一种再生涤纶全消光FDY长丝的纺制方法
技术领域
本发明涉及聚酯回收再利用技术领域，尤其涉及一种再生涤纶全消光FDY长丝的纺制方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称聚酯，PET)是一种半结晶的高分子材料，主要用于纺织和塑料领域。纺织和塑料用的聚酯原料特性存在差别：如在粘度、分子量、结晶性以及透明性等方面，所以历来二者都是平行使用的。在塑料领域中，以瓶级聚酯切片为原料制得的系列瓶子、胶片、器物等产品具有强度高、亮度好、重量轻、透明度好、便于加工以及尺寸稳定等诸多优点，因此全球需求量逐年增加。随着聚酯瓶料的大量使用，废弃聚酯瓶料因其不可生物降解而变成了一个严重的环境污染问题。目前聚酯回收的主要用途有再生纤维、再生瓶、化学法回收制原料、工程塑料、塑钢带、薄膜以及板材等。以聚酯再生纺纤维为例，与原生聚酯纤维相比，每生产1吨再生聚酯纤维，可节约3吨石油，减少21吨二氧化碳排放量，可见废聚酯回收及再加工对节能减排的作用十分明显。近年来人们利用废旧聚酯瓶经再生处理纺制聚酯纤维的产品开发比较多，但也仅局限于一些低端型的产品或常规性的普通产品，差别化、功能性产品则比较少。
原生涤纶全消光FDY长丝是一种成熟的产品，行业标准为FZT/T 54105-2018。全消光涤纶长丝是聚酯原料中添加大于等于1.5％的消光剂-二氧化钛。二氧化钛，是一种白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被认为是现今世界上性能最好的一种白色颜料，具有优异紫外光屏蔽性和透明性。添加二氧化钛生产出的全消光涤纶长丝用作服装面料，具有仿真、仿天然纤维、抗紫外线等特点，受到市场欢迎。
再生涤纶全消光FDY长丝是差别化纤维产品的一种，可以替代原生纺涤纶全消光FDY长丝，但是目前还没有再生涤纶全消光FDY长丝的生产方法；原因在于：再生涤纶全消光FDY长丝的主要原料是再生聚酯瓶片，其杂质含量多、特性粘度差异大，添加的消光剂-二氧化钛(TiO2)比例高，达到1.5～3％，需要解决再生聚酯瓶片原料与消光母粒均匀混合，在同一螺杆中不同熔点、粘度、属性的瓶片和消光母粒同时充分熔融，实现正常纺丝，产品达到标准，由此增加了纺织的难度。
附图说明
图1为本发明再生涤纶全消光FDY长丝的纺制流程示意图。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供了一种再生涤纶全消光FDY长丝的纺制方法，该方法可实现再生聚酯瓶片和消光二氧化钛母粒的均匀混合，以实现正常纺丝，且保证长丝的性能。
有鉴于此，本申请提供了一种再生涤纶全消光FDY长丝的纺制方法，包括以下步骤：
A)将回收旧聚酯瓶进行预处理，得到再生聚酯瓶片；
B)将二氧化钛消光母粒干燥后与所述再生聚酯瓶片进入螺杆熔融，得到混合熔体；所述二氧化钛消光母粒的含量为所述再生聚酯瓶片的1.5～3wt％，所述螺杆的长径比为1：(28～32)；
C)将所述混合熔体初级过滤后进行均聚，再进行二次过滤；
D)将步骤C)得到的熔体纺丝后丝束牵伸，得到再生涤纶全消光FDY长丝。
优选的，所述螺杆进料口设置有二氧化钛消光母粒添加管道，所述二氧化钛消光母粒的母粒机转速与所述螺杆的电机频率同步。
优选的，步骤A)中，所述预处理具体为：将回收旧聚酯瓶依次经过脱标、分拣、粉碎、清洗、漂洗、脱水和干燥，得到再生聚酯瓶片；
