高强聚酯纤维的回收

E. HellStarlinger公司(奥地利)

高强聚酯纤维的回收

E. HellStarlinger公司(奥地利)

一些聚合物如聚酯(PET)、聚丙烯(PP)及聚酰胺(PA)等常用于生产合成短纤维和长丝。产物的类型主要取决于其应用，如PET材料可用于制备合成短纤维、长丝纱线、预取向丝(POY)、拉伸变形丝(DTY)、全拉伸丝(FDY)、工业长丝、帘子线、单纤丝，以及非织造布和纺黏织物。PET的特性使其适用于各种服装产品的生产：PET材料不易起皱、被拉长和收缩，并且具有耐磨性，这使得其成为制作裤子、衬衫和外套等服装的理想材料；PET材料易洗快干，因此很多家纺用品也采用PET材料制成；户外服也经常含有PET成分，这是因为PET材料具有耐久性和抵抗强烈、往复运动的能力，并且PET材料具有疏水性，因此也适用于潮湿的环境。

1 PET纤维和废弃织物的回收与再利用

用于服装的PET纤维量的增长导致PET短纤维和长丝年产量增长明显，从2002年的2 000万t增至2015年的4 800万t，预计2020年将达5 500万t。这也意味着PET纤维及织物的废弃物量必将相应增长。越来越多的纤维生产商和塑料回收商开始从工业产品、消费品收集站回收纤维和织物废弃物。从纤维、织物废弃物及消费品回收站回收制备的回用PET目前已达到PET纤维总产量的14.4%，并且回用PET大多用于生产PET短纤维。中国是到目前为止世界上最大的回用PET瓶片料的使用者，2015年中国使用了全世界所有回用瓶片料(700万t)中的80%左右。

随着消费者对“绿色”产品需求的日益增长，许多品牌商开始在他们的产品中添加回用PET作为其可持续战略的一部分。并且，在过去几年中，回用PET的使用可以明显降低原材料成本，这对PET生产商和回收商也形成了额外的激励，尽管目前纯净原材料的低价格压制了回用PET的利润。

2 高强纤维和织物回收的挑战

相比于其他工业纤维，高强PET纤维具有吸水性低和收缩率小的特点，常用于生产纱线、绳索和安全带等。回收面料的挑战：

——湿度方面，不同的生产步骤(包括纺丝油剂的影响)会造成材料湿度不同，必须采取特殊的预防措施；

——材料以成包、块状及织物等形式回收，由于材料强度特别高，需采用单轴刀具进行切割；

——对材料色彩和亮度的需求，要求回收过程中不发生氧化和热降解。

材料的回用率通常会达到30%，在同一种应用中则可达到100%。

3 回收设备的选择

原料的种类与回用粒料的预期用途是选择合适的回收设备的两个重要因素。高强PET纤维的回收设备(图1)需具备一些特点，如可预加应力、可在挤出前进行干燥、能够排气到高真空环境，以及具有较好的熔体过滤装置。此外，实现再利用还必须增加生产粒料的固相特性黏度。

图1 Starlinger公司的高强纤维回收设备

Starlinger公司的recoStar动态回收线(recoStar基础回收线的后续型号)及recoStar通用回收线目前已成功安装在世界范围内众多的高强纤维回收系统中。高度自动化、提升的能源效率及广泛的应用是recoStar动态科技的突出亮点。智能送料机中，底部的转盘会切断进料并产生摩擦作用。摩擦产生的热量可以使混合料干燥、致密，并使其在进入挤出机前达到接近熔点的温度。recoStar动态回收线能够连接6台排气输出为150～2 600 kg/h的挤出机。

recoStar通用回收线具有全能、通用及智能化装配等特点，能够加工难磨碎的材料，如成捆的材料、纤维、织物及块料。在与挤出机平行排列的Active切碎机中，液压推力器将材料压入水冷回转轴中，进行有效粉碎。完善的软件与计量螺杆相结合的材料准备方式允许加工不同体积密度的材料时无需改变工艺参数。recoStar通用回收线能够连接5台排气输出为150～1 300 kg/h的挤出机。

