CN104911748A - 一种利用聚酯废丝工业化生产涤纶长丝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涤纶长丝生产加工技术领域，具体涉及一种利用聚酯废丝工业化生产涤纶长丝的方法。本发明具体的操作步骤包括泡泡料的制备、结晶、干燥、挤压和熔体的制备、过滤、均化、纺丝，最终得到涤纶长丝，本发明以回收聚酯瓶片料生产涤纶长丝过程中产生的废丝为原料，利用废丝生产泡泡料，再利用泡泡料工业化生产涤纶长丝，实现废丝的循环利用，本发明工艺稳定，有效提高回收聚酯瓶片料的利用率，可推广应用。
Description
技术领域
本发明属于涤纶长丝生产加工技术领域，具体涉及一种利用聚酯废丝工业化生产涤纶长丝的方法。
背景技术
聚酯（PET）瓶（如矿泉水瓶、饮料瓶、食用油瓶等），几乎都是不可生物降解的。近年来，我国积累聚酯瓶社会存量达2500万吨，其中多数为一次性使用，如果不回收利用，既造成资源浪费，也严重污染环境。我国再生聚酯纤维行业虽已有二十多年的发展历史，但由于废旧瓶片不规整、含杂多、粘度差异大，导致在纤维生产过程中机头压力波动大、过滤性能差、纺丝断头多、可纺性差。随着人们对环保要求的提高，处理回收利用废弃聚酯瓶已成为聚酯工业可持续发展的关键问题。近些年来，人们开发了一些回收PET瓶片料利用的方法，如中国专利CN 101435113B公开了一种由回收PET瓶片料规模化生产涤纶POY长丝的方法，再如中国专利CN 102605454B公开了一种由回收PET瓶片料规模化生产涤纶工业长丝的方法等，这些方法实现了回收PET瓶片料的再生利用，具有显著的社会效益。
但在用回收PET瓶片料生产涤纶长丝过程中会产生了较多的废丝，这些废丝不好处理，而且物理指标差，质量不稳定，只能用来生产要求不高的民用低档产品，如用来作为棉被、沙发等家纺产品的填充物，这样资源得不到充分利用，造成了较大的经济损失，若能够实现其大规模生产，不但实现了废丝利用，节能环保，低碳经济，同时大大的降低了生产成本，实现了循环经济，市场的前景被业界所看好。
中国专利申请CN 101736444A公开了一种聚酯废丝再生利用的方法，该专利对回收的废丝清洗后进行烘干，接着将废丝制成泡泡料，泡泡料投入干燥塔，在160~175℃下干燥4小时，干燥后的泡泡料按产量的5~50%计量送入纺丝螺杆进行纺丝，制得涤纶POY长丝，纺丝螺杆内设定温度在275~290℃。该方法虽利用了废丝，但是制得的涤纶POY长丝性能不佳。
因此，有必要研发一种充分利用回收聚酯废丝工业化生产优质涤纶长丝的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种充分利用回收聚酯废丝，大规模工业化生产优质涤纶长丝的方法，实现废丝的循环利用，提高废丝的利用价值。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用聚酯废丝工业化生产涤纶长丝的方法，包括以下操作步骤：
（1）泡泡料的制备：将废丝洗净、甩干，切断成长度为8~12mm的纤维，使用泡泡料制造机通过机械摩擦产生热量将纤维软化粘结成大块颗粒状，然后倒入水中，大块颗粒状在水中爆裂成小颗粒，得到小颗粒，即为泡泡料。
（2）结晶：将步骤（1）制得泡泡料通过回转阀投入结晶床，保持沸腾状态，结晶床料层厚度为15~20cm，结晶时间为50~60min，结晶温度为165~175℃；所述的结晶时间即是从泡泡料进入结晶床到流出结晶床的整个结晶过程中，调整泡泡料的推进速度，从而控制整个结晶过程时间为50~60min。步骤（2）结晶的同时将泡泡料外表水分脱除，以提高泡泡料结晶，防止进入干燥后，整体粘连，发生架桥。
