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德國格諾斯生態(tài)環(huán)保地服務(wù)于短纖維的增長(zhǎng)市場(chǎng)

日期:2020-07-06瀏覽:1384次

PET纖維。應(yīng)用合適的加工設(shè)備,能夠使兩種趨勢(shì)成為可能,即不斷增長(zhǎng)的工程纖維的需求以及可回收材料的使用。例如,通過將擠出線從單螺桿擠出機(jī)改造為MRS擠出機(jī),一家制造商能夠提高三分之一以上的產(chǎn)量,提高纖維質(zhì)量,并降低能源成本。

 

1985年,生產(chǎn)的天然和人造纖維約為3500萬噸,而2010年這一數(shù)字翻了一倍多,達(dá)到約8000萬噸。經(jīng)過穩(wěn)定的增長(zhǎng),2010年對(duì)世界紡織工業(yè)來說是特殊的一年——8.6%的纖維記錄了過去25年來強(qiáng)勁的增長(zhǎng)。達(dá)到了人均消耗量約為12公斤, [2]。專家們將這一巨大的增長(zhǎng)歸功于消費(fèi)者經(jīng)濟(jì)狀況的改善,但也歸功于人們對(duì)技術(shù)纖維的接受程度的提高,從1985年到2010年,技術(shù)纖維在總數(shù)量中所占的比例從46%上升到68%——這是以犧牲棉花為代價(jià)的。與粘膠纖維一樣,聚酯纖維被認(rèn)為有大的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。隨著纖維產(chǎn)量的增加,預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)還會(huì)繼續(xù)增加,環(huán)保意識(shí)增加和原材料資源日益減少越來越明顯。此外,不斷上漲的原材料價(jià)格使得應(yīng)用回收料供應(yīng)更加有利可圖。對(duì)于聚酯纖維而言,因其優(yōu)異的機(jī)械性能、易于加工和低材料成本等優(yōu)勢(shì),需求正在穩(wěn)步增長(zhǎng),成為降低原材料成本的機(jī)會(huì)。后消費(fèi)后回收(postconsumer reclaim)的使用通常來自PET瓶收集系統(tǒng),使纖維生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)和環(huán)保。

 

纖維生產(chǎn)及應(yīng)用

在短纖維加工工藝分為單步和兩步兩種不同的工藝。單步工藝沒有緩沖貯存,在生產(chǎn)加工后被裝罐收集;兩步法還有牽引和緩沖貯存: PET顆粒在擠出機(jī)中熔化后,通過精密模具、導(dǎo)向輥上方的冷卻風(fēng)管和“太陽輪”排出,然后沉積在罐內(nèi)。然后這些罐子被運(yùn)送到紡絲車間,在那里纖維被拉伸,用蒸汽和熱量處理,卷曲,后被剪短。這些短的纖維就是紡紗用的人造短纖維。在后續(xù)工序中,纖維可以與其他纖維一起紡成紗線,然后進(jìn)一步加工。通過不同的模具和版本,人造短纖維被制成中空纖維或者多組分纖維,廣泛應(yīng)用在多種領(lǐng)域,如睡袋,冬季夾克,枕頭和衛(wèi)生用品的填充。

 

擠出生產(chǎn)線的部件

在以上的生產(chǎn)加工過程中,系統(tǒng)中的各種組件扮演著重要的角色。這篇文章更詳細(xì)地研究了到噴絲板的擠出線,包括擠出機(jī),負(fù)責(zé)溫和熔化和均質(zhì)化的熔體;熔體過濾器,以確保一個(gè)干凈的熔體輸送到熔體泵,這一步驟在使用回收料時(shí)非常重要。依次下來,熔體泵為下游的噴絲板建立足夠的壓力。后,在線粘度計(jì)和相應(yīng)的規(guī)則確保熔體在紡絲過程持續(xù)保持所需的粘度。

 

幾年來德國Gneuss公司在提供一種由多旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)擠出機(jī)、RSFgenius旋轉(zhuǎn)熔體過濾器和VIS在線粘度計(jì)組成的擠出生產(chǎn)線,該組合在PET回收行業(yè)中享有盛名。這種*擠出生產(chǎn)線在短纖維生產(chǎn)中有*優(yōu)勢(shì)。

 

帶排氣和粘度控制的MRS擠出機(jī)

 

MRS擠出機(jī)在PET回收過程中起著關(guān)鍵的作用,它不僅保證了塑料的熔化和均勻化,而且通過特殊的疏散區(qū),使熔體粘度達(dá)到合適的設(shè)定。MRS擠出機(jī)*的設(shè)計(jì)使熔體面積更大化成為可能。

 

PET回收過程中存在的主要問題是,在擠出機(jī)的高溫下,水分會(huì)導(dǎo)致聚合物鏈水解降解,從而導(dǎo)致粘度下降。在現(xiàn)有的傳統(tǒng)工藝中,在加工前將進(jìn)料烘干是很常見的。原料在大型干燥機(jī)中干燥,干燥時(shí)間可達(dá)8小時(shí),溫度可達(dá)200℃。由于*的擠出機(jī)同時(shí)具有多種功能,因此,大面積車間的需求、投資成本、能耗和維護(hù)成本都可以降到低。

 

