1內(nèi)自上而下至少設(shè)有兩個混料預熱器,所有的混料預熱器均結(jié)構(gòu)相同;本發(fā)明中預聚合管41可以使用第一輸料管22代替; 每個混料預熱器均包括具有同一條中心線的第一上錐形導流筒42、第二上錐形導流筒43、第一下錐形導流筒44、第二下錐形導流筒45、上分流錐筒46和下分流錐筒47;
第一上錐形導流筒42和第一下錐形導流筒44均為上粗下細且上下通透結(jié)構(gòu),第一上錐形導流筒42下端內(nèi)徑大于第二上錐形導流筒43下端內(nèi)徑,第二上錐形導流筒43和第二下錐形導流筒45均為上細下粗且上下通透結(jié)構(gòu),第一上錐形導流筒42下端內(nèi)徑與第二上錐形導流筒43上端內(nèi)徑相等,第一下錐形導流筒44下端內(nèi)徑與第二下錐形導流筒45上端內(nèi)徑相等,第一上錐形導流筒42上端外沿、第二上錐形導流筒43下端外沿、第一下錐形導流筒44上端邊沿和第二下錐形導流筒45下端邊沿均固定連接在預聚合管41內(nèi)壁,第一上錐形導流筒42下端邊沿與第二上錐形導流筒43上端邊沿固定連接,第一上錐形導流筒42下端邊沿與第二上錐形導流筒43上端邊沿固定連接,第一下錐形導流筒44下端邊沿與第二下錐形導流筒45上端邊沿固定連接;
上分流錐筒46為頂部尖銳封堵、底部敞口的結(jié)構(gòu),下分流錐筒47為底部尖銳封堵、頂部敞口的結(jié)構(gòu),上分流錐筒46下端內(nèi)徑等于下分流錐筒47上端內(nèi)徑,上分流錐筒46下端內(nèi)徑小于預聚合管41內(nèi)徑,上分流錐筒46下端邊沿與下分流錐筒47上端邊沿固定連接;上分流錐筒46和下分流錐筒47外壁通過熱媒導管與預聚合管41內(nèi)壁固定連接;
上分流錐筒46的上端高于第一上錐形導流筒42上端邊沿,下分流錐筒47的下端與第二下錐形導流筒45上端邊沿齊平;
上分流錐筒46外表面與第一下錐形導流筒44外表面之間形成管壁熔體下流通道48,下分流錐筒47外表面與第一下錐形導流筒44外表面之間形成混合熔體下流通道49;
上分流錐筒46外表面設(shè)有中心熔體分流結(jié)構(gòu)50,中心熔體分流結(jié)構(gòu)50的下端與管壁熔體下流通道48下端交匯。
[0027]中心熔體分流結(jié)構(gòu)50包括一個分流筒51和若干個分流管52,分流筒51和分流管52均設(shè)在上分流錐筒46上,分流筒51頂部敞口,分流筒51上端邊沿水平,分流管52上寬下窄,分流管52所有分流管52沿上分流錐筒46圓周方向均勻布置,分流管52上端與分流筒51下端連通,分流管52下端口位于管壁熔體下流通道48下端與混合熔體下流通道49上端交匯處的外側(cè)。
[0028]上分流錐筒46與下分流錐筒47的內(nèi)部形成上預熱腔53,第一下錐形導流筒44與第二下錐形導流筒45的內(nèi)部形成下預熱腔54,上預熱腔53和下預熱腔54內(nèi)均通入有熱循環(huán)流體介質(zhì)。熱媒導管內(nèi)端與上預熱腔53連通,熱媒導管外端伸出預聚合管外部。熱媒導管對上預熱腔53內(nèi)的熱循環(huán)流體介質(zhì)進行循環(huán)導流,并起到支撐定位上分流錐筒46和下分流錐筒47的作用。其中熱媒導管在圖中未示意出來。
[0029]在第一輸料管上設(shè)置聚乳酸預聚混料裝置40進行混料預熱過程為:熔體在預聚合管41中向下流動,預聚合管41中心處的熔體A沿上分流錐筒46表面進入到分流筒51,熔體A再通過分流管52自動流到管壁熔體下流通道48下端與混合熔體下流通道49上端的交匯處的外側(cè),與此同時,靠近預聚合管41管壁的熔體B經(jīng)過第一上錐形導流筒42進入到管壁熔體下流通道48內(nèi),流到管壁熔體下流通道48下端后位于熔體A的上部,即熔體A和熔體B進入混合熔體下流通道49后,熔體A位于下層,熔體B位于上層,等到熔體A和熔體B流到混合熔體下流通道49下端出口時,熔體B位于熔體A中間,S卩熔體A由中心轉(zhuǎn)換到順著管壁繼續(xù)向下流動,熔體B由緊鄰管壁轉(zhuǎn)換到中心繼續(xù)向下流動,在換位過程中,熔體A和熔體B也進行了一定地混合。圖5中空心箭頭的指向為熔體A的流向,實心箭頭的指向為熔體B的流向。
[0030]在熔體混合換位過程中,在上預熱腔53和下預熱腔54內(nèi)均通入熱循環(huán)流體介質(zhì),熱循環(huán)流體介質(zhì)可以根據(jù)工藝要求加入熱媒介質(zhì)如;聯(lián)苯醚、導熱油等,對熔體進行預熱,以方便控制預聚工藝。本發(fā)明在各個部件的連接處均采取了無死角設(shè)計。一根預聚合管41內(nèi)從上到下可以安裝多組混料預熱器。