（3）干燥：步骤（2）结晶后的泡泡料投入干燥塔，干燥温度为165~175℃，干燥至泡泡料含水量低于50ppm；从干燥塔底部放出泡泡料，取样以进行水份化验。
（4）挤压和熔体的制备：将步骤（3）干燥后的泡泡料与瓶片料混合后进入F螺杆中进行熔融，F螺杆温度为266~276℃，得到混合熔体。
（5）过滤：步骤（4）得到的混合熔体进入双级过滤器进行过滤，控制粗过滤器的滤芯与精过滤器的滤芯之间的压差低于6Mpa。
（6）均化：步骤（5）过滤后的混合熔体进入聚合釜，控制真空度为110~120Pa，进行均化至混合熔体的粘度为0.71±0.02dl/g；进一步的，检测无油丝粘度为0.70±0.02dl/g。
（7）纺丝：步骤（6）均化后的混合熔体进入纺丝箱，喷丝板根据产品规格来设计孔的数目，纺丝箱箱体温度为290~295℃，计量泵转速28~30 r/min，采用高速纺丝工艺进行纺丝，卷绕速度3000~4000m /min，制得涤纶长丝。
进一步的，所述步骤（1）制备的泡泡料特性如下：呈颗粒状且形状不规则，粘度为0.622~0.628dl/g，熔点为249.4~250.2℃，外表含水量为2.0~4.0%，堆积密度为448~452kg/m3。
进一步的，所述步骤（4）中瓶片料为纯瓶片经过结晶、干燥后得到的瓶片料。所述结晶、干燥为常规工艺。
进一步的，所述步骤（4）中泡泡料与瓶片料的混合比例为重量比(0.1~1) : 2。
进一步的，所述步骤（5）过滤后混合熔体的粘度为0.69±0.02dl/g。
进一步的，所述步骤（7）纺丝箱的组件中填加20~60目的海砂。组件中填加20~60目的海砂，其作用一是过滤作用，二是保证组件有一个合适的组件压力，海砂的目数越高则组件压力越高，反之则组件压力越低。
本发明技术方案中，用于干燥泡泡料的干燥塔底部有一个控制下料量的螺旋喂料器，泡泡料按一定比例与瓶片料混合，如果添加泡泡料的比例过高会对成品丝的品质及生产的稳定性造成影响，因此经过不断实践，泡泡料与瓶片料的混合比例在1:2以下是安全的。泡泡料与瓶片料按重量比(0.1~1) : 2的比例混合进入F螺杆，如泡泡料与瓶片料按重量比1 : 2混合，即在实际操作中，通过控制螺旋喂料器转速，让泡泡料含量占F螺杆进料量的1/3，即占整个进料量的1/9（有3条F螺杆供整个系统用料量），进入F螺杆中熔融，F螺杆温度控制在266~276℃，可防止泡泡料因温度过高而加速降解，在实际生产中，F螺杆温度根据纯瓶片的熔点在266~276℃内调整。
本发明所述步骤（5）过滤时，控制粗过滤器的滤芯与精过滤器的滤芯之间的压差低于6Mpa，因为压差过大会击穿滤芯导致生产不正常，而且压差过大也会造成熔体温度上升加速降解，使生产断头。正常生产时过滤后熔体粘度0.69±0.02dl/g，进行步骤（6）均化时对真空度密切观察，控制真空度为110~120Pa，真空度在正常范围内，注意粘度的变化，对熔体粘度、无油丝粘度进行取样检测，熔体粘度要达到0.71±0.02dl/g，无油丝粘度要达到0.70±0.02dl/g，方可进行正式纺丝。
因此，与现有技术相比，本发明的优势在于：
1）本发明以回收聚酯瓶片料生产涤纶长丝过程中产生的废丝为原料，利用废丝生产泡泡料，再利用泡泡料经结晶、干燥等操作工业化生产涤纶长丝，实现废丝的循环利用，有效提高回收聚酯瓶片料的利用率，降低了生产成本，实现了经济循环。
2）本发明利用回收聚酯废丝工业化生产涤纶长丝的方法工艺稳定，可大规模生产，且本发明步骤详细、参数明确，更具体限定了各步骤产物的特性，保证了最终产品的品质，所以本发明制得的涤纶长丝性能优异，达到采用原生切片纺制相关产品的行业标准，可作为原料生产纬编毛毯和高档轻编毛毯等。
