CN103509205B - 一种合成纤维废料的回收工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成纤维废料的回收工艺及装置，其特征在于：包括以下步骤：废料检测：将合成纤维废料通过金属探测器，去除废料中的金属杂质，破碎除湿：将检测后的废料送入破碎机中进行破碎，并加热除湿；挤压熔融：经破碎除湿后的废料，在挤出机内经过挤压熔融，熔融的熔体经真空抽吸，并经第一过滤器、第二过滤器进行过滤后铸带切粒；本发明省去前段清洗干燥步骤。通过真空抽吸去除废丝中低沸物，杂质，油剂和水分。减少了前段的预处理工序，实现了废丝的直接回收及重新利用。
Description
技术领域：
本发明公开了一种合成纤维废料的回收工艺及装置，属于合成纤维资源回收工艺技术领域。
背景技术：
保护环境，节约资源，是当今全球需要共同解决的难题。特别是对石油资源依赖程度高，量大面广的合成纤维行业显得尤为突出。而废丝的回收再利用，不仅保护环境而且重新利用资源，是今后发展的必然方向。
现有的合成纤维废丝回收工艺，其主要步骤如下：废丝先要经过清洗或洗涤，然后烘干，以除去废丝中的油剂等杂物后，再熔融切粒或做成泡泡料。
这种工艺主要的缺点在于：在废丝前期的清洗步骤中，需要大量的水，而清洗过后的水分含有油剂，后处理和回收都很困难。直接造成清洗步骤中使用大量的水不仅浪费，而清洗后的水分排放后会对环境造成污染。
发明内容：
本发明的第一方面目的在于针对现有技术的不足，提供一种合成纤维废料的回收工艺，省去前段的清洗和干燥步骤，减少生产过程水的消耗和对环境的污染。
本发明采取的技术方案如下：
一种合成纤维废料的回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、废料检测：
将合成纤维废料通过金属探测器，去除废料中的金属杂质，将不含有金属杂质的废料输送到破碎机中进行破碎；
（2）、破碎除湿：
将检测后的废料送入破碎机中进行破碎，并加热除湿，加热温度为80-120℃，废料经破碎处理后，被打碎成长度为1-50mm的粉末；废料经加热除湿后，废料的的含水量控制在0.4％以下；
（3）、挤压熔融：
经破碎除湿后的废料，经过废料喂入螺杆均匀地向挤出机送料；废料在挤出机内经过挤压熔融，成为PET熔体；熔融的PET熔体经真空抽吸，将熔体中低沸物、油剂、水分抽出；
（4）、过滤：经过真空抽吸除去低沸物等杂质的熔体，分别经第一过滤器、第二过滤器进行过滤；其中：第一级过滤的精度为30-60微米，第二级过滤的精度为10-30微米，过滤温度控制在270-290℃；
过滤采用带反冲功能的过滤器，将熔体中不熔的杂质过滤出来，并通过反冲功能排除过滤器内的杂质，提高机器过滤器的正常运行时间，过滤器分为两级，第一级过滤器的精度为30-60微米，第二级过滤器的精度为10-30微米。
（5）、铸带切粒：
熔体经过滤后由齿轮泵送至铸带头，经过铸带头拉条后，在水下切粒机中切粒。
进一步的设置在于：
所述合成纤维为涤纶、锦纶以及丙纶的一种或多种，所述废料为废丝、废熔体、废料块的一种或多种。
所述的加热优方式是：破碎机采用中空式滚刀，通过向中空式滚刀内充入热水，使滚刀温度始终保持在80-120℃左右，在对废料进行破碎的同时进行加热，这样，废料中的水分被蒸发成水蒸气，经过抽气装置抽出破碎机，经过滚刀加热处理后，废料的的含水量降低到0.4％以下。
