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德国格诺斯生态环保地服务于短纤维的增长市场

日期:2020-07-06浏览:118次

PET纤维。应用合适的加工设备,能够使两种趋势成为可能,即不断增长的工程纤维的需求以及可回收材料的使用。例如,通过将挤出线从单螺杆挤出机改造为MRS挤出机,一家制造商能够提高三分之一以上的产量,提高纤维质量,并降低能源成本。

 

1985年,全球生产的天然和人造纤维约为3500万吨,而2010年这一数字翻了一倍多,达到约8000万吨。经过稳定的增长,2010年对世界纺织工业来说是特殊的一年——8.6%的纤维记录了过去25年来劲的增长。达到了人均消耗量约为12公斤, [2]。专家们将这一巨大的增长归功于消费者经济状况的改善,但也归功于人们对技术纤维的接受程度的提高,从1985年到2010年,技术纤维在总数量中所占的比例从46%上升到68%——这是以牺牲棉花为代价的。与粘胶纤维一样,聚酯纤维被认为有最大的增长机会。随着纤维产量的增加,预计在未来几年内还会继续增加,环保意识增加和原材料资源日益减少越来越明显。此外,不断上涨的原材料价格使得应用回收料供应更加有利可图。对于聚酯纤维而言,因其优异的机械性能、易于加工和低材料成本等优势,需求正在稳步增长,成为降低原材料成本的机会。后消费后回收(postconsumer reclaim)的使用通常来自PET瓶收集系统,使纤维生产更加经济和环保。

 

纤维生产及应用

在短纤维加工工艺分为单步和两步两种不同的工艺。单步工艺没有缓冲贮存,在生产加工后被装罐收集;两步法还有牵引和缓冲贮存: PET颗粒在挤出机中熔化后,通过精密模具、导向辊上方的冷却风管和“太阳轮”排出,然后沉积在罐内。然后这些罐子被运送到纺丝车间,在那里纤维被拉伸,用蒸汽和热量处理,卷曲,最后被剪短。这些短的纤维就是纺纱用的人造短纤维。在后续工序中,纤维可以与其他纤维一起纺成纱线,然后进一步加工。通过不同的模具和版本,人造短纤维被制成中空纤维或者多组分纤维,广泛应用在多种领域,如睡袋,冬季夹克,枕头和卫生用品的填充。

 

挤出生产线的部件

在以上的生产加工过程中,系统中的各种组件扮演着重要的角色。这篇文章更详细地研究了到喷丝板的挤出线,包括挤出机,负责温和熔化和均质化的熔体;熔体过滤器,以确保一个干净的熔体输送到熔体泵,这一步骤在使用回收料时非常重要。依次下来,熔体泵为下游的喷丝板建立足够的压力。最后,在线粘度计和相应的规则确保熔体在纺丝过程持续保持所需的粘度。

 

几年来德国Gneuss公司在提供一种由多旋转系统挤出机、RSFgenius旋转熔体过滤器和VIS在线粘度计组成的挤出生产线,该组合在PET回收行业中享有盛名。这种独特挤出生产线在短纤维生产中有独特优势。

 

带排气和粘度控制的MRS挤出机

 

MRS挤出机在PET回收过程中起着关键的作用,它不仅保证了塑料的熔化和均匀化,而且通过特殊的疏散区,使熔体粘度达到合适的设定。MRS挤出机独特的设计使熔体面积更大化成为可能。

 

PET回收过程中存在的主要问题是,在挤出机的高温下,水分会导致聚合物链水解降解,从而导致粘度下降。在现有的传统工艺中,在加工前将进料烘干是很常见的。原料在大型干燥机中干燥,干燥时间可达8小时,温度可达200℃。由于独特的挤出机同时具有多种功能,因此,大面积车间的需求、投资成本、能耗和维护成本都可以降到最低。

 

