聚烯烴的加工在很大程度上解決了這一回收任務(wù)。目前，市場上有很多可行的理念可用于完成聚烯烴的回收并產(chǎn)生高質(zhì)量的粒子，PET回收的狀況則有所不同。通常來說，聚烯烴解決方案并不適用于PET的特殊性能。    

聚酯原料的問題之一是其分子對濕度有著巨大的親和力，這一點(diǎn)表現(xiàn)在它在擠出機(jī)里加工時(shí)的分子鏈會(huì)變短（水解），這顯著降低了聚合物的機(jī)械性能。當(dāng)使用瓶片之時(shí)，由德國巴特恩豪森的格諾斯塑料技術(shù)有限公司提供的多旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)（MRS），被證明是解決這一問題的有效方法。利用超大的聚合物表面和簡易的真空裝置，積聚的水分在擠出工藝中被排出并使降解過程逆轉(zhuǎn)。

在PET薄膜的熱成型過程中，通常采用成熟的工藝研磨沖壓廢料并立刻將其投入工藝。較低的特性粘度（IV）值（IV值決定了成品的物理和機(jī)械性能）可通過高IV值材料（如：瓶片、高IV碎片等）進(jìn)行補(bǔ)償。

但是，如果是由PET制成的雙軸取向薄膜或纖維，其廢料的再加工則變得更加困難，這主要由廢料超低的體積密度造成。廢料的體積密度通常低于100克/升，因此它們在重新回到擠出機(jī)（圖1）時(shí)存在很大的困難。

圖1 典型的纖維回收廢料（圖片來源：格諾斯）

這些工業(yè)廢料包括雙軸取向PET薄膜或纖維，它們不采取額外的措施就無法通過擠出工藝進(jìn)行加工。

這兩種廢料**先被粉碎，直至適合加料為止。多種機(jī)器概念均適用于該工藝步驟。

用粉碎機(jī)或切碎機(jī)進(jìn)行初步粉碎

粉碎方法之一是使用粉碎機(jī)。粉碎機(jī)可裝載整包可回收材料并粉碎纖維或薄膜。適用于該任務(wù)的粉碎機(jī)應(yīng)配備一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，其上裝有多個(gè)刀片并在旋轉(zhuǎn)過程中朝向固定的刃口。

該機(jī)器通常還配備一個(gè)液壓推桿，用于將進(jìn)給的廢料壓在轉(zhuǎn)子上，從而調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的產(chǎn)量（圖2）。該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和圓周速度往往較低，從而將聚合物的熱應(yīng)力限定在一定范圍內(nèi)。

圖2 粉碎機(jī)（WLK 1500單軸粉碎機(jī)）可用于粉碎整包材料（圖片來源：Weima）

裝置的堅(jiān)固性是該方法的另一大特點(diǎn)——機(jī)器裝滿料也可正常啟動(dòng)，即使大塊的廢料也可順利粉碎而不造成重大損傷。因此，清洗料也可用作進(jìn)料（圖3）。

圖3 粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子：選用法奧迪抗磨損焊條的F型轉(zhuǎn)子（圖片來源：Weima）

粉碎之后的下一道工序通常是篩選——它們決定了停留時(shí)間以及卸料的大小。顆粒大小為40毫米或以上的料粒較為適合運(yùn)輸。

切碎機(jī)帶來更干凈的切口。它們也通過轉(zhuǎn)子工作，但旋轉(zhuǎn)速度和圓周速度更高，并且沿著固定的刀片切割進(jìn)料（圖4和圖5）。這些機(jī)器均配備自動(dòng)給料裝置，因此長纖維或薄膜在進(jìn)料之前**被分成小份。機(jī)器在粉碎倉裝滿料的情況下無法啟動(dòng)，而加入水口料則會(huì)導(dǎo)致刀片損壞。此外，細(xì)切賦予材料更佳的給料能力，從而為后續(xù)加工帶來更多優(yōu)勢。盡管大小固定，該方法仍可能出松散的料粒。

