關于非織造布邊料廢料回收利用的探討

羅小芹 (廣東職業(yè)技術學院，佛山，528000)

在非織造布生產中，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)利用能降低生產成本，且不會影響產品的質量和使用性能，但超量回收會給生產和產品帶來較大的影響。本文以小螺桿回收方案為例，探討邊料和廢料的回收對生產工藝、設備和產品質量的影響。

1 回收邊料廢料的意義

在非織造布生產過程中，所耗用的原材料及能源的成本等幾乎占產品制造成本的70%以上。要降低生產成本，必須提高原材料的利用率。例如，某有效幅寬為3.2 m(包括虛邊在內的全幅寬約為3.4 m) 的紡黏/熔噴/熔噴/熔噴/紡黏(SMMMS)生產線，以聚丙烯(PP)為原料生產復合非織造布，其產生的邊料一般占原料總量的6%～12%。假如該生產線的月產能為500 t，則每月產生的邊料重量為30～60 t，按每噸原料12 000元計算，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。

對生產過程必然產生的邊料和廢料進行適當?shù)幕厥蘸脱h(huán)再利用，對產品的質量、工藝和設備等不會造成很大的影響，且可以提高資源利用率和經濟效益。目前許多生產線配套了非織造布的邊料即時回收系統(tǒng)。如上述有效幅寬3.2 m的SMMMS生產線，在保證生產設備、工藝與產品質量穩(wěn)定的前提下，一般每個班次(8 h)的平均回收量可達1.5 t，則每月的回收量達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)再利用也會給工藝、設備和產品質量帶來不利影響，尤其是超量回收時影響更大，因此必須注意控制回收物料的質和量。

2 回收邊料廢料的常用方案

目前非織造企業(yè)進行邊料和廢料回收的方案較多，如小螺桿回收、造?；厥?、壓片回收和綜合回收等，每種回收方法都有其各自的特點及適用范圍，企業(yè)一般會根據實際情況選用不同的回收方案。其中，利用小螺桿進行回收處理的方案應用較為廣泛，本文主要針對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，最重要的設備是小螺桿擠壓機。由于小螺桿的轉動，回收的布料沿著螺槽向前運動，在螺桿套筒外側安裝有加熱元件，通過套筒將熱量傳遞給布料;同時，螺桿內布料的摩擦、擠壓和剪切，會產生一定的機械能并轉化成熱能。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主螺桿擠壓機的壓縮段，與原料切片熔體相混合;再經過計量段到達熔體過濾器、計量泵、紡絲箱體、牽伸系統(tǒng)、成網系統(tǒng)、軋機系統(tǒng)和卷繞系統(tǒng)等，最終生產出客戶所需要的產品。

邊料回收系統(tǒng)的流程是：在非織造布生產線的自動卷繞機上一般都帶有縱切刀，將產品兩邊的邊料切除，切下的布卷落入與風機出口的文丘里管連接的軟管中，輸送切邊的風機安裝在卷繞機旁的底面上，風機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的鋼平臺上，在送邊料風管出口前的底部開孔引出布邊，并將布邊送到喂入裝置，進入回收螺桿擠壓機，邊料在回收螺桿內加熱熔融后送入主螺桿與原料熔體混合，然后進入紡絲系統(tǒng)。

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

4 邊料廢料回收對設備與工藝的影響

4.1 影響正常紡絲

當回收的物料再經過一次(或二次)加熱熔融后，聚合物的熔融指數(shù)會有所增加，其增加值可達10%及以上;當回收量較大時，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產生明顯的差異。聚合物的熔融指數(shù)和熔體流變性能的變化會對工藝過程的穩(wěn)定性產生負面的影響，容易出現(xiàn)熔體滴落和斷絲現(xiàn)象，導致網帶被污染或發(fā)生纏壓輥而停機。

