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《PLA纖維熔融紡絲生產(chǎn)工藝 探討》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、PLA纖維熔融紡絲生產(chǎn)工藝探討合成纖維在紡織纖維中所占比重較高，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、服飾、家居等領(lǐng)域，但由于其原料大都取自石油、煤炭等不可再生資源，且使用后難降解，易造成污染，因此，可降解、再生的“綠色環(huán)?！崩w維材料成為今后合成纖維研究的方向。近年來，隨著聚乳酸（PLA）纖維聚合工藝的局部成熟，它被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的“綠色環(huán)?！崩w維之一，它具有良好的生物降解性和循環(huán)再生性，同時又具有芯吸導(dǎo)濕性、良好的抗紫外線性和耐菌性、優(yōu)良的阻燃性、出色的回彈性及懸垂性。PLA纖維POY—DT技術(shù)由于工藝路線簡單、成本低、污染小，且常規(guī)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改造后可以
2、工業(yè)化生產(chǎn)，已經(jīng)成為PLA纖維的一大生產(chǎn)方向?！ ≌憬嫌菪绿忑埢w有限公司通過北京中麗POY紡絲線及山西晉中改造的平行牽伸機設(shè)備，已成功開發(fā)生產(chǎn)了50D、98D系列PLA長絲纖維，較大程度地克服了PLA可紡性差、易水解、紡絲成形溫度窄等技術(shù)難題，提高了纖維織物的檔次。本文將結(jié)合生產(chǎn)實例對PLA纖維的生產(chǎn)工藝作一定探討?！ ∫弧⑸a(chǎn)實例 設(shè)備北京中麗POY紡絲試驗線，日本湯淺導(dǎo)絲系統(tǒng)，山西晉中改造的平行牽伸機（KV505）。 原料美國LargillDow公司生產(chǎn)的PLA切片，日本竹本公司生產(chǎn)的POY油劑?！ 」に嘝LA切片→干燥→螺桿擠壓→預(yù)過濾
3、→紡絲箱→冷卻上油→POY卷繞→熱盤拉伸→DT纖維 二、工藝探討 1.切片干燥 像PET一樣，PLA切片必須經(jīng)過干燥處理后才能進(jìn)行熔融紡絲。PLA屬聚酯類產(chǎn)品，由于其聚合物在活躍和潮濕的環(huán)境中會通過酯鍵斷裂發(fā)生水解而產(chǎn)生降解，造成分子量大幅下降，從而嚴(yán)重影響成品纖維的品質(zhì)，因此紡絲前要嚴(yán)格控制PLA聚合物的含水率（<50×10-6）。PLA切片干燥后含水率與干切片特性粘度的控制尤為重要，因為含水率控制不當(dāng)引起的分子量損失將給正常的熔融紡絲帶來困難。 從生產(chǎn)試制55dtex／24fPLA纖維的工藝來看，長絲生產(chǎn)要求PLA干切片的含水率最好在30
4、ppm以下。適用的干燥條件為：結(jié)晶溫度控制在105℃左右，切片經(jīng)過脈動閥板和兩兩隔開的結(jié)晶熱風(fēng)循環(huán)通道的氣流；再由氧化鋁分子篩脫濕器和夾套式閉式熱空氣干燥；由于其熔點和玻璃化溫度較低，干燥溫度可控制在120℃左右，干燥時間6h以上，實現(xiàn)露點溫度60℃。而從108dtex／48fPLA纖維的試紡情況來看，其預(yù)結(jié)晶和干燥溫度可比55dtex／24f的略高3～4℃，干燥時間可略短?！ ?.熔融紡絲 PLA纖維具有同PET纖維相似的物理特性，不僅具有高結(jié)晶性，還具有相似的透明性。由于具有高結(jié)晶性和高取向性，PLA纖維具有高耐熱性和高強度，且無需特殊的設(shè)備和
5、操作工藝，應(yīng)用常規(guī)的加工工藝便可進(jìn)行紡絲。但PLA纖維不同于芳香酯的PET，其熔點175℃（由差示掃描量熱DSC法測定）與PET的260℃差距較大，且熔融紡絲成形較PET困難，主要表現(xiàn)在PLA的熱敏性和熔體高粘度之間的矛盾。例如可用于紡絲成形的PLA相對分子量達(dá)10萬左右，但其熔體粘度遠(yuǎn)高于PET熔體的粘度。要使PLA在紡絲成形時具有較好的流動性和可紡性，必須達(dá)到一定的紡絲溫度，但PLA物料在高溫下，尤其是經(jīng)受較長時間的相對高溫時極易發(fā)生熱降解，因此造成PLA熔融成形的溫度范圍極窄。目前有文獻(xiàn)報道“連續(xù)共沸除水直接縮聚合成的成纖PLA分子量可達(dá)30萬
6、以上”，為PLA纖維的品質(zhì)和可紡性提供了基礎(chǔ)?！ ∮捎赑LA聚合物的熱穩(wěn)定性較差，為避免較大量的聚合物熱降解，在保證熔體流變性好的情況下，需要設(shè)定較低的紡絲溫度。從紡絲實例看，冷卻區(qū)設(shè)定為41℃，螺桿各區(qū)溫度控制在205～212℃，而聯(lián)苯加熱氣相溫度控制在210～213℃為宜（為便于低溫控制，必須用低沸點聯(lián)苯）；從生產(chǎn)實例看，熔體溫度宜控制在216℃以內(nèi)，高于216℃時，預(yù)取向纖維拉伸較為困難，而當(dāng)該溫度較低時，毛絲、斷頭嚴(yán)重，生頭困難。同時，在保證均壓和纖維均勻擠出的前提下，可降低預(yù)前壓力到7.5Mpa，以減少熔體在螺桿的回流，從而減少熔體在高溫區(qū)
7、的停留時間，減少熔體熱降解的程度，進(jìn)而降低纖維成品質(zhì)量特別是強度指標(biāo)的下降。從55dtex／24fPLA纖維的試紡情況來看，其螺桿各區(qū)的溫度比108dtex／48f的可略低2～3℃，而紡絲箱溫度低1～2℃左右?！ ?.紡絲組件 由于PLA熔體的表觀剪切粘度隨剪切速率的增大而下降，表現(xiàn)為切力變稀流動現(xiàn)象。因為在剪切應(yīng)力的作用下，大分子構(gòu)象發(fā)生變化，長鏈分子偏離平衡構(gòu)象而沿熔體流動取向，表現(xiàn)出預(yù)取向性，從而使體系解纏并使大分子鏈彼此分離，導(dǎo)致PLA熔體的表觀剪切粘度下降。因此，必須通過加強剪切來降低其表觀粘度，進(jìn)而解決PLA聚合物熱敏性和熔體高粘度之間
8、的矛盾，實現(xiàn)紡絲的順利進(jìn)行?！ ⊥ㄟ^試紡比較，發(fā)現(xiàn)24f和48f噴絲板在孔徑適當(dāng)降低而長徑比同步提高的情況下
