聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備的制造方法
【專利摘要】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、紡絲螺桿擠出機和紡絲箱體，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；紡絲箱體內(nèi)設(shè)有第一紡絲計量泵、第二紡絲計量泵和雙噴孔并列型紡絲組件；第一熔體管道和第二熔體管道上均設(shè)有動靜一體管道式混料裝置。本實用新型確保預(yù)聚合管內(nèi)的熔體在恒定速度狀態(tài)下向下流動，并使預(yù)聚合管內(nèi)熔體溫度也基本一致，本實用新型直接在第一熔體管道上設(shè)置若干組混料單元即可，省去了在輸送管道上安裝混料系統(tǒng)，節(jié)約了成本，達到均勻混料之目的，輸送及混料效率大大提高。
【專利說明】
聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型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)過程極易發(fā)生降解，尤其是干燥工序，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，要達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)實驗;烘干原料的熱空氣溫度一般需要100?110°C，干燥時間6?8小時。
[0003]根據(jù)對干燥前后的聚乳酸切片進行化驗發(fā)現(xiàn);聚乳酸干燥前到干燥后的粘度降達三分之一以上。這說明經(jīng)過干燥的聚乳酸切片雖然可以避免因含水量過高引起的水解降解反應(yīng)，但是干燥過程也明顯造成了聚乳酸切片的降解。嚴重影響纖維的強力。
[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)的間接紡絲方法進行熔融紡絲，則會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以下的熱空氣進行干燥處理，則很難達到干燥效果。因此、較低分子量的切片，很難進行干燥處理。
[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)過預(yù)聚，預(yù)聚的設(shè)備是一個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速度比預(yù)聚合管管壁處的熔體向下的流動速度要快，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;2、預(yù)聚合管內(nèi)熔體向下流動時每個層面的管壁與預(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，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)問題，雜質(zhì)不能有效地過濾掉，從而影響到紡絲品質(zhì)。為達到此目的，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。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型為了解決現(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、并能把預(yù)聚合管內(nèi)壁與中心處的熔體進行交換混合保持溫度一致、在終聚后熔體輸送過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)問題，本實用新型采用如下技術(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、紡絲螺桿擠出機和紡絲箱體，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、第一自動控制閥和第一計量栗，初聚罐底部通過第二輸料管與終聚罐頂部連接，第二輸料管上設(shè)有第二自動控制閥和第二計量栗；
[0009]紡絲箱體內(nèi)設(shè)有第一紡絲計量栗、第二紡絲計量栗和雙噴孔并列型紡絲組件，第一紡絲計量栗和第二紡絲計量栗的出料口分別與雙噴孔并列型紡絲組件的進料口連接；
[0010]終聚罐底部通過第一熔體管道與第一紡絲計量栗的進料口連接；
[0011]干燥塔的出口與料倉的進口連接，料倉的出口通過下料管與紡絲螺桿擠出機的進口連接，下料管上設(shè)有計量器，紡絲螺桿擠出機的出料口通過第二熔體管道與第二紡絲計量栗的進料口連接；
[0012]第一熔體管道上沿熔體流動方向依次設(shè)有第一過濾器、第三計量栗和第一動靜一體管道式混料裝置，第二熔體管道上沿熔體流動方向依次設(shè)有第二過濾器和第二動靜一體管道式混料裝置，第一動靜一體管道式混料裝置和第二動靜一體管道式混料裝置的構(gòu)造相同；
[0013]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)有兩個混料預(yù)熱器，所有的混料預(yù)熱器均結(jié)構(gòu)相同；
[0014]每個混料預(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；
[0015]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；
[0016]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熱媒導(dǎo)管與預(yù)聚合管內(nèi)壁固定連接；
[0017]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；
