风孔组。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1

请参照图1、图5和图6，本实施例公开一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置，包括第一挤压机1、第二挤压机2、纺丝箱体7和环吹组件9，纺丝箱体7包括复合纺组件7-7和喷丝板7-5，第一挤压机1和第二挤压机2分别连通复合纺组件7-7，并经喷丝板7-5以复合单丝的形式喷出。

如图6所示，环吹组件9包括中心环吹风筒9-1、中心环吹风箱9-2、外环吹风筒9-3和外环吹风箱9-4。中心环吹风筒9-1沿竖向布置于中心环吹风箱9-2的内部竖向通道中，中心环吹风筒9-1的底端连通至进风口9-9，中心环吹风筒9-1与中心环吹风箱9-2形成有环形过丝通道，外环吹风箱9-4连通于中心环吹风箱9-2的底侧，外环吹风筒9-3沿竖向布置于外环吹风箱9-4的内部，外环吹风筒9-3的顶端与环形过丝通道的底端连通，环吹组件9包括设于中心环吹风筒9-1以连接中心环吹风筒9-1与环形过丝通道的第一过风孔组、设于中心环吹风箱9-2以连接环形过丝通道与中心环吹风箱9-2的第二过风孔组、设于外环吹风筒9-3以连接外环吹风箱9-4与外环吹风筒9-3的第三过风孔组。

其中，上述第一过风孔组、第二过风孔组和第三过风孔组于图中未示意，以结合冷却风走向说明方案。

具体地，由第一挤压机1、第二挤压机2分别输出两种生物基材料熔体，并分别输入至复合纺组件7-7中，并经喷丝板7-5以复合单丝的形式喷出，复合单丝接下来经环吹组件9进行冷却。环吹冷却过程在于，冷却风从进风口9-9流入中心环吹风筒9-1，并经第一过风孔组沿中心环吹风筒9-1的径向进入环形过丝通道，后经第二过风孔组流入中心环吹风箱9-2的箱腔，后向下流入外环吹风箱9-4的箱腔，并经第三过风孔组流入外环吹风筒9-3。

如图6中展示有复合单丝9-6，本方案中复合单丝依次经过环形过丝通道和外环吹风筒9-3内，需要说明的是，复合单丝的纺丝嘴孔按照一个确定的模型图案均匀地分布在一个圆形表面上，即形成多组复合单丝沿圆环均匀间隔分布，后续经过环形过丝通道和外环吹风筒9-3的冷却风进行冷却。由于圆形特性，即圆周上的点到圆心处的大小相等，因此能够使丝与丝之间在空间上所处的固化成型条件基本相同，有利于结构和线密度均匀，解决采用侧吹风冷却存在冷却不均匀的缺陷，有利于生物基复合纺丝的冷却，有利于生产和产品质量。

本实施例中的环吹组件9包括中心环吹和外环吹，既达到了复合单丝的冷却为对称冷却状态的目的，又使对冷却风有效的二次利用，既利于节能和环保，还确保生物基复合单丝有足够的冷却长度和冷却时间。

请参照图1，生物基复合单丝纺丝卷绕装置还设有缓冷器8，缓冷器8设于纺丝箱体7与环吹组件9之间，从纺丝箱体7出来的复合单丝经过缓冷器8的缓冷功能后，再进入后续的环吹冷却。设置缓冷器8的目的在于，考虑复合单丝直径较大，如果喷丝板7-5直接与环吹组件9的冷却风直接接触，会使得喷丝板7-5的喷丝孔的温度降低，使得液体材料在喷丝板7-5内因温度低而影响成丝效果，造成皮芯现象，影响复合单丝质量，另外喷丝板7-5温度高，如果复合单丝迅速冷却，复合单丝径向分子排列不稳定，降低复合单丝强度，影响复合单丝质量；而通过设置缓冷器8，复合单丝慢慢冷却，使得喷丝板7-5附近的温度较高且相对稳定，这样喷丝效果好，复合单丝经过缓冷器8慢慢冷却，使得其径向分子排列更加稳定，提高了复合单丝的抗拉强度，提高了复合单丝的质量。

本实施例还对环吹组件9中的冷却风走向进行进一步地限定。

可选地，如图6所述，中心环吹风箱9-2内设有多个第一整流板9-7，第一整流板9-7呈倾斜设置、且顶端相较于底端靠近中心环吹风箱9-2的内部竖向通道设置；外环吹风箱9-4内设有多个第二整流板9-8，第二整流板9-8呈倾斜设置、且顶端相较于底端偏离外环吹风筒9-3设置。

