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废旧聚酯瓶/片清洗剂的发展历程与新型清洗剂的开发应用

来源:   发表时间:2017/9/5 20:40:42  点击次数:【1241】

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废旧聚酯瓶/清洗剂的发展历程

与新型清洗剂的开发应用

田崇著

摘要:本文简单介绍了废聚酯清洗剂的发展历程,介绍了废聚酯瓶/常温清洗剂的研发和应用,对常温清洗剂的使用工艺和工艺流程做了较为详尽的阐述,并对清洗剂的发展做了展望和规划,同时强调了新型清洗剂的信价比

关键词: 废聚酯 再生涤纶 常温清洗剂 新型清洗剂 清洗流程 清洗工艺 生产管理

废聚酯类产品作为可循环再生资源,广泛应用于再生涤纶纤维再生聚酯薄膜、再生聚酯瓶和再生聚酯工程塑料的原料。据不完全统计,我国的再生聚酯量已600万吨/年废聚酯瓶/片量最大,每年国产的废旧聚酯瓶/片300多万吨,进口超过200万吨。

废旧聚酯瓶的主要成分有瓶、盖、胶、标签纸及污垢组成。瓶盖的材质有PE、PP;标签的材质有PE、PS、PVC、纸;标签的固定方式有全粘胶、半粘胶、热收缩;PET瓶瓶身材质的粘度大小不一。

废聚酯瓶/片(PET)是具有对称性芳环结构的线型大分子,分子间没有特别强大的定向作用力,相邻分子的原子间距均为正常的范德华距离,在晶体链结构中,一个分子凸出部分恰好镶嵌进两一个分子的凹陷部分中去,所以大分子配列极为紧密。然而,PET的分子链节是通过酯基相互连接起来的,在高温和水分存在的情况下,特别是在高温碱环境中,酯键易于发生水解使聚合度降低。

废聚酯饮料瓶从饮料工厂出来后,经过商场→消费者(有些瓶还用来装其他液体)→垃圾堆→废品收购者→废品回收站→废旧瓶/片清洗工厂料场→清洗设备这些环节。废瓶上所含的杂质除了生产饮料必有的焦糖、标签胶、蛋白质、果糖等外,附着在饮料瓶上的还可能有植物油脂、动物油脂、皮脂、尘埃、霉菌、泥土、颜料、色素等等。其中焦糖、果糖、果汁、浮油、蛋白质、霉菌、尘埃、泥土等属于非结构性污垢,标签胶、陈旧油脂、染料等属于结构性污垢。

1 废旧瓶/片清洗剂的发展历程

上世纪90年代聚酯饮料瓶开始循环再生,废聚酯瓶的清洗就伴随而生。当人们发现仅仅用水冲洗废旧瓶/片根本不能洗净瓶片时,清洗剂的使用得到了发展。

1.1  烧碱(NaOH)——基体腐蚀剥离型清洗剂

烧碱是废聚酯瓶比较原始的清洗剂,烧碱最主要的清洗效果是其能够与聚酯产生皂化反应,形成皂化物 — 对苯二甲酸磺酸钠,大部分的污垢随着皂化物被剥离到碱水中,而污垢极容易与皂化物、烧碱一同再次附着在瓶片基体上,这种腐蚀剥离法清洗的废旧瓶/片对聚酯腐蚀很重,无法彻底清除污垢,导致纺丝过滤器更换周期很短,且由于有聚酯皂化物和烧碱的附着,聚酯熔融后容易氧化降解,使聚酯颜色变黄,再生聚酯有损耗,制品强度下降,再生聚酯有一定的损耗。

废旧瓶/片烧碱腐蚀剥离法清洗,非常类似于改变涤纶风格的涤纶碱减量处理。

涤纶经过碱减量处理和其它相应的加工,达到仿真丝的手感、光泽、服用性能等各项指标要求。涤纶碱减量处理是一个复杂的反应过程,主要为聚酯纤维高分子和NaOH间的多相水解反应。在NaOH水溶液中聚酯纤维表面的大分子链的酯键水解断裂,不断形成不同聚合度的水解产物,最终形成水溶性物质。表面活性剂常用于作为涤纶碱减量处理的促进剂,涤纶分子的碱水解是一种液-固相转移催化反应。将表面活性剂加入到热的涤纶碱减量处理浴中,首先,表面活性剂迅速吸附在涤纶纤维表面上,降低纤维表面张力;其次,表面活性剂分子中的负离子与处理浴中的氢氧根负离子发生离子交换反应,浴液中的氢氧根负离子转移并富集在纤维表面,使氢氧根负离子有更多的机会也更轻易进攻涤纶分子中带部分正电荷的羰基中的碳原子,造成涤纶分子断裂,从而完成了水解反应。

