一种聚乳酸长丝及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚乳酸长丝及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：将干燥后的聚乳酸切片和任选地色母粒用螺杆挤出机挤压熔融，形成熔体；熔体经纺丝箱体中的纺丝组件过滤和喷丝，形成熔体细丝；熔体细丝用环吹风装置冷却成型，同时用单体抽吸装置抽出单体和低聚物，形成初生纤维；初生纤维上油，然后进行网络处理，得到预取向聚乳酸长丝；或者，初生纤维上油，然后依次进行网络处理和牵伸热定型，得到全拉伸聚乳酸长丝。本发明专利技术提供的聚乳酸长丝具有线密度偏差低、断裂强度高、条干不匀率高、沸水收缩率低的优点，可应用于纺织、无纺布、装饰材料、服饰等领域。服饰等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸长丝及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚乳酸纺丝
，具体涉及一种聚乳酸长丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]绿色纺织品、可生物降解材料已成为目前全世界所关注的热点。聚乳酸(PLA)作为一种可生物降解的高分子聚合物，广泛应用于医疗、医学、农业、包装、服装业等领域，以替代传统材料。聚乳酸还是一种低能耗产品，比以替代石油产品为原料生产的聚合物低30
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50％的能耗。在不可再生的石油资源枯竭期到来之前，石油及其衍生物市场价格暴涨，可再生的产品必将成为全球范围的紧张消费品。
[0003]聚乳酸纤维融合了天然纤维和合成纤维的优异性能，是新型的生态性纤维。聚乳酸可以通过溶液纺丝和熔融纺丝制成纤维。目前，溶液纺丝常用的溶剂有二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯，但由于溶剂有毒，纺丝环境恶劣，工艺较为复杂，溶剂回收困难，限制了其工业化生产。聚乳酸也能使用熔纺设备进行熔融纺丝，因此，熔融纺丝更具有前途并成为工业化生产的主流。国外对聚乳酸纺丝的研究较早，相比之下，国内聚乳酸的生产技术仍属起步阶段。目前国内生产聚乳酸纤维的生产线基本都是在原聚酯纤维生产线的基础上通过对关键工序设备和流程进行改造和完善。但是，聚乳酸切片与聚酯切片的特性有显著差异，这决定了聚乳酸和聚酯的熔融纺丝工艺会有明显的不同。
[0004]目前，国内聚乳酸纤维的纺丝技术研究较少，工业化的聚乳酸纤维生产方法仍然有待开发。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种聚乳酸长丝及其制备方法。本专利技术提供的聚乳酸长丝具有线密度偏差低、断裂强度高、条干不匀率高、沸水收缩率低的优点。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种聚乳酸长丝的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0008](1)对聚乳酸切片进行干燥；
[0009](2)将干燥后的聚乳酸切片和任选地色母粒用螺杆挤出机挤压熔融，形成熔体；
[0010](3)将所述熔体经纺丝箱体中的纺丝组件过滤和喷丝，形成熔体细丝；
[0011](4)将所述熔体细丝用环吹风装置冷却成型，同时用单体抽吸装置抽出单体和低聚物，形成初生纤维；
[0012](5)将所述初生纤维上油，然后依次经过预网络器、导丝辊、主网络器进行网络处理，得到预取向(POY)聚乳酸长丝；
[0013]或者，将所述初生纤维上油，然后依次经过预网络器、导丝辊、主网络器进行网络处理，再依次经过第一热辊、第二热辊和第三热辊进行牵伸热定型，得到全拉伸(FDY)聚乳酸长丝。
[0014]需要说明的是，步骤(2)中所述“任选地色母粒”是指有或者没有色母粒。
[0015]本专利技术采用环吹风系统结合单体抽吸装置进行熔体细丝的冷却成型。相比较侧吹风系统，环吹风系统生产的长丝的条干不匀率更低(长丝纵向上粗细程度更加均匀)，更有利于后道的加工。单体抽吸系统时时刻刻地将降解后的小单体或低聚物从喷丝板面抽走，防止因为单体的存在导致纺丝的过程中出现断丝或飘丝。
[0016]在本专利技术一些实施方式中，步骤(1)中所述干燥的方法为：先用转鼓干燥机干燥，再用热风干燥塔连续干燥。
[0017]在本专利技术一些实施方式中，所述转鼓干燥机采用阶梯式干燥方式，先在95
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100℃下干燥3h，然后在100
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105℃下干燥3h，最后在105
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110℃下干燥3h。
[0018]在本专利技术一些实施方式中，所述转鼓干燥机干燥后聚乳酸切片的含水量≤100ppm。
[0019]在本专利技术一些实施方式中，所述热风干燥塔的温度为95
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105℃，例如可以是95℃、96℃、98℃、100℃、102℃、103℃或105℃等；干燥时间为8
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10h，例如可以是8h、8.5h、9h、9.5h或10h等。
[0020]在本专利技术一些实施方式中，所述热风干燥塔干燥后聚乳酸切片的含水量≤20ppm。
[0021]本专利技术先利用转鼓干燥机干燥，可以将不同含水量的聚乳酸切片干燥至同一含水量水平，再利用热风干燥塔连续干燥，可以使初步干燥的聚乳酸切片在同一含水量水平上同时干燥，能够使每一颗聚乳酸切片同时达到工艺要求的含水率，且缩短干燥时间。
[0022]在本专利技术一些实施方式中，步骤(2)中所述挤压熔融的温度为220
