德國格諾斯模塊化循環(huán)利用系統

在半成品(如纖維或薄膜)的生產(chǎn)過(guò)程中，可回收再利用的廢物作為原材料在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中被重復生產(chǎn)?；厥諒U物減少了對原材料的需求，從而節省了生產(chǎn)成本。

如果這些產(chǎn)品是由聚烯烴（polyolefins）制成的，回收是容易完成的?，F今市場(chǎng)上有很多產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足此功能，并生產(chǎn)加工出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

但是，市場(chǎng)上并沒(méi)有多少對聚酯(PET)或PET/PE雙組分的解決方案。

聚烯烴溶液通常不適應于PET的特殊性能。

對于聚酯原料的加工，一個(gè)問(wèn)題是聚酯分子對濕度敏感。在擠出加工過(guò)程中，縮短分子(水解)大大降低了聚合物的機械性能。加工聚酯瓶片時(shí)，使用多重旋轉系統(MRS)可以成功的解決這個(gè)問(wèn)題。增加聚合物表面面積以及制造真空環(huán)境，能夠在擠出的過(guò)程中去除水分子，讓受損的聚酯分子鏈得以自我重建。

在熱成型PET薄膜的生產(chǎn)過(guò)程中，可以設定既定工藝，立即將沖壓廢料磨回，然后直接返回生產(chǎn)過(guò)程。那些低IV值的產(chǎn)品通過(guò)添加高質(zhì)量的新產(chǎn)品得到了補償。

高度硅化膜的生產(chǎn)有更大的問(wèn)題。

由聚酯（PET）為原料的雙向拉伸薄膜或者纖維，在處理其生產(chǎn)廢料更加困難。這主要是由于廢料的“容重”很低，通常不到100克/升。當這些廢料返回擠出機時(shí)非常難以處理。

如果不增加額外的措施，這種由聚酯（PET）為原料的雙向拉伸薄膜或者纖維的廢料不能進(jìn)行擠出加工。

這兩種類(lèi)型的廢物必須首先粉碎，加入適合劑量的添加劑。在這個(gè)過(guò)程步驟中需要有各種輔助設備。

2. 初級加工粉碎

2.1 粉碎機

使用碎紙機是方法之一。這種設備可以裝載整包的可回收材料，然后將纖維或薄膜撕成更小的碎片。這種碎紙機有一個(gè)旋轉軸，幾個(gè)刀片被連接到旋轉軸上，并在旋轉過(guò)程中導向固定的切削刃。

這臺機器通常帶有一個(gè)液壓推料機，把進(jìn)料廢料壓在轉子上，從而調節系統的流量。

轉子轉速和圓周轉速都比較低，碎紙機的結構也非常堅固。

這樣的設計限制了聚合物的熱應力。

設備的另一個(gè)特點(diǎn)是堅固性，機器能夠在裝滿(mǎn)時(shí)啟動(dòng)，即使是未經(jīng)處理的大塊的廢料也可以直接粉碎，同時(shí)可以清洗喂料的材料。

通常在粉碎后會(huì )使用篩子，篩子決定了停留時(shí)間，因此也決定了物料的大小。顆粒大小通常在40毫米左右或更大，生產(chǎn)出的顆?？梢愿玫倪M(jìn)行運輸。

2.2 切碎機

切割機進(jìn)行干凈地切割。這種設備也通過(guò)轉子工作，但是轉子轉速和圓周轉速更高，利用固定的葉片進(jìn)行切割。這種設備是自動(dòng)喂料的，在喂料前需要切割連續的纖維和薄膜。另外，設備不能在加滿(mǎn)的情況下啟動(dòng)，喂料清洗會(huì )很快地損壞葉片。好的切割能使材料與添加料更好的混合，在后續的加工的優(yōu)勢是，可以加工松散的顆粒，盡管有一定的大小。

以這種方式制備的顆?，F在既可以直接送入擠出機，也可以在進(jìn)一步的工藝步驟中壓實(shí)。也就是說(shuō)，有兩種不同的加工方法。

3. 喂料

3.1 粘結造塊

在結塊的情況下，用螺桿將顆粒移動(dòng)到旋轉盤(pán)和固定盤(pán)之間的空隙中。摩擦熱使材料熔化并壓實(shí)。缺點(diǎn)是有時(shí)會(huì )產(chǎn)生高的熱應力，這會(huì )對PET的分子量和機械性能產(chǎn)生負面影響。

基本上,大型容器中的顆粒表現剪切攪拌機以*相同的方式,和聚合物的熱應力會(huì )導致黃色指數的增加和減少的分子量(IV)。這些凝聚劑主要是與聚烯烴一起使用,因為在大多數情況下,沒(méi)有充分考慮到PET的特殊屬性。