90g/m2的涤纶斜纹织物,在高温染缸或喷射染色机上进行碱减量处理,要求减量率为18%,采用下列碱液组成:

NaOH 15~20 (g/L)分散2(g/L),表面活性剂0.5(g/L)织物在110℃处理20min,然后充分水洗、醋酸中和。

1.2  表面活性剂的复配物——浸润乳化型清洗剂

由于烧碱不能完全有效去除瓶片表面的污垢,而表面活性剂具有吸附、润湿、脱附、增溶、乳化、分散、化学反应等一系列功能。故以表面活性剂为主,洗涤助剂为辅的类似于洗衣粉的清洗粉成为许多废旧瓶/片清洗生产装置的必备之物,但由于这类清洗粉的渗透能力和分散能力有限,尽管去除污垢的效果较烧碱要强许多,但由于表面活性剂不能渗透至污垢内部,污垢仍不能清除彻底,特别是对标签胶、强力附着油脂的去除能力较差,纺丝过滤器更换周期任然不能达到理想程度;另外,清洗粉中无法加入具有交联结构的碱缓蚀剂,其清洗废瓶片时,PET对强碱抵御能力较差,清洗后的废旧瓶/片表面仍然存在聚酯皂化物和烧碱附着物,聚酯熔融后也存在氧化降解,聚酯制品颜色仍然较黄;强碱对聚酯的腐蚀仍然较大,初步统计聚酯损失仍达到9

许多企业为了使清洗后的瓶片颜色亮白,往往在清洗粉中加入增白剂,以达到瓶片亮白的效果。然而,碎瓶片表面的许多有机物高温下在空气中可以挥发,烘烤后不易看出瓶片发黄,而纺丝螺杆是密封的,有机物挥发不出去,这些有机物(含清洗增加的水溶性增白剂)在高温、密闭环境中非常容易与聚酯的基、聚酯中少量二甘醇的氧桥结合,使得再生聚酯氧化、降解,聚酯制品性能下降、颜色更加发黄。

1.3  表面活性剂与聚酯溶解物的液体复配物——基体溶解剥离型清洗剂

为了使废聚酯表面的污垢更彻底的被清除,国外市场上出现了一种不计物耗的清洗剂,即通过清洗,将聚酯的表层溶解,使得污垢随着溶解物剥离下来(这种清洗剂目前我国已有企业使用,若将清洗剂装在聚酯瓶中1天以后,瓶子即可被溶解穿透),由于是液体清洗剂,可以引入强碱缓蚀剂,故仅从污垢含量上看,清洗效果的确不错。但由于这种溶解法容易使聚酯降解,在聚酯熔融加工时,聚酯的特性粘度和端羧基受到很大的影响。被这种清洗剂清洗的废旧瓶/片在有增粘装置的设备上使用,看不出太大的问题,但对于没有增粘装置的设备,制品的强度等指标则受到较大的影响,且再生聚酯有损耗,据资料介绍聚酯损失仍达到1.3%。

1.4  表面活性剂与污垢渗透剂的液体复配物——污垢渗透剥离型清洗剂

为了在清洗后得到污垢残留量低、聚酯损伤程度和损耗最小的再生涤纶原料,携带渗透型清洗剂应运而生,这种清洗剂在体系中引入了载体渗透剂,使表面活性剂被渗透剂携带进入污垢内部及底层,利用表面活性剂的吸附、润湿、脱附、增溶、乳化、分散、化学反应等功能,将污垢自内而外的轻易剥离到水中,同时,清洗剂中还含有包覆分散剂,使进入水中的污垢被分散剂包覆起来,均匀悬浮分散在水中。由于体系是液体,体系中容易加入交联型强碱缓蚀剂,使得洗后的废旧瓶/片受碱的腐蚀非常小(聚酯损失可以下降到2),且烧碱在废旧瓶/片上的附着量很小,可以保证废瓶/片的质量。

