Сушилка для прядения хлопьев ПЭТ: почему производство волокон из rPET требует более строгих стандартов сушки

Хлопья переработанного ПЭТ (rPET) становятся все более распространенным сырьем для прядения синтетических волокон, что обусловлено давлением со стороны регулирующих органов, обязательствами бренда по устойчивому развитию и сокращением ценового разрыва между первичным и переработанным ПЭТ. Однако подача хлопьев rPET на прядильную линию не является простой заменой первичной стружки. В частности, этап сушки протекает при принципиально иных ограничениях, когда последующим процессом является формование из расплава, а не гранулирование или экструзия бутылочного качества.

В этой статье объясняется, почему сушка хлопьев ПЭТ для прядения требует более строгого контроля влажности, чем сушка на линии переработки, каковы правильные цели в зависимости от типа волокна и какая конфигурация сушилки подходит для линий rPET, интегрированных в прядение. Дополнительную информацию о типах сушилок, обычно используемых на линиях по переработке ПЭТ, см. Сушка хлопьев ПЭТ: важные стандарты и технологии для линий по переработке .

Почему хлопья rPET являются более требовательным исходным материалом, чем первичный чип

Чипса Virgin PET поступает с установки полимеризации в контролируемом сухом состоянии с определенной характеристической вязкостью (IV) и минимальным загрязнением. Хлопья rPET получаются в результате процесса переработки, который вводит переменные, которых нет в первичном чипе.

• Более высокая и менее предсказуемая начальная влажность. После промывки и механического обезвоживания хлопья rPET обычно содержат 3–8% остаточной влаги, что значительно выше, чем 0,2–0,4%, обычно наблюдаемые в первичной щепе после хранения. Разница во входной влажности от партии к партии шире, поскольку условия стирки, эффективность обезвоживания и влажность окружающей среды по-разному влияют на хлопья в зависимости от производственного цикла.
• Нижний и более изменчивый IV. Хлопья rPET из бутылок, использованных после потребления, уже прошли один цикл обработки в расплаве, что снижает IV. Типичная IV хлопьев rPET находится в диапазоне от 0,70 до 0,82 дл/г по сравнению с 0,82–0,88 дл/г для чипсов из первичного волокна. Любая гидролитическая деградация во время стадии сушки или прядения еще больше снижает IV, а для rPET запас до того, как IV упадет ниже порога прядения, уже, чем для первичного материала.
• Чувствительность к остаточному загрязнению. Даже хорошо промытые хлопья rPET могут содержать следы остатков клея, красителей из тюков разного цвета или загрязнения полимерами, не относящимися к ПЭТ. При температурах прядения эти остатки могут разлагаться быстрее, чем базовый ПЭТ, вызывая изменение цвета, засорение фильеры или частицы геля, которые вызывают поломку концов. Условия сушки — особенно температура и время пребывания — взаимодействуют с этими загрязнениями таким образом, который не имеет значения для первичной щепы.

Вместе эти три фактора означают, что этап сушки при формовании rPET – это не просто вопрос удаления воды. Это последний этап контроля качества перед этапом необратимой обработки расплава, и допуск на ошибку очень мал.

Целевые значения влажности для хлопьев rPET перед прядением

Целевой уровень влажности для хлопьев вторичного ПЭТ, поступающих во вращающийся экструдер, определяется типом волокна и его плотностью, а не тем, что линия по переработке считает приемлемой производительностью. Линия по переработке гранулированного вторичного ПЭТ для общего применения может принимать влажность на выходе 200–500 частей на миллион. Вращающаяся леска этого не делает.

Эти цели такие же, как и для чипов из первичного ПЭТ в аналогичных областях применения — на rPET не распространяется более широкий допуск, поскольку он изначально был переработанным материалом. Прядильная машина не различает потери IV от невысушенной первичной стружки и потери IV от невысушенных хлопьев rPET. Механизм деградации и последствия качества идентичны.

Последовательность сушки хлопьев rPET, поступающих на прядильную линию

Достижение уровня влажности ниже 50 ppm с начальной точки 3–8% требует поэтапного подхода. Ни один тип сушилки не обеспечивает такого эффективного снижения за один этап.

Этап 1: Механическая предварительная сушка (центробежная сушилка)

Сразу после промывки центробежная сушилка механически удаляет основную часть поверхностной воды, снижая влажность с 5–8% примерно до 1–3%. Этот этап требует очень мало энергии по сравнению с термической сушкой и значительно снижает нагрузку на следующий термический этап. На линиях прядения rPET пропуск механической предварительной сушки и отправка влажных хлопьев непосредственно на термическую сушку является одной из наиболее распространенных причин как высокого энергопотребления, так и нестабильной влажности на выходе.

Этап 2: Предварительная термическая сушка (горячий воздух)

Сушка горячим воздухом при температуре 130–160°С снижает влажность с ~1–3% до 0,1–0,5%. Для линий переработки, которые останавливаются на гранулировании, этого этапа часто бывает достаточно. Для прядильных линий это подготовительный этап, а не заключительный — влажность на выходе 0,1–0,5% (1000–5000 ppm) все равно в 20–100 раз превышает порог прядения.

Этап 3: Сушка в бункере с влагопоглотителем — критический этап, специфичный для прядения

Бункерная сушилка с осушителем — это этап, который устраняет разрыв между приемлемой влажностью на линии переработки и влажностью прядения. Сухой воздух с точкой росы от −30°С до −40°С циркулирует через герметичный бункер при температуре 160–180°С в течение 4–6 часов. Молекулярное сито-осушитель непрерывно удаляет влагу из циркулирующего воздуха, позволяя достигать и надежно поддерживать влажность на выходе ниже 50 ppm.

