一种柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝方法及其纺丝装置与流程

1.本发明属于功能性纤维制备技术领域，具体涉及一种柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝方法及其纺丝装置。


背景技术：

2.纺丝是一种人工合成纺织技术，主要是将高分子化合物熔化成熔体后由喷丝头细孔喷出制成丝线的工艺。
3.目前现有的纺丝手段大多采用计量泵将熔体定量不断的从丝孔中喷出，喷出后在低温的水、凝固液或空气中冷却固化，生成初生纤维。例如常见的聚酯纤维、聚酰胺纤维、氨基酸纤维均是采用以上方法纺丝。
4.植物蛋白氨基酸纤维取自于自然、可自然降解，同时它可以像绿色植物一样抵抗紫外线、涵养水分并产生负氧离子，同时具有护肤塑身功效等，是一种新型健康环保的功能性纤维。植物蛋白氨基酸纤维的形态结构与普通纯黏胶纤维相似，但是纵向沟槽更深，横截面锯齿形更明显；而植物蛋白提取物中的亲水性极性基团提高了植物蛋白氨基酸纤维的吸湿能力，对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌具有优良的抑菌效果。此外，氨基酸纤维可与棉纤维、tencel纤维、modal纤维、竹纤维、羊毛及绢丝等按一定比例混合，采用纺纱工艺制成氨基酸纤维系列纱线。
5.但是已有的纺丝设备大多只能针对某一特定类型的纤维进行纺丝，当需要生产其他类别的纤维时，由于纤维的直径并不相同，又因为从喷头喷出的纤维流体需要快速冷却才能保证纤维连续成型为丝状，冷却过程中所需要的冷水流量也不相同，故需要开发一种新型设备，能够适应不同直径和冷却要求的设备。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝方法及其纺丝装置，以解决上述背景技术中提出纺丝直径可调，冷却环境能适应性改变的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝方法，包括如下步骤：
9.步骤一，熔体制备，将富含氨基酸纤维的高分子化合物制成原料熔体，富含氨基酸纤维的高分子化合物包括杏仁蛋白复合纤维和聚乙烯醇；
10.步骤二，定量装罐，将步骤一中制备好的原料熔体按照规定的体积灌入到料桶中待用；
11.步骤三，预运行排空，启动纺丝装置将管道中的空气排出，在排出空气后调节喷头结构至预设的纺丝直径工位；
12.步骤四，纺丝截取，检查成型纺丝的直径，将预运行过程中产生的纺丝截断并取出。
13.作为本发明进一步的方案：所述步骤二中的料桶为保温材质所制。
14.此外，本发明还提供了一种柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝装置，包括底座和与所述底座固定的水槽，还包括：
15.送料结构，所述送料结构设置在所述底座上，且所述送料结构与安装在所述底座上用于盛装原料熔体的料桶连接，所述送料结构与所述料桶配合可将料桶中的熔体定量送至水槽内；
16.冷却机组，所述冷却机组与所述送料结构连接，所述冷却机组用于在所述送料结构定量从所述料桶中向所述水槽内送熔体时，通过向所述水槽中注入流动的冷水对水槽中的熔体冷却；
17.以及喷头结构，所述喷头结构通过料管与所述料桶连通，所述喷头结构设置在所述水槽内，所述喷头结构同所述送料结构配合使熔体呈细流状流入水槽内。
18.作为本发明进一步的方案：所述送料结构与所述冷却机组之间通过变速机构连接，所述喷头结构内设置有用于控制所述喷头结构导通横截面的调节组件，所述调节组件与所述变速机构均连接控制结构，所述变速机构可对所述冷却机组单位时间向所述水槽中注入的冷水量调节。
19.作为本发明再进一步的方案：所述喷头结构包括同所述料管连通的喷头外壳，所述喷头外壳内密封转动设置有密封盘，所述密封盘上圆周等距设置一组丝孔，在所述喷头外壳上设置有多组丝孔；
20.其中，所述密封盘上固定有同所述控制结构转动连接的拨杆，在所述喷头外壳上开设有供所述拨杆穿过的穿槽。
21.作为本发明再进一步的方案：所述送料结构包括转动安装在所述底座上的丝杠、螺纹连接在所述丝杠上的螺套、与所述螺套固定的推杆、以及固定在所述底座上并与所述推杆滑动套合的滑杆；
22.所述料桶的端部开有圆孔，所述推杆穿过所述圆孔与密封滑动设置在所述料桶内的密封塞固定，所述丝杠的一端同安装于所述底座上的动力设备输出端连接。
23.作为本发明再进一步的方案：所述水冷机组包括安装在所述底座上的液泵，所述液泵的出水端连接有水管，在所述水槽靠近喷头结构的一侧上开设有供所述水管穿过的出水口；
24.所述变速机构连接所述液泵的中心轴。
