塑料包装生命周期绿色化的浅论（七）

张友根

（宁波海达塑料机械有限公司）

塑料包装生命周期绿色化的浅论（七）

张友根

（宁波海达塑料机械有限公司）

（上接《塑料包装》2015年第4期）

3．4 塑料包装废弃物资源再生利用技术的科学发展

塑料包装生命周期绿色化对废弃物强调的是再生利用，实现资源利用循环高效化。塑料包装废弃物既是生命周期的结束，也是下一个生命周期的开始。塑料包装废弃物资源再生利用实现资源的持续利用和生态系统可持续性合理开发和集约高效利用资源，实现生命周期的开始。塑料包装废弃物的简单的废弃意味生命周期的结束。

塑料包装废弃物资源再生利用是资源节约型塑料工程可持续发展的重点研究方案，融入节能降耗、环保等绿色技术的可持续发展的塑料回收再生的解决方案更是其首要开拓方向，塑料回收再生达到能耗最小化、资源利用率最大化、环保最优化。低水平回收造粒越来越不适合绿色技术的开拓，回收料在挤出造粒过程中，加入各种助剂来赋予材料新的功能，进行共混改性，拓展其使用范围，提高回收料的附加值，实现优质再生，成为回收料循环利用的发展方向。国际上对塑料废弃物的回收相当重视，特别在再生利用技术方面不断开发新工艺、新技术、新设备，达到资源利用率的最大化，并作为保护资源的措施。对于不同的废弃塑料包装制品采取不同的回收利用方式，达到资源利用率的最大化。

3．4．1 塑料回收再生技术功能化专用化

塑料包装制品的材料、型式繁多，特别是各种新型复合材料的应用，常规的、通用的回收再生技术的已难以适应，功能化专用化的塑料回收再生设备的需求越来越多，技术层次也越来越高。

3．4．1．1 PET废弃瓶的物理法“瓶-瓶”回收循环利用

“瓶-瓶”即将废弃PET塑料瓶回收清洗粉碎直接作为原料成型加工PET瓶。

赫斯基HyPET再生粉碎料（RF）系统，全球首款可大量采用食用级再生PET粉碎料生产瓶坯的注塑系统。HyPETTMRF食品级再生粉碎瓶坯注射系统，经过不断改进，由使用50%比例的再生粉碎料提高到100%的再生粉碎料，HyPET RF300注塑系统，配一副72腔的模具，对含有50%新料和50%再生粉碎料的混合料进行加工，以10．5秒的周期生产34．7g的EcoBaseTM瓶坯。

日本青木固研究所开发出从废PET瓶粉碎的碎片直接回收制瓶专用机AOKI 250 LL-50S型“一步法”注拉吹PET瓶塑机，中间不经过碎片造粒，而且采用100%的回收料，该专用机是包括成型机、模具和除金属装置等完整的“回收PET瓶专用系统”。注射机构配有脱水（气）装置，进行废PET碎片脱水，废PET碎片在料斗内边搅拌边向注射机构进料。采用该设备是实现不需混入PET新树脂、直接利用价格便宜的废PET瓶碎片的新技术，直接生产洗发香波和洗涤剂等非食品领域的大量应用的日用包装瓶，为理想的“瓶-瓶”工艺。

3．4．1．2 PET废弃瓶的物理法“瓶-材-瓶”回收循环利用

“瓶-材-瓶”即将废弃PET塑料瓶回收清洗粉碎，再生切片可替代原生切片，循环利用节约能源。

Gneuss Kunststofftechnik GmbH公司研发的“瓶-材-瓶”成套回收设备，直接采用未经任何预处理的100%回收PET瓶片挤出加工成用于热成型的食品接触级片材，产量300kg／h，符合美国食品药品管理局（FDA）的规定和德国联邦风险评估所（BFR）的准则。这种循环利用法只能成型加工有色PET瓶。

德国克朗斯公司成功开发国际领先的PET瓶回收再利用技术，该项技术是将被压扁的PET瓶切割成片，经过初筛、去除金属、分离标签和瓶盖、分离杂质、深度清洗等步骤后，加入一定比例的新PET材料融合，制成食品级可用的饮料包装材料，符合FAD食品级标准的要求，而且产品的乙醛和黄色素含量低，能满足纯净和质量方面的要求，特别适用于食品和饮料工业，而且其成本比一般的新材料低20%-30%。该回收利用的技术特点是：废旧PET瓶不需要人工除去瓶盖和标签，而是通过一系列物理方法在处理过程中自动将瓶盖和标签除去；采用化学涂层消除技术，以烧碱为化学涂层消除剂除去PET瓶的表面，从而能去除粘附其上的污染物。

北京盈创再生资源有限公司引进了国际先进技术的再生瓶级PET切片作业线，已通过美国FDA认证。生产线回收、处理、加工、洁净聚酯碎片生产能力为5万吨／年，其中生产再生瓶级聚酯切片能力为每年3万吨。再生瓶级切片的质量与原生瓶级切片的品质、性质、功能、卫生等各项指标完全一致，符合国家聚酯切片食品卫生标准（GB13114），达到GB17931-2003瓶用聚酯标准中强制执行的乙醛含量标准，完全可替代原生瓶级切片。