MRS擠出機(jī)設(shè)計(jì)為單螺桿擠出機(jī),具有特殊的脫氣區(qū),聚合物流被引導(dǎo)到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的單螺桿轉(zhuǎn)鼓上。滾筒包含8個(gè)小型擠出機(jī)筒體,與主螺桿軸平行的“衛(wèi)星”螺桿。這些“衛(wèi)星”螺絲是由環(huán)形齒輪驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)它們繞螺桿軸旋轉(zhuǎn)時(shí),它們與主螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相反。將擠出機(jī)筒體切割到MRS筒體中,筒體的開口約為30%,以確保杰出的熔體轉(zhuǎn)移到筒體中,使疏散過程不受阻礙。此外,因?yàn)榕c熔體接觸的所有表面的溫度都可以精確控制,熔體溫度得以精確控制。

 

大且不斷更新的聚合物表面積比同轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)大約25倍,即使在非常中等的真空條件下也能實(shí)現(xiàn)的脫氣性能。與傳統(tǒng)的擠壓系統(tǒng)相比,在初始含水率很高的情況下,25 - 40mbar的真空就足以達(dá)到預(yù)期的效果。通過這種工藝工程設(shè)計(jì),可以通過去除水分來改變水解的化學(xué)平衡反應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)鏈聚合物,并在無需原料預(yù)干燥的情況下設(shè)定纖維工藝所需的杰出的粘度。水分和其他揮發(fā)性成分可連續(xù)去除。

 

自動(dòng)熔體過濾

在回用過程中,熔體流中的少量雜質(zhì)和水分一樣是一個(gè)障礙。這些雜質(zhì),如沙子、紙張或標(biāo)簽的殘留物會(huì)導(dǎo)致問題,特別是在生產(chǎn)極細(xì)的短纖維的過程中。此外,熔體必須從噴絲板均勻無脈沖地輸送出來。為此,在短纖維生產(chǎn)線上采用了“旋流包過濾器”,使流動(dòng)輪廓均勻化,保證了熔體的純度。通常由多層金屬絲網(wǎng)組成。熔體流中的雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致自旋包堵塞,堵塞后必須進(jìn)行更換,更換職能在關(guān)閉產(chǎn)線時(shí)完成。如果采用spinpack的細(xì)網(wǎng)格(通常20 - 75μm), 更換會(huì)更加頻繁。因此,在擠出機(jī)和旋壓機(jī)之間安裝一個(gè)熔體過濾器很有必要。

 

該RSFgenius旋轉(zhuǎn)過濾系統(tǒng)與安裝在通過熔體通道的過濾盤上的圓環(huán)上的屏幕元素一起工作。當(dāng)塑料熔體流過過濾器時(shí),污物顆粒就會(huì)聚集在過濾器的表面,使得壓差略有增加。因此,被污染的過濾區(qū)域不斷地從熔融通道和新鮮過濾區(qū)域移出進(jìn)入通道,而活性過濾區(qū)域沒有發(fā)生變化。由于這種操作方法,過濾系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行,壓力恒定,這兩者都是至關(guān)重要的短纖維生產(chǎn)。濾網(wǎng)清洗也是全自動(dòng)的,不會(huì)中斷生產(chǎn)過程。根據(jù)濾網(wǎng)的大小,濾網(wǎng)可使用多達(dá)400次,相當(dāng)于幾天甚至幾周的全自動(dòng)過濾,不需要人工操作。

 

用于記錄和控制的在線粘度計(jì)

 

粘稠度的合適設(shè)定是短纖維生產(chǎn)中重要的前提條件之一。這就是為什么Gneuss系統(tǒng)一般都配備了VIS在線粘度計(jì),不僅可以在線監(jiān)測(cè)和記錄熔體粘度,還可以通過干預(yù)過程來控制粘度。小部分聚合物熔體通過高精度計(jì)量齒輪泵與主熔體通道分離。然后將其泵入精密制造的縫隙毛細(xì)管中。熔體溫度和熔體壓力都在兩點(diǎn)測(cè)量。在內(nèi)部計(jì)算的基礎(chǔ)上,VIS確定了代表剪切速率和相應(yīng)代表粘度的值。因此,在聚酯的加工過程中,即使進(jìn)料的水分含量有波動(dòng),熔體質(zhì)量也有可能保持在一個(gè)非常接近的公差范圍內(nèi)。在使用壓力和溫度傳感器測(cè)定了熔體的粘度后,在MRS的真空疏散區(qū)進(jìn)行控制,從而使熔體的粘度和機(jī)械性能保持在其標(biāo)稱值。除了設(shè)置所需的產(chǎn)品特性,在線粘度計(jì)因此確保產(chǎn)生更少的廢料和高成本效益的過程得到保證。

 

吞吐量增加,節(jié)省能源

幾家短纖維生產(chǎn)商已經(jīng)在使用MRS擠出生產(chǎn)線,其中包括一家巴西領(lǐng)/先的PET加工公司、一家白俄羅斯公司,以及捷克共和國唯/一一家由rPET生產(chǎn)短纖維的公司——Prumyslova的Silon s. r.o.。Silon公司被認(rèn)為是歐洲主要的短纖維生產(chǎn)商,其生產(chǎn)的MRS 130帶有真空裝置、RSFgenius 200熔體過濾器和齒輪泵(圖5)。

 

MRS擠出機(jī)取代了原纖維線上的單螺桿擠出機(jī),大產(chǎn)量提高了約三分之一。已經(jīng)介紹的多螺桿擠出機(jī)的優(yōu)點(diǎn),即使是含水率高達(dá)2%的物料,也不再需要原有的干燥結(jié)晶裝置。這樣就有可能在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的情況下大幅度降低整個(gè)工廠的能源消耗。能耗的降低,以及更多的循環(huán)利用資源,在環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性上完美地順應(yīng)了不斷增長(zhǎng)的短纖維市場(chǎng)需求。▌

 

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