专利名称：一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法
技术领域：
本发明涉及一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法。
背景技术：
热致液晶聚芳酯(TLCP)加工过程中，在水分存在的情况下会对材料力学等性能造成严重影响，因此需要在进行螺杆挤出机前需要对原料进行干燥。由于分子结构特性，热致液晶聚芳酯粒料或粉末本身的含水率不高，但若不除去这些水分，会严重影响纺丝的进行；若采用常规的干燥设备，则占用大量空间，造成能源、空间，人力等资源的浪费。为了除去原料中的水分，相关研究人员设计出了锥形螺杆挤出机。锥形螺杆挤出机能有效避免安置干燥装置外，还能达到其他优良效果。专利200820083445中提到两根锥形螺杆在机筒内同方向转动使得原料在机筒内塑化更均匀，剪切速率更高，使得机器的塑化性能大大提升；200820083446. 5，200820083437 和 201020680116. 1,200820083522. 2，均提到了锥形双螺杆造粒机采用不同有效长径比的锥形螺杆，使机器的塑化性能大幅度提升，同时降低了能耗；200920115973. 4提到一种非常适用于ABS造粒生产锥形螺杆挤出机，200820083447. X中涉及一种替代现有的双阶造粒机组进行PVC电缆料造粒的锥形螺杆挤出机；200910031147. 6，200910031148. 0 和 200920039879. 5 共同提出了一种可以提高聚烯烃材料的混炼和塑化效果的聚烯烃专用锥形螺杆挤出机；99808830. 7公开了一种橡胶、塑料机械的注射成型装置和注射成型方法；200820056183. 9涉及一种可以对蓬松物料聚合物进行挤出成型加工的锥形螺杆挤出机；201020548822. 0提到一种具有平行螺杆头段的锥形单螺杆挤出机，使物料更容易平稳挤出。但是之前专利中的锥形螺杆挤出机涉及到的螺杆要么是从进料到挤出全段成锥形，要么是螺杆后段为一平行结构(专利号201020548822. 0)，而且这些挤出机主要用于橡胶或塑料领域，并非用于纺丝领域。从进料到挤出全段为锥形结构会形成熔体推进不稳定，这将严重影响原丝质量；而采用螺杆后端为平行结构能使熔体挤出变得均匀，但是从图示中可见其螺杆全段三分之二仍然为锥形的进料、熔融段，只有三分之一部分为平行的挤出段，这种结构对塑料挤出成型是有利的。但是针对纺丝的粒料或粉料，其进料的预结晶和真空排气干燥必须十分均匀，因为纺丝原料的预结晶和含水率的不稳定波动必然会影响后面压缩计量段熔体的稳定性，从而影响到纺丝细流喷头拉伸的均匀性和纤维成型质量。现有技术很难保证在挤出过程中原料的干燥和预结晶均匀进行的同时又能保证充分排除原料中水分，经过多次试验，本专利技术能够有效解决现有技术该方面不足，能够同时满足塑料挤出和纺丝要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法。本发明的一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，所述的纺丝方法依次连续包括进料预结晶干燥、预熔融抽气、熔融、压缩计量和纺丝成型五个阶段，所述的进料预结晶干燥的温度控制在130 180°C，所述的预熔融抽气的温度控制在低于原料熔融温度3 10°C ;所述的纺丝方法所采用的挤出机是从前到后分成进料预结晶干燥区、预熔融排气区、熔融区和压缩计量区四个区段的一体式变径螺杆挤出机，所述的进料预结晶干燥区筒体为圆柱形，所述的预熔融排气区筒体为圆锥形，所述的熔融区筒体为圆柱形，所述的压缩计量区筒体为圆柱形，所述的进料预结晶干燥区筒体直径大于所述的熔融区筒体直径，熔融区筒体直径和压缩计量区筒体直径相同；所述的进料预结晶干燥区占总螺杆长度的30 40% ;所述的预熔融排气区占总螺杆长度的10 15% ;所述的熔融区占总螺杆长度的10 15% ;所述的预熔融排气区圆锥形筒体安装有4 16个排气口 ；所述的预熔融排气区的圆锥形筒体的外锥角角度范围为3 20度。如上所述的一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，所述的进料预结晶干燥区筒体与所述的熔融区筒体的直径比为I. 5:1 3:1。如上一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，所述的预熔融排气区 筒体上的排气口孔径为3 12mm。有益效果I.该方法省去热致液晶聚芳酯纺丝前庞大的干燥设备，节约工厂空间，节省资源和成本。 2.变径螺杆的特点是进料区螺杆直径大，螺纹槽相对较浅，受热面积大，有利于热致液晶聚芳酯(粉料、粒料)的预热干燥或预结晶，且原料受热均匀从而使原料预结晶和软化更加均匀。3.在锥形变径螺杆筒壁处开设排气口，温度能够满足使热致液晶聚芳酯软化，由于锥形结构在锥形段内壁形成更大的压力，更有利于水分的排除。4.在一个变径的螺杆的系统中完成预热预结晶及干燥抽气、熔融、压缩计量，工艺流程缩短，避免了两次吸湿，使挤出原料更加均匀稳定，满足纺丝加工。