4.2 影響螺桿工作

當物料回收量超過一定比例后，會引起主螺桿平均轉速明顯下降，隨著回收量的變化，會造成主螺桿熔體壓力波動。當回收量突然從最大值急劇減少時，如果此時主螺桿已在接近最高轉速狀態(tài)運行，當超過設定時間仍無法恢復正常壓力時，主螺桿就會發(fā)生“跳?！?。即使機器沒有“跳?！?如應急轉為"手動"控制)，但較長時間的壓力大幅度波動，將會造成噴絲板出絲量發(fā)生變化，從而影響產品的均勻度。

若回收物料中混雜金屬硬物，有可能損壞機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，主螺桿內的熔體會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，不可避免地會存在較多的雜質。當雜質進入系統(tǒng)后，會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兩側的壓差變化較快，過濾精度隨之下降，會有更多的雜質“漏網”進入到下游的熔體通道，使噴絲板組件中濾網的堵塞速度加快，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范圍內變動，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，熔體的密度會變大。在摻入比例較大時，如果仍按原來工藝設定的紡絲泵轉速進行生產，則產品的面密度會增大;如果調整紡絲泵轉速，則必須綜合考慮對產品的厚度、密度和透氣性等性能的影響。

5 邊料廢料回收對產品質量的影響

5.1 影響產品物理性能

使用回收物料后，產品的物理性能會發(fā)生變化，最明顯的是拉伸斷裂強力變小，這是由于聚合物經過多次熔融后發(fā)生降解所致。對這類易降解的產品，最好使用小螺桿擠壓機直接回收布料，而不用造?；厥樟?，因為造粒回收的原料又多了一次降解。另外，聚合物降解后相對分子質量降低，流動性變好，更有利于纖維的拉伸，產品的手感會變得更柔軟。因此，在生產對強力要求較高及對手感要求硬挺的產品時，要盡量控制回收量，或暫時停止超量回收，特別注意不要使用含有填充劑的回收物料。

5.2 影響產品主體顏色

使用回收物料會對非織造布產品的顏色產生影響，當投入回收物料的顏色與在線產品的顏色存在差異時，必然產生色差。即使回收物料與在線產品的顏色相同，但對一些熱穩(wěn)定性較差的著色劑，由于經過多次加熱熔融，其色調也有可能產生變化，仍會對產品的主體顏色產生影響，從而會影響產品的正常使用。

5.3 影響產品的環(huán)保和生態(tài)安全性

對用于加工衛(wèi)生、醫(yī)療制品的非織造布，要根據產品的不同用途來評估由邊料和廢料回收帶來的風險。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，都會影響產品應用性能及環(huán)保、生態(tài)安全性。

6 SMMMS復合非織造布生產線回收物料量的控制

當人們對SMMMS生產技術不完全掌握時，許多企業(yè)對含有高熔融指數(shù)的熔噴層產品的回收有疑慮，擔心熔噴層的高熔融指數(shù)原料進入紡絲系統(tǒng)后對設備、工藝與產品質量造成影響。在不斷的研究和實踐中，證實了高熔融指數(shù)的原料在進入螺桿擠壓機熔融后并不是獨立存在的，而是分散在正常的熔體中，除了會使熔體的流動指數(shù)稍微變大之外，對紡絲過程的影響不大。同時，在SMMMS生產線的邊料中，熔噴原料所占的比例很小。通過計算可知，在以PP為原料的幅寬3.2 m的SMMMS生產線中，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”回收到生產線的一個紡黏系統(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。因此，SMMMS復合非織造布生產線進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生產線的邊料與正品的比例僅為8%～10%，當系統(tǒng)以20%的比例進行回收時，不僅能處理全部邊料，還有12%的剩余能力“消化”生產過程中形成的其他不良品。因此，回收系統(tǒng)能夠處理生產過程中形成的全部可回收物料。當然，生產線或紡絲系統(tǒng)的回收能力與回收螺桿擠壓機的螺桿直徑、長徑比、轉速，以及驅動功率、加熱功率有關。螺桿的直徑越大和長徑比越大，轉速越高，驅動功率和加熱功率越大，則回收能力越大。實際的回收量則要根據產品的質量與工藝要求決定。