一种生产生物质聚酰胺56纤维的纺丝机及方法与流程

本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种生产生物质聚酰胺56纤维的纺丝机及方法。

背景技术：

在现有技术中，聚酰胺大部分采用石油化学法生产，但随着能源日益枯竭，石油的价格居高不下，导致生产成本越来越高，为了能减少生产成本，越来越多的人将目光投向了生物化学领域，采用生物法替代石油法来生产聚酰胺可以满足可持续生产的要求。现有的生产生物质聚酰胺56纤维的纺丝机大多采用其他类型短纤纺丝机改制而成，这样会导致生产出的生物质聚酰胺56纤维纺丝产品质量和性能不稳定。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种生产生物质聚酰胺56纤维的纺丝机及方法，用以解决现有技术中生产出的生物质聚酰胺56纤维纺丝产品质量和性能不稳定的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种生产生物质聚酰胺56纤维纺丝机，包括：

n个纺丝子系统，依次设置在所述纺丝机的机架上，每个所述纺丝子系统中按照丝束的行进方向依次设置有螺杆挤压机、熔体管道系统、m个纺丝箱、缓冷器部件、侧吹风冷却部件、甬道部件、相向油轮、导丝轮，所述螺杆挤压机与所述熔体管道系统连接，所述熔体管道系统与所述m个纺丝箱连接，每个所述纺丝箱中设置有p个纺织位，每个纺织位上设置有一个纺织组件，每个所述纺织组件与一个计量泵系统连接，每个所述计量泵系统包括两个计量泵，每个所述纺织组件的喷丝板下方设置有一个所述缓冷器部件，每个所述缓冷器部件下方设置有一个所述侧吹风冷却部件，每个所述侧吹风冷却部件下部连接一个所述甬道部件，每个所述甬道部件下部设置有一个所述相向油轮，每个相向油轮下方设置有一个所述导丝轮，其中，n为大于0的整数，m为大于0的整数，p为大于0的整数；

若干个导丝盘，所述n个纺丝子系统中的若干个所述导丝轮依次排列，每隔m个导丝轮设置有一个所述导丝盘，其中，m为大于0的整数；

喂入机，设置在依次排列的若干个导丝盘的最末端的导丝盘的一侧；

丝筒往复装置，设置在所述喂入机对应的位置处。

可选的，所述纺丝机还包括：

测量头，设置在每个所述纺丝子系统中的所述螺杆挤压机与所述熔体管道系统之间，所述测量头上设置有温度传感器和压力传感器，所述测量头内部设置有过滤环，用于对大于预设粒度的物料进行过滤。

可选的，所述纺丝机还包括：

单体抽吸部件，设置在每个所述纺丝子系统中的每个纺丝组件的喷丝板下方，所述单体抽吸部件通过高压水喷射抽吸单体，所述单体抽吸部件吸口处设置有电加热板。

可选的，所述卷绕系统还包括：

牵引机，设置在依次排列的所有所述导丝盘中位于末端的导丝盘与所述喂入机之间，所述牵引机包括8个上下交叉排列牵引辊。

可选的，所述螺杆挤压机为卧式螺杆挤压机。

可选的，每个所述纺丝子系统中的所述熔体管道系统包括连接所述m个纺丝箱的管道，所述管道内设置静态混合器元件，所述管道为夹套式结构。

可选的，所述纺丝箱为双层结构，采用可拆卸熔体管路模块式组合，所述纺丝箱上还设有熔体压力测点，以测量所述纺丝箱中纺丝组件的压力，所述纺丝箱中每个纺丝位的管线上设有熔体冷冻阀，所述纺丝箱外部设置有绝热材料作为充填物的保温罩。

可选的，所述计量泵中传动轴为可伸缩的，所述传动轴设有万向联轴节和安全销保护装置。

可选的，所述纺丝机还包括：

盛丝筒，所述丝筒往复装置放置在所述盛丝筒中。

第二方面，本发明提供了一种生产生物质聚酰胺56纤维的方法，应用于前述第一方面实施例中的纺织机，所述方法包括：

在每个纺丝子系统中，生物质聚酰胺56切片经该纺丝子系统的所述螺杆挤压机后熔融挤压成熔体；所述熔体经所述熔体管道系统进入m个所述纺丝箱进行混合搅拌后进入每个纺织位对应的所述计量泵系统，每个纺织位对应的所述计量泵系统将所述熔体供给至该纺织位的所述纺丝组件，所述熔体经该纺织位的所述纺丝组件的喷丝板喷出丝束；所述丝束经该纺织位的所述缓冷器部件后进入该纺织位对应的所述侧吹风冷却部件冷却，冷却后的丝束经过该纺织位对应的所述甬道部件后，通过该纺织位对应的所述相向油轮对所述丝束进行上油给湿；上油后的丝束进入该纺织位对应的导丝轮；

