CN102268744B - 一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的装置及方法 - Google Patents

一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的装置及方法，其特征在于：它包括强制喂料机构和脱气熔融机构；强制喂料机构包括喂料仓，喂料仓顶部设置有物料入口，喂料仓上设置有喂料装置和搅拌装置；脱气熔融机构包括一螺杆套筒，螺杆套筒内设置有一脱气熔融螺杆；脱气熔融螺杆分为干燥排气区和熔融区，位于干燥排气区的螺杆套筒连接喂料仓底部的物料出口，且在位于干燥排气区的螺杆套筒末端设置有脱气孔；位于熔融区的脱气熔融螺杆分为四段，分别为熔融段、真空排气段、过渡段和混炼计量段；真空排气段的螺杆套筒上设置有一个连接抽真空系统的真空抽气孔；熔融段的螺杆套筒末端通过管路连接熔体过滤器。本发明可广泛用于废旧纯涤纶纺织品的回收利用过程中。

Description

一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种制备聚酯熔体的装置及方法，特别是关于一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的装置及方法。
背景技术
中国是一个纺织大国、穿衣大国，据估算，每年废旧纺织品的数量将近2000多万吨，绝大部分未能有效回收利用，致使废弃纺织品数量巨大，不仅污染环境、占据大量储藏空间，而且造成极大的资源浪费。废弃纺织品中所占比例很高的为涤纶类纺织品，由于涤纶类纺织品的主要成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯，不能降解，因此，对环境污染将产生重大影响。
近年来，对废旧涤纶的回收利用主要有两种方法：一是物理法：先将涤纶面料进行团粒，再通过传统化纤纺丝方法进行纺丝，由于纺织品团粒后特性粘度只有0.43dL/g，因此，这种方法只能纺短纤维，而且强度远低于正常值，但这种方法成本低，没有污染；二是化学法，即通过水解法、醇解法、超临界流体法等各种化学方法，将废弃涤纶降解成低聚物或者单体，该方法的缺点是流程长，成本高，产品附加值低，有污染，因此，一直没有在中国推广应用。同时，对废旧涤纶纺织品的回收利用还具有以下几个方面的难点：一是纺织品弹性大，单位堆积比很小，无法正常喂入螺杆；二是水分降解在聚酯加工过程中影响极大，而如果预先经过干燥工艺，则其能量消耗成本极高；三是热降解对聚酯加工的影响。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种成本低、效率高，无需预先经过干燥工艺，利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的装置及方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的装置，其特征在于：它包括强制喂料机构和脱气熔融机构；所述强制喂料机构包括喂料仓，所述喂料仓顶部设置有物料入口，所述喂料仓上设置有喂料装置和搅拌装置；所述喂料装置包括一喂料螺杆，所述喂料螺杆的一端穿出所述喂料仓顶部连接电机，另一端穿过所述喂料仓底部的物料出口；所述搅拌装置包括一搅拌桨，所述搅拌桨的一端穿出所述喂料仓侧壁连接电机，另一端设置在所述喂料仓内；所述脱气熔融机构包括一螺杆套筒，所述螺杆套筒上设置有加热装置，所述螺杆套筒内设置有一脱气熔融螺杆，所述脱气熔融螺杆的一端穿出所述螺杆套筒的其中一个端部，且连接电机，所述脱气熔融螺杆的另一端设置在所述螺杆套筒内的另一端部处；所述脱气熔融螺杆分为干燥排气区和熔融区，位于干燥排气区的所述螺杆套筒连接所述喂料仓底部的所述物料出口，且在位于干燥排气区的所述螺杆套筒末端设置有脱气孔；位于熔融区的所述脱气熔融螺杆分为四段，分别为熔融段、真空排气段、过渡段和混炼计量段；真空排气段的所述螺杆套筒上设置有一个连接抽真空系统的真空抽气孔；熔融段的所述螺杆套筒末端通过管路连接熔体过滤器。
所述脱气熔融机构中，所述脱气熔融螺杆的长径比为32～35；干燥排气区中，所述脱气熔融螺杆的槽径比为0.24，长径比为7；熔融区中，熔融段的所述脱气熔融螺杆设置有主螺纹和副螺纹，等距渐变，长径比为14；真空排气段的所述脱气熔融螺杆的槽径比为0.2，长径比为3.5；过渡段的所述脱气熔融螺杆等距渐变，长径比为1.5；混炼计量段的所述脱气熔融螺杆等距等深，槽径比为0.1，长径比为6。
所述熔体过滤器的孔径为40～50μm。
