CN102586933B - 一种利用废旧聚酯原料制备涤纶短纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用废旧聚酯原料制备涤纶短纤维的方法。将废旧聚酯进行清洗、干燥和压缩团粒造粒后，经过干燥后输送入反应型排气式螺杆挤出机，按粒料质量的0.5-3%加入苯基二噁唑啉和N,N'-羰基双己内酰胺聚酯扩链剂，将聚酯粒料和扩链剂一起输送至反应型排气式螺杆挤出机，熔融、混炼后将熔体计量输送至纺丝单元，制备涤纶短纤维。本发明可以改善废旧聚酯在加工和使用过程中的降解，提高废旧聚酯分子量，改善涤纶纤维的加工效率和纤维质量。本发明制备的涤纶纤维可用于服装或家具织物的充填料以及用作土工布、屋顶毡基布和绝缘材料的非织造布，或鞋套、揩布以及一些用即弃的非织造产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备涤纶短纤维的方法，尤其是涉及一种利用废旧聚酯原料制备涤纶短纤维的方法。
背景技术
热塑性聚酯按用途包括纤维级、瓶级和膜级聚酯等主要品种。2010年我国仅纤维级和瓶级聚酯的需求量就超过了2300万吨，并保持一定的增长率，尤其是用于食品包装和医药、日化等包装用的瓶片聚酯，年增长率超过了15%。聚酯行业快速发展的同时，也给全球带来了一个无法回避的问题：原料来源和废料处理。聚酯纤维加工中存在约2%的废料，纤维制品使用后的废弃物，以及一次使用的食品用包装聚酯产生了大量的废旧聚酯原料。
从80年代起，世界各国对能源、资源和环保等问题日益重视，废旧聚酯的回收利用引起人们的高度重视，国外60年代起就开始研究如何回收利用废旧聚酯。由于化学回收利用（聚酯的解聚）工艺复杂（如申请号为200810123544.1的我国专利所述），目前多以熔融再加工的物理回收利用为主，我国已有多个申请和授权专利涉及废旧聚酯（聚酯瓶和聚酯废丝）的回收利用。热塑性聚酯中的聚酯瓶、涤纶纺丝中的废丝以及部分使用后的废旧涤纶纺织品，在适当的回收利用技术和工艺下，均可以采用物理方法再次回收利用，如申请号为201110176957.8、200610152509.3、201010300670.7和200910020159.9的我国专利中，对利用废旧聚酯瓶和涤纶纺织品进行再次纺丝进行了阐述。
聚酯在加工、使用和回收过程中，在热和水分的作用下，不可避免的造成聚酯的不同程度的降解，从而导致聚酯分子量的降低。如何针对不同的废旧聚酯原料，合理有效的控制聚酯的分子量，提高再生纤维的加工效率和质量，是目前废旧、回收和再生聚酯加工涤纶纤维（长丝和短纤）的技术关键之一。为避免聚酯加工和使用过程中分子量的降低，大多采用固相缩聚或回收料与新料混用的方式，前者需要较长的处理时间，加工效率较低，后者需要较高的新料比例，回收料利用率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用废旧聚酯原料制备涤纶短纤维的方法，利用废旧涤纶纺织品和涤纶纺丝加工产生的废丝，通过液相提高废旧和回收聚酯分子量的方法，利用该方法制备再生涤纶短纤维。
本发明采用的技术方案的步骤如下：
（1）原料制备：将废旧聚酯原料进行清洗以去除污渍和油剂，将清洗后的废旧聚酯原料烘干至含水率低于0.1%，然后将干燥后的废旧聚酯原料在235℃半熔融态下压缩团粒制备球状粒料；
（2）熔体制备与纺丝：将步骤（1）制备的球状粒料输送至干燥装置中在120～140℃下干燥10～30min，在140～170℃下干燥3～6h，干燥后含水率低于50ppm，然后按粒料质量的0.5～3%加入聚酯扩链剂，将聚酯粒料和聚酯扩链剂一起输送至反应型排气式螺杆挤出机，熔融、混炼后将熔体计量输送至纺丝单元，制备涤纶纤维，整个熔体停留时间为3～10min。