所述干燥的温度为150～180℃，时间为5～8h；
所述再生聚酯瓶片的PVC含量低于30ppm，其他杂质含量低于30ppm，含水率为20～80ppm。
优选的，步骤B)中，所述干燥的温度为110～150℃，压力为0.1～0.2MPa，时间为6～8h。
优选的，所述螺杆各区的温度分别为：
1区为265～300℃，2区为265～300℃，3区为265～300℃，4区为265～300℃，5区为265～300℃，6区为265～300℃，7区为265～290℃，8区为265～290℃。
优选的，所述熔融前在所述螺杆内充入氮气，所述氮气的加入量为10～15L/h。
优选的，所述均聚的温度为270～300℃，压力为70～300MPa。
优选的，所述初级过滤的过滤温度为280～290℃，过滤精度为40～80μ，过滤面积为16～20m2；所述二次过滤的过滤温度为290～300℃，过滤精度为20～40μ，过滤面积为15～20m2。
优选的，所述纺丝后的丝束依次经过第一热辊和第二热辊的牵伸，所述第一热辊的温度为80～130℃，所述第二热辊的温度为120～175℃，所述牵伸的倍数为2.5～3.8倍。
本申请提供了一种再生涤纶全消光FDY长丝的纺制方法，其首先将回收旧聚酯瓶进行预处理，以得到再生聚酯瓶片；再将二氧化钛消光母粒干燥后与再生聚酯瓶片进入螺杆熔融，然后将得到的混合熔体初级过滤后均聚后二次过滤，最后将得到的熔体纺丝后丝束牵伸，即得再生涤纶全消光FDY长丝。在纺制再生涤纶全消光FDY长丝的过程中，本申请通过限定螺杆的长径比以及二氧化钛消光母粒的加入量，最终保证了消光母粒加入的均匀性；进一步的，本申请通过在螺杆进料口设置二氧化钛消光母粒的加入管道，且保证母料机与螺杆电机频率的同步性，确保了二氧化钛母粒全程加入的均匀性；螺杆各区温度的限定，保证了二氧化钛母粒与聚酯熔体充分混合。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
再生涤纶全消光FDY长丝的纺制难点在于：原料聚酯瓶片的杂质含量多，特性粘度差异大，消光剂二氧化钛母粒的加入容易出现混合不均匀，而使混合熔体熔融不均匀，最终影响纺丝的实现以及长丝的性能，鉴于此，本申请提供了一种再生涤纶全消光FDY长丝的纺制方法，如图1所示，该方法可实现聚酯原料与二氧化钛消光母粒的均匀混合，保证熔体的均匀性，最终使纺丝过程顺利进行，且保证长丝的性能。具体的，本发明实施例公开了所述再生涤纶全消光FDY长丝的纺制方法，包括以下步骤：
A)将回收旧聚酯瓶进行预处理，得到再生聚酯瓶片；
B)将二氧化钛消光母粒干燥后与所述再生聚酯瓶片进入螺杆熔融，得到混合熔体；所述二氧化钛消光母粒的含量为所述再生聚酯瓶片的1.5～3wt％，所述螺杆的长径比为1：(28～32)；
C)将所述混合熔体初级过滤后进行均聚，再进行二次过滤；
D)将步骤C)得到的熔体纺丝后丝束牵伸，得到再生涤纶全消光FDY长丝。