附图是本发明的一种变径螺杆熔融挤出机的变径螺杆结构示意图其中I是进料预结晶干燥区；2是预熔融排气区；3是熔融区；4是压缩计量区；5机筒；6是变径螺杆；7是排气口。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明的一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，所述的进料预结晶干燥的温度控制在130 180°C;所述的预熔融抽气的温度控制在低于原料熔融温度3 IO0C ;所述的聚酯纺丝方法所采用的挤出机如附图所示，主要有变径螺杆6和机筒5组成，是从前到后分成进料预结晶干燥区I、预熔融排气区2、熔融区3和压缩计量区4四个区段的一体式变径螺杆挤出机；所述的进料预结晶干燥区I筒体为圆柱形；所述的预熔融排气区2筒体为圆锥形；所述的熔融区3筒体为圆柱形；所述的压缩计量区4筒体为圆柱形；所述的进料预结晶干燥区I筒体直径大于所述的熔融区3筒体直径，熔融区3筒体直径和压缩计量区4筒体直径相同；所述的进料预结晶干燥区I占总螺杆长度的30 40% ;所述的预熔融排气区2占总螺杆长度的10 15% ;所述的熔融区3占总螺杆长度的10 15% ;所述的预熔融排气区2圆锥形筒体安装有4 16个排气口 7 ;所述的预熔融排气区2的圆锥形筒体的外锥角角度范围为3 20度。如上所述的一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，所述的进料预结晶干燥区I筒体与所述的熔融区2筒体的直径比为I. 5:1 3:1。如上一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，所述的预熔融排气区2筒体上的排气口 7孔径为3 12mm。实施例I 采用一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，将熔点为280°C、含水率为70ppm的TLCP粒料进行熔融挤出，其中圆锥形筒体的外锥角角度范围为20度，预熔融排气区占整个螺杆的比例为15%，预结晶干燥区占总螺杆长度的40%，熔融区占总螺杆长度的10% ;进料预结晶干燥的温度控制在130 150°C，预熔融抽气的温度控制在270°C;进料预结晶干燥区筒体与所述的熔融区筒体的直径比为3:1 ;预熔融排气区圆锥形筒体安装有16个排气口，排气口孔径12mm，排气口连接抽真空装置，在熔融挤出机机口得到TLCP的含水率为20ppm ;在挤出机端部安装纺丝组件进行纺丝，纺丝过程中未出现断丝现象，纤维强度和模量较高，性能稳定。实施例2采用一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，将熔点为290°C、含水率为50ppm的TLCP粒料进行熔融挤出，其中圆锥形筒体的外锥角角度范围为10度，预熔融排气区占整个螺杆的比例为13%，预结晶干燥区占总螺杆长度的35%，熔融区占总螺杆长度的15%，进料预结晶干燥的温度控制在140 160°C，预熔融抽气的温度控制在285±2°C ;进料预结晶干燥区筒体与所述的熔融区筒体的直径比为2:1 ;预熔融排气区圆锥形筒体安装有8个排气口，排气口孔径6mm，在熔融挤出机机口得到TLCP的含水率为25ppm ;在挤出机端部安装纺丝组件进行纺丝，纺丝过程中未出现断丝现象，纤维强度和模量高，性能稳定。
实施例3采用一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，将熔点为305°C、含水率为50ppm的TLCP粒料进行熔融挤出，其中圆锥形筒体的外锥角角度范围为3度，预熔融排气区占整个螺杆的比例为10%，预结晶干燥区占总螺杆长度的30%，熔融区占总螺杆长度的13%，进料预结晶干燥的温度控制在150±5°C，预熔融抽气的温度控制在300°C ;进料预结晶干燥区筒体与所述的熔融区筒体的直径比为1.5:1 ;预熔融排气区圆锥形筒体安装有4个排气口，排气口孔径8mm，排气口连接抽真空装置，在熔融挤出机机口出获得的TLCP的 含水率为24. 6ppm ;在挤出机端部安装纺丝组件进行纺丝，纺丝过程中未出现断丝现象，纤维强度和模量高，性能稳定。