具体实施方式
以下通过具体实施方式进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明的范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明所述的方法进行适当改进、替换功效相同的组分，对于本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明的范围之内。
实施例1~3中瓶片料为纯瓶片经过常规结晶、干燥后得到的瓶片料。
实施例1、利用聚酯废丝工业化生产规格111dt/124f 涤纶FDY长丝的方法
（1）泡泡料的制备：将废丝洗净、甩干，切断成长度为8~12mm的纤维，使用泡泡料制造机通过机械摩擦产生热量将纤维软化粘结成大块颗粒状，然后倒入水中，其爆裂成小颗粒，得到小颗粒，即为泡泡料；泡泡料呈颗粒状且形状不规则，粘度为0.625dl/g，熔点为249.8℃，外表含水量为3.0%，堆积密度为450kg/m3。
（2）结晶：将步骤（1）制得泡泡料通过回转阀投入结晶床，保持沸腾状态，结晶床料层厚度为20cm，结晶时间为60min，结晶温度为170℃；
（3）干燥：步骤（2）结晶后的泡泡料进入干燥塔，干燥温度设定在170℃，干燥至泡泡料含水量为40ppm，干燥时间为12h。
（4）挤压和熔体的制备：步骤（3）干燥后得到的泡泡料与瓶片以重量比0.8 : 2混合进入F螺杆中熔融，F螺杆温度为270~273℃，得到混合熔体。
（5）过滤：步骤（4）得到的混合熔体进入双级过滤器进行过滤，控制粗过滤器的滤芯与精过滤器的滤芯之间的压差低于6Mpa；过滤后混合熔体的粘度为0.69±0.02dl/g。
（6）均化：步骤（5）过滤后的混合熔体进入聚合釜，控制真空度为110Pa，均化后混合熔体的粘度为0.71±0.02dl/g，无油丝的粘度为0.70±0.02dl/g。
（7）纺丝：步骤（6）均化后的混合熔体进入纺丝箱，喷丝板设置为124孔，特征为每孔为一字形，纺丝箱箱体温度为293±1℃，计量泵转速30 r/min，纺丝箱的组件中填加40目的海砂，采用高速纺丝工艺进行纺丝，卷绕速度3900m /min，制得规格111dt/124f 涤纶FDY长丝。
实施例2、利用聚酯废丝工业化生产规格538dt/124f 涤纶POY长丝的方法
（1）泡泡料的制备：将废丝洗净、甩干，切断成长度为8~12mm的纤维，使用泡泡料制造机通过机械摩擦产生热量将纤维软化粘结成大块颗粒状，然后倒入水中，其爆裂成小颗粒，得到小颗粒，即为泡泡料；泡泡料呈颗粒状且形状不规则，粘度为0.628dl/g，熔点为250.0℃，外表含水量为4.0%，堆积密度为448kg/m3。
（2）结晶：将步骤（1）制得泡泡料通过回转阀投入结晶床，保持沸腾状态，结晶床料层厚度为15cm，结晶时间为50min，结晶温度为175℃；
（3）干燥：步骤（2）结晶后的泡泡料进入干燥塔，干燥温度设定在175℃，干燥至泡泡料含水量为50ppm，干燥时间为11h。
（4）挤压和熔体的制备：步骤（3）干燥后得到的泡泡料与瓶片以重量比1 : 2混合进入F螺杆中熔融，F螺杆温度为266~270℃，得到混合熔体。
（5）过滤：步骤（4）制备的混合熔体进入双级过滤器进行过滤，控制粗过滤器的滤芯与精过滤器的滤芯之间的压差低于6Mpa；过滤后混合熔体的粘度为0.69±0.02dl/g。
（6）均化：步骤（5）过滤后的混合熔体进入聚合釜，控制真空度为120Pa；均化后混合熔体的粘度为0.71±0.02dl/g，无油丝的粘度为0.70±0.02dl/g。