В частности, для rPET сушка в бункере с влагопоглотителем при правильной точке росы и температуре делает то, чего не может сделать один только горячий воздух: она обеспечивает постоянную влажность на выходе ниже 50 частей на миллион, даже когда влажность на входе на этом этапе варьируется от партии к партии, при условии, что бункер имеет правильный размер и влагопоглотитель регенерируется по графику. Именно такая консистенция делает стадию влагопоглотителя необязательной для сушки прядильного ПЭТФ.

Три точки отказа, характерные для прядильной сушки rPET

1. Выбор размера бункера для осушителя с учетом объема переработки, а не вращения объема партии.

Производственные линии по переработке отходов производят непрерывную продукцию с высокой производительностью. Прядильные линии — особенно пилотные линии, линии специального волокна и линии, выпускающие несколько типов продукции — часто работают в периодическом или полупериодическом режиме с переменной производительностью. Осушитель с бункером-осушителем, рассчитанный на непрерывную работу в больших объемах, слишком велик для фактических объемов прядильных партий, что означает, что хлопья остаются в бункере дольше, чем расчетное время пребывания, и рискуют повторно впитать влагу в точках передачи, или бункер неоднократно частично загружается, что нарушает стабильность точки росы внутри зоны сушки.

Правильный подход заключается в том, чтобы подобрать размер бункера для осушителя в соответствии с фактическим объемом партии, подаваемой в экструдер за цикл сушки, а не в соответствии с номинальной производительностью предшествующей линии рециркуляции.

2. Пренебрежение герметичным переходом между сушилкой и загрузочным отверстием экструдера

Хлопья rPET, высушенные до влажности ниже 50 ppm, поглощают влагу из окружающего воздуха в течение нескольких минут после воздействия. Любая открытая точка передачи (негерметичный желоб, открытая крышка бункера или медленная гравитационная подача без продувки) между выпускным отверстием бункера для осушителя и загрузочным отверстием экструдера может отменить весь цикл сушки. Этот вид отказа часто встречается на линиях прядения rPET, на которых была модернизирована сушилка для вторичной переработки без адаптации системы передачи к чувствительности к влаге прядильного класса.

3. Применение температурных профилей на линии переработки к пряденному ПЭТФ.

Некоторые операторы по переработке отходов повышают температуру сушки выше 180°C, чтобы сократить время сушки или компенсировать снижение эффективности системы осушителя. На линиях гранулирования допускается пожелтение поверхности в результате умеренного термического окисления при температуре 185–200°C. На прядильных линиях, питающих тонкую нить, это не так — изменение цвета в результате термического окисления проявляется непосредственно в пряже и не может быть исправлено на выходе. Правильным ответом на потерю производительности системы влагопоглотителя является регенерация или замена влагопоглотителя, а не повышение температуры.

Выбор сушилки для прядения rPET: что указать

При выборе или оценке бункерной сушилки с осушителем для интеграции прядения rPET следующие параметры являются наиболее важными.

• Точка росы технологического воздуха на входе в бункер. Точка росы воздуха, поступающего в сушильный бункер, а не только температура воздуха, определяет, достижима ли влажность на выходе ниже 50 ppm. Укажите точку росы от -30°C до -40°C на входе в бункер как минимум для прядильного ПЭТФ. Сушильные машины, в которых указана только температура (без точки росы), не предоставляют информации, необходимой для оценки пригодности для отжима.
• Емкость бункера соответствует объему прядильной партии. Для пилотного и мелкосерийного прядения rPET обычно подходящей является емкость бункера от 6 до 45 л — достаточно большая, чтобы высушить репрезентативную партию без постоянной перезагрузки, и достаточно маленькая, чтобы избежать слишком большого объема холостого хода, который нарушает равномерность сушки.
• Документация цикла регенерации осушителя. Влагопоглотитель (молекулярное сито) необходимо регенерировать при достаточной температуре и частоте, чтобы поддерживать температуру точки росы. Запросите характеристики температуры регенерации (обычно 280–300°C) и триггер регенерации — запуск по точке росы более надежен, чем запуск по времени только для прядильных машин с переменной производительностью.
• Герметичное выходное соединение с подачей экструдера. Убедитесь, что конструкция сушилки допускает герметичную или продуваемую передачу в загрузочное отверстие экструдера. Это требование на уровне системы, а не спецификация только для сушилки, но геометрия выходного отверстия сушилки должна быть совместима с оборудованием для герметичной передачи.

Сушилка Shengbang для прядения rPET

Шэнбанга Сушилка для прядильной машины Создана специально для нужд сушки в приложениях, интегрированных с прядением, а не адаптирована к обычной сушилке линии переработки. Доступный с бункерами емкостью 6, 12 и 45 л, он предназначен для соответствия объемам партий пилотных линий, лабораторных испытаний прядения и мелкосерийного производства специального волокна, где сырьем являются хлопья rPET.

Сушилка работает при температуре сушки до 250°C и подходит для достижения влажности на выходе менее 30 частей на миллион на входных хлопьях вторичного ПЭТ. Он проверен в собственной прядильной лаборатории Shengbang, где эффективность сушки проверяется в реальных условиях прядения rPET, а не оценивается на основе универсальных спецификаций.

Для предприятий, интегрирующих хлопья rPET в существующую прядильную линию, или для исследовательских институтов и пилотных заводов, разрабатывающих процессы получения волокна из rPET, техническая группа Shengbang может проконсультировать по полной последовательности сушки — от предварительной центробежной сушки до обработки влагопоглотителем — в соответствии с профилем влажности вашего сырья, целевым типом волокна и производительностью экструдера. Свяжитесь с Jiaxing Shengbang Mechanical Equipment Co., Ltd. напрямую, чтобы обсудить ваши конкретные требования к сушке при прядении rPET.