步骤（2）中所述的聚酯扩链剂为能和聚酯粒料中末端羧基发生加成反应的苯基二噁唑啉，以及能和聚酯粒料中末端羟基发生加成反应的N,N'‐羰基双己内酰胺，二者的摩尔比例为0～1:1～0。
所述的废旧聚酯原料为废旧涤纶纺织品、涤纶纺丝加工过程中产生的废丝或废旧纯涤纶纺织品。
本发明具有的有益效果是：
（1）通过聚酯扩链剂的加入，有效提高了废旧聚酯的分子量，提高了废旧聚酯纺丝的加工效率和再生涤纶纤维的质量；
（2）所采用的聚酯扩链剂不会发生聚酯分子间的交联，避免了纺丝熔体发生凝胶现象，保证了纺丝熔体所必须的分子链线性度；
（3）该方法不仅可以应用于再生涤纶纤维的制备，还可以应用于其他废旧聚酯回收利用工艺技术中，如通过注塑或型材挤出等方式加工再生聚酯塑料制品。
本发明所制备的涤纶纤维可以用于服装或家具织物的充填料以及用作土工布、屋顶毡基布和绝缘材料的非织造布，或鞋套、揩布以及一些用即弃的非织造产品。
具体实施方式
下面结合实施例说明本发明是如何具体实施的。
实施例1：
所用废旧聚酯原料为废旧纯涤纶纺织品（特性粘度0.5g/dl）。采用以下工艺条件进行再生涤纶纤维的制备：
（1）原料制备：将废旧涤纶纺织品进行清洗以去除污渍，清洗条件为：合成洗涤剂5g/l，三聚磷酸钠5g/l，片碱0.8g/l，温度90℃。将清洗后的废旧涤纶纺织品在热风烘燥机中烘干5h，待含水率降至0.1%后将废旧聚酯原料在235℃半熔融态下用团粒机压缩制备球状粒料。
（2）熔体制备与纺丝：将步骤（1）制备的粒料输送至干燥装置中在120℃下干燥30min，然后在140℃下干燥6h，干燥后含水率为30ppm，然后按粒料质量的0.5%加入摩尔比为1:1的1,4-苯基二噁唑啉（1,4-PBO）和N,N'‐羰基双己内酰胺（CBC）聚酯扩链剂，将聚酯粒料和扩链剂一起输送至反应型排气式螺杆挤出机，螺杆直径D为65mm，螺杆长径比L/D为30，螺杆共有五个功能段，包括加料段、熔融段、真空排气段（真空度0.2-0.3MPa）、匀化段和计量段，各区长度为6D、9D、3D、6D、6D，温度为245℃、260℃、280℃、280℃、280℃，熔融、混炼后将熔体计量输送至纺丝单元，输送管道温度285℃，纺丝单元主要参数为：熔体过滤器过滤精度25μm，纺丝箱体温度285℃，喷丝板孔数1200，喷丝孔孔径0.3mm，喷丝孔长径比1.0，冷却风温度30℃，湿度65%，风速4m/min，纺丝速度1000m/min。冷却后的初生丝经上油、卷绕、集束、拉伸、卷曲和切断等常规涤纶纺丝工序，制备出纤度为3D，长度为38mm的棉型再生涤纶纤维。为保证较好的扩链效果，整个熔体停留时间（熔体经过螺杆熔融段到离开喷丝孔的时间）为3min。
实施例2：
所用废旧聚酯原料为涤纶纺丝加工过程中产生的废丝（特性粘度0.6g/dl）。采用以下工艺条件进行再生涤纶纤维的制备：
（1）原料制备：将废旧涤纶纺织品进行清洗以去除污渍，清洗条件为：合成洗涤剂5g/l，三聚磷酸钠5g/l，片碱0.8g/l，温度90℃。将清洗后的废旧涤纶纺织品在热风烘燥机中烘干5h，待含水率降至0.1%后将废旧聚酯原料在235℃半熔融态下用团粒机压缩制备球状粒料。
