การกำจัดสิ่งสกปรกในด้ายไนลอนรีไซเคิลแบบฟิลาเมนต์: จากการเตรียมวัตถุดิบเบื้องต้นจนถึงการกรองละลาย

เมื่อความต้องการสิ่งทอที่ยั่งยืนเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การควบคุมคุณภาพในการผลิตด้ายฟิลาเมนต์โพลีเอสเตอร์รีไซเคิลจึงมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับเส้นใยสั้นโพลีเอสเตอร์รีไซเคิล ด้ายฟิลาเมนต์โดยทั่วไปต้องการการควบคุมสิ่งสกปรกอย่างเข้มงวดกว่า แม้แต่สิ่งสกปรกในปริมาณเล็กน้อยก็อาจทำให้หัวฉีดอุดตัน เส้นด้ายขาด ผิวด้ายเป็นขนฟู หรือเกิดข้อบกพร่องบนผ้า เช่น จุดสีดำและจุดสีไม่สม่ำเสมอ ซึ่งส่งผลกระทบต่อทั้งประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

ดังนั้น จึงจำเป็นต้องดำเนินการกำจัดสิ่งสกปรกตลอดทั้งกระบวนการผลิต ตั้งแต่ขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบจนถึงขั้นตอนการหลอมและดึงเส้นด้าย วิธีหลักประกอบด้วย การเตรียมเศษขวดพีอีทีก่อนการแปรรูป การกรองหลอมขั้นสูง และการรีไซเคิลและทำให้บริสุทธิ์ด้วยสารเคมีในบางเส้นทางการผลิต

ⅰ. การเตรียมเศษขวดพีอีทีก่อนการแปรรูป: การกำจัดสิ่งสกปรกตั้งแต่ต้นทาง

การเตรียมวัตถุดิบเบื้องต้นมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อกำจัดพลาสติกที่ไม่ใช่ PET โลหะ ฉลาก กาว น้ำมัน ทราย และสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ ออกจากเศษขวด PET ที่ใช้แล้ว

1. การแยกวัสดุและกำจัดฉลาก

หลังจากแกะบรรจุภัณฑ์ ขวดที่ใช้แล้วสามารถแยกได้โดยใช้เทคโนโลยีระบุชนิดวัสดุด้วยแสงอินฟราเรดใกล้เคียง (NIR) การตรวจจับด้วยรังสีเอกซ์ การแยกด้วยกระแสไหลเวียน (eddy-current separation) และการแยกด้วยภาพแบบออปติคัลที่ขับเคลื่อนด้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI) เทคโนโลยีเหล่านี้ช่วยกำจัด PVC PP สิ่งปนเปื้อนจากโลหะ และวัสดุขวดที่ไม่เหมาะสม จากนั้นจึงใช้วิธีกลในการกำจัดฉลากเพื่อลดคราบฉลากและกาวที่ตกค้าง

2. การบดและล้าง

ขวดมักถูกบดให้เป็นเศษขนาดประมาณ 5–12 มิลลิเมตร จากนั้นเศษจะผ่านกระบวนการล้างเบื้องต้น ล้างด้วยน้ำร้อน และล้างซ้ำหลายขั้นตอน การล้างด้วยน้ำร้อนอาจใช้สารละลายด่างที่มีอุณหภูมิประมาณ 75–85 องศาเซลเซียส เพื่อช่วยขจัดน้ำมัน คราบน้ำตาล และสิ่งปนเปื้อนจากกาว

3. การแยกตามความหนาแน่นและการแยกครั้งที่สอง

การแยกตามความหนาแน่นใช้เพื่อแยกวัสดุที่ต่างกัน ภายใต้สภาวะที่ใช้น้ำเป็นหลัก เศษพลาสติกพีอีทีจะจมลง ในขณะที่วัสดุที่เบากว่า เช่น พีพี และ พีอี มักลอยขึ้น ทำให้สามารถแยกออกจากกันได้

จากนั้นอาจใช้การแยกด้วยอากาศ ตะแกรงสั่น การคัดแยกด้วยแสงในขั้นตอนที่สอง และการตรวจสอบด้วยมือ เพื่อกำจัดฝุ่น อนุภาคขนาดเล็ก เศษพลาสติกที่เปลี่ยนสี และสิ่งปนเปื้อนที่เหลืออยู่