3.2 造粒

邊角料研磨的造粒更加柔和。進(jìn)料通過(guò)特殊設計的帶孔模具壓制，同時(shí)進(jìn)行壓實(shí)。在這個(gè)過(guò)程中，新的顆粒非常容易添加添加劑和進(jìn)一步加工，即使原來(lái)的顆粒的添料性能較差。所以，如果隨后的擠出過(guò)程中，需要在纖維或者薄膜廢料中加入其他成分，諸如瓶片、新產(chǎn)品、添加料等，這個(gè)步驟非常合適。

3.3 壓實(shí)設備

如果不需要增加任何添加劑，這些顆粒和碎片可以在壓實(shí)裝置（諸如螺桿）的輔助下直接進(jìn)入擠出機。

通過(guò)上游螺桿的作用，大體積的顆粒在這里被壓實(shí)，逸出空氣，從而為擠出機提供足夠的加工體積密度。

4. 擠出

4.1 MRS擠出概念

MRS擠出機直接對未結晶的聚酯顆粒進(jìn)行加工，無(wú)需預干燥。在擠出過(guò)程中將聚合物表面放大幾倍，并迅速替換。其結果是，新的表面總是可以釋放揮發(fā)性物質(zhì)。

MRS擠出機基本上是一個(gè)單螺桿擠出機，有一個(gè)特殊的脫氣區。聚合物熔體流被送入一個(gè)大的旋轉單螺桿滾筒中。

在滾筒上有8個(gè)圓柱孔，沿旋轉軸的長(cháng)度方向上有凹入的進(jìn)給螺桿。這些螺桿由齒輪驅動(dòng)。它們與擠出機滾筒相反的方向旋轉。這種設計增加了熔體表面積交換。

位于多旋轉系統轉鼓內的桶在外部區域打開(kāi)了約30%，從而保證了出銫的熔體入口，允許脫氣功能不受阻礙地進(jìn)行?？梢杂嗅槍π缘乜刂迫垠w的溫度，因為與熔體接觸的所有表面的溫度都很容易控制。

得益于專(zhuān)/利多軸段，擠出滾筒提供了一個(gè)非常大的聚合物表面，從而允許脫氣性能非常杰礎，即使是在20 - 40mbar的適中的真空。

因此，MRS擠出機可以擠出未干燥的薄片或顆粒與高達1%的水分。這種脫氣技術(shù)的基本設置是基于可靠和已被確認的單螺桿概念。軸段集中布置有8臺單螺桿擠出機。因此，MRS擠出機避免了替代多軸的問(wèn)題。

這在PET瓶片回收中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。

MRS技術(shù)的優(yōu)勢還包括，實(shí)現聚酯降解，以及實(shí)現非常恒定的特性粘度。

得益于多旋轉元件，用于可用的除氣的表面要比市場(chǎng)上常見(jiàn)的擠壓系統大很多倍。舉個(gè)例子，采用MRS技術(shù)制作的熔體交換面比同轉雙螺桿大25倍左右。

材料經(jīng)過(guò)這樣極其仔細的加工后，終產(chǎn)品的黃度指數特別高。

與其他多軸技術(shù)相比，MRS令人印象深刻的是其緊湊和堅固的裝配。旋轉的螺桿運行在單獨的軸承上，因此類(lèi)似于一個(gè)帶多個(gè)單螺桿的滾筒。

除氣技術(shù)是模塊化設計，由于其非凡的效率，它可以完鎂地適應工作的需要。MRS的不同模塊的長(cháng)度和配置均可改變。

真空區粘度的增加受不同真空的影響和控制。壓力對所得粘度的影響顯著(zhù)。

隨著(zhù)壓力的降低，成型之前熔體的粘度明顯增加。

4.2粘度測量

由于熔體壓力和溫度傳感器的巧妙連接，當流動(dòng)和幾何結構已知時(shí)，可以確定液體的流動(dòng)阻力和材料的動(dòng)態(tài)粘度。這是對聚合物的平均分子量的測量，從而描述了諸如彈性和拉伸等機械性能。

在線(xiàn)粘度計VIS能夠時(shí)時(shí)在線(xiàn)測量熔體粘度。在高精度、耐壓齒輪泵的幫助下，聚合物熔體的一小部分流動(dòng)被從主熔體通道轉移出來(lái)。記錄熔體溫度和熔體壓力(兩處測量)。根據內部計算，在線(xiàn)粘度計記錄了代表剪切速率和相應代表粘度的值。

熔體通道的設計尺寸可在0.5毫米至2毫米之間，符合客戶(hù)的規格要求。該設備提供完整的泵驅動(dòng)，泵，壓力傳感器，溫度傳感器和控制器。過(guò)程參數、評估和顯示都是在一個(gè)易于使用的觸摸屏面板上設置的，當然也可以集成到現有的控制器中。