如图6所示，第一整流板9-7还可以沿竖向方向呈多层设置；多层的倾斜程度可以设置呈一致，也可细微差别。通过设置第一整流板9-7，将从环形过丝通道出来的风整流、导入至中心环吹风箱9-2下方的外环吹风箱9-4内。

如图5所示，内设于外环吹风箱9-4的第二整流板9-8，对进入外环吹风箱9-4内的风流进行整流，并导入外环吹风筒9-3内。通过设置整流板，使环吹组件9的风流规整、工作稳定，有利于对复合单丝的稳定冷却和均匀冷却。

可选地，如图6所示，环吹组件9还包括风箱升降机构9-5，风箱升降机构9-5的活动端与外环吹风箱9-4固定连接，风箱升降机构以驱动外环吹风箱9-4竖向移动。图6中风箱升降机构9-5以导轨、导块的方式设置，以将导块与外环吹风箱9-4连接，控制环吹组件9中的箱、筒沿导轨作竖向移动，以作靠近、远离缓冷器的运动。

可选地，如图6所示，中心环吹风箱9-2内设有环形的整流多孔板9-10，整流多孔板9-10围合形成中心环吹风箱9-2的内部竖向通道，即整流多孔板9-10作为该内部竖向通道的周壁；第二过风孔组设于整流多孔板9-10，第二过风孔组的孔径沿从上至下的方向依次减小；第三过风孔组的孔径沿从上至下的方向依次增大。

详细地，由于考虑到复合单丝直径较粗，结晶过程是渐变过程，要确保丝束能有效地内外一致冷却，需采用阶梯风速分布，将分布于整流多孔板9-10的第二过风孔组的孔径自上至下依次减小，如由φ0.45逐步过渡到φ0.15，以保障环形过丝通道内的风速大致相等。同理，在冷却风沿竖向方向从中心环吹风箱9-2进入外环吹风箱9-4、然后沿大致水平方向进入外环吹风筒9-3内的过程中，将设置于外环吹风筒9-3上的第三过风孔组的孔径自上至下依次增大，以保障外环吹风筒9-3内的风速大致相等，获得均匀的冷却环境。

可选地，整流多孔板9-10的长度设为300mm-1000mm，以600mm-800mm较佳。

可选地，在整流多孔板9-10依次外包裹多层厚薄不一的无纺布，在外环吹风筒9-3依次外包裹多层厚薄不一的无纺布。

从环吹组件9的进风口9-9送入低温和高湿度的处理过的空气，低温可选19℃-21℃，高湿度包括相对湿度为85-90RH；而冷却风经对复合单丝冷却后，风温会上升，可控制进入外环吹风箱9-4的风温27℃-30℃。

实施例2

基于实施例1的生物基复合单丝纺丝卷绕装置，本实施例将复合单丝具体至生物基聚酰胺XX和生物基PLA的复合单丝，具体对挤压机至纺丝箱体作进一步的说明。

如图2所示，第一挤压机1用于输入生物基聚酰胺原料并输出生物基聚酰胺熔体，第一挤压机1包括第一螺杆1-1、第一螺套1-2、第一保温罩1-3、第一原料进口段1-4、第一振动筛1-5、第一螺杆电机1-7和第一加热圈1-8。第一螺杆1-1沿竖向设置，第一螺套1-2套设于第一螺杆1-1外，第一保温罩1-3外设于第一螺套1-2，第一保温罩1-3与第一螺套1-2通过第一支撑架1-9连接，第一原料进口段1-4倾斜设置且连接至第一螺杆1-1的高位处，第一振动筛1-5安装于第一原料进口段1-4，第一螺杆1-1电机与第一螺杆1-1通过第一减速机1-6连接，第一加热圈1-8环设于第一螺套1-2外，且第一加热圈1-8设于第一保温罩内。

详细地，第一挤压机1在于将螺杆呈竖向布置，其它部件相应设置，形成立式的螺杆挤压机结构。立式螺杆挤压机传动机构是采用一付十字滑块联轴器，连接立式行星摆线针轮减速器。此传动机构与卧式减速器相比，其优点在于结构紧凑，重量轻，装拆方便，减速比大，磨损小，使用寿命长。