在纺制再生涤纶全消光FDY长丝的过程中，本申请首先将回收聚酯瓶进行预处理，得到再生聚酯瓶片；所述预处理的过程即是将回收聚酯瓶物理转变为再生聚酯瓶片的过程，具体是依次将回收旧聚酯瓶依次经过脱标、分拣、粉碎、清洗、漂洗、脱水和干燥的工艺；更具体为：将旧聚酯瓶先经过脱标装置，脱出所附着的标签；然后送入红外线材质分拣设备，将获得聚酯瓶分拣出非聚酯材质的瓶料；经挑选的聚酯瓶进行粉碎，分离出瓶盖，送入热锅清洗，清水漂洗，最后经脱水干燥，制成高纯度再生聚酯瓶片。所述干燥的温度为150～180℃，时间为5～8h。所述再生聚酯瓶片的PVC含量低于30ppm、其他杂质含量低于30ppm，比纺制一般再生聚酯长丝的质量指标提升1倍以上，降低杂质含量，增加可纺性；瓶片尺寸为(长*宽)(10～12)*(10～12)mm，以增加堆积密度，利于瓶片进料与消光母粒均匀熔融。
同样，在原料混合前需要将二氧化钛消光母粒干燥，所述干燥的温度为110～150℃，气压为0.1～0.2MPa，时间为6～8h。
本申请然后将干燥后的二氧化钛消光母粒与再生聚酯瓶片进入螺杆熔融，得到混合熔体；此过程决定二氧化钛消光母粒和再生聚酯瓶片混合的均匀性；所述二氧化钛消光母粒的含量为所述再生聚酯瓶片的1.5～3％，且整个长丝纺制过程中均要保证二氧化钛消光母粒的加入量；所述螺杆的长径比为1：(28～32)；所述螺杆各区的温度分别为：1区为265～300℃，2区为265～300℃，3区为265～300℃，4区为265～300℃，5区为265～300℃，6区为265～300℃，7区为265～290℃，8区为265～290℃。所述聚酯瓶片的熔点为250～260℃，所述二氧化钛消光母粒的熔点为245～253℃，上述螺杆各区的温度能够确保瓶片及母粒均能充分熔融，加长的长径比螺杆能更好的使两种熔体熔融混合。进一步的，所述螺杆进料口设置有二氧化钛添加管道，所述二氧化钛消光母粒的母粒机转速与所述螺杆的电机频率同步；即所述螺杆的频率上升，则母粒机的转速也上升，所述螺杆的频率下降，则母粒机的转速也下降，以确保二氧化钛消光母粒全程均匀添加。在所述聚酯瓶片与所述二氧化钛消光母粒进入螺杆熔融前，本申请优选在螺杆中充入氮气保护，以减少熔融过程中氧气对熔体的降解，有利于高质纺丝，氮气的冲入量为10～15L/h。
本申请(然后)将混合熔体进行初级过滤，由于聚酯废料中的杂质多，因此本申请进行了初级过滤，所述初级过滤以初级过滤40μm以上的杂质，所述初级过滤的过滤温度为280～290℃，过滤精度为40～80μ，过滤面积为16～20m2。
按照本发明，然后将初级过滤后的熔体进行均聚调质，以提高熔体纯洁度，稳定熔体粘度，使熔体的粘度为0.60～0.70dl/g；初级过滤后的混合熔体进入均聚釜内均聚，再经过釜内搅拌器的充分搅拌，确保消光母粒与PET熔体完全充分混合，达到全消光纺丝熔体。即所述均聚调质在均聚釜中进行，经匀速搅拌、抽真空等控制，以提高熔体粘度均匀，保证原料充分混合。所述均聚调质的温度为270～300℃，真空度为70～300Pa；在具体实施例中，所述均聚调质的温度为280～290℃，真空度为120～250Pa。
本申请然后将均聚调质后的熔体进行二次过滤，以过滤掉25μm以上的低聚物和其他杂质。所述二次过滤的过滤温度为290～300℃，过滤精度为20～40μ，过滤面积为15～20m2。在二次过滤后则最后进行纺丝和牵伸；所述纺丝和牵伸的具体工艺手段为本领域技术人员熟知的技术手段，对此本申请不进行特别的限制。在牵伸的过程中，所述纺丝后的丝束依次经过第一热辊和第二热辊的牵伸，所述第一热辊的温度为80～130℃，所述第二热辊的温度为120～175℃，所述牵伸的倍数为2.5～3.8倍；在具体实施例中，所述第一热辊的温度为90～110℃，所述第二热辊的温度为160～175℃，所述牵伸的倍数为2.5～3.5倍。