СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРИЛЕНОВОГО ВОЛОКНА ИЗ ПОЛИЭФИРНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2014 года по МПК D01F6/62 D01D1/10 C08J11/04 B29B17/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к технической области технологии формования регенерированного териленаиз полиэфирных отходов, в частности к способу получения териленового волокна из полиэфирных отходов.

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящее время широко используют технологию формования полиэфира. В настоящее время технологии, используемые внутренними изготовителями регенерированного терилена подобны технологическим процессам и производственным технологиям традиционного формования териленовой крошки. Обычно эти технологии предназначены для размола возвращенной полиэфирной тары, очистки от этикеток и получения териленового штапельного волокна путем непрерывных операций сушки, расплава и фильтрации. Продукция териленового штапельного волокна может быть классифицирована на продукцию типа хлопковой, которая в основном используется для производства некоторых недорогих текстильных тканей, таких как полотенца из смесовых волокон и т.д., и упаковочных материалов, таких как наполнители для мебели и игрушек. В целом, продукция териленового штапельного волокна имеет невысокую стоимость и плохое качество.

В последние годы все более совершенствуется технология формования хлопьев из вторичной тары. Во время процесса формования волокна используют двойные фильтры и другие способы для удаления большинства примесей, вследствие чего формуемость волокна из бутылей разных сортов соответственно улучшается. В то же время, регенерированное териленовое штапельное волокно может быть изготовлено в форме трехмерной крошки и полых продуктов, известных из уровня техники. Особенно в последние 2-3 года с быстрым ростом мощностей и все более жесткой конкуренции на рынке был разработан продукт предориентированной нити (POY) из вторичных типов ПЭТ-бутылей.

Однако существующий уровень техники в общем имеет недостаток, заключающийся в расходе материалов с длительными сроками разложения, низком выходе конечного продукта и других проблемах. Поэтому качество формованных волокон, изготовленных по технологии формования из хлопьев из вторичной тары все еще низкое.

Помимо этого, высококачественные продукты из полиэфирной филаментной нити (PFY) (такие как POY, FDY и т.д.), получаемые согласно уровню техники в стране, производят из расплава или крошки первичного полиэфира как сырья, используя способ прямого формования или формования из крошки, особенно способ получения териленовых продуктов с высокой добавленной стоимостью (таких как высокопрочная полиэфирная нить (HTY) и т.д.), при этом их необходимо изготавливать путем повышения клейкости первичной крошки посредством поликонденсации в твердой фазе с последующим расплавлением для формования, что делает этот способ более длительным и повышает стоимость сырья.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с проблемами в технологии формования регенерируемого полиэфира, настоящее изобретение предлагает новый способ получения и соответственные технологии для прямого формования из расплавленных, гомополимеризованных полиэфирных отходов с повышенной клейкостью. Упомянутое техническое предложение изложено ниже.

Настоящее изобретение относится к способу получения териленового волокна из полиэфирных отходов, который включает:

этап 1, высушенные полиэфирные отходы направляют в шнековый расплавитель, затем расплавляют и экструдируют как полиэфирный расплав;

этап 2, упомянутый полиэфирный расплав дважды фильтруют для удаления примесей;

этап 3, проводят реакцию макромолекулярной полимеризации упомянутого полиэфирного расплава, чтобы придать однородность молекулярной массе макромолекулярного полимера и повысить вязкость полиэфира;

этап 4, расплав повышенной вязкости тонко фильтруют, используя прецизионный фильтр для расплава;

этап 5, отфильтрованный расплав направляют в систему формования;

этап 6, расплав направляют в прядильную кружку для осуществления дозируемого формования, затем охлаждают и отверждают для получения нитей;

этап 7, нити наматывают.

