再生聚酯纤维（共8篇）
再生聚酯纤维 篇1
国际油价的“断崖式”暴跌,让自2012年以来价格就已经跌跌不休、本就压力重重的再生聚酯纤维行业再度雪上加霜。
我国再生聚酯纤维行业近几年不仅在产业规模上突飞猛进,技术提升也非常明显。然而,在产能过多、原生聚酯价格下降等因素的带动下,再生聚酯行情不振已经快3年。目前来看,仅再生中空纤维行情较好,而整体行情未来走势依然不明朗。
几年前,放慢投产脚步、避免价格战的呼声在这个行业已经不绝于耳。如今,在油价大跌的推波助澜下,行业调整势必加剧。但从长远看,由油价大跌引发的激烈竞争和新一轮洗牌,对于行业准入门槛较低的再生聚酯纤维行业的调整未必不是件好事。常规产品价格优势丧失,再生三维短纤利润提升及原油价格暴跌导致原生聚酯纤维价格下跌,2014年总体跌幅达到15%左右。这种大幅下跌导致原生原料价格下跌空间较大,如原料乙二醇价格跌幅达21%,PTA价格下跌32%。在弱势需求下,对于原生纤维来说,支撑价格的关键———原料成本也失去了力度。
而原生纤维价格下跌带来的市场挤压,势必拉低再生纤维的价格。原因在于,在下游需求同样不振的情况下,再生纤维由于主要原料———瓶片的对外依存度较大,价格下降比较困难,导致其相对于原生纤维的价格优势几乎已经没有。甚至,其主要原料瓶片的价格一度还出现比切片价格更贵的情况,这使再生纤维行业遭遇“面粉比面包还贵”的局面,行业面临沉重压力。
海盐海利环保纤维有限公司副总经理方叶青表示,行业利润目前遭到挤压,企业目前主要承受着库存损失。不过,企业并不是一点机会也没有,方叶青预测,未来瓶砖价格将进一步下降,尤其是从国外进口的瓶砖价格将下降,这将会给再生聚酯纤维提供一定的利润空间。
华瑞信息再生聚酯分析师陈应元分析,目前再生聚酯行业处于亏损500元/吨的水平,从2014年12月原油暴跌以来, 再生聚酯中长丝品种价格跌幅最大,从8 100元/吨降到6 650元/吨。
福建百川资源再生科技有限公司董事长张飞鹏表示,整个行业内停产减产的企业不少。多家企业已经放假,相比往年,提前了10~20天。
从2012年起, 再生聚酯纤维行业价格振荡走低,业内一直等行情反转,不曾想又遭遇原油价格急速下滑的重创。有企业表示,之前也碰到过原油价格下跌的情况,原生与再生价格接近的情况也时有发生。只是这次情况突然,而且前景不明朗,使得业内焦虑情绪蔓延。如果这种局面持续时间较长,“原生好用价格又与再生没差别的话 , 再生也就没必要生产了。”不过,中国化学纤维工业协会的有关人士表示,原油价格下跌还要一分为二看:对常规再生产品来说利空,而对差别化、功能性产品来说,因为其个性化、反应快、需求量小、服务好、品质高等特点,产品价格变化不大,原料价格的下跌会使企业挣得额外利润。
再生聚酯化纤主要分为再生棉型短纤、再生三维短纤和再生长丝。再生三维短纤就是赢利能力较强的品种代表。其价格表现相对坚挺,在去年原料价格下跌后,利润空间反而增大。
从长期来看,多家被采访企业也表示,油价下跌是利大于弊。福建百川资源再生科技有限公司董事长张飞鹏表示,对于企业来说,行情下跌只是暂时的,肯定还将会上涨,到那时,油价大跌时积压的贬值库存反倒会为企业提供高利润。而对于整个行业来说,那些没有做好思想准备的企业将会被此次严峻形势淘汰掉。行业发生洗牌,产业升级加速。
盲目扩能后遗症凸显原料进口依存度偏高在油价暴跌引发的再生纤维企业价格优势近乎丧失背后,再生纤维行业自身还面临着一些深层问题待解, 这才是促使整个行业面临再度洗牌的内生动因。
多家企业表示, 再生行业目前面临的困境,不只是该行业特有的,下游需求不振是原生与再生面临的最主要的共同问题。虽然原生对于再生产品有压制作用,但是行业发展多年,两者的应用空间已经相对稳固,整体而言,对于下游需求预估的失误,导致行业盲目扩能,是目前行业存在上述问题的主要原因。
国内再生聚酯产能在2005年以后急剧扩张。截至2013年,我国再生化纤产能976万吨,而实际产量始终停留在530万吨~540万吨。2010年,再生聚酯纤维行业赢利能力攀升, 但是持续时间不长,在2012年后价格开始一路振荡下跌。另一方面,由于原生纤维价格自2012年开始也一路走低, 导致再生与原生纤维的价差越拉越近。双重因素叠加,使原生纤维行业赢利空间被一再压缩。
而且,再生聚酯行业原料依赖国外的情况没有得到解决。在每年国际再生聚酯大会上,再生聚酯原料进口依存度高的问题被反复提及。目前,国内再生聚酯对进口原料的依存度仍较高,2013年我国进口废PET瓶料达219万吨 , 进口依存 度18.39%。在此次行情压力下,尽管再生纤维企业向原料瓶片企业施压,但是价格下降空间依然有限。
采访中多家企业负责人表示,无奈之下企业已经采用切片生产。陈应元介绍,现在很多再生企业都在抄底聚酯切片,废瓶片已经鲜有人问津,企业生产的已经是原生聚酯纤维了。
从行业发展看,我国再生聚酯行业发展历程还不长,行业还不够成熟,这也是行业不断遭受创伤的原因之一。业内专家认为,行业目前还处于原始技术与资金的积累期。行业内暴露出的问题一直没有得到很好的解决。
我国再生聚酯行业起步较晚,20世纪80年代后期开始逐步从国外购买小生产线,主要生产低档无纺布、手套用纱线等;20世纪90年代开始大量生产再生瓶片, 部分替代原生聚酯棉型短纤;2000年后,行业内出现了再生长丝等多样化产品,对原生聚酯产品的替代能力日益增强。然而,再生聚酯领域中瓶片的回收率低、清洗对环境的二次污染等顽疾还未解决。
另外, 由于我国再生聚酯行业准入门槛较低,企业工艺水平参差不齐,能源消耗过大、污染控制差等问题日益凸显,因此,整个再生聚酯行业急需完善准入机制和生产环保标准。业内专家认为,工信部正在制定的再生行业准入条件将会规范行业发展,进而有力提升整个再生聚酯行业的竞争实力。
差异化、设备升级是突破口“傍下游品牌”营销成大趋势在整体行业深度洗牌、压力重重的背景下,差异化竞争是再生纤维企业共同的选择。而且,再生纤维还要选择与原生纤维差异化的领域。方叶青表示, 再生聚酯纤维普通品种已经没有竞争力,而差异化产品目前赢利较强。发展多品种、小批量生产是企业主要的应对策略。同时,针对车用、地毯等多领域的定制化纤维也是企业一直在坚持的方向。
构建完善的产业链是企业做强的路径。再生聚酯行业中的龙头企业也是沿着这条走的。福建百川正在上织造项目,企业构建起从纺丝、加弹、织造到成品的产业链,内部消化将会减小再生聚酯纤维价格变动的影响。业内这样做的还有山东龙福环能等龙头企业。
