CN108385198B - 一种有色再生聚酯短纤的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤如下：(1)对废旧聚酯进行粉碎得到废旧聚酯碎片；(2)采用RGB三元配色的方法对废旧聚酯碎片进行粗配色得到产物I；(3)将产物I加入含催化剂的醇液中进行降解生成单体和/或低聚物；(4)对单体和/或低聚物进行分离提纯后进行聚合反应生成聚合物熔体；(5)采用RGB三元配色的方法对聚合物熔体进行细配色得到产物II；(6)产物II进行熔融纺丝制得有色再生聚酯短纤。本发明克服了现有技术中人工配色稳定性差、准确率低以及费时费力等缺点，采用RGB三元配色方法，在生产有色聚酯时实现了在线自动配色补偿，提高了聚酯配色的稳定性和准确率，应用前景十分看好。

Description

一种有色再生聚酯短纤的制备方法
技术领域
本发明属于有色再生聚酯生产领域，涉及一种有色再生聚酯短纤的制备方法。
背景技术
聚酯作为一种不易降解的石油基合成高分子材料，其废弃制品的社会储量非常巨大，鉴于环保与资源多方面的压力，聚酯的再生利用研究也正日渐成为人们关注的热点。废旧聚酯醇解再聚合是利用缩聚反应的可逆性，通过将废旧聚酯解聚到单体或聚合中间体，经分离提纯后，可再缩聚为高品质的再生聚酯。因此能实现对废旧聚酯的封闭式循环再生，对于高杂质含量的废旧聚酯纺织品的回收而言，采用醇解再生理论上占有绝对优势。
目前，在配色过程中采用的是人工配色方法。工艺技术人员依靠经验来确定染色配方。人工配色方法稳定性差，一次准确率低，费时费力而且聚酯在加工过程中颜色会随着加工工艺而改变。
因此，研究一种能够在加工过程中自动在线配色的有色再生聚酯的制备方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术对再生聚酯进行配色时，人工配色时造成的稳定性差、准确率低以及费时费力等缺点，提供一种能够在聚酯加工过程中自动在线配色的有色再生聚酯短纤的制备方法。本发明采用RGB三基色原理，将颜色分量分配一个0-255数值范围内的强度值。调整相关数字，便可以得到深浅不一的各种颜色，用数学方法来描述和计量颜色。在再生聚酯原料加入到醇解反应釜之前以及在纺丝加工过程中，通过RGB颜色检测系统自动检测再生聚酯原料以及聚合物颜色与目标产物颜色的差异，并将颜色转化为RGB十六进制颜色码数值，对比颜色码数值的差别。然后将数据反馈给染料加料系统，自动加入颜色码高于/低于对应R、G、B颜色码数值的染料，使其颜色码差值小于规定的误差范围。通过进料前和聚合过程中的两次配色，以实现在线自动准确的配色补偿。废旧聚酯醇解再聚合是利用缩聚反应的可逆性，通过将废旧聚酯解聚到单体或聚合中间体，经分离提纯后，可再缩聚为高品质的再生聚酯。因此能实现对废旧聚酯的封闭式循环再生，对于高杂质含量的废旧聚酯纺织品的回收而言，采用醇解再生理论上占有绝对优势。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤如下：
(1)对废旧聚酯进行粉碎得到废旧聚酯碎片；
(2)采用RGB三元配色的方法对废旧聚酯碎片进行粗配色得到产物I，所述粗配色是指通过加入染料调整废旧聚酯的颜色使其与目标产物的颜色接近的过程；
(3)将产物I加入含催化剂的醇液中进行降解生成单体和/或低聚物；
(4)对单体和/或低聚物进行分离提纯后进行聚合反应生成聚合物熔体；
(5)采用RGB三元配色的方法对聚合物熔体进行细配色得到产物II，所述细配色是指通过加入染料调整聚合物熔体的颜色使其与目标产物的颜色更接近的过程；
(6)产物II进行熔融纺丝制得有色再生聚酯短纤。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，所述有色再生聚酯短纤的色差等级为4～5级。
如上所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，所述粗配色是在喂料装置中进行的，所述细配色是在聚合釜中进行的；所述喂料装置和聚合釜中均同时安装有RGB颜色传感系统和自动染料加料系统，可以实现在线检测产物颜色，并与目标产物颜色对比，将颜色差与色位数据库比较，然后将数据反馈给染料加料系统，以实现自动配色。
如上所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，所述RGB颜色传感系统包括颜色传感器、照明光源、信号处理电路和单片机；所述颜色传感器通过测量构成物体颜色的三基色的反射比率实现颜色检测，所述照明光源用白色发光二极管组成照明系统。
如上所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，所述自动染料加料系统包括反馈信号处理器、RGB染料颜色识别器、染料料斗、染料称量器和染料喂料装置。
如上所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，所述粗配色或细配色的过程为：