在在線(xiàn)粘度計的幫助下，當加工聚酯時(shí)，現在可以在輸入條件(濕度)波動(dòng)時(shí)將熔體質(zhì)量保持在一個(gè)非常窄的公差范圍內。在壓力和溫度傳感器的幫助下，粘度被記錄下來(lái)后，真空出現在疏散區，以便終產(chǎn)品的性能(粘度，分子量，因此機械性能)可以保持。

4.3 熔體過(guò)濾

在聚合物進(jìn)入模具之前，應清除各種污染物，以達到對透明度(板材)或拉伸強度(熱成型板材、捆扎帶)的更高質(zhì)量要求，當然也是保護下游部件不受損壞。Gneuss的旋轉熔體過(guò)濾系統特別適合于這一目的，因為它們*自動(dòng)運行，壓力恒定。

旋轉過(guò)濾系統由三個(gè)主要部分組成:入口塊、出口塊和在它們之間旋轉的過(guò)濾盤(pán)。系統密封采用金屬對金屬密封，間隙很窄，很堅硬，并且表面平坦。保證了所有與熔體接觸的部件不與環(huán)境(如氧氣)接觸。

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濾網(wǎng)元件位于過(guò)濾盤(pán)上的環(huán)形圖案中，通過(guò)熔體通道移動(dòng)。當熔體流經(jīng)篩管時(shí)，硬顆粒被捕獲，壓差略有增加?？刂葡到y對這種壓力的增加作出反應，使過(guò)濾盤(pán)指數增加1-2個(gè)角度。

因此，受污染的篩管區域不斷地從熔融通道中移出，而清潔篩管區域在不改變活性過(guò)濾區域的情況下被移進(jìn)熔融通道。通過(guò)這種操作方式，過(guò)濾系統不斷地進(jìn)行過(guò)程和壓力操作。過(guò)濾器壓差的變化(Δp)大2bar。

在被污染的濾網(wǎng)重新引入熔體通道之前，對其進(jìn)行清洗。然后通過(guò)高壓段清洗系統清洗污垢。已過(guò)濾的熔體從出口塊中抽出，虹吸到液壓驅動(dòng)活塞中，然后在高壓下從后面射出，穿過(guò)過(guò)濾盤(pán)，通過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入進(jìn)口塊。針對清洗壓力進(jìn)行測量，并進(jìn)行調整和優(yōu)化，只有一小部分（大約是濾網(wǎng)區域的1%）通過(guò)已定義的高脈沖被清洗

反沖洗活塞的沖程(=要使用的熔體量)和清洗速度(=清洗強度)可以自由調節，從而達到更加優(yōu)化。因此，一方面清洗是非常有效的，另一方面，熔體用量是小的(反沖洗損失是小的)。

由于這種操作模式，篩網(wǎng)實(shí)際上可以被清洗*，并可重復使用，取決于過(guò)濾細度，高達400倍。這使得全自動(dòng)過(guò)濾(不需要任何操作員的注意)在某些應用程序中可能長(cháng)達幾個(gè)月。

在此之后，由于機械方面的原因，屏幕需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的更換。得益于專(zhuān)/利技術(shù)的過(guò)濾系統運作模式，更換濾網(wǎng)對生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有任何影響。根據線(xiàn)路的大小，濾網(wǎng)全部更換一次大約需要15分鐘。

4.4 格諾斯加工單元（GPU）

Gneuss加工單元(GPU)是不同的Gneuss產(chǎn)品和技術(shù)的模塊化配置，這些產(chǎn)品和技術(shù)結合在一起，形成一個(gè)高性能的擠出生產(chǎn)線(xiàn)，用于生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。

4.5 聚合反應釜JUMP

通過(guò)使用IV增壓器JUMP，熔體的IV值可以提升到給定應用所需的水平。

在IV增壓器JUMP內，聚合物經(jīng)過(guò)幾個(gè)緩慢轉動(dòng)的元件，形成聚合物薄膜，其表面不斷更新。反應容器保持在真空狀態(tài)，通過(guò)真空，乙二醇和其他揮發(fā)性物質(zhì)被可靠地除去。通過(guò)調節反應器停留時(shí)間、真空度、填充水平和攪拌裝置的旋轉速度，可以改變縮聚反應以達到所需的產(chǎn)品性能。JUMP的設計防止了氧氣的進(jìn)入，保證了聚合物變色(變黃)的小化。此外，JUMP的設計使它很容易拆卸，內部易于清潔。聚合物熔體在經(jīng)過(guò)反應器內的靜止部分后，被直接泵入生產(chǎn)過(guò)程或進(jìn)入制粒(切屑)系統。

JUMP工藝是固態(tài)聚合(SSP)的一個(gè)非常有效的替代方法，不需要能量來(lái)冷卻再重新加熱聚合物。此外，熔體相的反應時(shí)間比固相的反應時(shí)間要快得多，這提高了JUMP的性?xún)r(jià)比。在空間需求甚至維護方面，JUMP比SSP具有更大的優(yōu)勢。