设备升级是另一条路径。在此前业内的会议上,多家企业表示,行业内的设备目前还存在能耗过大、效率低等问题。国外的一家设备企业表示,我国再生聚酯行业这两年升级加速,他们等待国内企业大面积升级设备。而且面临原生行业扩能速度过快、原料价格下滑幅度大等问题,再生行业只有充分利用设备技术提升带来的后发优势,才能保证竞争力。去年,浙江海利循环产业园年产20万吨再生聚酯差别化纤维一期项目顺利投料试车。该项目充分遵循新形势下“两化融合”和“机器换人”的技改原则,投资引进德国机器人设备,打造国际水准的包装线,成为国内首套应用于再生聚酯纤维行业的自动包装码垛、仓储生产线。
除了设备升级外,在国内劳动力等成本快速升高的今天,张飞鹏认为,企业抓住宏观政策,加快走出去步伐,到东南亚建厂或许是个很好的选择。他认为,那些撑不下去的企业在未来走出去将成为大概率事件。
与此同时,打响再生纤维品牌、强力宣传环保概念才能使行业“一劳永逸”。各大企业纷纷走下游拉动路线,开始“傍品牌”营销。福建百川公司将成为宜家(IKEA)recycle纺织品的全球供货商。采用化学法再生的浙江佳人新材料有限公司还没有正式投产,在品牌营销上已经与李宁合作了两年。据企业总经理助理姜龙春透露,目前浙江佳人正在与耐克、阿迪达斯等商谈合作。
在再生聚酯纤维的应用开拓方面,多家企业纷纷表示,期待政府能出台政策支持。业内专家也认为,再生聚酯行业发展时间还不长,尽管龙头企业显现, 但是在整体纺织原料当中的影响力还甚微,尤其是在环保意识越来越强的当下,扩大其应用领域还需要政府引导与扶持。
再生聚酯纤维 篇2
关键词：短切纤维；抗压强度；试验方法
近年来碳纤维和玄武岩两种纤维被广泛地应用于混凝土结构中。目前玄武岩纤维（Basalt Fibre缩写为BF）和碳纤维（Carbon Fibre 缩写为CF）的供应产品常见的纤维布、纤维筋和短切纤维等几种形式，其中短切纤维可以和混凝土拌合物一起搅拌以提高混凝土的抗拉强度和抗冲击性能及降低混凝土干缩性能。
再生混凝土一般是指混凝土中的粗集料由旧建筑物或旧结构物的混凝土解体产物来代替部分制得的混凝土。再生混凝土强度经过试验验证一般会比普通混凝土强度有所降低，纤维混凝土能增强混凝土各项指标，尤其是抗拉强度的提高延迟了混凝土中微细裂纹的发展，对混凝土抗压强度也应有所提高。本实验通过研究短切纤维再生混凝土在不同的纤维掺加量及再生骨料的掺加量的情况下进行的对比研究，为再生混凝土的工程应用提供数据支持。
1 试验原材料
本次试验采用了工程中最常应用的C20、C25、C30三个强度等级，混凝土配合比由华北理工大学建筑工程学院建材试验室（该实验室是唐山市最早的一家建筑工程质量检测实验室）提供。
2 试件制作
试件的制作是依据普通混凝土力学性能试验方法（GB50081-2002）的要求进行制作和养护的，采用立方体标准试模（150mm×150mm×150mm）制作试件，在实验室用搅拌机进行搅拌，振捣台振捣，上表面手工抹平，严格试验以保证混凝土的强度符合设计要求。在标准室进行标准养护，养护条件为标准养护室的室温（20±2）°C；相对湿度95%以上。标准养护28天后进行抗压试验。图1为标准养护完成准备做试验时的试块。
3 试验现象
3.1普通再生混凝土试件
普通再生混凝土在试验机上试压的破坏现象与普通混凝土试块基本一致。首先是随着压力机荷载的加大，试块表面最早出现维小的裂纹，随着持续加载，裂纹沿斜向产生向上或向下的延展裂纹，同时裂纹宽度不断增加。并且由试块表面逐渐发展到内部，之后试件表层混凝土向外鼓出并局部剥落，试块被压碎。此时的压力机上的数值即为所加荷载，除以试件与加压板之间的接触面积即为混凝土试件的抗压强度即为物理学中的压强计算方法。从破坏现象来看，再生混凝土试块的破坏现象为粗骨料与水泥凝胶体之间的粘结破坏，与普通混凝土破坏现象一致。
3.2 纤维再生混凝土试件
相比普通再生混凝土试块，掺有纤维的再生混凝土试块，由于掺入纤维以后纤维本身具有一定的长度。并且在混凝土中处于杂乱分布，小团的短切纤维有一定的拉结力，整个加载过程，混凝土的裂纹的发展受到限制，一直到试块破坏，混凝土剥落时还能看到表面的混凝土还存在于表面，在表面只是见到了大量的裂缝，并不能很明确的看到或者经过手工处理得到普通混凝土试验时的倒锥体。破坏现象明显轻于普通混凝土。图2是纤维再生混凝土破坏形态图。
4 试验结果分析
全部混凝土立方体试件抗压加载结果见表1，表中所列数值是以C20为例，并未全部列出。
从上表可以得出，经过标准养护后的试验结果，在再生集料30%取代率的前提下，普通再生混凝土的强度可与普通混凝土强度代换，纤维再生混凝土的强度与普通混凝土相比而言，略有提高。
5 展望
本试验仅开展了标准养护的混凝土试件的研究工作，要想应用到工程实际中，混凝土构件是要长期承载的，并且现场构件与实验构件也有所区别，同时现场不具备标准养护的条件，因此本工程的试验结果若想应用到工程实践，还需要试验研究的进一步开展。
6 收获与体会
通过这次关于制作纤维再生混凝土，并对其相关性能的研究，我学习到了关于再生混凝土的配合比计算方法，及其制作完试件的力学性能测试整个过程，这是本人作为高中生的一次成功探索。我从中认识到当作建筑垃圾处理的废弃混凝土，经过一系列处理，能够再利用于工程实际，这样既节省了堆放垃圾的场地，有效避免建筑垃圾对环境的污染，又节约了混凝土原材料中粗骨料石子的用量，石子来源于岩石，这样减少了对大自然的危害。
这次试验主要应用的原理是高中物理中的压强计算原理。物理学中的力学知识可以应用到房屋建筑，而房屋建筑又是解决人们衣食住行中的“住”的关键所在。通过这次实验的参与，我不仅认识到努力学习物理知识的必要性，更认识到需要有敢于尝试、敢于创新的勇气，只有把所学知识与实践结合很好的结合在一起，才能让知识更好地服务于社会，创造出更大的价值。同时，在本次研究中我也看到，我的动手能力不足，理论计算和逻辑分析能力也急待提高。
参考文献：
[1]秦荷成.聚丙烯纤维再生混凝土研究现状和意义[J].南宁职业技术学院学报，2013，18（3）.
[2]丛晓红.碳纤维与玄武岩纤维对水泥基材料性能影响的对比实验研究[J].河北建筑工程学院学报，2009，27（2）：40-42.