Настоящее изобретение относится к способу получения териленового волокна из полиэфирных отходов, причем упомянутый этап 7 включает: териленовый продукт в виде предориентированной нити (POY) изготавливают путем скоростной намотки; или продукт в виде полностью вытянутой териленовой нити (FDY) изготавливают намоткой при вытягивании на одной стадии; или продукт в виде высокопрочной полиэфирной нити (HTY) изготавливают на одном этапе путем многоступенчатого отверждения при нагреве с растягиванием; или продукт в виде высокопрочного мало растягивающегося териленового штапельного волокна изготавливают путем растягивания, отверждения, намотки и отрезания.

Настоящее изобретение относится к способу получения териленового волокна из полиэфирных отходов, на упомянутом этапе 3 реакцию макромолекулярной полимеризации упомянутого полиэфирного расплава осуществляют под вакуумом 70~100 Па и при температуре 280~295°С.

Настоящее изобретение относится к способу получения териленового волокна из полиэфирных отходов, тонкую фильтрацию на упомянутом этапе 4 осуществляют при размере ячейки меньше или равном 20 мкм.

Настоящее изобретение относится к способу получения териленового волокна из полиэфирных отходов, на упомянутом этапе 5 расплав направляют прямо в прядильную кружку путем повышения давления в трубе с расплавом высокой вязкости; и давление направления расплава составляет от 12,0 МПа до 18,0 МПа.

Техническое предложение настоящего изобретения включает нижеуказанные выгодные эффекты.

1. Способ получения териленового волокна из полиэфирных отходов настоящего изобретения может значительно повысить качество регенерируемого полиэфирного расплава для формования, который отличается тем, что вязкость расплава можно контролировать по усмотрению в пределах 0,63-0,90 дл/г согласно требованиям к продукту; в то же время, однородность расплава значительно улучшается до М±0,015.

2. Способ получения териленового волокна настоящего изобретения может улучшить формуемость. Способ формования настоящего изобретения включает многочисленные процессы фильтрации, так что регенерируемый полиэфирный расплав имеет меньше примесей и однородную вязкость. Поэтому продукт имеет преимущества в виде меньшей степени конечной обрывности, высокой скорости намотки на катушку, высокого выхода конечного продукта и меньшего количества брака.

3. Продукт, изготовленный по способу получения териленового волокна из полиэфирных отходов настоящего изобретения, такой как высокопрочная полиэфирная нить (HTY) и т.д., имеет хорошее качество и высокую добавленную стоимость.

4. Способ получения териленового волокна из полиэфирных отходов настоящего изобретения может увеличить период эксплуатации оборудования, повышая период эксплуатации компонентов существующего технического оборудования в 5-10 раз, и прямо повысить эффективность производства и уменьшить производственные издержки.

5. Продукт, полученный по способу получения териленового волокна из полиэфирных отходов настоящего изобретения, имеет низкую себестоимость, хорошее качество и преимущество в цене по сравнению с подобными продуктами на рынке и может дать значительные экономические выгоды предприятию.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Для того чтобы более четко определить цель, техническое предложение и преимущества настоящего изобретения, новый способ получения высокопрочной полиэфирной нити (HTY) из вторичных сортов бутылок рассматривается как предпочтительный вариант осуществления в подробном описании настоящего изобретения, приведенном ниже.

Этап 1: очищенные и высушенные сорта бутылок (содержание воды ≤30 частей на миллион) направляют в шнековый расплавитель специальной конструкции, и расплав экструдируют как полиэфирный расплав при температуре 260-295°С.

Этап 2: упомянутый полиэфирный расплав дважды фильтруют для удаления примесей. Первичный расплав направляют в двойной фильтр с помощью бустерного насоса для удаления примесей в сортах бутылок; при этом точность первичной фильтрации достигает ≤50 мкм и точность вторичной фильтрации достигает ≤35 мкм. Шнеком управляет система обратной связи противодавления первичного фильтра, давление управления которой составляет 10,0-12,0 МПа. Бустерным насосом между первичным фильтром и вторичным фильтром управляет система управления уровнем материала реактора для гомополимеризации и повышения клейкости.

