CN104073906A - 利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废弃瓶回收处理工艺,特别是涉及一种利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺;本发明的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,可以有效减少PET分子水解和热解,同时有效增加PET的相对分子质量,有效提高挤出造粒后PET的特性粘度;包括预处理、熔融造粒和熔融纺丝三个步骤。

Description

利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺
技术领域
本发明涉及废弃瓶回收处理工艺,特别是涉及一种利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺。 
背景技术
聚对苯二甲酸类塑料,又称PET塑料,在非纤领域中主要应用在饮料、食品等包装容器及薄膜,尤其是瓶装饮料的制造生产中,然而近年来瓶装饮料的过快发展却也带来了废弃PET瓶白色污染的问题,从节约能源和资源、保护环境的角度出发,如何实现对废弃PET瓶的有效回收再利用,成为当前社会日益关注的课题;目前对废弃PET瓶的回收再利用,主要通过再生产食品级聚酯瓶片、阻燃性片槽材料或是功能性纤维这几种方式来实现,其中尤以功能性纤维具有较高的应用前景。 
然而,将回收的PET瓶片直接挤出造粒后,其特性粘度会大幅降低至0. 4~0. 5 dL/g,而工业用的PET粒料,即使要求很低的纺织纤维或薄膜用PET的特性粘度都要求高于0. 6 dL/g,这种特性粘度降低是因为PET瓶片在清洗过程中会残留一定的水分,在挤出过程中PET极易发生水解和热解,导致PET的分子链发生断裂,相对分子质量会大幅度降低而发脆易断裂,力学性能难以满足应用要求。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种可以有效减少PET分子水解和热解,同时有效增加PET的相对分子质量,有效提高挤出造粒后PET的特性粘度的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺。 
本发明的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,包括预处理、熔融造粒和熔融纺丝三个步骤;
预处理:对废弃PET瓶切片处理,并经过清洗、甩干后制成PET片料;
熔融造粒:将所述PET片料采用充填式干燥的方式进行干燥处理,随后将干燥后的PET片料与环氧树脂扩链剂以及均苯四甲酸二酐进行充分混合制成混料,并将所述混料送至双螺杆挤出机挤出、冷却和造粒得到聚酯切片,所述聚酯切片随后采用真空转鼓干燥方式干燥处理;
熔融纺丝:将电气石粉末与熔融的聚酯混合制成聚酯负离子母粒,并对所述聚酯负离子母粒干燥处理,随后,将所述聚酯负离子母粒与所述聚酯切片混合并送入熔融纺丝机进行前纺得到前纺丝,所述前纺丝经过后纺处理后得到后纺丝。
具体的,所述预处理中的切片处理,是采用切粒机将废弃PET瓶切制成大小一致形状规则的片料,所述预处理中的清洗,是采用水下切片机对片料同步初步清洗处理,随后经过碱洗和清水冲洗完成清洗过程,所述预处理中的甩干,是通过离心机来实现甩干过程,所述预处理还包括日晒,所述废弃PET瓶经过切片、清洗、甩干和日晒后制成所述PET片料。
具体的,所述PET片料充填式干燥的干燥温度为168-182℃,干燥时间为4-5小时,干燥后的PET片料含水率≤80ppm。
具体的,所述混料在双螺杆挤出机中挤出、冷却和造粒时,各区温度为250-280℃,机头温度为245℃,螺杆转速为80rpm,喂料速度19.0rpm。
