一种利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法.pdf

本发明公开了一种利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)原料预处理：采用了在安装有内置搅拌器和自动排潮阀的抽真空干燥转鼓内进行烘燥方式，实现小批量、多品种生产；(2)熔融过滤：片料进入螺杆挤压机进行挤压熔融，熔体经两级过滤装置进行过滤，保证熔体质量；(3)切削混合：提高熔体粘度的均匀性、稳定性；(4)高速纺丝：切削混合后的熔体在纺丝箱内经过多级分级过滤，制得较粗的、湿的涤纶长丝；(5)烘干定型：合股后的湿涤纶丝经过油浴槽热水处理，牵伸，烘干，定型得到需要的棉型纤维。本发明可实现日产量120吨、年产量40000吨及以上的规模。

权利要求书
1.  一种利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)原料预处理：将回收的PET瓶清洗除杂，通过粉碎机粉碎成片状并甩干，控制旋风分离器的1100-1250Pa，气量为3800-4100m3/h，将瓶片料中的灰尘和细小瓶片粉末分离，在真空干燥转鼓内进行烘燥，控制转鼓的烘燥温度为135-145℃，转鼓转速4-6r/min，烘燥时间为8-10小时，干燥后水份含水率≤0.015％；
(2)熔融过滤：烘燥后的瓶片料进入螺杆挤压机进行挤压熔融，螺杆挤压机冷却区的温度≤100℃，一区至六区的温度为282-310℃，熔体粘度为0.560±0.001dl/g～0.715±0.001dl/g，螺杆出口压力7.5±0.1MP，将所得的熔体送入两级过滤装置进行过滤，除去熔体中的杂质和对纺丝有害的凝聚物；
(3)切削混合：上述过滤后的熔体进入混合器，在289-290℃温度下进行切削搅拌混合，时间3-5分钟，达到熔体混合均匀；
(4)高速纺丝：切削混合后的熔体进入纺丝箱，在纺丝箱内经过多级分级过滤装置，纺丝箱箱体温度为278-293℃，计量泵转速20-28r/min，环吹风0.35-0.45m/s，卷绕速度1350-1600m/min，制得较粗的、湿的涤纶长丝，较粗的、湿的涤纶长丝合股；
(5)烘干定型：合股后的湿涤纶丝经过油浴槽热水处理，所述油浴槽中油浴温度70-73℃，进一步通过热饱和蒸汽高温汽蒸使涤纶软化，采用3.6-4.0牵伸倍数牵伸1.45-1.67dtex，在80-85℃烘干，控制松式热定型机的温度为129-132℃，定型得到需要的棉型纤维。

2.  根据权利要求1所述利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，所述步骤(1)中真空干燥转鼓的内部安装有内置搅拌器，搅拌器的旋转轴外侧壁设置有螺旋桨结构，转鼓内壁与螺旋桨相切位置设置有倾斜45°刮板。

3.  根据权利要求1所述利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，所述步骤(1)中在转鼓上安装了自动排潮阀。

4.  根据权利要求1所述利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，所述步骤(2)中螺杆挤压机设置有排气构造，其压缩比为1:30-36，所述排气构造的内部通过电机连接有转轴，转轴的两侧通过链条对称连接两组排气转筒，每组排气转筒呈梯形结构上下交错安装，排气转筒内等间距嵌设三角弧形排风板。

5.  根据权利要求1所述利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的两级过滤装置包括粗过滤器和精过滤器，所述粗过滤器上纵向开设筛孔，精过滤器上横向开设筛孔，粗过滤器和精过滤器平行安装，粗过滤器和精过滤器之间设置有加压泵。

6.  根据权利要求1所述利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，所述步骤(2)中粗过滤器的过滤精度为150目，精过滤器的过滤精度为200目，各过滤器内的温度为285-290℃，精过滤出口压力4.5±0.15MPa。

7.  根据权利要求1所述利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，所述步骤(4)中多级分级过滤装置包括两层不同目数的海砂和两层不同目数的过滤网。

8.  根据权利要求1所述利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，所述步骤(5)油浴槽中添加有1.5-2.0％抗静电剂。

