收藏| 在线留言| 联系我们| 关于我们

研发塑料机械设备产品齐全,给您低成本、高质量,一站式采购服务

****咨询热线:010-69507669

其它页banner大图
当前位置:首页 > 新闻中心 > 行业新闻

模块化概念让PET回收“耳目一新”

发布者:bjzedao 发布日期:2015-08-28

模块化概念让PET回收“耳目一新”

来源:荣格

发布时间:2015年7月27日下午 08:07:20

在纤维和薄膜等半成品的制造过程中,可回收再用作原材料的废料在整个链中不断地产生。出于水解聚合物降解的原因,PET回收对厂房建设来说是一个特殊的挑战。 

聚烯烃的加工在很大程度上解决了这一回收任务。目前,市场上有很多可行的理念可用于完成聚烯烃的回收并产生高质量的粒子,PET回收的状况则有所不同。通常来说,聚烯烃解决方案并不适用于PET的特殊性能。    

聚酯原料的问题之一是其分子对湿度有着巨大的亲和力,这一点表现在它在挤出机里加工时的分子链会变短(水解),这显著降低了聚合物的机械性能。当使用瓶片之时,由德国巴特恩豪森的格诺斯塑料技术有限公司提供的多旋转系统(MRS),被证明是解决这一问题的有效方法。利用超大的聚合物表面和简易的真空装置,积聚的水分在挤出工艺中被排出并使降解过程逆转。

在PET薄膜的热成型过程中,通常采用成熟的工艺研磨冲压废料并立刻将其投入工艺。较低的特性粘度(IV)值(IV值决定了成品的物理和机械性能)可通过高IV值材料(如:瓶片、高IV碎片等)进行补偿。

但是,如果是由PET制成的双轴取向薄膜或纤维,其废料的再加工则变得更加困难,这主要由废料超低的体积密度造成。废料的体积密度通常低于100克/升,因此它们在重新回到挤出机(图1)时存在很大的困难。

典型的纤维回收废料

图1 典型的纤维回收废料(图片来源:格诺斯)

这些工业废料包括双轴取向PET薄膜或纤维,它们不采取额外的措施就无法通过挤出工艺进行加工。

这两种废料**先被粉碎,直至适合加料为止。多种机器概念均适用于该工艺步骤。

用粉碎机或切碎机进行初步粉碎

粉碎方法之一是使用粉碎机。粉碎机可装载整包可回收材料并粉碎纤维或薄膜。适用于该任务的粉碎机应配备一个旋转轴,其上装有多个刀片并在旋转过程中朝向固定的刃口。

该机器通常还配备一个液压推杆,用于将进给的废料压在转子上,从而调节该系统的产量(图2)。该转子的旋转速度和圆周速度往往较低,从而将聚合物的热应力限定在一定范围内。

粉碎机

图2 粉碎机(WLK 1500单轴粉碎机)可用于粉碎整包材料(图片来源:Weima)

装置的坚固性是该方法的另一大特点——机器装满料也可正常启动,即使大块的废料也可顺利粉碎而不造成重大损伤。因此,清洗料也可用作进料(图3)。

粉碎机转子

图3 粉碎机转子:选用法奥迪抗磨损焊条的F型转子(图片来源:Weima)

粉碎之后的下一道工序通常是筛选——它们决定了停留时间以及卸料的大小。颗粒大小为40毫米或以上的料粒较为适合运输。

切碎机带来更干净的切口。它们也通过转子工作,但旋转速度和圆周速度更高,并且沿着固定的刀片切割进料(图4和图5)。这些机器均配备自动给料装置,因此长纤维或薄膜在进料之前**被分成小份。机器在粉碎仓装满料的情况下无法启动,而加入水口料则会导致刀片损坏。此外,细切赋予材料更佳的给料能力,从而为后续加工带来更多优势。尽管大小固定,该方法仍可能出松散的料粒。

切碎机用于初步粉碎

图4 切碎机用于初步粉碎(图片来源:Herbold Meckesheim)

通过这种方法制备的料粒既可直接加入挤出机也可在后续工艺步骤中进行压制。完成这道工序也有两种不同的方法。

切碎机转子

图5 切碎机转子(图片来源:Herbold Meckesheim)

团块或粒料进料

在团块的情况下,料粒通常会在螺塞的帮助下进入旋转料盘和静止料盘之间的间隙。摩擦热将熔化并压制材料。该方法的缺点之一是可能会产生较高的热应力,从而对分子量以及PET的机械性能产生不良影响。