3．4．1．3 PET废弃瓶的物理法“瓶-材”回收循环利用

德国Gneuss Kunststofftechnik GmbH研发多螺旋系统（MRS）系列挤出机来处理消费后回收的PET塑料薄片或颗粒的处理设备，产品不必再经过预处理或后处理过程，就可以达到FDA批准的医用标准，可以实现不受限制的FDA使用。这种聚合生产系统由具有脱气功能的挤压机组成。系统中包含一个在线式粘度计，因此可以实现全自动的粘度控制。系统中还包括一个能够可靠地去除杂质颗粒的旋转式熔体过滤器。在MRS挤压机的脱气处理部分，流动的熔体被引导到一个大型的、单螺杆型螺旋转鼓中，在旋转机筒内部有8个输送螺杆，这些螺杆分别向相反的方向旋转。这就能确保一个很大的熔体过滤表面积，以便实现非线性的高效率的熔体交换功能。以这样的方式，熔体在20至40毫巴的真空条件下，此系统可以对含水量为1%或更多的输入材料进行脱气处理。与此同时，其中含有的所有挥发性的外来杂质也能被有效地除去。经过这样的一系列处理过程，就可以利用回收的原材料进行聚合生产，生产出可用于食品的容器、薄膜或托盘等。

青岛顺德塑料机械有限公司达到100%PET回收料，且无需干燥结晶的片材生产线。研发出多段独特的剪切方式使物料在短时间可达到多层快速塑化从而无需干燥结晶的螺杆新型结构，创新使回料的潮气和水分在主机运转中自动排除的排气装置，成功解决了生产制品结块和气泡的技术难题。

3．4．2 塑料回收利用方案融入塑料工程解决方案与制品开发方案同步进行

塑料制品成型加工，必定产生废料。研发塑料工程方案过程中，把废料回收利用方案与制品开发方案同步进行，达到降低回收利用成本，提高回收利用效率，特别对一些采用常规回收工艺难以实现再生利用的复合材料尤为重要。在塑料工程研发方案中，塑料制品研发选用的原料、结构型式、阻隔型式和工艺等，首先必须考虑到是否有利于资源回收利用最大化、绿色化循环经济，尽量采用可回收利用的复合材料。

德国克朗斯公司是一家专业PET瓶吹塑设备生产商，把开发回收利用废PET瓶技术与PET吹瓶设备联合为一体开发，成功开发国际领先的PET瓶回收再利用技术，该项技术是将被压扁的PET瓶切割成片，经过初筛、去除金属、分离标签和瓶盖、分离杂质、深度清洗等步骤后，加入一定比例的新PET材料融合，制成食品级可用的饮料包装材料，符合FAD食品级标准的要求，而且产品的乙醛和黄色素含量低，能满足纯净和质量方面的要求，特别适用于食品和饮料工业，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瓶设备商，开发出从设备成型过程中产生的废PET瓶经粉碎后的碎片直接回收制瓶技术及设备。注射机构配有脱水（气）装置，进行废PET碎片脱水，废PET碎片在料斗内边搅拌边向注射机构进料。采用该设备实现不需混入PET新树脂、直接利用价格便宜的废PET瓶碎片的新技术，直接生产洗发香波和洗涤剂等非食品领域的大量应用的日用包装瓶。

3．4．3 回收利用资源最大化

回收利用是实现资源循环利用的资源节约型技术，如何实现再生资源最大化、提高质量价值、提高生产率的全套绿色化技术，是回收利用绿色化可持续发展的方向。

化学法回收利用实现了PET废弃瓶回收再生资源最大化。

物理法再生PET瓶级切片在生产饮料瓶原料的比例受到一定限制，而且只能生产有色瓶，不能实现PET的完全闭环回收利用，而且只能生产有色瓶，随着加工次数的增多，PET的特性粘度、分子量分布和杂质含量都会不断变化，最终变得无法采用物理法进行回收利用。化学法回收的优点是可以实现废弃PET的完全循环再生利用，特别是随着巿场对PET瓶的各种功能化要求增加，共聚PET产品、复合PET产品、涂层PET产品和PETG等非单一PET材料产品使用量在快速增加，物理法对这些产品的回收利用十分困难，只有化学法回收利用才能够解决这些技术难题。例如乙二醇解聚PET化学回收法，固特异、杜邦、Hoechst和台湾远东纺织等公司实现了商业装置运转，该方法一般在180～250℃，0．1～0．6MPa下进行，为加快反应速度需要加入少量的催化剂（一般为ZnAc2），比例约为PET重量的0．5%。解聚的主要产物为对苯二甲酸乙二醇酯（BHET），因为BHET是PTA与EG聚合生产PET的中间体，也可以直接用作合成PET的原料。沙特基础展示了占很大比例的废弃PET瓶回收料的Xenoy iQ材料，应用于行人保护吸能块。

