介紹

滌綸短纖越來越受歡迎。一是由于其優(yōu)良的機(jī)械性能，二是由于相對簡單的加工，三是由于相對較低的材料成本，特別是以回收PET瓶片作為原材料。

經(jīng)由正確的加工工藝，短纖維具有優(yōu)良的性能。把兩種粘度不同的材料結(jié)合在一起，就可以生產(chǎn)出與棉花非常相似的纖維，可以用作睡袋、冬衣、枕頭等的填充物或填充物。

然而，將PET加工成短纖維的一個問題是原料PET的吸濕性。在儲存過程中，PET材料從周圍的空氣中吸收水分子。當(dāng)聚合物在擠出機(jī)中加工時，分子進(jìn)入PET并打破鏈(水解)，降低材料的機(jī)械性能，使再加工變得困難。

制造工藝

在短纖維的生產(chǎn)過程中有兩種不同的工藝，單級工藝和兩級工藝。在兩個階段的過程中，纖維在擠壓后和拉伸前儲存在罐中。在單段工藝中，不存在纖維的中間貯存。

在使用擠出機(jī)將材料塑化后，聚合物熔體在噴絲板上，通過冷卻通道中的空氣進(jìn)行冷卻。隨后，纖維被卷繞到滾軸上，通過太陽輪鋪設(shè)到容器中。

隨后這些罐子被運(yùn)送到紡絲區(qū)，拉伸，用蒸汽和熱量處理，卷曲，后切成短段。

塑料顆粒——通過混合和填料系統(tǒng)輸送到擠出機(jī)——是非織造布生產(chǎn)的主要基礎(chǔ)材料。擠出機(jī)使塑料熔體塑化和均化。塑料經(jīng)過濾后流入熔體泵。過濾系統(tǒng)包括真正的過濾介質(zhì)，主要是一個濾網(wǎng)，截留污染沉積物。過濾系統(tǒng)需要做到不影響生產(chǎn)，當(dāng)用一個被污染的濾網(wǎng)或?yàn)V芯更換一個干凈的濾網(wǎng)或?yàn)V芯時，不會中斷或減少熔體的流動。熔體泵用于增壓，為下游紡錘掛提供穩(wěn)定的熔體流。

紡絲束的設(shè)計和精確控制的工藝確保了熔體均勻地從紡絲束排出而不受干擾。采用自旋包過濾器對流動剖面進(jìn)行均勻化處理，以保證熔體的純度。這種過濾器通常由不同的金屬絲布層組成。熔體流動中的污染物會導(dǎo)致自旋包過濾器堵塞，因此需要不時更換。在更換時至少個別紡紗站必須停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在某些情況下甚至要停止整條生產(chǎn)線。

濾網(wǎng)越細(xì)（通常是20-75 μm），使用壽命就越短。

因此，安裝在紡絲束上游的聚合物熔體過濾器必須在熔體到達(dá)紡絲束過濾器前盡可能多地去除污染物，從而盡可能延長自旋包過濾器的使用壽命。

根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，在非織造布沉積和粘合之前，模具和下游其余部分的設(shè)計差異很大。

MRS擠出概念的發(fā)展

MRS擠出機(jī)可以直接加工聚酯顆粒，無需進(jìn)行預(yù)先干燥。在擠出過程中(熔體階段)，聚合物表面被大幅度地擴(kuò)大并高速交換，從而使揮發(fā)物得以提取。

擠出機(jī)可以被視為帶著非常特殊的排氣單元的單螺桿擠出機(jī)。聚合物熔體被輸送到一個很大的單螺桿滾筒中。

8個或10個（取決于不同的型號尺寸）小的擠出料筒，與主螺桿軸平行。

?30%筒體打開，確保聚合物在進(jìn)入料筒時為良好的熔融狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不受限制的抽干。此外，可以實(shí)現(xiàn)精確的溫度控制，即接觸熔體的所有表表溫度都可以精確控制。

MRS擠出機(jī)在多領(lǐng)域中廣泛使用。即使真空僅有20 - 40 mbar，排氣功能依舊表現(xiàn)優(yōu)異。

8個衛(wèi)星螺桿。

擠出機(jī)的*設(shè)計避免了傳統(tǒng)多軸或多螺桿設(shè)計中的(嚙合)問題，傳統(tǒng)設(shè)計由于其緊密的間隙，擠出機(jī)很容易受到損傷。MRS擠出機(jī)的設(shè)計尤其適用于聚酯瓶片再加工工藝，因?yàn)榫埘テ科ǔ：写治廴尽?/span>