MRS挤出机设计为单螺杆挤出机,具有特殊的脱气区,聚合物流被引导到一个旋转的单螺杆转鼓上。滚筒包含8个小型挤出机筒体,与主螺杆轴平行的“卫星”螺杆。这些“卫星”螺丝是由环形齿轮驱动的。当它们绕螺杆轴旋转时,它们与主螺杆的旋转方向相反。将挤出机筒体切割到MRS筒体中,筒体的开口约为30%,以确保杰出的熔体转移到筒体中,使疏散过程不受阻碍。此外,因为与熔体接触的所有表面的温度都可以精确控制,熔体温度得以精确控制。

 

大且不断更新的聚合物表面积比同转双螺杆挤出机大约25倍,即使在非常中等的真空条件下也能实现的脱气性能。与传统的挤压系统相比,在初始含水率很高的情况下,25 - 40mbar的真空就足以达到预期的效果。通过这种工艺工程设计,可以通过去除水分来改变水解的化学平衡反应,从而实现长链聚合物,并在无需原料预干燥的情况下设定纤维工艺所需的杰出的粘度。水分和其他挥发性成分可连续去除。

 

自动熔体过滤

在回用过程中,熔体流中的少量杂质和水分一样是一个障碍。这些杂质,如沙子、纸张或标签的残留物会导致问题,特别是在生产极细的短纤维的过程中。此外,熔体必须从喷丝板均匀无脉冲地输送出来。为此,在短纤维生产线上采用了“旋流包过滤器”,使流动轮廓均匀化,保证了熔体的纯度。通常由多层金属丝网组成。熔体流中的杂质会导致自旋包堵塞,堵塞后必须进行更换,更换职能在关闭产线时完成。如果采用spinpack的细网格(通常20 - 75μm), 更换会更加频繁。因此,在挤出机和旋压机之间安装一个熔体过滤器很有必要。

 

该RSFgenius旋转过滤系统与安装在通过熔体通道的过滤盘上的圆环上的屏幕元素一起工作。当塑料熔体流过过滤器时,污物颗粒就会聚集在过滤器的表面,使得压差略有增加。因此,被污染的过滤区域不断地从熔融通道和新鲜过滤区域移出进入通道,而活性过滤区域没有发生变化。由于这种操作方法,过滤系统连续运行,压力恒定,这两者都是至关重要的短纤维生产。滤网清洗也是全自动的,不会中断生产过程。根据滤网的大小,滤网可使用多达400次,相当于几天甚至几周的全自动过滤,不需要人工操作。

 

用于记录和控制的在线粘度计

 

粘稠度的合适设定是短纤维生产中最重要的前提条件之一。这就是为什么Gneuss系统一般都配备了VIS在线粘度计,不仅可以在线监测和记录熔体粘度,还可以通过干预过程来控制粘度。小部分聚合物熔体通过高精度计量齿轮泵与主熔体通道分离。然后将其泵入精密制造的缝隙毛细管中。熔体温度和熔体压力都在两点测量。在内部计算的基础上,VIS确定了代表剪切速率和相应代表粘度的值。因此,在聚酯的加工过程中,即使进料的水分含量有波动,熔体质量也有可能保持在一个非常接近的公差范围内。在使用压力和温度传感器测定了熔体的粘度后,在MRS的真空疏散区进行控制,从而使熔体的粘度和机械性能保持在其标称值。除了设置所需的产品特性,在线粘度计因此确保产生更少的废料和高成本效益的过程得到保证。

 

吞吐量增加,节省能源

几家短纤维生产商已经在使用MRS挤出生产线,其中包括一家巴西领/先的PET加工公司、一家白俄罗斯公司,以及捷克共和国唯/一一家由rPET生产短纤维的公司——Prumyslova的Silon s. r.o.。Silon公司被认为是欧洲主要的短纤维生产商,其生产的MRS 130带有真空装置、RSFgenius 200熔体过滤器和齿轮泵(图5)。

 

MRS挤出机取代了原纤维线上的单螺杆挤出机,最大产量提高了约三分之一。已经介绍的多螺杆挤出机的优点,即使是含水率高达2%的物料,也不再需要原有的干燥结晶装置。这样就有可能在不影响产品质量的情况下大幅度降低整个工厂的能源消耗。能耗的降低,以及更多的循环利用资源,在环保性和经济性上完美地顺应了不断增长的短纤维市场需求。▌

 

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