上述装置的一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的方法，其包括以下步骤：1)将清洁干燥的纯涤纶纺织品破碎后，以300Kg/h的速度投入喂料仓，物料在喂料装置和搅拌装置的作用下，通过加压强制将物料喂入脱气熔融机构；2)在脱气熔融机构中，脱气熔融螺杆的转速为100～120r/min，干燥排气区的螺杆套筒内的加热温度为160～200℃，物料经过加热，其中水分汽化后，在压力的作用下，从脱气孔中排出，完成对物料的干燥脱气；3)物料进入熔融区：熔融段温度265℃；真空排气段温度265℃，在真空系统的作用下，真空度保持在200～300Pa，熔体的热降解控制到最低；过渡段温度270℃；混炼计量段温度为275℃；熔融区完成对物料的熔融、混炼和计量后，熔体送入熔体过滤器过滤后，进入下一道工序，供聚合或者直接纺丝。
所述纯涤纶纺织品切碎成表面积为4cm2～5cm2的片状后，送入喂料仓。
所述喂料装置中的喂料螺杆的转速为70r/min～90r/min。
所述搅拌装置中的搅拌桨的转速为15r/min～25r/min。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明设置有强制喂料机构，解决了蓬松物料难以喂入螺杆套筒的问题；本发明设置有脱气熔融机构，实现了物料干燥和熔融一步完成，节省了能耗，提高了效率，将涤纶的水分降解和热降解控制到最小。2、本发明强制喂料机构的喂料仓上设置有喂料装置和搅拌装置，通过喂料装置可以对蓬松物料加压，将物料均匀定量送入螺杆套筒，通过搅拌装置可以防止蓬松物料架桥，提高进料的均匀性，因此，本发明可以有效得将单位堆积比很大的物料定量均匀送入脱气熔融机构。3、本发明脱气熔融机构包括脱气熔融螺杆和螺杆套筒，脱气熔融螺杆结构分干燥排气区和熔融区，通过干燥排气区可以将涤纶在熔融之前排去水汽，节省了物料干燥工序所需的大量能耗，也有效避免了涤纶熔融过程中的水分降解。4、本发明以废旧纯涤纶纺织品高值化利用为目的，可以将各种形态的纯涤纶纺织品在不需要干燥工艺的前提下，通过强制喂料、脱气熔融工艺，制成聚酯熔体，而将水分降解和热降解的影响控制到最低，可广泛用于废旧纯涤纶纺织品的回收利用过程中。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明装置包括强制喂料机构10和脱气熔融机构20。
强制喂料机构10包括一近似漏斗形的喂料仓101，喂料仓101顶部设置有物料入口102，喂料仓101内设置有喂料装置103和搅拌装置104。喂料装置103包括一喂料螺杆105，喂料螺杆105的一端穿出喂料仓101顶部连接电机106，另一端穿过喂料仓101底部的物料出口107。搅拌装置104包括一搅拌桨108，搅拌桨108的一端穿出喂料仓101侧壁连接电机109，另一端设置在喂料仓101内。
脱气熔融机构20包括一横向放置的螺杆套筒201，螺杆套筒201上设置有加热装置，螺杆套筒201内设置有一脱气熔融螺杆202，脱气熔融螺杆202的一端穿出螺杆套筒201的其中一个端部，且连接电机203，脱气熔融螺杆202的另一端设置在螺杆套筒201内的另一端部处。脱气熔融螺杆202分为干燥排气区和熔融区，位于干燥排气区的螺杆套筒201连接喂料仓101底部的物料出口107，且在位于干燥排气区的螺杆套筒201末端设置有脱气孔204。
脱气熔融机构20中，脱气熔融螺杆202的长径比为32～35。位于干燥排气区的脱气熔融螺杆202的槽深大，槽径比为0.24，长径比为7，加热温度为160～200℃，优选160℃。螺杆套筒201末端设置有脱气孔204，物料在此区域经过加热，将其中水分汽化后，在压力的作用下，从脱气孔204中排出。位于熔融区的脱气熔融螺杆202分为四段，分别为熔融段、真空排气段、过渡段和混炼计量段：熔融段的脱气熔融螺杆202采用主副螺纹设计，等距渐变，长径比为14；真空排气段的脱气熔融螺杆202槽径比为0.2，长径比为3.5，真空度要求为200～300Pa；过渡段的脱气熔融螺杆202等距渐变，长径比为1.5；混炼计量段的脱气熔融螺杆202等距等深，槽径比为0.1，长径比为6。上述螺杆套筒201内的熔融段的温度为265℃，真空排气段的温度为265℃，过渡段的温度为270℃，混炼计量段的温度为275℃。
脱气熔融机构20中，真空排气段的螺杆套筒201上设置有一个真空抽气孔205，真空抽气孔205连接抽真空系统。熔融段的螺杆套筒201末端通过管路连接熔体过滤器206，经过熔体过滤器206过滤后的熔体用于聚合或者直接纺丝。
上述实施例中，熔体过滤器206的孔径为40～50μm。
如图1所示，本发明方法包括以下步骤：
1)将清洁干燥的纯涤纶纺织品破碎后(特性粘度0.57dL/g)以300Kg/h的速度投入喂料仓101，物料在喂料装置103和搅拌装置104的作用下，通过加压强制均匀将物料喂入脱气熔融机构20。
2)在脱气熔融机构20中，螺杆套筒201内的脱气熔融螺杆202的转速为100～120r/min，优选100r/min，物料在螺杆套筒201的干燥排气区加热，在一定压力下通过脱气孔204除去湿气，该区域螺杆套筒201内的温度为160～200℃，优选160℃，完成对物料的干燥脱气；