[0018]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；
[0019]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。
[0020]第一動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)混料管道和動態(tài)混料管道，動態(tài)混料管道的左端與靜態(tài)混料管道的右端法蘭連接，動態(tài)混料管道內(nèi)設(shè)有動態(tài)螺旋隔板，動態(tài)螺旋隔板將動態(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，動態(tài)螺旋隔板與動態(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；
[0021]動態(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態(tài)混料管道的中心軸線，動態(tài)螺旋隔板右端部中心設(shè)有動態(tài)錐形槽，動態(tài)螺旋隔板左端部中心設(shè)有動態(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，動態(tài)頂尖左端頂在靜態(tài)錐形槽內(nèi)；
[0022]固定管道左端與動態(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態(tài)錐形槽內(nèi)。
[0023]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態(tài)錐形槽內(nèi)，固定管道與最右端的一組混料單元連接。
[0024]靜態(tài)混料管道的長度小于動態(tài)混料管道的長度。
[0025]中心熔體分流結(jié)構(gòu)包括一個分流筒和若干個分流管，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)。
[0026]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。
[0027]采用上述技術(shù)方案，在第一輸料管上設(shè)置聚乳酸預(yù)聚混料裝置進行混料預(yù)熱過程為:熔體在預(yù)聚合管中向下流動，預(yù)聚合管中心處的熔體A沿上分流錐筒表面進入到分流筒，熔體A再通過分流管自動流到管壁熔體下流通道下端與混合熔體下流通道上端的交匯處的外側(cè)，與此同時，靠近預(yù)聚合管管壁的熔體B經(jīng)過第一上錐形導(dǎo)流筒進入到管壁熔體下流通道內(nèi)，流到管壁熔體下流通道下端后位于熔體A的上部，S卩熔體A和熔體B進入混合熔體下流通道后，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下端出口時，熔體B位于熔體A中間，即熔體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。
[0028]在熔體混合換位過程中，在上預(yù)熱腔和下預(yù)熱腔內(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(dǎo)熱油等，對熔體進行預(yù)熱，以方便控制預(yù)聚工藝。本實用新型在各個部件的連接處均采取了無死角設(shè)計。一根預(yù)聚合管內(nèi)從上到下可以安裝多組混料預(yù)熱器。
[0029]本實用新型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。第一熔體管道上設(shè)置第一動靜一體管道式混料裝置，具有以下有益效果:在第三計量栗的作用下，聚合后的聚乳酸熔體由固定管道進入，當粘稠的熔體在高壓下通過動態(tài)混料管道的時候，動態(tài)螺旋隔板在熔體的推動下開始旋轉(zhuǎn)，動態(tài)混料管道的內(nèi)壁上的粘稠熔體被旋轉(zhuǎn)的動態(tài)螺旋隔板刮下，刮下的粘稠熔體與動態(tài)混料管道中間的較稀得熔體混在一起，并向前推進到靜態(tài)混料管道內(nèi)的第三半圓螺旋通道和第四半圓螺旋通道內(nèi)進行混合，混合后再進入到動態(tài)混料管道內(nèi)重復(fù)上述混料過程，經(jīng)過若干組混料單元后，進入到紡絲箱體內(nèi)的第一紡絲計量栗；
[0030]本實用新型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內(nèi)，并通過計量器的計量進入到紡絲螺桿擠出機內(nèi)；
[0031 ]第二熔體管道上設(shè)有第二動靜一體管道式混料裝置，具有以下有益效果:在紡絲螺桿擠出機的作用下，聚乳酸熔體由第二熔體管道進入，當粘稠的熔體在高壓下通過動態(tài)混料管道的時候，動態(tài)螺旋隔板在熔體的推動下開始旋轉(zhuǎn)，動態(tài)混料管道的內(nèi)壁上的粘稠熔體被旋轉(zhuǎn)的動態(tài)螺旋隔板刮下，刮下的粘稠熔體與動態(tài)混料管道中間的較稀得熔體混在一起，并向前推進到靜態(tài)混料管道內(nèi)的第三半圓螺旋通道和第四半圓螺旋通道內(nèi)進行混合，混合后再進入到動態(tài)混料管道內(nèi)重復(fù)上述混料過程，經(jīng)過若干組混料單元后，進入到紡絲箱體內(nèi)的第二紡絲計量栗；
[0032]第一紡絲計量栗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，同時第二紡絲計量栗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，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內(nèi)混合均勻，最后通過雙噴孔并列型紡絲組件的噴絲板噴出，生產(chǎn)出聚乳酸復(fù)合纖維(單根復(fù)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)。