所述的真空抽吸，是指熔体经过挤出机的真空抽吸部，由真空泵将熔体中低沸物、油剂、水分抽出；挤出机的挤出熔融部到真空抽吸部之间温度范围在260-280℃，真空抽吸部到过滤器之间温度范围在260-270℃。这样设置的原因是：挤出机的前段温度高于材料的熔点，使材料在挤出机的挤出熔融部顺利熔融，在挤出机的后段采用接近材料的熔点的温度，从而减少物料的降解，通过挤出机增设的真空抽吸装置，可将废丝中的水分和油剂抽吸出来。
本发明的第二方面目的是提供一种合成纤维废料的回收装置，其特征在于：包括依次顺序连接的检测单元、破碎单元、挤出机、过滤单元、铸带切粒单元，其中：所述的检测单元用于检测合成纤维废料中含有的金属杂质，所述的破碎单元为带中空滚刀的破碎机，所述的挤出机包括依次设置的进料部、挤压熔融部、真空抽吸部，在挤出机的进料部处安装有废料喂入螺杆和柔性添加装置，在真空抽吸部处安装有真空抽吸装置，所述的过滤单元包括依次相连的第一过滤器、增压泵、第二过滤器。
进一步的设置在于：
检测单元、破碎单元之间通过输送带相连。
检测单元采用金属探测器。
所述破碎机的中空滚刀，包括圆筒形刀筒，在刀筒的两端连接有滚刀轴，在刀筒的外圆周面上设置有刀片，刀片呈波浪形均匀排布，所述的圆筒形刀筒和滚刀轴均为中空结构，刀筒和滚刀轴相互连通，滚刀轴一端为热水进口，另一端为热水出口。
工作时，在刀筒的空腔内充入有80-120℃的热水。
所述的废料喂入螺杆用于将破碎后的废料均匀地向挤出机送料，所述的柔性添加装置用于生产功能型再生切片时，添加功能型母粒和助剂，柔性添加装置包括漏斗，与漏斗相连的进料螺杆。
所述真空抽吸装置采用真空泵。
所述第一过滤器、第二过滤器均采用反清洗过滤器，其中，第一过滤器的精度为30-60微米，第二过滤的精度为10-30微米。
本发明的有益效果：
1、省去了废丝前处理步骤，节约清洗、干燥等步骤，节约了用水及用电，较为节能环保，而且简化了工艺流程，自动化程度高，节省了劳动力；
2、可以处理多种合成纤维废料，如涤纶、锦纶以及丙纶等合成纤维的废丝、废熔体、废料块，实现了多功能化。
3、采用具有破碎除湿功能的中空滚刀，可以有效减少废丝中夹带的水分，降低在后处理过程中的熔体降解而导致的粘度降低、色值偏高；真空抽吸装置除去了熔体中的低沸物，保证了产品的质量。
4、采用带反冲功能的过滤器保证过滤器滤网的使用寿命达到较长时间。并使过滤器可在不中断生产的情况下，实现对过滤器滤网的更换。保持机器的连续运转。
5、本发明增设了柔性添加装置，通过柔性添加装置可以完成母粒、助剂的添加，生产出功能型的再生切片，如阻燃，抗菌型，有色型再生切片等。
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的设备组成图；
图3为本发明破碎机的中空滚刀结构示意图。
具体实施方式：
如图2所示，本发明的一种合成纤维废料的回收装置，包括依次顺序连接的检测单元1、破碎单元2、挤出机3、过滤单元4、铸带切粒单元5，检测单元1、破碎单元2之间通过输送带6相连。
所述的检测单元1用于检测合成纤维废料中含有的金属杂质，本实施例中，检测单元1优选采用金属探测器。
所述的破碎单元2用于将合成纤维废料破碎成长度为1mm的粉末。破碎单元2可采用普通的滚刀破碎机。本实施例中，采用了具有中空滚刀的破碎机，如图3所示，其特征是：破碎机的中空滚刀20，包括圆筒形刀筒21，在刀筒21的两端连接有滚刀轴22，在刀筒21的外圆周面上设置有刀片23，刀片23呈波浪形均匀排布，所述的圆筒形刀筒21和滚刀轴22均为中空结构，刀筒21和滚刀轴22相互连通，滚刀轴22一端为热水进口，另一端为热水出口。本发明破碎机的滚刀具有中空结构，工作时，通过向中空式滚刀内充入热水，使滚刀温度始终保持在80-120℃左右，这样，合成纤维废料中的水分被蒸发成水蒸气，经过抽气装置抽出破碎机。
