張友根

（寧波海達(dá)塑料機(jī)械有限公司）

塑料包裝生命周期綠色化的淺論（七）

張友根

（寧波海達(dá)塑料機(jī)械有限公司）

（上接《塑料包裝》2015年第4期）

3．4 塑料包裝廢棄物資源再生利用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展

塑料包裝生命周期綠色化對廢棄物強(qiáng)調(diào)的是再生利用，實現(xiàn)資源利用循環(huán)高效化。塑料包裝廢棄物既是生命周期的結(jié)束，也是下一個生命周期的開始。塑料包裝廢棄物資源再生利用實現(xiàn)資源的持續(xù)利用和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性合理開發(fā)和集約高效利用資源，實現(xiàn)生命周期的開始。塑料包裝廢棄物的簡單的廢棄意味生命周期的結(jié)束。

塑料包裝廢棄物資源再生利用是資源節(jié)約型塑料工程可持續(xù)發(fā)展的重點研究方案，融入節(jié)能降耗、環(huán)保等綠色技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展的塑料回收再生的解決方案更是其首要開拓方向，塑料回收再生達(dá)到能耗最小化、資源利用率最大化、環(huán)保最優(yōu)化。低水平回收造粒越來越不適合綠色技術(shù)的開拓，回收料在擠出造粒過程中，加入各種助劑來賦予材料新的功能，進(jìn)行共混改性，拓展其使用范圍，提高回收料的附加值，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)再生，成為回收料循環(huán)利用的發(fā)展方向。國際上對塑料廢棄物的回收相當(dāng)重視，特別在再生利用技術(shù)方面不斷開發(fā)新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，達(dá)到資源利用率的最大化，并作為保護(hù)資源的措施。對于不同的廢棄塑料包裝制品采取不同的回收利用方式，達(dá)到資源利用率的最大化。

3．4．1 塑料回收再生技術(shù)功能化專用化

塑料包裝制品的材料、型式繁多，特別是各種新型復(fù)合材料的應(yīng)用，常規(guī)的、通用的回收再生技術(shù)的已難以適應(yīng)，功能化專用化的塑料回收再生設(shè)備的需求越來越多，技術(shù)層次也越來越高。

3．4．1．1 PET廢棄瓶的物理法“瓶-瓶”回收循環(huán)利用

“瓶-瓶”即將廢棄PET塑料瓶回收清洗粉碎直接作為原料成型加工PET瓶。

赫斯基HyPET再生粉碎料（RF）系統(tǒng)，全球首款可大量采用食用級再生PET粉碎料生產(chǎn)瓶坯的注塑系統(tǒng)。HyPETTMRF食品級再生粉碎瓶坯注射系統(tǒng)，經(jīng)過不斷改進(jìn)，由使用50%比例的再生粉碎料提高到100%的再生粉碎料，HyPET RF300注塑系統(tǒng)，配一副72腔的模具，對含有50%新料和50%再生粉碎料的混合料進(jìn)行加工，以10．5秒的周期生產(chǎn)34．7g的EcoBaseTM瓶坯。

日本青木固研究所開發(fā)出從廢PET瓶粉碎的碎片直接回收制瓶專用機(jī)AOKI 250 LL-50S型“一步法”注拉吹PET瓶塑機(jī)，中間不經(jīng)過碎片造粒，而且采用100%的回收料，該專用機(jī)是包括成型機(jī)、模具和除金屬裝置等完整的“回收PET瓶專用系統(tǒng)”。注射機(jī)構(gòu)配有脫水（氣）裝置，進(jìn)行廢PET碎片脫水，廢PET碎片在料斗內(nèi)邊攪拌邊向注射機(jī)構(gòu)進(jìn)料。采用該設(shè)備是實現(xiàn)不需混入PET新樹脂、直接利用價格便宜的廢PET瓶碎片的新技術(shù)，直接生產(chǎn)洗發(fā)香波和洗滌劑等非食品領(lǐng)域的大量應(yīng)用的日用包裝瓶，為理想的“瓶-瓶”工藝。

3．4．1．2 PET廢棄瓶的物理法“瓶-材-瓶”回收循環(huán)利用

“瓶-材-瓶”即將廢棄PET塑料瓶回收清洗粉碎，再生切片可替代原生切片，循環(huán)利用節(jié)約能源。

Gneuss Kunststofftechnik GmbH公司研發(fā)的“瓶-材-瓶”成套回收設(shè)備，直接采用未經(jīng)任何預(yù)處理的100%回收PET瓶片擠出加工成用于熱成型的食品接觸級片材，產(chǎn)量300kg／h，符合美國食品藥品管理局（FDA）的規(guī)定和德國聯(lián)邦風(fēng)險評估所（BFR）的準(zhǔn)則。這種循環(huán)利用法只能成型加工有色PET瓶。