再生聚酯短纤维专利技术综述 篇3
再生聚酯(涤纶)短纤维是具有“回收再利用”和“对环境保护有利”特征的环保纺织品,现已广泛应用于服装、汽车装饰、包装和其他工业领域。以再生聚酯回收料为原料,通过切片纺生产的再生涤纶短纤维,具有原料成本低、利润高、环保等特点[1]。但是,由于再生聚酯回收料来源非常杂,原料的产品质量参差不齐,生产工艺要求较高,因此,提高再生聚酯短纤维生产技术水平,开发不同品种的再生聚酯短纤维是期待已久的课题[2]。
本文通过中国国家知识产权局数据库对2000 年至今的国内再生聚酯短纤维相关专利进行检索采集,并通过对现有专利申请情况、关键技术进行分析,为我国再生聚酯短纤维生产行业的技术创新和发展提供参考信息。
1 国内专利申请情况分析
1.1 专利申请量分析
我国再生聚酯短纤维生产始于20 世纪90 年代末,但当时产量极低,且生产技术十分落后。进入21世纪后,随着再生聚酯纤维产业的快速发展,再生聚酯短纤维生产技术研究开始得到关注,并开始出现少量的再生聚酯短纤维类的专利申请,但其真正引起广泛关注却是在近10 年。据检索统计结果显示,截至2015 年6 月30 日,已经公开的涉及再生聚酯短纤维生产技术方面的中国专利申请为268 件,其中,2005年以前的申请量仅为24 件,90%以上的专利申请集中在2005 年之后。由此可见,再生聚酯行业作为一个新兴产业,专利申请总量刚开始并不高,但随着再生聚酯纤维生产技术研究的不断升温和技术水平的提高,专利申请量呈现平稳增长态势。
1.2 专利申请人分析
在国内再生聚酯短纤维专利申请人中,企业申请人居多,其次来自于高校、研究单位和个人。这是因为企业对再生聚酯短纤维的各项性质、制备方法及工艺技术的提升更为敏感、更为迫切,同时反映出企业十分注重通过专利申请途径对关键技术进行保护。宁波大发化纤有限公司作为申请人于2002 年率先在国内申请了相关发明专利,目前申请的相关中国专利申请量已达182 件。
近年来,随着我国再生聚酯短纤维产业蓬勃发展和生产技术的进步,江阴市江河化纤有限公司、江苏菲霖纤维科技有限公司、扬州天富龙汽车内饰纤维有限公司(扬州天富龙科技纤维有限公司)、广东秋盛资源股份有限公司、杭州贝斯特化纤有限公司、安徽聚顺塑业科技有限公司等一批企业相继申请了相关中国专利。其中,江阴市江河化纤有限公司有21 件相关中国专利申请,江苏菲霖纤维科技有限公司有13 件相关中国专利申请,扬州天富龙科技纤维有限公司有8 件相关中国专利申请,此外,南京航空航天大学、南京工业职业技术学院等高校和研究单位共有6 件相关中国专利申请,个人申请的相关中国专利申请量最少,仅有3 件。
2 关键专利技术分析
再生聚酯短纤维生产技术主要涉及干燥、熔融挤压、纺丝、牵伸、卷曲、热定型、切断等领域。通过对检索的再生聚酯短纤维相关专利技术分析发现,目前国内申请的关键专利技术主要涉及以下3 个方面,即再生聚酯短纤维制备方法、工艺技术和生产设备(装置)。
宁波大发化纤有限公司在国内申请了一种皮芯型再生聚酯短纤维及制备方法(申请号为CN201310091697.3),所述短纤维由皮层和芯层构成,皮层为低熔点再生聚酯,熔点为70~160℃;芯层为高熔点再生聚酯,熔点为250~270℃。此外,该公司还在国内申请了一种用再生聚酯废料生产中空短纤维的方法(申请号为CN1456715),一种高收缩再生涤纶短纤维的制造方法(申请号为CN201210399321.4),一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法(申请号为CN201210399895.1)以及一种增白型再生涤纶短纤维(申请号为CN201210410852.9)。
扬州天富龙科技纤维有限公司在国内申请了一种再生涤纶多功能性汽车内饰纤维的制备方法(申请号为CN201410025049.2),所述短纤维通过熔融纺丝、牵伸、卷曲、热定型、切断制备,是一种具有强度高、耐热性好、弹性强、耐磨性好等优点的再生涤纶纤维产品。广东秋盛资源股份有限公司在国内申请了一种再生粗旦异形涤纶短纤维的生产方法(申请号为CN201010594288),其工序包括干燥、熔融纺丝、冷却、拉伸、定型等,通过对挤压熔融喷出的纤维,采用水雾喷冷却和环风冷却相结合的冷却方法及其装置,保证纤维异形截面良好的定型性,并使纤维似菱形镜一样具有多面的反光效果。浙江安顺化纤有限公司在国内申请了一种共混型再生聚酯阻燃短纤维的生产工艺(申请号为CN201310052362.0),该工艺包括:再生聚酯瓶片与磷系阻燃剂混合均匀、熔融纺丝、卷曲、热定型、切断等,具有环保节能、生产成本低及生产工艺简单等特点。江苏菲霖纤维科技有限公司在国内申请了一种废弃再生聚酯瓶片制备远红外负离子短纤维的方法(申请号为CN201310371890.2),该方法包括:对回收的废弃再生聚酯瓶片和远红外母粒和负离子母粒进行干燥处理;经混合、熔融挤压、纺丝、牵伸、热定型、切断等工序等。杭州贝斯特化纤有限公司在国内申请了仿鹅绒再生涤纶超短纤维及其生产工艺(申请号为CN201210079837.0),所述工艺制备的仿鹅绒再生涤纶超短纤维,手感滑腻,充绒效果理想。张家港市安顺科技发展有限公司在国内申请了一种碳纳米管再生涤纶短纤维的生产方法(申请号为CN201410538209.3),所述纤维通过在再生聚酯原料熔体中添加碳纳米管,搅拌均匀获得混合液,经过滤、除杂、初次干燥、纺丝、卷绕、切断等工序制备。南京航空航天大学在国内申请了一种基于石墨烯增强阻燃再生聚酯短纤维的制备方法( 申请号为CN201510079074.3),所述纤维通过将石墨烯母粒和磷系无卤阻燃母粒与再生聚酯原料进行混合干燥;经熔融纺丝,卷曲、热定型、切断等等工序制得。南京工业职业技术学院在国内申请了一种废弃再生聚酯瓶片制备功能型抗紫外线涤纶短纤维的方法(申请号为CN201110293750.9),所述纤维通过对再生聚酯瓶片、抗紫外线涤纶母粒进行干燥处理,经混合、熔融纺丝、冷却,再经过油水浴牵伸和蒸汽牵伸、紧张热定型、卷曲、松弛热定型、切断得到。
江苏菲霖纤维科技有限公司在国内申请了一种心形中空再生聚酯短纤维用喷丝板(申请号为CN201420676267.8),所述喷丝板的喷丝微孔为外轮廓线和内轮廓线构成的心形中空结构,外轮廓线由两个半径相等的半圆弧和一个等边三角形的两条边成,内轮廓线为圆形,由其喷丝板生产的短纤维横截面呈中空心形,具有保暖性能好、回弹性和吸湿吸水率高、卷曲性能优点。江阴市江河化纤有限公司在国内申请了一种阻燃三角中空再生短纤维用喷丝板(申请号为CN201120485040.1),所述喷丝板的喷丝微孔为三角中空,由其制得纤维截面形状呈三角形,中心具有圆形的空腔,且纤维实体外表面还复合有一层耐燃层,不仅具有较好的色后光亮度和阻燃效果,而且纤维纳污和抗压缩性较好。
宁波大发化纤有限公司在国内申请了一种200410017752.5 利用再生聚酯废料纺制涤纶短纤维的过滤工艺及该工艺所采用的过滤装置(申请号为CN201420697898.8),它是通过在常规纺丝过滤工艺中增加一个设在纺丝箱体的外部小双桶切换过滤器来过滤的中精度过滤步骤。通过该过滤工艺和装置,大大地提高了融体最终过滤精度,使纺制高品位的涤纶短纤维成为可能,同时也延长了纺丝组件使用周期和过滤网使用寿命,解决了过滤网更换时要断丝的技术难题。南京工业职业技术学院在国内申请了一种用回收聚酯瓶片纺制油毡基布涤纶短纤维专用过滤器装置(申请号为CN200920236129.7),该过滤器装置构件主要包括过滤器壳体、以及过滤器壳体上的进料口、出料口、内部有上盖板、内腔及内腔内一组过滤芯组成,在每个过滤芯的外侧包覆有不锈钢金属过滤折叠网,每个过滤网表面积为0.5m2,不锈钢金属过滤折叠网总过滤面积为4.5~12m2,通过该过滤器装置可以有效地去除再生聚酯瓶片中的杂质,生产出高端化纤产品。