依次排列的所述n个纺丝子系统的若干个导丝轮对应的若干束丝束，若干束丝束通过对应的导丝盘送至最末端的导丝轮汇集成一束粗丝，所述粗丝通过喂入机喂入至所述丝筒往复装置，所述粗丝通过所述丝筒往复装置放置于盛丝筒。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

由于在本申请实施例的纺织机，设置了n个纺丝子系统，依次设置在纺丝机的机架上，每个纺丝子系统中按照丝束的行进方向依次设置有螺杆挤压机、熔体管道系统、m个纺丝箱、缓冷器部件、侧吹风冷却部件、甬道部件、相向油轮、导丝轮，螺杆挤压机与熔体管道系统连接，熔体管道系统与m个纺丝箱连接，每个纺丝箱中设置有p个纺织位，每个纺织位上设置有一个纺织组件，每个纺织组件与一个计量泵系统连接，每个计量泵系统包括两个计量泵，每个纺织组件的喷丝板下方设置有一个缓冷器部件，每个缓冷器部件下方设置有一个侧吹风冷却部件，每个侧吹风冷却部件下部连接一个甬道部件，每个甬道部件下部设置有一个相向油轮，每个相向油轮下方设置有一个导丝轮，每隔m个导丝轮设置有一个导丝盘，在依次排列的若干个导丝盘的最末端的导丝盘的一侧喂入机，丝筒往复装置设置在喂入机对应的位置处。这样，生物质聚酰胺56切片经螺杆挤压机后熔融挤压成熔体后经熔体管道系统通过进入纺丝箱进行混合搅拌，然后进入计量泵系统，计量泵系统将熔体供给至纺丝组件后通过喷丝板喷出丝束，丝束经缓冷器部件后进入侧吹风冷却部件冷却，冷却后的丝束经过甬道部件后，通过相向油轮对丝束进行上油给湿，上油后的丝束经过多个导丝轮后集成一束粗丝后送入喂入机，喂入机将粗丝喂入至丝筒往复装置，粗丝通过丝筒往复装置放置于盛丝筒，这样，可以有效保证生产出的聚酰胺56纤维的性能的稳定以及质量。

附图说明

图1为本申请实施例提供的生产生物质聚酰胺56纤维的纺丝机的结构示意图；

图2为图1中的纺丝子系统的局部放大图。

具体实施方式

在本申请实施例提供的技术方案中，通过提供一种生产生物质聚酰胺56纤维的纺丝机，用以解决现有技术中生产出的生物质聚酰胺56纤维纺丝产品质量和性能不稳定的技术问题。该纺织机包括：n个纺丝子系统，依次设置在所述纺丝机的机架上，每个所述纺丝子系统中按照丝束的行进方向依次设置有螺杆挤压机、熔体管道系统、m个纺丝箱、缓冷器部件、侧吹风冷却部件、甬道部件、相向油轮、导丝轮，所述螺杆挤压机与所述熔体管道系统连接，所述熔体管道系统与所述m个纺丝箱连接，每个所述纺丝箱中设置有p个纺织位，每个纺织位上设置有一个纺织组件，每个所述纺织组件与一个计量泵系统连接，每个所述计量泵系统包括两个计量泵，每个所述纺织组件的喷丝板下方设置有一个所述缓冷器部件，每个所述缓冷器部件下方设置有一个所述侧吹风冷却部件，每个所述侧吹风冷却部件下部连接一个所述甬道部件，每个所述甬道部件下部设置有一个所述相向油轮，每个相向油轮下方设置有一个所述导丝轮，其中，n为大于0的整数，m为大于0的整数，p为大于0的整数；若干个导丝盘，所述n个纺丝子系统中的若干个所述导丝轮依次排列，每隔m个导丝轮设置有一个所述导丝盘，其中，m为大于0的整数；喂入机，设置在依次排列的若干个导丝盘的最末端的导丝盘的一侧；丝筒往复装置，设置在所述喂入机对应的位置处。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例