25.作为本发明再进一步的方案：所述控制结构包括固定在所述底座上的驱动缸、与所述驱动缸滑动配合的缸杆、通过弹性套合件与所述缸杆连接的调节杆；
26.所述拨杆的上部同所述调节杆转动连接，在所述底座上固定有安装板，所述安装板上固定有同所述调节杆滑动套合的滑套；驱动缸安装在立板上，立板固定在所述底座上。
27.作为本发明再进一步的方案：所述底座上转动安装有一号轴件，一号轴件转动套设在固定于所述底座上的支撑座上，且所述一号轴件通过第一皮带连接所述变速机构；
28.所述一号轴件端部固定有被动伞齿轮，丝杠上固定有同所述被动伞齿轮啮合的主动伞齿轮。
29.作为本发明再进一步的方案：所述变速机构包括一端通过轴承转动设置在所述安装板上的二号轴件，所述二号轴件的另一端通过另一轴承转动安装有摆动件，所述摆动件的上部同所述调节杆转动连接；
30.所述第一皮带连接所述二号轴件，在所述摆动件的下部转动安装有三号轴件，所述三号轴件上固定安装有摆齿轮，所述三号轴件通过第二皮带连接二号轴件；在所述底座上分别转动连接有小齿轮和大齿轮，小齿轮上固定有四号轴件，所述大齿轮和四号轴件分别通过第五皮带和第三皮带连接五号轴件；
31.所述五号轴件转动安装在所述摆动件上并与所述二号轴件同轴，所述五号轴件通过第四皮带连接所述液泵的中心轴。
32.作为本发明再进一步的方案：所述弹性套合件包括与所述缸杆固定的空心杆和设置在所述空心杆内的压簧，所述立板上固定有同所述空心杆滑动套合的卡套，所述调节杆的端部设置有凸起，所述凸起滑动嵌合在所述空心杆内并与所述压簧抵接。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用送料结构与冷水机组连通实现送料的同时向水槽中灌冷水冷却，而且与料桶连通的喷头结构上还设置了可以调节的密封盘，能够对从喷头喷出的细流状熔体直径调节，在调节细流状熔体的直径时通过变速机构自动对冷水机组中的液泵排量作适应性调整，使得同一设备可适用多种纺丝产品的生产，不会造成冷水浪费。
附图说明
34.图1为柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝装置的结构示意图。
35.图2为柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝装置的俯视结构示意图。
36.图3为图2中a处的局部放大图。
37.图4为柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝装置的前视结构示意图。
38.图5为图4中b处的局部放大图。
39.图6为柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝装置拆除底座后的结构示意图。
40.图7为图6中c处的局部放大图。
41.图8为柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝装置的局部拆解图。
42.图9为图8中d处的放大图。
43.图10为柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝装置中变速机构的部分结构图。
44.图11为图10中拆除皮带后的部分结构示意图。
45.图中：1
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底座；2
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动力设备；3
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丝杠；4
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螺套；5
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推杆；6
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滑杆；7
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密封塞；8
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料桶；9
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阀门；10
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料管；11