马晓鸿在国内申请了一种再生聚酯短纤维生产工序流程中增添熔浆动态脱单的方法(申请号为CN201410245948.3),该方法包括:在再生聚酯前纺纺丝工序中增添脱单塔装置,将螺杆和过滤器输出的园柱形纺丝熔浆输入到脱单塔内均匀分布转变成多层薄膜形流体,在特定的工艺温度和压力下熔浆发生闪蒸挥发,用负压技术抽掉因PVC等分解挥发的有害气体、乙醛、水份等并破除产生在熔浆中的气泡,提高纺丝熔浆和再生聚酯短纤维的质量。
江苏菲霖纤维科技有限公司在国内申请了一种生产再生涤纶短纤维用切断刀片(申请号为CN201420251812.9),所述刀体形状为长方体,刀刃形状为三棱柱体,三棱柱体两端为等腰三角形,三棱柱体的侧面为方形,切断刀片在切断纤维时不粘刀,且可吸附部分短纤维粉末。
安徽聚顺塑业科技有限公司在国内申请了一种用于废旧衣物再生涤纶短纤维专用辊压卷曲机构(申请号为CN201420697898.8),所述辊压卷曲机构包括安装在支架上的卷绕盘,所述卷绕盘右上方位于支架上设有集丝滚轮,所述集丝滚轮一侧设有主辊压辊,所述主辊压辊一侧设有副辊压辊,在所述主辊压辊和副辊压辊上均设有滚齿,且所述主辊压辊和副辊压辊相互啮合,所述主辊压辊和副辊压辊通过转轴连接在齿轮箱上,由齿轮箱带动主辊压辊和副辊压辊转动,丝线经集丝滚轮集成一束后进入到主辊压辊和副辊压辊之间,主辊压辊和副辊压辊相互啮合形成对丝线的辊压,使其发生卷曲,呈不规则状,增加再生涤纶纤维的弹性及韧性。
3 结语
本文对2000 年以来国内再生聚酯短纤维的有关专利进行了分析,并对再生聚酯短纤维的专利申请情况、关键技术进行了剖析。目前国内申请的相关专利关键技术在于制备方法、工艺技术和生产设备(装置)的创新,而再生聚酯短纤维制备方法已成为再生聚酯短纤维领域技术研发的重中之重,并已成为当今再生聚酯短纤维领域研究的主要方向。随着再生聚酯短纤维生产技术研究的不断升温,越来越多的再生聚酯短纤维生产企业目前已在技术创新活动中扮演着日益重要的角色。
随着再生聚酯短纤维生产技术的进步,相信本领域技术人员将会通过产品技术开发、装置改造,进一步带动国内再生聚酯短纤维专利申请量的增加,同时,也将会有更多的再生聚酯短纤维新品得以开发,并将为我国再生聚酯短纤维产业带来更加广阔的发展空间。
摘要：文章对涉及再生聚酯短纤维领域的国内相关专利进行了收集,对再生聚酯短纤维专利申请情况、制备技术进行了分析,为进一步拓宽技术创新思路和构建专利保护体系提供参考信息。
关键词：聚酯短纤维,涤纶短纤维,再生聚酯料,生产工艺,专利
参考文献
[1]戚傲春.再生涤纶短纤维生产工艺的探讨[J].合成纤维工业,2013(4):65-67.
纤维再生混凝土力学性能试验 篇4
随着经济不断发展, 城市化水平不断提高, 新建建筑物不断增加, 旧有的建筑物不断被拆毁, 随之带来的是以混凝土为主的废弃物越来越多, 就以往而言, 废弃混凝土主要用于铺设道路, 其实这种做法很大程度上是在浪费资源。于是, 新型材料再生混凝土应运而生。但再生混凝土的缺点也随之被发现。强度不高以及裂缝过大问题一直是人们使用再生混凝土需要解决的问题。本实验主要是通过向再生混凝土中掺入一定量的纤维材料来改善再生混凝土的力学性能。
1 试验概况
再生混凝土原材料中水泥为八公山牌强度等级为32. 5的普通硅酸盐水泥, 砂采用的是天然河沙, 水为城市自来水, 石子为连续级配的碎石, 粒径为5 ~ 30 mm。再生粗骨料为服役40 年, 强度等级为C30 的废弃混凝土, 经过破碎筛分后选取粒径为5 ~ 30 mm连续级配的块状物, 每种纤维下的试块做3 组, 其最终力学性能的数值取其平均数, 纤维掺量为1% 。如表1 所示。
2 加载装置与试验方法
试块养护完成后利用实验室力学试验机进行抗压试验的加载, 抗折试验也同样在试验机上进行加载。试验跨度450 mm。根据GB / T50081 - 2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中规定对所有试块进行加载试验, 并收集数据。
3 试验数据分析
加载试验结束后对所收集的数据进行分处理, 对每种不同类型的纤维再生混凝土所得力学试验特征值进行取平均数, 处理结果见表2。
4 不同纤维掺量对再生混凝土抗压强度的影响
将各种纤维再生混凝土与未添加纤维的再生混凝土进行比较, 同样可得到轴心抗压强度与抗折强度对比图。
5 结论
根据表1 ~ 2 与图2 可知, 纤维掺量相同且粗骨料取代率50% 的再生混凝土中, 掺入钢纤维后再生混凝土抗压抗折强度都有一定增加。但随之带来的问题是钢纤维再生混凝土弹塑性降低, 且更容易开裂, 在推广应用方面存在较大困难。对于掺入玻璃纤维的再生混凝土相比较未掺入纤维的再生混凝土其强度虽未有明显提高, 但其弹塑性以及抗开裂性能都有显著提高。最后, 对于聚丙烯纤维再生混凝土, 其强度相对于未加纤维掺量的再生混凝土有一定幅度的下降, 其弹塑性以及抗开裂性能虽有提升, 但相对于玻璃纤维再生混凝土并无显著优势。所以, 综上所述, 在充分考虑各方面性能之后得出结论: 玻璃纤维再生混凝土不失为一种各方面性能都比较优越的建筑材料, 可以进行大力推广。
摘要：本实验研究基于C30混凝土在粗骨料取代率为50%下掺入不同种类的纤维后, 再生混凝土的主要力学性能。选择掺入的纤维有钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维。再生粗骨料选择龄期为40年的废弃建筑物混凝土。制作粗骨料取代率为50%再生混凝土标准土立方体试块 (150 mm×150 mm×150 mm) , 标准棱柱体试块 (150 mm×150 mm×300 mm) , 尺寸为150 mm×150 mm×550 mm试块。每种尺寸下制作3组试块。在三种试块的制备过程中分别加入钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维, 观察其流动性、塌落度、保水性。入模后按混凝土标准实验的养护方法放置于养护室中养护28 d后测试其抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度。对所得结论进行比较分析后得知在相同粗骨料取代率下对于掺入不同纤维的再生混凝土, 其表现出了不同的物理力学性能。对于掺入钢纤维的, 再生混凝土流动性降低、塌落度增大、保水性变差, 但强度及抗折强度有所增加, 劈裂抗拉强度无明显变化。对于掺入玻璃纤维的再生混凝土其流动性小幅增强、坍落度小幅减小、保水性基本不变, 而抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度均有一定的增强。对于掺入聚丙烯纤维的再生混凝土, 其流动性增强, 塌落度减小而抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度均有一定的降低。对于上述结论可知, 掺入玻璃纤维的再生混凝土相对来说性能更优越, 建议选择该种混凝土进行推广。
关键词：纤维再生混凝土,玻璃纤维,力学性能
参考文献
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[2]吴建华, 马石城, 唐昭青, 等.聚丙烯纤维再生混凝土力学性能影响因素的试验研究[J].公路工程, 2007, 33 (4) :110-112, 117.