（7）纺丝：步骤（6）均化后的混合熔体进入纺丝箱，喷丝板设置为124孔，特征为每孔为一字形，纺丝箱箱体温度为293±1℃，计量泵转速28r/min，纺丝箱的组件中填加50目的海砂，采用高速纺丝工艺进行纺丝，卷绕速度3050m /min，制得规格538dt/124f涤纶POY长丝。
实施例3、利用聚酯废丝工业化生产规格538dt/124f 涤纶POY长丝的方法
（1）泡泡料的制备：将废丝洗净、甩干，切断成长度为8~12mm的纤维，使用泡泡料制造机通过机械摩擦产生热量将纤维软化粘结成大块颗粒状，然后倒入水中，其爆裂成小颗粒，得到小颗粒，即为泡泡料；泡泡料呈颗粒状且形状不规则，粘度为0.623dl/g，熔点为249.6℃，外表含水量为2.0%，堆积密度为452kg/m3。
（2）结晶：将步骤（1）制得泡泡料通过回转阀投入结晶床，保持沸腾状态，结晶床料层厚度为18cm，结晶时间为55min，结晶温度为165℃；
（3）干燥：步骤（2）结晶后的泡泡料进入干燥塔，干燥温度设定在165℃，干燥至泡泡料含水量为45ppm，干燥时间为13h。
（4）挤压和熔体的制备：步骤（3）干燥后得到的泡泡料与瓶片以重量比0.4 : 2混合进入F螺杆中熔融，F螺杆温度为266~270℃，得到混合熔体。
（5）过滤：步骤（4）制备的混合熔体进入双级过滤器进行过滤，控制粗过滤器的滤芯与精过滤器的滤芯之间的压差低于6Mpa；过滤后混合熔体的粘度为0.69±0.02dl/g。
（6）均化：步骤（5）过滤后的混合熔体进入聚合釜，控制真空度为113Pa；均化后混合熔体的粘度为0.71±0.02dl/g，无油丝的粘度为0.70±0.02dl/g。
（7）纺丝：步骤（6）均化后的混合熔体进入纺丝箱，喷丝板设置为124孔，特征为每孔为一字形，纺丝箱箱体温度为293±1℃，计量泵转速29r/min，纺丝箱的组件中填加50目的海砂，采用高速纺丝工艺进行纺丝，卷绕速度3050m /min，制得规格538dt/124f涤纶POY长丝。
实施例4、利用聚酯废丝工业化生产规格538dt/124f 涤纶POY长丝的方法
（1）泡泡料的制备：将废丝洗净、甩干，切断成长度为8~12mm的纤维，使用泡泡料制造机通过机械摩擦产生热量将纤维软化粘结成大块颗粒状，然后倒入水中，其爆裂成小颗粒，得到小颗粒，即为泡泡料；泡泡料呈颗粒状且形状不规则，粘度为0.625dl/g，熔点为249.8℃，外表含水量为3.0%，堆积密度为450kg/m3。
（2）结晶：将步骤（1）制得泡泡料通过回转阀投入结晶床，保持沸腾状态，结晶床料层厚度为20cm，结晶时间为60min，结晶温度为170℃；
（3）干燥：步骤（2）结晶后的泡泡料进入干燥塔，干燥温度设定在170℃，干燥至泡泡料含水量为40ppm，干燥时间为12h。
（4）挤压和熔体的制备：步骤（3）干燥后得到的泡泡料与瓶片以重量比0.8 : 2混合进入F螺杆中熔融，F螺杆温度为270~273℃，得到混合熔体。
（5）过滤：步骤（4）得到的混合熔体进入双级过滤器进行过滤，控制粗过滤器的滤芯与精过滤器的滤芯之间的压差低于6Mpa；过滤后混合熔体的粘度为0.69±0.02dl/g。
（6）均化：步骤（5）过滤后的混合熔体进入聚合釜，控制真空度为116Pa，均化后混合熔体的粘度为0.71±0.02dl/g，无油丝的粘度为0.70±0.02dl/g。
（7）纺丝：步骤（6）均化后的混合熔体进入纺丝箱，喷丝板设置为124孔，特征为每孔为一字形，纺丝箱箱体温度为293±1℃，计量泵转速30 r/min，纺丝箱的组件中填加40目的海砂，采用高速纺丝工艺进行纺丝，卷绕速度3050m /min，制得规格538dt/124f涤纶POY长丝。