9.  根据权利要求1所述利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，所述步骤(5)牵伸过程中，第一次牵伸转速为45r/min；饱和蒸汽102℃加热；第二次牵伸转速为160r/min；饱和蒸汽102℃加热；第三次牵伸转速为190-200r/min；饱和蒸汽102℃加热。

10.  根据权利要求1所述利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，所述步骤(5)中松式热定型机分三区，一区排湿110-112℃，二区定型120-122℃，三区冷却≤100℃。

说明书一种利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法
技术领域
本发明属于涤纶短纤维生产技术领域，涉及一种规模化生产涤纶短纤维的方法，具体涉及一种利用PET瓶片料规模化生产可染性、棉型涤纶短纤维的方法。
背景技术
传统的生产涤纶短纤维的方法以原生聚酯切片为原料。该原料的特点是纯度高、粘度稳定、含水少。其生产工艺流程短，具体流程为原料—化验—筛拣—干燥—螺杆熔融挤压—一级过滤—纺丝—卷绕—牵伸—卷曲—烘干定型—成品打包，缺点是成本高、大量消耗石油资源。为此，人们积极寻找用其他原料如PET(聚酯)瓶片料生产涤纶短纤维的方法，尤其是PET(聚酯)瓶片料生产可染性、棉型细旦涤纶短纤维的方法。但由于回收聚酯瓶片料特性粘度变化大、质量不稳定、含水多、含杂质多、体积密度小，因此，这些方法仅限于一些低端产品或仅处于实验室阶段。例如用回收PET瓶片料(即回收的废弃聚酯瓶粉碎成的片料)制作填充物粗的短纤维，由于纤维较粗，强力不均匀，不能用来纺纱；染色花。东华大学纤维材料改性国家重点实验室用聚酯瓶片回收料试纺涤纶长丝，浙江大发纺织有限公司用瓶片料和再生料生产中空和棉型短纤维等，但都没有规模化PET(聚酯)瓶片料生产可染性、棉型细旦涤纶短纤维的方法。这些方法中的干燥通常采用传统聚酯切片纺干燥设备，传统的干燥设备只适合加工原生聚酯切片，烘燥回收瓶片料效果不均匀，为后续加工带来麻烦。这些生产方法中的过滤装置采用单级过滤结构，无法适应瓶片料杂质多的特点，过滤组件频繁更换，生产成本高，甚至出现生产不正常、生产不稳定。聚酯瓶片料特性粘度大、质量不均匀、形状不规则、体积密度小而造成螺杆剪切力大、回流大、温度失控等问题，瓶片料中细小粉末的存在会引起熔体降解，造成熔体粘度下降，对纺丝不利。同时可染性、棉型细旦涤纶短纤维的规模化生产对聚酯瓶片料熔体的粘度大小、稳定性要求高，而现有的回收的聚酯瓶的来源不同，杂质多，熔体的粘 度波动大，以上原因造成不能实现由回收PET瓶片料规模化生产可染性、棉型细旦涤纶短纤维。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，实现以回收PET瓶片料为原料，规模化生产棉型细旦涤纶短纤维的方法。
本发明采取的技术方案为：
一种利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)原料预处理：将回收的PET瓶清洗除杂，通过粉碎机粉碎成片状并甩干，控制旋风分离器的1100-1250Pa，气量为3800-4100m3/h，将瓶片料中的灰尘和细小瓶片粉末分离，在真空干燥转鼓内进行烘燥，控制转鼓的烘燥温度为135-145℃，转鼓转速4-6r/min，烘燥时间为8-10小时，干燥后水份含水率≤0.015％；
(2)熔融过滤：烘燥后的瓶片料进入螺杆挤压机进行挤压熔融，螺杆挤压机冷却区的温度≤100℃，一区至六区的温度为282-310℃，熔体粘度为0.560±0.001dl/g～0.715±0.001dl/g，螺杆出口压力7.5±0.1MP，将所得的熔体送入两级过滤装置进行过滤，除去熔体中的杂质和对纺丝有害的凝聚物；