[0031]本發(fā)明中較小分子量聚乳酸原料采用聚合后直接紡絲的工藝,免去了對較小分子量聚乳酸切片進行干燥后間接紡絲的缺陷。第一熔體管道28上設(shè)置第一動靜一體管道式混料裝置31,具有以下有益效果:在第三計量栗29的作用下,聚合后的聚乳酸由固定管道I進入,當粘稠的熔體在高壓下通過動態(tài)混料管道3的時候,動態(tài)螺旋隔板4在熔體的推動下開始旋轉(zhuǎn),動態(tài)混料管道3的內(nèi)壁上的粘稠熔體被旋轉(zhuǎn)的動態(tài)螺旋隔板4刮下,刮下的粘稠熔體與動態(tài)混料管道3中間的較稀得熔體混在一起,并向前推進到靜態(tài)混料管道2內(nèi)的第三半圓螺旋通道8和第四半圓螺旋通道9內(nèi)進行混合,混合后再進入到動態(tài)混料管道3內(nèi)重復上述混料過程,經(jīng)過若干組混料單元后,進入到紡絲箱體17內(nèi)的第一紡絲計量栗33;
本發(fā)明中較大分子量聚乳酸原料采用聚乳酸切片間接紡絲工藝,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,這樣就提高干燥效率和效果。先對聚乳酸切片進行干燥,干燥后的聚乳酸切片存儲到料倉30內(nèi),并通過計量器37的計量進入到紡絲螺桿擠出機32內(nèi);
第二熔體管道38上設(shè)有第二動靜一體管道式混料裝置61,具有以下有益效果:在紡絲螺桿擠出機32的作用下,較高分子量的聚乳酸熔體由第二熔體管道38進入,當粘稠的熔體在高壓下通過動態(tài)混料管道3的時候,動態(tài)螺旋隔板4在熔體的推動下開始旋轉(zhuǎn),動態(tài)混料管道3的內(nèi)壁上的粘稠熔體被旋轉(zhuǎn)的動態(tài)螺旋隔板4刮下,刮下的粘稠熔體與動態(tài)混料管道3中間的較稀得熔體混在一起,并向前推進到靜態(tài)混料管道2內(nèi)的第三半圓螺旋通道8和第四半圓螺旋通道9內(nèi)進行混合,混合后再進入到動態(tài)混料管道3內(nèi)重復上述混料過程,經(jīng)過若干組混料單元后,進入到紡絲箱體17內(nèi)的第二紡絲計量栗34;
第一紡絲計量栗33將較低分子量的聚乳酸熔體增壓送入到雙噴孔并列型紡絲組件35,同時第二紡絲計量栗34將較高分子量的聚乳酸熔體增壓送入到雙噴孔并列型紡絲組件35,較低分子量的聚乳酸熔體和較高分子量的聚乳酸熔體在雙噴孔并列型紡絲組件35內(nèi)混合均勻,最后通過雙噴孔并列型紡絲組件35的噴絲板噴出,生產(chǎn)出聚乳酸復合纖維(單根復合纖維的橫截面一半為較低分子量的聚乳酸熔體,另一半為較高分子量的聚乳酸熔體)。
[0032]由于第一半圓螺旋通道5和第二半圓螺旋通6道較長且均在軸向方向上為螺旋方向設(shè)置,這樣就會在高壓恪體通過時,驅(qū)動動態(tài)螺旋隔板4旋轉(zhuǎn);動態(tài)螺旋隔板4的旋轉(zhuǎn)材料頂尖與錐形槽頂壓配合的形式,不僅易于制造和裝配,而且在旋轉(zhuǎn)過程中摩擦力更小,從而提高動態(tài)螺旋隔板4刮料的效率。靜態(tài)混料管道2的長度小于動態(tài)混料管道3的長度,這樣可使整個第一熔體管道28(由靜態(tài)混料管道2和動態(tài)混料管道3組成)的大部分長度都會將管壁上附著的粘稠度特別大的聚乳酸刮掉,充分提高混合的均勻度。
[0033]本發(fā)明的紡絲生產(chǎn)工藝所采用的具體步驟如下:
(1)、將參與聚合的催化劑、穩(wěn)定劑等溶劑融合成為懸浮液,將懸浮液注入到攪拌罐19內(nèi),同時向攪拌罐19內(nèi)注入較低分子量的丙交酯熔體,開啟攪拌罐工作,攪拌熔體20?40min,直到混合均勻后停止攪拌;同時,將較高分子量的聚乳酸切片送入到干燥塔18內(nèi)進行干燥,干燥后的聚乳酸切片儲存到料倉30內(nèi);
(2)、打開攪拌罐19底部的第一自動控制閥23,通過第一計量栗24將丙交酯熔體混合物經(jīng)第一輸料管22落入到初聚罐20內(nèi)進行初步聚合作業(yè),初步聚合作業(yè)為溫度為100?1500C,初步聚合作業(yè)的時間為I?2h,壓力為0.2MPa,初步聚合作業(yè)后,丙交酯、二氧化鈦和溶劑的混合物被聚合成為粘稠的聚乳酸熔體;同時,料倉30內(nèi)的聚乳酸切片通過下料管36先進行計量,計量后落入到紡絲螺桿擠出機32內(nèi);
(3)、打開初