生物基聚酰胺原料依靠自重从第一原料进口段1-4进入第一螺套1-2与第一螺杆1-1之间，并在第一螺杆1-1的旋转运动作用下继续往下输送。本方案中为避免原料在进料口处的卡料现象，通过在第一原料进口段1-4加装第一振动筛1-5，利用脉冲来辅助输送原料；还可以将第一螺套1-2设置成至少两段，以在发生环结堵料时可以迅速拆解第一螺套1-2，相应处理。

此外，考虑到生物基聚酰胺XX原料的不稳定性，切片在熔融过程中会降解，产生腐蚀物质，腐蚀螺杆，造成螺套和螺杆之间的尺寸公差会逐渐变大，影响螺杆挤压机的产能和效率，因此将第一螺杆1-1设置成三段，包括进料段、压缩段和计量段，如图1所示第一螺杆1-1划分为进料段1-1a和压缩段与计量段1-1b。

如图3所示，第二挤压机2用于属于生物基PLA原料并输出生物基PLA熔体，第二挤压机2包括第二螺杆2-1、第二螺套2-2、第二保温罩2-9、第二原料进口段2-4、第二振动筛2-5、第二螺杆电机2-7、第二加热圈2-8和螺杆排气机构2-3。第二螺杆2-1沿竖向设置，第二螺套2-2套设于第一螺杆1-1外，第二保温罩2-9罩设于第二螺套2-2，第二原料进口段2-4倾斜设置且连接至第二螺杆2-1的高位处，第二振动筛2-5安装于第二原料进口段2-4，第二螺杆电机2-7与第二螺杆2-1通过第二减速机2-6连接，第二加热圈2-8环设于第二螺套2-2外，且第二加热圈2-8设于第二保温罩2-9内。螺杆排气机构2-3包括安装于第二螺套2-2的开闭阀，开闭阀用于启闭排气孔2-3d，排气孔2-3d与气体收集室2-3g连通，气体收集室2-3g开设于第二螺杆2-1的压缩段与计量段的交界处的内壁上，第二螺杆2-1包括依次设置的进料段、压缩段和计量段，如图3所示中第二螺杆2-1包括进料段2-1a和压缩段与计量段2-1b。

第二挤压机2亦呈立式螺杆挤压机设置，与第一挤压机1类似，区别在于还设有螺杆排气机构2-3，针对生物基聚乳酸原料的不稳定性在熔融过程中会产生水解而产生气体，该气体对后续纺丝造成严重影响，最显著是断头，需进行排出。

详细地，如图4所示，气体收集室2-3g用于收集切片熔融过程产生的气体，控制排气孔2-3d通断的开闭阀具体涉及：第二螺套2-2包括设于外缘的基座，排气孔2-3d呈L形内设于基座，排气孔2-3d的两端分别与气体收集室2-3g、外界大气导通，开闭阀安装于基座；开闭阀包括阀体2-3b、填料密封2-3c、阀杆2-3a和衬套2-3e，阀体2-3b部分内设于基座1-c、另部分突出基座设置(如图4所示，阀体2-3b部分设于基座内部，另部分裸露于基座)，阀杆2-3a活动穿设于阀体2-3b，在阀体2-3b部分内设于基座，从而阀杆2-3a也活动穿设于基座内；填料密封2-3c内设于基座，且设于基座与阀杆2-3a之间，以密封基座与阀杆2-3a的间隙区域，以使气体排出时均从排气孔2-3d排出；阀杆2-3a的端部呈弧面设置，以封闭或导通排气孔2-3d的L形弯折处；衬套2-3e设于基座的排气孔2-3d的L形弯折处，衬套2-3e被配置与阀杆2-3a的端部弧面抵接，以在阀杆2-3a封闭排气孔2-3d时保证密封性良好。

其中，图4还展示有密封垫2-3f，密封垫2-3f设置于第二螺杆2-1的压缩段与计量段处。

实施例3

本实施例基于实施例1、实施例2的生物基复合单丝纺丝卷绕装置，对纺丝箱体作进一步的说明。

请参照图5，并结合图1，方案中纺丝箱体7的一个熔体进口通过第一熔体管道3与第一挤压机1连接、通过第二熔体管道4与第二挤压机2连接；纺丝箱体并另配置有第一计量泵7-1、第二计量泵7-2分别驱动两种原料熔体的移动，第一计量泵7-1配置有计量泵传动5，第二计量泵7-2配置有计量泵传动6；形成熔体进口的通道穿设于泵板7-3，并经计量泵后穿过分配板7-4直至复合纺组件7-7，后通过喷丝板7-5以复合单丝形式喷出。

