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聚乳酸聚合熔體直接制備纖維制品的方法

文檔序號:1755923閱讀:113來源:國知局
專利名稱:聚乳酸聚合熔體直接制備纖維制品的方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種聚乳酸聚合熔體直接制備纖維制品的方法,屬于高分子材料應用技術領域。
背景技術
聚乳酸是以可再生淀粉或葡萄糖作為初始原料,經過多道制備流程最終聚合而成的可降解高分子新材料,美國于2002年正式工業(yè)化生產,商品名為PLA,我國處于研發(fā)階段,尚未進入工業(yè)化生產。
目前,我國個別廠商正在償試用聚合反應裝置聚合反應所得到的聚乳酸聚合熔體制備纖維制品,其方法是首先,將由主原料為丙交酯及添加劑投入于聚乳酸聚合反應裝置中聚合反應后得到的聚乳酸聚合熔體(180℃左右的粘液狀)由接續(xù)在聚合反應裝置上的出料泵送入注帶頭,經注帶頭孔板流出成帶條狀連續(xù)進入水中冷卻然后連續(xù)進入切粒機,經水冷卻后成固體條帶,被切粒機切成一定規(guī)格尺寸的聚乳酸顆粒,俗稱“切片”;然后,該聚乳酸切片連續(xù)進入離心脫水機;經脫水處理后的切片運送至干燥裝置內,進行干燥,由于聚乳酸玻璃化溫度低的特性(60℃左右),其干燥十分困難,干燥溫度高,切片產生粘結;干燥溫度低,則含水達不到要求。因為聚乳酸紡絲過程中,切片含水偏高會造成物料降解,影響可紡性、降低機械強度,所以切片必須在高真空狀態(tài)下,采用低溫(60℃左右)長時間干燥或用低溫(60℃左右)氮氣長時間干燥,以確保切片的含水指標;經干燥處理后進入螺桿擠壓機,在一定的溫度和擠出壓力下,熔融后的聚乳酸熔體成粘液狀連續(xù)進入紡絲箱體內,在紡絲泵的壓力作用下,按設定的量連續(xù)經噴絲組件內噴絲板小孔內噴出形成纖維制品,形成的纖維制品經空氣冷卻、油劑處理后連續(xù)進入下一道拉伸卷繞(長絲)或集束拉伸切斷(短纖)或空氣拉伸成網熱軋(紡粘無紡布),獲得不同品種的纖維材料。
上述方法所包含的步驟具體由圖1所示,來自于聚乳酸聚合反應裝置的聚乳酸聚合熔體、經出料泵輸出、注帶裝置注帶、水冷卻裝置水冷卻、切粒裝置切料、離心脫水裝置脫水、干燥裝置干燥、螺桿熔融擠壓裝置擠壓熔融、紡絲箱紡絲、纖維制品。上述方法顯然是屬于傳統的紡絲方法范疇,工藝環(huán)節(jié)多,尤其是,在上述工藝步驟中,對切片的干燥是最難掌握控制的,干燥效果的優(yōu)劣不僅會影響可紡性,而且為了干燥,往往需要耗用大量的能源,使生產成本增加,其它步驟如切粒、脫水、螺桿擠壓熔融同樣要耗取大量能源。
迄今為止,業(yè)界始終認為,在從聚乳酸聚合熔體到纖維制品的制備過程中,上述工藝環(huán)節(jié)中的任一環(huán)節(jié)是必不可少的,因而是沒有捷徑可走的。正是局限于這種傳統思維的束縛,從而制約了用聚乳酸聚合熔體制備纖維制品的工業(yè)化進程。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是要提供一種可有效地縮減工藝環(huán)節(jié)、節(jié)省使用設備、節(jié)約能源的聚乳酸聚合熔體直接制備纖維制品的方法。
本發(fā)明的任務是這樣來完成的,一種聚乳酸聚合熔體直接制備纖維的方法,其是在聚合反應裝置的出料泵的出料口與紡絲箱的進料口之間接續(xù)一被置于夾套中的熔體管道,在由出料泵將聚合反應裝置聚合反應完成后所得到的聚乳酸聚合熔體直接經熔體管道送入紡絲箱的同時,向夾套內循環(huán)引入用于對熔體管道內的聚乳酸聚合熔體進行保溫的導熱介質,與此同時由紡絲箱對所引入的聚乳酸聚合熔體進行紡絲,得到纖維制品。
本發(fā)明所述的熔體管道自出料泵的出料口至紡絲箱的進料口之間的直線距離為≤200米。
本發(fā)明所述的纖維制品為聚乳酸長絲、聚乳酸短纖、聚乳酸長絲無紡布中的任意一種。
本發(fā)明所述的送入為連續(xù)送入。
本發(fā)明所述的紡絲箱的數量至少一個以上。
本發(fā)明所述的紡絲為連續(xù)紡絲。