德國克朗斯公司成功開發(fā)國際領(lǐng)先的PET瓶回收再利用技術(shù)，該項技術(shù)是將被壓扁的PET瓶切割成片，經(jīng)過初篩、去除金屬、分離標(biāo)簽和瓶蓋、分離雜質(zhì)、深度清洗等步驟后，加入一定比例的新PET材料融合，制成食品級可用的飲料包裝材料，符合FAD食品級標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且產(chǎn)品的乙醛和黃色素含量低，能滿足純凈和質(zhì)量方面的要求，特別適用于食品和飲料工業(yè)，而且其成本比一般的新材料低20%-30%。該回收利用的技術(shù)特點是：廢舊PET瓶不需要人工除去瓶蓋和標(biāo)簽，而是通過一系列物理方法在處理過程中自動將瓶蓋和標(biāo)簽除去；采用化學(xué)涂層消除技術(shù)，以燒堿為化學(xué)涂層消除劑除去PET瓶的表面，從而能去除粘附其上的污染物。

北京盈創(chuàng)再生資源有限公司引進(jìn)了國際先進(jìn)技術(shù)的再生瓶級PET切片作業(yè)線，已通過美國FDA認(rèn)證。生產(chǎn)線回收、處理、加工、潔凈聚酯碎片生產(chǎn)能力為5萬噸／年，其中生產(chǎn)再生瓶級聚酯切片能力為每年3萬噸。再生瓶級切片的質(zhì)量與原生瓶級切片的品質(zhì)、性質(zhì)、功能、衛(wèi)生等各項指標(biāo)完全一致，符合國家聚酯切片食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB13114），達(dá)到GB17931-2003瓶用聚酯標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)制執(zhí)行的乙醛含量標(biāo)準(zhǔn)，完全可替代原生瓶級切片。

3．4．1．3 PET廢棄瓶的物理法“瓶-材”回收循環(huán)利用

德國Gneuss Kunststofftechnik GmbH研發(fā)多螺旋系統(tǒng)（MRS）系列擠出機(jī)來處理消費后回收的PET塑料薄片或顆粒的處理設(shè)備，產(chǎn)品不必再經(jīng)過預(yù)處理或后處理過程，就可以達(dá)到FDA批準(zhǔn)的醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)，可以實現(xiàn)不受限制的FDA使用。這種聚合生產(chǎn)系統(tǒng)由具有脫氣功能的擠壓機(jī)組成。系統(tǒng)中包含一個在線式粘度計，因此可以實現(xiàn)全自動的粘度控制。系統(tǒng)中還包括一個能夠可靠地去除雜質(zhì)顆粒的旋轉(zhuǎn)式熔體過濾器。在MRS擠壓機(jī)的脫氣處理部分，流動的熔體被引導(dǎo)到一個大型的、單螺桿型螺旋轉(zhuǎn)鼓中，在旋轉(zhuǎn)機(jī)筒內(nèi)部有8個輸送螺桿，這些螺桿分別向相反的方向旋轉(zhuǎn)。這就能確保一個很大的熔體過濾表面積，以便實現(xiàn)非線性的高效率的熔體交換功能。以這樣的方式，熔體在20至40毫巴的真空條件下，此系統(tǒng)可以對含水量為1%或更多的輸入材料進(jìn)行脫氣處理。與此同時，其中含有的所有揮發(fā)性的外來雜質(zhì)也能被有效地除去。經(jīng)過這樣的一系列處理過程，就可以利用回收的原材料進(jìn)行聚合生產(chǎn)，生產(chǎn)出可用于食品的容器、薄膜或托盤等。

青島順德塑料機(jī)械有限公司達(dá)到100%PET回收料，且無需干燥結(jié)晶的片材生產(chǎn)線。研發(fā)出多段獨特的剪切方式使物料在短時間可達(dá)到多層快速塑化從而無需干燥結(jié)晶的螺桿新型結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新使回料的潮氣和水分在主機(jī)運轉(zhuǎn)中自動排除的排氣裝置，成功解決了生產(chǎn)制品結(jié)塊和氣泡的技術(shù)難題。