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加料斗；12
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喷头结构；13
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水槽；14
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主动伞齿轮；15
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被动伞齿轮；16
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一号轴件；17
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支撑座；18
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第一皮带；19
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二号轴件；20
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安装板；21
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第二皮带；22
‑
三号轴件；23
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摆动件；24
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摆齿轮；25
‑
小齿轮；26
‑
四号轴件；27
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第三皮带；28
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五号轴件；29
‑
第四皮带；30
‑
液泵；31
‑
水管；32
‑
出水口；33
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大齿轮；34
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第五皮带；35
‑
驱动缸；36
‑
缸杆；37
‑
空心杆；38
‑
卡套；39
‑
压簧；40
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调节杆；41
‑
密封盘；42
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喷头外壳；43
‑
穿槽。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.本发明实施例中，一种柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝方法，包括如下步骤：
48.步骤一，熔体制备，将富含氨基酸纤维的高分子化合物制成原料熔体；其中，富含氨基酸纤维的高分子化合物包括杏仁蛋白复合纤维和聚乙烯醇；由于杏仁蛋白中富含氨基酸，因此纤维具有很好的亲肤性能；
49.步骤二，定量装罐，将步骤一中制备好的原料熔体按照规定的体积灌入到料桶中待用；
50.步骤三，预运行排空，启动纺丝装置将管道中的空气排出，在排出空气后调节喷头结构至预设的纺丝直径工位；
51.步骤四，纺丝截取，检查成型纺丝的直径，将预运行过程中产生的纺丝截断并取出。
52.原料熔体在制备的过程中，用杏仁蛋白和碱溶液混合，例如氢氧化钠溶液，对该混合物进行接枝处理；再用水洗的聚乙烯醇水洗与接枝后的杏仁蛋白混合溶液配制纺丝液，过程中添加接枝助剂，得原料原液；最后对原液过滤并脱泡处理并保持温度为97℃，装入料桶内。
53.作为详细的说明，杏仁蛋白复合纤维是将纯度为80％的杏仁蛋白粉与浓度为30％的氢氧化钠溶于水中，混合物保证ph值为10.5，调整蛋白浓度为25％，升温至50℃保存4小时，再升温至96℃并重新调节ph值至9进行接枝；
54.将接枝后的杏仁蛋白溶液与聚乙烯醇溶液按照重量比30:70的比例制备纺丝原材料，与接枝助剂混合保证浓度为16％
‑
16.5％，接枝助剂的重量百分比控制在0.05％以内，接枝助剂优选为烷基酚聚氧乙烯醚；
55.在接枝处理时保持接枝温度为80℃；
56.纺丝原材料接枝处理后过滤进行脱泡处理，脱泡处理后过1000目筛，脱泡温度为92