具体的,所述聚酯切片真空转鼓干燥中,真空度为0.80MPA,干燥时间为20-22小时,干燥温度为60-90℃。
具体的,所述电气石粉末的直径为0.03-0.1μm,所述电气石粉末以45-70%比例与熔融的聚酯混合制成聚酯负离子母粒。
具体的,所述聚酯负离子母粒的干燥温度为125-140℃,干燥时间为8-12小时,干燥后聚酯负离子母粒的含水量在50ppm以下。
具体的,所述聚酯负离子母粒以重量比10-20%与所述聚酯切片混合并送入熔融纺丝机。
具体的,所述前纺的纺丝温度为250-290℃,徐冷温度为150-180℃,侧吹风风速为0.35m/s,风温为19-20℃。卷绕速度为1300m/min。
具体的,所述后纺是将前纺丝经过集束处理、油浴槽拉伸处理、卷曲机卷曲处理后,送至烘箱烘干定型,随后将烘干后的丝送至切断机切断得到后纺丝,其中,油浴牵伸槽温度为60-75℃,烘干热定型温度为125-150℃,时间为15-30分钟。
与现有技术相比本发明的有益效果为:本发明的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,采用的原料为废弃的塑料瓶,通过重新造粒然后纺丝的方法,得到具有负离子保健功能的芯材,加工过程中,不仅可以有效减少PET分子水解和热解,有效增加PET的相对分子质量,同时生产后的芯材,特性粘度可以达到0.8-1.1dL/g。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。 
本发明的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,包括预处理、熔融造粒和熔融纺丝三个步骤;预处理:对废弃PET瓶切片处理,并经过清洗、甩干后制成PET片料;熔融造粒:将PET片料采用充填式干燥的方式进行干燥处理,随后将干燥后的PET片料与环氧树脂扩链剂以及均苯四甲酸二酐进行充分混合制成混料,并将混料送至双螺杆挤出机挤出、冷却和造粒得到聚酯切片,聚酯切片随后采用真空转鼓干燥方式干燥处理;熔融纺丝:将电气石粉末与熔融的聚酯混合制成聚酯负离子母粒,并对聚酯负离子母粒干燥处理,随后,将聚酯负离子母粒与聚酯切片混合并送入熔融纺丝机进行前纺得到前纺丝,前纺丝经过后纺处理后得到后纺丝。
PET片料充填式干燥中,经清洗切片后的PET片料送入干燥塔,在安装有螺旋搅拌器的干燥塔内进行干燥,同时利用热旋风分离把瓶片料中的灰尘和细小瓶片粉末分离出来。充填式的干燥方法和传统转鼓干燥箱相比,保证了干燥均匀,解决了大规模生产过程中鼓与鼓之间含水不一致的问题。
PET片料与环氧树脂扩链剂以及均苯四甲酸二酐进行充分混合制成混料后,在双螺杆挤出机完成扩链增粘反应,扩链剂与PET大分子链的至少两个端基发生扩链反应,达到PET特性粘度增加、分子量升高的目的;本方法中要求扩链剂含有两个或两个以上的反应点,充当链增长剂的作用,能够短时间内与PET的端羧基基团或端羟基基团发生加聚反应,使PET分子量大幅度增长;同时,由于PET是在熔融态下反应,还要求扩链剂在高温下状态稳定,不易挥发;并且容易制备,反应后不生成挥发性产物。
聚酯切片真空转鼓干燥采用真空转鼓干燥机来完成,真空转鼓干燥机的优点是干燥质量高,更换品种容易,干燥过程中特性粘数降小;另外,干燥温度和干燥时间对切片干燥过程影响较大,通常是干燥温度愈高,干燥的效果也愈好,但过高的干燥温度会使PET切片的粘度降低,甚至使切片颜色变黄,影响纺丝质量;随着干燥时间的延续,水分被不断汽化,湿物料的质量减少,物料的自由含水量趋近于零;要保证PET切片的干燥质量,须有一定的干燥时间,干燥时间又与干燥温度、真空转鼓干燥机的真空度有关;为了防止干切片在贮存过程中重新吸湿,PET干切片应在低于70℃时出料,并采用惰性气体N2保护。
