關(guān)于非織造布邊料廢料回收利用的探討

羅小芹 (廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，佛山，528000)

在非織造布生產(chǎn)中，邊料和廢料在原材料的消耗中占一定的比例。適度的回收及循環(huán)利用能降低生產(chǎn)成本，且不會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量和使用性能，但超量回收會(huì)給生產(chǎn)和產(chǎn)品帶來較大的影響。本文以小螺桿回收方案為例，探討邊料和廢料的回收對(duì)生產(chǎn)工藝、設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

1 回收邊料廢料的意義

在非織造布生產(chǎn)過程中，所耗用的原材料及能源的成本等幾乎占產(chǎn)品制造成本的70%以上。要降低生產(chǎn)成本，必須提高原材料的利用率。例如，某有效幅寬為3.2 m(包括虛邊在內(nèi)的全幅寬約為3.4 m) 的紡黏/熔噴/熔噴/熔噴/紡黏(SMMMS)生產(chǎn)線，以聚丙烯(PP)為原料生產(chǎn)復(fù)合非織造布，其產(chǎn)生的邊料一般占原料總量的6%～12%。假如該生產(chǎn)線的月產(chǎn)能為500 t，則每月產(chǎn)生的邊料重量為30～60 t，按每噸原料12 000元計(jì)算，折合金額約為36萬～72萬元。因此，邊料和廢料的回收利用就顯得尤為重要。

對(duì)生產(chǎn)過程必然產(chǎn)生的邊料和廢料進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕厥蘸脱h(huán)再利用，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、工藝和設(shè)備等不會(huì)造成很大的影響，且可以提高資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益。目前許多生產(chǎn)線配套了非織造布的邊料即時(shí)回收系統(tǒng)。如上述有效幅寬3.2 m的SMMMS生產(chǎn)線，在保證生產(chǎn)設(shè)備、工藝與產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，一般每個(gè)班次(8 h)的平均回收量可達(dá)1.5 t，則每月的回收量達(dá)135 t，可使企業(yè)大大提高原料的利用率。

但是，邊料和廢料的回收和循環(huán)再利用也會(huì)給工藝、設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量帶來不利影響，尤其是超量回收時(shí)影響更大，因此必須注意控制回收物料的質(zhì)和量。

2 回收邊料廢料的常用方案

目前非織造企業(yè)進(jìn)行邊料和廢料回收的方案較多，如小螺桿回收、造粒回收、壓片回收和綜合回收等，每種回收方法都有其各自的特點(diǎn)及適用范圍，企業(yè)一般會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選用不同的回收方案。其中，利用小螺桿進(jìn)行回收處理的方案應(yīng)用較為廣泛，本文主要針對(duì)小螺桿回收方案展開討論。

3 小螺桿回收系統(tǒng)概述

在小螺桿回收方案中，最重要的設(shè)備是小螺桿擠壓機(jī)。由于小螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，回收的布料沿著螺槽向前運(yùn)動(dòng)，在螺桿套筒外側(cè)安裝有加熱元件，通過套筒將熱量傳遞給布料;同時(shí)，螺桿內(nèi)布料的摩擦、擠壓和剪切，會(huì)產(chǎn)生一定的機(jī)械能并轉(zhuǎn)化成熱能。上述兩方面提供的熱量使回收的布料在小螺桿中初步熔融;然后，初步熔融的回收物料熔體到達(dá)主螺桿擠壓機(jī)的壓縮段，與原料切片熔體相混合;再經(jīng)過計(jì)量段到達(dá)熔體過濾器、計(jì)量泵、紡絲箱體、牽伸系統(tǒng)、成網(wǎng)系統(tǒng)、軋機(jī)系統(tǒng)和卷繞系統(tǒng)等，最終生產(chǎn)出客戶所需要的產(chǎn)品。

邊料回收系統(tǒng)的流程是：在非織造布生產(chǎn)線的自動(dòng)卷繞機(jī)上一般都帶有縱切刀，將產(chǎn)品兩邊的邊料切除，切下的布卷落入與風(fēng)機(jī)出口的文丘里管連接的軟管中，輸送切邊的風(fēng)機(jī)安裝在卷繞機(jī)旁的底面上，風(fēng)機(jī)出口文丘里管將布邊吸到輸送管中并送到安裝螺桿擠壓機(jī)的鋼平臺(tái)上，在送邊料風(fēng)管出口前的底部開孔引出布邊，并將布邊送到喂入裝置，進(jìn)入回收螺桿擠壓機(jī)，邊料在回收螺桿內(nèi)加熱熔融后送入主螺桿與原料熔體混合，然后進(jìn)入紡絲系統(tǒng)。