首先，在照明光源的照射下，颜色传感器感应被测物体的颜色产生的信号经信号处理电路放大后发送至单片机处理，单片机将处理后的信号发送至色位数据库，照明光源用白色发光二极管组成环形45°(照明)/0°(测量)环形照明系统；
然后，色位数据库将信号转化为RGB十六进制颜色码并与目标产物的RGB十六进制颜色码进行对比，当R、G、B十六进制颜色码中一个以上数值与目标产物的RGB十六进制颜色码的误差大于设定值时，单片机接受颜色传感器产生并经信号处理电路放大的信号后处理得到色差值，将色差值信号发送至反馈信号处理器处理，反馈信号处理器通过RGB染料颜色识别器识别染料颜色并将处理后的色差值信号发送至染料称量器及对应颜色的染料料斗，染料料斗向染料称量器中加料直到重量达到目标值，染料称量器将染料加入染料喂料装置；
最后，染料喂料装置逐渐加入与所需十六进制颜色码相匹配的染料，经过颜色传感器和单片机的反复识别和处理直至误差小于等于设定值；
所述色位数据库由RGB十六进制颜色码所能表示的16777216种颜色构成。
如上所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，所述粗配色时的设定值为20，所述细配色时的设定值为5。
如上所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，所述醇液为甲醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、甘油或季戊四醇；所述催化剂为醋酸锌、醋酸锰、醋酸钴、醋酸铅、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫酸钾、磷酸钛或离子液体。
如上所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，所述离子液体的阳离子为
Figure BDA0001578373380000031
其中，R1，R2，R3，R4为碳原子数不同的烷基，R为烷基；离子液体的阴离子为PF6 -、BF4 -、CH3SO3 -、F3CSO3 -、(F3CSO2)3C-、Br-或Cl-，符合上述条件的离子液体都适用于本发明。
如上所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，所述熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为270～290℃，纺丝速度为800～1500m/min，拉伸温度为60～80℃，预牵伸倍率为1.02～1.10，一道牵伸倍率为1.8～2.5，二道牵伸倍率为1.02～1.1，然后经切断制得纤度为0.5～5dtex，长度为30mm～50mm的有色再生聚酯短纤。
有益效果：
本发明的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，在对再生聚酯进行配色的过程中，利用RGB颜色检测系统检测加工过程中颜色与目标产物颜色的差异，将颜色差与色位数据库比较，然后将数据反馈给染料加料系统，自动加入所需要的颜色和数量的染料，以实现在线自动配色补偿，其稳定性和准确性更加优异，克服了现有技术中因人工配色造成的配色不稳定和不准确等缺点，极具应用前景。
附图说明
图1为本发明的有色再生聚酯短纤的制备过程的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，如图1所示，步骤如下：
(1)建立包括再生聚酯数据、染料配方数据和色位数据的配色数据库，再生聚酯数据包括：批号、名称、颜色、原料类别；染料配方数据包括：活性染料、还原染料和分散染料，其中，1)活性染料数据包括：活性染料类型、轧染液燃料用量、轧染液润湿剂用量、固色液烧碱用量、固色液磷酸三钠用量、固色液纯碱用量、固色液食盐用量、固色液液量和皂洗液浓度；2)还原染料数据包括：轧染液染料用量、轧染液扩散剂用量、轧染液颜色类型、还原液烧碱用量、还原液保险用量、还原液颜色类型、氧化液双氧水用量、皂洗液液体肥皂用量和皂洗液纯碱用量；3)分散染料数据包括：分散染料名称、抗泳移剂量、渗透剂量、小苏打量、尿素量、士林染料量、涂料量、平平加量和粘合剂总液量；色位数据包括：RGB十六进制颜色码所能表示的16777216种颜色；
(2)废旧聚酯经分类、洗净、粉碎、物理分离、清洗、干燥和粗配色得到产物I；
其中，粗配色指在安装有RGB颜色传感系统和自动染料加料系统的喂料装置中加入染料调整再生聚酯碎片的颜色使其与目标产物的颜色接近，其中，RGB颜色传感系统包括颜色传感器、照明光源、信号处理电路和单片机，颜色传感器通过测量构成物体颜色的三基色的反射比率实现颜色检测，照明光源用白色发光二极管组成照明系统；自动染料加料系统包括反馈信号处理器、RGB染料颜色识别器、染料料斗、染料称量器和染料喂料装置；
(3)产物I经解聚、分离、提纯、聚合和细配色得到产物II；
