CN106182497A - 废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺，1)将废旧聚酯纤维制品上的纽扣、拉链处理掉，送入恒温恒湿的环境下保存；2)将废旧聚酯纤维制品采用智能颜色成分分拣系统进行分色，把统一种颜色的分拣为一类；并对同一种颜色中的废旧聚酯纤维制品进行成分含量分拣；3)将同一种颜色的废旧聚酯纤维制品送入超声清洗设备清洗，然后置于低温冷风干燥设备；4)将干燥后的废旧聚酯纤维制品破碎成块状，进行消毒处理；5)将消毒后的废旧聚酯纤维制品送入挤出机进行过滤挤出，使PET熔体从模头挤出去，而棉纤维则被过滤掉；6)将挤出的PET熔体送入增粘设备中，加入增粘剂，调整熔体的粘度；7)将增粘后的PET熔体直接用于纺丝，即可得到高强度短纤维。

Description

废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺
技术领域
本发明涉及资源再利用技术领域，具体涉及一种废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺。
背景技术
如今，以聚酯为代表的化纤产品在日常生活中所占的比重越来越大，但是随着石油等自然资源的日益紧缺以及不断增大的需求量，在未来几十年，如果没有新的油田被发现的话，全球将面临石油资源枯竭的危机。于是，人们开始将目光转移到生产再生聚酯纤维上，即通过对原生聚酯产品的再加工得到新型的再生产品，即可以有效利用资源又能保护环境、减少污染。随着再生聚酯工业的发展，由废弃聚酯瓶和废弃纺织品为原料生产的再生聚酯纤维及纺织服装逐渐开始流行起来，再生聚酯纤维织物及服装的使用已经成为一种时尚，市场发展潜力巨大。
发达国家从20世纪50年代就开始研究回收利用废旧PET的方法，到目前为止，世界许多大公司和研究机构均投入了巨大的人力物力从事这方面的研究，一些工艺已经实现了商业化运行。最早使再生PET纤维工业化的企业是美国的WELLMAN公司，产品在非织造布、地毯、家纺、汽车等领域都有应用，品种达80多个，公司所用原料都为100％的回收聚酯瓶。日本帝人(Teijin)公司的“纤维-纤维”闭环回收体系，改变了废旧衣物堆置消亡的命运，使废旧服装被永续回收利用成为可能。目前该体系已较为成熟，其回收再生的纤维织造的面料质量上乘，可用于男女成衣市场。
我国再生聚酯纤维行业发展起步较晚，但是也有三十多年的历史，20世纪90年代主要采用中国台湾和韩国生产的单螺杆纺丝设备，生产填充针刺非织造布和纱线等，1987年吉林省纺织技术公司从德国引进了我国第一条再生纤维生产线。进入21世纪，我国再生PET行业发展迅速，2010年我国再生聚酯纤维产能600度万吨，实际产量近400万吨，约占全球总产量的80％，中国已成为再 生聚酯纤维的第一生产大国。尤其是在江浙沪皖地区，采用回收聚酯瓶加工再生纤维的厂家很多，并逐渐形成一定的生产规模，基本上可以达到废料不废的目标。但是相对于国外发达国家和地区，我国在废弃纺织品特别是聚酯产品方面尚未形成规模，废弃聚酯的回收利用率、技术水平和产品档次还有相当差距，再生纤维的品质亟待提高。
如中国专利(CN103924325A)公开了一种混合材质的废旧衣物再生成为可纺纤维生产工艺技术，主要技术特征是：整个生产线设有非织物固体异物去除工序和设有均匀分布沉降的工序及采用多次钢针滚梳理工序，同时采用物理过滤的除尘技术，采用渐进式的风动技术，从而形成了一种全新的可将各种混合材质的废旧衣物再生成可纺纤维的无污染的自动化生产线，为解决大量废旧衣物的无害化处理提供了一种有效的方法。但其制成的可纺纤维在性能上并没有多大改善，利用率较低。
再如中国专利(CN103924326A)公开了一种从混合材质废旧衣物中再生可纺纤维的方法，先将废旧衣物进行消毒，把废旧衣物剪切成50—100平方毫米的碎布块，再进行连续两次的开松处理，使碎布块中大块的纠结纤维撕扯松解为小块或束状纤维，然后进行连续四次的分解梳松，使碎布块中的纤维得到进一步的分解梳理，最终得到可重新再利用的可纺纤维。不但解决了手工操作成本高的问题，提高了生产效率数十倍，而且解决了杂质污染和环保的问题，整个过程环保清洁，同时，得到的可纺纤维比传统加工工艺加工出来的纤维长、棉结少。虽然这是一种较为可行的方法，但其制备出来的纤维也只能用于普通产品的使用，无法得到高效利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种方法简单，环境、经济效益好的废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺，包括如下工艺步骤：