采用中空滚刀的破碎机，可以在破碎的同时完成对合成纤维废料的除湿作用。
所述的挤出机3，挤出机3包括依次设置的进料部30、挤压熔融部31、真空抽吸部32，在挤出机3的进料部30处安装有废料喂入螺杆9和柔性添加装置7，所述的废料喂入螺杆9用于将破碎后的废料均匀地向挤出机3送料，所述的柔性添加装置7用于生产功能型再生切片时，添加功能型母粒和助剂。
柔性添加装置7包括漏斗71，与漏斗71相连的进料螺杆72，通过漏斗71和进料螺杆72，可以将功能型母粒和助剂添加到熔体中，生产出如阻燃型、抗菌型、有色型再生切片。在挤压熔融部31中，合成纤维废料与功能型母粒或助剂一起，经过挤压熔融成为熔体；在真空抽吸部32处安装有真空抽吸装置8，本实施例中，真空抽吸装置8采用真空泵。熔融后的熔体经过真空段，由真空泵将熔体中低沸物、油剂、水分抽出。
本发明通过在传统的挤出机基础上，增设柔性添加装置7和真空抽吸装置8，可以实现在不经过清洗工艺，即可完成合成纤维废料的回收利用，以及阻燃型、抗菌型、有色型再生切片的生产。
所述的过滤单元4包括依次相连的第一过滤器41、增压泵42、第二过滤器43。
本实施例中，所述第一过滤器41、第二过滤器43均采用反清洗过滤器。其中，第一过滤器41的精度为30-60微米，第二过滤43的精度为10-30微米。通过采用两级过滤设置，同时合理配置两级过滤的精度，可以有效过滤熔体中的不熔杂质，并通过反冲洗功能排除掉过滤器内的杂质，提高过滤器的正常运行时间。
铸带切粒单元5采用现用铸带切粒装置即可。
实施例1：一种合成纤维废料的回收工艺。
以下以涤纶工业丝废料的回收为例，对本发明进行进一步说明，采用本发明的回收工艺，亦可实现对其他合成纤维废料如锦纶、丙纶的废丝、废熔体、废料块等回收利用。
如图1所示，本发明的一种合成纤维废料的回收工艺，包括废料检测——破碎除湿——挤压熔融——过滤——铸带切粒。
1、废料检测：
将涤纶工业丝废料通过金属探测器，去除废料中的金属杂质，将不含有金属杂质的废料输送到破碎机中进行破碎；
2、破碎除湿：
将检测后的废料送入破碎机中进行破碎，并加热除湿，加热温度为80-120℃，废料经破碎处理后，被打碎成长度为1mm的粉末；废料经加热除湿后，废料的的含水量控制在0.4％以下，满足后续工序的要求。
所述的加热优选的实施方式是：破碎机采用中空式滚刀，通过向中空式滚刀内充入热水，使滚刀温度始终保持在80-120℃左右，这样，废料中的水分被蒸发成水蒸气，经过抽气装置抽出破碎机。
经过滚刀的加热处理，废料的的含水量可降低到0.4％以下，达到挤出机对废料含水量的要求。
3、挤压熔融：
经破碎除湿后的废料，经过废料喂入螺杆均匀地向挤出机送料；废料在挤出机内经过挤压熔融，成为PET熔体；熔融的PET熔体经真空抽吸，将熔体中低沸物、油剂、水分抽出。
废料喂入螺杆的进料速度设定为10-40％，对挤出机喂料。
当需要制备功能型再生切片时，只需送料时通过柔性添加装置添加功能型母粒和助剂即可。
所述的真空抽吸，是指熔体经过挤出机的真空抽吸部，由真空泵将熔体中低沸物、油剂、水分抽出；优选的实施例为：挤出机的挤出熔融部到真空抽吸部之间温度范围在260-280℃，真空抽吸部到过滤器之间温度范围在260-270℃。
4、过滤：经过真空抽吸除去低沸物等杂质的熔体，分别经第一过滤器、第二过滤器进行过滤。
本发明采用两级过滤，第一级过滤的精度为30-60微米，第二级过滤的精度为10-30微米，过滤温度控制在270-290℃，有利于熔体的流动。
5、铸带切粒：
