CN211079417U - 一种pla聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，所述生产装置包括按工艺流程依次设置的干燥***、螺杆挤压机、纺丝组件、侧吹风装置、上油装置、甬道、牵伸组件、网络器以及卷绕机，其中，所述纺丝组件的纺丝板的纺丝孔的截面为“+”型、“*”型或“米”型，所述纺丝孔的长宽比为5～10。本实用新型有利于PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的有效推广。

Description

一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置

技术领域

本实用新型属于纺织化纤生产技术领域，尤其涉及一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置。

背景技术

聚乳酸(英文全称：polylactic acid，简称PLA)纤维，使用的原料聚乳酸来源于植物，非化石燃料，纤维具有可自然降解性，同时具有类似真丝光泽和手感，具有一定吸水性，是一种很好的纤维材料，发展潜力巨大。

现有技术中，排汗仿真丝纤维的生产方法主要是用成纤聚合物制备得到。然而，这种材质制成的排汗仿真丝纤维在土壤中难以降解，一旦随意丢弃，容易造成环境的污染，因此，采用聚乳酸制造排汗仿真丝纤维提上日程。

目前，国内生产聚乳酸排汗仿真丝纤维的技术方法不是很多，技术能力还很有限，生产出来的聚乳酸排汗仿真丝纤维的质量较差，致使产品的有效推广形成了阻碍。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，以解决现有技术中仿毛纤维由成纤聚合物制备造成的环境污染的问题，以利于聚乳酸排汗仿真丝纤维的有效推广。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，所述生产装置包括按工艺流程依次设置的干燥***、螺杆挤压机、纺丝组件、侧吹风装置、上油装置、甬道、牵伸组件、网络器以及卷绕机，其中，所述纺丝组件的纺丝孔在出丝方向上的截面为“+”型、“*”型或“米”型，所述纺丝孔长宽比为5～10。

进一步地，所述干燥***包括结晶器以及干燥塔，所述结晶器包括壳体，所述壳体的顶部设置有进料口，所述进料口位于料仓的正下方，所述壳体侧部的顶部设置有除杂口，所述壳体的顶部设置有至少两个进风口；

通过至少两个进风口将热风引入，以将从所述进料口落入的聚乳酸原料中的粉尘，从除杂口排出；

所述干燥塔的侧部设置有至少两个进气口，通过至少两个进气口引入干燥空气，以将落入到干燥塔中去除粉尘后的聚乳酸原料烘干。

进一步地，还包括抽吸装置，所述抽吸装置设置在所述纺丝组件和所述侧吹风装置之间，以将纺丝单体吸走。

进一步地，所述侧吹风装置包括吹风箱体、进风筒，所述吹风箱体顶部设置有多个通丝孔，所述吹风箱体底部设置有通过孔以及风网，所述风网设置在所述通过孔的水平一侧，所述进风筒设置在所述风网的下方；

多个所述通丝孔以及所述通过孔位于同一竖直方向上。

进一步地，所述吹风箱体具有第一侧壁，所述第一侧壁靠近所述风网，所述第一侧壁和所述风网呈锐角设置。

进一步地，所述吹风箱体内沿竖向设置有过滤层，所述过滤层的顶部和底部分别连接在所述第一侧壁的顶部和所述风网上。

进一步地，所述过滤层由沿水平向向箱体内依次设置的多孔过滤板、过滤网以及蜂窝板结合而成。

进一步地，所述吹风箱体还具有第二侧壁，所述第二侧壁和所述第一侧壁相对设置，在所述第二侧壁上设置有两扇相对并可开启的门。

进一步地，所述牵伸组件包括按工艺流程依次设置的预网络器、第一对热辊组、第二对热辊组以及张力调节导丝盘。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所提供的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，先通过干燥***将聚乳酸原料干燥，随后干燥后的聚乳酸原料进入螺杆挤压机进行熔融压缩，熔融压缩后的聚乳酸原料进入纺丝组件中，通过纺丝组件喷出丝束，随后丝束经侧吹风装置、上油装置和甬道进行冷却，保证充分均匀冷却，防止骤冷，然后丝束经牵伸拉伸后，进入主网络器后，再进入卷绕机卷绕成丝饼。

