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从回收PET瓶片到无纺布的加工工艺

日期:2020-07-22浏览:273次

1.简介

 

随着PET树脂瓶的消费量的不断增加,以及分类和回收技术的不断完善,越来越多的无纺布采用回收PET料或添加一定比例的回收PET,如PET瓶片。使用回收PET瓶片能够显著地节省原料成本。

 

但是即使使用先进的回收技术,当采用PET瓶片作为原料时,在PET熔体中也会发现外来颗粒。原料的价格和清洁度是紧密相连的。因此,使用回收PET瓶片,熔体过滤非常重要。一方面,熔融过滤是一个工具,持续地去除污染,降低旋转包的污垢负荷。另一方面,它是一种平衡杂质水平的工具。延长过滤包使用寿命和减少结节头,对加工工艺的经济性有至关重要的作用。

 

除了污染之外,使用PET瓶片通常会产生另一个问题。与从定制PET原料相比,使用回收瓶片为原料的熔体具有显著地IV变化。因此,要想利用回收PET瓶片成功地生产出高质量的终产品,就需要改进质量控制工具。

 

2. PET瓶片加工工艺中的过滤过程

 

过滤系统必须以尽可能高的速度从熔体中去除大量的外来颗粒。泥饼(污染物)会导致聚合物的降解,导致颜色和机械性能方面的质量问题。在纺粘生产中,一个恒定的和可重复性的IV是很重要的,它可以确保良好和可靠的加工性能。

 

传统的过滤系统有几个众所周知的缺点:

根据所使用的过滤系统的类型,至少会出现以下一个或多个问题。并影响使用回收材料的比例或终产品的质量。

 

•过滤器滤网更换过程中的压力下降或压力激增,导致温度和粘度变化,从而导致网裂;

•工艺缺陷,如熔体和泥饼停留时间长;

•出现死点和融化退化的风险;

•更换滤芯成本高;

•在更换过滤器时,需处理沉重的和灼热的设备部件;

•更换过滤器会产生大量聚合物废料,需要回收或燃烧;

•需处理腐蚀性化学品和易燃液体;

•过滤细度受到限制;

•在过滤器更换期间,降解和破裂颗粒进入熔体。

 

应用案例

位于德国伯宾根的约翰曼维尔公司在PET非织造布生产中使用了双活塞反冲洗系统。这些系统不能使用回收料作为原料,比如回收瓶片。要求的过滤细度是28微米。更换滤网始终更换位置,终产品的质量不稳定。

 

约翰曼维尔公司用德国格诺斯RSFgenius 175熔体过滤器替换了以前的双活塞换网器后,便实现了使用回收料作为原料。现在即使回收瓶片的比例升至100%,终产品的质量也不受任何影响。

 

3.德国格诺斯熔体过滤器RSFgenius系列

在产品质量、成本效益、易于操作和维护方面,RSFgenius代表了当今市场上所有过滤系统的标准。它配备了一个集成的、高效的连续高压反冲洗系统,允许多达400次使用过滤元件。

 

RSF系列产品包括三个主要部分-进口块,出口块和一个过滤器盘之间旋转。密封依靠是金属与金属的密封,缝隙非常狭窄,表面非常坚硬和平坦。保证与熔体接触的所有部件不与环境接触(例如氧气)。

图1:RSF系列运行模式

 

滤网位于过滤盘上的环形部分,通过熔体通道移动。当熔体流过滤网时,污染物颗粒被拦截,压差略有增加。控制系统对压力的增加作出反应,使过滤盘的指数上升1-2角度。因此,被污染的滤网连续地离开熔体通道,而同时清洁的滤网被送入熔体通道,有效的过滤区域不变。由于这种操作方式,过滤系统运行过程持续不中断,压力保持不变。标准情况下,过滤器压差的变化大2bar,同时可为严苛的应用提供定制。

 

在被污染的滤网重新进入熔体通道之前,将被清洗,通过高压清洗系统污染物。,已过滤的熔体从出口块取出,虹吸到液压驱动的活塞中,然后以高压和高速从后面射出,通过过滤盘和筛网进入进口块。每次清洗只有一小段(大约1%的滤网面积)。反冲洗活塞的行程(=使用的熔体量)和速度(=清洗强度)可以自由调节,进而实现优化。因此,一方面清洗是非常有效的,但另一方面,使用的熔体量是小的(反冲洗损失小)。由于采用这种操作方式,筛网几乎可以100%清洗,根据过滤细度可重复使用多达400次。这使得一个全自动过滤(不需要任何操作员的注意)可能在一些应用几个月。

 

在这之后,因为机械原因必须更换滤网。得益于过滤系统的专/利操作方式,进行换网的同时,不会对生产过程产生任何负面影响。根据线的大小,进行一次完整的滤网更换大约需要15分钟,可由车间操作人员进行,不影响生产过程。

 

4.德国格诺斯在线粘度计VIS系列

一小部分聚合物熔体从主熔体通道转移出来,用高精度齿轮泵将其泵入精密制造的狭槽毛细管中。测量了熔体温度和熔体压力(在两个位置)。基于内部计算,粘度计监测代表性剪切速率的值和相应的粘度。可以设定不同的剪切速率,并通过相应的修正得到粘度和剪切速率的真实值。

 

图2:在线粘度计VIS

 

产品设计非常紧凑。可安装在两个法兰连接件之间。可根据客户要求设计0.5 - 2mm的熔体通道。该产品单元包括一个泵驱动器、一个泵、压力传感器、温度传感器以及控制和评估电子设备。工艺参数的设置、评价和显示,可以通过通过用户友好的触摸屏面,也可以集成到现有的控制系统中。

 

结合格诺斯多年的技术测量和加工技术,产品能够实现无论材料条件(有水分残余)都能够在非常窄的带宽中保持熔体质量

 

粘度是通过熔体压力和温度来测量的,以此作为控制值,自动调节MRS挤出机下放段的真空,从而保证恒定的熔体性能(粘度、分子量以及由此产生的机械性能)。

 

5.总结

将PET瓶片加工成非织造布会带来一些挑战,例如需要去除大量的污染物,需要监测和控制IV的变化。

 

得益于过程恒定的操作和快速交换过滤面积的能力,德国格诺斯全自动过滤器RSFgenius非常适合PET回收应用。

 

•工艺和产品的一致性,即使使用100% PET后消费者瓶片;

•过滤精密度可达20微米(635目);

•过滤系统不影响熔体粘度和颜色的一致性;

•过滤器内所有熔体停留时间非常短;

•全自动熔体过滤,控制过程和产品的一致性。

 

除了这些技术方面,使用自动运行的德国格诺斯熔体过滤器RSFgenius也有很大的经济优势,它可以灵活地适应变化的杂质水平。在使用回收PET料生产非织造布时,在杂质水平变化的情况下,纺丝过程始终保持稳定。

 

后,可以自动记录和监测IV值变化,可以测量新开发的在线粘度。格诺斯熔体过滤器设计紧凑,使用触摸屏控制,和容易清洗,操作体验非常好。

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