CN101550608A - 废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，属于涤纶长丝制造技术领域，采用废旧PET瓶为原料，将处理后的瓶片经结晶、干燥，达到含水率≤30ppm；在管道外壁上安装小型震动气锤实现微震动形式将干燥后的瓶片输送至螺杆挤压机，且螺杆挤压机的各区温度在288℃～308℃，又通过双级过滤器和增压泵除去熔体中的杂质后，由计量泵计量分配熔融挤出至喷丝板组件上，再经冷却、拉伸、上油、卷绕成筒、装箱完成成品，本发明减少了对资源的浪费和环境污染，还具有连续化生产、生产效率高的特点，并且使产品具有强度高、色泽均一、质量稳定、成本低廉等特点，提高了废聚酯瓶片纺产品的档次，增强了本产品的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及一种废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，属于涤纶长丝制造技术领域。
背景技术
作为一种重要的纤维原料，化学纤维在我国纤维加工总量中已占到60％以上，它在人类生活中占据着并将继续占据重要地位。众所周知，化纤原料大多来自石油及石油衍生物，而石油是不可再生的资源。中国作为一个人均资源远低于世界平均水平，同时正在进入工业化快速发展的国家，面对日益紧缺的高价石油资源，如何降低石油资源的依赖就成为十分突出的现实问题。同时，聚酯工业一直是我国化学工业发展的重点，近10年来发展迅猛。目前，我国已成为世界第二大聚酯生产国。聚酯纤维用于衣着、装饰和纺织品，其产量在我国已经占到合成纤维总产量的80％以上。在给人类生产和生活带来科技进步和舒适享受的同时，各类废弃聚酯产品以及聚酯废料造成的环境污染也越来越大，它们对生态环境造成的破坏和对经济发展带来的损失已成为亟待解决的社会问题。
抓好再生资源的回收与利用，是对我国构建资源节约型社会，减轻经济发展对环境造成压力的重大贡献。实现资源循环利用，保护环境，减少能源消耗，降低我国对国际原油的依赖度，对再生聚酯进行合理、充分的利用，已引起了国家有关部门的高度重视。
国外发达地区在上世纪六十年代已经开始高度重视对可利用垃圾的回收，到现在废弃物再回收利用率已高达70-80％。2006年，欧洲回收的聚酯瓶片已经超过700kt，回收后的聚酯有60％以上用于纤维生产。德国、法国、意大利三个国家回收瓶片最多，加起来占欧洲总量的六成以上；爱尔兰、波兰和西班牙增长明显。预计到2010年，欧洲将有1000kt以上的废瓶片被回收再生利用。目前欧洲出口至东南亚国家的废聚酯瓶达到130kt，占欧洲回收聚酯瓶总量的20％，且欧洲回收瓶片的下游用途逐步转向高附加值的领域，超过九成的聚酯带材使用回收瓶片料，占回收瓶片总量的11％；热塑性聚酯和聚酯包装等材料的使用量占23％。欧洲一些企业已经将聚酯回收作为经济盈利的重点，并逐步形成产业链。例如爱尔兰及意大利合作公司已经成为世界最大的塑料再生公司，每年处理10亿只聚酯瓶。
近几年，我国对聚酯废料回收的研究和开发也很快，在浙江和上海回收聚酯瓶的工厂很多。回收后的主要产品是用作生产多种短纤维、地毯、非织造布等等。总体而言，目前国内在废弃聚酯的回收利用率、技术水平和产品档次上与发达国家还存在较大差距。回收技术的相对落后和回收再加工产品市场的开发滞后，使国内的聚酯瓶回收率仅为6％-10％，其中40％-60％用于纤维生产，且主要是用于生产短纤维。部分企业也尝试用回收聚酯瓶片来生产长丝，但是由于聚酯纤维和聚酯瓶等被回收利用时，其粘度、变形温度等下降很多，如果完全用废料直接纺丝的话，在设备和工艺条件不满足的情况下很难连续成丝；即使成丝，纺出的产品品质也难以达到纺织用纤维的要求，因此只能用作一般的填充材料。有的企业在新料中添加一部分废料以降低成本，但所纺纤维也还能用作低档产品制造。由此看来，企业难以形成新的效益增长点。所以，目前国内废聚酯面临的严峻的形势是：一方面，未被回收的废聚酯瓶已经造成了相当程度的资源浪费和污染；另一方面，回收产品没有得到社会效益和经济效益的最大化。因此，借鉴国外先进技术，提高废弃聚酯再生纤维的品质尤为迫切。