(3)切削混合：上述过滤后的熔体进入混合器，在289-290℃温度下进行切削搅拌混合，时间3-5分钟，达到熔体混合均匀；
(4)高速纺丝：切削混合后的熔体进入纺丝箱，在纺丝箱内经过多级分级过滤装置，纺丝箱箱体温度为278-293℃，计量泵转速20-28r/min，环吹风0.35-0.45m/s，卷绕速度1350-1600m/min，制得较粗的、湿的涤纶长丝，较粗的、湿的涤纶长丝合股；
(5)烘干定型：合股后的湿涤纶丝经过油浴槽热水处理，所述油浴槽中油浴温度70-73℃，进一步通过热饱和蒸汽高温汽蒸使涤纶软化，采用3.6-4.0牵伸倍数牵伸1.45-1.67dtex，在80-85℃烘干，控制松式热定型机的温度为129-132℃，定型得到需要的棉型纤维。
进一步的，所述步骤(1)中真空干燥转鼓的内部安装有内置搅拌器，搅拌器的旋转轴外侧壁设置有螺旋桨结构，转鼓内壁与螺旋桨相切位置设置有倾斜45°刮板。
进一步的，所述步骤(1)中在转鼓上安装了自动排潮阀。
进一步的，所述步骤(2)中螺杆挤压机设置有排气构造，其压缩比为1:30-36，所述排气构造的内部通过电机连接有转轴，转轴的两侧通过链条对称连接两组排气转筒，每组排气转筒呈梯形结构上下交错安装，排气转筒内等间距嵌设三角弧形排风板。
进一步的，所述步骤(2)中的两级过滤装置包括粗过滤器和精过滤器，所述粗过滤器上纵向开设筛孔，精过滤器上横向开设筛孔，粗过滤器和精过滤器平行安装，粗过滤器和精过滤器之间设置有加压泵。
进一步的，所述步骤(2)中粗过滤器的过滤精度为150目，精过滤器的过滤精度为200目，各过滤器内的温度为285-290℃，精过滤出口压力4.5±0.15MPa。
进一步的，所述步骤(4)中多级分级过滤装置包括两层不同目数的海砂和两层不同目数的过滤网。
进一步的，所述步骤(5)油浴槽中添加有1.5-2.0％抗静电剂。
进一步的，所述步骤(5)牵伸过程中，第一次牵伸转速为45r/min；饱和蒸汽102℃加热；第二次牵伸转速为160r/min；饱和蒸汽102℃加热；第三次牵伸转速为190-200r/min；饱和蒸汽102℃加热。
进一步的，所述步骤(5)中松式热定型机分三区，一区排湿110-112℃，二区定型120-122℃，三区冷却≤100℃
本发明的有益效果为：
本发明生产棉型细旦涤纶短纤维的方法，采用了转鼓式烘燥方式，保证了烘燥均匀，实现了小批量、多品种生产，满足了市场品种多样化的需求，与填充连续式烘燥相比，品种转化快，中间环节少，不存在PET瓶片料因单位体积质量小且形状不规则，而容易在烘燥过程中发生“架桥”的问题，原料有问题能及时更换，运行成本低。
本发明在转鼓上设计安装了自动排潮阀，保证了转鼓干燥均匀，解决了鼓与鼓之间干燥质量不一致问题，采用旋风分离法把瓶片料中细小粉末分离出来，解决了由于瓶片料中细小粉末的提前熔化，引起熔体降解，造成熔体粘度下降或不稳定，对纺丝不利的问题。
本发明中真空干燥转鼓的内部安装有内置搅拌器，搅拌器的旋转轴外侧壁设置有螺旋桨结构，转鼓内壁与螺旋桨相切位置设置有倾斜45°刮板，可缩短烘干时间，倾斜45°刮板可加速对物料的搅拌，使物料搅拌均匀，提高烘干效率，结构简单，应用性广泛。
熔融过滤步骤中螺杆挤压机的压缩比为1:30-36，排气构造的内部转轴的两侧通过链条对称连接两组排气转筒，每组排气转筒呈梯形结构上下交错安装，排气转筒内等间距嵌设三角弧形排风板，可以将螺杆挤压机中的胶料气体及时排出，降低不良品率，节约材料和生产时间，降低成本，提高产品出成率。