3．4．2 塑料回收利用方案融入塑料工程解決方案與制品開發(fā)方案同步進(jìn)行

塑料制品成型加工，必定產(chǎn)生廢料。研發(fā)塑料工程方案過程中，把廢料回收利用方案與制品開發(fā)方案同步進(jìn)行，達(dá)到降低回收利用成本，提高回收利用效率，特別對一些采用常規(guī)回收工藝難以實現(xiàn)再生利用的復(fù)合材料尤為重要。在塑料工程研發(fā)方案中，塑料制品研發(fā)選用的原料、結(jié)構(gòu)型式、阻隔型式和工藝等，首先必須考慮到是否有利于資源回收利用最大化、綠色化循環(huán)經(jīng)濟(jì)，盡量采用可回收利用的復(fù)合材料。

德國克朗斯公司是一家專業(yè)PET瓶吹塑設(shè)備生產(chǎn)商，把開發(fā)回收利用廢PET瓶技術(shù)與PET吹瓶設(shè)備聯(lián)合為一體開發(fā)，成功開發(fā)國際領(lǐng)先的PET瓶回收再利用技術(shù)，該項技術(shù)是將被壓扁的PET瓶切割成片，經(jīng)過初篩、去除金屬、分離標(biāo)簽和瓶蓋、分離雜質(zhì)、深度清洗等步驟后，加入一定比例的新PET材料融合，制成食品級可用的飲料包裝材料，符合FAD食品級標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且產(chǎn)品的乙醛和黃色素含量低，能滿足純凈和質(zhì)量方面的要求，特別適用于食品和飲料工業(yè)，而且其成本比一般的新材料低20%-30%。

日本青木固研究所是一家“一步法”注拉吹PET瓶設(shè)備商，開發(fā)出從設(shè)備成型過程中產(chǎn)生的廢PET瓶經(jīng)粉碎后的碎片直接回收制瓶技術(shù)及設(shè)備。注射機(jī)構(gòu)配有脫水（氣）裝置，進(jìn)行廢PET碎片脫水，廢PET碎片在料斗內(nèi)邊攪拌邊向注射機(jī)構(gòu)進(jìn)料。采用該設(shè)備實現(xiàn)不需混入PET新樹脂、直接利用價格便宜的廢PET瓶碎片的新技術(shù)，直接生產(chǎn)洗發(fā)香波和洗滌劑等非食品領(lǐng)域的大量應(yīng)用的日用包裝瓶。

3．4．3 回收利用資源最大化

回收利用是實現(xiàn)資源循環(huán)利用的資源節(jié)約型技術(shù)，如何實現(xiàn)再生資源最大化、提高質(zhì)量價值、提高生產(chǎn)率的全套綠色化技術(shù)，是回收利用綠色化可持續(xù)發(fā)展的方向。

化學(xué)法回收利用實現(xiàn)了PET廢棄瓶回收再生資源最大化。

物理法再生PET瓶級切片在生產(chǎn)飲料瓶原料的比例受到一定限制，而且只能生產(chǎn)有色瓶，不能實現(xiàn)PET的完全閉環(huán)回收利用，而且只能生產(chǎn)有色瓶，隨著加工次數(shù)的增多，PET的特性粘度、分子量分布和雜質(zhì)含量都會不斷變化，最終變得無法采用物理法進(jìn)行回收利用。化學(xué)法回收的優(yōu)點是可以實現(xiàn)廢棄PET的完全循環(huán)再生利用，特別是隨著巿場對PET瓶的各種功能化要求增加，共聚PET產(chǎn)品、復(fù)合PET產(chǎn)品、涂層PET產(chǎn)品和PETG等非單一PET材料產(chǎn)品使用量在快速增加，物理法對這些產(chǎn)品的回收利用十分困難，只有化學(xué)法回收利用才能夠解決這些技術(shù)難題。例如乙二醇解聚PET化學(xué)回收法，固特異、杜邦、Hoechst和臺灣遠(yuǎn)東紡織等公司實現(xiàn)了商業(yè)裝置運轉(zhuǎn)，該方法一般在180～250℃，0．1～0．6MPa下進(jìn)行，為加快反應(yīng)速度需要加入少量的催化劑（一般為ZnAc2），比例約為PET重量的0．5%。解聚的主要產(chǎn)物為對苯二甲酸乙二醇酯（BHET），因為BHET是PTA與EG聚合生產(chǎn)PET的中間體，也可以直接用作合成PET的原料。沙特基礎(chǔ)展示了占很大比例的廢棄PET瓶回收料的Xenoy iQ材料，應(yīng)用于行人保護(hù)吸能塊。

目前化學(xué)法回收工藝技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)有：降低生產(chǎn)成本；開發(fā)更加簡單的工藝路線，如何充分回收利用復(fù)合PET材料中其他各種物質(zhì)。