实施例4采用一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，将熔点为318°C、含水率为74ppm的TLCP粒料进行熔融挤出，其中圆锥形筒体的外锥角角度范围为5度，预熔融排气区占整个螺杆的比例为15%，预结晶干燥区占总螺杆长度的40%，熔融区占总螺杆长度的15%，进料预结晶干燥的温度控制在160 173°C，预熔融抽气的温度控制在315°C ;进料预结晶干燥区筒体与所述的熔融区筒体的直径比为3:1 ;预熔融排气区圆锥形筒体安装有4个排气口，排气口孔径3mm，排气口连接抽真空装置，在熔融挤出机机口出获得的TLCP的含水率为21ppm ;在挤出机端部安装纺丝组件进行纺丝，纺丝过程中未出现断丝现象，纤维强度高，性能稳定。实施例5采用一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，将熔点为327°C、含水率为67ppm的TLCP粒料进行熔融挤出，其中圆锥形筒体的外锥角角度范围为3度，预熔融排气区占整个螺杆的比例为10%，预结晶干燥区占总螺杆长度的30%，熔融区占总螺杆长度的15%，进料预结晶干燥的温度控制在140 150°C，预熔融抽气的温度控制在320°C ;进料预结晶干燥区筒体与所述的熔融区筒体的直径比为1.5:1 ;预熔融排气区圆锥形筒体安装 有10个排气口，排气口孔径6mm，在熔融挤出机机口出获得的TLCP的含水率为26ppm ;在挤出机端部安装纺丝组件进行纺丝，纺丝过程中未出现断丝现象，纤维强度高，性能稳定。实施例6采用一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，将熔点为325°C、含水率为50ppm的TLCP粒料进行熔融挤出，其中圆锥形筒体的外锥角角度范围为8度，预熔融排气区占整个螺杆的比例为15%，预结晶干燥区占总螺杆长度的40%，熔融区占总螺杆长度的15%，进料预结晶干燥的温度控制在170 180°C，预熔融抽气的温度控制在318°C ;进料预结晶干燥区筒体与所述的熔融区筒体的直径比为2:1 ;预熔融排气区圆锥形筒体安装有12个排气口，排气口孔径3mm，在熔融挤出机机口出获得的TLCP的含水率为27ppm ;在挤出机端部安装纺丝组件进行纺丝，纺丝过程中未出现断丝现象，纤维强度高，性能稳定。
权利要求
1.一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，其特征是所述的纺丝方法依次连续包括进料预结晶干燥、预熔融抽气、熔融、压缩计量和纺丝成型五个阶段，所述的进料预结晶干燥的温度控制在130 180°C，所述的预熔融抽气的温度控制在低于原料熔融温度3 10°C;所述的预熔融排气区圆锥形筒体安装有4 16个排气口 ；所述的纺丝方法所采用的挤出机是从前到后分成进料预结晶干燥区、预熔融排气区、熔融区和压缩计量区四个区段的一体式变径螺杆挤出机，所述的进料预结晶干燥区筒体为圆柱形，所述的预熔融排气区筒体为圆锥形，所述的熔融区筒体为圆柱形，所述的压缩计量区筒体为圆柱形，所述的进料预结晶干燥区筒体直径大于所述的熔融区筒体直径，熔融区筒体直径和压缩计量区筒体直径相同；所述的进料预结晶干燥区占总螺杆长度的30 40% ;所述的预熔融排气区占总螺杆长度的10 15% ;所述的熔融区占总螺杆长度的10 15% ;所述的预熔融排气区的圆锥形筒体的外锥角角度范围为3 20度。
2.根据权利要求I所述的一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，其特征在于，所述的进料预结晶干燥区筒体与所述的熔融区筒体的直径比为I. 5:1 3:1。
3.根据权利要求I一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，其特征在于，所述的预熔融排气区筒体上的排气口孔径为3 12mm。
全文摘要
本发明提供了一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，特别是涉及一种一体式变径螺杆挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法。一种变径螺杆熔融挤出机的热致液晶聚芳酯纺丝方法，挤出机从前到后分成进料预结晶干燥区、预熔融排气区、熔融区和压缩计量区四个区段；进料预结晶干燥区、熔融区和压缩计量区筒体为圆柱形，预熔融排气区筒体为圆锥形；熔融区筒体直径和压缩计量区筒体直径相同但小于进料预结晶干燥区筒体直径。进料预结晶干燥的温度控制在130～180℃，预熔融抽气的温度控制在低于原料熔融温度3～10℃。本发明解决了挤出过程中原料的干燥和预结晶均匀进行又能充分排除原料中水分，无需庞大的干燥设备。
文档编号D01D1/09GK102732980SQ201210219938
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者倪建华, 朱卫彪, 王依民, 王燕萍, 甘海啸, 邹黎明 申请人:东华大学