本发明采用了两级过滤器进行过滤，分粗过滤和精过滤，粗过滤减轻过滤压力，精过滤保证了熔体质量，过滤效果好；在两级过滤器之间加装了加压泵，解决了由于瓶片料熔体特性粘度大、质量不均匀造成的熔体流动不均匀等问题。
为提高熔体粘度的均匀性、稳定性，减少熔体杂质，在生产过程中增加了混合步骤，经过过滤的熔体进入混合器，在289-290℃温度下进行切削搅拌，时间3-5分钟，达到熔体混合均匀的目的，解决了聚酯瓶片料熔体粘度波动大、稳定性差问题，生产的1.67dtex×38mm纤维，经测定断裂强度cn/dtex4.85；断裂伸长率％31.5；纤度偏差率％5.2；长度偏差率％2.4，都达到国家标准，实现以回收PET瓶片料为原料，规模化生产可染性、棉型细旦涤纶短纤维。本发明可实现日产量120吨、年产量40000吨及以上的规模。
附图说明
图1为本发明中真空干燥转鼓的内置搅拌器结构示意图。
图2为本发明中螺杆挤压机的排气构造结构示意图。
其中，1、旋转轴；2、螺旋桨；3、倾斜45°刮板；4、排风板；5、排 气转筒；6、电机。
具体实施方式
下面进一步说明本发明。
实施例1
一种利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)原料预处理：将回收的PET瓶清洗除杂，通过粉碎机粉碎成片状并甩干，控制旋风分离器的1100-1250Pa，气量为3800-4100m3/h，将瓶片料中的灰尘和细小瓶片粉末分离，在真空干燥转鼓内进行烘燥，控制转鼓的烘燥温度为135-145℃，转鼓转速4-6r/min，烘燥时间为8-10小时，干燥后水份含水率≤0.015％；
(2)熔融过滤：烘燥后的瓶片料进入螺杆挤压机进行挤压熔融，螺杆挤压机冷却区的温度≤100℃，一区至六区的温度为282-310℃，熔体粘度为0.560±0.001dl/g～0.715±0.001dl/g，螺杆出口压力7.5±0.1MP，将所得的熔体送入两级过滤装置进行过滤，除去熔体中的杂质和对纺丝有害的凝聚物；
(3)切削混合：上述过滤后的熔体进入混合器，在289-290℃温度下进行切削搅拌混合，时间3-5分钟，达到熔体混合均匀；
(4)高速纺丝：切削混合后的熔体进入纺丝箱，在纺丝箱内经过多级分级过滤装置，纺丝箱箱体温度为278-293℃，计量泵转速20-28r/min，环吹风0.35-0.45m/s，卷绕速度1350-1600m/min，制得较粗的、湿的涤纶长丝，较粗的、湿的涤纶长丝合股；
(5)烘干定型：合股后的湿涤纶丝经过油浴槽热水处理，所述油浴槽中油浴温度70-73℃，进一步通过热饱和蒸汽高温汽蒸使涤纶软化，采用3.6-4.0牵伸倍数牵伸1.45-1.67dtex，在80-85℃烘干，控制松式热定型机的温度为129-132℃，定型得到需要的棉型纤维。
进一步的，所述步骤(1)中真空干燥转鼓的内部安装有内置搅拌器，搅拌器的旋转轴外侧壁设置有螺旋桨结构，转鼓内壁与螺旋桨相切位置设置有倾斜45°刮板。
进一步的，所述步骤(1)中在转鼓上安装了自动排潮阀。
进一步的，所述步骤(2)中螺杆挤压机设置有排气构造，其压缩比为1:30-36，所述排气构造的内部通过电机连接有转轴，转轴的两侧通过链条对称连接两组排气转筒，每组排气转筒呈梯形结构上下交错安装，排气转筒内等间距嵌设三角弧形排风板。
进一步的，所述步骤(2)中的两级过滤装置包括粗过滤器和精过滤器，所述粗过滤器上纵向开设筛孔，精过滤器上横向开设筛孔，粗过滤器和精过滤器平行安装，粗过滤器和精过滤器之间设置有加压泵。
进一步的，所述步骤(2)中粗过滤器的过滤精度为150目，精过滤器的过滤精度为200目，各过滤器内的温度为285-290℃，精过滤出口压力4.5±0.15MPa。