根据宁波大发化纤有限公司针对“粉状浸润乳化型清洗剂”和“液体状污垢渗透剥离型清洗剂”进行了应用性比对试验。发现使用“液体状污垢渗透剥离型清洗剂”清洗废旧瓶/片,尽管配合使用烧碱的比例很高,但纺出的三维中空短纤维颜色较使用“粉状浸润乳化型清洗剂”白许多,纺丝过程中不加荧光增白剂的情况下,纤维颜色接近同规格熔体直纺短纤。

龙福环能科技股份有限公司也对“粉状浸润乳化型清洗剂”和“液体状污垢渗透剥离型清洗剂”进行了应用性比对试验。发现使用“液体状污垢渗透剥离型清洗剂”清洗废旧瓶/片,尽管配合使用烧碱的比例很高,但纺丝过滤器切换周期较使用“粉状浸润乳化型清洗剂”延长2.4倍。

2  废聚酯瓶/片清洗的能耗及三废情况

到目前为止,为了生产出品质较好的废聚酯瓶/片,用于再生的废瓶/片都采用加热清洗,热清洗温度85以上。也就是说,我国每年经过热清洗的废聚酯瓶/片达到600万吨之多。

2.1  加热清洗废聚酯瓶/片的能耗

加热清洗时,每清洗一吨废聚酯/,按照常温25℃,升温至85℃,所需热量:

    Q=mPET×CPET×△T1+m×C×△T2+mPET×CPET×△T1+m×C×△T2×5%

     =1×3.2×85-25+0.1×1×85-25+{1×3.2×85-25+0.1×1×85-25}×5%

     =207.9千卡(消耗41.58kg标煤

日产量120吨的再生涤纶厂,日消耗煤炭为4.9776吨,年消耗煤炭为1642.608吨。

按我国再生聚酯量600万吨/年,年消耗煤炭25万吨。

2.2  加热清洗废聚酯瓶/片的废气

按照各洗废旧瓶/片厂均使用正规锅炉计算,我国热清洗废旧瓶/片产生的锅炉废气为:

  1)烟气量           693866m3/h

  2)烟气含尘浓度约     249480 mg/Nm3

      3)煤含硫量         54.57吨

2.3  清洗废聚酯瓶/片的剔除物与废渣

根据很多清洗工厂的实际情况(碱水热洗、清洗粉热洗)综合统计分析

每洗一吨废聚酯瓶/片不能用于再生聚酯的有    

聚烯烃(含瓶盖、瓶把、标签)(平均值)         10%

污垢(含聚酯粉末)(平均值)                   2.2%

聚酯被腐蚀剥离物  (平均值)                   1.3%

其他杂质(含金属、橡胶等)(平均值)           0.4%

其中聚烯烃均可作为商品出售,聚酯粉末也可出售

2.3  加热清洗废聚酯瓶/片的废水情况

    因为清洗剂需要在碱性环境下发挥功效,同时强碱NaOH有利于清洗剂对标签胶的脱除热洗中强碱在70℃以上与PET的反应加速,形成皂化物-对苯二甲酸磺酸钠,同时NaOH与PET的反应呈反应递减,即在聚酯瓶体表面基本为对苯二甲酸磺酸钠,次层为部分对苯二甲酸磺酸钠、部分NaOH共存,最外层大部分为NaOH,而此时,分子之间基本为范德华力,依靠水冲洗和机械摩擦,几乎不可能将皂化物和强碱完全洗去。强碱不仅PET产生损伤,还消耗大量的漂洗水

从我国目前的清洗装备情况看,加热清洗一吨废聚酯,至少要产生一吨废水。有的企业甚至到达10吨以上。许多人认为,废旧瓶/片洗料工厂即是排污大户。

按照我国的实际情况,调查统计结果是:每洗一吨瓶片平均用水量为3.43吨,按我国再生聚酯量600万吨/年,年产生污水量为2058万吨。

3  国内废旧瓶/片常温清洗剂的研制

尽管废旧瓶/片在清洗行业中占的比重不大,但随着再生聚酯制品对品质的要求逐渐提高,国外开始有人从事专业研究工作。据资料介绍,德国在废旧瓶/片在清洗方面投入的精力比较大。现在德国市场上最先进的废旧瓶/片清洗剂为污垢渗透剥离型清洗剂,据汉诺威工业展览会的最新消息,德国人正在推出60温度下清洗的中温清洗剂。目前常温清洗废旧瓶/片是全世界正在攻克的一个课题。