具体过程为：在安装有RGB颜色传感系统和自动染料加料系统的聚合釜中加入含醋酸锌的甲醇中进行降解生成单体和/或低聚物，单体和/或低聚物经分离提纯后进行聚合生成聚合物熔体，最后对聚合物熔体加入染料调整粗配色后的再生聚酯的颜色使其与目标产物的颜色更接近；
在步骤(2)和(3)粗配色或细配色的过程具体为：
首先，在照明光源的照射下，颜色传感器感应被测物体的颜色产生的信号经信号处理电路放大后发送至单片机处理，单片机将处理后的信号发送至色位数据库；
然后，色位数据库将信号转化为RGB十六进制颜色码并与目标产物的RGB十六进制颜色码进行对比，当R、G、B十六进制颜色码中一个以上数值与目标产物的RGB十六进制颜色码的误差大于设定值时，单片机接受颜色传感器产生并经信号处理电路放大的信号后处理得到色差值，将色差值信号发送至反馈信号处理器处理，反馈信号处理器通过RGB染料颜色识别器识别染料颜色并将处理后的色差值信号发送至染料称量器及对应颜色的染料料斗，染料料斗向染料称量器中加料直到重量达到目标值，染料称量器将染料加入染料喂料装置；
最后，染料喂料装置逐渐加入与所需十六进制颜色码相匹配的染料，经过颜色传感器和单片机的反复识别和处理直至误差小于等于设定值，其中粗配色时的设定值为20，细配色时的设定值为5；
(4)产物II进行熔融纺丝后切断制得有色再生聚酯短纤，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为280℃，纺丝速度为1150m/min，拉伸温度为70℃，预牵伸倍率为1.06，一道牵伸倍率为2.1，二道牵伸倍率为1.06；
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为2.7dtex，长度为40mm，色差等级为4。
对比例
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同在于其没有粗配色过程，其最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为2.7dtex，长度为40mm，色差等级为2。与实施例1对比可以发现：本发明的两次配色过程对产品的色差提高很大。
实施例2
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤与实施例1基本一致，不同的是细配色过程中，所加入的含催化剂的醇液为含醋酸锰的乙二醇，由产物II制备有色再生聚酯短纤的过程中，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为270℃，纺丝速度为800m/min，拉伸温度为60℃，预牵伸倍率为1.02，一道牵伸倍率为1.8，二道牵伸倍率为1.02。
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为5dtex，长度为30mm，色差等级为5。
实施例3
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤与实施例1基本一致，不同的是细配色过程中，所加入的含催化剂的醇液为含醋酸钴的丙二醇，由产物II制备有色再生聚酯短纤的过程中，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为290℃，纺丝速度为1500m/min，拉伸温度为80℃，预牵伸倍率为1.10，一道牵伸倍率为2.5，二道牵伸倍率为1.1。
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为0.5dtex，长度为50mm，色差等级为4.5。
实施例4
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤与实施例1基本一致，不同的是细配色过程中，所加入的含催化剂的醇液为含醋酸铅的1,4-丁二醇，由产物II制备有色再生聚酯短纤的过程中，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为272℃，纺丝速度为850m/min，拉伸温度为63℃，预牵伸倍率为1.03，一道牵伸倍率为1.9，二道牵伸倍率为1.03。
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为0.8dtex，长度为34mm，色差等级为4。
实施例5
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤与实施例1基本一致，不同的是细配色过程中，所加入的含催化剂的醇液为含碳酸钠的甘油，由产物II制备有色再生聚酯短纤的过程中，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为274℃，纺丝速度为900m/min，拉伸温度为65℃，预牵伸倍率为1.05，一道牵伸倍率为2.0，二道牵伸倍率为1.07。
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为1dtex，长度为38mm，色差等级为5。
