一种高性能生物基纤维的拉丝工艺制造技术

本发明专利技术涉及生物基纤维加工领域，尤其涉及一种高性能生物基纤维的拉丝工艺，包括同心套设的内筒、中筒、外筒，所述内筒和中筒之间构成预热腔，中筒和内筒之间构成熔融腔，内筒的壁内开设有导流腔，内筒和中筒的外壁封装有滤板，预热腔、熔融腔和导流腔通过滤板贯通，中筒、内筒的外壁均安装有电加热板，中筒的底部连接有出丝组件，出丝组件包括具有环形内腔的丝板，环形内腔底部具有丝孔，丝孔的边缘安装有电加热环，环形内腔连通导流腔，本发明专利技术将聚乳酸原料在温度递增的预热腔、熔融腔、导流腔、环形空腔内传导，实现对聚乳酸原料分级加热，使加热温度控制更加精细，有避免低聚乳酸发生热降解，提高初生纤维的质量。提高初生纤维的质量。提高初生纤维的质量。

Drawing process of a high performance bio based fiber

【技术实现步骤摘要】
一种高性能生物基纤维的拉丝工艺


[0001]本专利技术涉及生物基纤维加工领域，尤其涉及一种高性能生物基纤维的拉丝工艺。

技术介绍

[0002]石油基和煤基的传统塑料及大部分纤维难以在自然环境中降解，并会形成微塑料进入环境造成严重的污染，以至于越来越多的国家开始实施"禁塑令"，开发生物可降解塑料及纤维制品成为当下趋势，生物基合成纤维是含有生物基来源单体的聚合物所制成的纤维，已成为新纺织经济和可持续时尚的战略组成部分。
[0003]聚乳酸纤维是较为常见的生物基纤维材料，聚乳酸有许多突出的优点，如生物相容性好、降解产物为二氧化碳和水、不会对环境产生污染，聚乳酸制品除生物降解、生物相容性好以外、光泽度、透明性、手感和耐热性也很好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外线性，因此用途十分广泛。
[0004]通过熔融纺丝方式加工聚乳酸纤维是可行性较高的方式，聚乳酸熔融纺丝加工是先对聚乳酸原材加热熔融，再恒温挤出成丝，传统的加热方式采用一步加热，导致容腔内的聚乳酸受热不均，为保证材料全部熔融，所需的加热温度一般高出设定温度，而聚乳酸在较高温度下容易热降解，降低了初生纤维的质量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术存在的以下问题：传统的加热方式采用一步加热，导致容腔内的聚乳酸受热不均，为保证材料全部熔融，所需的加热温度一般高出设定温度，而聚乳酸在较高温度下容易热降解，降低了初生纤维的质量。
[0006]为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种生物基纤维的拉丝装置，包括同心套设的内筒、中筒、外筒，所述内筒和中筒之间构成预热腔，中筒和内筒之间构成熔融腔，内筒的壁内开设有导流腔，内筒和中筒的外壁封装有滤板，预热腔、熔融腔和导流腔通过滤板贯通，中筒、内筒的外壁均安装有电加热板，中筒的底部连接有出丝组件，出丝组件包括具有环形内腔的丝板，环形内腔底部具有丝孔，丝孔的边缘安装有电加热环，环形内腔连通导流腔，电加热板、电加热环分别对预热腔、熔融腔和环形内腔的加热温度递增，用于在额定温度下逐级热熔生物基材料。
[0007]优选的，所述预热腔、熔融腔、导流腔的截面面积依次减小，初始放入预热腔内的聚乳酸原料之间具有较大间隙，聚乳酸原料在预热腔、熔融腔、导流腔之间传导形态从固体逐渐变成熔融态，其体积逐渐缩小，预热腔、熔融腔、导流腔体积逐级减小用于适应聚乳酸的体积变化，避免掺杂较多空气。