上述第一热辊的温度、第二热辊的温度是为了适应熔体粘度而设定的；若温度过低或牵伸的倍数过低，则会牵伸不匀，若温度过高或牵伸的倍数过高，则毛丝及断头增加。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的再生涤纶全消光FDY长丝的纺制方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
将再生聚酯瓶片送入沸腾式连续干燥机干燥，结晶温度175℃，干燥温度170℃，干燥气流量350m3/h，干燥时间6h，瓶片含水率35ppm；消光二氧化钛母粒干燥温度为135℃，干燥气流量80m3/h，消光剂母粒添加量4.5％(消光剂母粒中二氧化钛含量为50％)；将干燥好的再生聚酯瓶片接入螺杆口，并在螺杆进料口外接一根母料添加口及一根氮气添加口，消光剂母粒与再生瓶片料同步接入螺杆进料口，氮气保护层将空气与物料在进入螺杆之前隔离开；螺杆第一区至第八区的温度分别为283℃、288℃、292℃、298℃、298℃、295℃、295℃、295℃，得到再生聚酯熔体；
将再生聚酯熔体经初级过滤(过滤器温度290℃，过滤网精度为30u，过滤面积为19m2)后进入液相调粘均聚釜，均聚釜内熔体温度为290℃，熔体进入均聚釜后经充分搅拌30分钟，并在均聚釜顶部抽真空控制，釜出口处装有在线粘度计，熔体的特性粘度为0.70dl/g；调粘处理后的熔体进入二级过滤器，其中二级过滤器的过滤网精度为25u，过滤面积为15m2，过滤器温度为295℃；
过滤后的再生聚酯熔体经增压泵增压至16.5Mpa送入计量泵进入纺丝箱体，纺丝箱体的温度为296℃；再生聚酯熔体经喷丝板(板面直径为95mm)上的喷丝孔挤出，喷丝孔为圆形96孔，孔径为0.22mm,孔长0.55mm；喷丝孔挤出的丝束由侧吹风冷却，风速0.60m/s，风温度25℃；
丝束经油轮上油后进行牵伸卷绕，丝束经第一热辊和第二热辊的牵伸、定型后进入网络喷嘴，第一热辊和第二热辊的温度分别为105℃和172℃；牵伸比为3.3倍，卷绕速度为4200m/min，卷绕成型后得到再生涤纶全消光长丝。
经测试，上述制备的再生涤纶全消光长丝的二氧化碳含为量2.2％，再生聚酯长丝的牵度为278dtex；纤维断裂强度为4.3cN/dtex；断裂伸长率为24％。
实施例2
将再生聚酯瓶片送入沸腾式连续干燥机干燥，结晶温度172℃，干燥温度168℃，干燥气流量350m3/h，燥时间6h，瓶片含水率40ppm；消光二氧化钛母粒干燥温度为133℃，干燥气流量80m3/h，消光剂母粒添加量4.2％(消光剂母粒中二氧化钛含量为50％)；将干燥好的再生聚酯瓶片接入螺杆口，并在螺杆进料口外接一根母料添加口及一根氮气添加口，消光剂母粒与再生瓶片料同步接入螺杆进料口，氮气保护层将空气与物料在进入螺杆之前隔离开；螺杆第一区至第八区的温度分别为280℃、285℃、290℃、295℃、295℃、295℃、292℃、292℃，得到再生聚酯熔体；
将再生聚酯熔体经初级过滤(过滤器温度288℃，过滤网精度为35u，过滤面积为19m2)后进入液相调粘均聚釜，均聚釜内熔体温度为288℃；熔体进入均聚釜后经充分搅拌40分钟，并在均聚釜顶部抽真空控制，釜出口处装有在线粘度计，将熔体的特性粘度为0.68dl/g；调粘处理后的熔体进入二级过滤器，其中二级过滤器的过滤网精度为25u，过滤面积为15m2，过滤器温度为293℃；