对比例1、
（4）挤压和熔体的制备：步骤（3）干燥后得到的泡泡料与瓶片以重量比1.2 : 2混合进入F螺杆中熔融，F螺杆温度为270~273℃，得到混合熔体。
其他同实施例4。
对实施例1~4制得的涤纶长丝的伸长率和断裂强度进行检测，结果如下表：
由上表可知，运用本发明方法利用回收聚酯废丝工业化生产涤纶POY长丝和涤纶FDY长丝，其伸长率和断裂强度分别达到采用原生切片纺制相关产品的行业标准，可作为原料生产纬编毛毯和高档轻编毛毯等。其中运用本发明方法生产涤纶POY长丝，实施例4制得的涤纶POY长丝的性能最优，说明实施例4各参数与步骤协同，各步骤操作与实施例4几乎相同的实施例1制得涤纶FDY长丝的性能同样优异。
对比例1泡泡料与瓶片的重量比超过1 : 2，制得的涤纶POY长丝的性能明显下降，因此，为了保证产品的质量和生产的稳定性，泡泡料与瓶片的重量比需低于1 : 2。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种利用聚酯废丝工业化生产涤纶长丝的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
（1）泡泡料的制备：将废丝洗净、甩干，切断成长度为8~12mm的纤维，使用泡泡料制造机将纤维软化粘结成大块颗粒状，然后倒入水中，得到小颗粒，即为泡泡料；
（2）结晶：将步骤（1）制得泡泡料通过回转阀投入结晶床，保持沸腾状态，结晶床料层厚度为15~20cm，结晶时间为50~60min，结晶温度为165~175℃；
（3）干燥：步骤（2）结晶后的泡泡料投入干燥塔，干燥温度为165~175℃，干燥至泡泡料含水量低于50ppm；
（4）挤压和熔体的制备：将步骤（3）干燥后的泡泡料与瓶片料混合后进入F螺杆中进行熔融，F螺杆温度为266~276℃，得到混合熔体；
（5）过滤：步骤（4）得到的混合熔体进入双级过滤器进行过滤，控制粗过滤器的滤芯与精过滤器的滤芯之间的压差低于6Mpa；
（6）均化：步骤（5）过滤后的混合熔体进入聚合釜，控制真空度为110~120Pa，进行均化至混合熔体的粘度为0.71±0.02dl/g；
（7）纺丝：步骤（6）均化后的混合熔体进入纺丝箱，纺丝箱箱体温度为290~295℃，计量泵转速28~30 r/min，采用高速纺丝工艺进行纺丝，卷绕速度3000~4000m /min，制得涤纶长丝。
2.如权利要求1所述的利用聚酯废丝工业化生产涤纶长丝的方法，其特征在于，所述步骤（1）制备的泡泡料特性如下：呈颗粒状且形状不规则，粘度为0.622~0.628dl/g，熔点为249.4~250.2℃，外表含水量为2.0~4.0%，堆积密度为448~452kg/m3。
3.如权利要求1所述的利用聚酯废丝工业化生产涤纶长丝的方法，其特征在于，所述步骤（4）中瓶片料为纯瓶片经过结晶、干燥后得到的瓶片料。
4.如权利要求1所述的利用聚酯废丝工业化生产涤纶长丝的方法，其特征在于，所述步骤（4）中泡泡料与瓶片料的混合比例为重量比(0.1~1) : 2。
5.如权利要求1所述的利用聚酯废丝工业化生产涤纶长丝的方法，其特征在于，所述步骤（5）过滤后混合熔体的粘度为0.69±0.02dl/g。
6.如权利要求1所述的利用聚酯废丝工业化生产涤纶长丝的方法，其特征在于，所述步骤（7）纺丝箱的组件中填加20~60目的海砂。
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