Polímeros

 

Performance of a modified extruder for polyester fiber production using recycled PET

 

Desempeño de un extrusor modificado para la producción de fibra poliéster hechas de PET reciclado

 

J.C. Tapia-Picazo¹*, A. García-Chávez¹, R. Gonzalez-Nuñez², A. Bonilla-Petriciolet¹, G. Luna-Bárcenas³, A. Champión-Coria⁴, A. Alvarez-Castillo⁴

 

¹Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica, Instituto Tecnológico de Aguascalientes, Av. Adolfo López Mateos 1801, Aguascalientes, Aguascalientes, México, C.P. 20256. *Coresponding author. E-mail: nuabli@yahoo.com.mx.

² Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías, Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Guadalajara, Blvd. Marcelino G. Barragán 1451, Guadalajara, Jalisco, México, C.P. 44430.

³ Cinvestav-Querétaro, Libramiento Norponiente 2000, Fracc. Real de Juriquilla, Querétaro, Querétaro., México, C.P. 76060.

⁴ División de Estudios de Postgrado e Investigación, Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica, Departamento de Electromecánica y Departamento de Ciencias Básicas, Instituto Tecnológico de Zacatepec. Calzada Tecnológico 27, Col. Ampl. Plan de Ayala, Zacatepec, Morelos, México, C.P. 62780.

 

Received May 15, 2012.
Accepted February 6, 2014.

 

Abstract

In this study, we report the design and results of the operation of a modified extrusion equipment with spinning fiber devices. The performance of the equipment has been evaluated by producing polyester fibers from different recycled poly(ethylene terephthalate) (PET) of pharma- and bottle-grade. Flow performance along the extruder length was modeled and the pressure was calculated at standard conditions and considering a flow change of +10% in these standard conditions. The variation of drop pressure inside the extruder was modeled as a function of the Inherent Viscosity (IV) and humidity content (X). In addition, losses of IV were calculated in the temperature range from 290 to 300 ^oC for different initial PET Viscosity index (IV₀). We report the variation of mass flow as a function of pressure applied to the extruder at different temperature for PET recycled of pharma-and bottle-grade. The proposed model for analyzing the mass flow showed a good agreement with the experimental data showing a mean error < 3 %.

Keywords: recycled PET, extrusion process, spinning process, polyester fiber.

 

Resumen

En este estudio se reporta el diseño y resultados de la operación de un equipo de extrusión modificado con un sistema de hilatura de fibra. Fue evaluado el desempeño del equipo mediante la producción de fibras poliéster hechas de poli(tereftalato de etileno) [PET] (grado pharma y grado botella). Se modeló el comportamiento del flujo a través de la longitud del extrusor y la presión fue calculada a condiciones estándar y considerando un cambio de flujo de +10% en las condiciones estándar. Fue modelada la caída de presión en el extrusor en función de la viscosidad inherente (IV) y el contenido de humedad (X), así como también, la pérdida de IV en el rango de temperaturas de extrusión de 290 a 300 ^oC para tres diferentes viscosidad inherente iniciales (IV₀). Se presenta la variación del flujo másico del PET reciclado grado pharma y grado botella, en función de la presión aplicada al extrusor para diferentes temperaturas. Finalmente el análisis matemático del flujo másico muestra una buena correlación con los datos experimentales a nivel laboratorio, mostrando diferencias menores al 3 %.

Palabras clave: PET reciclado, proceso de extrusión, proceso de spinning, fibra.

 

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