CN107675277A - 一种聚酯废丝的再利用设备及其再利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚酯纤维的制造技术领域，尤其是一种聚酯废丝的再利用设备，它包括依次连接的金属探测单元、破碎单元、净化分离单元、挤出单元、真空单元、熔体过滤单元和增压单元，增压单元输出熔体至纺丝设备。一种聚酯废丝的再利用方法，以熔体直纺聚酯废丝为原料，具体步骤包括：（1）纺丝熔体制备，（2）熔体纺丝，本发明所得到的一种聚酯废丝的再利用设备及其再利用方法，以熔体直纺生产中的废丝为原料所制得的规格为270dtex/48f、155dtex/36f的POY产品的断裂强度≥1.9cN/dtex，断裂强度的CV%≤5.0，断裂伸长率为126±5%，断裂伸长率的CV%≤7.0，条干不匀率CV%≤1.6，含油率0.5±0.1%，所得产品上油之前的特性粘度为0.560±0.005dL/g，所以得到的产品是一种优质的聚酯纤维产品。
Description
技术领域
本发明涉及聚酯纤维的制造技术领域，尤其是一种聚酯废丝的再利用设备及其再利用方法。
背景技术
聚酯纤维生产总量巨大，占化纤全行业的80%左右；聚酯纤维产业链中生产废料每年大约350万吨，消费后废弃量甚至多达2300万吨/年，但其综合回收比例低于5%。目前，国、内外聚酯废丝的回收使用方法主要分为两大类：
a.采用醇解或碱水解等化学方法降解聚酯废丝，以单体的形式回收；缺陷：化学法过程复杂，产生工业“三废”，产品在经济和质量上存在不足；
b.将聚酯废丝洗涤、脱水、切断加工成泡料，再将泡料熔融挤出制成塑料或短纤类低档纤维；缺陷：聚酯废丝再熔融过程中，因热分解导致粘度降低，制得的产品机械杂质含量高，批次粘度差异大，含水率波动大，只能用于较低品质的短纤维生产；并且，生产工序中存在劳动强度大、能耗高、环境污染严重、不利于集中管理等问题。
截至目前，聚酯纤维废丝的高效回收利用还缺乏一种行之有效的方法，采用物理法工艺路线的废丝回收方式主要是生产泡料，无厂家直接纺丝。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种能实现将聚酯废丝通过连续化工艺后进行连续纺制涤纶长丝的聚酯废丝的再利用设备及其再利用方法。
为了达到上述目的，本发明所设计的一种聚酯废丝的再利用设备，它包括依次连接的金属探测单元、破碎单元、净化分离单元、挤出单元、真空单元、熔体过滤单元和增压单元，增压单元输出熔体至纺丝设备。其中所述的金属探测单元为金属探测器，破碎单元为粉碎机，净化分离单元为旋风分离器和切割压实机，挤出单元为挤出机，其中粉碎机通过输送带输入聚酯废丝，所述的金属探测器设置在输送带上，粉碎机通过管道连接至缓存料仓，所述的旋风分离器设置在缓存料仓的顶部，缓存料仓的下端与切割压实机连接，切割压实机的顶部设置排气风机、底部设置进气口，切割压实机与挤出机连接，在挤出机的熔融段上设置真空单元，挤出机后设置有熔体过滤单元，在熔体过滤单元后设置增压单元，增压单元后通过管道将熔体输送至纺丝设备。
一种聚酯废丝的再利用方法，以熔体直纺聚酯废丝为原料，具体步骤包括：（1）纺丝熔体制备，将聚酯废丝输送至粉碎机，输送过程中利用金属探测器去除金属杂物，聚酯废丝在粉碎机中破碎成基本一致的尺寸，然后通过管道利用气压送到缓存料仓中，缓存料仓顶部的旋风分离器用于去除灰尘、颗粒状杂质，然后进入切割压实机，切割压实机对聚酯废丝进行脱水、除油，然后输送至挤出机，挤出机上的真空单元用于进一步脱除小分子、油剂等挥发性物质，挤出机挤出的熔体经过熔体过滤单元去除凝聚性粒子等有害杂质颗粒，提高纺丝熔体的品质，过滤后的熔体通过增压单元输送至纺丝设备；（2）熔体纺丝，将熔体通过管道输送至纺丝箱体，然后经过计量泵计量，喷丝板组件纺丝，再经过侧吹风冷却得到初生纤维，初生纤维经上油装置、集束装置后进入卷绕机卷绕成型。
其中步骤（1）中切割压实机的转速维持在450-600rpm，聚酯废丝在切割压实机中的温度维持在165-190℃。
步骤（1）中挤出机的进料区温度控制在130-155℃，其他各区的温度控制在265-285℃。
步骤（1）中熔体过滤单元的温度控制在270-285℃，熔体过滤单元的滤网规格为25-200μm；熔体过滤单元带有自动反冲洗功能，当滤前压力达到设定值，自动反冲洗滤网，可在很大程度上延长滤网的更换周期。