纺丝箱体7还设有保温块7-6，保温块7-6包围第一计量泵7-1、第二计量泵7-2设置；纺丝箱体7的周缘设有加热圈7-8，对熔体进行加热；还设有温度传感器7-9，以测量保温块7-6的实时温度；关于纺丝箱体7内的通道，分别设有第一熔体压力测量元件7-10、第二熔体压力测量元件7-11，来测量熔体压力。

实施例4

基于实施例1、实施例2、实施例3的生物基复合单丝纺丝卷绕装置，以纺细旦为目的，本实施例对装置的卷绕部分作进一步说明。

请参照图1，生物基复合单丝纺丝卷绕装置还包括甬道11，甬道11一端与环吹组件9的外环吹风筒9-3的底端导通，经环吹组件9冷却后的复合单丝通过甬道11。

装置还包括第一抽吸机构10和第二抽吸机构12，第一抽吸机构10设于环吹组件9与甬道11之间，第二抽吸机构12设于甬道11的底端。设置第一抽吸机构10在于环吹组件9内形成负压环境，有利于复合单丝通过环吹组件9，有利于环吹组件9内的冷却风走向均匀。设置第二抽吸机构12在于甬道11内形成负压环境，有利于复合单丝通过较长的甬道11。

请参照图1，生物基复合单丝纺丝卷绕装置还包括按照工艺顺序依次设置且设于甬道后的上油机构13、导丝器14、喂入辊与分丝辊15、三对牵伸热辊、张力导盘19和至少一个卷绕头。

详细地，上油机构13可采用油轮形式，复合单丝经上油机构13进入导丝器14，丝束转角0°-90°进入喂入辊与分丝辊15，属于张力辊，辊壳表面为氧化铬+氧化铝，在辊面缠绕1圈～5圈，无加热，速度为450-750m/min，后传送至三对牵伸热辊的第一对牵伸热辊16；

第一对牵伸热辊16采用可调角度热辊+可调角度热辊，热辊外壳表面为氧化铬+氧化铝，对辊尺寸(2×φ(190-250)×(350-450)mm)，此对辊为低温辊，丝束在辊面上缠绕6.5圈～7.5圈，温度设定位80-100℃，纺速700-800m/min，缠绕后传送至三对牵伸热辊的第二对牵伸热辊17；

第二对牵伸热辊17采用可调角度热辊+可调角度热辊，热辊外壳表面为陶瓷，此辊为高温辊，对辊尺寸(2×φ(190-250)×(350-450)mm)，温度设定位140-180℃，丝束在辊面上缠绕6.5圈～7.5圈，纺速1680m/min，缠绕后传送至三对牵伸热辊中的第三对牵伸热辊18；

第三对牵伸热辊18采用可调角度热辊+可调角度热辊，热辊外壳表面为陶瓷，对辊尺寸(2×φ(190-250)×(350-450)mm)，此辊为高温辊，丝束在辊面上缠绕6.5圈～7.5圈，温度设定位180-240℃，纺速2520m/min，缠绕后传送至张力导盘19，亦呈调整松弛导盘，对导盘可进行可移动设置，缠绕后传送至卷绕头；

卷绕头的卷绕速度2500m/min，如图1中第一卷绕头20、第二卷绕头21、第三卷绕头22、第四卷绕头23所示，卷绕头数量不定，以实际生产所设。

通过本实施例的生物基复合单丝纺丝卷绕装置，可获得性能优良的10-50dpf生物基聚酰胺XX及PLA复合纺细旦(母丝)单丝。

实施例5

基于实施例1、实施例2、实施例3的生物基复合单丝纺丝卷绕装置，以纺粗旦为目标，本实施例对装置的卷绕部分作进一步说明。

请参照图7和图8，生物基复合单丝纺丝卷绕装置还包括按照工艺顺序依次设置且设于环吹组件9后的水浴槽10、吹风机构14、上油机构18、导丝器19、喂入辊与分丝辊20、四对牵伸热辊、张力导盘和至少一个卷绕头。