5. 格諾斯工業(yè)廢料循環(huán)解決方案

格諾斯工業(yè)廢物回收系統的一個(gè)重要特點(diǎn)是單個(gè)組件的模塊化設置，與MRS擠出機相結合。平臺上設置了各種模塊，這些模塊將組件盡可能地組合在一起。

根據物料種類(lèi)和需求，將“切碎”、“壓實(shí)”和“擠壓”三個(gè)部分組合成一個(gè)系統，為用戶(hù)提供各自更加優(yōu)化的系統解決方案。

擠出后，熔體可以加工成顆粒，可以是簡(jiǎn)單的線(xiàn)料切粒，也可以是水下切粒。在薄膜生產(chǎn)中直接添加修剪廢物，研磨材料，或添加添加劑也是可能的。格諾斯提供切粒系統和完整的薄膜生產(chǎn)線(xiàn)，這就是"一攬子"解決方案。在加工熔融生產(chǎn)纖維(無(wú)紡布、BCF、短纖維等)方面，我們已與著(zhù)名的系統工程師合作多年。也可以將回收擠出系統與現有纖維生產(chǎn)線(xiàn)結合安裝，作為全面的一攬子解決方案。

模塊化設計的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的：

針對每一種產(chǎn)生的廢料，選擇出銫的進(jìn)給擠出機的工藝。MRS擠出機旋轉擠出水、油或其他秉承揮發(fā)組分，在后續的過(guò)濾過(guò)程后，固體污染物降到大約10μm , 其結果是，所生產(chǎn)的熔體幾乎具有新產(chǎn)品的性能。

格諾斯工業(yè)廢料回收利用系統的優(yōu)勢：

•為特定應用量身定制的模塊化設置

•去污，紡絲油和氣味

•高IV穩定性，即使是不同的濕度

•透明度高，黃度指數低

•粘度可控，恒定

•高質(zhì)量的熔體

•美國食品及藥物管理局(FDA)的LNO，用于二手回收物料(PET瓶片)

•節能顯著(zhù)

6. 客戶(hù)案例

直接循環(huán)利用纖維廢物

美國一家纖維制造商決定建立一條直接回收PET纖維廢料的完整生產(chǎn)線(xiàn)。目的是將工廠(chǎng)內部的廢物直接投入生產(chǎn)，因此幾乎*避免浪費。

在整個(gè)纖維生產(chǎn)過(guò)程中收集的成捆的纖維廢料被送到回收線(xiàn)。包被打開(kāi)并由帶金屬探測器的傳送帶運送到碎紙機。碎紙機是專(zhuān)門(mén)為處理困難的材料，如纖維和薄膜廢料而開(kāi)發(fā)的。碎紙機是專(zhuān)門(mén)為處理困難的材料，如纖維和薄膜廢料而開(kāi)發(fā)的。這個(gè)系統的優(yōu)點(diǎn)是工作時(shí)只產(chǎn)生很少的熱量，因此在處理熱敏感的材料時(shí)，不造成任何損壞。

碎紙機的旋轉軸使纖維體積變小。在MRS擠出機(這也是為了確保材料的溫和處理而設計的)中，纖維塊被塑化。MRS的多螺桿設計提供了真空下熔融聚合物的極大表面積交換率。這確保有效的提取水分和紡絲油。該系統提供的有效的水分提取確保了PET分子鏈的水解縮短被保持在小。熔體粘度均被實(shí)時(shí)監控,由Gneus在線(xiàn)粘度計控制?？刂苹芈氛{節水環(huán)真空泵的真空水平與粘度水平的關(guān)系,從而確保了一致的粘度。

下一步,聚合物是流經(jīng)Gneuss輪式熔體過(guò)濾器RSFgenius， 過(guò)濾細度是150和20μm。隨后，PET熔體通過(guò)一個(gè)水下造粒系統，制造成為顆粒。顆?？梢耘c原始材料混合并重新投入生產(chǎn)。這條生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)能力為每小時(shí)600公斤。

憑借創(chuàng )新的擠出技術(shù)，使得格諾斯獲得了眾多客戶(hù)的贊譽(yù)。由于MRS擠出機的發(fā)展和凈化能力，以及旋轉熔融過(guò)濾系統、在線(xiàn)粘度計的功效出色，格諾斯系統不僅在PET纖維的再加工方面，而且在PET瓶片到食品接觸應用的再加工方面都有很好的應用。

該體系還特別適用于PET/PP和PET/PE共混物的再加工。對于希望嘗試使用的客戶(hù)，格諾斯在德國總部有一套裝備精良的技術(shù)設施，擁有許多不同的試驗線(xiàn)配置，供客戶(hù)試驗。