另外，由于本实用新型的纺丝组件的纺丝孔在出丝方向的截面为“+”型、“*”型或“米”型，且纺丝孔长宽比为5～10，这种截面的纺丝孔生产的丝束截面的每边弧度较大，确保很好的吸湿、排汗效果；且，由于该仿毛纤维的材质为聚乳酸，具有可自然降解性，并不是通过成纤聚合物制备的，不会对环境造成污染，从而解决了现有技术中采用成纤聚合物造成的环境污染的问题，从而有利于PLA聚乳酸仿毛纤维的有效推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置的结构示意图；

图2为图1的干燥***的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的纺丝板的纺丝孔的截面为“+”型的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的纺丝板的纺丝孔的截面为“*”型的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的纺丝板的纺丝孔的截面为“米”型的结构示意图；

图6为图3所示的纺丝孔的丝束的截面示意图；

图7为图4所示的纺丝孔的丝束的截面示意图；

图8为图5所示的纺丝孔的丝束的截面示意图；

图9为图1中的侧吹风装置的结构示意图；

图10为图9的侧视示意图；

图11为本实用新型实施例的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

首先，本实用新型实施例公开了一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置。

图1为本实用新型实施例的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置的结构示意图，参见图1，该装置包括按工艺流程依次设置的干燥***1、螺杆挤压机2、纺丝组件3、抽吸装置4、侧吹风装置5、上油装置6、甬道7、牵伸组件、网络器12以及卷绕机13。

图2为图1的干燥***的结构示意图，结合图2，本实用新型实施例的干燥***1包括结晶器1.1以及干燥塔1.2，其中，结晶器1.1包括壳体，壳体的顶部设置有进料口1.11，进料口1.11位于料仓a的正下方，壳体侧部的顶部设置有除杂口1.12，壳体的底部设置有至少两个进风口1.13。聚乳酸原料从料仓a、进料口1.11进入到结晶器1.1中，同时，通过至少两个进风口1.13将热风引入到结晶器1.1中，热风将原料干燥，由于是采用双进风的结晶器，因此，提供的热量更足，以实现聚乳酸原料的结晶；同时，热风将干燥原料的过程中，可以将原料中混有的粉尘等轻质杂质从除杂口1.12排出，以保持聚乳酸原料的纯度。

本实用新型实施例中，可以通过送风机和输送管道将热风引入到结晶器1中。

进一步地，结合图2，本实用新型实施例的干燥塔1.2的侧部设置有至少两个进气口1.21，通过至少两个进气口1.21引入干燥空气，以将落入到干燥塔中去除粉尘后的聚乳酸原料烘干。

由于本实用新型实施例中的干燥塔1.2也设置了两个进气口1.21，可以通过气泵输送更多的干燥空气，从而使聚乳酸原料的干燥效果更加均匀稳定。

本实用新型实施例中，螺杆挤压机2可以选用新型合金披覆式焙射技术处理的双金属专用螺杆挤压机，带销钉混炼头，长径比25，其具有螺杆一区进料端到六区出料端，这样可以保证熔体均匀稳定。

本实用新型实施例中，纺丝组件3的喷丝板的板径为70～95mm，纺丝板的纺丝孔的截面为“+”型(图3所示)、“*”型(图4所示)或“米”型(图5所示)，而纺丝孔的端点到所述纺丝孔的中心的孔径的长宽比大于5，即到纺丝孔的中心的每一个“-”的长宽比大于 5，这样可以使生产的对应丝束(图6、图7以及图8)截面每边弧度较大，确保吸湿、排汗效果。

进一步地，本实用新型实施例中，纺丝组件采用沸点200℃左右的低温联苯醚做热媒***，控制温度为200～230℃。热媒***给纺丝箱和挤出头加热，这样热媒循环充分，确保加热均匀。

本实用新型实施例的抽吸装置4设置在纺丝组件3的下方，用于将纺丝单体吸走，以免影响后续工艺的进行，并保证丝束的质量。

本实用新型实施例的抽吸装置4可以采用循环水负压抽吸，以充分抽出单体。

图9为图1中的侧吹风装置的结构示意图，图10为图9的侧视示意图，结合图9及图10，本实用新型实施例的侧吹风装置5包括吹风箱体5.1、进风筒5.2，吹风箱体5.1顶部设置有多个通丝孔，该通丝孔和纺丝组件的纺丝孔一一对应设置，吹风箱体5.1底部设置有通过孔以及风网5.3，风网5.3设置在通过孔的水平一侧，进风筒5.2设置在风网5.3的下方，多个通丝孔以及通过孔位于同一竖直方向上。