详细地，经过环吹组件9后的复合单丝进入水浴槽10，进行水浴深度冷却，水温由PC控制，根据传感器的反馈，自动调节。经过水浴深度冷却复合纺粗旦纺丝使复合材料释放大量放热，而水浴槽10可以充分吸收热量，达到均匀深度冷却；后经过吹风机构14，将丝束从水浴槽10携带出的冷却液吹下，后进入上油机构18，可采用油轮形式，后经过导丝器19，后传送至喂入辊与分丝辊20。

喂入辊与分丝辊20用固定冷辊φ(110-250)×400mm和可调角度分丝辊(φ55-φ125)×400mm组合使用，辊壳表面为氧化铬+氧化铝，丝束在辊面上缠绕1圈～5圈，无加热，速度为80-150m/min，缠绕后传送至四对牵伸热辊的第一对牵伸热辊21。

第一对牵伸热辊21采用可调角度热辊+可调角度热辊，热辊外壳表面为氧化铬+氧化铝，对辊尺寸(2×φ(190-250)×(350-450)mm)，此对辊为低温辊，丝束在辊面上缠绕6.5圈～7.5圈，温度设定位80-100℃，纺速160-300m/min，缠绕后传至四对牵伸热辊的第二对牵伸热辊22。

第二对牵伸热辊22采用可调角度热辊+可调角度热辊，热辊外壳表面为陶瓷，此辊为高温辊，对辊尺寸(2×φ(190-250)×(350-450)mm)，温度设定位140-180℃，丝束在辊面上缠绕6.5圈～7.5圈，纺速240-450m/min，缠绕后传至四对牵伸热辊的第三牵伸热辊23。

第三对牵伸热辊23采用可调角度热辊+可调角度热辊，热辊外壳表面为陶瓷，对辊尺寸(2×φ(190-250)×(350-450)mm)，此辊为高温辊，丝束在辊面上缠绕6.5圈～7.5圈，温度设定位180-240℃，纺速360-670m/min，缠绕后传至四对牵伸热辊的第四牵伸热辊24。

第四对牵伸热辊24采用可调角度热辊+可调角度热辊，热辊外壳表面为陶瓷，对辊尺寸(2×φ(190-250)×(350-450)mm)，此辊为高温辊，丝束在辊面上缠绕6.5圈～7.5圈，温度设定位180-240℃，纺速400-1000m/min，缠绕后传送至张力导盘。

张力导盘，表面为陶瓷，无加热，速度400-1000m/min，如图7所示，张力导盘可包括张力固定导盘25和张力升降导盘26，丝束依次经过张力固定导盘25和张力升降导盘26，缠绕后传送至至少一个卷绕头；如图7所示张力升降导盘26配置有导盘升降机构27；如图7所示，张力导盘还配置有另一导丝器28。

卷绕头的卷绕速度400-1000m/min，数量以生产要求所定，如图7所示包括4个卷绕头，分别为第一卷绕头29、第二卷绕头30、第三卷绕头31、第四卷绕头32。

可选地，如图7和图8所示，水浴槽10的槽内设有至少一个第一导丝盘(图7和图8中标号11、12所示)，水浴槽10外固定连接有支架，支架固定有第二导丝盘13，支架还包括接水槽15、第一导轮16、第二导轮17，经外环吹风筒9-3的复合单丝依次绕经第一导丝盘、第二导丝盘13、第一导轮16、第二导轮17直至上油机构18，吹风机构14用于将穿经支架的复合单丝所携带的冷却液吹入接水槽15，接水槽15设于第一导轮16和第二导轮17的底侧。

第一导丝盘如图7中标号11、12所示，可保持固定的速度；其中第二导丝盘13的速度比第一导丝盘的速度快，例如快1m/min，起到了预紧张力的作用，保证丝束不打滑。

本实施例的生物基复合单丝纺丝卷绕装置，可以获得性能优良的60-300dpf生物基聚酰胺XX及PLA复合纺粗旦(母丝)单丝。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种生物基复合单丝纺丝卷绕装置，其特征在于，所述装置包括：

