关于非织造布边料废料回收利用的探讨

罗小芹 (广东职业技术学院，佛山，528000)

在非织造布生产中，边料和废料在原材料的消耗中占一定的比例。适度的回收及循环利用能降低生产成本，且不会影响产品的质量和使用性能，但超量回收会给生产和产品带来较大的影响。本文以小螺杆回收方案为例，探讨边料和废料的回收对生产工艺、设备和产品质量的影响。

1 回收边料废料的意义

在非织造布生产过程中，所耗用的原材料及能源的成本等几乎占产品制造成本的70%以上。要降低生产成本，必须提高原材料的利用率。例如，某有效幅宽为3.2 m(包括虚边在内的全幅宽约为3.4 m) 的纺黏/熔喷/熔喷/熔喷/纺黏(SMMMS)生产线，以聚丙烯(PP)为原料生产复合非织造布，其产生的边料一般占原料总量的6%～12%。假如该生产线的月产能为500 t，则每月产生的边料重量为30～60 t，按每吨原料12 000元计算，折合金额约为36万～72万元。因此，边料和废料的回收利用就显得尤为重要。

对生产过程必然产生的边料和废料进行适当的回收和循环再利用，对产品的质量、工艺和设备等不会造成很大的影响，且可以提高资源利用率和经济效益。目前许多生产线配套了非织造布的边料即时回收系统。如上述有效幅宽3.2 m的SMMMS生产线，在保证生产设备、工艺与产品质量稳定的前提下，一般每个班次(8 h)的平均回收量可达1.5 t，则每月的回收量达135 t，可使企业大大提高原料的利用率。

但是，边料和废料的回收和循环再利用也会给工艺、设备和产品质量带来不利影响，尤其是超量回收时影响更大，因此必须注意控制回收物料的质和量。

2 回收边料废料的常用方案

目前非织造企业进行边料和废料回收的方案较多，如小螺杆回收、造粒回收、压片回收和综合回收等，每种回收方法都有其各自的特点及适用范围，企业一般会根据实际情况选用不同的回收方案。其中，利用小螺杆进行回收处理的方案应用较为广泛，本文主要针对小螺杆回收方案展开讨论。

3 小螺杆回收系统概述

在小螺杆回收方案中，最重要的设备是小螺杆挤压机。由于小螺杆的转动，回收的布料沿着螺槽向前运动，在螺杆套筒外侧安装有加热元件，通过套筒将热量传递给布料;同时，螺杆内布料的摩擦、挤压和剪切，会产生一定的机械能并转化成热能。上述两方面提供的热量使回收的布料在小螺杆中初步熔融;然后，初步熔融的回收物料熔体到达主螺杆挤压机的压缩段，与原料切片熔体相混合;再经过计量段到达熔体过滤器、计量泵、纺丝箱体、牵伸系统、成网系统、轧机系统和卷绕系统等，最终生产出客户所需要的产品。

边料回收系统的流程是：在非织造布生产线的自动卷绕机上一般都带有纵切刀，将产品两边的边料切除，切下的布卷落入与风机出口的文丘里管连接的软管中，输送切边的风机安装在卷绕机旁的底面上，风机出口文丘里管将布边吸到输送管中并送到安装螺杆挤压机的钢平台上，在送边料风管出口前的底部开孔引出布边，并将布边送到喂入装置，进入回收螺杆挤压机，边料在回收螺杆内加热熔融后送入主螺杆与原料熔体混合，然后进入纺丝系统。

在SMMMS生产线中，一般会在纺黏系统配置一台回收小螺杆挤压机，这样既便于把从卷绕机切出的边料送至小螺杆(距离最短)，又可以将由于回收不当而造成断丝、滴落熔体而污染网带的风险降至最低。当有多台回收设备可供选择时，如果回收物料的量不多，则以用最下游的一台螺杆挤压机回收较好，能耗较低，工作量也较小。

4 边料废料回收对设备与工艺的影响

4.1 影响正常纺丝

当回收的物料再经过一次(或二次)加热熔融后，聚合物的熔融指数会有所增加，其增加值可达10%及以上;当回收量较大时，二次(或三次)熔融后的熔体与新的原料熔体在流变性能上会产生明显的差异。聚合物的熔融指数和熔体流变性能的变化会对工艺过程的稳定性产生负面的影响，容易出现熔体滴落和断丝现象，导致网带被污染或发生缠压辊而停机。

4.2 影响螺杆工作

当物料回收量超过一定比例后，会引起主螺杆平均转速明显下降，随着回收量的变化，会造成主螺杆熔体压力波动。当回收量突然从最大值急剧减少时，如果此时主螺杆已在接近最高转速状态运行，当超过设定时间仍无法恢复正常压力时，主螺杆就会发生“跳停”。即使机器没有“跳停”(如应急转为"手动"控制)，但较长时间的压力大幅度波动，将会造成喷丝板出丝量发生变化，从而影响产品的均匀度。