料粒的表现形式基本与其在配备剪切搅拌器的大型容器里时无异,而聚合物的热应力则可能导致黄度指数的增加和分子量的降低。这也是为什么团块通常与聚烯烃组合使用,因为它们在大多数情况下无法为PET的特殊性能留出足够的余量。

边料回收厂的制粒过程则温和得多。首先,进料通过特制的带孔模具进行挤压和压制。在这一工艺过程中,易于加料和加工的新料粒从加料性能差的原始粒料中产生。这一工艺步骤也适用于在后续挤出工序中向纤维或薄膜废料中加入瓶片、新塑料、添加剂或类似组分的情况。

如果无需添加助剂,那么粒料或碎片不能在螺塞等压制单元的辅助下直接加入挤出机也就毫无道理。大量料粒完成了压制,并且排出空气,同时还为挤出机提供了加工所需的体积密度。

通过格诺斯MRS挤出机加工纤维废料不仅具有排出吸附水分的优点,而且不会产生严重的分子降解现象。纺纱厂使用的纺丝油和其它添加剂也在脱气阶段被除去。

*终的熔化物可在后续的挤出工艺中过滤掉12微米以下的颗粒,从而使生成的颗粒在纺纱厂工艺中直接再次使用。

MRS挤出概念

MRS挤出机可直接加工非结晶聚酯粒料而无需预干燥,但它需要在挤出过程中多次扩大聚合物表面并迅速更换,从而为挥发性物质的释放提供可用的新表面。

MRS挤出机基本上是一个带有特殊脱气区的单螺杆挤出机。聚合物熔流被装入一个庞大的旋转式单螺杆套筒(图6)。套筒内有八个钻孔,其中的进料螺杆沿着旋转轴沿线分布。

多旋转阶段

图6 多旋转阶段(上)以及多旋转阶段和卸料螺杆的过渡(下)

这些螺杆经由环形齿轮驱动。它们在挤出机料筒相反的方向上打开旋转的圆形路径,从而不成比例地增强了熔体的表面交换效果。

这些位于多旋转系统套筒里的料筒在外部区域打开约30%,从而确保了熔体的**路径并且顺利进行脱气。由于与熔体接触的所有表面的温度均易于控制,熔体的目标温度控制也成为可能。

利用专有的多轴剖面,挤出套筒带来了超大的聚合物表面以及首屈一指的脱气性能(即使真空度仅为20-40毫巴)。因此,它能够对水分含量高达为1%的未干燥瓶片或料粒进行加工。

该脱气技术的基本配置基于单螺杆健全而又成熟的概念。多轴剖面有八个同轴排列的单螺杆挤出机。因此,MRS挤出机避免了多轴螺杆概念的诸多问题——由于齿轮间隙小螺杆更为敏感的问题。

MRS技术的其他优势还包括聚酯***除湿和恒定的特性粘度。

通过利用多旋转元件,可用于脱气的表面比市场上常见的挤出系统表面大许多倍。例如,用MRS技术产生的熔体交换表面与同向旋转双螺杆相比大了约25倍(图7)。

排气性能

图7 排气性能(图6-8由格诺斯提供)

该材料经过仔细加工,因此成品具有极高的质量,如就黄度指数而言。

与其他多轴技术相比,MRS的迷人之处还在于其紧凑和强大的配置。旋转螺杆通过单独的轴承运行,类似于具有多个单螺杆的套筒。

脱气技术采用模块化设计。凭借出色的效率,它能够**适应各个作业的需求。MRS的不同模块的长度和配置均可以更改。

排气区粘度的增加可通过不同的真空度进行影响和控制。**压力对所得粘度的影响非常显著。**压力降低时,成型之前的熔体粘度增加非常明显。

在线粘度测量

凭借熔体压力和温度传感器的巧妙互连,当熔流和几何结构已知时,液体的流动阻力以及材料的动态粘度也得以确定。这是测量聚合物平均分子量的方法之一,从而表征出其机械性能,如弹性和拉伸性能。

在线粘度计VIS专为在线测量熔体粘度而设计。在高精度耐压齿轮泵的帮助下,从主熔体通道取出一小部分聚合物熔流,随后打到高精度加工出的狭缝毛细管中。熔体温度和熔体压力(两个地方的测量数值)均被记录下来。根据内部计算,在线粘度计记录了代表性的剪切速度和相应的代表性的粘度值。