聚酯负离子母粒与聚酯切片混合并送入熔融纺丝机,在纺丝机上进行熔融纺丝,熔体经过喷丝板喷(喷丝孔直径0.35mm)出后到达徐冷保温区,形成熔体细流,通过冷却吹风固化成型,然后到达给油装置,通过给油给水使初生纤维集束,最后在1300m/min速度下卷绕成形,从而完成前纺过程。
另外,预处理中的切片处理,是采用切粒机将废弃PET瓶切制成10 mm以下的不规则三角形或多边形的片料,预处理中的清洗,是采用水下切片机对片料同步初步清洗处理,随后经过碱洗和清水冲洗完成清洗过程,预处理中的甩干,是通过离心机来实现甩干过程,预处理还包括日晒,废弃PET瓶经过切片、清洗、甩干和日晒后制成PET片料;后纺是将前纺丝经过集束处理、油浴槽拉伸处理、卷曲机卷曲处理后,送至烘箱烘干定型,随后将烘干后的丝送至切断机切断得到后纺丝,
实施例一
PET片料充填式干燥的干燥温度为168℃,干燥时间为4小时,干燥后的PET片料含水率≤80ppm;混料在双螺杆挤出机中挤出、冷却和造粒时,各区温度为250℃,机头温度为245℃,螺杆转速为80rpm,喂料速度19.0rpm;聚酯切片真空转鼓干燥中,真空度为0.80MPA,干燥时间为20小时,干燥温度为60℃;电气石粉末的直径为0.03μm,电气石粉末以45%比例与熔融的聚酯混合制成聚酯负离子母粒;聚酯负离子母粒的干燥温度为125℃,干燥时间为8小时,干燥后聚酯负离子母粒的含水量在50ppm以下;聚酯负离子母粒以重量比10%与聚酯切片混合并送入熔融纺丝机;前纺的纺丝温度为250℃,徐冷温度为150℃,侧吹风风速为0.35m/s,风温为19℃。卷绕速度为1300m/min;油浴牵伸槽温度为60℃,烘干热定型温度为125℃,时间为15分钟。
这样,生产后的芯材,特性粘度可以达到0.8dL/g。
实施例二
PET片料充填式干燥的干燥温度为182℃,干燥时间为5小时,干燥后的PET片料含水率≤80ppm;混料在双螺杆挤出机中挤出、冷却和造粒时,各区温度为280℃,机头温度为245℃,螺杆转速为80rpm,喂料速度19.0rpm;聚酯切片真空转鼓干燥中,真空度为0.80MPA,干燥时间为22小时,干燥温度为90℃;电气石粉末的直径为0.1μm,电气石粉末以70%比例与熔融的聚酯混合制成聚酯负离子母粒;聚酯负离子母粒的干燥温度为140℃,干燥时间为12小时,干燥后聚酯负离子母粒的含水量在50ppm以下;聚酯负离子母粒以重量比20%与聚酯切片混合并送入熔融纺丝机;前纺的纺丝温度为290℃,徐冷温度为180℃,侧吹风风速为0.35m/s,风温为20℃。卷绕速度为1300m/min;油浴牵伸槽温度为75℃,烘干热定型温度为150℃,时间为30分钟。
这样,生产后的芯材,特性粘度可以达到0.8dL/g。
实施例三
PET片料充填式干燥的干燥温度为175℃,干燥时间为4.5小时,干燥后的PET片料含水率≤80ppm;混料在双螺杆挤出机中挤出、冷却和造粒时,各区温度为265℃,机头温度为245℃,螺杆转速为80rpm,喂料速度19.0rpm;聚酯切片真空转鼓干燥中,真空度为0.80MPA,干燥时间为21小时,干燥温度为75℃;电气石粉末的直径为0.07μm,电气石粉末以60%比例与熔融的聚酯混合制成聚酯负离子母粒;聚酯负离子母粒的干燥温度为133℃,干燥时间为10小时,干燥后聚酯负离子母粒的含水量在50ppm以下;聚酯负离子母粒以重量比15%与聚酯切片混合并送入熔融纺丝机;前纺的纺丝温度为270℃,徐冷温度为165℃,侧吹风风速为0.35m/s,风温为20℃。卷绕速度为1300m/min;油浴牵伸槽温度为70℃,烘干热定型温度为135℃,时间为25分钟。
这样,生产后的芯材,特性粘度可以达到1.1dL/g,纺制芯材的性能指标如下表所示。
芯材纤度 0.5-0.8dtex 断裂强力 ≥5.0cn/dt
断裂伸长 18-25% 卷曲数/25mm 30-50
含油率 0.10-0.15% 190℃干热收缩率 ≤2.8%
沸水收缩率 ≤1.6 负离子浓度 ≥2000个/cm3
