CN211947313U - 一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置 - Google Patents
一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，属于纺丝制备技术领域。本实用新型制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置结合特殊的工艺设计能使得低熔点的聚酯纤维纺丝过程顺利，得到均匀性较好的低熔点PCL纤维，本实用新型首先将聚己内酯切片在流化床干燥装置和干燥塔的作用下，于50度以下干燥8小时后，进入单螺杆挤出机，熔融后经过计量泵，在进入纺丝组件前加热至280℃，并且将纺丝组件中的喷丝板采用超大设计(4.5～6.0)的长径比，并将喷丝孔大小的设计与产品的纤度控制在50倍以内，以较低的喷丝头拉伸，冷却工艺设计采用全封闭的侧吹风冷却装置进行，最终卷绕成形得到低熔点聚己内酯纤维。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，属于纺丝制备技术领域。
背景技术
低熔点聚酯纤维一般是指加热到0～150℃，皮层即可融化并产生粘结的皮芯或并列结构纤维，是利用热粘合工艺生产非织造布的重要原料。市场上通过对聚酯改性得到的低熔点纤维通常在90～150℃，但是却很少有更低熔点的聚酯纤维产品存在。
聚己内酯Polycaprolactone(简称PCL)，是由ε-己内酯开环聚合而成。其具有动力粘度大，纺丝过程中很难在低温条件下均匀拉伸冷却成形。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置。
本实用新型制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置结合特殊的工艺设计能使得低熔点的聚酯纤维纺丝过程顺利，得到均匀性较好的低熔点 PCL纤维，本实用新型首先将聚己内酯切片在流化床干燥装置和干燥塔的作用下，于50度以下干燥8小时后，进入单螺杆挤出机(各区温度在240～260℃)，熔融后经过计量泵，在进入纺丝组件前加热至280℃，并且将纺丝组件中的喷丝板采用超大设计(4.5～6.0)的长径比，并将喷丝孔大小的设计与产品的纤度控制在50倍以内，以较低的喷丝头拉伸，冷却工艺设计采用低于20℃的全封闭的侧吹风冷却装置进行，在2000～4500m/min的速度下卷绕成形得到低熔点PCL纤维。
本实用新型的一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，包括流化床干燥装置、干燥塔、单螺杆挤出机、低熔点纤维纺丝装置、冷风侧吹风装置，所述流化床干燥装置的出口端和干燥塔的进口端连接，所述干燥塔的出口端和单螺杆挤出机的进料口连接，所述单螺杆挤出机的出料口和低熔点纤维纺丝装置连接，所述低熔点纤维纺丝装置的一侧安装有冷风侧吹风装置；
所述低熔点纤维纺丝装置包括：纺丝组件，所述纺丝组件中安装有喷丝板；
所述喷丝板包括：导孔倒角，所述导孔倒角底部和导孔顶端相连，所述导孔的底端和微孔倒角顶端相连，所述微孔倒角的底端和微孔的顶端连接，所述微孔的底端为出丝面；
所述微孔的长径比为4.5～6.0。
优选的，所述低熔点纤维纺丝装置还包括：
纺丝架，所述纺丝架固定在操作平台上；
纺丝箱，所述纺丝箱安装在纺丝架顶部，纺丝箱中安装有纺丝组件；
纺丝甬道，所述纺丝甬道位于纺丝箱下方；
缓冷装置，所述缓冷装置安装在纺丝甬道的顶部，位于纺丝箱的底部。
优选的，所述冷风侧吹风装置包括：
侧吹风框，所述侧吹风框安装在纺丝甬道的一侧，是冷风侧吹风装置的出风面；
侧吹风蜂窝板，所述侧吹风蜂窝板安装在侧吹风框上；
侧吹风过滤板，所述侧吹风过滤板安装在侧吹风框底端；
侧吹风阀门，所述侧吹风阀门的顶端和侧吹风过滤板底部相连；
侧吹风管，所述侧吹风管的顶端和侧吹风阀门的底端相连；
进风口，所述进风口位于侧吹风管的底端；