为了实现在摄氏20左右清洗废聚酯瓶/片,容易漂洗,节能省水,减少排污量。洛阳市柯拉尔清洗材料有限公司的研究认为,清洗剂中除了必要的表面活性剂外,还需要增加能够携带表面活性剂渗入污垢内部(特别是标签胶、色素、强力附着油脂)的渗透剂,使表面活性剂能够在常温下渗入污垢内部,将污垢从内而外剥离下来。由于清洗时间短的缘故,需要清洗剂在高PH值环境中,清洗剂才能起到优良的效果,但聚酯又容易受强碱腐蚀,故需要增加延缓强碱NaOH)对聚酯的损伤的强碱缓蚀剂。要想降低水的消耗,必须实现易漂洗,为此需要增加使污垢脱离片基且能够较长时间悬浮于水中的分散剂;考虑到环保的要求,不能使用磷化合物作为分散剂。多数工厂从整瓶开始加工,粉碎机的切刀更换很频繁,拆装费事,修磨费用也较高,且容易撕裂瓶片、产生粉末,因此,清洗剂中需要加入延长刀具寿命的成分。

机理:废旧瓶/片清洗过程是在机械力的作用下,表面活性剂在渗透剂的交联携带下进入污垢内部,使附着于瓶片上的污垢分散到洗涤介质(清洗液或水)中。为使污垢更易于从瓶片上脱离并稳定地悬浮于介质中,不再沉积回瓶片上,清洗剂起了关键的作用。清洗剂对去污所起的作用是很复杂的过程,是多种作用的综合结果。包括吸附、渗透、润湿、脱附、增溶、乳化、分散、化学反应等一系列过程,各过程间也很难截然分开,且又与污垢组成、PET结构、水质、温度、清洗时间、清洗浴比、机械作用形式等等有极大关系。

仅从脱除污垢的角度来看,有效脱除废PET上污垢的步骤应该是:清洗液粗洗→摩擦脱胶→脱液→浮选除杂→脱液→清洗液精洗→带液摩擦→脱液→回水喷淋→脱水→回水漂洗→带水摩擦→脱水→净水漂洗→脱水→分选(风选除杂→分色机分选→材质分选)。

3.1  聚酯清洗剂渗透剂的研制

为了有效去除附着在瓶体上的污垢柯拉尔公司科研人员常温清洗剂中引入清洗粉的主要成分,而这些成分焦糖、果糖、尘埃、泥土、一般污垢有作用,但对标签胶、强力附着油脂、皮脂、蛋白质、霉菌和色素等污垢去除效果较差。

因为标签胶、深度附着油脂和色素在瓶基上附着较牢固,清洗剂中需要有能够携带表面活性剂进入标签胶、强力附着油脂和色素渗透剂,使这些污垢彻底与瓶基分离

但这类渗透剂在高于临界浓度后,渗透剂自身会产生交联,失去作用,如果其为粉末状则很难溶于水,因此渗透剂必须是液态的

3.2  聚酯清洗剂包覆分散剂的研制

虽说,污垢被从废旧瓶/片基体上剥离下来,但并不意味着废瓶/片已经洗干净,因为被清洗下来的污垢在水中具有一定的沉降速度,污垢很容易二次附着在废旧瓶/片上,与片基形成范德华力,比较难以漂洗干净。必须在清洗剂中加入污垢悬浮剂,最大程度的降低污垢在清洗和漂洗过程的沉降速度。

为了解决污垢分散问题,传统清洗剂往往在清洗剂中加入三聚磷酸钠,但由于其对水中植物容易形成“蓝藻”,许多国家乃至中国都出台法规采取了限磷行动,柯拉尔公司科研人员通过合成的方法合成出有助于清洗的包覆分散剂,利用其交联作用,清洗时,待污垢乳化后,包覆分散剂形成包覆层将污垢包裹在中间,外端与水分子形成结合链,使污垢在一段时间(12小时左右)悬浮于水中间,成功的解决了污垢分散问题,同时由于渗透分散剂的生物可降解性,不会影响环境。