第一挤压机和第二挤压机；

纺丝箱体，所述纺丝箱体包括复合纺组件和喷丝板，所述第一挤压机和所述第二挤压机分别连通所述复合纺组件，并经所述喷丝板以复合单丝的形式喷出；

环吹组件，所述环吹组件包括中心环吹风筒、中心环吹风箱、外环吹风筒和外环吹风箱，所述中心环吹风筒沿竖向布置于所述中心环吹风箱的内部竖向通道中，所述中心环吹风筒的底端连通至进风口，所述中心环吹风筒与所述中心环吹风箱形成有环形过丝通道，所述外环吹风箱连通于所述中心环吹风箱的底侧，所述外环吹风筒沿竖向布置于所述外环吹风箱的内部，所述外环吹风筒的顶端与所述环形过丝通道的底端连通，所述环吹组件包括设于所述中心环吹风筒以连接所述中心环吹风筒与所述环形过丝通道的第一过风孔组、设于所述中心环吹风箱以连接所述环形过丝通道与所述中心环吹风箱的第二过风孔组、设于所述外环吹风筒以连接所述外环吹风箱与所述外环吹风筒的第三过风孔组。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心环吹风箱内设有多个第一整流板，所述第一整流板呈倾斜设置、且顶端相较于底端靠近所述中心环吹风箱的内部竖向通道设置；

所述外环吹风箱内设有多个第二整流板，所述第二整流板呈倾斜设置、且顶端相较于底端偏离所述外环吹风筒设置。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环吹组件还包括风箱升降机构，所述风箱升降机构的活动端与所述外环吹风箱固定连接，所述风箱升降机构以驱动外环吹风箱竖向移动。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心环吹风箱内设有环形的整流多孔板，所述整流多孔板围合形成所述中心环吹风箱的内部竖向通道，所述第二过风孔组设于所述整流多孔板，所述第二过风孔组的孔径沿从上至下的方向依次减小；

所述第三过风孔组的孔径沿从上至下的方向依次增大。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还设有缓冷器，所述缓冷器设于所述纺丝箱体与所述环吹组件之间。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一挤压机用于形成生物基聚酰胺熔体，所述第一挤压机包括：

第一螺杆，沿竖向设置；

第一螺套，套设于所述第一螺杆外；

第一保温罩，外设于所述第一螺套，与所述第一螺套通过第一支撑架连接；

第一原料进口段，倾斜设置且连接至所述第一螺杆的高位处；

第一振动筛，安装于所述第一原料进口段；

第一螺杆电机，与所述第一螺杆通过第一减速机连接；

第一加热圈，环设于所述第一螺套外，且设于所述第一保温罩内；

所述第二挤压机用于形成生物基PLA熔体，所述第二挤压机包括：

第二螺杆，沿竖向设置；

第二螺套，套设于所述第一螺杆外；

第二保温罩，罩设于所述第二螺套；

第二原料进口段，倾斜设置且连接至所述第二螺杆的高位处；

第二振动筛，安装于所述第二原料进口段；

第二螺杆电机，与所述第二螺杆通过第二减速机连接；

第二加热圈，环设于所述第二螺套外，且设于所述第二保温罩内；

螺杆排气机构，包括安装于第二螺套的开闭阀，所述开闭阀用于启闭排气孔，所述排气孔与气体收集室连通，所述气体收集室开设于所述第二螺杆的压缩段与计量段的交界处的内壁上，所述第二螺杆包括依次设置的进料段、所述压缩段和所述计量段。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括甬道，所述甬道一端与所述环吹组件的所述外环吹风筒的底端导通；

所述装置还包括第一抽吸机构和第二抽吸机构，所述第一抽吸机构设于所述环吹组件与所述甬道之间，所述第二抽吸机构设于所述甬道的底端。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括按照工艺顺序依次设置且设于所述甬道后的上油机构、导丝器、喂入辊与分丝辊、三对牵伸热辊、张力导盘和至少一个卷绕头。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括按照工艺顺序依次设置且设于所述环吹组件后的水浴槽、吹风机构、上油机构、导丝器、喂入辊与分丝辊、四对牵伸热辊、张力导盘和至少一个卷绕头。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述水浴槽的槽内设有至少一个第一导丝盘，所述水浴槽外固定连接有支架，所述支架固定有第二导丝盘，所述支架还包括接水槽、第一导轮、第二导轮，经所述外环吹风筒的复合单丝依次绕经所述第一导丝盘、所述第二导丝盘、第一导轮、第二导轮直至所述上油机构，所述吹风机构用于将穿经所述支架的所述复合单丝所携带的冷却液吹入所述接水槽，所述接水槽设于所述第一导轮和所述第二导轮的底侧。

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