CN109161973A - 聚乳酸纤维的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纺织用具技术领域，尤其涉及一种聚乳酸纤维的生产工艺。本发明公开了PLA纤维的断裂强度、断裂伸长率等物理指标的聚乳酸纤维的生产工艺，其技术方案如下：聚乳酸纤维的生产工艺，其特征在于，制备方法如下：A:切片输送，预结晶、干燥；B：螺杆挤出机熔融，采用纺丝组件喷丝；C：侧吹风冷却：采用侧吹风工艺为风温23℃、风湿85%，风速0.38m/s；D：纺丝上油架，牵伸定型：采用1050m/min纺丝速度E：卷绕检验。本发明的有益效果是：可以降低切片含水率以及防止切片在干燥过程中降解过大，通过加强剪切速率来降低其表观粘度。
Description
技术领域
本发明属于纺织用具技术领域，尤其涉及一种聚乳酸纤维的生产工艺。
背景技术
目前在聚乳酸纤维的生产工艺中，由于工艺的不合理，聚合物在高温高湿环境中会通过酯键断裂发生水解而产生降解，造成分子量大幅下降，从而严重影响成品纤维的品质，因此纺丝前要严格控制PLA聚合物的含水率以及切片的降解。长丝级PLA的热敏性与高粘特性，造成了PLA聚合物热敏性和熔体高粘度之间的矛盾。
发明内容
本发明的目的在于解决以上所述的技术问题，提供一种可以降低切片含水率以及防止切片在干燥过程中降解过大，通过加强剪切速率来降低其表观粘度，解决PLA聚合物热敏性和熔体高粘度之间的矛盾，提高PLA的可纺性，提高PLA纤维的强度和抗拉性，提高PLA纤维的断裂强度、断裂伸长率等物理指标的聚乳酸纤维的生产工艺，其技术方案如下：
聚乳酸纤维的生产工艺，其特征在于，制备方法如下：
A:切片输送，预结晶、干燥：采用多级分段式真空转鼓干燥，干燥工艺，第一级：干燥温度为60℃，干燥时间为4小时，第二级：干燥温度为80℃，干燥时间为4小时，第三级：干燥温度为100℃，干燥时间为16小时,确保切片含水率控制在30ppm以下；
B：螺杆挤出机熔融，采用纺丝组件喷丝：纺丝用喷丝板孔径0.22mm，长径比3.2，纺丝组件砂配上，采用不同目数的金属砂分层组装；
C：侧吹风冷却：采用侧吹风工艺为风温23℃、风湿85%，风速0.38m/s；
D：纺丝上油架，牵伸定型：采用1050m/min纺丝速度
E：卷绕检验。
主要技术创新点一是聚乳酸切片采用多级分段式真空转鼓干燥；二是增大喷丝孔的长径比；三是采用1050m/min纺丝速度下进行二级拉伸，提高PLA纤维的物理指标。
1、由于聚合物在高温高湿环境中会通过酯键断裂发生水解而产生降解，造成分子量大幅下降，从而严重影响成品纤维的品质，因此纺丝前要严格控制PLA聚合物的含水率以及切片的降解。实际生产中PLA切片采用多级分段式真空转鼓干燥，降低切片含水率以及防止切片在干燥过程中降解过大。多级分段式干燥工艺：60℃4hr→80℃4hr→100℃16hr，切片的含水率控制在30 ppm以下。
2、针对长丝级PLA的热敏性与高粘特性，采用高于PET同规格纺丝用喷丝板孔长径比（3.2），根据PLA切片具有切力变稀流动现象，通过加强剪切速率来降低其表观粘度，解决PLA聚合物热敏性和熔体高粘度之间的矛盾，提高PLA的可纺性。
3、由于聚乳酸高温下极易降解，生产中采用1050m/min纺丝速度下进行二级拉伸，使晶片之间的连接链相应增加，从而提高PLA纤维的强度和抗拉性，提高PLA纤维的断裂强度、断裂伸长率等物理指标。
本发明的有益效果是：可以降低切片含水率以及防止切片在干燥过程中降解过大，通过加强剪切速率来降低其表观粘度，解决PLA聚合物热敏性和熔体高粘度之间的矛盾，提高PLA的可纺性，提高PLA纤维的强度和抗拉性，提高PLA纤维的断裂强度、断裂伸长率等物理指标。
具体实施方式
下面具体说明实施例：
聚乳酸纤维的生产工艺，其特征在于，制备方法如下：