(1)将回收回来的废旧聚酯纤维制品上的纽扣、拉链等处理掉，并将肉眼可见的杂质去除，方便后续加工的需要，然后送入恒温恒湿的环境下进行 保存，保存时间以4小时及以上为佳，温度为15-20℃，湿度为75-85％；该条件下保存的纤维制品易于后续成分与含量的检测；
(2)将步骤(1)中的废旧聚酯纤维制品采用智能颜色成分分拣系统进行分色，把统一种颜色或颜色近似度在80％以上的分拣为一类；并对同一种颜色中的废旧聚酯纤维制品进行成分含量分拣，保留PTE含量大于60％的废旧聚酯纤维制品待用；
(3)将步骤(2)中同一种颜色的废旧聚酯纤维制品送入超声清洗设备中，清洗5-8分钟，取出脱水，置于低温冷风干燥设备中，于45-55℃干燥至废旧聚酯纤维制品水分含量低于5％，取出待用；
(4)将步骤(3)中干燥后的废旧聚酯纤维制品破碎成块状，每块的表面积在3-20cm2，将块状的废旧聚酯纤维制品送入消毒设备进行消毒处理，提高再生制品的安全性；
上述消毒处理可以采用高温消毒。
(5)将消毒后的废旧聚酯纤维制品送入挤出机，使废旧聚酯纤维制品在挤出机中熔化，通过挤出机的模头进行过滤挤出，使PET熔体从模头挤出去，而棉纤维等混合物则被过滤在模头内，或者从模头边缘挤出；如同压榨方式一样，由于棉纤维不熔，而通过压榨的方式则可以直接把PET熔体挤出，效率高；
(6)将挤出的PET熔体送入增粘设备中，加入增粘剂，调整熔体的粘度，满足高强度短纤维的性能；其中增粘剂的加入量根据实际需要进行调整，一般加入PET熔体重量的0.5-2％；
(7)将增粘后的PET熔体直接用于纺丝，即可得到高强度短纤维。
本申请高强度短纤维性能如下：
聚酯熔体特性粘度≥0.60dl/g、波动范围≤0.05dl/g；纤维断裂强度≥4.5cn/dtex；聚酯熔体特性粘度数按照GB/T 1632标准测试；纤维断裂强度按照GB/T 14337标准测试。
本发明的有益效果是：本发明具有节约能源、节省资源、减少污染物排放的优点，产品附加值高，经济效益突出，而且解决了废旧衣物无法大量利用的问题，为资源的再利用提供了一条新的途径，制备的短纤维强度高，质 量上乘，能够满足各种产品生产需要。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺，包括如下工艺步骤：
(1)将回收回来的废旧聚酯纤维制品上的纽扣、拉链等处理掉，并将肉眼可见的杂质去除，方便后续加工的需要，然后送入恒温恒湿的环境下进行保存，保存时间以4小时及以上为佳，温度为15-20℃，湿度为75-85％；该条件下保存的纤维制品易于后续成分与含量的检测；
(2)将步骤(1)中的废旧聚酯纤维制品采用智能颜色成分分拣系统进行分色，把统一种颜色或颜色近似度在80％以上的分拣为一类；并对同一种颜色中的废旧聚酯纤维制品进行成分含量分拣，保留PTE含量大于60％的废旧聚酯纤维制品待用；
(3)将步骤(2)中同一种颜色的废旧聚酯纤维制品送入超声清洗设备中，清洗5-8分钟，取出脱水，置于低温冷风干燥设备中，于45-55℃干燥至废旧聚酯纤维制品水分含量低于5％，取出待用；
(4)将步骤(3)中干燥后的废旧聚酯纤维制品破碎成块状，每块的表面积在3-20cm2，将块状的废旧聚酯纤维制品送入消毒设备进行消毒处理，提高再生制品的安全性；
上述消毒处理可以采用高温消毒。
(5)将消毒后的废旧聚酯纤维制品送入挤出机，使废旧聚酯纤维制品在挤出机中熔化，通过挤出机的模头进行过滤挤出，使PET熔体从模头挤出去，而棉纤维等混合物则被过滤在模头内，或者从模头边缘挤出；如同压榨方式一样，由于棉纤维不熔，而通过压榨的方式则可以直接把PET熔体挤出，效率高；
(6)将挤出的PET熔体送入增粘设备中，加入增粘剂，调整熔体的粘度，满足高强度短纤维的性能；其中增粘剂的加入量根据实际需要进行调整，一 般加入PET熔体重量的0.5-2％；