过滤后的再生聚酯熔体经增压泵增压至16.5Mpa送入计量泵进入纺丝箱体，纺丝箱体的温度为293℃；再生聚酯熔体经喷丝板(板面直径为95mm)上的喷丝孔挤出，喷丝孔为圆形96孔，孔径为0.22mm,孔长0.55mm，喷丝孔挤出的丝束由侧吹风冷却，风速0.65m/s，风温度23℃；
丝束经油轮上油后进行牵伸卷绕，丝束经第一热辊和第二热辊的牵伸、定型后进入网络喷嘴，第一热辊和第二热辊的温度分别为102℃和170℃；牵伸比为3.0倍，卷绕速度为4200m/min，卷绕成型后得到再生涤纶全消光长丝。
经测试，上述制备的再生涤纶全消光长丝的二氧化碳含量为2.1％，再生聚酯长丝的牵度为278.5dtex；纤维断裂强度为4.13cN/dtex；断裂伸长率为28％。
实施例3
将再生聚酯瓶片送入沸腾式连续干燥机干燥，结晶温度168℃，干燥温度163℃，干燥气流量350m3/h，干燥时间6h，瓶片含水率50ppm；消光母粒干燥温度为128℃，干燥气流量80m3/h，消光剂母粒添加量4.0％(消光剂母粒中二氧化钛含量为50％)；将干燥好的再生聚酯瓶片接入螺杆口，并在螺杆进料口外接一根母料添加口及一根氮气添加口，消光剂母粒与再生瓶片料同步接入螺杆进料口，氮气保护层将空气与物料在进入螺杆之前隔离开；螺杆第一区至第八区的温度分别为275℃、280℃、285℃、290℃、292℃、292℃、288℃、288℃，得到再生聚酯熔体；
将再生聚酯熔体经初级过滤(过滤器温度282℃，过滤网精度为40u，过滤面积为19m2)后进入液相调粘均聚釜，均聚釜内熔体温度为282℃；熔体进入均聚釜后经充分搅拌45分钟，并在均聚釜顶部抽真空控制，釜出口处装有在线粘度计，将熔体的特性粘度为0.68dl/g；调粘处理后的熔体进入二级过滤器，其中二级过滤器的过滤网精度为25u，过滤面积为15m2，过滤器温度为290℃；
过滤后的再生聚酯熔体经增压泵增压至16.5Mpa送入计量泵进入纺丝箱体，纺丝箱体的温度为290℃；再生聚酯熔体经喷丝板(板面直径为95mm)上的喷丝孔挤出，喷丝孔为圆形96孔，孔径为0.22mm,孔长0.55mm；喷丝孔挤出的丝束由侧吹风冷却，风速0.65m/s，风温度21℃；
丝束经油轮上油后进行牵伸卷绕，丝束经第一热辊和第二热辊的牵伸、定型后进入网络喷嘴，第一热辊和第二热辊的温度分别为98℃和165℃；牵伸比为2.8倍，卷绕速度为4200m/min，卷绕成型后得到再生涤纶全消光长丝。
经测试，上述制备的再生涤纶全消光长丝的二氧化钛含量为1.9％，再生聚酯长丝的牵度为277.8dtex；纤维断裂强度为3.96cN/dtex；断裂伸长率为30.5％。
对比例1
将再生聚酯瓶片送入沸腾式连续干燥机干燥，结晶温度168℃，干燥温度163℃，干燥气流量350m3/h，干燥时间6h，瓶片含水率50ppm；消光母粒干燥温度为128℃，干燥气流量80m3/h，消光剂母粒添加量2.0％(消光剂母粒中二氧化钛含量为50％)；将干燥好的再生聚酯瓶片接入螺杆口，并在螺杆进料口外接一根母料添加口及一根氮气添加口，消光剂母粒与再生瓶片料同步接入螺杆进料口，氮气保护层将空气与物料在进入螺杆之前隔离开；螺杆第一区至第八区的温度分别为275℃、280℃、285℃、290℃、292℃、292℃、288℃、288℃，得到再生聚酯熔体；