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废聚酯瓶的回收和再生利用 篇5
本文介绍了废PET瓶回收和再生利用的现状, 建议政府职能部门充分发挥自己的作用, 将废PET瓶的再生利用纳入循环经济的轨道, 使我国废PET 瓶的回收和再生利用工作健康有序地发展。
1 废PET瓶的回收现状
目前我国PET瓶的消费量很高, 每年生产的PET瓶约80%是饮料瓶, 约12%是食用油瓶[2]。但PET瓶的用户零散、品种多样, 收集很困难, 往往是回收成本高于生产PET的成本, 这样回收产业很难赢利[4]。
2 废PET瓶再生利用技术
废PET瓶回收方法有化学回收和物理回收两种。化学回收法是将废PET瓶在一定反应条件下解聚, 生成有用的化学品。这种方法在日本使用较多, 在我国很少使用。目前我国大部分采用物理回收方法。物理回收法是将废PET 瓶经过分类、破碎、洗涤及干燥处理后进行再造粒, 提供给纤维厂作为生产纤维的原材料[1]。如果将PET切片在一定条件下进行固相增黏, 达到瓶级PET树脂的黏度, 然后以一定比例与原生料混合, 仍然可以用于生产饮料瓶, 但必须符合卫生标准。
欧美国家正在利用废PET瓶生产的切片制造高品质的再生涤纶长丝, 国内也有少部分企业在进行这方面的探索[5]。为了提高PET瓶的回收价值, 欧美国家也在研究用废PET制成新型合金材料。美国已开发了由高密度聚乙烯 (HDPE) 及回收的PET制成的新型合金材料。目前, 欧洲已有3个生产商成功生产出这种新型合金材料, 这种材料坚硬、强度高、易加工、价格低廉。英国的Delleve Plastics公司生产出了合格的PET-HDPE双壁波纹管材, 该材料由PET-HDPE合金和一种相容剂及冲击改性剂制成, 其性能达到了公路排水管的要求。
3 用循环经济的新思维开展废PET瓶再生利用工作
3.1废PET瓶再生利用存在的问题
虽然在我国废PET瓶的回收利用越来越受到各方面的重视, 但目前只有不到60%的废PET瓶被回收利用, 其余的被随意丢弃, 造成资源浪费和环境污染。即使在比较重视环境保护的美国, 每年至少也要使用1×106 m2的填埋土地来处理废PET瓶[6]。另外, 目前在我国比较正规的废PET瓶再生利用生产企业非常少, 绝大部分废PET瓶再生利用企业均是个体经营者, 设备非常简陋。由于没有废水回收处理系统, 设备是开放式的, 在回收处理废PET瓶时废水横流, 粉碎时粉尘飞扬, 对环境造成二次污染。这种处理方式是与循环经济的要求相违背的。它不符合循环经济所提倡的新的价值观[7]。
3.2循环经济的“3R”原则
循环经济要求遵循的“3R”原则是:资源利用的减量化 (Reduce) 原则, 即在生产的投入端尽可能少地输入自然资源;产品的再使用 (Reuse) 原则, 即尽可能延长产品的使用周期, 并在多种场合使用;废弃物的再循环 (Recycle) 原则, 即最大限度地减少废弃物排放, 力争做到排放的无害化, 实现资源再循环[8,9]。目前国内废PET 瓶再生利用企业还不能很好地符合废弃物的再循环原则。
循环经济要求在人、自然资源和科学技术的大系统内, 在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中, 将传统的依赖资源消耗的线形增长的经济转变为依靠生态型资源循环发展的经济。循环经济是以资源的高效利用和循环利用为目标, 以减量化、再利用、资源化为原则, 以物质闭路循环和能量梯次使用为特征, 按照自然生态系统物质循环和能量流动方式运行的经济模式。它要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动, 其目的是通过资源高效和循环利用, 实现污染的低排放甚至零排放, 保护环境, 实现社会、经济与环境的可持续发展[8,9]。在废PET瓶的再生利用工作中, 应该将清洁生产和废弃物的综合利用融为一体。
3.3用循环经济的思维开展废PET瓶的再生利用工作
用循环经济的思维来开展废PET瓶的再生利用工作, 需要发挥政府的作用, 将废PET瓶的再生利用纳入循环经济的轨道。政府应该出台相应的政策和法规, 鼓励企业建立对环境起到保护作用的生产线, 而对采用非常简陋的设备进行生产、对环境起到破坏作用的企业需进行必要的限制。
应该鼓励企业建立能够通过美国食品药品管理局 (FDA) 认证、符合生产饮料瓶卫生标准的生产线, 同时要求和鼓励企业使用一定比例的再生料。目前我国绝大部分生产PET饮料瓶的企业一直全部使用原生料制造的PET 瓶, 只有可口可乐公司使用10%左右的再生料。而许多发达国家早在20世纪90年代就已将再生PET用于食品包装物。我国3 Mt/a的PET 瓶生产量不仅会消耗超过18 Mt/a的石油, 还为原本脆弱的生态环境带来了沉重的压力。如果我国每年能有20%的PET饮料瓶生产原料使用再生料, 每年将减少3～4 Mt的石油消耗。
政府还应鼓励企业建立回收系统, 并在税收等方面给予必要的扶持。2008年北京奥运会期间, 北京市政府要求对奥运场馆内的生活垃圾进行分类收集、运输并回收利用, 并特别指出要对废塑料 (尤其是废PET瓶) 等可回收物进行分拣打包, 再生利用。2010年上海世博会的主题是:城市让生活更美好。上海市政府也提出了对废塑料等可回收物进行分拣打包、再生利用的要求。政府应该鼓励企业和科研机构开展对PET材料废弃物再生利用的科研项目, 根据循环经济所提倡的新的价值观, 在考虑科学技术时, 不仅考虑其对自然的开发能力, 而且要充分考虑到它对生态系统的修复能力, 使之成为有益于环境的技术。
4 展望
今后5年, 我国瓶级PET树脂的用量会以10%～20%的年增长率增长[1,3]。如果啤酒行业解决了某些技术问题, 实现了用PET瓶灌装技术, 瓶级PET树脂用量将会出现更大幅度的增长[2,10,11]。目前盈创再生资源公司的“再生瓶级PET切片项目”已经过国家发展和改革委员会立项审批, 公司拥有目前世界上单线产能最大的再生瓶级PET切片生产线。这一“再生”技术源于欧洲, 设备和工艺均取得了美国FDA认证, 保证了使用的安全性。但这样采用先进技术的规范化企业在国内还是太少。政府、企业和科研机构都应该关注这项事业, 加强对这一领域的科研攻关工作, 用循环经济的思维来开展废PET瓶的再生利用工作, 以保护环境、造福子孙。
参考文献
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低碳经济为再生化学纤维带来生机 篇6
产业优势明朗发展瓶颈凸显
作为全球最大的化纤生产国, 我国不仅化纤总产量已多年稳居全球榜首, 再生聚酯纤维的发展亦具有相当规模, 2009年产能在580万吨/年, 实际产量为350万吨, 此外, 我国已成为世界瓶片加工成短纤维的生产大国, 约占全球总产量的80%以上。
优势1:产业结构发生变化再生化纤产能进一步向局部地区和大企业集中。江苏、浙江两省占国内总产能的74%以上, 广东、福建两省占总产能的10%以上, 其他地区的产能不足16%。其中8万吨/年以上的生产厂家共6家 (江苏2家、浙江4家) , 合计产能约占国内总产能的1/6。