4. การกำจัดน้ำออกและทำให้แห้ง

หลังการล้าง เศษพลาสติกจะผ่านกระบวนการเหวี่ยงแยกน้ำแบบแรงเหวี่ยงและการทำให้แห้ง เพื่อลดปริมาณความชื้นและลดความเสี่ยงของการเสื่อมสภาพจากปฏิกิริยากับน้ำในระหว่างการแปรรูปที่อุณหภูมิสูง บางกระบวนการผลิตสามารถบรรลุระดับความชื้นต่ำกว่า 50 ppm ขึ้นอยู่กับคุณภาพของวัตถุดิบ อุปกรณ์ และข้อกำหนดของกระบวนการ

ⅱ. การขึ้นรูปเส้นใยจากสารหลอมละลาย: การกรองสารหลอมละลายแบบหลายขั้นตอน

แม้การเตรียมวัตถุดิบเบื้องต้นจะกำจัดสิ่งสกปรกที่มองเห็นได้ส่วนใหญ่ออกไปแล้ว แต่ยังอาจมีอนุภาคของแข็งขนาดเล็ก คราบคาร์บอน และเจลหลงเหลืออยู่ การกรองแบบหลอมละลายขั้นสูงจึงเป็นขั้นตอนสำคัญยิ่งในการรักษาคุณภาพเส้นด้ายฟิลาเมนต์โพลีเอสเตอร์รีไซเคิล

1. การอัดรีดและการหลอมละลาย

เศษพลาสติก PET ที่ผ่านการเตรียมเบื้องต้นแล้ว หรือเม็ด PET รีไซเคิล จะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องอัดรีดแล้วหลอมละลายภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่ควบคุมอย่างแม่นยำ อุณหภูมิที่ใช้ทั่วไปสำหรับการแปรรูป PET ในสถานะหลอมละลายอยู่ที่ประมาณ 260–280 องศาเซลเซียส ทั้งนี้ค่าที่แท้จริงอาจเปลี่ยนแปลงตามวัตถุดิบและกระบวนการผลิต

2. การกรองแบบหลอมละลายแบบต่อเนื่องหลายขั้นตอน

สายการผลิตมักใช้ตัวกรองแบบแผ่นหรือแบบเทียน ซึ่งติดตั้งสื่อกรองที่มีระดับความละเอียดต่างกัน เพื่อดักจับสิ่งสกปรกอย่างค่อยเป็นค่อยไป

ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ อาจใช้ตัวกรองที่มีค่าความละเอียดประมาณ 20–40 ไมโครเมตรสำหรับการผลิตเส้นด้ายฟิลาเมนต์ ขณะที่บางกระบวนการผลิตเส้นด้ายฟิลาเมนต์ที่มีเดนิเอร์ละเอียดมากอาจต้องใช้ตัวกรองที่ระดับประมาณ 10 ไมโครเมตร

การตรวจสอบความต่างของแรงดันช่วยระบุการอุดตันของตัวกรองได้ ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบ ตัวกรองสามารถสลับหรือเปลี่ยนใหม่ตามความจำเป็น เพื่อรักษาการไหลของสารหลอมให้คงที่ และลดความเสี่ยงของการอุดตันที่หัวฉีด การเกิดเส้นใยฟู และการขาดของเส้นใย

3. การพอลิคอนเดนเซชันในสถานะของแข็งและการกรองขั้นสุดท้าย

สำหรับเส้นทางการผลิตที่ใช้การพอลิคอนเดนเซชันในสถานะของแข็ง (SSP) เม็ด PET สามารถผ่านการบำบัดภายใต้สุญญากาศหรือบรรยากาศของก๊าซเฉื่อย เพื่อเพิ่มค่าความหนืดเฉพาะ (intrinsic viscosity) และปรับปรุงสมรรถนะในการปั่นในขั้นตอนถัดไป กระบวนการนี้ยังช่วยลดสารระเหยและสารประกอบที่มีมวลโมเลกุลต่ำบางชนิดได้อีกด้วย

สายการผลิตบางแห่งมีองค์ประกอบการกรองเพิ่มเติมก่อนที่สารหลอมจะเข้าสู่หัวฉีด ซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันขั้นสุดท้ายต่ออนุภาคที่เหลืออยู่ ทั้งนี้ ควรทราบว่ากระบวนการ SSP มีจุดประสงค์หลักเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของพอลิเมอร์ และไม่สามารถแทนที่การกรองสารหลอมได้

iII. การรีไซเคิลเชิงเคมี: การทำให้บริสุทธิ์ยิ่งขึ้นผ่านกระบวนการเดโพลิเมอไรเซชัน

นอกเหนือจากการรีไซเคิลแบบกลไกแล้ว กระบวนการผลิตเส้นด้ายฟิลาเมนต์โพลีเอสเตอร์รีไซเคิลบางประเภทยังใช้การรีไซเคิลแบบเคมีอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ขยะพลาสติก PET สามารถถูกย่อยสลายทางเคมีผ่านกระบวนการต่าง ๆ เช่น การไกลโคไลซิส โมโนเมอร์หรือโอลิโกเมอร์ที่ได้จะผ่านกระบวนการแยกบริสุทธิ์ด้วยวิธีต่าง ๆ เช่น การกลั่น การตกผลึก หรือการดูดซับ ก่อนนำกลับมาทำปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันใหม่เป็น PET

