PLA纖維熔融紡絲工藝

PLA家居等領(lǐng)域，但由于其原料大都取自石油、煤炭等不行再生資源，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爭論的方向。近年來，隨著聚乳酸〔PLA〕纖維聚合工藝的局部成熟，它被認(rèn)為是最具進(jìn)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(shí)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、精彩的回彈性及懸垂性。PLAPOY－DT適當(dāng)改造后可以工業(yè)化生產(chǎn)，已經(jīng)成為PLA。浙江上虞天龍化纖通過北京中麗POY設(shè)備，已成功開發(fā)生產(chǎn)了50D、98DPLAPLA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。一、 設(shè)備北京中麗POY紡絲試驗(yàn)線，日本湯淺導(dǎo)絲系統(tǒng)，山西晉中改造的平行牽伸機(jī)〔KV505〕。原料LargillDow公司生產(chǎn)的PLA日本竹本公司生產(chǎn)的POY工藝→POY卷繞→熱盤拉伸→DT二、 工藝探討切片枯燥像PETPLA切片必需經(jīng)過枯燥處理后才能進(jìn)展熔融紡絲。生水解而產(chǎn)生降解，造成分子量大幅下降，從而嚴(yán)峻影響成品纖維的品質(zhì)，因此紡絲前要嚴(yán)格把握PLA〔<50×106〕。不當(dāng)引起的分子量損失將給正常的熔融紡絲帶來困難。55dtex24fPLAPLA片的含水率最好在30ppm適用的枯燥條件為：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枯燥；由于其熔點(diǎn)和玻璃化溫度較低，枯燥溫度可把握在1206h60℃。48fPLA55dtex24f3～4℃，枯燥時(shí)間可略短。熔融紡絲PLA纖維具有同PET纖維相像的物理特性，不僅具有高結(jié)晶性，還具有相像的透亮性。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(qiáng)度，且無需特別的設(shè)備和操作工藝，應(yīng)用常規(guī)的加工工藝便可進(jìn)展紡絲。但 PLA纖維不同于芳香酯的PET，其熔點(diǎn)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沖突。例如可用于紡絲成形的PLA10PETPLA確定的紡絲溫度，但PLA物料在高溫下，尤其是經(jīng)受較長時(shí)間的相對高溫時(shí)極易發(fā)生熱降解，因此造成PLA續(xù)共沸除水直接縮聚合成的成纖PLA分子量可達(dá)30萬以上”，為PLA纖維的品質(zhì)和可紡性供給了根底。熔體流變性好的狀況下，需要設(shè)定較低的紡絲溫度。從紡絲實(shí)例看，冷卻區(qū)設(shè)41℃，螺桿各區(qū)溫度把握在205～212℃，而聯(lián)苯加熱氣相溫度把握在210～213〔為便于低溫把握，必需用低沸點(diǎn)聯(lián)苯〕；從生產(chǎn)實(shí)例看，熔體度較低時(shí)，毛絲、斷頭嚴(yán)峻，生頭困難。同時(shí)，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，以削減熔體在螺桿的回流，從而削減熔體在高溫區(qū)的停留時(shí)間，削減熔體熱降解的程度，進(jìn)而降低纖維成品質(zhì)量特別是強(qiáng)度指標(biāo)的下降。55dtex／24fPLA108dtex／48f2～3℃，而紡絲箱溫度低1～2℃左右。紡絲組件PLA流淌現(xiàn)象。由于在剪切應(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)象而沿熔體流淌取向，表現(xiàn)出預(yù)取向性，從而使體系解纏并使大分子鏈彼PLA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的沖突，實(shí)現(xiàn)紡絲的順當(dāng)進(jìn)展。通過試紡比較，覺察24f和48f噴絲板在孔徑適當(dāng)降低而長徑比同步提高的狀況下〔φ 0.25調(diào)整為φ 0.18～φ 整前有明顯改善的趨勢。