聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聚乳酸紡絲生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乳酸(PLA)纖維是一種可降解的生物纖維，其生產(chǎn)方法類似聚酯纖維，但是、聚乳酸纖維的生產(chǎn)過(guò)程極易發(fā)生降解，尤其是干燥工序，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，要達(dá)到紡絲工藝要求的干燥度，聚乳酸干切片(PLA)含水率必須在30PPm以下，根據(jù)實(shí)驗(yàn);烘干原料的熱空氣溫度一般需要100?110°C，干燥時(shí)間6?8小時(shí)。
[0003]根據(jù)對(duì)干燥前后的聚乳酸切片進(jìn)行化驗(yàn)發(fā)現(xiàn);聚乳酸干燥前到干燥后的粘度降達(dá)三分之一以上。這說(shuō)明經(jīng)過(guò)干燥的聚乳酸切片雖然可以避免因含水量過(guò)高引起的水解降解反應(yīng)，但是干燥過(guò)程也明顯造成了聚乳酸切片的降解。嚴(yán)重影響纖維的強(qiáng)力。
[0004]聚乳酸雙組份復(fù)合纖維的生產(chǎn)需要兩組不同分子量(熔體粘度)的熔體，S卩；一種為較高聚合度的熔體，另一種為較低聚合度的熔體。
[0005]若用傳統(tǒng)的間接紡絲方法進(jìn)行熔融紡絲，則會(huì)遇到低分子聚乳酸切片因切片干燥造成的降解的難題。由于干燥溫度與聚乳酸切片的分子量成正相關(guān)關(guān)系，分子量越高，則可以有較高的干燥溫度，分子量較低則不能使用較高的干燥溫度，由于在常壓下水分的氣化溫度是100°C，若使用100°C以下的熱空氣進(jìn)行干燥處理，則很難達(dá)到干燥效果。因此、較低分子量的切片，很難進(jìn)行干燥處理。
[0006]另外，聚乳酸聚合工序包括預(yù)聚和終聚。需要聚合的熔體首先要經(jīng)過(guò)預(yù)聚，預(yù)聚的設(shè)備是一個(gè)立式圓柱體形狀的罐體，罐體頂部沿垂直方向設(shè)有預(yù)聚合管。需要預(yù)聚合的熔體從預(yù)聚合管的上端定量進(jìn)入預(yù)聚合管內(nèi)，靠自身重力并從上向下平穩(wěn)向下流動(dòng)到罐體內(nèi)。由于熔體與預(yù)聚合管管壁的摩擦因數(shù)，預(yù)聚合管中心的熔體向下流動(dòng)速度比預(yù)聚合管管壁處的熔體向下的流動(dòng)速度要快，而且預(yù)聚合管管壁處的溫度與預(yù)聚合管中心的溫度也有差別。而理想的狀況是；1、熔體在恒定速度狀態(tài)下向下流動(dòng);2、預(yù)聚合管內(nèi)熔體向下流動(dòng)時(shí)每個(gè)層面的管壁與預(yù)聚合管中心的溶體溫度最好也是一樣的;3、由于終聚后用于輸送聚乳酸的輸送管道較長(zhǎng)，靠近管壁的高聚物熔體粘稠度特別大，聚乳酸熔體在輸送過(guò)程中因熔體流速不均勻造成的高聚物分子量分布較寬(不均勻)問(wèn)題，雜質(zhì)不能有效地過(guò)濾掉，從而影響到紡絲品質(zhì)。