优势2:产品差别化发展趋势明朗, 国产化设备工艺已定型棉型、三维产品用途已经成熟, 并在超短、工业丝等产业用途及针刺无纺领域增长空间巨大。从最初以VD404、VD405设备为基础到目前基本以东洋纺工艺为基础进行改造。目前, 形成了以转鼓为主, 少量连续干燥设备为辅的干燥系统;纺丝以直径328mm喷丝板为主、少量为410mm喷丝板的外环吹工艺设备;后加工设备则以LVD801的工艺流程为主, 但无论牵伸棍直径还是卷曲轮直径以及松弛热定型机的长宽均借鉴了LHV902生产线甚至进口100t/d设备的规格和特点, 二维和三维生产线均已基本定型, 形成日产25t、50t、75t、100t等生产规模。
优势3:节能减排成果显著近年, 再生化纤行业在节能、降耗、节水、减排、清洁生产、循环经济等方面取得明显成效。目前短纤生产综合能耗由2005年的390kg标煤/t降至2009年的310kg标煤/t, 长丝综合能耗也由470kg标煤/t降至360kg标煤/t, 综合能耗降幅分别为23.08%和21.28%;原料消耗降低1.69%以上;在整瓶加工成净瓶片、净瓶片加工成短纤维、净瓶片加工成POY长丝等生产过程中新水补充量降幅均在20%以上, 废水排放也分别降低37.50%、27.78%和23.33%, COD分别降低27.78%、37.50%和33.33%, SO2排放降低66.67%。此外, 短纤、长丝生产过程中产生的废丝、废料也分别减少了20.6%和50.0%。
瓶颈:目前我国再生化纤产品仍以普通的棉型和填充料为主, 无论在原料、品种、技术、生产规模、产品应用等方面均与世界先进水平存在一定的差距。 (1) 研发投入及自主创新能力不足。据不完全统计, 我国再生化纤行业研发投入占销售收入比例小于1%, 低于韩国5%~8%、美国8%~10%及日本10%~12%的水平。 (2) 行业资本结构不合理, 企业产权结构单一。目前民营化纤企业产能约占全国总产能的90%, 但产权结构单一, 多种经济成分兼备的混合型企业较少。 (3) 行业发展模式单一, 产能同质性发展严重。进入21世纪以来, 虽然再生化纤行业的新增产能基本上能体现先进生产力, 但存在同质化发展严重、技术持续创新不足以及向下游产业延伸能力不足等问题。
走在低碳前沿面临诸多挑战
2009年我国再生化纤行业预计可节省石油资源近2100万吨, 减少二氧化碳排放1120万吨, 可谓走在低碳经济的前沿。但行业也存在一些问题:首先是原料清洗处理过程中, 需要大量水资源, 并产生污水, 甚至会造成二次污染;其次是生产过程耗能相对较高。此外, 我国再生化纤行业在废弃物管控措施及国家政策扶持、企业管理、消费理念等方面仍面临诸多挑战。
挑战1:我国对废弃物进口实行严格的管制措施, 由于对再生聚酯纤维生产所需要的废瓶片料进口未能实行合理的分类管理办法, 国内企业难以大批量采购到性能、规格稳定的优质废瓶片料。而目前国内对废聚酯瓶料的回收也未实现正规的规模化运作, 主要依赖走家串户式的回收, 各种材质混杂不可避免, 优质废瓶片原料难求, 使得高端服用再生聚酯纤维产品开发进展缓慢。
挑战2:目前国内消费者对采用废料开发中高档日用消费品仍心存疑虑, 难以从“废料-垃圾”的思维模式中跳出来形成“废料-再生资源-消费品”的新型消费观念, 使再生化纤产品的市场定位和消费者的接受程度难以达到统一。
挑战3:我国对再生化纤产品的开发和生产并无特别的优惠政策, 企业开发再生产品的积极性主要来自于对市场的判断和预期, 国家政策导向作用缺失, 市场发展缺乏政府引导。
挑战4:国内再生聚酯纤维企业生产规模偏小, 生产工艺不稳定, 也不连续, 难以形成规模化生产, 因而在设备、人员、技术、产品开发和市场开拓等方面缺乏系统和持续的投入, 在管理上也难以到位, 产品开发缺乏足够的支撑和动力。
挑战5:目前国内再生聚酯纤维品种主要集中在中低档的棉型、填充料和无纺布的纤维原料, 真正开发生产中高档的服用纤维企业很少, 产品无法满足国际市场需求, 特别是一些高端服装品牌对中高档服用再生聚酯纤维的需求, 因而难以通过终端市场的引导使产品开发向良性循环的方向发展。
挑战6:目前我国再生聚酯纤维行业标准已经出台, 但由回收料制成的产品在消费者使用过程中是否会存在安全隐患仍缺乏相关法律法规的监管, 因此, 树立消费者对再生资源产品的信心仍需时日。由于再生聚酯纤维难以通过一般检测方法确认, 而目前国内严重缺乏国际权威认证机构, 阻碍了产品开发方与用户的接轨。
多举措促行业平稳健康前行
低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式, 是含碳燃料所排放的二氧化碳显著降低的经济。发展低碳经济不仅是应对全球气候变暖, 体现大国责任的举措, 也是解决能源瓶颈、消除环境污染、提升产业结构的一大契机。低碳经济的争夺战已在全球悄然打响, 欧美等发达国家和地区大力推进以高能效、低排放为核心的“低碳革命”, 着力发展“低碳技术”, 并对产业、能源、技术、贸易等政策进行重大调整, 以抢占先机和产业制高点。
根据中国化纤工业“十一五”发展规划要求, 2010年再生化纤行业资源利用率要有显著提高, 与2005年相比, 万元产值能耗要降低23%以上, 耗水降低26%以上;吨纤维废水排放量降低26%以上, 废气排放量降低90%以上, 吨纤维资源单耗降低2%以上。在低碳经济大发展的背景下, 继续推行节能减排新技术、加快产业升级、健全行业标准仍是我国再生化纤产业健康快速发展的重要举措。
1.广泛推行节能减排新技术
近年再生化纤企业针对自身的实际情况已开展了一系列清洁生产工作, 对传统设备进行不断改造和升级, 并取得显著成效。然而在蒸汽疏水系统改造、余热回收、碱液回收、冷凝水循环利用、后加工油剂废水回收、蒸汽闪蒸技术的应用等方面仍存在巨大的节能挖潜空间, 需业内企业继续攻克。
2.建议对饮料瓶、食用包装膜等再生原料行业推行国家强制立法
再生原料纺丝要求PET原料中总PVC含量小于0.01% (100ppm) , 若高于0.2%会使融溶后的再生原料黏度下降几十倍, 完全不能使用。所以一旦PET原料中混入了超量的PVC, 价值将大打折扣, 其分离成本非常高, 且不易分清。为了更好的循环利用, 达到最优的节能减排要求, 建议国家强制对饮料瓶的瓶身、盖子、膜及各类食用级膜包装材料均要求使用PET, 并建立完善的回收体系和排污权交易体系。目前, 北京、杭州等城市已开始回收试点工作, 排污权的试点工作也在各地陆续试点交易, 环保园区建设也在部分地区推广落实。
3.把握市场机遇, 加快产业升级
根据2009年上半年国家出台的《纺织工业调整和振兴规划》要求, 再生化纤行业需加快转变发展模式, 淘汰落后产能, 强化自主创新。 (1) 淘汰落后产能。预计到“十二五”末要淘汰30万吨/年落后产能, 约占总产能的5%。同时, 行业要控制发展总量, 受原料不足影响, 最高产能控制在650万吨/年以下。限制发展一般技术水平的常规产品产能, 鼓励发展高水平差别化、功能化及高新技术纤维等先进产能。 (2) 提高自主创新能力。 (3) 加快实施技术改造。采用先进适用技术甚至高、新技术提升传统化纤工艺、装备及过程监控水平, 实现再生涤纶产品柔性化、多样化和高效生产, 提高产品附加值。加快多功能、差别化纤维的研发和纺织产品一条龙的应用开发。