A:切片输送，预结晶、干燥：采用多级分段式真空转鼓干燥，干燥工艺，第一级：干燥温度为60℃，干燥时间为4小时，第二级：干燥温度为80℃，干燥时间为4小时，第三级：干燥温度为100℃，干燥时间为16小时,确保切片含水率控制在30ppm以下；
B：螺杆挤出机熔融，采用纺丝组件喷丝：纺丝用喷丝板孔径0.22mm，长径比3.2，纺丝组件砂配上，采用不同目数的金属砂分层组装；
C：侧吹风冷却：采用侧吹风工艺为风温23℃、风湿85%，风速0.38m/s；
D：纺丝上油架，牵伸定型：采用1050m/min纺丝速度
E：卷绕检验。
①切片干燥
通过比对试验，采用多级分段式真空转鼓干燥，干燥工艺60℃4hr→80℃4hr→100℃16hr,确保切片含水率控制在30ppm以下，提高PLA纤维的可纺性，减少纺丝过程中的毛丝和断头。
②纺丝组件工艺
根据长丝级PLA的特性，采用高于PET同规格纺丝用喷丝板孔长径比，有利于加强剪切速率，提高PLA的可纺性。PLA纺丝用喷丝板孔径0.22mm，长径比3.2。组件砂配上，采用不同目数的金属砂分层组装，在可纺性相同的情况下降低初始压力，改善纺丝稳定性。
③侧吹风条件
采用侧吹风工艺为风温23℃、风湿85%，风速0.38m/s，确保生产稳定性。
④纺丝工艺
由于PLA聚合物的热稳定性较差，为避免较大量的聚合物热降解，在保证熔体流变性好的情况下，采用较低的纺丝温度，螺杆各区温度控制在205~212℃，而联苯加热气相温度控制在211℃；同时在保证均压和纤维均匀挤出的前提下，降低螺杆挤出压力到8.0Mpa，以减少熔体在螺杆内的回流，从而减少熔体在高温区的停留时间，降低热降解的程度，减少强度指标的下降，从而改善生产运行状况以及纤维的物理性能。
上油：根据纺丝规格，提高丝束的上油位置，避免丝条由于风速影响产生抖动，影响产品不匀率。
产品主要技术指标：
1、线密度偏差率（%）：±2.5； 2、断裂强度（CN/dtex）：≥3.5； 3、断裂强度不匀率（%）：≤10.0； 4、断裂伸长率（%）：28±6； 5、断裂伸长率不匀率（%）：≤10.0； 6、沸水收缩率（%）：9±1.0； 7、色泽均匀度（灰卡）：≥4级； 8、含油率（%）：0.8±0.1。
该产品系企业自主开发。聚乳酸纤维是一种具有绿色、环保、原料可再生以及生物降解等优良特性的新型生物基纤维。聚乳酸纤维性能优越，有极好的悬垂性、滑爽性、吸湿透气性、天然抑菌和令皮肤放心的弱酸性、良好的耐热性及抗紫外线功能并富有光泽和弹性。该产品具有以下核心技术：1、聚乳酸切片采用多级分段式真空转鼓干燥；2、由于聚乳酸高温下极易降解，以及低温流动性问题，采用1050m/min纺丝速度下进行二级拉伸，提高PLA纤维的物理指标；3、工艺参数：（1）真空条件下采用多级分段式干燥工艺：40℃2hr→60℃4hr→80℃10hr→92℃20hr；（2）纺丝工艺：纺丝温度198℃，组件压力16.5MPa，纺丝速度1050m/min，二级总拉伸倍数D/R=3.2，拉伸温度T1/T2/T3=74℃/78℃/80℃。PLA纤维在内衣、运动服、休闲服等服装系列以及家纺、玩具、医疗卫生等方面具有显著的开发优势，市场前景广阔。
Claims (1)
1.聚乳酸纤维的生产工艺，其特征在于，制备方法如下：
A:切片输送，预结晶、干燥：采用多级分段式真空转鼓干燥，干燥工艺，第一级：干燥温度为60℃，干燥时间为4小时，第二级：干燥温度为80℃，干燥时间为4小时，第三级：干燥温度为100℃，干燥时间为16小时,确保切片含水率控制在30ppm以下；
B：螺杆挤出机熔融，采用纺丝组件喷丝：纺丝用喷丝板孔径0.22mm，长径比3.2，纺丝组件砂配上，采用不同目数的金属砂分层组装；
C：侧吹风冷却：采用侧吹风工艺为风温23℃、风湿85%，风速0.38m/s；
D：纺丝上油架，牵伸定型：采用1050m/min纺丝速度；
E：卷绕检验。
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