德國格諾斯生態(tài)環(huán)保地服務于短纖維的增長市場

PET纖維。應用合適的加工設備，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改造為MRS擠出機，一家制造商能夠提高三分之一以上的產(chǎn)量，提高纖維質量，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年來強勁的增長。達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者經(jīng)濟狀況的改善，但也歸功于人們對技術纖維的接受程度的提高，從1985年到2010年，技術纖維在總數(shù)量中所占的比例從46%上升到68%——這是以犧牲棉花為代價的。與粘膠纖維一樣，聚酯纖維被認為有大的增長機會。隨著纖維產(chǎn)量的增加，預計在未來幾年內還會繼續(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格使得應用回收料供應更加有利可圖。對于聚酯纖維而言，因其優(yōu)異的機械性能、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會。后消費后回收(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)濟和環(huán)保。

纖維生產(chǎn)及應用

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顆粒在擠出機中熔化后，通過精密模具、導向輥上方的冷卻風管和“太陽輪”排出，然后沉積在罐內。然后這些罐子被運送到紡絲車間，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，廣泛應用在多種領域，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。這篇文章更詳細地研究了到噴絲板的擠出線，包括擠出機，負責溫和熔化和均質化的熔體；熔體過濾器，以確保一個干凈的熔體輸送到熔體泵，這一步驟在使用回收料時非常重要。依次下來，熔體泵為下游的噴絲板建立足夠的壓力。后，在線粘度計和相應的規(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系統(tǒng)擠出機、RSFgenius旋轉熔體過濾器和VIS在線粘度計組成的擠出生產(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

MRS擠出機在PET回收過程中起著關鍵的作用，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)，使熔體粘度達到合適的設定。MRS擠出機*的設計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，在擠出機的高溫下，水分會導致聚合物鏈水解降解，從而導致粘度下降。在現(xiàn)有的傳統(tǒng)工藝中，在加工前將進料烘干是很常見的。原料在大型干燥機中干燥，干燥時間可達8小時，溫度可達200℃。由于*的擠出機同時具有多種功能，因此，大面積車間的需求、投資成本、能耗和維護成本都可以降到低。

MRS擠出機設計為單螺桿擠出機，具有特殊的脫氣區(qū)，聚合物流被引導到一個旋轉的單螺桿轉鼓上。滾筒包含8個小型擠出機筒體，與主螺桿軸平行的“衛(wèi)星”螺桿。這些“衛(wèi)星”螺絲是由環(huán)形齒輪驅動的。當它們繞螺桿軸旋轉時，它們與主螺桿的旋轉方向相反。將擠出機筒體切割到MRS筒體中，筒體的開口約為30%，以確保杰出的熔體轉移到筒體中，使疏散過程不受阻礙。此外，因為與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雙螺桿擠出機大約25倍，即使在非常中等的真空條件下也能實現(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的真空就足以達到預期的效果。通過這種工藝工程設計，可以通過去除水分來改變水解的化學平衡反應，從而實現(xiàn)長鏈聚合物，并在無需原料預干燥的情況下設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和水分一樣是一個障礙。這些雜質，如沙子、紙張或標簽的殘留物會導致問題，特別是在生產(chǎn)極細的短纖維的過程中。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。熔體流中的雜質會導致自旋包堵塞，堵塞后必須進行更換，更換職能在關閉產(chǎn)線時完成。如果采用spinpack的細網(wǎng)格(通常20 - 75μm), 更換會更加頻繁。因此，在擠出機和旋壓機之間安裝一個熔體過濾器很有必要。

該RSFgenius旋轉過濾系統(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。當塑料熔體流過過濾器時，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)運行，壓力恒定，這兩者都是至關重要的短纖維生產(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400次，相當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

粘稠度的合適設定是短纖維生產(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，不僅可以在線監(jiān)測和記錄熔體粘度，還可以通過干預過程來控制粘度。小部分聚合物熔體通過高精度計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管中。熔體溫度和熔體壓力都在兩點測量。在內部計算的基礎上，VIS確定了代表剪切速率和相應代表粘度的值。因此，在聚酯的加工過程中，即使進料的水分含量有波動，熔體質量也有可能保持在一個非常接近的公差范圍內。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)進行控制，從而使熔體的粘度和機械性能保持在其標稱值。除了設置所需的產(chǎn)品特性，在線粘度計因此確保產(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/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擠出機取代了原纖維線上的單螺桿擠出機，大產(chǎn)量提高了約三分之一。已經(jīng)介紹的多螺桿擠出機的優(yōu)點，即使是含水率高達2%的物料，也不再需要原有的干燥結晶裝置。這樣就有可能在不影響產(chǎn)品質量的情況下大幅度降低整個工廠的能源消耗。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)濟性上完美地順應了不斷增長的短纖維市場需求。▌