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240℃；例如可以是220℃、222℃、225℃、228℃、230℃、232℃、235℃、238℃或240℃等。
[0023]在本专利技术一些实施方式中，步骤(3)中所述过滤时，采用的组件滤网层数为5层，滤网目数为50
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200目，过滤砂为60目和80目的混合金属砂。
[0024]在本专利技术一些实施方式中，所述纺丝组件的压力为6
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16Mpa。
[0025]熔体经过螺杆挤出机熔融挤出后通过喷丝孔微孔时，如果熔体中含有凝胶粒子、杂质等尺寸较大的粒子，就会堵塞微孔，造成微孔异常，出现浆丝、疵点断头，严重影响产品质量。而聚乳酸纺丝温度较涤纶纺丝温度低，本专利技术通过选择上述过滤条件，满足了聚乳酸长丝纤维对熔体质量均匀性、纯度的高要求，保证了产品质量稳定，且组件使用周期较理想。
[0026]在本专利技术一些实施方式中，步骤(3)中所述纺丝箱体的温度为220
‑
240℃；例如可以是220℃、222℃、225℃、228℃、230℃、232℃、235℃、238℃或240℃等。
[0027]由于纺丝箱体的喷丝板微孔细小，组件过滤网层数、目数的增加，会导致熔体在组件中流动阻力增加，流动性能变差。而且，熔体质量要满足粘度均匀性、减少凝聚粒子产生的要求，因此纺丝温度的控制非常重要。本专利技术中，控制螺杆、箱体温度为220
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240℃，形成的熔体流动性好，可使高弹形变松弛时间缩短，有利于减少熔体膨化效应，防止熔体破裂。但纺丝温度不宜过高，否则易使熔体降解严重，无法保证纺丝正常。
[0028]在本专利技术一些实施方式中，步骤(3)中的纺丝速率为2800
‑
3600m/min；例如可以是2800m/min、2900m/min、3000m/min、3100m/min、3200m/min、3300m/min、3400m/min、3500m/min或3600m/min等。纺丝速率与纤维取向结晶速率有关，影响纤维的断裂伸长率和强力。
[0029]在本专利技术一些实施方式中，步骤(4)中所述环吹风装置为双排环吹风装置。双排环
吹风装置是在单排环吹风装置的基础上改造的，相较单排环吹风装置，双排环吹风装置能够在有限的空间内布置更多的纺丝位，有助于提高生产效率。
[0030]在本专利技术一些实施方式中，步骤(4)中所述环吹风装置的风压为300
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650pa(例如可以是300pa、350pa、400pa、450本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸长丝的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)对聚乳酸切片进行干燥；(2)将干燥后的聚乳酸切片和任选地色母粒用螺杆挤出机挤压熔融，形成熔体；(3)将所述熔体经纺丝箱体中的纺丝组件过滤和喷丝，形成熔体细丝；(4)将所述熔体细丝用环吹风装置冷却成型，同时用单体抽吸装置抽出单体和低聚物，形成初生纤维；(5)将所述初生纤维上油，然后依次经过预网络器、导丝辊、主网络器进行网络处理，得到预取向聚乳酸长丝；或者，将所述初生纤维上油，然后依次经过预网络器、导丝辊、主网络器进行网络处理，再依次经过第一热辊、第二热辊和第三热辊进行牵伸热定型，得到全拉伸聚乳酸长丝。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述干燥的方法为：先用转鼓干燥机干燥，再用热风干燥塔连续干燥；优选地，所述转鼓干燥机采用阶梯式干燥方式，先在95
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100℃下干燥3h，然后在100
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105℃下干燥3h，最后在105
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110℃下干燥3h；优选地，所述转鼓干燥机干燥后聚乳酸切片的含水量≤100ppm；优选地，所述热风干燥塔的温度为95
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105℃，干燥时间为8
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10h；优选地，所述热风干燥塔干燥后聚乳酸切片的含水量≤20ppm。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述挤压熔融的温度为220
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240℃。4.根据权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述过滤时，采用的组件过滤网层数为5层，滤网目数为50
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200目，过滤砂为60目和80目的混合金属砂；优选地，所述纺丝组件的压力为6
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16Mpa；优选地，步骤(3)中所述纺丝箱体的温度为220
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈中碧，杨阳，操乐发，朱厚续，范亚庆，何玉春，
申请(专利权)人：安徽丰原生物纤维股份有限公司，
类型：发明
国别省市：