抽风口，所述抽风口安装在纺丝甬道底部。
优选的，所述流化床干燥装置的干燥温度为30～45℃。
优选的，所述干燥塔的干燥温度为30～45℃，干燥介质为压力露点-70℃的除湿干空气。
优选的，所述冷风侧吹风装置的吹风温度为8～16℃。
优选的，所述纺丝甬道内保持微正压，压力不高于200Pa。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
(1)本实用新型是选用低熔点，可再生的聚合物，通过特殊的设备以及工艺设计得到能满足市场各方面性能需求的低熔点纤维，该纤维熔点为50～70℃，具有良好的生物相容性、良好的有机高聚物相容性，以及良好的生物降解性，可与多种常规塑料互相兼容，自然环境下6～12个月即可完全降解；
(2)本实用新型制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置采用海砂和多层复合滤网的搭配需要确保组件初始压力需要达到90kgf/cm2以上；在较大长径比的微孔中使其出口膨化效应能降至较低水平，以利于其挤出成形。侧吹风装置采用全封闭方式进行，在其纺丝甬道的末端采用负压将甬道内的空气快速抽出，但其纺丝甬道内保持微正压(不高于200帕)的状态，在一系列工艺步骤和装置设计的作用下，最终制得低熔点的聚酯纤维。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本实用新型制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置的结构示意图；
图2是本实用新型制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置中喷丝板的结构图；
图1中，1、流化床干燥装置；2、干燥塔；3、单螺杆挤出机；4、低熔点纤维纺丝装置；5、纺丝架；6、纺丝箱；7、纺丝组件；8、喷丝板；9、纺丝甬道；10、冷风侧吹风装置；11、侧吹风蜂窝板；12、侧吹风管；13、侧吹风过滤板；14、进风口；15、抽风口；16、缓冷装置；17、侧吹风阀门；18、侧吹风框。
图2中，19、导孔倒角；20、导孔；21、微孔倒角；22、微孔；23、出丝面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实例1
参见图1和图2，本实用新型一较佳实施例所述的一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，包括流化床干燥装置1、干燥塔2、单螺杆挤出机3、低熔点纤维纺丝装置4、冷风侧吹风装置10，所述流化床干燥装置1的出口端和干燥塔2的进口端连接，所述干燥塔2的出口端和单螺杆挤出机3的进料口连接，所述单螺杆挤出机3的出料口和低熔点纤维纺丝装置4连接，所述低熔点纤维纺丝装置4的一侧安装有冷风侧吹风装置10，所述低熔点纤维纺丝装置4包括：纺丝组件7，所述纺丝组件7中安装有喷丝板8；所述喷丝板8 包括：导孔倒角19，所述导孔倒角19底部和导孔20顶端相连，所述导孔20的底端和微孔倒角21顶端相连，所述微孔倒角21的底端和微孔22的顶端连接，所述微孔22的底端为出丝面23；所述微孔22的长径比为4.5。
所述低熔点纤维纺丝装置4还包括：纺丝架5，所述纺丝架5固定在操作平台上；纺丝箱6，所述纺丝箱6安装在纺丝架5顶部，纺丝箱6中安装有纺丝组件7；纺丝甬道9，所述纺丝甬道9位于纺丝箱6下方；缓冷装置16，所述缓冷装置16安装在纺丝甬道9的顶部，位于纺丝箱6的底部。所述冷风侧吹风装置 10包括：侧吹风框18，所述侧吹风框18安装在纺丝甬道9的一侧，是冷风侧吹风装置10的出风面；侧吹风蜂窝板11，所述侧吹风蜂窝板11安装在侧吹风框18上；侧吹风过滤板13，所述侧吹风过滤板13安装在侧吹风框18底端；侧吹风阀门17，所述侧吹风阀门17的顶端和侧吹风过滤板13底部相连；侧吹风管12，所述侧吹风管12的顶端和侧吹风阀门17的底端相连；进风口14，所述进风口14位于侧吹风管12的底端；抽风口15，所述抽风口15安装在纺丝甬道 9底部，优选的，所述纺丝甬道9内保持微正压，压力不高于200Pa。
