专利名称：聚乳酸聚合熔体直接制备纤维制品的方法
技术领域：
本发明涉及一种聚乳酸聚合熔体直接制备纤维制品的方法，属于高分子材料应用技术领域。
背景技术：
聚乳酸是以可再生淀粉或葡萄糖作为初始原料，经过多道制备流程最终聚合而成的可降解高分子新材料，美国于2002年正式工业化生产，商品名为PLA，我国处于研发阶段，尚未进入工业化生产。
目前，我国个别厂商正在偿试用聚合反应装置聚合反应所得到的聚乳酸聚合熔体制备纤维制品，其方法是首先，将由主原料为丙交酯及添加剂投入于聚乳酸聚合反应装置中聚合反应后得到的聚乳酸聚合熔体(180℃左右的粘液状)由接续在聚合反应装置上的出料泵送入注带头，经注带头孔板流出成带条状连续进入水中冷却然后连续进入切粒机，经水冷却后成固体条带，被切粒机切成一定规格尺寸的聚乳酸颗粒，俗称“切片”；然后，该聚乳酸切片连续进入离心脱水机；经脱水处理后的切片运送至干燥装置内，进行干燥，由于聚乳酸玻璃化温度低的特性(60℃左右)，其干燥十分困难，干燥温度高，切片产生粘结；干燥温度低，则含水达不到要求。因为聚乳酸纺丝过程中，切片含水偏高会造成物料降解，影响可纺性、降低机械强度，所以切片必须在高真空状态下，采用低温(60℃左右)长时间干燥或用低温(60℃左右)氮气长时间干燥，以确保切片的含水指标；经干燥处理后进入螺杆挤压机，在一定的温度和挤出压力下，熔融后的聚乳酸熔体成粘液状连续进入纺丝箱体内，在纺丝泵的压力作用下，按设定的量连续经喷丝组件内喷丝板小孔内喷出形成纤维制品，形成的纤维制品经空气冷却、油剂处理后连续进入下一道拉伸卷绕(长丝)或集束拉伸切断(短纤)或空气拉伸成网热轧(纺粘无纺布)，获得不同品种的纤维材料。
上述方法所包含的步骤具体由图1所示，来自于聚乳酸聚合反应装置的聚乳酸聚合熔体、经出料泵输出、注带装置注带、水冷却装置水冷却、切粒装置切料、离心脱水装置脱水、干燥装置干燥、螺杆熔融挤压装置挤压熔融、纺丝箱纺丝、纤维制品。上述方法显然是属于传统的纺丝方法范畴，工艺环节多，尤其是，在上述工艺步骤中，对切片的干燥是最难掌握控制的，干燥效果的优劣不仅会影响可纺性，而且为了干燥，往往需要耗用大量的能源，使生产成本增加，其它步骤如切粒、脱水、螺杆挤压熔融同样要耗取大量能源。
迄今为止，业界始终认为，在从聚乳酸聚合熔体到纤维制品的制备过程中，上述工艺环节中的任一环节是必不可少的，因而是没有捷径可走的。正是局限于这种传统思维的束缚，从而制约了用聚乳酸聚合熔体制备纤维制品的工业化进程。
发明内容
本发明的任务是要提供一种可有效地缩减工艺环节、节省使用设备、节约能源的聚乳酸聚合熔体直接制备纤维制品的方法。
本发明的任务是这样来完成的，一种聚乳酸聚合熔体直接制备纤维的方法，其是在聚合反应装置的出料泵的出料口与纺丝箱的进料口之间接续一被置于夹套中的熔体管道，在由出料泵将聚合反应装置聚合反应完成后所得到的聚乳酸聚合熔体直接经熔体管道送入纺丝箱的同时，向夹套内循环引入用于对熔体管道内的聚乳酸聚合熔体进行保温的导热介质，与此同时由纺丝箱对所引入的聚乳酸聚合熔体进行纺丝，得到纤维制品。
本发明所述的熔体管道自出料泵的出料口至纺丝箱的进料口之间的直线距离为≤200米。
本发明所述的纤维制品为聚乳酸长丝、聚乳酸短纤、聚乳酸长丝无纺布中的任意一种。
本发明所述的送入为连续送入。
本发明所述的纺丝箱的数量至少一个以上。
本发明所述的纺丝为连续纺丝。
本发明所述的夹套上延设有用于将导热介质引入到夹套腔内的介质引入接口和用于将导热介质引出夹套腔外的介质引出接口，介质引入、引出接口分别由介质引入、引出管连结到导热油炉上。
本发明所述的导热介质为导热油。
本发明所述的夹套的外壁上包覆有第一保温材料。
本发明所述的介质引入、引出管的外壁上包覆有第二保温材料。