3．4．4 塑料回收利用行業(yè)細(xì)分化

塑料回收利用是一項系統(tǒng)工程，包括原料、設(shè)備、工藝、制品、應(yīng)用等各個環(huán)節(jié)，而且每個環(huán)節(jié)的專業(yè)技術(shù)相差很大，實行塑料回收利用行業(yè)細(xì)分化，才能創(chuàng)新創(chuàng)造塑料回收利用技術(shù)，實現(xiàn)塑料回收利用的可持續(xù)發(fā)展。

瓶類分揀系統(tǒng)。自動快速分揀高效率化，提高處理能力。德國RTT Systemtechnik公司的Unisoft NIR分選系統(tǒng)能夠自動分離出出共聚和均聚HDPE瓶。Closed Loop Recycling公司的Pellenc系統(tǒng)，能夠從本色的HDPE瓶中分離出PET瓶和彩色瓶。

瓶片清冼及干燥系統(tǒng)。整個系統(tǒng)包括破碎、浮冼、漂冼、熱冼、摩檫、脫水、蒸鍋等。張家港聯(lián)盈再生資源科技發(fā)展有限公司吸收國外先進(jìn)技術(shù)，蒸鍋實現(xiàn)二十四小時不間斷運行，清冼效率是傳統(tǒng)蒸鍋的三倍，脫水效率高達(dá)98%，實現(xiàn)高速節(jié)能運行。

3．4．5 塑料回收再生技術(shù)智能化

奧地利BT-Wolfgang Binder GmbH的全自動化回收料整理和分類的光學(xué)分選設(shè)備，利用了紅外線識別技術(shù)，可以識別和分離一系列類別明顯不同的材料，例如將塑料（包括PET、PE、PP-HD等）、紙張、紙板、金屬和玻璃等材料進(jìn)行分類分揀，這種分揀機(jī)的處理量最高可以達(dá)到每小時25噸左右。通過組合不同種類的傳感器實現(xiàn)材料識別功能，如利用顏色傳感器來進(jìn)行近紅外光譜分析，進(jìn)行材料識別和顏色識別。利用線陣相機(jī)技術(shù)來進(jìn)行顏色識別，或利用X-射線熒光技術(shù)來進(jìn)行材料的化學(xué)組分識別。特別是在塑料領(lǐng)域中利用這些技術(shù)的不同組合形式，可以形成不同的解決方案，還能夠?qū)崿F(xiàn)更大范圍的分類，達(dá)到很高的純度水平。通過分類和分揀之后的材料可以進(jìn)入到下一步的回收環(huán)節(jié)中。

3．4．6 塑料包裝廢棄物資源再生利用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展方向

整個塑料工程行業(yè)努力開發(fā)出各種有效處理回收塑料材料的解決方案，以回應(yīng)社會的可持續(xù)發(fā)展。整合塑料工程各個環(huán)節(jié)已開發(fā)的回收利用的技術(shù)和設(shè)備，組成整體解決方案，以降低回收利用的能耗成本及量、質(zhì)、效率的提升。新型創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，逐漸為我們提供了這種可能，完全可以使用回收塑料材料再次制造出具有更高質(zhì)量的產(chǎn)品。塑料工程各個環(huán)節(jié)的制造商已經(jīng)為不同的回收應(yīng)用提供了各種解決方案，這些解決方案一般可以完成一個特定的任務(wù)，例如對進(jìn)料的粉碎和干燥，對熔體進(jìn)行脫氣處理、過濾篩選和重新造粒等等。因此需要對這些各自獨立的解決方案進(jìn)行整合，以便形成整體解決方案來滿足用戶的需求。

提高對塑料回收利用是有效保護(hù)資源的認(rèn)識。國內(nèi)塑料回收利用技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比，差距很大，特別在回收利用的可持續(xù)發(fā)展的理念上，僅僅把回收利用看作降低制品成本的措施，而不是把它作為保護(hù)人類有限的自然資源的必要性的行為準(zhǔn)側(cè)，在這種唯經(jīng)濟(jì)的理念指導(dǎo)下，嚴(yán)重阻礙了塑料回收利用技術(shù)的開發(fā)、塑料回收利用的經(jīng)濟(jì)效益的提高。

4 綠色化全套安全衛(wèi)生管理體系

安全衛(wèi)生是塑料包裝綠色化的首要，特別是食品、飲料、醫(yī)療、藥品等于人體健康直接相關(guān)的塑料包裝。奶瓶雙酚A、毒膠囊、立頓毒茶等事件，說明綠色化全套安全衛(wèi)生管理體系存在嚴(yán)重缺陷。