当前，中国节能减排形势十分严峻，党的十七大报告把节约资源和保护环境列为基本国策，要求把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置。随着聚酯回收技术的不断进步，聚酯回收的成本可能降到低于生产新聚酯的成本，聚酯的回收将不仅有利于环境和工业的可持续发展，在一定程度上可能成为赢利产业。2007年初，“开发利用可再生资源的新型合成聚酯材料，重视聚酯节能、降耗、环保技术的研究，进一步加强聚酯废料再生回收技术的研发和升级”已被列入国家化纤工业“十一五”发展指导意见中。聚酯回收及再加工工业是利国利民的循环经济产业，其市场潜力大，发展后劲足。该项目对再生资源进行回收和利用，减少了对资源的浪费和环境污染，顺应国家节约资源、减少污染的发展战略。同时回用原料的低成本也为企业发展创造新的利润增长点、注入新的生命力具有重要的意义。
常规纺涤纶预取向丝主要有两种途径：一种是用PTA、MEG为主要原料聚合制得PET切片，再用PET切片为原料间接纺丝；另一种是用PTA、MEG为主要原料聚合直接纺丝。这两种纺丝所用的原料都是石油资源的中间产物，对石油资源的浪费较大，且纺制成本较高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，减少了对资源的浪费和环境污染，还具有连续化生产、生产效率高的特点，并且使产品具有强度高、色泽均一、质量稳定、成本低廉等特点，提高了废聚酯瓶片纺产品的档次，增强了本产品的市场竞争力。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，其特征在于：采用废旧PET瓶为原料，通过分拣、粉碎、清洗取得PET瓶片，再经一系列调整工艺获得涤纶预取向丝，具体步骤如下：将瓶片经结晶、干燥，达到含水率≤30ppm；在管道外壁上安装小型震动气锤实现微震动形式将干燥后的瓶片输送至螺杆挤压机，且螺杆挤压机的各区温度在288℃～308℃，又通过双级过滤器和增压泵除去熔体中的杂质后，由计量泵计量分配熔融挤出至喷丝板组件上，再经冷却、拉伸、上油、卷绕成筒、装箱完成成品。
本发明进一步技术如下：
在结晶步骤中，结晶温度控制在160℃～170℃，风机频率为40～50Hz。
在干燥步骤中，干燥温度控制在140℃～160℃，干燥风压1.5Kg/Cm2，干燥时间为280～320min，即可达到瓶片含水率≤30ppm。
小型震动气锤的震动频率为60次/min。
通过双级过滤器和增压泵除去熔体中杂质的过程中，增压泵温度为282℃，双级过滤器的操作步骤分一级过滤和二级过滤，一级过滤后压为10mpa，二级过滤后压为10mpa。
纺丝箱温度为284℃，纺丝箱组件压力为12mpa～16mpa，纺丝速度为3200m/min。
计量泵的转速为20rpm，油剂泵的转速为23.3rpm。
本发明具有如下优点：
一，加大结晶床沸腾段的面积，提高热循环风风量，使湿瓶片在结晶床内不会堆积堵料，并在充填干燥塔内加装阻料锥使瓶片均匀下降运行，瓶片干燥时间达到一致。通过以上创新技术和工艺，使制得干瓶片的含水率≤30ppm，为后续正常熔融纺丝提供了保证。
二，干燥步骤后震动下料的设计使用，通过安装震动气锤，保证了干热瓶片管道下料的顺畅，消除“架桥”现象，使螺干能够连续挤出优质的瓶片熔体，维持纺丝的连续性。
三，设计安装双级过滤器和增压泵，选择适当的滤芯材料，提高过滤精度，既有效地滤除瓶片熔体夹带的微小颗粒杂质，提高了熔体的质量，同时延长了滤芯和纺丝组件的使用周期，节省材料，并减少了清洗带来的环境污染。
四，运用现有流体动力超声波雾化空调喷水专利技术，提高了空调侧吹风湿度，使丝束在拉伸应力作用下表面破裂缓解，使产品获得了独特的韧性，提升了瓶片纺预取向丝的品质。
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但并不代表将本发明的保护范围局限于所述的实施例中。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，结合图1所示。采用废旧PET瓶为原料，通过分拣、粉碎、清洗取得PET瓶片，将瓶片经结晶、干燥，其中，结晶温度为165℃，风机频率为40～50Hz。在干燥步骤中，干燥温度控制在150℃，干燥风压1.5Kg/Cm2，干燥时间为300min，即可达到瓶片含水率≤30ppm。由于该废瓶片自身存在熔点低、粘度高的特性，在高温条件下连续结晶、干燥容易产生瓶片堆积、粘连、下料速度不匀等现象，导致瓶片无法连续结晶、干燥。针对废瓶片的这些不良特性，通过加大结晶床湿瓶片下料、沸腾段的面积，增加热风风量，使湿瓶片在进入结晶床后能充分沸腾，不会产生堆积粘连，使瓶片在结晶床内将表面水分有效去除，且使瓶片靠热风的推进正常下到干燥塔内。由于瓶片是1-2cm的片状物，进入充填干燥塔内的瓶片靠自重向下运行会出现中心与周边瓶片运行速度不均一，中心远快于周边，周边的瓶片在塔内的停留时间过长，出现瓶片在高温条件下发黄、结块现象。在充填干燥塔内中心不同高度增加阻料锥，使中心与周边瓶片的向下运行速度基本保持一致，使瓶片在塔内的停留时间基本相同，稳定了瓶片的干燥效果，干瓶片的含水率可以控制在30ppm以内，为后续正常纺丝提供了最根本的保障。