本发明与已有技术相比，由于聚乳酸聚合熔体不需经水冷却步骤，因而不含有水，不需要对其干燥，避免了因干燥因素造成对可纺性的影响，既可保障可纺性，又可确保纤维制品的品质；由出料泵直接将聚乳酸聚合熔体经熔体管道引入纺丝箱纺丝，省去了已有技术中纷繁的诸如注带、水冷却、切粒、脱水、干燥、螺杆挤压熔融步骤，因此工艺过程十分简单便捷、设备投入少；由于不存在切粒、脱水、干燥、螺杆挤压熔融，因此可节约能耗三分之一以上，有益于降低纤维制品的成本。
图1为本发明举及的已有技术中的聚乳酸聚合熔体制备纤维制品的工艺流程图。
图2为本发明方法所及的位于夹套中的熔体管道连结于出料泵与纺丝箱上的一实施例示意图。
图3为本发明方法所及的位于夹套中的熔体管道连结于出料泵与纺丝箱上的另一实施例示意图。
具体实施例方式
实施例1请结合图2，在聚乳酸聚合反应装置1的出料泵2的出料口与纺丝箱8的进料口之间连结一被置于夹套5中的长度为即直线距180米的熔体管道4，夹套5上接续有用于将导热介质即导热油引入到夹套腔12中的介质引入接口3和用于将导热介质即导热油引出夹套腔12的介质引出接口11，介质引入、引出接口3、11分别与介质引入、引出管6、10连接，并且，介质引入、引出管6、10连接到导热油炉7上。在由出料泵2将聚合反应装置1聚合反应完成后所得到的温度在150℃-220℃范围的聚乳酸聚合熔体直接经熔体管道4送入纺丝箱8纺丝的同时，由导热油炉7将导热油加热至与聚乳酸聚合熔体等温的程度，并由介质引入管6经介质引入接口3引入到夹套腔12内，籍由导热油使熔体管道4内流动的聚乳酸聚合熔体在保温状态下以良好的流动性进入纺丝箱8，而夹套腔12中的导热油由介质引出接口11经介质引出管10回引至导热油炉7，构成对夹套腔12的循环连续加热，与此同时，由纺丝箱8将自熔体管道4引入的聚乳酸聚合熔体进行纺丝，具体是熔体进入已有技术中纤维生产行业所惯用的纺丝箱8内，经计量泵送入喷丝组件，经喷丝板小孔流出呈熔体细流，经空气冷却后，得到纤维制品9，即聚乳酸纤维制品。
对由本实施例所得到的纤维制品经后道工艺上油后连续被卷取至卷绕系统的筒子上，卷绕速度2500米/分以上，成为POY长丝纤维；卷绕速度1000米/分以下的，成为UDY长丝纤维，该纤维经加弹或牵伸处理后，得到可直接用于纺织面料的纤维成品。
在本实施例中，由于自出料泵2的出料口至纺丝箱8的进料口之间的直线距较大，即达到了180米，因此熔体管道4采用多节式连接，每一节熔体管道4各具一个介质引入、引出接口3、11；并且对每一节熔体管道4外的夹套5及介质引入、引出管6、10的表面分别包覆第一、第二保温材料13、14。此外，当纺丝箱8为二个或二个以上时，那么，熔体管道4扮演着总管的角色，在熔体管道4的出口处延接出或称分配出二根或二根以上的用于与相应数量的纺丝箱8的进料口连接的分支管。
实施例2请结合图3，自出料泵2将聚合反应装置1聚合反应完成后所得到的温度为175℃-185℃的聚乳酸聚合熔体直接经直线距为20米的熔体管道4送入纺丝箱8，夹套5内的导热油温度与聚乳酸聚合熔体温度相同，对由纺丝箱8纺得的纤维制品即聚乳酸纤维制品经后道工艺上油后，连续被喂入辊引至牵伸热辊经牵伸3-6倍后，连续被卷取到卷烧系统的筒子上成为FDY长丝或经空气变形处理为成为BCF长丝，可直接用于纺织面料、地毯的纤维制品。在本实施例中，由于自出料泵2的出料口至纺丝箱8的进料口之间的直线距离较短，仅为20米，因此，熔体管道4无需采用多节式连接。其余同对实施例1的描述。
实施例3由出料泵2将聚合反应装置1聚合反应所得到的温度为185℃的聚乳酸聚合熔体直接经直线距为100米的熔体管道4送入纺丝箱8，夹套5内的导热油的温度为185℃，对所得到的纤维制品9即聚乳酸纤维制品经后道工艺的导丝辊的作用下将纤维集束，然后经多辊牵伸、卷曲、热定型、切断、开毛、成为短纤维。该短纤维经纺纱后，用于纺织面料，也可直接用于纺织产品填充料或短纤无纺布生产，其余均同对实施例1的描述。