的大分子彈回最低能態(tài)處需確定的松馳時(shí)間，為了取得大分子的凈伸展或凈取向效果，剪切速率必需大于大分子的松馳速率。在紡絲時(shí)，調(diào)整后的孔徑和長徑比有利于剪切速率的加強(qiáng)，從而為紡絲穩(wěn)PLA2.3～3.0PET2.0～2.524f48f20%～35%的金屬砂，跟海砂分層混裝，在可紡性一樣的狀況下降低初始壓力。實(shí)測組件的初始壓力要小2.0Mpa～2.5Mpa尚可，斷頭較少，組件滴漿能有效把握。速率和卷繞超喂Mezghani 的條件下進(jìn)展的PLA紡絲的爭論說明：從紡絲速率〔0～5000m/min〕PLA力學(xué)性能的影響來看，初生纖維的結(jié)晶度隨紡絲速率的增加呈線性增加趨勢，3000m/min初生纖維的結(jié)晶度和力學(xué)性能有所下降。這是由于隨著紡絲速率的增加，初生纖維的拉伸形變速度梯度變大，即初生纖維的聲速取向因子變大，從而使拉伸強(qiáng)度等增加；而較高的紡絲速率會(huì)導(dǎo)致分子取向并使纖維發(fā)生誘導(dǎo)結(jié)晶，過高的紡絲速率使PLA晶不完全。在生產(chǎn)過程中，為保證繞應(yīng)力在紡絲過程中得到準(zhǔn)時(shí)有效地消退，有效把握卷繞張力是關(guān)鍵。另外，由于PLA纖維的玻璃化溫度較低，易造成卷繞過程中應(yīng)力松馳加劇，使纖維沿軸向發(fā)生確定尺寸的收縮。在盡可能保證卷繞穩(wěn)定的狀況下，適當(dāng)增子的接觸壓力，可以得到優(yōu)質(zhì)的大卷裝絲。55dtex／24fPLA8～122.0%〔PET〕，以實(shí)現(xiàn)外表成形和卷繞張力的平衡；紡108dtex／48fPLA55dtex／24f拉伸溫度、速度PETPLA發(fā)生脆性斷裂，隨著拉伸溫度的提高，塑性變形越來越明顯，PLA纖維構(gòu)造單元包括鏈段和大分子的活動(dòng)性隨溫度上升而增大。同時(shí)，隨著溫度的提高，一方面由于伸直鏈段的數(shù)目增多，而折疊鏈段的數(shù)目削減；另一方面，由于拉伸過程中發(fā)生了結(jié)晶，片晶之間的連接鏈相應(yīng)增加，從而提高了 PLA纖維的強(qiáng)度和抗拉性，表現(xiàn)在纖維的物理性能上是纖維的斷裂強(qiáng)度明顯增大，斷裂伸長率也增加。從試紡狀況看：當(dāng)拉伸溫度高于75℃時(shí)，PLA象根本消退；但溫度過高，結(jié)晶速度和拉伸應(yīng)力上升過快，解取向增大，有效取向反而削減，導(dǎo)致拉伸不能正常進(jìn)展。實(shí)踐說明，拉伸溫度宜在80～85℃。裂強(qiáng)度及取向度均向有利于成纖的方向進(jìn)展；但速度過低，易產(chǎn)生緩慢流淌，導(dǎo)致纖維的拉伸應(yīng)力缺乏，未能破壞不穩(wěn)定構(gòu)造，使分子鏈取向未向有利于成纖的方向進(jìn)展，造成斷裂強(qiáng)度下降而伸長增大。55dtex／24f108dtex/48fPLA680m/min108dtex／48f55dtex／24f1～2℃10～20m/min拉伸倍率伸長有所降低。這是由于在拉伸過程中，纖維無定形區(qū)域的大分子鏈構(gòu)造發(fā)生不同程度的取向，同時(shí)不完善的結(jié)晶構(gòu)造也可能發(fā)生確定的重排。隨著拉伸的進(jìn)展，拉伸倍率增大，纖維取向度提高，纖維的雙折射率增大；由于分子取向誘導(dǎo)了大分子結(jié)晶，結(jié)晶度和密度增加，使拉伸絲的楊氏模量和斷裂強(qiáng)度增加；而斷裂伸長由于纖維大分子伸展力氣的下降而下降，從而使纖維穩(wěn)定性提高。但過大的拉伸倍率易破壞分子的鏈段聯(lián)接，從而產(chǎn)生大面積毛絲而導(dǎo)致絲束纏輥，難以順當(dāng)拉伸。從試紡狀況來看，穩(wěn)定張力、將熱拉伸均勻的一區(qū)的拉伸1.012POY1是相關(guān)工藝調(diào)整后紡制的PLA纖維經(jīng)拉伸后的物檢指標(biāo)。表1 指 標(biāo)55dtex／24f108dtex／48f纖度〔dtex〕55.40108.20CV〔%〕 0.76 0.66纖度偏差〔%〕 0.57 0.28斷襲強(qiáng)度〔cN/dtex〕 3.72 3.85CV〔%〕 2.97 3.42斷裂伸長率〔%〕28.20 2