‑
97℃，脱泡8
‑
14小时，再过1250目筛二级过滤得温度为93
‑
95℃的纺丝熔体。
57.在本发明实施例中，通过可调节的喷头结构使得纺丝的直径可调，另外，在预运行过程中可以增加喷头的流量，减少预运行时间，提高生产率。
58.作为本发明的一种实施例，所述步骤二中的料桶为保温材质所制；
59.采用具有保温材质的料桶可保证原料熔体在料桶内不会因为失热凝固，保证熔体的流动性。
60.请参阅图1～11，一种柔软养肤的氨基酸纤维的纺丝装置，包括底座1和与所述底座1固定的水槽13，还包括：
61.送料结构，所述送料结构设置在所述底座1上，且所述送料结构与安装在所述底座1上用于盛装原料熔体的料桶8连接，所述送料结构与所述料桶8配合可将料桶8中的熔体定量送至水槽13内；
62.冷却机组，所述冷却机组与所述送料结构连接，所述冷却机组用于在所述送料结构定量从所述料桶8中向所述水槽13内送熔体时，通过向所述水槽13中注入流动的冷水对水槽13中的熔体冷却；
63.以及喷头结构12，所述喷头结构12通过料管10与所述料桶8连通，所述喷头结构12设置在所述水槽13内，所述喷头结构12同所述送料结构配合使熔体呈细流状流入水槽13内；
64.需要说明的是，所述料桶8上设置有带盖的加料斗11，在所述料桶8与所述料管10的连接处设置有阀门9，送料结构和料管10分别设置在所述料桶8的两侧，阀门9具体是压力阀。
65.在本发明实施例中，在使用时，先通过加料斗11向料桶8内注入熔体，然后盖上加料斗11上的盖子，保持料桶8内部密封；
66.通过送料结构将料桶8中的熔体通过阀门9送入到料管10中，料管10中的熔体通过喷头结构12呈细流状送入到水槽13内，同时送料结构带动冷却机组工作，不断向水槽13内送入流动的冷水，对从喷头结构12喷出的细流状熔体降温，使细流状熔体在极短的时间内凝固成丝状物。
67.作为本发明的一种实施例，所述送料结构与所述冷却机组之间通过变速机构连接，所述喷头结构12内设置有用于控制所述喷头结构12导通横截面的调节组件，所述调节组件与所述变速机构均连接控制结构，所述变速机构可对所述冷却机组单位时间向所述水槽13中注入的冷水量调节。
68.在本发明实施例中，由于纺丝的直径并不是统一的，因此，当需要改变纺丝直径时，需要对喷头结构12喷出的细流状熔体的直径改变，当直径变大时，对冷却环境要求较高，此时，可通过变速机构调整冷却机组注冷水的量，从而熔体从喷头结构12中喷出时也能在极短的时间内冷却凝固；
69.相反的，当细流状的熔体直径变小时，所需要的吸热量并不是很大，此时如不改变冷却机组的冷水注入量，则会造成冷水浪费，且增加冷却机组的负载；
70.注意的是，纺丝时所使用的冷水是需要预先处理冷却的，因此，浪费冷水时必然还会涉及其他方面的成本提升。
71.作为本发明的一种实施例，请参阅图8和图9，所述喷头结构12包括同所述料管10连通的喷头外壳42，调节组件包括密封盘41，所述密封盘41密封转动设置在所述喷头外壳42内，所述密封盘41上圆周等距设置一组丝孔，在所述喷头外壳42上设置有多组丝孔；
72.其中，所述密封盘41上固定有同所述控制结构转动连接的拨杆，在所述喷头外壳42上开设有供所述拨杆穿过的穿槽43；
73.详细来说，喷头外壳42上的多组丝孔之间间断设置，且不同组丝孔的直径不同；
74.作为列举说明，详见附图8和附图9，附图中，喷头外壳42上设置有两组丝孔，且呈圆周45
°
间隔设置，而密封盘41上设置一组丝孔，呈圆周90
°
设置。
75.在本发明实施例中，控制结构可带动拨杆在穿槽43内摆动，从而带动密封盘41在喷头外壳42内转动，当密封盘41中较小孔径的丝孔与喷头外壳42上的丝孔对齐时，从喷头结构12中喷出的细流状熔体直径较小，即纺丝的直径较小；当密封盘41中较大孔径的丝孔与喷头外壳42上的丝孔对齐时，从喷头结构12中喷出的细流状熔体直径较大，即纺丝的直径较大。
76.作为本发明的一种实施例，所述送料结构包括转动安装在所述底座1上的丝杠3、螺纹连接在所述丝杠3上的螺套4、与所述螺套4固定的推杆5、以及固定在所述底座1上并与所述推杆5滑动套合的滑杆6；
77.所述料桶8的端部开有圆孔，所述推杆5穿过所述圆孔与密封滑动设置在所述料桶8内的密封塞7固定，所述丝杠3的一端同安装于所述底座1上的动力设备2输出端连接。
78.其中，动力设备2包括但不限于常见的气动马达、伺服电机等；
79.在本发明实施例中，通过动力设备2带动丝杠3转动，转动的丝杠3驱动螺套4和推杆5顺着滑杆6滑动，进而带动密封塞7在料桶8内密封滑动，从而能够将料桶8中的熔体通过料管10送出；
80.螺纹传动具有精准省力的特点，采用螺纹传动带动密封塞7在料桶8内滑动能够起到精准定量泵送的效果。