本申请第一实施例提供一种生产生物质聚酰胺56纤维的纺丝机，该纺织机包括n个纺丝子系统，依次设置在纺丝机的机架上，每个纺丝子系统中按照丝束的行进方向依次设置有螺杆挤压机1，与螺杆挤压机1连接的熔体管道系统3，熔体管道系统3连接有m个纺丝箱4，每个纺丝箱4中设置有p个纺织位，每个纺织位上设置有一个纺织组件6，每个纺织组件6与一个计量泵系统5连接，每个计量泵系统包括两个计量泵，每个纺织组件6的喷丝板下方设置有一个缓冷器部件7，每个缓冷器7部件下方设置有一个侧吹风冷却部件9，每个侧吹风冷却部件9下部连接一个甬道部件10，每个甬道部件10下部设置有一个相向油轮11，每个相向油轮11下方设置有一个导丝轮12，其中，n为大于0的整数，m为大于0的整数，p为大于0的整数；

导丝盘13，n个纺丝子系统中的若干个导丝轮12依次排列，每隔m个导丝轮设置有一个导丝盘13，其中，m为大于0的整数；

喂入机17，设置在依次排列的若干个导丝盘13的最末端的导丝盘13的一侧；

丝筒往复装置，设置在喂入机对应的位置处。

具体的，图1为本实施例中的纺织机的结构示意图，图2为图1中的纺丝子系统的局部放大图，图1中的纺织机包括6个纺丝子系统，每个纺丝子系统包括4个纺织位，共计24位。每个纺丝子系统设置有2个纺丝箱4，每个纺丝箱4中设置有2个纺丝位，每个纺丝位设置有一个计量泵系统5，计量泵系统5包括两个计量泵，一个计量泵用于将纺丝箱的熔体抽入纺丝组件6，一个计量泵用于将纺丝组件6的熔体压出，每个纺丝位设置有一个纺丝组件，每个纺丝位对应设置有一个缓冷器部件7，缓冷器部件7设置在纺丝组件6的喷丝板与侧吹风冷却部件9之间，侧吹风冷却部件9下部连接甬道部件10，甬道部件10下部设置相向油轮11，每条甬道部件10下部还设置有导丝轮12。即每个纺丝位的纺丝组件6下方依次设置有缓冷器部件7、单体抽吸部件8、侧吹风冷却部件9、甬道部件10、导丝轮12。

图1中依次排列设置有24个导丝轮12，每隔2个导丝轮12设置有一个导丝盘13，共计设置12个导丝盘13。最右端的导丝盘13一侧设置有喂入机17，在喂入机17对应的位置处设置有盛丝筒19，丝筒往复装置20放置在盛丝筒19中。在具体实施过程中，纺织机的纺丝位个数可根据实际情况设定，在此，本申请不做限制。

具体的，在本事实施例中，螺杆挤压机1为卧式螺杆挤压机，螺杆挤压机包括交流电机、减速器、螺杆、套筒、加热温度控制系统、拖动调速控制系统，拖动调速控制系统采用压力闭环调速控制装置。螺杆可根据纺丝旦数、位数、和头数选用，由于纺制生物质聚酰胺56，故采用挤出量增加20％的大长径比的螺杆，螺杆直径的规格可选用105mm-170mm，长度和直径比l/d＝30。

生物质聚酰胺56切片从螺杆进料口进入螺杆挤压机1内，在螺杆各区加热和螺杆旋转挤压下，固体的切片被熔融挤压成熔体，并在机头建立一定的压力供计量泵5顺流注入用。螺杆挤压机1采用卧式结构,交流异步电机变频调速，由三角皮带拖动减速器，经减速器二级齿轮减速后驱动螺杆转动。螺杆还设置有多个加热区，每个加热区温度为240℃-280℃，在进料口设有冷却区以保证切片输送畅通,防止切片粘结。加热温控系统具有温度设定、控制、和显示功能。拖动调速控制系统采用压力闭环调速控制装置，设有压力上下限报警、停车，螺杆转速超速停车(如：超设定速度的15％)以及超温度上限停止加热等功能。生物质聚酰胺56切片经螺杆挤压机1熔融挤压成熔体。

进而，熔体流入设置在螺杆挤压机12与熔体管道系统3之间的测量头2，测量头2上设置有温度传感器和压力传感器，可以测量生物质聚酰胺56熔体的在线压力和温度参数，进而，螺杆挤压机1的加热温度控制系统可根据测量的参数进行参数调节，测量头2内部设置有过滤环，用于对熔体中大于预设粒度的物料进行过滤。