3)物料进入熔融区：熔融段温度为265℃；真空排气段温度为265℃，在真空系统的作用下，真空度保持在200～300Pa，优选200Pa，熔体的热降解控制到最低；过渡段温度为270℃；混炼计量段温度为275℃。熔融区完成对物料的熔融、混炼和计量后，熔体送入熔体过滤器206过滤后，进入下一道工序，供聚合或者直接纺丝。
通过本发明装置及方法制备的聚酯熔体经取样检测，其特性粘度达0.53dL/g，与涤纶面料团粒后的粘度0.43dL/g相比，粘度降很低，性能良好。
上述方法中，可将纯涤纶纺织品切碎成表面积为4cm2～5cm2的片状后再送入喂料仓101。
上述方法中，喂料装置103用于对蓬松物料加压，将物料均匀定量送入螺杆套筒201，喂料装置103的喂料螺杆105的转速为70r/min～90r/min；
上述的方法中，搅拌装置104可以防止蓬松物料架桥，提高进料的均匀性，搅拌装置104的搅拌桨108转速为15r/min～25r/min。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的装置，其特征在于：它包括强制喂料机构和脱气熔融机构；
所述强制喂料机构包括喂料仓，所述喂料仓顶部设置有物料入口，所述喂料仓上设置有喂料装置和搅拌装置；所述喂料装置包括一喂料螺杆，所述喂料螺杆的一端穿出所述喂料仓顶部连接电机，另一端穿过所述喂料仓底部的物料出口；所述搅拌装置包括一搅拌桨，所述搅拌桨的一端穿出所述喂料仓侧壁连接电机，另一端设置在所述喂料仓内；
所述脱气熔融机构包括一螺杆套筒，所述螺杆套筒上设置有加热装置，所述螺杆套筒内设置有一脱气熔融螺杆，所述脱气熔融螺杆的一端穿出所述螺杆套筒的其中一个端部，且连接电机，所述脱气熔融螺杆的另一端设置在所述螺杆套筒内的另一端部处；所述脱气熔融螺杆分为干燥排气区和熔融区，位于干燥排气区的所述螺杆套筒连接所述喂料仓底部的所述物料出口，且在位于干燥排气区的所述螺杆套筒末端设置有脱气孔；位于熔融区的所述脱气熔融螺杆分为四段，分别为熔融段、真空排气段、过渡段和混炼计量段；真空排气段的所述螺杆套筒上设置有一个连接抽真空系统的真空抽气孔；熔融段的所述螺杆套筒末端通过管路连接熔体过滤器；
所述脱气熔融机构中，所述脱气熔融螺杆的长径比为32～35；干燥排气区中，所述脱气熔融螺杆的槽径比为0.24，长径比为7；熔融区中，熔融段的所述脱气熔融螺杆设置有主螺纹和副螺纹，等距渐变，长径比为14；真空排气段的所述脱气熔融螺杆的槽径比为0.2，长径比为3.5；过渡段的所述脱气熔融螺杆等距渐变，长径比为1.5；混炼计量段的所述脱气熔融螺杆等距等深，槽径比为0.1，长径比为6。
2.如权利要求1所述的一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的装置，其特征在于：所述熔体过滤器的孔径为40～50μm。
3.一种采用如权利要求1或2所述装置的利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的方法，其包括以下步骤：
1)将清洁干燥的纯涤纶纺织品破碎后，以300Kg/h的速度投入喂料仓，物料在喂料装置和搅拌装置的作用下，通过加压强制将物料喂入脱气熔融机构；
2)在脱气熔融机构中，脱气熔融螺杆的转速为100～120r/min，干燥排气区的螺杆套筒内的加热温度为160～200℃，物料经过加热，其中水分汽化后，在压力的作用下，从脱气孔中排出，完成对物料的干燥脱气；
3)物料进入熔融区：熔融段温度265℃；真空排气段温度265℃，在真空系统的作用下，真空度保持在200～300Pa，熔体的热降解控制到最低；过渡段温度270℃；混炼计量段温度为275℃；熔融区完成对物料的熔融、混炼和计量后，熔体送入熔体过滤器过滤后，进入下一道工序，供聚合或者直接纺丝。
4.如权利要求3所述的一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的方法，其特征在于：所述纯涤纶纺织品切碎成表面积为4cm2～5cm2的片状后，送入喂料仓。
5.如权利要求3或4所述的一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的方法，其特征在于：所述喂料装置中的喂料螺杆的转速为70r/min～90r/min。
6.如权利要求3或4所述的一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的方法，其特征在于：所述搅拌装置中的搅拌桨的转速为15r/min～25r/min。
7.如权利要求5所述的一种利用废旧纯涤纶纺织品制备聚酯熔体的方法，其特征在于：所述搅拌装置中的搅拌桨的转速为15r/min～25r/min。
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