将再生聚酯熔体经初级过滤(过滤器温度282℃，过滤网精度为40u，过滤面积为19m2)后进入液相调粘均聚釜，均聚釜内熔体温度为282℃；熔体进入均聚釜后经充分搅拌45分钟，并在均聚釜顶部抽真空控制，釜出口处装有在线粘度计，将熔体的特性粘度为0.68dl/g；调粘处理后的熔体进入二级过滤器，其中二级过滤器的过滤网精度为25u，过滤面积为15m2，过滤器温度为290℃；
过滤后的再生聚酯熔体经增压泵增压至16.5Mpa送入计量泵进入纺丝箱体，纺丝箱体的温度为290℃；再生聚酯熔体经喷丝板(板面直径为95mm)上的喷丝孔挤出，喷丝孔为圆形96孔，孔径为0.22mm,孔长0.55mm；喷丝孔挤出的丝束由侧吹风冷却，风速0.65m/s，风温度21℃；
丝束经油轮上油后进行牵伸卷绕，丝束经第一热辊和第二热辊的牵伸、定型后进入网络喷嘴，第一热辊和第二热辊的温度分别为98℃和165℃；牵伸比为2.8倍，卷绕速度为4200m/min，卷绕成型后得到再生涤纶全消光长丝。
经测试，上述制备的再生涤纶全消光长丝的二氧化钛含量为1.1％(不符合全消光丝要求)，再生聚酯长丝的牵度为278.2dtex；纤维断裂强度为3.83cN/dtex；断裂伸长率为31.6％。
对比例2
将再生聚酯瓶片送入沸腾式连续干燥机干燥，结晶温度168℃，干燥温度163℃，干燥气流量350m3/h，干燥时间6h，瓶片含水率50ppm；消光母粒干燥温度为128℃，干燥气流量80m3/h，消光剂母粒添加量4.0％(消光剂母粒中二氧化钛含量为50％)；将干燥好的再生聚酯瓶片接入螺杆口，并在螺杆进料口外接一根母料添加口及一根氮气添加口，消光剂母粒与再生瓶片料同步接入螺杆进料口，氮气保护层将空气与物料在进入螺杆之前隔离开；螺杆第一区至第八区的温度分别为275℃、280℃、285℃、290℃、292℃、292℃、288℃、288℃，得到再生聚酯熔体；
将再生聚酯熔体经初级过滤(过滤器温度282℃，过滤网精度为40u，过滤面积为19m2)后进入液相调粘均聚釜，均聚釜内熔体温度为282℃；熔体进入均聚釜后经充分搅拌45分钟，并在均聚釜顶部抽真空控制，釜出口处装有在线粘度计，将熔体的特性粘度为0.68dl/g；调粘处理后的熔体进入二级过滤器，其中二级过滤器的过滤网精度为25u，过滤面积为15m2，过滤器温度为290℃；
过滤后的再生聚酯熔体经增压泵增压至16.5Mpa送入计量泵进入纺丝箱体，纺丝箱体的温度为290℃；再生聚酯熔体经喷丝板(板面直径为95mm)上的喷丝孔挤出，喷丝孔为圆形96孔，孔径为0.22mm,孔长0.55mm；喷丝孔挤出的丝束由侧吹风冷却，风速0.65m/s，风温度21℃；
丝束经油轮上油后进行牵伸卷绕，丝束经第一热辊和第二热辊的牵伸、定型后进入网络喷嘴，第一热辊和第二热辊的温度分别为98℃和165℃；牵伸比为2.4倍，卷绕速度为4200m/min，卷绕成型后得到再生涤纶全消光长丝。
经测试，上述制备的再生涤纶全消光长丝的二氧化碳含量为2.0％，再生聚酯长丝的牵度为278.2dtex；纤维断裂强度为3.13cN/dte，强度过低，达不到国标优等强度标准；断裂伸长率为45.4％，染色出现明显斑点。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