4.实施“走出去”战略, 加快全球布局
充分利用当前资源性原料降价的有利时机, 有效推动再生及其相关产业“走出去”, 整合原料和市场资源, 缓解国际贸易争端。“走出去”战略主要内容有两项:一是到欧美并购重组相关原料收购通道企业或新建扩建收购渠道企业, 解决制约再生化纤行业发展的瓶颈;二是开拓国际市场, 缓解国际贸易争端。
5.加快建立认证体系和预警及产学研战略联盟平台
一个认证:建立再生化纤产品的绿色环保认证体系。通过引进国际著名第三方机构的权威认证, 凭借已在境外成功实施的再生聚酯纤维的认证经验, 量身定制适合我国再生化纤企业开发和生产的认证体系, 打破目前国内再生化纤产品难以被国际品牌所接受的窘境。当前国际市场对中高档服用再生聚酯纤维需求旺盛, 我国再生化纤产品涌入国际市场指日可待。同时, 通过推行产品认证来推动我国再生聚酯纤维的产业升级, 淘汰落后产能, 规范市场, 提升技术等级, 鼓励企业大力开发中高档的再生聚酯纤维产品, 引导市场消费, 为我国的循环经济和再生资源的重复利用发挥示范作用。
两个平台:建立预警平台, 对产能、品种、设备、工艺等提出预警。建立产学研战略联盟平台。积极培育一批对市场有相当控制力、市场占有率有明显优势的大型再生化纤企业集团, 培育一批有较长产业链优势的“三产” (产业链、产学研、产业化) 大型企业, 培育一批生产“专、新、特、精”的中小企业。通过产学研联盟的建立, 突破目前国际上高品质差别化再生聚酯的技术瓶颈, 同时通过节能、降耗、节水、减排等技术的创新与集成, 开发以高品质、多功能、低能耗为特征的新一代再生聚酯产业化技术。同时利用国际上刚刚开始的绿色认证契机, 大力推进中国再生绿色产品认证体系建设, 占领国际再生资源利用产业制高点。
链接:
2002年以来, 由于再生化纤行业原料廉价、利润较高, 且大规模生产可降低成本、扩大品种及企业影响力, 企业持续大规模扩张, 但2005年后随着生产成本的快速上张, 行业整体利润下降, 投资增速有所放缓。
我国再生化纤产能主要分布在华东地区, 其中江苏、浙江两省占总产能的74.1%以上。
再生聚酯纤维 篇7
关键词：再生涤纶短纤维,制造,断丝原因
众所周知, 我国人口数量非常大, 因此对非织造布的需求量也就比较大, 但是我国的土地资源相对来说比较少, 棉资源更是比较匮乏, 没有多余的棉资源用在非织造业的制造中。所以, 再生涤纶短纤维在我国非织造业中的应用显得非常重要。近几年, 虽然我国在再生涤纶短纤维方面发展的比较好, 但是由于我国的聚酷废料没有和国外的先进技术结合在一起, 因此再生涤纶短纤维的可纺性和流动性不是特别好。通过观察大量的国内样品, 大多数的再生涤纶短纤维存在断丝的现象, 而且成品的强力比较低、存在较大的不均匀率, 本文对再生涤纶短纤维制造中断丝的原因进行了详细的分析。
1 世界再生涤纶短纤维的发展现状
再生涤纶短纤维的最初期发展是在1993年时, 美国的威尔曼公司开始使用回收的废聚酯来进行纤维的生产;在2002年时, 日本帝人公司科学性的使用化学方法进行再生纤维产品的制造;一直到2015年, 全球已经有再生涤纶短纤维1039.5万t的产量, 美国占据了15万t, 欧洲占据13.5万t, 中国台湾占据15万t。表1是东南亚、非洲、印度等国
家和地区的再生涤纶短纤维产量[1]。
2 再生涤纶短纤维的生产工艺流程
对于再生涤纶短纤维的生产工艺流程来说, 和普通的涤纶短纤维生产流程相比, 只是在前纺增加了原料的选择和配置等工序, 其生产工艺的具体流程如图1所示。
3 再生涤纶短纤维制造中断丝的原因
3.1 原料干燥的原因
原料干燥是再生涤纶短纤维在制造中断丝的原因之一, 而废料纺丝原料干燥主要是因为采用了真空转鼓干燥, 由于聚醋瓶的结晶度比较低, 分子量的分散性比较大, 为了防止出现降解的现象, 采用了真空转鼓干燥, 这样做比较合理。转鼓的真空度和升温速率能够直接影响再生涤纶短纤维的质量。其中, 真空度一般不大于0.09MPa, 比0.09MPa时, 原料的水分不能全部自由蒸发, 含水量过多, 纺丝的粘度降解大, 而低粘度的原丝拉伸性能比较差, 也就是说, 粘度越低, 产生的断丝就会越多;如果升温速率过快, 聚醋瓶就会过早的结晶, 从而堵住自由水分的蒸发, 水分很难排出。要想将水分全部排出, 就要升高干燥温度, 干燥温度越高, 降解的可能性就会越大, 就会出现断丝的现象[2]。
3.2 原料结构的原因
对于废料、废丝来说, 它们的原料大多数是由矿泉水瓶、泡泡料以及其他的等外切片, 按照一定的比例配制形成的。废料纺丝对于粘度没有过高的要求, 只要是在0.60±0.03之间就可以, 但是如果过大或者过小的话, 就会使熔体的流变性能出现恶化的现象, 从而使原丝因为流动性比较差而发脆。对于这种结构不是十分完善的丝质, 在经过存放之后, 结构变精密的程度不是特别明显, 而且其拉伸力也比较低, 承受不了正常的拉伸, 一旦超过拉伸力, 就会出现大量的断丝。
3.3 纺丝成形的原因
在生产普通纤维时, 废料纺一般不会使用空调风, 在这种无空调、含湿低以及温度高的环境中, 非常不利于纺丝成形。总之, 如果丝条在运行的过程中出现内外层温差较大, 截面温度变小的现象, 按照温度和粘度之间的关系进行分析, 丝条在成形之后会由内而外的增大粘度, 而拉伸时非常容易在粘度高的地方形成应力, 这样会造成毛丝或者单丝出现断裂。
3.4 纺丝泵供量和纺丝温度的原因
对于熔融纺丝来说, 在相同转速的环境下, 泵供量越低, 熔体降解的可能性就会越大。对于废料纺丝来说, 计量泵通常情况下不会进行流量的校正, 由于计量泵已经经过了多次的磨损, 回流量的增加导致泵供量降低, 所以会存在降解的现象。纺丝温度是一个非常重要的参数, 通常情况下放肆的温度要比切片纺丝低, 但是总体的原则却是一样的。熔体的温度要高出原料熔点的温度10到15摄氏度, 过高或者过低都会导致丝质出现问题[3]。
3.5 拉伸的原因
原丝在经过拉伸机的拉伸之后, 它的张力就会变为Fn=F1exp (f·∑α) 。其中:F1代表的是进入第一辊的张力;∑α代表的是辊上包角之和;f代表的是摩擦系数。由此可见, 丝束的拉伸是在经历过张力之后逐渐变大的过程, 废料纺丝的纺丝速度通常在500m/min左右, 而且原丝的取向度和结晶度都比较低, 结构也不是也别完善, 因此, 正确的拉伸背书、合理的拉伸比显得非常重要。
4 结语
综上所述, 再生涤纶短纤维在非织造业中起着非常重要的作用, 而且再生涤纶短纤维的断丝现象是可以克服的, 只要科学、合理的管理好原料配比、干燥条件以及温度设计等, 就能保证再生涤纶短纤维的强度, 改变再生涤纶短纤维制造过程中的断丝现象。
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再生聚酯纤维 篇8
随着城市化进程的加快,在旧建筑物的拆迁改造过程中产生了大量的废弃混凝土,开展再生混凝土骨料的应用研究,可为废弃混凝土的资源化利用提供有效的途径。 然而,再生混凝土骨料由于强度低、孔隙率高和吸水性大等特性,导致再生混凝土骨料在工程应用中存在强度偏低以及收缩性和耐久性等方面的问题[1]。 钢纤维能很好地改善混凝土的抗裂、抗收缩和变形性能[2],在很大程度上弥补再生混凝土的不足,为拓宽再生混凝土的应用提供了可能。