若回收物料中混杂金属硬物，有可能损坏机器或堵塞回收螺杆的熔体通道，使熔体压力升高;或使回收熔体注入口的止逆阀失效，主螺杆内的熔体会逆向从主螺杆倒流到回收螺杆，并从入料口溢出来，使回收螺杆无法正常工作。

4.3 缩短熔体过滤器与喷丝板的使用周期

在回收的物料中，不可避免地会存在较多的杂质。当杂质进入系统后，会缩短熔体过滤器的使用周期。采用回收方案后，由于熔体过滤器滤网两侧的压差变化较快，过滤精度随之下降，会有更多的杂质“漏网”进入到下游的熔体通道，使喷丝板组件中滤网的堵塞速度加快，使纺丝异常，最终缩短纺丝板的使用周期。

4.4 影响纺丝工艺的计算

如果回收物料中含有填充剂，如碳酸钙，其密度为2.93 g/cm3，随回收比例不同，制成的填充母粒的密度在1.80～2.26 g/cm3范围内变动，比普通PP切片的密度(0.91 g/cm3)大很多。掺入这类回收物料时，熔体的密度会变大。在掺入比例较大时，如果仍按原来工艺设定的纺丝泵转速进行生产，则产品的面密度会增大;如果调整纺丝泵转速，则必须综合考虑对产品的厚度、密度和透气性等性能的影响。

5 边料废料回收对产品质量的影响

5.1 影响产品物理性能

使用回收物料后，产品的物理性能会发生变化，最明显的是拉伸断裂强力变小，这是由于聚合物经过多次熔融后发生降解所致。对这类易降解的产品，最好使用小螺杆挤压机直接回收布料，而不用造粒回收料，因为造粒回收的原料又多了一次降解。另外，聚合物降解后相对分子质量降低，流动性变好，更有利于纤维的拉伸，产品的手感会变得更柔软。因此，在生产对强力要求较高及对手感要求硬挺的产品时，要尽量控制回收量，或暂时停止超量回收，特别注意不要使用含有填充剂的回收物料。

5.2 影响产品主体颜色

使用回收物料会对非织造布产品的颜色产生影响，当投入回收物料的颜色与在线产品的颜色存在差异时，必然产生色差。即使回收物料与在线产品的颜色相同，但对一些热稳定性较差的着色剂，由于经过多次加热熔融，其色调也有可能产生变化，仍会对产品的主体颜色产生影响，从而会影响产品的正常使用。

5.3 影响产品的环保和生态安全性

对用于加工卫生、医疗制品的非织造布，要根据产品的不同用途来评估由边料和废料回收带来的风险。如回收物料中含有阻燃整理剂、禁用染料、重金属、含量很高的填充剂等，都会影响产品应用性能及环保、生态安全性。

6 SMMMS复合非织造布生产线回收物料量的控制

当人们对SMMMS生产技术不完全掌握时，许多企业对含有高熔融指数的熔喷层产品的回收有疑虑，担心熔喷层的高熔融指数原料进入纺丝系统后对设备、工艺与产品质量造成影响。在不断的研究和实践中，证实了高熔融指数的原料在进入螺杆挤压机熔融后并不是独立存在的，而是分散在正常的熔体中，除了会使熔体的流动指数稍微变大之外，对纺丝过程的影响不大。同时，在SMMMS生产线的边料中，熔喷原料所占的比例很小。通过计算可知，在以PP为原料的幅宽3.2 m的SMMMS生产线中，熔喷原料在"边料"中所占的比例小于14%(在合格的正品中比例一般为20%～30%)。全部“同步”、“在线”回收到生产线的一个纺黏系统中，其熔喷原料占全部原料的比例仅为2.9%，与一般的色母粒的加入量相当。因此，SMMMS复合非织造布生产线进行边料在线回收是可行的。

一般以PP为原料的幅宽3.2 m的SMMMS生产线的边料与正品的比例仅为8%～10%，当系统以20%的比例进行回收时，不仅能处理全部边料，还有12%的剩余能力“消化”生产过程中形成的其他不良品。因此，回收系统能够处理生产过程中形成的全部可回收物料。当然，生产线或纺丝系统的回收能力与回收螺杆挤压机的螺杆直径、长径比、转速，以及驱动功率、加热功率有关。螺杆的直径越大和长径比越大，转速越高，驱动功率和加热功率越大，则回收能力越大。实际的回收量则要根据产品的质量与工艺要求决定。