在SMMMS生產(chǎn)線中，一般會(huì)在紡黏系統(tǒng)配置一臺(tái)回收小螺桿擠壓機(jī)，這樣既便于把從卷繞機(jī)切出的邊料送至小螺桿(距離最短)，又可以將由于回收不當(dāng)而造成斷絲、滴落熔體而污染網(wǎng)帶的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。當(dāng)有多臺(tái)回收設(shè)備可供選擇時(shí)，如果回收物料的量不多，則以用最下游的一臺(tái)螺桿擠壓機(jī)回收較好，能耗較低，工作量也較小。

4 邊料廢料回收對(duì)設(shè)備與工藝的影響

4.1 影響正常紡絲

當(dāng)回收的物料再經(jīng)過一次(或二次)加熱熔融后，聚合物的熔融指數(shù)會(huì)有所增加，其增加值可達(dá)10%及以上;當(dāng)回收量較大時(shí)，二次(或三次)熔融后的熔體與新的原料熔體在流變性能上會(huì)產(chǎn)生明顯的差異。聚合物的熔融指數(shù)和熔體流變性能的變化會(huì)對(duì)工藝過程的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面的影響，容易出現(xiàn)熔體滴落和斷絲現(xiàn)象，導(dǎo)致網(wǎng)帶被污染或發(fā)生纏壓輥而停機(jī)。

4.2 影響螺桿工作

當(dāng)物料回收量超過一定比例后，會(huì)引起主螺桿平均轉(zhuǎn)速明顯下降，隨著回收量的變化，會(huì)造成主螺桿熔體壓力波動(dòng)。當(dāng)回收量突然從最大值急劇減少時(shí)，如果此時(shí)主螺桿已在接近最高轉(zhuǎn)速狀態(tài)運(yùn)行，當(dāng)超過設(shè)定時(shí)間仍無法恢復(fù)正常壓力時(shí)，主螺桿就會(huì)發(fā)生“跳停”。即使機(jī)器沒有“跳停”(如應(yīng)急轉(zhuǎn)為"手動(dòng)"控制)，但較長(zhǎng)時(shí)間的壓力大幅度波動(dòng)，將會(huì)造成噴絲板出絲量發(fā)生變化，從而影響產(chǎn)品的均勻度。

若回收物料中混雜金屬硬物，有可能損壞機(jī)器或堵塞回收螺桿的熔體通道，使熔體壓力升高;或使回收熔體注入口的止逆閥失效，主螺桿內(nèi)的熔體會(huì)逆向從主螺桿倒流到回收螺桿，并從入料口溢出來，使回收螺桿無法正常工作。

4.3 縮短熔體過濾器與噴絲板的使用周期

在回收的物料中，不可避免地會(huì)存在較多的雜質(zhì)。當(dāng)雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)后，會(huì)縮短熔體過濾器的使用周期。采用回收方案后，由于熔體過濾器濾網(wǎng)兩側(cè)的壓差變化較快，過濾精度隨之下降，會(huì)有更多的雜質(zhì)“漏網(wǎng)”進(jìn)入到下游的熔體通道，使噴絲板組件中濾網(wǎng)的堵塞速度加快，使紡絲異常，最終縮短紡絲板的使用周期。

4.4 影響紡絲工藝的計(jì)算

如果回收物料中含有填充劑，如碳酸鈣，其密度為2.93 g/cm3，隨回收比例不同，制成的填充母粒的密度在1.80～2.26 g/cm3范圍內(nèi)變動(dòng)，比普通PP切片的密度(0.91 g/cm3)大很多。摻入這類回收物料時(shí)，熔體的密度會(huì)變大。在摻入比例較大時(shí)，如果仍按原來工藝設(shè)定的紡絲泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行生產(chǎn)，則產(chǎn)品的面密度會(huì)增大;如果調(diào)整紡絲泵轉(zhuǎn)速，則必須綜合考慮對(duì)產(chǎn)品的厚度、密度和透氣性等性能的影響。