為達(dá)到此目的，預(yù)聚合管內(nèi)需要裝配數(shù)組混料預(yù)熱器，以滿足聚合工藝的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種能將預(yù)聚合管內(nèi)壁與中心處的熔體保持基本等速向下流動(dòng)、并能把預(yù)聚合管內(nèi)壁與中心處的熔體進(jìn)行交換混合保持溫度一致、在終聚后熔體輸送過(guò)程中混合均勻的聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備，包括聚合框架、干燥塔、料倉(cāng)、紡絲螺桿擠出機(jī)和紡絲箱體，聚合框架上自上而下依次設(shè)有攪拌罐、初聚罐和終聚罐，攪拌罐底部通過(guò)第一輸料管與初聚罐頂部連接，第一輸料管上設(shè)有聚乳酸預(yù)聚混料裝置、第一自動(dòng)控制閥和第一計(jì)量栗，初聚罐底部通過(guò)第二輸料管與終聚罐頂部連接，第二輸料管上設(shè)有第二自動(dòng)控制閥和第二計(jì)量栗；
紡絲箱體內(nèi)設(shè)有第一紡絲計(jì)量栗、第二紡絲計(jì)量栗和雙噴孔并列型紡絲組件，第一紡絲計(jì)量栗和第二紡絲計(jì)量栗的出料口分別與雙噴孔并列型紡絲組件的進(jìn)料口連接；
終聚罐底部通過(guò)第一熔體管道與第一紡絲計(jì)量栗的進(jìn)料口連接；
干燥塔的出口與料倉(cāng)的進(jìn)口連接，料倉(cāng)的出口通過(guò)下料管與紡絲螺桿擠出機(jī)的進(jìn)口連接，下料管上設(shè)有計(jì)量器，紡絲螺桿擠出機(jī)的出料口通過(guò)第二熔體管道與第二紡絲計(jì)量栗的進(jìn)料口連接；
第一熔體管道上沿熔體流動(dòng)方向依次設(shè)有第一過(guò)濾器、第三計(jì)量栗和第一動(dòng)靜一體管道式混料裝置，第二熔體管道上沿熔體流動(dòng)方向依次設(shè)有第二過(guò)濾器和第二動(dòng)靜一體管道式混料裝置，第一動(dòng)靜一體管道式混料裝置和第二動(dòng)靜一體管道式混料裝置的構(gòu)造相同；聚乳酸預(yù)聚混料裝置包括沿垂直方向設(shè)置的預(yù)聚合管，預(yù)聚合管內(nèi)自上而下至少設(shè)有兩個(gè)混料預(yù)熱器，所有的混料預(yù)熱器均結(jié)構(gòu)相同；
每個(gè)混料預(yù)熱器均包括具有同一條中心線的第一上錐形導(dǎo)流筒、第二上錐形導(dǎo)流筒、第一下錐形導(dǎo)流筒、第二下錐形導(dǎo)流筒、上分流錐筒和下分流錐筒；
第一上錐形導(dǎo)流筒和第一下錐形導(dǎo)流筒均為上粗下細(xì)且上下通透結(jié)構(gòu)，第一上錐形導(dǎo)流筒下端內(nèi)徑大于第二上錐形導(dǎo)流筒下端內(nèi)徑，第二上錐形導(dǎo)流筒和第二下錐形導(dǎo)流筒均為上細(xì)下粗且上下通透結(jié)構(gòu)，第一上錐形導(dǎo)流筒下端內(nèi)徑與第二上錐形導(dǎo)流筒上端內(nèi)徑相等，第一下錐形導(dǎo)流筒下端內(nèi)徑與第二下錐形導(dǎo)流筒上端內(nèi)徑相等，第一上錐形導(dǎo)流筒上端外沿、第二上錐形導(dǎo)流筒下端外沿、第一下錐形導(dǎo)流筒上端邊沿和第二下錐形導(dǎo)流筒下端邊沿均固定連接在預(yù)聚合管內(nèi)壁，第一上錐形導(dǎo)流筒下端邊沿與第二上錐形導(dǎo)流筒上端邊沿固定連接，第一上錐形導(dǎo)流筒下端邊沿與第二上錐形導(dǎo)流筒上端邊沿固定連接，第一下錐形導(dǎo)流筒下端邊沿與第二下錐形導(dǎo)流筒上端邊沿固定連接；
上分流錐筒為頂部尖銳封堵、底部敞口的結(jié)構(gòu)，下分流錐筒為底部尖銳封堵、頂部敞口的結(jié)構(gòu)，上分流錐筒下端內(nèi)徑等于下分流錐筒上端內(nèi)徑，上分流錐筒下端內(nèi)徑小于預(yù)聚合管內(nèi)徑，上分流錐筒下端邊沿與下分流錐筒上端邊沿固定連接;上分流錐筒和下分流錐筒外壁通過(guò)熱媒導(dǎo)管與預(yù)聚合管內(nèi)壁固定連接；