进而，熔体经测量头2过滤后进入熔体管道系统3，熔体管道系统3包括连接纺丝箱的管道，管道内设置静态混合器元件，管道为夹套式结构。熔体通过熔体管道系统3的管道分配至纺丝箱4。并且，由于管内设置静态混合器元件，可使熔体充分均化混合，以相等的停留时间和压力降输送到纺丝箱4中每一个纺丝位的纺丝泵入口，使各纺丝位的纺丝泵入口压力一致、从而保证计量的精度和优质的纤度。进一步，管道为夹套式结构，由热媒加热保温，保持在温度为270℃，熔体到每个纺丝位的滞留时间、温度、切变速率和压力分布必须均匀一致，管道内壁光洁，连接处无死角，防止存料降解，消除滞留点和死点。

进而，熔体通过管道系统3分配至纺丝箱4，本实施例中图1中的纺织机为24位纺织机，每隔两位设置一个纺丝箱4(2位/箱)，纺丝位距设置为1150mm，节距为1150mm。纺丝箱4为双层结构，采用可拆卸熔体管路模块式组合，取消熔体管接头，全部采用可拆卸熔体管路模块式组合，即提高流变性，减少停留时间，提高热效应，又可定期拆卸煅烧。上装式高压自封矩形组件、纺丝箱由热媒加热保温，控温精度±1℃。每只纺丝箱4上还设有熔体压力测点，以测量纺丝箱4中纺丝组件6的压力，纺丝箱4中每个纺丝位的管线上设有熔体冷冻阀，利用压缩空气冷却达到阻止管内熔体流动以便更换计量泵的目的。纺丝箱4外部设置有绝热材料作为充填物的保温罩保温。

进而，由于每个纺丝位配有计量泵系统5，可将纺丝箱4中的熔体利用高压连续地准确地供给纺丝组件6。计量泵系统5的排量为2x15cc/rev，电机功率为1.5kw。因为要求计量泵系统5有高精密的计量准确性，泵动传动轴是由永磁同步电机直联摆线针齿减速器驱动、变频调速，每个泵分别独立传动。传动轴可以伸缩，传动轴设有万向联轴节和安全销保护装置。

进一步，熔体通过计量泵系统5供给至纺丝组件6后，通过纺丝组件6中的喷丝板喷出丝束。纺丝组件6结构设计为双通道分配矩形结构，熔融的聚酰胺56通过左右进料口，均匀进入喷丝板，使从喷丝板喷出的丝束均匀，以此提高丝束的可纺性及丝束的均匀度。纺丝组件6的尺寸可设置为500mm×160mm，喷丝板为1000孔。

本实施例中的纺织机用于纺制生物质聚酰胺56纤维短纤，由于初生纤维的结构要求内外统一，同时为了防止聚酰胺56熔体的突然冷却，造成大分子键的交缠，影响成品丝的强度，所以在喷丝板下设置延迟却冷区，对应设置有缓冷器部件7，可以使聚酰胺56熔体暂时在240℃～280℃的热空气中保留一段时间，不至于迅速冷却。

喷丝板喷出的丝束经缓冷器部件7，还需要进入单体抽吸部件8，生物质聚酰胺56切片中含有一定量的单体和低聚物，这些单体和低聚物在高温下以气体形式随熔体从喷丝孔中逸出，受到侧吹风和环境温度的冷却作用，会结晶粘附在喷丝板和侧吹风冷却部件9的网板上，造成纺丝条件恶化，断头增加。所以，在喷丝板下方设置有单体抽吸部件8，单体抽吸部件8通过高压水喷射抽吸单体，单体抽吸部件8吸口处设置有电加热板，以保证单体不会冷却结晶堵塞抽吸口。

进一步，丝束经单体抽吸部件8抽吸单体后，需要经侧吹风冷却部件9进行冷却，由于生物质聚酰胺56纤维喷丝板孔数较多，单丝纤度和总纤度大，要求经侧吹风冷却部件9进行冷却，侧吹风冷却部件9可采用吹风面积：宽1030×长1700mm的侧吹风，主风道压力为500～800pa，风温通常控制在20℃～25℃。风速不匀率≤±9％，相对湿度75±5％，风速0.4～0.8m/s。

侧吹风冷却部件9安装在纺丝箱4下部，由空调系统向侧吹风冷却部件9提供稳定、清洁的冷却风。丝束出喷丝板后在很短的时间内由熔体细流变成塑状的单丝其结构发生变化。这种变化受侧吹风上部的空气流的速度、均匀性影响很大。风速在侧吹风室的横向上保持稳定一致，方向正确，而沿侧吹风高度方向上速度分布合理，保证丝束均匀一致的固化成形。在侧吹风冷却部件9进风口处设有风量调节阀，冷却风经水平抽屉式过滤器过滤，再经垂直多孔板、蜂窝板、多层金属网整流后水平吹出，垂直式与抽屉式过滤器均可取出清洗。