实际使用时，首先将待制备的聚己内酯母料通过低温干燥工序处理，在此工序中，采用流化床干燥装置1和干燥塔2配合的连续电加热干燥方式，以压力露点是-70℃的除湿干空气为干燥介质，在干燥温度为30℃的条件下干燥8h；
接着将经过低温干燥工序处理后的物料送入单螺杆挤出机3的进料口中，在单螺杆挤出机3各区温度为240～260℃的条件下，将物料进行熔融、混合、计量并挤出；
将挤出的物料送入低熔点纤维纺丝装置4顶部的纺丝箱6中，经纺丝组件6 的喷丝板8中导孔20和经特殊设计的超大4.5长径比的微孔22喷射而出，纺丝的同时开启侧吹风阀门17，并通过真空泵从抽气口15抽气，将空气从进气口 14抽入冷风侧吹风装置10中，空气依次经过侧吹风管12、侧吹风过滤板13最终从侧吹风框18和侧吹风蜂窝板11中吹出温度为8℃的冷风，将从喷丝板8中喷出的纤维丝冷却成丝束，最后经上油和卷绕络筒工序后检验包装，即可制得熔点为70℃的低熔点聚己内酯纤维。
实例2
参见图1和图2，本实用新型一较佳实施例所述的一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，包括流化床干燥装置1、干燥塔2、单螺杆挤出机3、低熔点纤维纺丝装置4、冷风侧吹风装置10，所述流化床干燥装置1的出口端和干燥塔2的进口端连接，所述干燥塔2的出口端和单螺杆挤出机3的进料口连接，所述单螺杆挤出机3的出料口和低熔点纤维纺丝装置4连接，所述低熔点纤维纺丝装置4的一侧安装有冷风侧吹风装置10，所述低熔点纤维纺丝装置4包括：纺丝组件7，所述纺丝组件7中安装有喷丝板8；所述喷丝板8 包括：导孔倒角19，所述导孔倒角19底部和导孔20顶端相连，所述导孔20的底端和微孔倒角21顶端相连，所述微孔倒角21的底端和微孔22的顶端连接，所述微孔22的底端为出丝面23；所述微孔22的长径比为4.85。
所述低熔点纤维纺丝装置4还包括：纺丝架5，所述纺丝架5固定在操作平台上；纺丝箱6，所述纺丝箱6安装在纺丝架5顶部，纺丝箱6中安装有纺丝组件7；纺丝甬道9，所述纺丝甬道9位于纺丝箱6下方；缓冷装置16，所述缓冷装置16安装在纺丝甬道9的顶部，位于纺丝箱6的底部。所述冷风侧吹风装置 10包括：侧吹风框18，所述侧吹风框18安装在纺丝甬道9的一侧，是冷风侧吹风装置10的出风面；侧吹风蜂窝板11，所述侧吹风蜂窝板11安装在侧吹风框18上；侧吹风过滤板13，所述侧吹风过滤板13安装在侧吹风框18底端；侧吹风阀门17，所述侧吹风阀门17的顶端和侧吹风过滤板13底部相连；侧吹风管12，所述侧吹风管12的顶端和侧吹风阀门17的底端相连；进风口14，所述进风口14位于侧吹风管12的底端；抽风口15，所述抽风口15安装在纺丝甬道 9底部，优选的，所述纺丝甬道9内保持微正压，压力不高于200Pa。
实际使用时，首先将待制备的聚己内酯母料通过低温干燥工序处理，在此工序中，采用流化床干燥装置1和干燥塔2配合的连续电加热干燥方式，以压力露点是-70℃的除湿干空气为干燥介质，在干燥温度为35℃的条件下干燥9h；
接着将经过低温干燥工序处理后的物料送入单螺杆挤出机3的进料口中，在单螺杆挤出机3各区温度为240～260℃的条件下，将物料进行熔融、混合、计量并挤出；
将挤出的物料送入低熔点纤维纺丝装置4顶部的纺丝箱6中，经纺丝组件6 的喷丝板8中导孔20和经特殊设计的超大4.85长径比的微孔22喷射而出，纺丝的同时开启侧吹风阀门17，并通过真空泵从抽气口15抽气，将空气从进气口 14抽入冷风侧吹风装置10中，空气依次经过侧吹风管12、侧吹风过滤板13最终从侧吹风框18和侧吹风蜂窝板11中吹出温度为12℃的冷风，将从喷丝板8 中喷出的纤维丝冷却成丝束，最后经上油和卷绕络筒工序后检验包装，即可制得熔点为60℃的低熔点聚己内酯纤维。
实例3