上分流錐筒的上端高于第一上錐形導(dǎo)流筒上端邊沿，下分流錐筒的下端與第二下錐形導(dǎo)流筒上端邊沿齊平；
上分流錐筒外表面與第一下錐形導(dǎo)流筒外表面之間形成管壁熔體下流通道，下分流錐筒外表面與第一下錐形導(dǎo)流筒外表面之間形成混合熔體下流通道；
上分流錐筒外表面設(shè)有中心熔體分流結(jié)構(gòu)，中心熔體分流結(jié)構(gòu)的下端與管壁熔體下流通道下端交匯。
[0009]第一動(dòng)靜一體管道式混料裝置包括固定管道和混料單元，混料單元包括同軸向設(shè)置的靜態(tài)混料管道和動(dòng)態(tài)混料管道，動(dòng)態(tài)混料管道的左端與靜態(tài)混料管道的右端法蘭連接，動(dòng)態(tài)混料管道內(nèi)設(shè)有動(dòng)態(tài)螺旋隔板，動(dòng)態(tài)螺旋隔板將動(dòng)態(tài)混料管道內(nèi)部沿軸向方向分隔成第一半圓螺旋通道和第二半圓螺旋通道，動(dòng)態(tài)螺旋隔板與動(dòng)態(tài)混料管道內(nèi)壁間隙配合;靜態(tài)混料管道內(nèi)設(shè)有靜態(tài)螺旋隔板，靜態(tài)螺旋隔板將靜態(tài)混料管道內(nèi)部沿軸向方向分隔成第三半圓螺旋通道和第四半圓螺旋通道，靜態(tài)螺旋隔板與靜態(tài)混料管道內(nèi)壁固定連接；
動(dòng)態(tài)螺旋隔板和靜態(tài)螺旋隔板的兩端部所在的平面均垂直于動(dòng)態(tài)混料管道的中心軸線，動(dòng)態(tài)螺旋隔板右端部中心設(shè)有動(dòng)態(tài)錐形槽，動(dòng)態(tài)螺旋隔板左端部中心設(shè)有動(dòng)態(tài)頂尖，靜態(tài)螺旋隔板右端部中心設(shè)有靜態(tài)錐形槽，靜態(tài)螺旋隔板左端部中心設(shè)有靜態(tài)頂尖，動(dòng)態(tài)頂尖左端頂在靜態(tài)錐形槽內(nèi)；
固定管道左端與動(dòng)態(tài)混料管道右端法蘭連接，固定管道內(nèi)設(shè)有支架，支架上設(shè)有固定頂尖，固定頂尖左端頂在動(dòng)態(tài)錐形槽內(nèi)。
[0010] 混料單元的數(shù)量大于等于兩組，相鄰兩組混料單元之間法蘭連接，一組混料單元的靜態(tài)頂尖左端頂在相鄰的一組混料單元的動(dòng)態(tài)錐形槽內(nèi)，固定管道與最右端的一組混料單元連接。
[0011 ]靜態(tài)混料管道的長(zhǎng)度小于動(dòng)態(tài)混料管道的長(zhǎng)度。
[0012]中心熔體分流結(jié)構(gòu)包括一個(gè)分流筒和若干個(gè)分流管，分流筒和分流管均設(shè)在上分流錐筒上，分流筒頂部敞口，分流筒上端邊沿水平，分流管上寬下窄，分流管所有分流管沿上分流錐筒圓周方向均勻布置，分流管上端與分流筒下端連通，分流管下端口位于管壁熔體下流通道下端與混合熔體下流通道上端交匯處的外側(cè)。
[0013]上分流錐筒與下分流錐筒的內(nèi)部形成上預(yù)熱腔，第一下錐形導(dǎo)流筒與第二下錐形導(dǎo)流筒的內(nèi)部形成下預(yù)熱腔，上預(yù)熱腔和下預(yù)熱腔內(nèi)均通入有熱循環(huán)流體介質(zhì)；熱媒導(dǎo)管內(nèi)端與上預(yù)熱腔連通，熱媒導(dǎo)管外端伸出預(yù)聚合管外部。
[0014]采用上述技術(shù)方案，在第一輸料管上設(shè)置聚乳酸預(yù)聚混料裝置進(jìn)行混料預(yù)熱過(guò)程為:熔體在預(yù)聚合管中向下流動(dòng)，預(yù)聚合管中心處