(7)将增粘后的PET熔体直接用于纺丝，即可得到高强度短纤维。
实施例2
一种废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺，包括如下工艺步骤：
(1)将回收回来的废旧聚酯纤维制品上的纽扣、拉链等处理掉，并将肉眼可见的杂质去除，方便后续加工的需要，然后送入恒温恒湿的环境下进行保存，保存时间以4小时及以上为佳，温度为15-20℃，湿度为75-85％；该条件下保存的纤维制品易于后续成分与含量的检测；
(2)将步骤(1)中的废旧聚酯纤维制品采用智能颜色成分分拣系统进行分色，把统一种颜色或颜色近似度在80％以上的分拣为一类；并对同一种颜色中的废旧聚酯纤维制品进行成分含量分拣，保留PTE含量大于60％的废旧聚酯纤维制品待用；
(3)将步骤(2)中同一种颜色的废旧聚酯纤维制品送入超声清洗设备中，清洗5-8分钟，取出脱水，置于低温冷风干燥设备中，于45-55℃干燥至废旧聚酯纤维制品水分含量低于5％，取出待用；
(4)将步骤(3)中干燥后的废旧聚酯纤维制品破碎成块状，每块的表面积在3-20cm2，将块状的废旧聚酯纤维制品送入消毒设备进行消毒处理，提高再生制品的安全性；
上述消毒处理可以采用高温消毒。
(5)将消毒后的废旧聚酯纤维制品送入挤出机，使废旧聚酯纤维制品在挤出机中熔化，通过挤出机的模头进行过滤挤出，使PET熔体从模头挤出去，而棉纤维等混合物则被过滤在模头内，或者从模头边缘挤出；如同压榨方式一样，由于棉纤维不熔，而通过压榨的方式则可以直接把PET熔体挤出，效率高；
(6)将挤出的PET熔体送入增粘设备中，加入增粘剂，调整熔体的粘度，满足高强度短纤维的性能；其中增粘剂的加入量根据实际需要进行调整，一般加入PET熔体重量的0.5-2％；
上述增粘剂是由以下重量的组分制成：乙二醇80g、丙烯酸缩水甘油酯15g、沥青5g、丙烯酸正丁酯10g、十二烷基硫醇5g、虫胶树脂4g、微晶蜡2g、 纯丙乳液5g；该增粘剂专门针对再生PET熔体进行配置，增粘速度快，效果好。
(7)将增粘后的PET熔体直接用于纺丝，即可得到高强度短纤维。
实施例3
一种废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺，包括如下工艺步骤：
(1)将回收回来的废旧聚酯纤维制品上的纽扣、拉链等处理掉，并将肉眼可见的杂质去除，方便后续加工的需要，然后送入恒温恒湿的环境下进行保存，保存时间以4小时及以上为佳，温度为15-20℃，湿度为75-85％；该条件下保存的纤维制品易于后续成分与含量的检测；
(2)将步骤(1)中的废旧聚酯纤维制品采用智能颜色分拣系统进行分色，把统一种颜色或颜色近似度在80％以上的分拣为一类；
对同一种颜色中的废旧聚酯纤维制品进行成分含量分拣，保留PTE含量大于60％的废旧聚酯纤维制品待用；
(3)将步骤(2)中同一种颜色的废旧聚酯纤维制品送入超声清洗设备中，清洗5-8分钟，取出脱水，置于低温冷风干燥设备中，于45-55℃干燥至废旧聚酯纤维制品水分含量低于5％，取出待用；
(4)将步骤(3)中干燥后的废旧聚酯纤维制品破碎成块状，每块的表面积在3-20cm2，将块状的废旧聚酯纤维制品送入消毒设备进行消毒处理，提高再生制品的安全性；
上述消毒处理可以采用高温消毒。
(5)将消毒后的废旧聚酯纤维制品送入挤出机，使废旧聚酯纤维制品在挤出机中熔化，通过挤出机的模头进行过滤挤出，使PET熔体从模头挤出去，而棉纤维等混合物则被过滤在模头内，或者从模头边缘挤出；如同压榨方式一样，由于棉纤维不熔，而通过压榨的方式则可以直接把PET熔体挤出，效率高；
(6)将挤出的PET熔体送入增粘设备中，加入增粘剂，调整熔体的粘度，满足高强度短纤维的性能；其中增粘剂的加入量根据实际需要进行调整，一般加入PET熔体重量的0.5-2％；
(7)将增粘后的PET熔体直接用于纺丝，即可得到高强度短纤维。
上述智能颜色成分分拣系统主要包括视频识别与分拣系统和成分含量识 别与分拣系统，
上述视频识别与分拣系统包括色选系统、第一输送装置和第一转运机械手，其中第一输送装置用于输送经消毒，分离纽扣、拉链等前处理的废旧纤维制品，色选系统用于识别第一输送装置上废旧纤维制品的颜色，根据不同颜色给出信号，第一转运机械手将识别出的同一类颜色的废旧纤维制品进行分拣，统一放置；其中色选系统能够识别出8种颜色，分拣成8个类别；