熔体通道可根据客户的规格要求设计为0.5-2毫米。完整的机器单元包括泵驱动、泵、压力传感器、温度传感器和控制器。工艺参数、评测结果和显示画面既可在易于操作的触摸面板上进行设置,也可集成到现有的控制器里。

在线粘度计VIS的技术配置

图8 在线粘度计VIS的技术配置

通过利用在线粘度计VIS,即使输入条件(湿度)在聚酯加工期间不断变化,熔体质量也可保持在极小的公差范围内。当粘度在压力和温度传感器的辅助下被记录下来之后,位于排气区的真空也经过调节以保持成品的性能(粘度、分子量以及机械性能等)(图8)。

熔体过滤

加工回收废料时,过滤是保证质量和经济性的一个重要因素。格诺斯旋转过滤系统完全自动工作,以恒定的压力和工艺带来纯净的高品质熔体。

旋转过滤系统基本上由三部分组成——入口块、出口块以及两者之间的旋转过滤盘。密封件是一个金属对金属的密封件,金属表面非常坚固平坦。所有与熔体接触的部件均完全密封,以杜绝环境的影响,如氧气等。

沿着熔体通道移动的过滤元件在过滤盘上同轴排列。当塑料熔体流经滤网时,污物颗粒沉积于其上,同时压差略有增加。控制器对压力上升产生反应并在必要时将过滤盘推进约1°。因此,当变脏的滤网不断移出熔体通道时,全新的滤网被不断移入熔体通道,而无需频繁更换滤网。该方法使过滤系统一直在恒定的工艺和压力下进行工作。过滤器(ΔP)的压差变化**为2巴(图9)。

旋转式过滤系统RSFgenius的技术配置

图9 旋转式过滤系统RSFgenius的技术配置(图片来源:格诺斯

变脏的过滤元件在重新进入熔体通道之前已经过清洁。它采用高压连续自洁的方式除去污垢。为了做到这一点,已过滤的熔体被慢慢地运出过滤系统的卸料通道并装入一个液压操作的注射容器,随后在约30-80巴的高压条件下从后面穿过过滤盘和过滤元件并射入入口块,**以可控的方式从那里移除。在不同的情况下,通常只有一小部分(约1%的筛面)能够清洗干净,因而需要固定的高脉冲用于清洁。

配备多旋转挤出机、旋转式过滤系统RSFgenius和在线粘度计VIS的MRS挤出系统

图10 配备多旋转挤出机、旋转式过滤系统RSFgenius和在线粘度计VIS的MRS挤出系统(图片来源:格诺斯)

这种工作方式能够完全清洁过滤元件。根据过滤精度的不同,这些元件还能够重复使用高达400次,即长达1个月的全自动过滤而无需任何劳工投入(图10)。

工业废料回收

格诺斯工业废料回收的一个重要元素是结合MRS挤出机的单一组件的模块化配置(图11)。集成了**组合的各种模块均通过同一平台进行设置。根据不同的进料产品和需求概况,粉碎、挤压和挤出单元被集成在一个系统里,从而为用户提供*优的系统解决方案。

模块化工业废料回收概念

图11 模块化工业废料回收概念(图片来源:格诺斯)

挤出工艺完成后,可根据产量的不同以简易拉条切粒、水下拉条切粒或水下切粒的方式将熔体加工成料粒。通过添加废料、其它基础材料、添加剂或母料等方案直接薄膜也成为可能。无论是造粒系统还是完整的薄膜线均为“交钥匙”解决方案。格诺斯曾与**的系统工程师在加工熔体纤维(无纺布、BCF、短纤维等)领域合作多年,他们还可以将可回收挤出系统集成到现有的纤维系统里以提供***的解决方案。

工业废料的挤出工艺链

图12 工业废料的挤出工艺链(图片来源:格诺斯)

模块化设计的优势显而易见:用于挤出机进料的**工艺适用于各种废料。MRS能够去除水分、纺丝油或其他附着的挥发性成分和固体污染物。10微米以下的物质也在后续的过滤过程中被除去,因此其所产生的熔体的性能几乎与新产品一致(图12)。

 

北京泽岛机械有限公司

****咨询热线:010-69507669

传真号码:086-010-84801111

联系号码:13801364105

联系电话:086-010-69507669

邮箱地址:zedao@sina.com

公司地址:北京市通州区台湖镇玉江佳园12-243