MRS技術(shù)優(yōu)勢還包括100%聚酯除濕，增加材料的固有粘度。

生產(chǎn)加工過程中的在線測量和控制

在現(xiàn)今的生產(chǎn)加工中，監(jiān)測、記錄和分析加工參數(shù)是塑料加工的關(guān)鍵要素，例如，跟蹤與客戶投訴有關(guān)的問題，或者對這些參數(shù)的變化作出更快的反應(yīng)。通過這種監(jiān)控可以保證持續(xù)的高質(zhì)量產(chǎn)品。

在擠出過程中，影響終產(chǎn)品性能的重要因素包括熔體溫度、熔體粘度和機(jī)器內(nèi)的熔體壓力。通過監(jiān)控這些參數(shù)的變化，能夠監(jiān)測加熱器區(qū)域或冷卻風(fēng)扇的故障、原材料參數(shù)的變化和生產(chǎn)線的磨損情況。避免發(fā)生危險的情況，比如迅速的壓力增高導(dǎo)致機(jī)器自動停機(jī)。

通過使用熔體壓力傳感器和熔體溫度傳感器，利用已知的流量率和已知的模型，可以計算出液體的流動阻力，并由此推斷出材料的動態(tài)粘度。這種測量聚合物的平均分子量的方法能夠定義材料的物性特征，如彈性、拉伸或延伸。

通過持續(xù)測量熔體壓力和溫度實(shí)現(xiàn)過程控制

在塑料加工中會使用熔體壓力傳感器，它的原理是利用介質(zhì)將壓力從熱環(huán)境傳遞到敏感的測量電子設(shè)備。與聚合物熔體接觸的膜片因熔體壓力而變形。這種變形讓毛細(xì)管中的液體將壓力傳遞到第二個膜片上，膜片上裝有惠斯通電橋傳感器，可以將變形轉(zhuǎn)化為電信號。毛細(xì)管中的液體介質(zhì)通常是汞，但是在食品包裝制造中禁止使用汞填充傳感器。在這種情況下，可以選擇格諾斯的無汞傳感器。用對環(huán)境安全的介質(zhì)替代汞之后，熔體壓力傳感器可以應(yīng)用在所有行業(yè)應(yīng)用中，獲得所需精度測量，特別是在與食品接觸的包裝材料領(lǐng)域。格諾斯TF型熔體溫度傳感器適用于高靈敏度介質(zhì)的精確測量。陶瓷絕緣保證在任何時候都能直接測量熔體溫度，而不受周圍鋼部件(如法蘭筒或模具)溫度的影響。

通過格諾斯在線粘度計VIS實(shí)現(xiàn)過程控制

在線粘度計VIS用于在線測量熔體粘度。通過高精度齒輪泵，少量聚合物熔體從主通道中進(jìn)入制造精密的毛細(xì)管槽中，完成熔體壓力和溫度的測量(在兩個不同位置)。經(jīng)過粘度計內(nèi)置計算程序，監(jiān)控顯示實(shí)時的剪切速率的值和相應(yīng)的粘度。

粘度計可安裝在兩個法蘭連接之間。熔體通道可根據(jù)客戶的要求設(shè)計0.5 - 2mm。該裝置包括泵驅(qū)動器、泵、壓力傳感器、溫度傳感器以及控制和安裝計算程序的電子設(shè)備。通過用戶界面友好的觸摸屏實(shí)現(xiàn)對過程參數(shù)的現(xiàn)實(shí)、設(shè)置、評測，或者直接集成到現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中。

盡管輸入材料條件不同(殘余水分)，在線粘度計VIS能夠在非常窄的帶寬內(nèi)保持熔體質(zhì)量。通過檢測熔體壓力和溫度，計算得到粘度值。粘度值作為控制值，自動調(diào)節(jié)MRS擠出機(jī)下游的真空設(shè)備，從而保證恒定的熔體性能(粘度、分子量，以及由此產(chǎn)生的機(jī)械性能)。

熔體過濾

在聚合物進(jìn)入模具之前應(yīng)清除各種污染物，其目的是達(dá)到對透明度(板材)或拉伸強(qiáng)度(熱成型板材、捆扎帶)的更高質(zhì)量要求，同時保護(hù)下游部件不受損壞。全自動操作和壓力恒定格諾斯的旋轉(zhuǎn)熔體過濾系統(tǒng)能夠*勝任以上要求。

旋轉(zhuǎn)過濾系統(tǒng)由三個主要部分組成: 進(jìn)口模塊、出口模塊和在它們之間旋轉(zhuǎn)過濾盤。系統(tǒng)是金屬間密封，間隙非常狹小，表面十分平坦、堅硬，保證與熔體接觸的所有部件均不與環(huán)境接觸（例如氧氣）。

濾網(wǎng)位于過濾盤中間的環(huán)形中穿過熔體流動通道。當(dāng)熔體流經(jīng)濾網(wǎng)時，污染物被攔截，壓差略有增加。控制系統(tǒng)對壓力的增加作出反應(yīng)，將過濾盤轉(zhuǎn)位調(diào)整1-2個角度。