本發(fā)明所述的夾套上延設有用于將導熱介質引入到夾套腔內的介質引入接口和用于將導熱介質引出夾套腔外的介質引出接口,介質引入、引出接口分別由介質引入、引出管連結到導熱油爐上。
本發(fā)明所述的導熱介質為導熱油。
本發(fā)明所述的夾套的外壁上包覆有第一保溫材料。
本發(fā)明所述的介質引入、引出管的外壁上包覆有第二保溫材料。
本發(fā)明與已有技術相比,由于聚乳酸聚合熔體不需經水冷卻步驟,因而不含有水,不需要對其干燥,避免了因干燥因素造成對可紡性的影響,既可保障可紡性,又可確保纖維制品的品質;由出料泵直接將聚乳酸聚合熔體經熔體管道引入紡絲箱紡絲,省去了已有技術中紛繁的諸如注帶、水冷卻、切粒、脫水、干燥、螺桿擠壓熔融步驟,因此工藝過程十分簡單便捷、設備投入少;由于不存在切粒、脫水、干燥、螺桿擠壓熔融,因此可節(jié)約能耗三分之一以上,有益于降低纖維制品的成本。


圖1為本發(fā)明舉及的已有技術中的聚乳酸聚合熔體制備纖維制品的工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明方法所及的位于夾套中的熔體管道連結于出料泵與紡絲箱上的一實施例示意圖。
圖3為本發(fā)明方法所及的位于夾套中的熔體管道連結于出料泵與紡絲箱上的另一實施例示意圖。
具體實施例方式
實施例1請結合圖2,在聚乳酸聚合反應裝置1的出料泵2的出料口與紡絲箱8的進料口之間連結一被置于夾套5中的長度為即直線距180米的熔體管道4,夾套5上接續(xù)有用于將導熱介質即導熱油引入到夾套腔12中的介質引入接口3和用于將導熱介質即導熱油引出夾套腔12的介質引出接口11,介質引入、引出接口3、11分別與介質引入、引出管6、10連接,并且,介質引入、引出管6、10連接到導熱油爐7上。在由出料泵2將聚合反應裝置1聚合反應完成后所得到的溫度在150℃-220℃范圍的聚乳酸聚合熔體直接經熔體管道4送入紡絲箱8紡絲的同時,由導熱油爐7將導熱油加熱至與聚乳酸聚合熔體等溫的程度,并由介質引入管6經介質引入接口3引入到夾套腔12內,籍由導熱油使熔體管道4內流動的聚乳酸聚合熔體在保溫狀態(tài)下以良好的流動性進入紡絲箱8,而夾套腔12中的導熱油由介質引出接口11經介質引出管10回引至導熱油爐7,構成對夾套腔12的循環(huán)連續(xù)加熱,與此同時,由紡絲箱8將自熔體管道4引入的聚乳酸聚合熔體進行紡絲,具體是熔體進入已有技術中纖維生產行業(yè)所慣用的紡絲箱8內,經計量泵送入噴絲組件,經噴絲板小孔流出呈熔體細流,經空氣冷卻后,得到纖維制品9,即聚乳酸纖維制品。
對由本實施例所得到的纖維制品經后道工藝上油后連續(xù)被卷取至卷繞系統的筒子上,卷繞速度2500米/分以上,成為POY長絲纖維;卷繞速度1000米/分以下的,成為UDY長絲纖維,該纖維經加彈或牽伸處理后,得到可直接用于紡織面料的纖維成品。
在本實施例中,由于自出料泵2的出料口至紡絲箱8的進料口之間的直線距較大,即達到了180米,因此熔體管道4采用多節(jié)式連接,每一節(jié)熔體管道4各具一個介質引入、引出接口3、11;并且對每一節(jié)熔體管道4外的夾套5及介質引入、引出管6、10的表面分別包覆第一、第二保溫材料13、14。此外,當紡絲箱8為二個或二個以上時,那么,熔體管道4扮演著總管的角色,在熔體管道4的出口處延接出或稱分配出二根或二根以上的用于與相應數量的紡絲箱8的進料口連接的分支管。
實施例2請結合圖3,自出料泵2將聚合反應裝置1聚合反應完成后所得到的溫度為175℃-185℃的聚乳酸聚合熔體直接經直線距為20米的熔體管道4送入紡絲箱8,夾套5內的導熱油溫度與聚乳酸聚合熔體溫度相同,對由紡絲箱8紡得的纖維制品即聚乳酸纖維制品經后道工藝上油后,連續(xù)被喂入輥引至牽伸熱輥經牽伸3-6倍后,連續(xù)被卷取到卷燒系統的筒子上成為FDY長絲或經空氣變形處理為成為BCF長絲,可直接用于紡織面料、地毯的纖維制品。在本實施例中,由于自出料泵2的出料口至紡絲箱8的進料口之間的直線距離較短,僅為20米,因此,熔體管道4無需采用多節(jié)式連接。其余同對實施例1的描述。