进一步的，所述步骤(4)中多级分级过滤装置包括两层不同目数的海砂和两层不同目数的过滤网。
进一步的，所述步骤(5)油浴槽中添加有1.5-2.0％抗静电剂。
进一步的，所述步骤(5)牵伸过程中，第一次牵伸转速为45r/min；饱和蒸汽102℃加热；第二次牵伸转速为160r/min；饱和蒸汽102℃加热；第三次牵伸转速为190-200r/min；饱和蒸汽102℃加热。
进一步的，所述步骤(5)中松式热定型机分三区，一区排湿110-112℃，二区定型120-122℃，三区冷却≤100℃。
实施例2
生产1.67dtex可染性、棉型涤纶短纤维时，其生产工艺如下：
一种利用PET瓶片料规模化生产涤纶短纤维的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)原料预处理：回收特性粘度IV＝0.740dl/g瓶片料的PET瓶，将回收的PET瓶清洗除杂，然后粉碎成片状并甩干，利用旋风分离器的热旋风分离方式将瓶片料中的灰尘和细小瓶片粉末分离出来，在安装有内置搅拌器的抽真空干燥转鼓内进行烘燥，控制转鼓的烘燥温度为135-145℃，转鼓转速4-6r/min，烘燥时间为8-10小时，进厂原料水份含水率≤5.0-6.0％；干燥后水 份含水率≤0.015％；
(2)熔融过滤：烘燥后的瓶片料进入螺杆挤压机进行挤压熔融，螺杆挤压机冷却区的温度≤100℃，一区至六区的温度为282±1、288±1、292±1、295±1、300±1、308±1℃，上下熔体直管区280±2℃，过滤器区285-290℃，纺丝箱体区290-293℃，螺杆出口压力7.5±0.1MP，熔体粘度0.560±0.001dl/g，螺杆出口压力7.5±0.1MP，将所得的熔体送入两级过滤装置进行过滤，粗过滤器的过滤精度为150目，精过滤器的过滤精度为200目，各过滤器内的温度为285-290℃，精过滤出口压力4.5±0.15MPa，除去熔体中的杂质和对纺丝有害的凝聚物；
(3)切削混合：上述过滤后的熔体进入混合器，在289-290℃温度下进行切削搅拌混合，时间3-5分钟，达到熔体混合均匀的目的，实现熔体粘度稳定；
(4)高速纺丝：切削混合后的熔体进入纺丝箱，在纺丝箱内经过多级分级过滤，纺丝箱箱体温度为278-292℃，计量泵转速25-28r/min，喷丝板径Φ240，2320孔，环吹风0.35-0.45m/s，卷绕速度1350-1450m/min，制得较粗的、湿的涤纶长丝，较粗的、湿的涤纶长丝合股，生产出(未牵伸前)前纺卷绕丝初生纤维为4.3±0.2dtex；
(5)烘干定型：合股后的湿涤纶丝经过油浴槽热水处理，油浴槽中添加有1.5-2.0％抗静电剂，所述油浴槽中油浴温度72℃，进一步通过热饱和蒸汽高温汽蒸使涤纶软化，采用3.6-4.0牵伸倍数牵伸1.45-1.67dtex，牵伸过程中，第一次牵伸转速为45r/min；饱和蒸汽102℃加热；第二次牵伸转速为160r/min；饱和蒸汽102℃加热；第三次牵伸转速为190-200r/min；饱和蒸汽102℃加热，在80-85℃烘干，松式热定型机分三区，一区排湿110-112℃，二区定型120-122℃，三区冷却≤100℃，控制松式热定型机的温度为129-132℃，定型得到需要的棉型纤维。
上述实施例生产的1.67dtex×38mm纤维的各项指标，经测定断裂强度cn/dtex 4.85；断裂伸长率％31.5；纤度偏差率％5.2；长度偏差率％2.4，均符合国家标准要求。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人 员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。