实施例6
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤与实施例1基本一致，不同的是细配色过程中，所加入的含催化剂的醇液为碳酸氢钠的季戊四醇，由产物II制备有色再生聚酯短纤的过程中，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为277℃，纺丝速度为950m/min，拉伸温度为69℃，预牵伸倍率为1.06，一道牵伸倍率为2.1，二道牵伸倍率为1.08。
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为1.2dtex，长度为40mm，色差等级为4.5。
实施例7
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤与实施例1基本一致，不同的是细配色过程中，所加入的含催化剂的醇液为硫酸钠的甲醇，由产物II制备有色再生聚酯短纤的过程中，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为282℃，纺丝速度为1000m/min，拉伸温度为70℃，预牵伸倍率为1.06，一道牵伸倍率为2.2，二道牵伸倍率为1.06。
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为2dtex，长度为42mm，色差等级为5。
实施例8
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤与实施例1基本一致，不同的是细配色过程中，所加入的含催化剂的醇液为硫酸钾的乙二醇，由产物II制备有色再生聚酯短纤的过程中，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为284℃，纺丝速度为1100m/min，拉伸温度为72℃，预牵伸倍率为1.07，一道牵伸倍率为2.2，二道牵伸倍率为1.07。
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为2.5dtex，长度为44mm，色差等级为4。
实施例9
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤与实施例1基本一致，不同的是细配色过程中，所加入的含催化剂的醇液为磷酸钛的丙二醇，由产物II制备有色再生聚酯短纤的过程中，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为285℃，纺丝速度为1250m/min，拉伸温度为74℃，预牵伸倍率为1.07，一道牵伸倍率为2.2，二道牵伸倍率为1.08。
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为3.5dtex，长度为46mm，色差等级为5。
实施例10
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤与实施例1基本一致，不同的是细配色过程中，所加入的含催化剂的醇液为氯化-1丁基-3甲基咪唑盐的丙二醇，由产物II制备有色再生聚酯短纤的过程中，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为286℃，纺丝速度为1300m/min，拉伸温度为77℃，预牵伸倍率为1.08，一道牵伸倍率为2.3，二道牵伸倍率为1.08。
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为3.8dtex，长度为48mm，色差等级为4。
实施例11
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤与实施例1基本一致，不同的是细配色过程中，所加入的含催化剂的醇液为1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐的乙二醇，由产物II制备有色再生聚酯短纤的过程中，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为288℃，纺丝速度为1400m/min，拉伸温度为78℃，预牵伸倍率为1.09，一道牵伸倍率为2.4，二道牵伸倍率为1.09。
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为4.5dtex，长度为46mm，色差等级为4.5。
实施例12
一种有色再生聚酯短纤的制备方法，步骤与实施例1基本一致，不同的是细配色过程中，所加入的含催化剂的醇液为1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐的季戊四醇，由产物II制备有色再生聚酯短纤的过程中，熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为290℃，纺丝速度为1400m/min，拉伸温度为80℃，预牵伸倍率为1.08，一道牵伸倍率为2.4，二道牵伸倍率为1.1。