使用时，纺丝组件中的纺丝孔喷出的丝束通过对应的通丝孔，并引入到吹风箱体内，再从通过孔引出，同时，吹风装置的输出部相连通的进风筒引入冷却风，进而将通过吹风箱体的丝束进行降温。

结合图9，本实用新型实施例中，抽吸装置4可以包括抽吸管，该抽吸管的一端位于吹风箱体5.1内，抽吸管的一端开口，抽吸管的另一端位于吹风箱体5.1外部，进而将纺丝单体从开口端吸走至吹风箱体5.1外部收集。

结合图9及图10，本实用新型实施例的吹风箱体5.1具有第一侧壁5.11，第一侧壁5.11 靠近风网5.3，第一侧壁5.11和风网5.3呈锐角设置，这样可以使第一侧壁5.11形成导向板，以更高效地引入冷却风，实现丝束的快速冷却。

结合图9及图10，本实用新型实施例的吹风箱体5.1内沿竖向设置有过滤层5.4，过滤层 5.4的顶部和底部分别连接在侧壁5.11的顶部和风网5.3上，过滤层可以对直接和丝束进行热交换的冷却风进行过滤，避免具有高温状态的丝束上缠绕杂质，影响丝束的质量。

本实用新型实施例中，过滤层5.4可插拔地设置在进风箱体5.1内，这样不仅可以对进入吹风箱体内的冷却风过滤，保证丝束的生产质量，还可以定期对过滤层进行拆装清洗，保证冷却风顺利通过。

进一步地，本实用新型实施例的过滤层5.4可以由沿水平向向箱体内依次设置的多孔过滤板、过滤网以及蜂窝板结合而成，这样可以由外至内对不同大小的杂质过滤。

进一步地，结合图9及图10，本实用新型实施例的吹风箱体5.1具有第二侧壁5.12，该第二侧壁5.12和第一侧壁5.11相对设置，在第二侧壁5.12上设置有两扇相对并可开启的门 5.13，不仅可以对箱体内部进行观察，并当箱体的内部出现丝束打结等现象时，可以对丝束进行操作。

本实用新型实施例由于是采用风冷方式对丝束进行冷却，不仅可以提高丝束的冷却效果，还可以提高设备的纺丝速度，提高成品纤维丝束的产量。

进一步地，结合图9，本实用新型实施例中，吹风箱体5.1在和过滤层5.4对应的高度为吹风区，其高度为1500～2000mm，并D型出风曲线，以保证充分均匀冷却，防止骤冷，而吹风箱体5.1在纺丝箱体下方对应的高度为无风区，其高度为90～130mm，这是因为，无风区高度会直接影响到丝束质量，本实用新型实施例无风区高度的设置，可以避免温度下降过快，造成丝质量差的现象。

进一步地，本实用新型实施例中的上油装置6为油嘴上油***，使用防飞溅、低摩擦、耐磨油嘴上油，这样条干稳定，保证染色均匀性。

进一步地，本实用新型实施例中甬道7为丝束自然通过的通道，用于使上油后的丝束上油充分，并防止褪色，其长度可以根据需要具体设置。

结合图1，本实用新型实施例中，结合图1，本实用新型实施例中，牵伸组件包括按工艺流程依次设置的预网络器8、第一对热辊组9、第二对热辊组10以及张力调节导丝盘11。

本实用新型实施例的丝束通过甬道7后，先进入预网络器8，这样可以使丝束打结，进一步降低断头率。

现有技术中，牵伸组件中的每对牵伸辊，通常为冷辊和热辊相互搭配使用，这样造成了对纤维丝束的张拉不充分，受热不均，致使纤维丝束的物理性能相差较大，断裂强度低，不能满足后道工序的要求，本实用新型实施例对此进行了改进。