圖4 切碎機(jī)用于初步粉碎（圖片來源：Herbold Meckesheim）

通過這種方法制備的料粒既可直接加入擠出機(jī)也可在后續(xù)工藝步驟中進(jìn)行壓制。完成這道工序也有兩種不同的方法。

圖5 切碎機(jī)轉(zhuǎn)子（圖片來源：Herbold Meckesheim）

團(tuán)塊或粒料進(jìn)料

在團(tuán)塊的情況下，料粒通常會(huì)在螺塞的幫助下進(jìn)入旋轉(zhuǎn)料盤和靜止料盤之間的間隙。摩擦熱將熔化并壓制材料。該方法的缺點(diǎn)之一是可能會(huì)產(chǎn)生較高的熱應(yīng)力，從而對分子量以及PET的機(jī)械性能產(chǎn)生不良影響。

料粒的表現(xiàn)形式基本與其在配備剪切攪拌器的大型容器里時(shí)無異，而聚合物的熱應(yīng)力則可能導(dǎo)致黃度指數(shù)的增加和分子量的降低。這也是為什么團(tuán)塊通常與聚烯烴組合使用，因?yàn)樗鼈冊诖蠖鄶?shù)情況下無法為PET的特殊性能留出足夠的余量。

邊料回收廠的制粒過程則溫和得多。首先，進(jìn)料通過特制的帶孔模具進(jìn)行擠壓和壓制。在這一工藝過程中，易于加料和加工的新料粒從加料性能差的原始粒料中產(chǎn)生。這一工藝步驟也適用于在后續(xù)擠出工序中向纖維或薄膜廢料中加入瓶片、新塑料、添加劑或類似組分的情況。

如果無需添加助劑，那么粒料或碎片不能在螺塞等壓制單元的輔助下直接加入擠出機(jī)也就毫無道理。大量料粒完成了壓制，并且排出空氣，同時(shí)還為擠出機(jī)提供了加工所需的體積密度。

通過格諾斯MRS擠出機(jī)加工纖維廢料不僅具有排出吸附水分的優(yōu)點(diǎn)，而且不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的分子降解現(xiàn)象。紡紗廠使用的紡絲油和其它添加劑也在脫氣階段被除去。

*終的熔化物可在后續(xù)的擠出工藝中過濾掉12微米以下的顆粒，從而使生成的顆粒在紡紗廠工藝中直接再次使用。

MRS擠出概念

MRS擠出機(jī)可直接加工非結(jié)晶聚酯粒料而無需預(yù)干燥，但它需要在擠出過程中多次擴(kuò)大聚合物表面并迅速更換，從而為揮發(fā)性物質(zhì)的釋放提供可用的新表面。

MRS擠出機(jī)基本上是一個(gè)帶有特殊脫氣區(qū)的單螺桿擠出機(jī)。聚合物熔流被裝入一個(gè)龐大的旋轉(zhuǎn)式單螺桿套筒（圖6）。套筒內(nèi)有八個(gè)鉆孔，其中的進(jìn)料螺桿沿著旋轉(zhuǎn)軸沿線分布。

圖6 多旋轉(zhuǎn)階段（上）以及多旋轉(zhuǎn)階段和卸料螺桿的過渡（下）

這些螺桿經(jīng)由環(huán)形齒輪驅(qū)動(dòng)。它們在擠出機(jī)料筒相反的方向上打開旋轉(zhuǎn)的圓形路徑，從而不成比例地增強(qiáng)了熔體的表面交換效果。

這些位于多旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)套筒里的料筒在外部區(qū)域打開約30%，從而確保了熔體的**路徑并且順利進(jìn)行脫氣。由于與熔體接觸的所有表面的溫度均易于控制，熔體的目標(biāo)溫度控制也成為可能。

利用專有的多軸剖面，擠出套筒帶來了超大的聚合物表面以及***的脫氣性能（即使真空度僅為20-40毫巴）。因此，它能夠?qū)λ趾扛哌_(dá)為1%的未干燥瓶片或料粒進(jìn)行加工。