两条PET回收线的高真空排气特点可确保其能够高效除去挥发性污染物，如添加剂和油剂。就过滤而言，回用材料的用途及生产线的过滤精度需求都是决定性因素：标准过滤精度为50 μm，有时可能用到过滤精度达25 μm的层叠过滤系统。造粒机的选择更像是对回用PET粒料形状的选择，全自动的空气造粒机和水下造粒机都适用于该回收线。此外，回收线还具下述特征：在线黏度和色彩度的测量，结晶度与PET粒料或薄片固化程度的测量。

4 个案研究

4.1 高强长丝的生产

地区：生产线安装在亚洲和西欧

进料：高强度PET长丝、纤维和块料，PET原料的特性黏度接近0.9 dL/g，含有水分和纺丝油剂

回用PET的应用领域：服装

要求：因材料(特性黏度高)磨碎困难，为使材料特性黏度的下降最小化，回用长丝生产中需精细过滤

再利用率：接近30%

机械装置：recoStar的通用H-VAC型，其具有下述特性：

——装有耐磨刀片的单轴刀具(可延长使用期限，减少停机维修和更换刀片的次数)和干燥器(通过去除水分提高特性黏度)；

——增加了添加剂喂入单元，以便在制备白色半消光回用PET中添加二氧化钛；

——真空挤出机包含多余的真空设备，以允许生产过程中对设备进行维修，从而增加设备正常运行的时间；

——叠加的熔融过滤器使过滤精度可达25 μm；

——在线特性黏度的测量，可实现在线质量控制；

——全自动造粒机，料条可从钢模掉落到倾斜的水滑道中。

4.2 后工业长丝、纤维与纱线的回收利用

地区：生产线安装在北美

进料：后工业PET纤维废料(含水分)，PET瓶片(清洗过的消费后的片料)

要求：原料干燥

回用材料：100%PET长丝

机械装置：recoStar基础H-VAC型，其具有下述特性：

——独立的装有耐磨刀片的单轴刀具，可延长使用寿命，减少停机维修和更换刀片的次数；

——用于纤维干燥的特定溶液；

——片料预干燥与可选择性地提高其固态黏度；

——叠加的过滤器使过滤精度可达25 μm；

——在线特性黏度测量，并可通过排气调整溶体的固相特性黏度；

——在线色彩度测量，并可控制液体增白剂的添加量；

——灵活地调整混合比以达到特定的特性黏度。

4.3 生产废料的在线回收

地区：生产线安装在印度

进料：纱线生产中的PET料块，经干燥和清洗

要求：将回用PET熔体喂入纺丝箱中的原料熔融流道

机械装置：recoStar基础H-VAC型，其具有下述特性：

——特殊设计的生产线满足纱线生产中设备运行时间的要求；

——真空挤出机包含多余的真空装置有助于确保进行生产维护时的设备运行；

——溶体过滤，带有反冲装置的双活塞熔体过滤器的过滤精度可达30 μm，减少了熔体的损失；

——在线特性黏度测量，用于质量控制；

——熔体泵使得回用PET熔体喂入原料熔融流道时无压力波动；

——实现了主要生产线上的软件集成。

4.4 生产废料及后工业废料的回收

地区：生产线安装在西欧

进料：PET织物与纤维，已干燥

要求：切碎大量的废料及固态回用PET粒料

再利用率：接近100%

机械装置：recoStar基础H-Vac IV+型，其具有下述特性：

——包含用于成捆废料切割的强力切碎机；

——熔体泵，确保低固相特性黏度纤维的稳定生产；

——水下造粒机在线结晶度测量，并可对能量损耗进行优化；

——能够实现结晶和固态回用PET粒料较高的回收率。

胡紫东 译 王依民 校