高強聚酯纖維的回收

E. HellStarlinger公司(奧地利)

高強聚酯纖維的回收

E. HellStarlinger公司(奧地利)

一些聚合物如聚酯(PET)、聚丙烯(PP)及聚酰胺(PA)等常用于生產合成短纖維和長絲。產物的類型主要取決于其應用，如PET材料可用于制備合成短纖維、長絲紗線、預取向絲(POY)、拉伸變形絲(DTY)、全拉伸絲(FDY)、工業長絲、簾子線、單纖絲，以及非織造布和紡黏織物。PET的特性使其適用于各種服裝產品的生產：PET材料不易起皺、被拉長和收縮，并且具有耐磨性，這使得其成為制作褲子、襯衫和外套等服裝的理想材料；PET材料易洗快干，因此很多家紡用品也采用PET材料制成；戶外服也經常含有PET成分，這是因為PET材料具有耐久性和抵抗強烈、往復運動的能力，并且PET材料具有疏水性，因此也適用于潮濕的環境。

1 PET纖維和廢棄織物的回收與再利用

用于服裝的PET纖維量的增長導致PET短纖維和長絲年產量增長明顯，從2002年的2 000萬t增至2015年的4 800萬t，預計2020年將達5 500萬t。這也意味著PET纖維及織物的廢棄物量必將相應增長。越來越多的纖維生產商和塑料回收商開始從工業產品、消費品收集站回收纖維和織物廢棄物。從纖維、織物廢棄物及消費品回收站回收制備的回用PET目前已達到PET纖維總產量的14.4%，并且回用PET大多用于生產PET短纖維。中國是到目前為止世界上最大的回用PET瓶片料的使用者，2015年中國使用了全世界所有回用瓶片料(700萬t)中的80%左右。

隨著消費者對“綠色”產品需求的日益增長，許多品牌商開始在他們的產品中添加回用PET作為其可持續戰略的一部分。并且，在過去幾年中，回用PET的使用可以明顯降低原材料成本，這對PET生產商和回收商也形成了額外的激勵，盡管目前純凈原材料的低價格壓制了回用PET的利潤。

2 高強纖維和織物回收的挑戰

相比于其他工業纖維，高強PET纖維具有吸水性低和收縮率小的特點，常用于生產紗線、繩索和安全帶等。回收面料的挑戰：

——濕度方面，不同的生產步驟(包括紡絲油劑的影響)會造成材料濕度不同，必須采取特殊的預防措施；

——材料以成包、塊狀及織物等形式回收，由于材料強度特別高，需采用單軸刀具進行切割；

——對材料色彩和亮度的需求，要求回收過程中不發生氧化和熱降解。

材料的回用率通常會達到30%，在同一種應用中則可達到100%。

3 回收設備的選擇

原料的種類與回用粒料的預期用途是選擇合適的回收設備的兩個重要因素。高強PET纖維的回收設備(圖1)需具備一些特點，如可預加應力、可在擠出前進行干燥、能夠排氣到高真空環境，以及具有較好的熔體過濾裝置。此外，實現再利用還必須增加生產粒料的固相特性黏度。

圖1 Starlinger公司的高強纖維回收設備

Starlinger公司的recoStar動態回收線(recoStar基礎回收線的后續型號)及recoStar通用回收線目前已成功安裝在世界范圍內眾多的高強纖維回收系統中。高度自動化、提升的能源效率及廣泛的應用是recoStar動態科技的突出亮點。智能送料機中，底部的轉盤會切斷進料并產生摩擦作用。摩擦產生的熱量可以使混合料干燥、致密，并使其在進入擠出機前達到接近熔點的溫度。recoStar動態回收線能夠連接6臺排氣輸出為150～2 600 kg/h的擠出機。

recoStar通用回收線具有全能、通用及智能化裝配等特點，能夠加工難磨碎的材料，如成捆的材料、纖維、織物及塊料。在與擠出機平行排列的Active切碎機中，液壓推力器將材料壓入水冷回轉軸中，進行有效粉碎。完善的軟件與計量螺桿相結合的材料準備方式允許加工不同體積密度的材料時無需改變工藝參數。recoStar通用回收線能夠連接5臺排氣輸出為150～1 300 kg/h的擠出機。