該脫氣技術(shù)的基本配置基于單螺桿健全而又成熟的概念。多軸剖面有八個(gè)同軸排列的單螺桿擠出機(jī)。因此，MRS擠出機(jī)避免了多軸螺桿概念的諸多問題——由于齒輪間隙小螺桿更為敏感的問題。

MRS技術(shù)的其他優(yōu)勢還包括聚酯***除濕和恒定的特性粘度。

通過利用多旋轉(zhuǎn)元件，可用于脫氣的表面比市場上常見的擠出系統(tǒng)表面大許多倍。例如，用MRS技術(shù)產(chǎn)生的熔體交換表面與同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿相比大了約25倍（圖7）。

圖7 排氣性能（圖6-8由格諾斯提供）

該材料經(jīng)過仔細(xì)加工，因此成品具有極高的質(zhì)量，如就黃度指數(shù)而言。

與其他多軸技術(shù)相比，MRS的迷人之處還在于其緊湊和強(qiáng)大的配置。旋轉(zhuǎn)螺桿通過單獨(dú)的軸承運(yùn)行，類似于具有多個(gè)單螺桿的套筒。

脫氣技術(shù)采用模塊化設(shè)計(jì)。憑借出色的效率，它能夠**適應(yīng)各個(gè)作業(yè)的需求。MRS的不同模塊的長度和配置均可以更改。

排氣區(qū)粘度的增加可通過不同的真空度進(jìn)行影響和控制。**壓力對所得粘度的影響非常顯著。**壓力降低時(shí)，成型之前的熔體粘度增加非常明顯。

在線粘度測量

憑借熔體壓力和溫度傳感器的巧妙互連，當(dāng)熔流和幾何結(jié)構(gòu)已知時(shí)，液體的流動(dòng)阻力以及材料的動(dòng)態(tài)粘度也得以確定。這是測量聚合物平均分子量的方法之一，從而表征出其機(jī)械性能，如彈性和拉伸性能。

在線粘度計(jì)VIS專為在線測量熔體粘度而設(shè)計(jì)。在高精度耐壓齒輪泵的幫助下，從主熔體通道取出一小部分聚合物熔流，隨后打到高精度加工出的狹縫毛細(xì)管中。熔體溫度和熔體壓力（兩個(gè)地方的測量數(shù)值）均被記錄下來。根據(jù)內(nèi)部計(jì)算，在線粘度計(jì)記錄了代表性的剪切速度和相應(yīng)的代表性的粘度值。

熔體通道可根據(jù)客戶的規(guī)格要求設(shè)計(jì)為0.5-2毫米。完整的機(jī)器單元包括泵驅(qū)動(dòng)、泵、壓力傳感器、溫度傳感器和控制器。工藝參數(shù)、評(píng)測結(jié)果和顯示畫面既可在易于操作的觸摸面板上進(jìn)行設(shè)置，也可集成到現(xiàn)有的控制器里。

圖8 在線粘度計(jì)VIS的技術(shù)配置

通過利用在線粘度計(jì)VIS，即使輸入條件（濕度）在聚酯加工期間不斷變化，熔體質(zhì)量也可保持在極小的公差范圍內(nèi)。當(dāng)粘度在壓力和溫度傳感器的輔助下被記錄下來之后，位于排氣區(qū)的真空也經(jīng)過調(diào)節(jié)以保持成品的性能（粘度、分子量以及機(jī)械性能等）（圖8）。

熔體過濾

加工回收廢料時(shí)，過濾是保證質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要因素。格諾斯旋轉(zhuǎn)過濾系統(tǒng)完全自動(dòng)工作，以恒定的壓力和工藝帶來純凈的高品質(zhì)熔體。