所色选系统内设置有检测探头、数据采集模块和数据分析模块，检测探头对第一输送装置上的废旧纤维制品进行探测，数据采集模块采集检测探头的探测数据，然后送入数据分析模块进行数据分析，得出所探测到的废旧纤维制品属于哪种颜色，再输出相应的信号，驱动第一转运机械手进行分拣动作。
上述成分含量识别与分拣系统包括成分与含量识别系统、第二输送装置和第二转运机械手，第一机械手将分拣的同一颜色的废旧纤维制品放入到第二输送装置上，经成分与含量识别系统识别，将废旧纤维制品分成3个区间，分别为PET含量大于60％、PET含量介于30％-60％和PET含量小于30％，然后给出信号，第二转运机械手进行分拣即可。
所述成分与含量识别系统包括红外光谱仪主机及含量探头，其中含量探头用于探测废旧纤维制品的含量数据信息，并将探测到的含量数据信息送入红外光谱仪主机，红外光谱仪主机对这些数据进行分析对比，从而确定含量探头所探测到的废旧纤维制品的成分与含量，发出信号给第二转运机械手，驱动其进行分拣动作。
所述红外光谱仪主机内集成有废旧纤维制品样品的FTIR-ATR光谱信号数据，应用TQ Analyst光谱分析软件，对FTIR-ATR光谱信号进行二阶微分、校准基线及利用KarlNorris导数滤波器进行滤波降噪预处理，采用偏最小二乘(PLS)法和“剔一”(Leave-one-out)的交互校验方法，将废旧纤维制品样品的光谱数据与样品相应的涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、棉等按上述系列标准检测所得成分与含量数据进行拟合建模，逐步剔除奇异点(Outlier)优化，建立校准模型。用建立的模型，分析批量的废旧纤维制品样品，将检测结果与化学法的测定结果进行对比，验证了模型的预测准确性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：
(1)将回收回来的废旧聚酯纤维制品上的纽扣、拉链等处理掉，并将肉眼可见的杂质去除，然后送入恒温恒湿的环境下进行保存；
(2)将步骤(1)中的废旧聚酯纤维制品采用智能颜色成分分拣系统进行分色，把统一种颜色或颜色近似度在80％以上的分拣为一类；并对同一种颜色中的废旧聚酯纤维制品进行成分含量分拣，保留PTE含量大于60％的废旧聚酯纤维制品待用；
(3)将步骤(2)中同一种颜色的废旧聚酯纤维制品送入超声清洗设备中，清洗5-8分钟，取出脱水，置于低温冷风干燥设备中，于45-55℃干燥至废旧聚酯纤维制品水分含量低于5％，取出待用；
(4)将步骤(3)中干燥后的废旧聚酯纤维制品破碎成块状，每块的表面积在3-20cm2，将块状的废旧聚酯纤维制品送入消毒设备进行消毒处理；
(5)将消毒后的废旧聚酯纤维制品送入挤出机，使废旧聚酯纤维制品在挤出机中熔化，通过挤出机的模头进行过滤挤出，使PET熔体从模头挤出去，而棉纤维则被过滤掉；
(6)将挤出的PET熔体送入增粘设备中，加入增粘剂，调整熔体的粘度；
(7)将增粘后的PET熔体直接用于纺丝，即可得到高强度短纤维。
2.根据权利要求1所述的废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺，其特征在于，上述步骤(1)中在恒温恒湿的环境下保存时间在4小时以上。
3.根据权利要求1所述的废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺，其特征在于，上述步骤(1)中恒温恒湿的环境中温度为15-20℃，湿度为75-85％。
4.根据权利要求1所述的废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺，其特征在于，上述步骤(4)中消毒处理采用高温消毒。
5.根据权利要求1所述的废旧纤维制品制备再生高强度短纤维的工艺，其特征在于，上述步骤(6)中增粘剂的加入量为PET熔体重量的0.5-2％。
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