因此，濾網(wǎng)區(qū)域中污染物不斷地從熔體通道移出，而濾網(wǎng)區(qū)域中的干凈的熔體在不改變活性過濾區(qū)域的情況下被移進(jìn)熔體通道。基于這種操作方式，過濾系統(tǒng)不斷地對過程和壓力進(jìn)行操作。通過過濾系統(tǒng)的壓差的變化值大可達(dá)2 bar。

在重新進(jìn)入熔體通道之前，帶有污染物的濾網(wǎng)需要清洗。通過高壓部分沖凈系統(tǒng)清洗。已過濾的熔體從出口模塊中抽出，虹吸到液壓驅(qū)動活塞中，然后在高壓下從后面射出，通過過濾盤和濾網(wǎng)進(jìn)入進(jìn)口模塊。沖凈壓力是經(jīng)過測量且可調(diào)節(jié)的，確保優(yōu)化。利用確定的高脈沖，每次僅清洗小部分（大約是濾網(wǎng)面積的1%）。

反沖洗活塞的沖程(=要使用的熔體量)和速度(=清洗強(qiáng)度)可以自由調(diào)節(jié)，確保優(yōu)化。因此，一方面可實(shí)現(xiàn)有效的清潔，另一方面僅使用小量的熔體（反沖洗損失小）。

基于這種操作模式，濾網(wǎng)達(dá)到100%的實(shí)際清洗，并可以重復(fù)使用，根據(jù)不同的過濾細(xì)度，可高達(dá)400倍。在某些應(yīng)用中，全自動過濾(沒有任何操作員的注意)可能長達(dá)幾個月。

應(yīng)用實(shí)例

通過使用MRS擠出機(jī)，一家位于南美的纖維和聚合物制造商已經(jīng)去除了昂貴和復(fù)雜的預(yù)干燥和結(jié)晶材料的步驟。

該生產(chǎn)線是生產(chǎn)雙組分滌綸短纖維的生產(chǎn)線，總產(chǎn)能為每小時1.400公斤。

兩臺MRS擠出機(jī)的原料都是相同的PET瓶片。通過在每臺擠出機(jī)上設(shè)置不同的真空水平，他們將具有兩種不同粘度的PET聚合物熔體輸送到紡絲束。

從一種材料生產(chǎn)不同質(zhì)量的產(chǎn)品，這個*的加工工藝只能通過MRS擠出機(jī)來實(shí)現(xiàn)。由于纖維是由兩種不同粘度的成分制成的，因此有可能獲得非常接近天然纖維的性能曲線。

聚合物主流為900公斤/小時。來自MRS 130擠出機(jī)和第二道流體是500公斤/小時。另一部分熔體來自MRS 110擠出機(jī)。RSFgenius融化過濾系統(tǒng)將材料過濾到30μm。在紡錘掛前在線粘度計試試測量動態(tài)粘度，。從在線粘度計到擠出機(jī)真空系統(tǒng)的控制回路確保了持續(xù)的預(yù)先設(shè)定的粘度。通過這種方式，保證產(chǎn)品的高質(zhì)量和一致性。

使用傳統(tǒng)的單螺桿擠出機(jī)，材料在擠壓之前必須結(jié)晶和預(yù)干燥至50ppm，而MRS擠出機(jī)在擠壓之前不需要用熱空氣干燥材料，大幅度地降低了能耗。

MRS技術(shù)的比能耗比傳統(tǒng)技術(shù)低15% - 25%，避免使用干燥機(jī)和高真空系統(tǒng)，增加工藝的靈活性，并將設(shè)備維護(hù)工作降至更低。

結(jié)論

新型MRS擠出系統(tǒng)具有*的熔體表面積交換率，是一種非常有效的聚合物熔體脫揮體系。多旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)大大提高了擴(kuò)散過程，使得從PET瓶片中制備短纖維而不需要對材料進(jìn)行預(yù)干燥成為可能。PET瓶片擠出機(jī)上生產(chǎn)的纖維也具有*的性能。

MRS擠出系統(tǒng)(包括多旋轉(zhuǎn)部分)是基于可靠和堅固的單螺桿擠出機(jī)技術(shù)。因此，該系統(tǒng)非常適合處理高度污染的聚合物(例如二手回收料)。

由于MRS擠出系統(tǒng)要求輸入材料既不進(jìn)行預(yù)干燥，也不進(jìn)行結(jié)晶，因此該系統(tǒng)是更具性價比的PET加工傳統(tǒng)技術(shù)的替代方案，工廠占地面積可減少25%，能源需求可減少25%。

基于多年來世界各地客戶的使用反饋，MRS已被證明是一種可靠且不需要維護(hù)的系統(tǒng)，可用于各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域。