进而，丝束经侧吹风冷却部件9冷却后依次进入甬道部件10，丝束在甬道部件10内，可避免外界环境温度及风向的干扰，减小生物质聚酰胺56纤维的摆动。丝束通过甬道部件10后，通过面对面设置的相向油轮11进行上油给湿，增加纤维的抱合力，提高纤维的抗静电性能，减少纤维与设备、纤维与纤维之间的磨合力，提高纤维的后加工性能。

上油后的丝束进入卷绕系统，卷绕系统采用导轮式集束，即：卷绕系统包括每条甬道下部设置的导丝轮12，导丝轮12依次并排设置在每条甬道下，导丝轮的尺寸可以选用φ70×96mm。进而，第一条甬道的丝束绕过第1个导丝轮12后转向第2个导丝轮12。第二条甬道的丝束在第2个导丝轮12与第一条甬道的丝束汇集成一束，以此类推，多条甬道的丝束全部汇集至最后一个导丝轮12，汇集成一股粗丝。

进一步，在本实施例中的纺织机采用24位时，位距1150mm，走丝的路径较长，卷绕系统采用导丝盘13进行送丝，每两个导丝轮12间设置一个导丝盘13，导丝盘13采用主动传动进行单独拖动，并采用变频调速，可以达到每个导丝盘13送丝速度同步，确保丝束均匀达到牵引机15。导丝盘13的尺寸可以选用φ160×150mm。

在通过卷绕系统将多个甬道对应的丝束在最后一个导丝轮12汇集成一股粗丝后，需要补充油剂，增加总上油部件14对粗丝进行上油，上油后的粗丝进入牵引机15。牵引机15设置在依次排列的所有导丝盘13的末端的导丝盘13与喂入机17之间，牵引机15包括8个上下交叉排列牵引辊，牵引辊尺寸可以选用φ400×245mm。牵引机15用于控制丝束进入喂入机17的张力。由于初生纤维强度较低，伸长较大，而牵引速度又很高，牵引辊运转平稳无振动。为了防止缠辊，牵引辊表面光滑，还附有装缠辊检测装置，一旦缠辊立即发出讯号，以便及时处理。

进而，牵引机15将粗丝送入喂入机17，牵引机15与喂入机17间设置有喂入导向轮16，粗丝在通过牵引机15后，通过喂入导向轮16变向至喂入机17，喂入机17为啮合式结构。啮合式喂入机为一对模数相等的齿轮，由该两齿轮的啮合来握住粗丝喂给至丝筒往复装置20。

在喂入机17与丝筒往复装置20还设置有自动补油部件18，对粗丝进行进一步上油，以减少摩擦。丝筒往复装置20放置在盛丝筒19中，丝筒往复装置20包括空筒输送机、往复机、丝束切断机、摆丝机、满筒滑道及控制系统。丝筒纵向往复速度范围为3～10米/分，丝筒横向往复速度为0.5～2.5米/分，输出速度为8米/分。采用本实施例中的纺织机可以纺制纤维规格为1.5d～5.0d的生物质聚酰胺56短纤维。

本申请第二实施例提供一种生产生物质聚酰胺56纤维的方法，应用于前述第一实施例中的纺织机，所述方法包括：

在每个纺丝子系统中，生物质聚酰胺56切片经该纺丝子系统的所述螺杆挤压机后熔融挤压成熔体；所述熔体经所述熔体管道系统进入m个所述纺丝箱进行混合搅拌后进入每个纺织位对应的所述计量泵系统，每个纺织位对应的所述计量泵系统将所述熔体供给至该纺织位的所述纺丝组件，所述熔体经该纺织位的所述纺丝组件的喷丝板喷出丝束；所述丝束经该纺织位的所述缓冷器部件后进入该纺织位对应的所述侧吹风冷却部件冷却，冷却后的丝束经过该纺织位对应的所述甬道部件后，通过该纺织位对应的所述相向油轮对所述丝束进行上油给湿；上油后的丝束进入该纺织位对应的导丝轮；

依次排列的所述n个纺丝子系统的若干个导丝轮对应的若干束丝束，若干束丝束通过对应的导丝盘送至最末端的导丝轮汇集成一束粗丝，所述粗丝通过喂入机喂入至所述丝筒往复装置，所述粗丝通过所述丝筒往复装置放置于盛丝筒。

具体的，生产生物质聚酰胺56纤维的方法已在第一实施例中进行完整清楚的描述，可参见第一实施例，在此，本申请不做赘述。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。