從回收PET瓶片到無(wú)紡布的加工工藝

1.簡(jiǎn)介

隨著PET樹脂瓶的消費(fèi)量的不斷增加，以及分類和回收技術(shù)的不斷完善，越來(lái)越多的無(wú)紡布采用回收PET料或添加一定比例的回收PET，如PET瓶片。使用回收PET瓶片能夠顯著地節(jié)省原料成本。

但是即使使用先進(jìn)的回收技術(shù)，當(dāng)采用PET瓶片作為原料時(shí)，在PET熔體中也會(huì)發(fā)現(xiàn)外來(lái)顆粒。原料的價(jià)格和清潔度是緊密相連的。因此，使用回收PET瓶片，熔體過濾非常重要。一方面，熔融過濾是一個(gè)工具，持續(xù)地去除污染，降低旋轉(zhuǎn)包的污垢負(fù)荷。另一方面，它是一種平衡雜質(zhì)水平的工具。延長(zhǎng)過濾包使用壽命和減少結(jié)節(jié)頭，對(duì)加工工藝的經(jīng)濟(jì)性有至關(guān)重要的作用。

除了污染之外，使用PET瓶片通常會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)問題。與從定制PET原料相比，使用回收瓶片為原料的熔體具有顯著地IV變化。因此，要想利用回收PET瓶片成功地生產(chǎn)出高質(zhì)量的終產(chǎn)品，就需要改進(jìn)質(zhì)量控制工具。

2. PET瓶片加工工藝中的過濾過程

過濾系統(tǒng)必須以盡可能高的速度從熔體中去除大量的外來(lái)顆粒。泥餅（污染物）會(huì)導(dǎo)致聚合物的降解，導(dǎo)致顏色和機(jī)械性能方面的質(zhì)量問題。在紡粘生產(chǎn)中，一個(gè)恒定的和可重復(fù)性的IV是很重要的，它可以確保良好和可靠的加工性能。

傳統(tǒng)的過濾系統(tǒng)有幾個(gè)*的缺點(diǎn):

根據(jù)所使用的過濾系統(tǒng)的類型，至少會(huì)出現(xiàn)以下一個(gè)或多個(gè)問題。并影響使用回收材料的比例或終產(chǎn)品的質(zhì)量。

•過濾器濾網(wǎng)更換過程中的壓力下降或壓力激增，導(dǎo)致溫度和粘度變化，從而導(dǎo)致網(wǎng)裂;

•工藝缺陷，如熔體和泥餅停留時(shí)間長(zhǎng);

•出現(xiàn)死點(diǎn)和融化退化的風(fēng)險(xiǎn);

•更換濾芯成本高;

•在更換過濾器時(shí)，需處理沉重的和灼熱的設(shè)備部件;

•更換過濾器會(huì)產(chǎn)生大量聚合物廢料，需要回收或燃燒;

•需處理腐蝕性化學(xué)品和易燃液體;

•過濾細(xì)度受到限制;

•在過濾器更換期間，降解和破裂顆粒進(jìn)入熔體。

應(yīng)用案例

位于德國(guó)伯賓根的約翰曼維爾公司在PET非織造布生產(chǎn)中使用了雙活塞反沖洗系統(tǒng)。這些系統(tǒng)不能使用回收料作為原料，比如回收瓶片。要求的過濾細(xì)度是28微米。更換濾網(wǎng)始終更換位置，終產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定。

約翰曼維爾公司用德國(guó)格諾斯RSFgenius 175熔體過濾器替換了以前的雙活塞換網(wǎng)器后，便實(shí)現(xiàn)了使用回收料作為原料。現(xiàn)在即使回收瓶片的比例升至100%，終產(chǎn)品的質(zhì)量也不受任何影響。

3.德國(guó)格諾斯熔體過濾器RSFgenius系列

在產(chǎn)品質(zhì)量、成本效益、易于操作和維護(hù)方面，RSFgenius代表了當(dāng)今市場(chǎng)上所有過濾系統(tǒng)的高標(biāo)準(zhǔn)。它配備了一個(gè)集成的、高效的連續(xù)高壓反沖洗系統(tǒng)，允許多達(dá)400次使用過濾元件。

RSF系列產(chǎn)品包括三個(gè)主要部分-進(jìn)口塊，出口塊和一個(gè)過濾器盤之間旋轉(zhuǎn)。密封依靠是金屬與金屬的密封，縫隙非常狹窄，表面非常堅(jiān)硬和平坦。保證與熔體接觸的所有部件不與環(huán)境接觸(例如氧氣)。