步骤（1）中增压单元的温度控制在270-285℃，增压单元前的压力稳定在35-60bar，增压单元后的压力维持在85-150bar，其中增压单元前的压力由切割压实机阀门开度和螺杆转速共同控制，增压单元后的压力由增压泵转速控制；制得纺丝熔体的温度在270-290℃。
步骤（2）中将熔体输送至纺丝箱体时的温度为270-290℃，纺丝箱体的温度控制在278-290℃，喷丝板组件的压力控制在150-180bar，纺丝温度为278-290℃，侧吹风的风温控制在20-25℃，风速控制在0.45-0.55m/s，上油位置为900-1000mm，集束位置为1100-1250mm，卷绕机的卷绕速度为2600-3200m/min。
上述方案，以聚酯熔体直纺生产过程中的纺丝、卷绕等废丝等为原料，采用纯物理法的连续化纺前处理技术，将废丝粉碎，通过除杂、除尘、脱水、去油等工序，然后喂入螺杆挤压熔融，在螺杆中进一步脱除挥发性物质，制备高纯、稳定的聚酯熔体，再连续纺制涤纶长丝，并可与功能母粒共混、熔融，生产各种原液着色纤维。
本发明所得到的一种聚酯废丝的再利用设备及其再利用方法，以熔体直纺生产中的废丝为原料所制得的规格为270dtex/48f、155dtex/36f的POY产品的断裂强度≥ 1.9cN/dtex，断裂强度的CV % ≤ 5.0，断裂伸长率为126 ± 5 %，断裂伸长率的CV % ≤ 7.0，条干不匀率CV% ≤ 1.6，含油率0.5 ± 0.1 %，所得产品上油之前的特性粘度为0.560 ±0.005 dL/g，所以得到的产品是一种优质的聚酯纤维产品。
所述再利用方法对于大规模利用涤纶纺丝、卷绕等废料，提高再生纤维品质，建立化纤行业“纤维到纤维”循环发展模式具有重要意义；本发明提供的纺丝废料资源高效利用技术可以从根源上解决原料的粗犷型消耗，一定程度上解决化纤行业给环境带来的巨大压力，推动化纤废料尤其是涤纶长丝废料回收利用技术的产业化发展。
附图说明
图1为本发明的纺丝熔体制备的设备示意图；
图2为本发明的熔体纺丝设备示意图。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1：
如图1所示，本实施例描述的一种聚酯废丝的再利用设备，它包括依次连接的金属探测单元、破碎单元、净化分离单元、挤出单元、真空单元12、熔体过滤单元13和增压单元14，增压单元14输出熔体至纺丝设备。其中所述的金属探测单元为金属探测器2，破碎单元为粉碎机3，净化分离单元为旋风分离器5和切割压实机9，挤出单元为挤出机11，其中粉碎机3通过输送带1输入聚酯废丝，所述的金属探测器2设置在输送带1上，粉碎机3通过管道4连接至缓存料仓7，所述的旋风分离器5设置在缓存料仓7的顶部，缓存料仓7的下端与切割压实机9连接，切割压实机9的顶部设置排气风机10、底部设置进气口8，切割压实机9与挤出机11连接，在挤出机11的熔融段上设置真空单元12，挤出机11后设置有熔体过滤单元13，在熔体过滤单元13后设置增压单元14，增压单元14后通过管道4将熔体输送至纺丝设备。
实施例2：
本实施例描述的是以熔体直纺废丝为原料，对其再回收利用以生产POY产品，其纤度为155 dtex，孔数规格为36，所述产品的制备方法分为如下两步：
1.纺丝熔体的制备；
如图1所示，先借助输送带1将含有油剂的卷绕废丝或者不含油剂的纺丝废丝输送到粉碎机3，输送带1上装有金属探测器2，通过金属探测器2以除去其中的勾刀、工具等金属杂物；废丝在粉碎机3中破碎成基本一致的尺寸；通过管道4气送到缓存料仓7中，在缓存料仓7顶部装有旋风分离器5以除去灰尘、颗粒状杂质；之后进入切割压实机9，切割压实机9的转速维持在500 rpm，废料在切割压实机9中剪切、摩擦而升温，温度维持在185 ℃，切割压实机9顶部装有排气风机10，底部设有进气口8，废料在切割压实机9中脱水、除油；然后喂入挤出机11挤压熔融，在挤出机11的熔融段加装有真空单元12，进一步脱除小分子、油剂等挥发性物质，所述挤出机11的进料区温度设置在150 ℃，其他各区的温度设置在265 ℃ - 275℃；之后设置有熔体过滤单元13，熔体过滤单元13进一步去除纺丝熔体中的凝聚性粒子等有害杂质颗粒，提高纺丝熔体的品质，所述熔体过滤单元13的温度设置在280 ℃，过滤单元滤网的规格为40 µm，熔体过滤单元13带有自动反冲洗功能，当滤前压力达到设定值60 bar时，开始自动反冲洗滤网，反冲洗可延长滤网的更换周期；过滤单元之后设置有增压单元14，所述增压单元14的温度设置在280 ℃，泵前压力设定为40 bar，泵后压力维持在110bar，所述的泵前压力由切割压实机9阀门开度和挤出机11转速共同控制，所述的阀门开度手动调节，调节范围在15 % - 35 %，挤出机11转速自动调节，泵后压力由增压泵转速控制，所述的增压泵转速自动调节；制得纺丝熔体的温度在278 ±2 ℃，特性粘度为0.560 ±0.005 dL/g。