81.作为本发明的一种实施例，所述水冷机组包括安装在所述底座1上的液泵30，所述液泵30的出水端连接有水管31，在所述水槽13靠近喷头结构12的一侧上开设有供所述水管31穿过的出水口32；
82.所述变速机构连接所述液泵30的中心轴；此外，所述水槽13呈倾斜设置，水槽13底部通过支架与固定在所述底座1上的托板固定，水槽13靠近喷头结构的一侧高度较高，从而使得冷水进入到水槽13内后能够自动在重力势能的作用下向远离喷头结构12的一侧流动。
83.作为本发明的一种实施例，所述控制结构包括固定在所述底座1上的驱动缸35、与所述驱动缸35滑动配合的缸杆36、通过弹性套合件与所述缸杆36连接的调节杆40；
84.所述拨杆的上部同所述调节杆40转动连接，在所述底座1上固定有安装板20，所述安装板20上固定有同所述调节杆40滑动套合的滑套；驱动缸35安装在立板上，立板固定在所述底座1上。
85.在本发明实施例中，利用驱动缸35带动缸杆36伸缩，再借助弹性套合件驱动调节杆40顺着滑套滑动，最终带动拨杆摆动，摆动的拨杆带动密封盘41转动，使其上与喷头外壳42上的丝孔配合的丝孔孔径改变，达到调整纺丝直径的效果。
86.作为本发明的一种实施例，所述底座1上转动安装有一号轴件16，一号轴件16转动套设在固定于所述底座1上的支撑座17上，且所述一号轴件16通过第一皮带18连接所述变速机构；
87.所述一号轴件16端部固定有被动伞齿轮15，丝杠3上固定有同所述被动伞齿轮15啮合的主动伞齿轮14。
88.在本发明实施例中，在丝杠3转动时带动主动伞齿轮14跟随转动，转动的主动伞齿轮14驱动被动伞齿轮15转动，最终带动一号轴件16转动，一号轴件16再利用第一皮带18带动变速机构动作，使得液泵30工作。
89.作为本发明的一种实施例，所述变速机构包括一端通过轴承转动设置在所述安装板20上的二号轴件19，所述二号轴件19的另一端通过另一轴承转动安装有摆动件23，所述摆动件23的上部同所述调节杆40转动连接；
90.所述第一皮带18连接所述二号轴件19，在所述摆动件23的下部转动安装有三号轴件22，所述三号轴件22上固定安装有摆齿轮24，所述三号轴件22通过第二皮带21连接二号轴件19；在所述底座1上分别转动连接有小齿轮25和大齿轮33，小齿轮25上固定有四号轴件26，所述大齿轮33和四号轴件26分别通过第五皮带34和第三皮带27连接五号轴件28；
91.所述五号轴件28转动安装在所述摆动件23上并与所述二号轴件19同轴，所述五号轴件28通过第四皮带29连接所述液泵30的中心轴；
92.在本发明实施例中，一号轴件16通过第一皮带18带动二号轴件19转动，二号轴件19再利用第二皮带21带动三号轴件22转动，三号轴件22驱动摆齿轮24转动；当调节杆40动
作时带动摆动件23摆动，在摆动件23摆动的过程中，摆齿轮24跟随摆动，使得摆齿轮24从与小齿轮25啮合变为与大齿轮33啮合；
93.在摆齿轮24与小齿轮25啮合时可通过四号轴件26和第三皮带27驱动五号轴件28快速转动，从而利用第四皮带29带动液泵30的中心轴快速转动，增加泵水流量；
94.而在摆齿轮24变为与大齿轮33啮合时，通过第五皮带34带动五号轴件28慢速转动，最终使第四皮带29带动液泵30的中心轴慢速转动，减小泵水流量；与拨杆及密封盘41的调节步调一致，纺丝直径较小时降低泵冷水的速率，变大时提高泵冷水速率。
95.作为本发明的一种实施例，所述弹性套合件包括与所述缸杆36固定的空心杆37和设置在所述空心杆37内的压簧39，所述立板上固定有同所述空心杆37滑动套合的卡套38，所述调节杆40的端部设置有凸起，所述凸起滑动嵌合在所述空心杆37内并与所述压簧39抵接；
96.在本发明实施例中，设置弹性套合件的目的在于防止调速过程中摆齿轮24与大齿轮33或小齿轮25打齿；
97.例如当缸杆36带动空心杆37活动时摆动件23摆动驱动摆齿轮24摆动，由于在大齿轮33转动时，小齿轮25也会因为五号轴件28和第三皮带27的作用下转动；相反的，在小齿轮25转动时，大齿轮33会因为五号轴件28和第五皮带34的作用下转动，因此，在摆齿轮24从与大齿轮33啮合摆动至与小齿轮25啮合的过程中，或者是从与小齿轮25啮合摆动至与大齿轮33啮合的过程中并不是每次均能恰好啮合，此时通过设置压簧39可防止缸杆36强制带动调节杆40动作，使大齿轮33或小齿轮25与摆动齿24刚性接触，从而杜绝打齿现象。
98.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
99.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。