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Gneuss:纤维生产中的零废弃物循环

2021-08-05刘甜梦

国际纺织导报 2021年6期
关键词:挤出机废料熔体

透气的运动服和户外服装受到人们的青睐。结合“快时尚”座右铭和“数量胜过质量”原则,全球范围内对聚酯(PET)纤维的需求日益增长。反过来,这也导致了伴随纤维生产自动产生的生产废料的增加。基于生态和经济考虑,必须对纤维残留物进行适当的加工和再利用。这在某些情况下给纤维制造商和加工商带来了具大挑战。基于此,中国和白俄罗斯的一些大型纤维制造商决定采用德国Gneuss公司的关键组件,实现以较低的投资成本改造现有的纤维生产线的目的,将其全部的纤维废弃物加工成高质量的纤维,甚至用纤维废弃物加工预取向丝(POY)或全拉伸丝(FDY)。而此前,这两种变形丝都不能通过这种方式制得。

过去的20年中,纺织品的总产量已翻了一番。2000年到2016年,全球范围内仅用于服装领域的PET量就从8.3 t增至2 130万t。同时,废止塑料垃圾的呼声越来越高,欧盟(EU)等也颁布指令杜绝塑料垃圾。到2025年,所有欧盟国家将实施单独的纺织品收集系统,实现高质量的回收利用。此外,欧盟国家还将通过生产者延伸责任制制度(EPR)等环境保护战略,促使产品制造商承担更多责任,以确保产品从生产到处置的整个生命周期的循环,从而更快地实现生态设计和资源效率等目标。除产品的可回收性外,使用回收材料也是实现这些目标的一种方式。但问题的症结也在此:纺织行业对回收材料的需求日益增长,并要求能够充足地定期供应这些材料。目前市场上较易获得的回收PET(rPET)来源于饮料瓶,基于清洁的收集系统,其质量非常好。然而,近年来rPET使用量的不断增加,导致对其需求强劲增长,尤其是在包装应用和纺织纤维生产领域。因此,目前除了提高rPET的市场价格外,还必须考虑使用其他回收材料。

1 关键部件的可能改装

设计用于原生材料加工的生产线,可在特定工艺条件下持续获得高质量的产品。然而,受污染及回收材料质量大幅波动的影响,这些生产线已受到严重干扰或中断。现有的生产线已无法生产出力学性能恒定且染色均匀性好的纤维,或其他有特定要求的纤维(如非常细的纤维或亲肤面料用纤维)。因此,工厂一方面需要生产线能够处理回收材料(即使质量较低),另一方面还要能够生产出没有杂质的高质量终端产品。Gneuss公司用于PET加工的机器组件包括脱气性好和去污性能强的多旋转系统(MRS)挤出机、功能强大并可全自动运行的旋转过滤系统(图1)、在线黏度计,以及缩聚单元Jump,以确保PET熔体的黏度高达0.3 dL/g。这些机器组件中的每个元件均可单独使用或组合使用,并且可方便地改装到现有的生产线上,以适应不断变化的需求,从而以相对较低的投资成本获得理想的效果。

图1 全自动旋转过滤系统的过滤盘和过滤元件

2 主成分挤出机

在加工PET纤维残留物时,挤出机还有一项特殊任务:对废料进行热清洗。因为塑料不仅必须融熔和均质化,而且如果可能,还应对其除湿并去除挥发性成分。消费后的塑料垃圾可能包含水分和各种固体污垢颗粒,而纤维制备过程中产生的生产废料通常包含对加工非常重要但也造成回收更困难的纺丝油剂。Gneuss公司的MRS挤出机可用于各种形式废料的热清洗。这归因于其对单螺杆挤出机特殊的加工工艺设计。由于在挤出机的多螺杆部分产生了非常大的熔体表面,因此可达到脱气性好、去污性能强的效果,无需对残留物进行热处理。采用这种方式,首次实现了高回收率的拉伸变形丝的生产。

3 不可或缺的机械清洁

当加工污染严重的瓶片时,机械清洁必不可少,如,对带有旋转过滤盘的熔体过滤系统RSFgenius的清洁。在回收应用中,为确保整个过程的高效率,低材料损耗和不太频繁的滤芯更换非常重要。RSFgenius不仅能稳定地控制压力和工艺操作,还可通过集成的反冲洗系统实现滤芯的全自动清洁。系统通过高压脉冲穿过狭窄豁口的方式,定期将少量过滤后的熔体喷射出废料分离网。为达到理想的效果,清理的废料量可按需调节,实际生产中通常约相当于产量的0.01%~1.00%(在非常严重的污染下)。过滤元件可重复使用多达400次,具体取决于过滤精度。这意味着在某些应用中,无需人工操作即可进行长达数周的全自动过滤。

4 其他关键组件

除了能记录和控制生产过程中的熔体黏度,并通过控制系统调整整个过程中黏度的在线黏度计外,缩聚反应器Jump也是Gneuss公司的最新研发成果之一。缩聚反应器直接通过法兰与挤出单元相连,并以其先进的技术理念,确保持续获得目标黏度下的PET熔体。该缩聚反应器代表了一种紧凑、经济和快速的替代方案,替代传统的固相缩聚(SSP)系统,可使残余材料直接返回到生产过程中。它可以随时被改装到现有的生产线上。

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