แนวทางนี้สามารถกำจัดสารปนเปื้อนบางชนิดออกได้ และผลิตวัตถุดิบรีไซเคิลที่มีความบริสุทธิ์สูง อย่างไรก็ตาม การรีไซเคิลแบบเคมีโดยทั่วไปมีขั้นตอนการประมวลผลที่ซับซ้อนกว่า มีความต้องการอุปกรณ์และพลังงานสูงกว่า และมีต้นทุนการผลิตที่สูงกว่าการรีไซเคิลแบบกลไกแบบดั้งเดิม

iV. ผลกระทบของการกำจัดสิ่งเจือปนต่อคุณภาพของเส้นด้ายฟิลาเมนต์

ประสิทธิภาพของการกำจัดสิ่งเจือปนมีผลโดยตรงต่อความมั่นคงของการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์สุดท้าย

• พีวีซีที่เหลือค้างและวัสดุอื่น ๆ ที่ไม่เข้ากัน วัสดุเหล่านี้อาจสลายตัวที่อุณหภูมิสูง ส่งผลให้เกิดการปนเปื้อนในสถานะหลอมละลาย และทำให้เกิดการเปลี่ยนสีหรือความแตกต่างของสี
• โลหะและอนุภาคแข็ง สิ่งเหล่านี้อาจอุดตันตัวกรองหรือรูบนหัวจ่ายเส้นใย ทำให้ความเสี่ยงของการเกิดเส้นใยฟุ้งและขาดเพิ่มขึ้น
• สารตกค้างที่ผ่านการคาร์บอนไนซ์และเจล: สิ่งเหล่านี้อาจก่อให้เกิดจุดสีดำหรือเศษสีบนเส้นด้ายและผ้า ลดคุณภาพด้านลักษณะภายนอก
• การควบคุมความชื้นไม่เพียงพอ: ความชื้นอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) ซึ่งส่งผลต่อน้ำหนักโมเลกุล ความหนืดของสารหลอมละลาย และความเสถียรในการปั่นเส้นใย
• สิ่งสกปรกที่เปลี่ยนสี: สิ่งเหล่านี้อาจทำให้สีของเส้นใยไม่สม่ำเสมอ และทำให้กระบวนการย้อมสีในขั้นตอนต่อไปและการควบคุมคุณภาพยากขึ้น

ⅴ. สรุป

การกำจัดสิ่งสกปรกในกระบวนการผลิตเส้นด้ายแบบฟิลาเมนต์จากพอลิเอสเตอร์รีไซเคิลเป็นกระบวนการแบบองค์รวม ซึ่งต้องควบคุมอย่างมีประสิทธิภาพตั้งแต่ขั้นตอนการคัดแยกและล้างวัตถุดิบ ไปจนถึงการอบแห้งและการกรองสารหลอมละลาย

การเตรียมวัตถุดิบเบื้องต้นจะกำจัดสิ่งสกปรกส่วนใหญ่ออก ในขณะที่การกรองแบบหลอมละลายขั้นสูงช่วยควบคุมอนุภาคขนาดเล็ก สารตกค้างที่ถูกคาร์บอนไนซ์ และเจลได้เพิ่มเติม ด้วยการยกระดับคุณภาพของวัตถุดิบ การเลือกอุปกรณ์กรองที่เหมาะสม และการควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการหลักอย่างระมัดระวัง ผู้ผลิตสามารถลดข้อบกพร่องระหว่างการปั่นเส้นด้าย ปรับปรุงความมั่นคงในการผลิต และบรรลุคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่สม่ำเสมอมากยิ่งขึ้น

ดังนั้น การควบคุมสิ่งสกปรกอย่างมีประสิทธิภาพจึงเป็นพื้นฐานสำคัญในการผลิตเส้นด้ายโพลีเอสเตอร์รีไซเคิลคุณภาพสูง และสนับสนุนการใช้วัสดุสิ่งทอที่ยั่งยืนอย่างแพร่หลาย