PET纖維。應(yīng)用合適的加工設(shè)備，能夠使兩種趨勢成為可能，即不斷增長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，2010年對世界紡織工業(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。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歸功于消費(fèi)者經(jīng)濟(jì)狀況的改善，但也歸功于人們對技術(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)為有大的增長機(jī)會。隨著纖維產(chǎn)量的增加，預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)還會繼續(xù)增加，環(huán)保意識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，需求正在穩(wěn)步增長，成為降低原材料成本的機(jī)會。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。

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)清洗也是全自動的，不會中斷生產(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，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)了不斷增長的短纖維市場需求。▌