[0008]优选的，所述中筒的顶部、底部转动密封连接内筒，所述外筒的底部转动密封连接中筒，外筒与内筒固定连接，内筒顶部安装有电机，电机的轴端传动连接中筒，通过电机驱动中筒相对外筒、内筒旋转，用于增加预热腔、熔融腔内聚乳酸物料的活动强度，使聚乳酸物料在预热腔、熔融腔内均匀被加热到额定温度。
[0009]优选的，所述中筒、内筒外表面的滤板和电加热板交错分布，所述环形内腔底部的丝孔呈环形分布，所述电加热环同心设置在丝孔的边缘，进一步促进预热腔、熔融腔内的聚乳酸物料被均匀加热。
[0010]优选的，所述外筒的内壁、中筒的内壁均固定有拨料条，所述内筒的外壁、中筒的外壁位于滤板侧边固定有挡料条，挡料条与拨料条在旋转方向上间隙配合，中筒旋转下，使预热腔、熔融腔内部的挡料条与拨料条相对转动，用于压迫聚乳酸物料穿过滤板在预热腔、熔融腔、导流腔内传导，同时也用于搅拌预热腔、熔融腔内部的物料，提高加热均匀性。
[0011]优选的，所述外筒的顶部固定有直径扩大的料筒，料筒与中筒之间具有进料腔，进料腔连通预热腔，进料腔内部适配有绞龙，绞龙固定连接中筒的外壁，物料放在进料腔顶部，旋转的绞龙用于将进料腔内的聚乳酸物料向预热腔内增压传导，也为聚乳酸物料在预热腔、熔融腔、导流腔之间传导提供动力。
[0012]优选的，所述导流腔底口的外壁低于内壁，导流腔底口的外壁、内壁底部分别连接有外柔性层、内柔性层，外柔性层和导流腔底口的外壁对应位置之间构成挤压腔，外柔性层与内柔性层之间构成开合腔，开合腔连通所述环形空腔，所述内筒内部转动有轴杆，轴杆固定连接电机的轴端，轴杆底端固定有螺旋板，螺旋板边缘与挤压腔的内侧挤压接触，熔融的聚乳酸从导流腔进入挤压腔内，熔融的聚乳酸充盈挤压腔内部，内柔性层的内侧受压力作用向内凸起，电机驱动轴杆和螺旋板转动，螺旋板的边缘向下挤压内柔性层的表面，用于将挤压腔内熔融的聚乳酸撵进丝板的环形内腔内。
[0013]优选的，所述螺旋板的底部同心设置有方柱，方柱与螺旋板滑动插接，方柱的底部与丝板通过单向轴承转动连接，进行拉丝生产时，螺旋板带动方柱与丝板相对转动，开合腔内部向下传导熔融的聚乳酸，当暂停出丝时，电机驱动轴杆、螺旋板、方柱限定反转，方柱带动丝板反转一定角度，螺旋板将挤压腔内部的熔融聚乳酸向上推动一段距离，外柔性层、内柔性层在扭转下拧在一起，开合腔被挤压闭合，有效避免熔融的聚乳酸持续向下传导，也避免丝板内的高温向上传导。
[0014]一种使用所述生物基纤维拉丝装置的高性能拉丝工艺，具体步骤如下：
[0015]A、电加热板、电加热环对预热腔、熔融腔、环形空腔依次增温加热，预热腔内部的温度为150
‑
156℃，熔融腔内部的温度为163
‑
170℃，环形空腔内部的温度为185
‑
188℃；
[0016]B、将聚乳酸切片料加入进料腔，通过电机驱动中筒、绞龙同步旋转，绞龙将聚乳酸切片向预热腔内传导，聚乳酸切片在预热腔内加热软化至半熔融聚乳酸，并穿过滤板进入熔融腔内，半熔融聚乳酸在熔融腔内加热成熔融聚乳酸，熔融聚乳酸穿过滤板进入导流腔内；
[0017]C、熔融聚乳酸沿着导流腔导入环形空腔内，通过电加热环将熔融聚乳酸加热至挤出状态，并通过丝孔挤出形成聚乳酸纤维丝。
[0018]与相关技术相比较，本专利技术提供的高性能生物基纤维的拉丝工艺具有如下有益效果：