綠色化全套安全衛(wèi)生管理體系是社會管理體系。美國、歐盟等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)建立了較為完善的法規(guī)體系，食品包裝材料具有明確的范圍和定位，對包裝材料的管理與對食品添加劑、食品本身的管理一起構(gòu)成了對食品安全的全面管理，并在管理機(jī)制上，設(shè)置有公開、透明、高效的評價審核機(jī)制。中國也已具有了食品包裝材料安全管理的基本法律框架和標(biāo)準(zhǔn)體系，但由于受食品安全管理體制和政府職能分工的限制，企業(yè)自身的缺陷也很大程度上限制了各項標(biāo)準(zhǔn)的貫徹執(zhí)行，目前的法律體系并沒有得到較高水平的貫徹執(zhí)行，與西方國家相比存在明顯不足。

國家對食品包裝用塑料包裝原材料，也規(guī)定了嚴(yán)格的衛(wèi)生性能指標(biāo)，建立了市場準(zhǔn)入制度，包括生產(chǎn)許可制度、強(qiáng)制檢驗制度、市場準(zhǔn)入標(biāo)志制度和監(jiān)督檢驗制度，但與國際上先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)還有差距。國家藥品包裝管理辦法規(guī)定，凡選用直接接觸藥品的包裝材料、容器（包括油墨、黏合劑、襯墊、填充物等）必須無毒，與藥品不發(fā)生化學(xué)作用，不發(fā)生組分脫落或遷移到藥品當(dāng)中，必須保證和方便患者安全用藥。近年來，歐盟相繼出臺了一系列法規(guī)條例，不斷提高進(jìn)口食品接觸材料的門檻，2011年12月10日，歐盟官方公報公布了（EU）No1282／2011號法規(guī)，修訂了關(guān)于食品接觸塑料材料及制品的（EU）No10／2011號法規(guī)，2012年1月25日，歐盟食品安全局（EFSA）又發(fā)表了食品接觸塑料制品的新法規(guī)的細(xì)節(jié)說明，即塑料實施措施，對法規(guī)進(jìn)行了進(jìn)一步的補(bǔ)充說明，例如，三聚氰胺的特定遷移限量（Specific migration limit SML）由原來的30mg／kg減少到2．5mg／kg；2，4-雙（2，4-二甲基苯基）-6-（2-羥基-4-正辛氧基苯基）-1，3，5-三嗪的SML由0．05mg／kg修訂為5mg／kg；N-甲基吡咯烷酮的SML設(shè)定為60mg／kg。

5 結(jié)語

我國是塑料包裝生產(chǎn)大國和使用大國，但塑料包裝技術(shù)與兩個“大國”極不相稱，特別在塑料包裝綠色化技術(shù)更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，進(jìn)展緩慢。塑料包裝生命周期綠色化系一種理想包裝，完全達(dá)到它的要求需要一個過程。實現(xiàn)塑料包裝的“中國創(chuàng)造”，必須以“生命周期綠色化”為可持續(xù)發(fā)展為理念，服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)的各類產(chǎn)品的包裝上，從原材料、加工設(shè)備、成型工藝、產(chǎn)品檢測、倉儲、回收再生利用等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行全套方案的綜合性全面研發(fā)，創(chuàng)新創(chuàng)造新制品、新材料、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備。依賴低端產(chǎn)品競爭，依賴仿制產(chǎn)品競爭，永遠(yuǎn)不會首先占領(lǐng)市場，永遠(yuǎn)不會成為市場領(lǐng)航者。

涉及塑料包裝綠色化的高端的塑料包裝材料、成型加工設(shè)備、回收利用技術(shù)和設(shè)備等基本上以進(jìn)口為主，例如我國塑料瓶產(chǎn)量是世界第一，但成型加工設(shè)備基本上被少數(shù)幾個國外公司壟斷，塑料吹瓶機(jī)卻只能依賴進(jìn)口，尤其是高端產(chǎn)品，飲料企業(yè)的PET瓶及其包裝線基本是引進(jìn)進(jìn)口設(shè)備的天下。

我國塑料包裝處于國際分工價值鏈的低端，最根本的原因是發(fā)展觀仍停留在傳統(tǒng)的理念上沒有與國際接軌。國際塑料包裝技術(shù)的先進(jìn)性的說明所走的發(fā)展道路的科學(xué)性，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真仔細(xì)地研究、借鑒，決不能把自己的落后說成為自己的“特色”而裹步不前。研發(fā)塑料包裝綠色化必須以“生命周期”為指導(dǎo)及實踐，才能創(chuàng)新創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展。

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（完）