2.熔体纺制涤纶长丝；
以图2所示，将温度为278 ±2 ℃的熔体通过管道4输送到纺丝箱体15，纺丝箱体15温度设置在280 ℃；然后经过计量泵计量，喷丝板组件16纺丝，喷丝板组件16的压力为160bar，纺丝温度为280 ℃；然后经过侧吹风冷却17制得初生纤维，其中侧吹风冷却17的风温控制在25 ℃，风速控制在0.45 m/s；初生纤维经上油装置18、集束装置19后进入卷绕机20卷绕成型，所述的上油位置为900 mm，纺丝集束位置为1200 mm，所述卷绕机20的纺丝速度为3150 m/min。
根据以上所述的工艺条件，本发明以熔体直纺生产中的废丝为原料所制得的规格为155dtex/36f的POY产品的断裂强度≥2.0 cN/dtex，断裂强度的CV % ≤ 2.5，断裂伸长率为128.5 %，断裂伸长率的CV % ≤ 4.5，条干不匀率CV% ≤ 1.5，含油率0.45 %。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式进行替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种聚酯废丝的再利用设备，其特征是：它包括依次连接的金属探测单元、破碎单元、净化分离单元、挤出单元、真空单元、熔体过滤单元和增压单元，增压单元输出熔体至纺丝设备。
2.根据权利要求1所述的一种聚酯废丝的再利用设备，其特征是：所述的金属探测单元为金属探测器，破碎单元为粉碎机，净化分离单元为旋风分离器和切割压实机，挤出单元为挤出机，其中粉碎机通过输送带输入聚酯废丝，所述的金属探测器设置在输送带上，粉碎机通过管道连接至缓存料仓，所述的旋风分离器设置在缓存料仓的顶部，缓存料仓的下端与切割压实机连接，切割压实机的顶部设置排气风机、底部设置进气口，切割压实机与挤出机连接，在挤出机的熔融段上设置真空单元，挤出机后设置有熔体过滤单元，在熔体过滤单元后设置增压单元，增压单元后通过管道将熔体输送至纺丝设备。
3.一种聚酯废丝的再利用方法，其特征是：以熔体直纺聚酯废丝为原料，具体步骤包括：（1）纺丝熔体制备，将聚酯废丝输送至粉碎机，输送过程中利用金属探测器去除金属杂物，聚酯废丝在粉碎机中破碎成基本一致的尺寸，然后通过管道利用气压送到缓存料仓中，缓存料仓顶部的旋风分离器用于去除灰尘、颗粒状杂质，然后进入切割压实机，切割压实机对聚酯废丝进行脱水、除油，然后输送至挤出机，挤出机上的真空单元用于进一步脱除挥发性物质，挤出机挤出的熔体经过熔体过滤单元去除有害杂质颗粒，过滤后的熔体通过增压单元输送至纺丝设备；（2）熔体纺丝，将熔体通过管道输送至纺丝箱体，然后经过计量泵计量，喷丝板组件纺丝，再经过侧吹风冷却得到初生纤维，初生纤维经上油装置、集束装置后进入卷绕机卷绕成型。
4.根据权利要求3所述的一种聚酯废丝的再利用方法，其特征是：步骤（1）中切割压实机的转速维持在450-600rpm，聚酯废丝在切割压实机中的温度维持在165-190℃。
5.根据权利要求3所述的一种聚酯废丝的再利用方法，其特征是：步骤（1）中挤出机的进料区温度控制在130-155℃，其他各区的温度控制在265-285℃。
6.根据权利要求3所述的一种聚酯废丝的再利用方法，其特征是：步骤（1）中熔体过滤单元的温度控制在270-285℃，熔体过滤单元的滤网规格为25-200μm。
7.根据权利要求3所述的一种聚酯废丝的再利用方法，其特征是：步骤（1）中增压单元的温度控制在270-285℃，增压单元前的压力稳定在35-60bar，增压单元后的压力维持在85-150bar。
8.根据权利要求3所述的一种聚酯废丝的再利用方法，其特征是：步骤（2）中将熔体输送至纺丝箱体时的温度为270-290℃，纺丝箱体的温度控制在278-290℃，喷丝板组件的压力控制在150-180bar，纺丝温度为278-290℃，侧吹风的风温控制在20-25℃，风速控制在0.45-0.55m/s，上油位置为900-1000mm，集束位置为1100-1250mm，卷绕机的卷绕速度为2600-3200m/min。
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