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,其特征在于,包括预处理、熔融造粒和熔融纺丝三个步骤;
预处理:对废弃PET瓶切片处理,并经过清洗、甩干后制成PET片料;
熔融造粒:将所述PET片料采用充填式干燥的方式进行干燥处理,随后将干燥后的PET片料与环氧树脂扩链剂以及均苯四甲酸二酐进行充分混合制成混料,并将所述混料送至双螺杆挤出机挤出、冷却和造粒得到聚酯切片,所述聚酯切片随后采用真空转鼓干燥方式干燥处理;
熔融纺丝:将电气石粉末与熔融的聚酯混合制成聚酯负离子母粒,并对所述聚酯负离子母粒干燥处理,随后,将所述聚酯负离子母粒与所述聚酯切片混合并送入熔融纺丝机进行前纺得到前纺丝,所述前纺丝经过后纺处理后得到后纺丝。
2.如权利要求1所述的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,其特征在于,所述预处理中的切片处理,是采用切粒机将废弃PET瓶切制成大小一致形状规则的片料,所述预处理中的清洗,是采用水下切片机对片料同步初步清洗处理,随后经过碱洗和清水冲洗完成清洗过程,所述预处理中的甩干,是通过离心机来实现甩干过程,所述预处理还包括日晒,所述废弃PET瓶经过切片、清洗、甩干和日晒后制成所述PET片料。
3.如权利要求1所述的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,其特征在于,所述PET片料充填式干燥的干燥温度为168-182℃,干燥时间为4-5小时,干燥后的PET片料含水率≤80ppm。
4.如权利要求1所述的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,其特征在于,所述混料在双螺杆挤出机中挤出、冷却和造粒时,各区温度为250-280℃,机头温度为245℃,螺杆转速为80rpm,喂料速度19.0rpm。
5.如权利要求1所述的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,其特征在于,所述聚酯切片真空转鼓干燥中,真空度为0.80MPA,干燥时间为20-22小时,干燥温度为60-90℃。
6.如权利要求1所述的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,其特征在于,所述电气石粉末的直径为0.03-0.1μm,所述电气石粉末以45-70%比例与熔融的聚酯混合制成聚酯负离子母粒。
7.如权利要求1所述的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,其特征在于,所述聚酯负离子母粒的干燥温度为125-140℃,干燥时间为8-12小时,干燥后聚酯负离子母粒的含水量在50ppm以下。
8.如权利要求1所述的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,其特征在于,所述聚酯负离子母粒以重量比10-20%与所述聚酯切片混合并送入熔融纺丝机。
9.如权利要求1所述的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,其特征在于,所述前纺的纺丝温度为250-290℃,徐冷温度为150-180℃,侧吹风风速为0.35m/s,风温为19-20℃。卷绕速度为1300m/min。
10.如权利要求1所述的利用废弃瓶片料生产纺织用高档芯材的生产工艺,其特征在于,所述后纺是将前纺丝经过集束处理、油浴槽拉伸处理、卷曲机卷曲处理后,送至烘箱烘干定型,随后将烘干后的丝送至切断机切断得到后纺丝,其中,油浴牵伸槽温度为60-75℃,烘干热定型温度为125-150℃,时间为15-30分钟。
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