實施例3由出料泵2將聚合反應裝置1聚合反應所得到的溫度為185℃的聚乳酸聚合熔體直接經直線距為100米的熔體管道4送入紡絲箱8,夾套5內的導熱油的溫度為185℃,對所得到的纖維制品9即聚乳酸纖維制品經后道工藝的導絲輥的作用下將纖維集束,然后經多輥牽伸、卷曲、熱定型、切斷、開毛、成為短纖維。該短纖維經紡紗后,用于紡織面料,也可直接用于紡織產品填充料或短纖無紡布生產,其余均同對實施例1的描述。
實施例4對所得到的纖維即聚乳酸纖維在一定壓力的氣流作用下,使纖維垂直向下拉伸,并被均勻地吸附在輸送簾上,以一定的寬度和厚度進入熱輥,經熱軋卷取后,成為具有一定厚度和寬度的長絲無紡布或者進入水刺機水刺,經高壓細流水刺烘干定型后,成為有一定厚度和寬度的長絲無紡布,用于醫(yī)療衛(wèi)生用品及其它民用商品,其余均同實施例1。
由上述實施例1-4可知,對本發(fā)明所得到的纖維制品9即聚乳酸纖維制品經過后道的依需處理,能得到各種可降解的無損環(huán)境的纖維制品,尤其是,利用本發(fā)明方法制備纖維制品所耗用的能源僅為傳統方法的三分之一,具有極致的節(jié)能意義,整個制備過程簡短,能滿足工業(yè)化量產要求。此外,上述實施例所及的熔體管道4是可以拐彎的,但總長度應盡可能地控制在≤200米范圍內,因為跨度過長會增加夾套5中的導熱油與熔體管道4內的聚乳酸聚合熔體熱降解。申請人所推薦的本發(fā)明方法已經得到了量產印證,因而具有工業(yè)實用性。
權利要求
1.一種聚乳酸聚合熔體直接制備纖維的方法,其特征在于其是在聚合反應裝置的出料泵的出料口與紡絲箱的進料口之間接續(xù)一被置于夾套中的熔體管道,在由出料泵將聚合反應裝置聚合反應完成后所得到的聚乳酸聚合熔體直接經熔體管道送入紡絲箱的同時,向夾套內循環(huán)引入用于對熔體管道內的聚乳酸聚合熔體進行保溫的導熱介質,與此同時由紡絲箱對所引入的聚乳酸聚合熔體進行紡絲,得到纖維制品。
2.根據權利要求1所述的聚乳酸聚合熔體直接制備纖維的方法,其特征在于所述的熔體管道自出料泵的出料口至紡絲箱的進料口之間的直線距離為≤200米。
3.根據權利要求1所述的聚乳酸聚合熔體直接制備纖維的方法,其特征在于所述的纖維制品為聚乳酸長絲、聚乳酸短纖、聚乳酸長絲無紡布中的任意一種。
4.根據權利要求1所述的聚乳酸聚合熔體直接制備纖維的方法,其特征在于所述的送入為連續(xù)送入。
5.根據權利要求1所述的聚乳酸聚合熔體直接制備纖維的方法,其特征在于所述的紡絲箱的數量至少一個以上。
6.根據權利要求1所述的聚乳酸聚合熔體直接制備纖維的方法,其特征在于所述的紡絲為連續(xù)紡絲。
7.根據權利要求1所述的聚乳酸聚合熔體直接制備纖維的方法,其特征在于所述的夾套上延設有用于將導熱介質引入到夾套腔內的介質引入接口和用于將導熱介質引出夾套腔外的介質引出接口,介質引入、引出接口分別由介質引入、引出管連結到導熱油爐上。
8.根據權利要求1或7所述的聚乳酸聚合熔體直接制備纖維的方法,其特征在于所述的導熱介質為導熱油。
9.根據權利要求1或7所述的聚乳酸聚合熔體直接制備纖維的方法,其特征在于所述的夾套的外壁上包覆有第一保溫材料。
10.根據權利要求7所述的聚乳酸聚合熔體直接制備纖維的方法,其特征在于所述的介質引入、引出管的外壁上包覆有第二保溫材料。
全文摘要
一種聚乳酸聚合熔體直接制備纖維制品的方法,屬于高分子材料應用技術領域。其是在聚合反應裝置的出料泵的出料口與紡絲箱的進料口之間接續(xù)一被置于夾套中的熔體管道,在由出料泵將聚合反應裝置聚合反應完成后所得到的聚乳酸聚合熔體直接經熔體管道送入紡絲箱的同時,向夾套內循環(huán)引入用于對熔體管道內的聚乳酸聚合熔體進行保溫的導熱介質,與此同時由紡絲箱對所引入的聚乳酸聚合熔體進行紡絲,得到纖維制品。優(yōu)點既可保障可紡性,又可確保纖維制品的品質;工藝過程十分簡單便捷、設備投入少;可節(jié)約能耗三分之一以上,有益于降低纖維制品的成本。
文檔編號D01D5/08GK1900389SQ20061004121
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月25日 優(yōu)先權日2006年7月25日
發(fā)明者李振華 申請人:常熟市長江化纖有限公司
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