旋轉(zhuǎn)過濾系統(tǒng)基本上由三部分組成——入口塊、出口塊以及兩者之間的旋轉(zhuǎn)過濾盤。密封件是一個(gè)金屬對金屬的密封件，金屬表面非常堅(jiān)固平坦。所有與熔體接觸的部件均完全密封，以杜絕環(huán)境的影響，如氧氣等。

沿著熔體通道移動(dòng)的過濾元件在過濾盤上同軸排列。當(dāng)塑料熔體流經(jīng)濾網(wǎng)時(shí)，污物顆粒沉積于其上，同時(shí)壓差略有增加?？刂破鲗毫ι仙a(chǎn)生反應(yīng)并在必要時(shí)將過濾盤推進(jìn)約1°。因此，當(dāng)變臟的濾網(wǎng)不斷移出熔體通道時(shí)，全新的濾網(wǎng)被不斷移入熔體通道，而無需頻繁更換濾網(wǎng)。該方法使過濾系統(tǒng)一直在恒定的工藝和壓力下進(jìn)行工作。過濾器（ΔP）的壓差變化**為2巴（圖9）。

圖9 旋轉(zhuǎn)式過濾系統(tǒng)RSFgenius的技術(shù)配置（圖片來源：格諾斯）

變臟的過濾元件在重新進(jìn)入熔體通道之前已經(jīng)過清潔。它采用高壓連續(xù)自潔的方式除去污垢。為了做到這一點(diǎn)，已過濾的熔體被慢慢地運(yùn)出過濾系統(tǒng)的卸料通道并裝入一個(gè)液壓操作的注射容器，隨后在約30-80巴的高壓條件下從后面穿過過濾盤和過濾元件并射入入口塊，**以可控的方式從那里移除。在不同的情況下，通常只有一小部分（約1%的篩面）能夠清洗干凈，因而需要固定的高脈沖用于清潔。

圖10 配備多旋轉(zhuǎn)擠出機(jī)、旋轉(zhuǎn)式過濾系統(tǒng)RSFgenius和在線粘度計(jì)VIS的MRS擠出系統(tǒng)（圖片來源：格諾斯）

這種工作方式能夠完全清潔過濾元件。根據(jù)過濾精度的不同，這些元件還能夠重復(fù)使用高達(dá)400次，即長達(dá)1個(gè)月的全自動(dòng)過濾而無需任何勞工投入（圖10）。

工業(yè)廢料回收

格諾斯工業(yè)廢料回收的一個(gè)重要元素是結(jié)合MRS擠出機(jī)的單一組件的模塊化配置（圖11）。集成了**組合的各種模塊均通過同一平臺(tái)進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)不同的進(jìn)料產(chǎn)品和需求概況，粉碎、擠壓和擠出單元被集成在一個(gè)系統(tǒng)里，從而為用戶提供*優(yōu)的系統(tǒng)解決方案。

圖11 模塊化工業(yè)廢料回收概念（圖片來源：格諾斯）

擠出工藝完成后，可根據(jù)產(chǎn)量的不同以簡易拉條切粒、水下拉條切?；蛩虑辛５姆绞綄⑷垠w加工成料粒。通過添加廢料、其它基礎(chǔ)材料、添加劑或母料等方案直接薄膜也成為可能。無論是造粒系統(tǒng)還是完整的薄膜線均為“交鑰匙”解決方案。格諾斯曾與**的系統(tǒng)工程師在加工熔體纖維（無紡布、BCF、短纖維等）領(lǐng)域合作多年，他們還可以將可回收擠出系統(tǒng)集成到現(xiàn)有的纖維系統(tǒng)里以提供***的解決方案。

圖12 工業(yè)廢料的擠出工藝鏈（圖片來源：格諾斯）

模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢顯而易見：用于擠出機(jī)進(jìn)料的**工藝適用于各種廢料。MRS能夠去除水分、紡絲油或其他附著的揮發(fā)性成分和固體污染物。10微米以下的物質(zhì)也在后續(xù)的過濾過程中被除去，因此其所產(chǎn)生的熔體的性能幾乎與新產(chǎn)品一致（圖12）。