Этап 3: реакцию макромолекулярной полимеризации полиэфирного расплава проводят для придания однородности молекулярной массе макромолекулярного полимера и для повышения вязкости полиэфира. Дважды отфильтрованный полиэфирный расплав направляют в реактор для гомополимеризации и повышения клейкости и затем проводят реакцию полимеризации полиэфирного расплава, чтобы придать однородность молекулярной массе макромолекулярного полимера и повысить вязкость расплава до определенной степени, в вакууме 70~100 Па и при температуре 280~295°С. Конкретную степень повышения вязкости можно регулировать в диапазоне от 0,63 дл/г до 0,9 дл/г согласно требованиям производственного процесса. Реактор для гомополимеризации и повышения клейкости, используемый на этом этапе, является специально разработанным устройством и состоит из барабана и устройства клеточного типа для натяжения мембраны. Материалы вращаются на клетке и прилипают к сеточному лотку, который обеспечивает достаточную поверхность контакта и улучшает скорость реакции для появления на поверхности побочных продуктов, создаваемых при реакции поликонденсации. Материалы продвигаются вперед в зависимости от разности уровней и конической формы клетки и находятся в состоянии поршневого состояния двухфазного потока. Под действием натяжения перемешивающей мембраны клеточного типа молекулярная цепь равномерно удлиняется до вязкости, требуемой высокопрочной полимерной нитью.

Этап 4: расплав с повышенной вязкостью тонко фильтруют, используя прецизионный фильтр для расплава. Расплав, воспроизведенный после этапа 3, подают на прецизионный фильтр для расплава посредством нагнетательного насоса для повторной фильтрации, размер ячейки которой может составлять ≤20 мкм.

Этап 5: давление полученного расплава повышают до 12,0 МПа~18,0 МПа шестеренным насосом и направляют непосредственно в систему формования по трубе для расплава (температура теплопередающей среды трубы составляет 270~285°С). Комплект статического миксера установлен на входе расплава в прядильную кружку, чтобы повысить однородность массы расплава.

Этап 6: расплав проходит через дозирующий насос, компоненты и фильеры в прядильной кружке и затем экструдируется в элементарные нити, которые охлаждают и отверждают поперечным обдувом при температуре 20~25°С. Температуру формующего коллектора поддерживают в диапазоне от 285°С до 295°С, и давление в компонентах поддерживают в диапазоне от 15,0 МПа до 20,0 МПа. Для того чтобы предотвратить чрезмерно быстрое остывание сформованного волокна, нагреватель для уменьшения скорости охлаждения установлен под компонентами формующего коллектора для предотвращения плавного нарастания последующего растягивания под влиянием корковой структуры сформованного волокна.

Этап 7: элементарные нити наматывают. После промасливания сформованное волокно направляют в комплект машины для намотки нити HTY, которая имеет четыре пары растягивающих под действием тепла вальцов, для многоступенчатого растягивания и отверждения теплом. Температуру нагреваемого вальца на разных уровнях поддерживают в диапазоне от 100 до 220°С и скорость поддерживают в диапазоне от 600 м/мин до 3200 м/мин. После прохода через сетку сформованное волокно превращают в высокопрочную полиэфирную нить посредством синхронной скоростной намотки.

Продукты териленовой нити средней плотности 1110 dtex/192f, изготовленные упомянутым способом, имеют прочность ≥6,0 сН/дтекс и могут быть растянуты на 16-18%. Сформованные волокна могут быть смотаны в разные териленовые волокна разными способами намотки согласно разным технологическим требованиям к разным продуктам. Например, продукт POY может быть изготовлен скоростной намоткой; продукт FDY может быть изготовлен одноступенчатым вытягиванием и намоткой; продукт HTY может быть изготовлен многоступенчатым растягиванием с тепловым отверждением на одном этапе; продукт в виде малорастягивающегося териленового штапельного волокна может быть изготовлен путем растягивания, отверждения, намотки и отрезания.