在许多土木工程结构,尤其是公路路面、桥面和铁路轨枕等结构中, 混凝土主要承受静载弯曲、动载疲劳以及温度应力的作用[3]。 因此,混凝土尤其是钢纤维混凝土的弯曲疲劳性能得到了广泛的关注[4,5,6,7],但目前对再生混凝土弯曲疲劳性能的研究还较少。 鉴于此,本文通过弯曲疲劳试验,对再生混凝土(RAC)和钢纤维再生混凝土(SFRRAC)的弯曲疲劳性能进行了研究。 作为对比,同时还进行了普通混凝土(NC)和钢纤维混凝土(SFRC)的弯曲疲劳试验,并在试验研究和理论分析的基础上,建立了相应的弯曲疲劳方程,可为再生混凝土和纤维再生混凝土在实际工程中的应用提供理论依据。
1 试验概况
1.1 原材料
水泥:42.5 级普通硅酸盐水泥。
细骨料:级配良好的中砂,细度模数2.67。
粗骨料:天然粗骨料为连续级配的碎石,粒径5~20mm;再生粗骨料由颚式破碎机破碎废弃混凝土制成,孔隙较多,表面附着有硬化水泥浆。 天然粗骨料和再生粗骨料的主要性能指标见表1。
钢纤维:端勾型钢纤维,其物理力学性能指标见表2。
1.2 试件设计
为了比较不同材料的抗疲劳性能,共制作了四组抗弯疲劳试件, 分别为NC、RAC、SFRC和SFRRAC。 试验共设计了两种类型的试件, 分别是尺寸为150mm×150mm×150mm的抗压强度试件和尺寸为100mm×100mm×400mm的弯曲强度和弯曲疲劳试件。
众所周知,混凝土的离散性对弯曲疲劳试验结果有很大影响。 因此,在混凝土的搅拌、成型和养护过程中要进行严格的控制,尽可能降低混凝土离散性的影响。 同时,增加试件的数量,每组弯曲静载试验和同一应力水平下弯曲疲劳试验的试件数量均为5 个。 试验选取3 个应力水平,每组疲劳试件为15 个, 静载抗压和弯曲试件分别为5 个和3 个,每组共23 个试件,试件总数为92 个。
试件养护28d后开始试验。 弯曲疲劳试验前先进行静载破坏试验,测量各组试件的抗压强度和弯曲强度。 将测得的弯曲强度fft作为疲劳试验加载的依据。
1.3 弯曲疲劳试验
弯曲疲劳试验在美国MTS322电液伺服式疲劳试验机上进行,采用三分点(50+3×100+50)加载,加载前先对梁预加300N的荷载,并反复几次,从而消除因试件与试验机接触不良造成的误差。试验采用正弦波加载,加载频率为10Hz。循环次数超过200万次未破坏时停止试验。
疲劳加载应力水平S定义为循环荷载产生的最大应力幅值 σmax与静载弯曲强度fft的比值,本试验釆用0.9、0.8 和0.7 三个应力水平。 疲劳荷载循环特征值R用最小荷载Pmin和最大荷载Pmax的比值表示,本试验采用等幅疲劳加载,取R=0.1。
2 弯曲疲劳性能试验结果与分析
2.1 疲劳寿命
各组试件在不同应力水平下的疲劳寿命试验结果如表3 所示,括号内数据不能反映实际的疲劳寿命,在分析时剔除。
由表3 可以看出,各组试件在各应力水平下的疲劳寿命均有很大的离散性,变异系数最大的达到0.488,最小的也有0.174。 但从中依然可以得到一些规律性的结论。
首先,随应力水平的增大,各组试件的疲劳寿命均大幅减小,离散性也明显增大。应力水平从0.7增大到0.9,NC、RAC、SFRC和SFRRAC的平均疲劳寿命分别减小了159倍、167倍、89倍和108倍,变异系数分别增大了11.7%、22.0%、57.5%和26.1%。这是因为混凝土内部不可避免地存在微缺陷和不均质性,在疲劳荷载作用下,微缺陷逐步扩展和贯通,最终导致破坏。荷载越大,微缺陷的发展速度越快,疲劳寿命越低;同时,随着荷载的增大,裂缝发展的随机性等偶然因素的影响增加,导致试验结果的离散性随之增大。
其次,再生混凝土疲劳寿命明显低于天然骨料混凝土,离散性也更大。应力水平分别为0.7、0.8和0.9时,RAC试件的平均疲劳寿命比NC试件分别降低了44.3%、51.3%和46.9%,变异系数分别增大了6.4%、10.6%和16.2%;SFRRAC试件的平均疲劳寿命比SFRC试件分别降低了40.2%、41.8%和50.4%,变异系数分别增大了69.5%、35.7%和35.8%。这是由于与天然骨料相比,再生骨料本身的微缺陷更多,材料的不匀质性也就更大。因此,再生混凝土的疲劳寿命更低,离散性更大。
再次,钢纤维混凝土疲劳寿命显著高于未掺纤维的混凝土,离散性也更小。应力水平分别为0.7、0.8和0.9时,SFRC试件的平均疲劳寿命比NC试件分别提高了2.18倍、5.31倍和4.67倍,变异系数分别减小了53.7%、33.3%和34.8%;SFRRAC试件的平均疲劳寿命比RAC试件分别提高了3.41倍、8.25倍和5.29倍,变异系数分别减小了26.3%、18.2%和23.8%。这是因为钢纤维发挥了很好的阻裂作用和桥接作用,有效地降低了裂缝尖端的应力集中,同时提高了裂缝扩展所需的拉应力,从而有效提高了混凝土的疲劳寿命,并降低了试验结果的离散性。
2.2 疲劳寿命的威布尔分布拟合
如前所述,各组试件的疲劳寿命测试结果离散性较大,即使同组试件在同一应力水平下的疲劳寿命相差都超过一个数量级甚至更多。 因此,考虑采用两参数的威布尔分布理论来描述疲劳寿命的概率分布。
式中:Y= ln[ln(1/P)],X=ln NP,β=bln Na,b为威布尔形状参数,P为可靠度,NP表示可靠度为P时的疲劳寿命,Na为特征寿命参数。
利用式(1),并结合疲劳寿命试验数据,即可拟合出参数b和 β 的值,拟合结果见表3。 各应力水平下各组试件的威布尔分布情况见图1。
由表3 可以看出,ln[ln(1/P)]与ln NP之间呈现很好的统计线性关系,除了RAC试件在应力水平为0.7 时的相关系数R2为0.88,其余均大于0.93。 说明各组试件在各应力水平下的弯曲疲劳寿命均很好地服从两参数的威布尔分布。
2.3 弯曲疲劳方程
为了再生混凝土的工程应用以及与其他研究成果进行比较,建立了各组试件的弯曲疲劳方程:
单对数疲劳方程:
双对数疲劳方程:
式中:A、C、lga、c为疲劳方程系数,其取值由方程所能够保证的安全程度来确定。
利用式(2)和式(3),结合疲劳寿命试验数据,即可拟合出不同失效概率下的疲劳方程系数A、C、lga和c,从而得到不同失效概率所对应的疲劳方程。限于篇幅,本文仅给出失效概率为0.5时的疲劳方程。各疲劳方程及其与试验结果的拟合情况如图2所示。由图2可以看出,所建立的弯曲疲劳方程与试验值相关性良好,其相关系数R2均在0.95以上。因此,本文建立的疲劳方程完全可以满足工程应用的需要。
3 结论
(1)随着应力水平的增大,普通混凝土、再生混凝土、纤维混凝土和纤维再生混凝土的疲劳寿命均大幅减小,离散性也明显增大。
(2) 与天然骨料混凝土相比, 再生骨料混凝土在相同应力水平下的疲劳寿命更低,离散性更大。
(3)掺入钢纤维可以显著提高混凝土的疲劳寿命,并有效降低离散性。
(4)普通混凝土、再生混凝土、纤维混凝土和纤维再生混凝土的疲劳寿命均很好地服从两参数的威布尔分布。
(5)建立的单对数和双对数弯曲疲劳方程与试验值的相关性均良好,可为再生混凝土和纤维再生混凝土的工程应用提供参考。
参考文献
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