参见图1和图2，本实用新型一较佳实施例所述的一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，包括流化床干燥装置1、干燥塔2、单螺杆挤出机3、低熔点纤维纺丝装置4、冷风侧吹风装置10，所述流化床干燥装置1的出口端和干燥塔2的进口端连接，所述干燥塔2的出口端和单螺杆挤出机3的进料口连接，所述单螺杆挤出机3的出料口和低熔点纤维纺丝装置4连接，所述低熔点纤维纺丝装置4的一侧安装有冷风侧吹风装置10，所述低熔点纤维纺丝装置4包括：纺丝组件7，所述纺丝组件7中安装有喷丝板8；所述喷丝板8 包括：导孔倒角19，所述导孔倒角19底部和导孔20顶端相连，所述导孔20的底端和微孔倒角21顶端相连，所述微孔倒角21的底端和微孔22的顶端连接，所述微孔22的底端为出丝面23；所述微孔22的长径比为6.0。
所述低熔点纤维纺丝装置4还包括：纺丝架5，所述纺丝架5固定在操作平台上；纺丝箱6，所述纺丝箱6安装在纺丝架5顶部，纺丝箱6中安装有纺丝组件7；纺丝甬道9，所述纺丝甬道9位于纺丝箱6下方；缓冷装置16，所述缓冷装置16安装在纺丝甬道9的顶部，位于纺丝箱6的底部。所述冷风侧吹风装置 10包括：侧吹风框18，所述侧吹风框18安装在纺丝甬道9的一侧，是冷风侧吹风装置10的出风面；侧吹风蜂窝板11，所述侧吹风蜂窝板11安装在侧吹风框18上；侧吹风过滤板13，所述侧吹风过滤板13安装在侧吹风框18底端；侧吹风阀门17，所述侧吹风阀门17的顶端和侧吹风过滤板13底部相连；侧吹风管12，所述侧吹风管12的顶端和侧吹风阀门17的底端相连；进风口14，所述进风口14位于侧吹风管12的底端；抽风口15，所述抽风口15安装在纺丝甬道 9底部，优选的，所述纺丝甬道9内保持微正压，压力不高于200Pa。
实际使用时，首先将待制备的聚己内酯母料通过低温干燥工序处理，在此工序中，采用流化床干燥装置1和干燥塔2配合的连续电加热干燥方式，以压力露点是-70℃的除湿干空气为干燥介质，在干燥温度为45℃的条件下干燥10h；
接着将经过低温干燥工序处理后的物料送入单螺杆挤出机3的进料口中，在单螺杆挤出机3各区温度为240～260℃的条件下，将物料进行熔融、混合、计量并挤出；
将挤出的物料送入低熔点纤维纺丝装置4顶部的纺丝箱6中，经纺丝组件6 的喷丝板8中导孔20和经特殊设计的超大6.0长径比的微孔22喷射而出，纺丝的同时开启侧吹风阀门17，并通过真空泵从抽气口15抽气，将空气从进气口 14抽入冷风侧吹风装置10中，空气依次经过侧吹风管12、侧吹风过滤板13最终从侧吹风框18和侧吹风蜂窝板11中吹出温度为16℃的冷风，将从喷丝板8 中喷出的纤维丝冷却成丝束，最后经上油和卷绕络筒工序后检验包装，即可制得熔点为50℃的低熔点聚己内酯纤维。
本实用新型的工作原理如下：
本实用新型将经低温干燥工序处理后，由单螺杆挤出机挤出的熔融状态下的聚己内酯流体经特殊设计的组件喷射而出，经过较低温度8～16°的侧吹风冷却成丝束。其中纺丝组件是纺丝设备中至关重要的部件，而喷丝板的设计是整个组件的核心部件，是低温低熔点纤维纺丝能否顺利进行的关键因素。本装置中采用海砂和多层复合滤网的搭配需要确保组件初始压力需要达到90kgf/cm2以上；在较大长径比的微孔中使其出口膨化效应能降至较低水平，以利于其挤出成形。侧吹风装置采用全封闭方式进行，在其纺丝甬道的末端采用负压将甬道内的空气快速抽出，但其纺丝甬道内保持微正压(不高于200帕)的状态，在一系列工艺步骤和装置设计的作用下，最终制得低熔点的聚酯纤维。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本实用新型公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，包括流化床干燥装置(1)、干燥塔(2)、单螺杆挤出机(3)、低熔点纤维纺丝装置(4)、冷风侧吹风装置(10)，所述流化床干燥装置(1)的出口端和干燥塔(2)的进口端连接，所述干燥塔(2)的出口端和单螺杆挤出机(3)的进料口连接，所述单螺杆挤出机(3)的出料口和低熔点纤维纺丝装置(4)连接，所述低熔点纤维纺丝装置(4)的一侧安装有冷风侧吹风装置(10)，其特征在于：