实施例4对所得到的纤维即聚乳酸纤维在一定压力的气流作用下，使纤维垂直向下拉伸，并被均匀地吸附在输送帘上，以一定的宽度和厚度进入热辊，经热轧卷取后，成为具有一定厚度和宽度的长丝无纺布或者进入水刺机水刺，经高压细流水刺烘干定型后，成为有一定厚度和宽度的长丝无纺布，用于医疗卫生用品及其它民用商品，其余均同实施例1。
由上述实施例1-4可知，对本发明所得到的纤维制品9即聚乳酸纤维制品经过后道的依需处理，能得到各种可降解的无损环境的纤维制品，尤其是，利用本发明方法制备纤维制品所耗用的能源仅为传统方法的三分之一，具有极致的节能意义，整个制备过程简短，能满足工业化量产要求。此外，上述实施例所及的熔体管道4是可以拐弯的，但总长度应尽可能地控制在≤200米范围内，因为跨度过长会增加夹套5中的导热油与熔体管道4内的聚乳酸聚合熔体热降解。申请人所推荐的本发明方法已经得到了量产印证，因而具有工业实用性。
权利要求
1.一种聚乳酸聚合熔体直接制备纤维的方法，其特征在于其是在聚合反应装置的出料泵的出料口与纺丝箱的进料口之间接续一被置于夹套中的熔体管道，在由出料泵将聚合反应装置聚合反应完成后所得到的聚乳酸聚合熔体直接经熔体管道送入纺丝箱的同时，向夹套内循环引入用于对熔体管道内的聚乳酸聚合熔体进行保温的导热介质，与此同时由纺丝箱对所引入的聚乳酸聚合熔体进行纺丝，得到纤维制品。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸聚合熔体直接制备纤维的方法，其特征在于所述的熔体管道自出料泵的出料口至纺丝箱的进料口之间的直线距离为≤200米。
3.根据权利要求1所述的聚乳酸聚合熔体直接制备纤维的方法，其特征在于所述的纤维制品为聚乳酸长丝、聚乳酸短纤、聚乳酸长丝无纺布中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的聚乳酸聚合熔体直接制备纤维的方法，其特征在于所述的送入为连续送入。
5.根据权利要求1所述的聚乳酸聚合熔体直接制备纤维的方法，其特征在于所述的纺丝箱的数量至少一个以上。
6.根据权利要求1所述的聚乳酸聚合熔体直接制备纤维的方法，其特征在于所述的纺丝为连续纺丝。
7.根据权利要求1所述的聚乳酸聚合熔体直接制备纤维的方法，其特征在于所述的夹套上延设有用于将导热介质引入到夹套腔内的介质引入接口和用于将导热介质引出夹套腔外的介质引出接口，介质引入、引出接口分别由介质引入、引出管连结到导热油炉上。
8.根据权利要求1或7所述的聚乳酸聚合熔体直接制备纤维的方法，其特征在于所述的导热介质为导热油。
9.根据权利要求1或7所述的聚乳酸聚合熔体直接制备纤维的方法，其特征在于所述的夹套的外壁上包覆有第一保温材料。
10.根据权利要求7所述的聚乳酸聚合熔体直接制备纤维的方法，其特征在于所述的介质引入、引出管的外壁上包覆有第二保温材料。
全文摘要
一种聚乳酸聚合熔体直接制备纤维制品的方法，属于高分子材料应用技术领域。其是在聚合反应装置的出料泵的出料口与纺丝箱的进料口之间接续一被置于夹套中的熔体管道，在由出料泵将聚合反应装置聚合反应完成后所得到的聚乳酸聚合熔体直接经熔体管道送入纺丝箱的同时，向夹套内循环引入用于对熔体管道内的聚乳酸聚合熔体进行保温的导热介质，与此同时由纺丝箱对所引入的聚乳酸聚合熔体进行纺丝，得到纤维制品。优点既可保障可纺性，又可确保纤维制品的品质；工艺过程十分简单便捷、设备投入少；可节约能耗三分之一以上，有益于降低纤维制品的成本。
文档编号D01D5/08GK1900389SQ20061004121
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月25日 优先权日2006年7月25日
发明者李振华 申请人:常熟市长江化纤有限公司