3.3  聚酯清洗剂碱缓蚀剂的研制

因为清洗剂需要在碱性环境下发挥功效,同时强碱有利于标签胶的脱除,尽管常温下强碱对PET损伤很小,但毕竟有损伤。为此,必须在清洗剂中引入强碱缓腐蚀剂,最大程度的降低废旧瓶/片清洗时强碱对聚酯表面的损伤。

柯拉尔公司科研人员花了两年多的时间研制出可以封端的螯合物,对PET大分子进行封端处理,使PET与NaOH反应程度极低。针对清洗瓶片质量要求的不同,清洗液中强碱量越高,清洗剂量同时增加,NaOH对PET的腐蚀程度越小,实验证明,常温清洗废PET瓶/片的PET损失可以降到0.6

3.4  聚酯清洗剂刀具耐损剂的研制

许多瓶/片清洗厂都有整瓶或大片粉碎,粉碎刀具的频繁拆装、磨损修磨是个很麻烦的问题,为了有效延长瓶片粉碎刀具的使用寿命,柯拉尔公司科研人员在金属切削液的基础上,根据PET的特点和瓶片清洗的要求,将自己合成的耐磨与抗积压合成物巧妙的引入了常温清洗剂当中,这种耐磨与抗极压合成物,既可以延长道具的使用寿命,又有助于瓶片在粉碎机中的摩擦清洗。根据废瓶的状况,使用洗瓶液的残液既可以达到要求。从一些工厂的使用情况来看,使用含有耐磨与抗积压合成物的清洗剂,刀具更换周期延长2~5倍;分碎瓶片的撕裂率下降10%左右,粉末产生率下降30%左右,而且基本消除了藏匿于瓶片缝隙的污垢。

3.5  聚酯清洗剂消泡功能的研究

表面活性剂具有起泡性能,而过多的泡沫不利于废旧瓶/片的漂洗,多数工厂使用消泡剂来消除泡沫,而多数消泡剂当中都是用硅油作为主要消泡成分。然而,此类硅油又恰恰对清洗有阻碍。柯拉尔公司科研人员利用在分散剂上接枝的方式,将泡沫控制在最低程度。

4  常温清洗剂洗净试验

仅有常温清洗剂是不够的,必须要有适应性的清洗工艺才行,为了解决这个问题,柯拉尔公司科研人员分别从清洗液配比、清洗时间、浴比、清洗器搅拌方式及转速、漂洗方式这几个方面进行了研究。

试验表明,常温清洗液中必须要加入烧碱(NaOH),才能有好的清洗效果。

本文以洗后瓶片污垢残留量”作为评判废旧瓶/片洗净程度的标准。

污垢残留量:1000克经过清洗、干燥、过筛后废旧瓶/片上未被洗净的污垢质量。

经过大量采集测试:

污垢残留量在180mg/kg左右,废旧瓶/片具有成纤性,当污垢残留量超过200mg/kg后,纤维可纺性非常差。

污垢残留量在150mg/kg左右,废旧瓶/片可以纺质量较差的三维中空短纤维。

污垢残留量在100mg/kg左右,废旧瓶/片可以纺质量要求不高的POY和的三维中空短纤维。

污垢残留量在50mg/kg左右,废旧瓶/片可以纺对颜色要求不高的POY和三维中空短纤维。

污垢残留量在30mg/kg以下,废旧瓶/片生产的纤维品质和颜色都相对较好。

4.1 清洗剂与烧碱的比例的研究

试验得出的结论,每100公斤水中,2%的清洗剂,2%的烧碱,洗后的废旧瓶/片的污垢残留量已经达到POY纺丝的要求。100公斤水中,4%的清洗剂,5%的烧碱,洗后的废旧瓶/片的污垢残留量符合FDY纤维纺丝的要求。具体数据如下表:

序号

清洗剂浓度%

烧碱浓度%

洗后瓶片污垢残留量(mg/kg

备注

1

1

1

218.2

10次平均值

2

2

1

136.3

10次平均值

3

2

2

98.4

10次平均值

4

3

2

53.4

10次平均值

5

3

3

47.6

10次平均值

6

4

2

45.2

10次平均值

7

4

3

40.7

10次平均值

8

4

4

33.3

10次平均值

9

4

5

29.4

10次平均值

说明:清洗剂浓度:清洗剂在100公斤水中的质量。烧碱浓度:烧碱在100公斤水中的质量。

4.2 常温清洗时间的研究

试验得出的结论,每100公斤水中,4%的清洗剂,5%的烧碱,单一清洗器常温清洗30分钟,洗后的废旧瓶/片的污垢残留量达到POY纺丝的要求。粗洗器常温清洗30分钟,精洗器常温清洗20分钟,洗后的废旧瓶/片的污垢残留量符合FDY纤维纺丝的要求。具体数据如下表:

序号

第一次清洗时间min

第二次清洗时间min

洗后瓶片污垢残留量(mg/kg

备注

1

10

0

203.2

10次平均值

2

20

0

105.3

10次平均值

3

30

0

87.7

10次平均值

4

10

10

91.4

10次平均值

5

20

10

81.3

10次平均值

6

20

20

44.6

10次平均值

7

30

10

46.2

10次平均值

8

30

20

29.1

10次平均值

9

30

30

28.4

10次平均值

    说明:第一次清洗时间:废旧瓶/片在第一个清洗器中的搅拌清洗时间,第二次清洗时间:废旧瓶/片在第二个清洗器中的搅拌清洗时间。

     废旧瓶/片从每个清洗器出料后,均经过带液摩擦和脱水处理。

4.3 常温清洗浴比的研究

     浴比:清洗液与被清洗物质量之比。

试验得出的结论,在6升清洗液中,清洗剂浓度4%,烧碱浓度5%,第一清洗时间30分钟,第二清洗时间30分钟,两次清洗剂清洗后均做带液摩擦、脱水处理。当浴比为清洗液:瓶片=3.33:1时,洗后的废旧瓶/片的污垢残留量已经达到POY纺丝的要求。当浴比为清洗液:瓶片=6:1时,洗后的废旧瓶/片的污垢残留量符合FDY纤维纺丝的要求。具体数据如下表:

序号

清洗液(克)

废旧瓶/片(克)

洗后瓶片污垢残留量(mg/kg

备注

1

6000

2200

231.2

10次平均值

2

6000

2000

133.1

10次平均值

3

6000

1800

100.3

10次平均值

4

6000

1600

74.1

10次平均值

5

6000

1400

56.6

10次平均值

6

6000

1200

37.3

10次平均值

7

6000

1000

28.9

10次平均值

8

6000

800

29.1

10次平均值

9

6000

600

29.4

10次平均值

    从上表可以看出,清洗浴比很低时,清洗效果不好,清洗浴比在清洗液:瓶片=6:1时,清洗效果最好,当清洗浴比再高时,清洗效果缓慢减弱。

4.4 清洗器搅拌方式及转速的研究

     清洗器的搅拌方式和转速对废旧瓶/片的洗净率影响非常大,6升清洗液中,清洗剂浓度4%,烧碱浓度5%,第一清洗时间30分钟,第二清洗时间30分钟,两次清洗剂清洗后均做脱水处理。浴比为清洗液:瓶片=6:1时,搅拌方式与搅拌转速不同时,污垢残留结果如下:

序号

搅拌方式

转速(转/分)

洗后瓶片污垢残留量(mg/kg

备注

1

45折浆

28

48.6

10次平均值

2

45折浆

47

34.2

10次平均值

3

45折浆

88

31.7

10次平均值

4

涡轮桨式

28

74.1

10次平均值

5

涡轮桨式

47

31.3

10次平均值

6

涡轮桨式

88

22.6

10次平均值

7

推进器式

28

56.3

10次平均值

8

推进器式

47

29.4

10次平均值

9

推进器式

88

17.2

10次平均值

可以看出:

45折浆搅拌在28转/分~88转/分,洗后瓶片残留量变化不是很大,但残留量也很难降的很低;

涡轮桨式搅拌在低速时,洗后瓶片残留量较高,转速越高,洗后瓶片残留量越低,当转速在88转/分时,残留量较45折浆搅拌降低较多。

推进器式搅拌在低速时,洗后瓶片残留量也不理想,转速越高,洗后瓶片残留量越低,当转速在88转/分时,污垢残留量较其他搅拌方式都要低。

4.5 常温清洗剂清洗工艺流程的研究

聚酯废旧瓶/片仅靠清洗液配比、清洗时间、浴比和搅拌器搅拌方式的正确选择是不能完全洗净聚酯废旧瓶/片的,还必须有合理的工艺流程来保障。

大量实践和实验证明:

4.5.1 适当延长清洗液对废旧瓶/片的浸泡时间,废旧瓶/片容易洗干净。

    众所周知,清洗搅拌时间越长,清洗效果越好,但搅拌清洗时间越长,电耗也越高,产量也下降。柯拉尔公司的科研人员发现只要清洗液浸润过的废旧瓶/片,静态存放12~24小时,效果也非常好;于是,有的清洗工厂在清洗器之前增加了预浸槽和过渡料仓(或过渡料池),不仅提高了清洗质量,还减少了清洗液搅拌清洗时间,提高了产能。

4.5.2 将清洗液清洗工序分为粗洗和精洗两个步骤

    废旧瓶/片未清洗之前,表面非常脏,如果在一个清洗器中清洗,由于污垢具有沉降能力,少量污垢会附着在瓶片表面,仅靠漂洗比较难以去除附着在瓶片上的污垢,而将清洗液搅拌清洗分别放在两个清洗器中进行,第一清洗器起到粗洗作用,将绝大部分污垢去除,剩下顽固污渍和沉降附着在瓶片上的污垢,则由第二清洗器完成。因此,第二清洗器起到精洗的作用。废旧瓶/片表面的污垢会大大减少。

4.5.3 脱水机和摩擦清洗机对清洗质量至关重要

进入清洗器之前的含水废旧瓶/片经过脱水处理,可使废旧瓶/片带入清洗器中的污垢量大大减少,可以保证清洗器中清洗液的浓度,也可以保障清洗浴比。

经过清洗器清洗后的废旧瓶/片经过脱水处理,可以减少清洗液的浪费,减少对漂洗水的过渡污染,不仅有利于漂洗干净,可以省水,还减少废水排放。

经过清洗器清洗后的废旧瓶/片在脱水处理之前进行带清洗液摩擦处理,可以将清洗器中未被剥离的处于松弛状态的顽固污垢摩擦下来。

4.6 漂洗方式的研究

碎瓶片经过洁净清洗后,肉眼已经较难观察到碎瓶片表面的污垢,但是表面仍然附有表面活性剂、烧碱与污垢的残留物。这些残留物对聚酯熔体的影响依然非常大,必须彻底除去。

从理论上说,水漂洗和清洗剂清洗一样重要,实验和实践证明,再好的清洗剂、再好的清洗工艺,漂洗不到位,废瓶上的污垢仍然不能有效去除。漂洗工艺不理想,水的消耗也会较大。

4.6.1最初的喷淋冲洗对漂洗质量非常重要

如同洗澡一样,首先利用初次漂洗水喷淋冲洗废旧瓶/片,可以将大量的污垢及清洗液残液冲离瓶片表面,废水不再回用。使得后道的漂洗既容易干净又省水。

4.6.2 每个漂洗槽的漂洗时间决定漂洗效果

如同清洗液清洗器一样,漂洗槽的作用就是尽可能让污垢分散在水中,没有时间的保证,漂洗效果是不会好的。每个漂洗槽的漂洗时间小于5分钟清洗效果不好,长于12分钟,清洗效果无明显提高。

4.6.3 初步漂洗后的带水摩擦清洗对提高品质很有帮助

经过喷淋冲洗、初步漂洗(粗漂洗器)8分钟左右,废旧瓶/片表面仍然附着有表面活性剂、烧碱与沉降附着在瓶片上的污垢,经过带水(精漂洗器排出水)摩擦清洗后,这些附着物的附着力变差,多数被回水冲走,经过脱水处理后,进入精漂洗器,这时废旧瓶/片表面的附着物已经很少,经过8分钟左右的洁净水精漂洗后,废旧瓶/片表面基本干净。

4.6.4 漂洗中流体流向决定瓶片品质

    大量实验结果说明:废旧瓶/片漂洗过程中漂洗水对瓶片有一定流速的冲刷,效果比仅靠蛟龙在水中搅动瓶片效果要好。让翻滚流动的相对干净水与废旧瓶/片反向运动,形成洁净水对废旧瓶/片上存在的污水进行完全冲刷,并保证冲刷后的污水与瓶片向流出,漂洗效果比污水、瓶片同向流动要好许多。