瓶片经结晶、干燥后，需经管道输送至螺杆挤压机。废瓶片为片状物，不同于常规纺的粒状切片，流动性能较差。干燥塔流出的干热瓶片经下料管道靠自重输送至螺杆进料口，会出现“架桥”现象。一旦“架桥”现象出现，螺杆进料口脱料，造成螺杆挤出熔体压力下降，无法正常连续纺丝。通过在下料管道外壁上加装小型震动气锤，小型震动气锤的震动频率为60次/min，使瓶片在下料过程中处于一种微震状态，有效地防止“架桥”现象的产生，使螺杆进料口能正常连续给料。震动气锤安装在管道的中间位置，且下料管外部进行保温，防止热瓶片在下料过程中热量散发，保证螺杆进料段的温度控制，螺杆挤压机的各区温度在288℃～308℃。
经螺干熔融挤出的瓶片熔体内部还存在较多微小颗粒状杂质，使用常规单级过滤器无法将熔体中杂质完全滤除，频繁更换滤芯会导致无法正常连续纺丝。本发明通过在螺杆与纺丝箱体之间安装双级熔体过滤器和熔体增压泵，增压泵温度为282℃，纺丝箱温度为284℃，将瓶片熔体中的颗粒杂质充分滤除，同时也延长滤芯的使用周期。并在双级过滤器中间加装增压泵，以使熔体能顺利通过二级过滤后压力达到纺丝工艺要求10mpa。双级过滤器的一、二级过滤芯过滤精度和材质选择是关键。通过大量试验，过滤芯主材的优选选择分别为一级25u、二级45u的不锈钢丝编织网。通过双级过滤器和增压泵除去熔体中的杂质后，由计量泵计量分配熔融挤出至喷丝板组件上，计量泵的转速为20rpm，油剂泵的转速为23.3rpm。纺丝箱组件压力为12mpa～16mpa，纺丝速度为3200m/min。然后经冷却、拉伸，冷却采用侧吹风的方式，即将空调侧吹风水喷淋加湿改成流体动力超声波雾化空调喷水加湿，使侧吹风湿度提高到90％以上，这样可有效缓解丝束表面的拉伸应力，防止产生破裂，提高纺预取向丝的品质。再经上油、卷绕成筒、装箱完成成品。
Claims (7)
1、一种废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，其特征在于：采用废旧PET瓶为原料，通过分拣、粉碎、清洗取得PET瓶片，再经一系列调整工艺获得涤纶预取向丝，具体步骤如下：将瓶片经结晶、干燥，达到含水率≤30ppm；在管道外壁上安装小型震动气锤实现微震动形式将干燥后的瓶片输送至螺杆挤压机，且螺杆挤压机的各区温度在288℃～308℃，又通过双级过滤器和增压泵除去熔体中的杂质后，由计量泵计量分配熔融挤出至喷丝板组件上，再经冷却、拉伸、上油、卷绕成筒、装箱完成成品。
2、根据权利要求1所述的一种废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，其特征在于：在结晶步骤中，结晶温度控制在160℃～170℃，风机频率为40～50Hz。
3、根据权利要求1所述的一种废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，其特征在于：在干燥步骤中，干燥温度控制在140℃～160℃，干燥风压1.5Kg/Cm2，干燥时间为280～320min，即可达到瓶片含水率≤30ppm。
4、根据权利要求1所述的一种废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，其特征在于：小型震动气锤的震动频率为60次/min。
5、根据权利要求1所述的一种废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，其特征在于：通过双级过滤器和增压泵除去熔体中杂质的过程中，增压泵温度为282℃，双级过滤器的操作步骤分一级过滤和二级过滤，一级过滤后压为10mpa，二级过滤后压为10mpa。
6、根据权利要求1所述的一种废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，其特征在于：纺丝箱温度为284℃，纺丝箱组件压力为12mpa～16mpa，纺丝速度为3200m/min。
7、根据权利要求1所述的一种废聚酯瓶片纺涤纶预取向丝的生产工艺，其特征在于：计量泵的转速为20rpm，油剂泵的转速为23.3rpm。
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