圖1：RSF系列運(yùn)行模式

濾網(wǎng)位于過濾盤上的環(huán)形部分，通過熔體通道移動(dòng)。當(dāng)熔體流過濾網(wǎng)時(shí)，污染物顆粒被攔截，壓差略有增加。控制系統(tǒng)對(duì)壓力的增加作出反應(yīng)，使過濾盤的指數(shù)上升1-2角度。因此，被污染的濾網(wǎng)連續(xù)地離開熔體通道，而同時(shí)清潔的濾網(wǎng)被送入熔體通道，有效的過濾區(qū)域不變。由于這種操作方式，過濾系統(tǒng)運(yùn)行過程持續(xù)不中斷，壓力保持不變。標(biāo)準(zhǔn)情況下，過濾器壓差的變化大2bar，同時(shí)可為嚴(yán)苛的應(yīng)用提供定制。

在被污染的濾網(wǎng)重新進(jìn)入熔體通道之前，將被清洗，通過高壓清洗系統(tǒng)污染物。，已過濾的熔體從出口塊取出，虹吸到液壓驅(qū)動(dòng)的活塞中，然后以高壓和高速?gòu)暮竺嫔涑觯ㄟ^過濾盤和篩網(wǎng)進(jìn)入進(jìn)口塊。每次清洗只有一小段(大約1%的濾網(wǎng)面積)。反沖洗活塞的行程(=使用的熔體量)和速度(=清洗強(qiáng)度)可以自由調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。因此，一方面清洗是非常有效的，但另一方面，使用的熔體量是小的(反沖洗損失小)。由于采用這種操作方式，篩網(wǎng)幾乎可以100%清洗，根據(jù)過濾細(xì)度可重復(fù)使用多達(dá)400次。這使得一個(gè)全自動(dòng)過濾(不需要任何操作員的注意)可能在一些應(yīng)用幾個(gè)月。

在這之后，因?yàn)闄C(jī)械原因必須更換濾網(wǎng)。得益于過濾系統(tǒng)的專/利操作方式，進(jìn)行換網(wǎng)的同時(shí)，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)過程產(chǎn)生任何負(fù)面影響。根據(jù)線的大小，進(jìn)行一次完整的濾網(wǎng)更換大約需要15分鐘，可由車間操作人員進(jìn)行，不影響生產(chǎn)過程。

4.德國(guó)格諾斯在線粘度計(jì)VIS系列

一小部分聚合物熔體從主熔體通道轉(zhuǎn)移出來(lái)，用高精度齒輪泵將其泵入精密制造的狹槽毛細(xì)管中。測(cè)量了熔體溫度和熔體壓力(在兩個(gè)位置)。基于內(nèi)部計(jì)算，粘度計(jì)監(jiān)測(cè)代表性剪切速率的值和相應(yīng)的粘度。可以設(shè)定不同的剪切速率，并通過相應(yīng)的修正得到粘度和剪切速率的真實(shí)值。

圖2：在線粘度計(jì)VIS

產(chǎn)品設(shè)計(jì)非常緊湊。可安裝在兩個(gè)法蘭連接件之間。可根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)0.5 - 2mm的熔體通道。該產(chǎn)品單元包括一個(gè)泵驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)泵、壓力傳感器、溫度傳感器以及控制和評(píng)估電子設(shè)備。工藝參數(shù)的設(shè)置、評(píng)價(jià)和顯示，可以通過通過用戶友好的觸摸屏面，也可以集成到現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中。

結(jié)合格諾斯多年的技術(shù)測(cè)量和加工技術(shù)，產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)論材料條件（有水分殘余）都能夠在非常窄的帶寬中保持熔體質(zhì)量

粘度是通過熔體壓力和溫度來(lái)測(cè)量的，以此作為控制值，自動(dòng)調(diào)節(jié)MRS擠出機(jī)下放段的真空，從而保證恒定的熔體性能(粘度、分子量以及由此產(chǎn)生的機(jī)械性能)。

5.總結(jié)

將PET瓶片加工成非織造布會(huì)帶來(lái)一些挑戰(zhàn)，例如需要去除大量的污染物，需要監(jiān)測(cè)和控制IV的變化。

得益于過程恒定的操作和快速交換過濾面積的能力，德國(guó)格諾斯全自動(dòng)過濾器RSFgenius非常適合PET回收應(yīng)用。

•工藝和產(chǎn)品的一致性，即使使用100% PET后消費(fèi)者瓶片;

•過濾精密度可達(dá)20微米(635目);

•過濾系統(tǒng)不影響熔體粘度和顏色的一致性;

•過濾器內(nèi)所有熔體停留時(shí)間非常短;

•全自動(dòng)熔體過濾，控制過程和產(chǎn)品的一致性。

除了這些技術(shù)方面，使用自動(dòng)運(yùn)行的德國(guó)格諾斯熔體過濾器RSFgenius也有很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，它可以靈活地適應(yīng)變化的雜質(zhì)水平。在使用回收PET料生產(chǎn)非織造布時(shí)，在雜質(zhì)水平變化的情況下，紡絲過程始終保持穩(wěn)定。

后，可以自動(dòng)記錄和監(jiān)測(cè)IV值變化，可以測(cè)量新開發(fā)的在線粘度。格諾斯熔體過濾器設(shè)計(jì)緊湊，使用觸摸屏控制，和容易清洗，操作體驗(yàn)非常好。