5 邊料廢料回收對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

5.1 影響產(chǎn)品物理性能

使用回收物料后，產(chǎn)品的物理性能會(huì)發(fā)生變化，最明顯的是拉伸斷裂強(qiáng)力變小，這是由于聚合物經(jīng)過多次熔融后發(fā)生降解所致。對(duì)這類易降解的產(chǎn)品，最好使用小螺桿擠壓機(jī)直接回收布料，而不用造粒回收料，因?yàn)樵炝；厥盏脑嫌侄嗔艘淮谓到狻Ａ硗猓酆衔锝到夂笙鄬?duì)分子質(zhì)量降低，流動(dòng)性變好，更有利于纖維的拉伸，產(chǎn)品的手感會(huì)變得更柔軟。因此，在生產(chǎn)對(duì)強(qiáng)力要求較高及對(duì)手感要求硬挺的產(chǎn)品時(shí)，要盡量控制回收量，或暫時(shí)停止超量回收，特別注意不要使用含有填充劑的回收物料。

5.2 影響產(chǎn)品主體顏色

使用回收物料會(huì)對(duì)非織造布產(chǎn)品的顏色產(chǎn)生影響，當(dāng)投入回收物料的顏色與在線產(chǎn)品的顏色存在差異時(shí)，必然產(chǎn)生色差。即使回收物料與在線產(chǎn)品的顏色相同，但對(duì)一些熱穩(wěn)定性較差的著色劑，由于經(jīng)過多次加熱熔融，其色調(diào)也有可能產(chǎn)生變化，仍會(huì)對(duì)產(chǎn)品的主體顏色產(chǎn)生影響，從而會(huì)影響產(chǎn)品的正常使用。

5.3 影響產(chǎn)品的環(huán)保和生態(tài)安全性

對(duì)用于加工衛(wèi)生、醫(yī)療制品的非織造布，要根據(jù)產(chǎn)品的不同用途來評(píng)估由邊料和廢料回收帶來的風(fēng)險(xiǎn)。如回收物料中含有阻燃整理劑、禁用染料、重金屬、含量很高的填充劑等，都會(huì)影響產(chǎn)品應(yīng)用性能及環(huán)保、生態(tài)安全性。

6 SMMMS復(fù)合非織造布生產(chǎn)線回收物料量的控制

當(dāng)人們對(duì)SMMMS生產(chǎn)技術(shù)不完全掌握時(shí)，許多企業(yè)對(duì)含有高熔融指數(shù)的熔噴層產(chǎn)品的回收有疑慮，擔(dān)心熔噴層的高熔融指數(shù)原料進(jìn)入紡絲系統(tǒng)后對(duì)設(shè)備、工藝與產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。在不斷的研究和實(shí)踐中，證實(shí)了高熔融指數(shù)的原料在進(jìn)入螺桿擠壓機(jī)熔融后并不是獨(dú)立存在的，而是分散在正常的熔體中，除了會(huì)使熔體的流動(dòng)指數(shù)稍微變大之外，對(duì)紡絲過程的影響不大。同時(shí)，在SMMMS生產(chǎn)線的邊料中，熔噴原料所占的比例很小。通過計(jì)算可知，在以PP為原料的幅寬3.2 m的SMMMS生產(chǎn)線中，熔噴原料在"邊料"中所占的比例小于14%(在合格的正品中比例一般為20%～30%)。全部“同步”、“在線”回收到生產(chǎn)線的一個(gè)紡黏系統(tǒng)中，其熔噴原料占全部原料的比例僅為2.9%，與一般的色母粒的加入量相當(dāng)。因此，SMMMS復(fù)合非織造布生產(chǎn)線進(jìn)行邊料在線回收是可行的。

一般以PP為原料的幅寬3.2 m的SMMMS生產(chǎn)線的邊料與正品的比例僅為8%～10%，當(dāng)系統(tǒng)以20%的比例進(jìn)行回收時(shí)，不僅能處理全部邊料，還有12%的剩余能力“消化”生產(chǎn)過程中形成的其他不良品。因此，回收系統(tǒng)能夠處理生產(chǎn)過程中形成的全部可回收物料。當(dāng)然，生產(chǎn)線或紡絲系統(tǒng)的回收能力與回收螺桿擠壓機(jī)的螺桿直徑、長(zhǎng)徑比、轉(zhuǎn)速，以及驅(qū)動(dòng)功率、加熱功率有關(guān)。螺桿的直徑越大和長(zhǎng)徑比越大，轉(zhuǎn)速越高，驅(qū)動(dòng)功率和加熱功率越大，則回收能力越大。實(shí)際的回收量則要根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量與工藝要求決定。