4.6.5 漂洗过程中合理的浴比同样重要

    实验和实践证明:清洗浴比很低时,清洗效果不好,清洗浴比在清洗液:瓶片=7:1时,清洗效果最好,当清洗浴比再高时,清洗效果缓慢减弱。

5  常温PET瓶片清洗剂在生产线上的应用

2015年5月,由于锅炉排污的问题,杭州华创实业有限公司开始使用HKPP8-11常温PET瓶片清洗剂,使用后认为清洗质量与热洗不相上下,纺丝后纤维颜色仍然可以做到不加荧光增白剂与大化纤相近。过滤器与组件周期也与热洗差不多。

在常温清洗“越南冷水片”和“湖北冷水片”时,常温清洗的污垢残留量较热洗要好。

在应用过程中也出现一些问题

5.1 塑料贴标签无法去除

清洗过程中发现,像“娃哈哈”、“农夫山泉”等一般的标签胶可以除去,但诸如“景天百岁山”矿泉水,高铁赠送的“5100”矿泉水等整片塑料贴标签,无法将塑料标签贴从瓶片上分离下来。由于清洗是在常温下进行的,无法使PET瓶片在玻璃化温度下发生形变,瓶片与标签之间没有缝隙,标签胶无法接触清洗液。到目前为止,这个问题一直未能解决。

5.2 清洗时泡沫较多

常温清洗废旧瓶/片初期,杭州华创实业有限公司反应泡沫太多,不利于瓶片下沉,洛阳市柯拉尔清洗材料有限公司的技术人员在反复研究试验后,研发出了既有助于清洗,又可以消泡的合成助剂,成功的解决了这一问题。

5.3 日本毛片的清洗

2015年6月,宁波大发化纤有限公司开始试用常温清洗剂清洗日本进口毛片,效果也能达到热洗的效果。

6  新型清洗剂的研发与展望

废聚酯清洗仅仅提高产品质量是不够的,好的清洗剂应该是清洗废聚酯时,使用安全、生产综合成本低、生产消耗少、排污少、浪费资源少、污水对人体环境无影响等。

洛阳市柯拉尔清洗材料有限公司的研发人员在开发出废PET常温清洗剂的基础上,又开发出桶装油瓶(油壶料)清洗剂,已得到成功的应用。

研发人员正在开发的品种有:

1)进一步降低废聚酯清洗生产成本的易剥离、速漂常温清洗剂;

2)省水的废旧瓶/片常温干洗清洗剂;

3)废旧瓶/片喷淋清洗剂;

4)废聚酯超声波清洗剂;

5)油污中油脂可再生型清洗剂。

7 结束语

废旧瓶/片清洗剂的逐渐升级,使得再生聚酯的品质越来越好。新型清洗剂的应用并不是人们想象当中的价格昂贵,不敢使用,新型清洗剂由于成本的原因,在价格上往往高于传统清洗剂,但新型清洗剂在降低物耗、节约能源、提高产品质量等方面,恰恰能够大大降低生产成本,提升产品的售价。实践证明:废旧瓶/片清洗采用新技术、新工艺的再生涤纶工厂,从原料清洗到纺丝出成品,不仅产品质量大大提高,生产成本也较大幅度的降低。

废旧瓶/片清洗是一个系统工程,仅依靠清洗剂是不能保证清洗质量的,必须有合理的工艺,完备的装备,有序的管理,好的生产理念。

我们的责任告诉我们:不能仅把废旧瓶/片清洗当成垃圾处理,废旧瓶/片清洗就是再生涤纶原料的生产阶段。我们一定要把废旧瓶/片清洗当成聚酯切片来做才行。

作者简介:

田崇著                                汉族      19615月出生

高级工程师                    硕士

籍贯:湖南省隆回县

1985年毕业于陕西省理工学院物理系,曾任河南洛阳南峰聚酯有限公司副总经理,中国纺织科学研究院聚友化工有限公司副总工程师,江苏宝生聚酯科技有限公司总经理,现任洛阳市柯拉尔清洗材料有限公司总经理

工作单位:洛阳市柯拉尔清洗材料有限公司

通讯地址:洛阳市老城区营庄工业园

邮编:471002                    电话:0379-63380727

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