所述低熔点纤维纺丝装置(4)包括：纺丝组件(7)，所述纺丝组件(7)中安装有喷丝板(8)；
所述喷丝板(8)包括：导孔倒角(19)，所述导孔倒角(19)底部和导孔(20)顶端相连，所述导孔(20)的底端和微孔倒角(21)顶端相连，所述微孔倒角(21)的底端和微孔(22)的顶端连接，所述微孔(22)的底端为出丝面(23)；
所述微孔(22)的长径比为4.5～6.0。
2.根据权利要求1所述的一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，其特征在于：所述低熔点纤维纺丝装置(4)还包括：
纺丝架(5)，所述纺丝架(5)固定在操作平台上；
纺丝箱(6)，所述纺丝箱(6)安装在纺丝架(5)顶部，纺丝箱(6)中安装有纺丝组件(7)；
纺丝甬道(9)，所述纺丝甬道(9)位于纺丝箱(6)下方；
缓冷装置(16)，所述缓冷装置(16)安装在纺丝甬道(9)的顶部，位于纺丝箱(6)的底部。
3.根据权利要求1所述的一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，其特征在于：所述冷风侧吹风装置(10)包括：
侧吹风框(18)，所述侧吹风框(18)安装在纺丝甬道(9)的一侧，是冷风侧吹风装置(10)的出风面；
侧吹风蜂窝板(11)，所述侧吹风蜂窝板(11)安装在侧吹风框(18)上；
侧吹风过滤板(13)，所述侧吹风过滤板(13)安装在侧吹风框(18)底端；
侧吹风阀门(17)，所述侧吹风阀门(17)的顶端和侧吹风过滤板(13)底部相连；
侧吹风管(12)，所述侧吹风管(12)的顶端和侧吹风阀门(17)的底端相连；
进风口(14)，所述进风口(14)位于侧吹风管(12)的底端；
抽风口(15)，所述抽风口(15)安装在纺丝甬道(9)底部。
4.根据权利要求1所述的一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，其特征在于：所述流化床干燥装置(1)的干燥温度为30～45℃。
5.根据权利要求1所述的一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，其特征在于：所述干燥塔(2)的干燥温度为30～45℃，干燥介质为压力露点-70℃的除湿干空气。
6.根据权利要求1所述的一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，其特征在于：所述冷风侧吹风装置(10)的吹风温度为8～16℃。
7.根据权利要求2所述的一种制备可再生和生物降解的低熔点聚己内酯纤维的装置，其特征在于：所述纺丝甬道(9)内保持微正压，压力不高于200Pa。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115323616A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-11 | 青岛大学 | 一种聚己内酯超细纤维二维多孔膜及其制备方法 |
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2019
- 2019-12-04 CN CN201922140695.4U patent/CN211947313U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115323616A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-11 | 青岛大学 | 一种聚己内酯超细纤维二维多孔膜及其制备方法 |
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