最终制得的有色再生聚酯短纤的纤度为4.8dtex，长度为48mm，色差等级为4.5。

Claims (9)

1.一种有色再生聚酯短纤的制备方法，其特征是：步骤如下：
(1)对废旧聚酯进行粉碎得到废旧聚酯碎片；
(2)采用RGB三元配色的方法对废旧聚酯碎片进行粗配色得到产物I，所述粗配色是指通过加入染料调整废旧聚酯的颜色使其与目标产物的颜色接近的过程；
(3)将产物I加入含催化剂的醇液中进行降解生成单体和/或低聚物；
(4)对单体和/或低聚物进行分离提纯后进行聚合反应生成聚合物熔体；
(5)采用RGB三元配色的方法对聚合物熔体进行细配色得到产物II，所述细配色是指通过加入染料调整聚合物熔体的颜色使其与目标产物的颜色更接近的过程；
(6)产物II进行熔融纺丝制得有色再生聚酯短纤；
所述粗配色是在喂料装置中进行的，所述细配色是在聚合釜中进行的；所述喂料装置和聚合釜中均同时安装有RGB颜色传感系统和自动染料加料系统。
2.根据权利要求1所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，其特征在于，所述有色再生聚酯短纤的色差等级为4～5级。
3.根据权利要求1所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，其特征在于，所述RGB颜色传感系统包括颜色传感器、照明光源、信号处理电路和单片机；所述颜色传感器通过测量构成物体颜色的三基色的反射比率实现颜色检测，所述照明光源用白色发光二极管组成照明系统。
4.根据权利要求3所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，其特征在于，所述自动染料加料系统包括反馈信号处理器、RGB染料颜色识别器、染料料斗、染料称量器和染料喂料装置。
5.根据权利要求4所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，其特征在于，所述粗配色或细配色的过程为：
首先，在照明光源的照射下，颜色传感器感应被测物体的颜色产生的信号经信号处理电路放大后发送至单片机处理，单片机将处理后的信号发送至色位数据库；
然后，色位数据库将信号转化为RGB十六进制颜色码并与目标产物的RGB十六进制颜色码进行对比，当R、G、B十六进制颜色码中一个以上数值与目标产物的RGB十六进制颜色码的误差大于设定值时，单片机接受颜色传感器产生并经信号处理电路放大的信号后处理得到色差值，将色差值信号发送至反馈信号处理器处理，反馈信号处理器通过RGB染料颜色识别器识别染料颜色并将处理后的色差值信号发送至染料称量器及对应颜色的染料料斗，染料料斗向染料称量器中加料直到重量达到目标值，染料称量器将染料加入染料喂料装置；
最后，染料喂料装置逐渐加入与所需十六进制颜色码相匹配的染料，经过颜色传感器和单片机的反复识别和处理直至误差小于等于设定值；
所述色位数据库由RGB十六进制颜色码所能表示的16777216种颜色构成。
6.根据权利要求5所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，其特征在于，所述粗配色时的设定值为20，所述细配色时的设定值为5。
7.根据权利要求1所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，其特征在于，所述醇液为甲醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、甘油或季戊四醇；所述催化剂为醋酸锌、醋酸锰、醋酸钴、醋酸铅、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫酸钾、磷酸钛或离子液体。
8.根据权利要求7所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，其特征在于，所述离子液体的阳离子为
Figure FDA0002475821770000021
其中，R1，R2，R3，R4为碳原子数不同的烷基，R为烷基；离子液体的阴离子为PF6 -、BF4 -、CH3SO3 -、F3CSO3 -、(F3CSO2)3C-、Br-或Cl-。
9.根据权利要求1所述的一种有色再生聚酯短纤的制备方法，其特征在于，所述熔融纺丝的工艺为：纺丝温度为270～290℃，纺丝速度为800～1500m/min，拉伸温度为60～80℃，预牵伸倍率为1.02～1.10，一道牵伸倍率为1.8～2.5，二道牵伸倍率为1.02～1.1，然后经切断制得纤度为0.5～5dtex，长度为30mm～50mm的有色再生聚酯短纤。
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