本实用新型实施例中，第一对热辊组9是由一个热辊一个分丝辊组成，第二对热辊组10 是由两个热辊组成，从而可以使纤维丝束伸长及内部结构得以稳定，有效地消除了其内部的牵伸应力，提高纤维丝束的形状稳定性，并提高了纤维丝束的断裂强度，减少纤维丝束的断头率。

丝束经过牵伸组件后，进入到主网络器12入网，随后，通过卷绕机13卷绕成丝饼。本实用新型实施例的卷绕机13横动方式为精密防叠方式，可以充分保证丝饼成型良好，一般 8～12头，以保证足够产能，卷绕机速度为2500～3500m/min。

另外，基于上述PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，本实用新型实施例还提供了PLA 聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产方法。

图11为本实用新型实施例的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产方法的流程示意图，结合图11，该生产方法包括：

S1：提供聚乳酸原料；

S2：将所提供的聚乳酸原料干燥；

S3：将干燥后的聚乳酸原料通过螺杆挤压机输送至纺丝组件中，聚乳酸原料经螺杆挤压机熔融压缩，形成熔融状态的聚乳酸原料；

S4：熔融状态的聚乳酸原料经纺丝组件喷出丝束；

S5：丝束依次通过侧吹风装置、上油装置和甬道；

S6：从甬道牵引出来的丝束经过牵伸组件拉伸；

S7：经牵引拉伸后的丝束进入主网络器加网络点后，进入卷绕机卷绕成丝饼。

本实用新型实施例的S1具体包括：

本实用新型实施例的聚乳酸原料优选为纺丝级PLA聚乳酸切片，平均分子量为200000～300000，熔点173-178℃，提供高质量的聚乳酸原料是保证纺丝顺利的关键，具备上述特性的聚乳酸切片即可保证纺丝顺利。

本实用新型实施例的S2具体包括：

由于聚乳酸极易高温水解，必须严格控制含水率，通过本实用新型实施例的干燥***后，需将聚乳酸原料的含水率控制在25ppm以下，以防止原料水解，致使纺丝质量下降。

由于聚乳酸热稳定性差，干燥温度过高影响可纺性，因此，通过本实用新型实施例的干燥***时，结晶温度控制在80℃～110℃之间，干燥温度控制在80℃～110℃之间，干燥5～20 小时。经过干燥后的聚乳酸原料的质量稳定，才能保证纺丝顺利进行。

本实用新型实施例的S3具体包括：

本实用新型实施例的螺杆挤压机的螺杆一区进料端到六区出料端温度控制在170℃～230℃之间，以保证熔体均匀稳定。

本实用新型实施例的S4具体包括：

由于熔融状态下的聚乳酸原料稳定性差，因此，纺丝组件的每条线的位数、头数设计，必须严格控制熔体停留时间＜20min。若停留时间过长，降解严重不利于纺丝生产，成品丝品质差。

本实用新型实施例中，纺丝组件的热媒管采用沸点200℃左右的低温联苯醚做热媒，控制温度200～230℃，并使热媒循环充分，确保加热均匀。

本实用新型实施例的S5具体包括：

本实用新型实施例的侧吹风装置采用D型出风曲线进行送风，且送风温度为18～22℃，以保证充分均匀冷却，防止骤冷。

本实用新型实施例的S6具体包括：

本实用新型实施例的牵伸组件采用一步牵伸，第一对热辊组的热辊温度为70℃～100℃，绕丝4.5～6.5圈，第二对热辊组的辊组温度为90℃～120℃，牵伸倍数为1.3～1.8，绕丝4.5～6.5 圈，由于聚乳酸熔点低，热稳定差，定型温度不宜超过130℃。

丝束进入张力调节导丝盘时，牵伸倍数为0.95～1.0。

本实用新型实施例的S7具体包括：

丝束进入主网络器入网，卷绕机速度为2500～3500m/min。

具体应用一：

采用上述生产装置和生产方法，制备50dtex/48fPLA聚乳酸排汗仿真丝纤维。所用PLA 聚乳酸切片分子量210000，熔点为175℃，干切片含水20ppm；采用Φ95螺杆，每条线(每螺杆)3位，每位十头，长径比为25，分五区加热，各区温度分别为：一区温度178℃，二区温度198℃，三区温度208℃，四区温度218℃，五区温度228℃；纺丝箱温度225℃。无风区高度100mm。冷却装置侧吹风高度1500mm，风温21℃，风速0.35m/s。喷丝板规格为Φ85，导丝孔截面为“+”，第一对热辊组的温度75℃，第二对热辊组的温度102℃，拉伸倍数1.4，卷绕速度3300m/min。纺制的成品丝断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长29％，含油率1.05％。