[0033]第一動靜一體管道式混料裝置和第二動靜一體管道式混料裝置由于第一半圓螺旋通道和第二半圓螺旋通道較長且均在軸向方向上為螺旋方向設(shè)置，這樣就會在高壓熔體通過時，驅(qū)動動態(tài)螺旋隔板旋轉(zhuǎn);動態(tài)螺旋隔板的旋轉(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)螺旋隔板刮料的效率。靜態(tài)混料管道的長度小于動態(tài)混料管道的長度，這樣可使整個輸送聚乳酸的管道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。
[0034]綜上所述，本實用新型原理科學、設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單，確保預(yù)聚合管內(nèi)的熔體在恒定速度狀態(tài)下向下流動，并使預(yù)聚合管內(nèi)熔體向下流動時每個層面的管壁與預(yù)聚合管中心的溶體溫度也基本一致，從而滿足聚合工藝的要求。直接在第一熔體管道上設(shè)置若干組混料單元即可，省去了在輸送管道上安裝混料系統(tǒng)，節(jié)約了成本，達到均勻混料之目的，輸送及混料效率大大提高。本實用新型將高分子量聚乳酸切片干燥后進行熔融、過濾、混合后并輸送到雙噴孔并列型紡絲組件進行紡絲，同時將低分子量聚乳酸原料聚合、過濾、混合后輸送到雙噴孔并列型紡絲組件內(nèi)，該雙噴孔并列型紡絲組件為專利申請?zhí)枮镃N201510042184.2的實用新型所公開的技術(shù)方案。
【附圖說明】
[0035]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0036]圖2是圖1中具有一組混料單元的本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3是圖2中動態(tài)螺旋隔板的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4是圖2中靜態(tài)螺旋隔板的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖5是圖1中聚乳酸預(yù)聚混料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖6是圖5中的中心熔體分流結(jié)構(gòu)的俯視圖。
【具體實施方式】
[0041]如圖-圖6所示，本實用新型的聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備，包括聚合框架16、干燥塔18、料倉30、紡絲螺桿擠出機32和紡絲箱體17，聚合框架16上自上而下依次設(shè)有攪拌罐19、初聚罐20和終聚罐21，攪拌罐19底部通過第一輸料管22與初聚罐20頂部連接，第一輸料管22上設(shè)有聚乳酸預(yù)聚混料裝置40、第一自動控制閥23和第一計量栗24，初聚罐20底部通過第二輸料管25與終聚罐21頂部連接，第二輸料管25上設(shè)有第二自動控制閥26和第二計量栗27。
[0042]紡絲箱體17內(nèi)設(shè)有第一紡絲計量栗33、第二紡絲計量栗34和雙噴孔并列型紡絲組件35，第一紡絲計量栗33和第二紡絲計量栗34的出料口分別與雙噴孔并列型紡絲組件35的進料口連接；
[0043]終聚罐21底部通過第一熔體管道28與第一紡絲計量栗33的進料口連接；
[0044]干燥塔18的出口與料倉30的進口連接，料倉30的出口通過下料管36與紡絲螺桿擠出機32的進口連接，下料管36上設(shè)有計量器37，紡絲螺桿擠出機32的出料口通過第二熔體管道38與第二紡絲計量栗34的進料口連接；
[0045]第一熔體管道28上沿熔體流動方向依次設(shè)有第一過濾器39、第三計量栗29和第一動靜一體管道式混料裝置31，第二熔體管道38上沿熔體流動方向依次設(shè)有第二過濾器60和第二動靜一體管道式混料裝置61，第一動靜一體管道式混料裝置31和第二動靜一體管道式混料裝置61的構(gòu)造相同。
[0046]第一動靜一體管道式混料裝置31包括固定管道I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2和動態(tài)混料管道3，動態(tài)混料管道3的左端與靜態(tài)混料管道2的右端法蘭連接，動態(tài)混料管道3內(nèi)設(shè)有動態(tài)螺旋隔板4，動態(tài)螺旋隔板4將動態(tài)混料管道3內(nèi)部沿軸向方向分隔成第一半圓螺旋通道5和第二半圓螺旋通道6，動態(tài)螺旋隔板4與動態(tài)混料管道3內(nèi)壁間隙配合;靜態(tài)混料管道2內(nèi)設(shè)有靜態(tài)螺旋隔板7，靜態(tài)螺旋隔板7將靜態(tài)混料管道2內(nèi)部沿軸向方向分隔成第三半圓螺旋通道8和第四半圓螺旋通道9，靜態(tài)螺旋隔板7與靜態(tài)混料管道2內(nèi)壁固定連接。
[0047]動態(tài)螺旋隔板4和靜態(tài)螺旋隔板7的兩端部所在的平面均垂直于動態(tài)混料管道3的中心軸線，動態(tài)螺旋隔板4右端部中心設(shè)有動態(tài)錐形槽10，動態(tài)螺旋隔板4左端部中心設(shè)有動態(tài)頂尖11，靜態(tài)螺旋隔板7右端部中心設(shè)有靜態(tài)錐形槽12，靜態(tài)螺旋隔板7左端部中心設(shè)有靜態(tài)頂尖13，動態(tài)頂尖11左端頂在靜態(tài)錐形槽12內(nèi)。
[0048]固定管道I左端與動態(tài)混料管道3右端法蘭連接，固定管道I內(nèi)設(shè)有支架14，支架14上設(shè)有固定頂尖15，固定頂尖15左端頂在動態(tài)錐形槽10內(nèi)。