熔体经过滤后由齿轮泵送至铸带头，经过铸带头拉条后，在水下切粒机中切粒。
实施例2：
生产工艺同实施例1，区别在于：步骤2的破碎除湿工序中，仅对废料进行破碎处理，不采用水浴加热的中空滚刀进行加热除湿，具体如下：将检测后的废料送入破碎机中进行破碎，废料经破碎处理后，被打碎成长度为1-50mm的粉末。
实施例3：
生产工艺同实施例1，区别在于：所述的过滤工序仅采用一级过滤，一级过滤的精度为30-60微米，过滤温度控制在270-290℃，熔体经过一级过滤后，即送至铸带头拉条切粒。
对比实施例：采用传统清洗工艺回收合成纤维废丝。
传统合成纤维废丝回收工艺为：先将废丝进行清洗，再进行干燥，然后进行切断，粉碎，挤压熔融后，铸带切粒。
效果检测：
1、将本发明实施例1与对比实施例的传统清洗工艺进行对比，如表1所示。
表1、本发明工艺与传统工艺的效果对照
由表1可以看出：
本发明与传统清洗工艺相比，由于节省了废丝前处理的清洗、干燥等工序，节约了用水及用电，较为节能环保，而且简化了工艺流程，自动化程度高，节省了劳动力。另一方面，通过采用水浴加热的中空滚刀，进行破碎除湿，以及真空抽吸工艺，两级过滤工艺，产品性能较传统清洗工艺，有显著的提升。
2、不同工艺条件的效果检测。
将实施例1、破碎工序中不采用加热除湿的实施例2、以及采用一级过滤工艺的实施例3进行对比，如表2所示。
表2、本发明不同工艺参数下的效果对照。
注：表2中，以涤纶工业丝废料为原料，造粒后经过增粘进行纺丝。
由表2可以看出：
采用实施例1的生产工艺，生产出来切片性能指标均较好，具有良好的可纺性能，而实施例2未采用加热除湿工艺，导致切片的粘度降和B值均较高，可纺性能差，而实施例3中由于只采用一级过滤，导致切片中凝聚粒子数量增多，直径在30μm左右，纺丝过程中组件压力上升较快，纺况也较差。
Claims (2)
1.一种合成纤维废料的回收装置，其特征在于：包括依次顺序连接的检测单元、破碎单元、挤出机、过滤单元、铸带切粒单元，其中：所述的检测单元用于检测合成纤维废料中含有的金属杂质，所述的破碎单元为带中空滚刀的破碎机，所述的挤出机包括依次设置的进料部、挤压熔融部、真空抽吸部，在挤出机的进料部处安装有废料喂入螺杆和柔性添加装置，在真空抽吸部处安装有真空抽吸装置，所述的过滤单元包括依次相连的第一过滤器、增压泵、第二过滤器；
所述破碎机的中空滚刀，包括圆筒形刀筒，在刀筒的两端连接有滚刀轴，在刀筒的外圆周面上设置有刀片，刀片呈波浪形均匀排布，所述的圆筒形刀筒和滚刀轴均为中空结构，刀筒和滚刀轴相互连通，滚刀轴一端为热水进口，另一端为热水出口；
所述第一过滤器、第二过滤器均采用反清洗过滤器，其中，第一过滤器的精度为30-60微米，第二过滤的精度为10-30微米。
2.根据权利要求1所述的一种合成纤维废料的回收装置，其特征在于：检测单元、破碎单元之间通过输送带相连。
3.根据权利要求1所述的一种合成纤维废料的回收装置，其特征在于：检测单元采用金属探测器。
4.根据权利要求1所述的一种合成纤维废料的回收装置，其特征在于：工作时，在刀筒的空腔内充入有80-120℃的热水。
5.根据权利要求1所述的一种合成纤维废料的回收装置，其特征在于：所述的废料喂入螺杆用于将破碎后的废料均匀地向挤出机送料，所述的柔性添加装置用于生产功能型再生切片时，添加功能型母粒和助剂，柔性添加装置包括漏斗，与漏斗相连的进料螺杆。
6.根据权利要求1所述的一种合成纤维废料的回收装置，其特征在于：所述真空抽吸装置采用真空泵。
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