具体运用二：

采用上述生产装置和生产方法，制备30dtex/24fPLA聚乳酸排汗仿真丝纤维。所用PLA 聚乳酸切片分子量210000，熔点为175℃，干切片含水18ppm；采用Φ95螺杆，每条线(每螺杆)3位，每位十头，长径比为25，分五区加热，各区温度分别为：一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度210℃，四区温度220℃，五区温度228℃；纺丝箱温度230℃。无风区高度120mm。冷却装置侧吹风高度1500mm，风温21℃，风速0.35m/s。喷丝板规格为Φ85，导丝孔截面“*”(B)，第一对热辊组的温度80℃，第二对热辊组的温度100℃，拉伸倍数1.30，卷绕速度3400m/min。纺制的成品丝断裂强度≥3.9cN/dtex，断裂伸长30％，含油率1.13％。

综上所述，通过本实用新型所提供的PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产方法所制造的排汗仿真丝纤维，由于是通过聚乳酸材质的原料制成，并不是通过成纤聚合物制备的，从而解决了现有技术中采用成纤聚合物造成的环境污染的问题，有利于PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的有效推广。

以下所举实施例为本实用新型的较佳实施方式，仅用来方便说明本实用新型，并非对本实用新型作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。

Claims (9)

1.一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，其特征在于，所述生产装置包括按工艺流程依次设置的干燥***、螺杆挤压机、纺丝组件、侧吹风装置、上油装置、甬道、牵伸组件、网络器以及卷绕机，其中，所述纺丝组件的纺丝孔在出丝方向上的截面为“+”型、“*”型或“米”型，所述纺丝孔长宽比为5～10。

2.根据权利要求1所述的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，其特征在于，所述干燥***包括结晶器以及干燥塔，所述结晶器包括壳体，所述壳体的顶部设置有进料口，所述进料口位于料仓的正下方，所述壳体侧部的顶部设置有除杂口，所述壳体的顶部设置有至少两个进风口；

通过至少两个进风口将热风引入，以将从所述进料口落入的聚乳酸原料中的粉尘，从除杂口排出；

所述干燥塔的侧部设置有至少两个进气口，通过至少两个进气口引入干燥空气，以将落入到干燥塔中去除粉尘后的聚乳酸原料烘干。

3.根据权利要求1所述的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，其特征在于，还包括抽吸装置，所述抽吸装置设置在所述纺丝组件和所述侧吹风装置之间，以将纺丝单体吸走。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，其特征在于，所述侧吹风装置包括吹风箱体、进风筒，所述吹风箱体顶部设置有多个通丝孔，所述吹风箱体底部设置有通过孔以及风网，所述风网设置在所述通过孔的水平一侧，所述进风筒设置在所述风网的下方；

多个所述通丝孔以及所述通过孔位于同一竖直方向上。

5.根据权利要求4所述的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，其特征在于，所述吹风箱体具有第一侧壁，所述第一侧壁靠近所述风网，所述第一侧壁和所述风网呈锐角设置。

6.根据权利要求5所述的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，其特征在于，所述吹风箱体内沿竖向设置有过滤层，所述过滤层的顶部和底部分别连接在所述第一侧壁的顶部和所述风网上。

7.根据权利要求6所述的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，其特征在于，所述过滤层由沿水平向向箱体内依次设置的多孔过滤板、过滤网以及蜂窝板结合而成。

8.根据权利要求6所述的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，其特征在于，所述吹风箱体还具有第二侧壁，所述第二侧壁和所述第一侧壁相对设置，在所述第二侧壁上设置有两扇相对并可开启的门。

9.根据权利要求1所述的一种PLA聚乳酸排汗仿真丝纤维的生产装置，其特征在于，所述牵伸组件包括按工艺流程依次设置的预网络器、第一对热辊组、第二对热辊组以及张力调节导丝盘。

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