[0049]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13左端頂在相鄰的一組混料單元的動態(tài)錐形槽10內(nèi)，固定管道I與最右端的一組混料單元連接。靜態(tài)混料管道2的長度小于動態(tài)混料管道4的長度。
[0050]聚乳酸預(yù)聚混料裝置40包括沿垂直方向設(shè)置的預(yù)聚合管41，預(yù)聚合管41兩端固定連接在第一輸料管22上，或者可以把第一輸料管22作為預(yù)聚合管41，預(yù)聚合管41內(nèi)自上而下至少設(shè)有兩個混料預(yù)熱器，所有的混料預(yù)熱器均結(jié)構(gòu)相同；本實用新型中預(yù)聚合管41可以使用第一輸料管22代替；
[0051]每個混料預(yù)熱器均包括具有同一條中心線的第一上錐形導(dǎo)流筒42、第二上錐形導(dǎo)流筒43、第一下錐形導(dǎo)流筒44、第二下錐形導(dǎo)流筒45、上分流錐筒46和下分流錐筒47;
[0052]第一上錐形導(dǎo)流筒42和第一下錐形導(dǎo)流筒44均為上粗下細且上下通透結(jié)構(gòu)，第一上錐形導(dǎo)流筒42下端內(nèi)徑大于第二上錐形導(dǎo)流筒43下端內(nèi)徑，第二上錐形導(dǎo)流筒43和第二下錐形導(dǎo)流筒45均為上細下粗且上下通透結(jié)構(gòu)，第一上錐形導(dǎo)流筒42下端內(nèi)徑與第二上錐形導(dǎo)流筒43上端內(nèi)徑相等，第一下錐形導(dǎo)流筒44下端內(nèi)徑與第二下錐形導(dǎo)流筒45上端內(nèi)徑相等，第一上錐形導(dǎo)流筒42上端外沿、第二上錐形導(dǎo)流筒43下端外沿、第一下錐形導(dǎo)流筒44上端邊沿和第二下錐形導(dǎo)流筒45下端邊沿均固定連接在預(yù)聚合管41內(nèi)壁，第一上錐形導(dǎo)流筒42下端邊沿與第二上錐形導(dǎo)流筒43上端邊沿固定連接，第一上錐形導(dǎo)流筒42下端邊沿與第二上錐形導(dǎo)流筒43上端邊沿固定連接，第一下錐形導(dǎo)流筒44下端邊沿與第二下錐形導(dǎo)流筒45上端邊沿固定連接；
[0053]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(yù)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(dǎo)管與預(yù)聚合管41內(nèi)壁固定連接；
[0054]上分流錐筒46的上端高于第一上錐形導(dǎo)流筒42上端邊沿，下分流錐筒47的下端與第二下錐形導(dǎo)流筒45上端邊沿齊平；
[0055]上分流錐筒46外表面與第一下錐形導(dǎo)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(dǎo)流筒44外表面之間形成混合熔體下流通道49;
[0056]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。
[0057]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)。
[0058]上分流錐筒46與下分流錐筒47的內(nèi)部形成上預(yù)熱腔53，第一下錐形導(dǎo)流筒44與第二下錐形導(dǎo)流筒45的內(nèi)部形成下預(yù)熱腔54，上預(yù)熱腔53和下預(yù)熱腔54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53連通，熱媒導(dǎo)管外端伸出預(yù)聚合管外部。熱媒導(dǎo)管對上預(yù)熱腔53內(nèi)的熱循環(huán)流體介質(zhì)進行循環(huán)導(dǎo)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(dǎo)管在圖中未示意出來。
[0059]在第一輸料管上設(shè)置聚乳酸預(yù)聚混料裝置40進行混料預(yù)熱過程為:熔體在預(yù)聚合管41中向下流動，預(yù)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(yù)聚合管41管壁的熔體B經(jīng)過第一上錐形導(dǎo)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。
[0060]在熔體混合換位過程中，在上預(yù)熱腔53和下預(yù)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(dǎo)熱油等，對熔體進行預(yù)熱，以方便控制預(yù)聚工藝。本實用新型在各個部件的連接處均采取了無死角設(shè)計。一根預(yù)聚合管41內(nèi)從上到下可以安裝多組混料預(yù)熱器。
[0061]本實用新型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(fù)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;
[0062]本實用新型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)；
[0063]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(fù)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;
[0064]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(fù)合纖維(單根復(fù)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)。
[0065]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。
[0066]本實用新型的紡絲生產(chǎn)工藝所采用的具體步驟如下:
[0067](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)；
[0068](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?150 °C，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)；
[0069](3)、打開初聚罐20底部的第二自動控制閥26，通過第二計量栗27將低分子量聚乳酸熔體經(jīng)第二輸料管25落入到終聚罐21內(nèi)進行最終聚合作業(yè)，最終聚合作業(yè)為溫度為150?280°C，最終聚合作業(yè)的時間為I?6h，壓力為0.3MPa;紡絲螺桿擠出機32將聚乳酸干切片加熱到200-300°C制成高分子量聚乳酸熔體；
[0070](4)、打開終聚罐21底部的第三自動控制閥，終聚罐21內(nèi)的低分子聚乳酸熔體經(jīng)第一熔體管道28排出，第一熔體管道28上的第三計量栗29為低分子聚乳酸熔體提供計量和輸送的動力，并通過第一過濾器39的過濾，第一動靜一體管道式混料裝置31對低分子聚乳酸熔體進行混合，然后低分子聚乳酸熔體進入到紡絲箱體17內(nèi)的第一紡絲計量栗33內(nèi)；同時，在紡絲螺桿擠出機32的作用下，高分子聚乳酸熔體由第二熔體管道38進入，經(jīng)第二過濾器60的過濾，第二動靜一體管道式混料裝置61對高分子聚乳酸熔體進行混合后進入到紡絲箱體17內(nèi)的第二紡絲計量栗34內(nèi)；
[0071](5)、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(fù)合纖維。
[0072]本實施例并非對本實用新型的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:包括聚合框架、干燥塔、料倉、紡絲螺桿擠出機和紡絲箱體，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、第一自動控制閥和第一計量栗，初聚罐底部通過第二輸料管與終聚罐頂部連接，第二輸料管上設(shè)有第二自動控制閥和第二計量栗； 紡絲箱體內(nèi)設(shè)有第一紡絲計量栗、第二紡絲計量栗和雙噴孔并列型紡絲組件，第一紡絲計量栗和第二紡絲計量栗的出料口分別與雙噴孔并列型紡絲組件的進料口連接； 終聚罐底部通過第一熔體管道與第一紡絲計量栗的進料口連接； 干燥塔的出口與料倉的進口連接，料倉的出口通過下料管與紡絲螺桿擠出機的進口連接，下料管上設(shè)有計量器，紡絲螺桿擠出機的出料口通過第二熔體管道與第二紡絲計量栗的進料口連接； 第一熔體管道上沿熔體流動方向依次設(shè)有第一過濾器、第三計量栗和第一動靜一體管道式混料裝置，第二熔體管道上沿熔體流動方向依次設(shè)有第二過濾器和第二動靜一體管道式混料裝置，第一動靜一體管道式混料裝置和第二動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)有兩個混料預(yù)熱器，所有的混料預(yù)熱器均結(jié)構(gòu)相同； 每個混料預(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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:第一動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)混料管道和動態(tài)混料管道，動態(tài)混料管道的左端與靜態(tài)混料管道的右端法蘭連接，動態(tài)混料管道內(nèi)設(shè)有動態(tài)螺旋隔板，動態(tài)螺旋隔板將動態(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，動態(tài)螺旋隔板與動態(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態(tài)混料管道的中心軸線，動態(tài)螺旋隔板右端部中心設(shè)有動態(tài)錐形槽，動態(tài)螺旋隔板左端部中心設(shè)有動態(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，動態(tài)頂尖左端頂在靜態(tài)錐形槽內(nèi)； 固定管道左端與動態(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態(tài)錐形槽內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于: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態(tài)錐形槽內(nèi)，固定管道與最右端的一組混料單元連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:靜態(tài)混料管道的長度小于動態(tài)混料管道的長度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:中心熔體分流結(jié)構(gòu)包括一個分流筒和若干個分流管，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)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚乳酸雙組份復(fù)合纖維紡絲生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于: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。
【文檔編號】B29C47/00GK205522385SQ201620315032
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】王維平, 王精峰, 徐祎
【申請人】河南省龍都生物科技有限公司