兩條PET回收線的高真空排氣特點可確保其能夠高效除去揮發性污染物，如添加劑和油劑。就過濾而言，回用材料的用途及生產線的過濾精度需求都是決定性因素：標準過濾精度為50 μm，有時可能用到過濾精度達25 μm的層疊過濾系統。造粒機的選擇更像是對回用PET粒料形狀的選擇，全自動的空氣造粒機和水下造粒機都適用于該回收線。此外，回收線還具下述特征：在線黏度和色彩度的測量，結晶度與PET粒料或薄片固化程度的測量。

4 個案研究

4.1 高強長絲的生產

地區：生產線安裝在亞洲和西歐

進料：高強度PET長絲、纖維和塊料，PET原料的特性黏度接近0.9 dL/g，含有水分和紡絲油劑

回用PET的應用領域：服裝

要求：因材料(特性黏度高)磨碎困難，為使材料特性黏度的下降最小化，回用長絲生產中需精細過濾

再利用率：接近30%

機械裝置：recoStar的通用H-VAC型，其具有下述特性：

——裝有耐磨刀片的單軸刀具(可延長使用期限，減少停機維修和更換刀片的次數)和干燥器(通過去除水分提高特性黏度)；

——增加了添加劑喂入單元，以便在制備白色半消光回用PET中添加二氧化鈦；

——真空擠出機包含多余的真空設備，以允許生產過程中對設備進行維修，從而增加設備正常運行的時間；

——疊加的熔融過濾器使過濾精度可達25 μm；

——在線特性黏度的測量，可實現在線質量控制；

——全自動造粒機，料條可從鋼模掉落到傾斜的水滑道中。

4.2 后工業長絲、纖維與紗線的回收利用

地區：生產線安裝在北美

進料：后工業PET纖維廢料(含水分)，PET瓶片(清洗過的消費后的片料)

要求：原料干燥

回用材料：100%PET長絲

機械裝置：recoStar基礎H-VAC型，其具有下述特性：

——獨立的裝有耐磨刀片的單軸刀具，可延長使用壽命，減少停機維修和更換刀片的次數；

——用于纖維干燥的特定溶液；

——片料預干燥與可選擇性地提高其固態黏度；

——疊加的過濾器使過濾精度可達25 μm；

——在線特性黏度測量，并可通過排氣調整溶體的固相特性黏度；

——在線色彩度測量，并可控制液體增白劑的添加量；

——靈活地調整混合比以達到特定的特性黏度。

4.3 生產廢料的在線回收

地區：生產線安裝在印度

進料：紗線生產中的PET料塊，經干燥和清洗

要求：將回用PET熔體喂入紡絲箱中的原料熔融流道

機械裝置：recoStar基礎H-VAC型，其具有下述特性：

——特殊設計的生產線滿足紗線生產中設備運行時間的要求；

——真空擠出機包含多余的真空裝置有助于確保進行生產維護時的設備運行；

——溶體過濾，帶有反沖裝置的雙活塞熔體過濾器的過濾精度可達30 μm，減少了熔體的損失；

——在線特性黏度測量，用于質量控制；

——熔體泵使得回用PET熔體喂入原料熔融流道時無壓力波動；

——實現了主要生產線上的軟件集成。

4.4 生產廢料及后工業廢料的回收

地區：生產線安裝在西歐

進料：PET織物與纖維，已干燥

要求：切碎大量的廢料及固態回用PET粒料

再利用率：接近100%

機械裝置：recoStar基礎H-Vac IV+型，其具有下述特性：

——包含用于成捆廢料切割的強力切碎機；

——熔體泵，確保低固相特性黏度纖維的穩定生產；

——水下造粒機在線結晶度測量，并可對能量損耗進行優化；

——能夠實現結晶和固態回用PET粒料較高的回收率。

胡紫東 譯 王依民 校