塑料包裝生命周期綠色化的淺論（七）

張友根

（寧波海達塑料機械有限公司）

塑料包裝生命周期綠色化的淺論（七）

張友根

（寧波海達塑料機械有限公司）

（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，達到資源利用率的最大化，并作為保護資源的措施。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，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AOKI 250 LL-50S型“一步法”注拉吹PET瓶塑機，中間不經(jīng)過碎片造粒，而且采用100%的回收料，該專用機是包括成型機、模具和除金屬裝置等完整的“回收PET瓶專用系統(tǒng)”。注射機構(gòu)配有脫水（氣）裝置，進行廢PET碎片脫水，廢PET碎片在料斗內(nèi)邊攪拌邊向注射機構(gòu)進料。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食品級標準的要求，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了國際先進技術(shù)的再生瓶級PET切片作業(yè)線，已通過美國FDA認證。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)生等各項指標完全一致，符合國家聚酯切片食品衛(wèi)生標準（GB13114），達到GB17931-2003瓶用聚酯標準中強制執(zhí)行的乙醛含量標準，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，就可以達到FDA批準的醫(yī)用標準，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。

青島順德塑料機械有限公司達到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)方案同步進行，達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，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食品級標準的要求，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。注射機構(gòu)配有脫水（氣）裝置，進行廢PET碎片脫水，廢PET碎片在料斗內(nèi)邊攪拌邊向注射機構(gòu)進料。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行回收利用?；瘜W(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行分類分揀，這種分揀機的處理量最高可以達到每小時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行近紅外光譜分析，進行材料識別和顏色識別。利用線陣相機技術(shù)來進行顏色識別，或利用X-射線熒光技術(shù)來進行材料的化學(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，達到很高的純度水平。通過分類和分揀之后的材料可以進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)，例如對進料的粉碎和干燥，對熔體進行脫氣處理、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資源的認識。國內(nèi)塑料回收利用技術(shù)與發(fā)達國家相比，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人類有限的自然資源的必要性的行為準側(cè)，在這種唯經(jīng)濟的理念指導(dǎo)下，嚴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，并在管理機制上，設(shè)置有公開、透明、高效的評價審核機制。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準體系，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準的貫徹執(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)定了嚴格的衛(wèi)生性能指標，建立了市場準入制度，包括生產(chǎn)許可制度、強制檢驗制度、市場準入標志制度和監(jiān)督檢驗制度，但與國際上先進標準還有差距。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)的細節(jié)說明，即塑料實施措施，對法規(guī)進行了進一步的補充說明，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)更是遠遠落后于發(fā)達國家，進展緩慢。塑料包裝生命周期綠色化系一種理想包裝，完全達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，永遠不會首先占領(lǐng)市場，永遠不會成為市場領(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，塑料吹瓶機卻只能依賴進口，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進口設(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)的先進性的說明所走的發(fā)展道路的科學(xué)性，我們應(yīng)當認真仔細地研究、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）