（2）熔体制备与纺丝：将步骤（1）制备的粒料输送至干燥装置中在140℃下干燥10min，然后在170℃下干燥3h，干燥后含水率40ppm，然后按粒料质量的3%加入1,4-苯基二噁唑啉（1,4-PBO）聚酯扩链剂，将聚酯粒料和扩链剂一起输送至反应型排气式螺杆挤出机，螺杆直径D为65mm，螺杆长径比L/D为30，螺杆共有五个功能段，包括加料段、熔融段、真空排气段（真空度0.2-0.3MPa）、匀化段和计量段，各区长度为6D、9D、3D、6D、6D，温度为260oC、275℃、285℃、290℃、290℃，熔融、混炼后将熔体计量输送至纺丝单元，输送管道温度285℃，纺丝单元主要参数为：熔体过滤器过滤精度25μm，纺丝箱体温度290℃，喷丝板孔数900，喷丝孔孔径0.2mm，喷丝孔长径比1.5，冷却风温度30℃，湿度65%，风速3m/min，纺丝速度900m/min。冷却后的初生丝经上油、卷绕、集束、拉伸、卷曲和切断等常规涤纶纺丝工序，制备出纤度为1.5D，长度为40mm的棉型再生涤纶纤维。为保证较好的扩链效果，整个熔体停留时间（熔体经过螺杆熔融段到离开喷丝孔的时间）为10min。
实施例3：
所用废旧聚酯原料为废旧纯涤纶纺织品（特性粘度0.52g/dl）。采用以下工艺条件进行再生涤纶纤维的制备：
（1）原料制备：将废旧涤纶纺织品进行清洗以去除污渍，清洗条件为：合成洗涤剂5g/l，三聚磷酸钠5g/l，片碱0.8g/l，温度90℃。将清洗后的废旧涤纶纺织品在热风烘燥机中烘干5h，待含水率降至0.1%后将废旧聚酯原料在235℃半熔融态下用团粒机压缩制备球状粒料。
（2）熔体制备与纺丝：将步骤（1）制备的粒料输送至干燥装置中在130℃下干燥20min，然后在160℃下干燥4h，干燥后含水率为45ppm，然后按粒料质量的2.5%加入N,N'‐羰基双己内酰胺（CBC）聚酯扩链剂，将聚酯粒料和扩链剂一起输送至反应型排气式螺杆挤出机，螺杆直径D为90mm，螺杆长径比L/D为30，螺杆共有五个功能段，包括加料段、熔融段、真空排气段（真空度0.2-0.3MPa）、匀化段和计量段，各区长度为6D、9D、3D、6D、6D，温度为245℃、255℃、270℃、275℃、275℃，熔融、混炼后将熔体计量输送至纺丝单元，输送管道温度280℃，纺丝单元主要参数为：熔体过滤器过滤精度25μm，纺丝箱体温度280℃，喷丝板孔数1200，喷丝孔孔径0.45mm，喷丝孔长径比2.0，冷却风温度40℃，湿度65%，风速4m/min，纺丝速度800m/min。冷却后的初生丝经上油、卷绕、集束、拉伸、卷曲和切断等常规涤纶纺丝工序，制备出纤度为3D，长度为45mm的棉型再生涤纶纤维。为保证较好的扩链效果，整个熔体停留时间（熔体经过螺杆熔融段到离开喷丝孔的时间）为6min。
Claims (3)
1.一种利用废旧聚酯原料制备涤纶短纤维的方法，其特征在于该方法的步骤如下：
（1）原料制备：将废旧聚酯原料进行清洗以去除污渍和油剂，将清洗后的废旧聚酯原料烘干至含水率低于0.1%，然后将干燥后的废旧聚酯原料在235℃半熔融态下压缩团粒制备球状粒料；
（2）熔体制备与纺丝：将步骤（1）制备的球状粒料输送至干燥装置中在120～140℃下干燥10～30min，在140～170℃下干燥3～6h，干燥后含水率低于50ppm，然后按聚酯粒料质量的0.5～3%加入聚酯扩链剂，将聚酯粒料和聚酯扩链剂一起输送至反应型排气式螺杆挤出机，熔融、混炼后将熔体计量输送至纺丝单元，制备涤纶纤维，整个熔体停留时间为3～10min；步骤（2）中所述的聚酯扩链剂为能和聚酯粒料中末端羧基发生加成反应的苯基二噁唑啉，以及能和聚酯粒料中末端羟基发生加成反应的N,N'-羰基双己内酰胺，二者的摩尔比例为0～1:1～0。
2.根据权利要求1所述的一种利用废旧聚酯原料制备涤纶短纤维的方法，其特征在于：所述的废旧聚酯原料为废旧涤纶纺织品。
3.根据权利要求2所述的一种利用废旧聚酯原料制备涤纶短纤维的方法，其特征在于：所述的废旧涤纶纺织品为涤纶纺丝加工过程中产生的废丝或废旧纯涤纶纺织品。
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