Вышеизложенный вариант осуществления является только предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения и не должен быть использован для ограничения настоящего изобретения. Любое усовершенствование, модификация, замена, сочетание и упрощение в рамках сущности и принципа настоящего изобретения должны рассматриваться как эквивалентная замена в объеме охраны настоящего изобретения.

Изобретение относится к области технологии формования регенерированного терилена из полиэфирных отходов, в частности к способу получения териленового волокна из полиэфирных отходов. Способ заключается в том, что сначала высушенные полиэфирные отходы направляют в шнековый расплавитель, затем расплавляют и экструдируют как полиэфирный расплав. После этого расплав дважды фильтруют для удаления примесей. Затем проводят реакцию макромолекулярной полимеризации полиэфирного расплава, чтобы придать однородность молекулярной массе макромолекулярного полимера и повысить вязкость полиэфира. Затем расплав с повышенной вязкостью тонко фильтруют, используя прецизионный фильтр для расплава. После этого расплав направляют в прядильную кружку для дозированного формования, затем охлаждают и отверждают для получения элементарных нитей. В заключение элементарные нити наматывают согласно разным технологическим требованиям. Этот способ может повысить качество расплава регенерируемого полиэфира для формования. Регенерированный полиэфирный расплав имеет меньше примесей и однородную вязкость после многократной фильтрации. Волокнистый продукт имеет такие преимущества, как меньшая степень обрывности, высокая скорость намотки на катушку, высокий выход конечного продукта и меньшее количество брака. 4 з.п. ф-лы.

1. Способ получения териленового волокна из полиэфирных отходов, который включает:
этап 1, на котором высушенные полиэфирные отходы направляют в шнековый расплавитель и затем расплавляют и экструдируют как полиэфирный расплав;
этап 2, на котором упомянутый полиэфирный расплав дважды фильтруют для удаления примесей;
этап 3, на котором проводят реакцию макромолекулярной полимеризации упомянутого полиэфирного расплава, чтобы придать однородность молекулярной массе макромолекулярного полимера и повысить вязкость полиэфира;
этап 4, на котором расплав с повышенной вязкостью тонко фильтруют, используя прецизионный фильтр для расплава;
этап 5, на котором отфильтрованный расплав направляют в систему формования;
этап 6, на котором расплав направляют в прядильную кружку для дозированного формования и затем охлаждают и отверждают, получая элементарные нити;
этап 7, на котором нити наматывают.

2. Способ получения териленового волокна из полиэфирных отходов по п.1, отличающийся тем, что упомянутый этап 7 включает: продукт териленовой предориентированной нити POY изготавливают путем скоростной намотки; или продукт полностью вытянутой териленовой нити FDY изготавливают путем одноступенчатого вытягивания и намотки; или продукт высокопрочной полиэфирной нити HTY изготавливают путем многоступенчатого растягивания с тепловым отверждением на одном этапе; или продукт малорастягивающегося териленового штапельного волокна изготавливают путем растягивания, отверждения, намотки и отрезания.

3. Способ получения териленового волокна из полиэфирных отходов по п.1, отличающийся тем, что на упомянутом этапе 3 реакцию макромолекулярной полимеризации упомянутого полиэфирного расплава проводят под вакуумом при 70-100 Па и при температуре 280-295°С.

4. Способ получения териленового волокна из полиэфирных отходов по п.1, отличающийся тем, что размер ячейки при тонкой фильтрации на упомянутом этапе 4 меньше или равен 20 мкм.

5. Способ получения териленового волокна из полиэфирных отходов по п.1, отличающийся тем, что на упомянутом этапе 5 расплав направляют непосредственно в прядильную кружку путем повышения давления в трубе для высоковязкого расплава и давление подачи расплава составляет от 12,0 МПа до 18,0 МПа.