[0019]1、本专利技术将聚乳酸原料在温度递增的预热腔、熔融腔、导流腔、环形空腔内传导，实现对聚乳酸原料分级加热，使加热温度控制更加精细，有避免低聚乳酸发生热降解，提高初生纤维的质量；
[0020]2、本专利技术通过驱动中筒相对外筒、内筒转动，配合拨料条、挡料条的设置，用于搅
动预热腔、熔融腔内部的聚乳酸料，使其被加热的更加均匀，保证乳酸料在不同环节具有额定的加热温度，进一步避免热降解的情况发生；
[0021]3、本专利技术采用弹性的内柔性层作为挤压腔的内壁，使挤压腔充满熔融聚乳酸时向内膨胀，在螺旋板的旋转推动下向下碾压传导熔融聚乳酸，用于稳定的对出丝部位供压；
[0022]4、本专利技术通过外柔性层、内柔性层构成的开合腔，在停工时反转驱动5使外柔性层、内柔性层拧在一起将开合腔封闭，有效避免熔融的聚乳酸持续向下传导，也避免丝板丝板内的高温向上传导。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0024]图2为本专利技术的绞龙安装结构示意图；
[0025]图3为本专利技术的预热腔与熔融腔连通结构示意图；
[0026]图4为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基纤维的拉丝装置，包括同心套设的内筒(3)、中筒(2)、外筒(1)，其特征在于，所述内筒(3)和中筒(2)之间构成预热腔(11)，中筒(2)和内筒(3)之间构成熔融腔(21)，内筒(3)的壁内开设有导流腔(31)，内筒(3)和中筒(2)的外壁封装有滤板(6)，预热腔(11)、熔融腔(21)和导流腔(31)通过滤板(6)贯通，中筒(2)、内筒(3)的外壁均安装有电加热板(8)，中筒(2)的底部连接有出丝组件，出丝组件包括具有环形内腔的丝板(5)，环形内腔底部具有丝孔，丝孔的边缘安装有电加热环(51)，环形内腔连通导流腔(31)，电加热板(8)、电加热环(51)分别对预热腔(11)、熔融腔(21)和环形内腔的加热温度递增，用于在额定温度下逐级热熔生物基材料。2.根据权利要求1所述的生物基纤维的拉丝装置，其特征在于，所述预热腔(11)、熔融腔(21)、导流腔(31)的截面面积依次减小。3.根据权利要求1所述的生物基纤维的拉丝装置，其特征在于，所述中筒(2)的顶部、底部转动密封连接内筒(3)，所述外筒(1)的底部转动密封连接中筒(2)，外筒(1)与内筒(3)固定连接，内筒(3)顶部安装有电机(4)，电机(4)的轴端传动连接中筒(2)。4.根据权利要求3所述的生物基纤维的拉丝装置，其特征在于，所述中筒(2)、内筒(3)外表面的滤板(6)和电加热板(8)交错分布，所述环形内腔底部的丝孔呈环形分布，所述电加热环(51)同心设置在丝孔的边缘。5.根据权利要求4所述的生物基纤维的拉丝装置，其特征在于，所述外筒(1)的内壁、中筒(2)的内壁均固定有拨料条(19)，所述内筒(3)的外壁、中筒(2)的外壁位于滤板(6)侧边固定有挡料条(20)，挡料条(20)与拨料条(19)在旋转方向上间隙配合。6.根据权利要求3所述的生物基纤维的拉丝装置，其特征在于，所述外筒(1)的顶部固定有直径扩大的料筒(9)，料筒(9)与中筒(2)之间具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽丽，张宁，陈丽娜，
申请(专利权)人：安徽迪惠新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：