目前化学法回收工艺技术面临的主要挑战有：降低生产成本；开发更加简单的工艺路线，如何充分回收利用复合PET材料中其他各种物质。

3．4．4 塑料回收利用行业细分化

塑料回收利用是一项系统工程，包括原料、设备、工艺、制品、应用等各个环节，而且每个环节的专业技术相差很大，实行塑料回收利用行业细分化，才能创新创造塑料回收利用技术，实现塑料回收利用的可持续发展。

瓶类分拣系统。自动快速分拣高效率化，提高处理能力。德国RTT Systemtechnik公司的Unisoft NIR分选系统能够自动分离出出共聚和均聚HDPE瓶。Closed Loop Recycling公司的Pellenc系统，能够从本色的HDPE瓶中分离出PET瓶和彩色瓶。

瓶片清冼及干燥系统。整个系统包括破碎、浮冼、漂冼、热冼、摩檫、脱水、蒸锅等。张家港联盈再生资源科技发展有限公司吸收国外先进技术，蒸锅实现二十四小时不间断运行，清冼效率是传统蒸锅的三倍，脱水效率高达98%，实现高速节能运行。

3．4．5 塑料回收再生技术智能化

奥地利BT-Wolfgang Binder GmbH的全自动化回收料整理和分类的光学分选设备，利用了红外线识别技术，可以识别和分离一系列类别明显不同的材料，例如将塑料（包括PET、PE、PP-HD等）、纸张、纸板、金属和玻璃等材料进行分类分拣，这种分拣机的处理量最高可以达到每小时25吨左右。通过组合不同种类的传感器实现材料识别功能，如利用颜色传感器来进行近红外光谱分析，进行材料识别和颜色识别。利用线阵相机技术来进行颜色识别，或利用X-射线荧光技术来进行材料的化学组分识别。特别是在塑料领域中利用这些技术的不同组合形式，可以形成不同的解决方案，还能够实现更大范围的分类，达到很高的纯度水平。通过分类和分拣之后的材料可以进入到下一步的回收环节中。

3．4．6 塑料包装废弃物资源再生利用技术的科学发展方向

整个塑料工程行业努力开发出各种有效处理回收塑料材料的解决方案，以回应社会的可持续发展。整合塑料工程各个环节已开发的回收利用的技术和设备，组成整体解决方案，以降低回收利用的能耗成本及量、质、效率的提升。新型创新技术的发展，逐渐为我们提供了这种可能，完全可以使用回收塑料材料再次制造出具有更高质量的产品。塑料工程各个环节的制造商已经为不同的回收应用提供了各种解决方案，这些解决方案一般可以完成一个特定的任务，例如对进料的粉碎和干燥，对熔体进行脱气处理、过滤筛选和重新造粒等等。因此需要对这些各自独立的解决方案进行整合，以便形成整体解决方案来满足用户的需求。

提高对塑料回收利用是有效保护资源的认识。国内塑料回收利用技术与发达国家相比，差距很大，特别在回收利用的可持续发展的理念上，仅仅把回收利用看作降低制品成本的措施，而不是把它作为保护人类有限的自然资源的必要性的行为准侧，在这种唯经济的理念指导下，严重阻碍了塑料回收利用技术的开发、塑料回收利用的经济效益的提高。

4 绿色化全套安全卫生管理体系

安全卫生是塑料包装绿色化的首要，特别是食品、饮料、医疗、药品等于人体健康直接相关的塑料包装。奶瓶双酚A、毒胶囊、立顿毒茶等事件，说明绿色化全套安全卫生管理体系存在严重缺陷。

绿色化全套安全卫生管理体系是社会管理体系。美国、欧盟等发达国家和地区建立了较为完善的法规体系，食品包装材料具有明确的范围和定位，对包装材料的管理与对食品添加剂、食品本身的管理一起构成了对食品安全的全面管理，并在管理机制上，设置有公开、透明、高效的评价审核机制。中国也已具有了食品包装材料安全管理的基本法律框架和标准体系，但由于受食品安全管理体制和政府职能分工的限制，企业自身的缺陷也很大程度上限制了各项标准的贯彻执行，目前的法律体系并没有得到较高水平的贯彻执行，与西方国家相比存在明显不足。

国家对食品包装用塑料包装原材料，也规定了严格的卫生性能指标，建立了市场准入制度，包括生产许可制度、强制检验制度、市场准入标志制度和监督检验制度，但与国际上先进标准还有差距。国家药品包装管理办法规定，凡选用直接接触药品的包装材料、容器（包括油墨、黏合剂、衬垫、填充物等）必须无毒，与药品不发生化学作用，不发生组分脱落或迁移到药品当中，必须保证和方便患者安全用药。近年来，欧盟相继出台了一系列法规条例，不断提高进口食品接触材料的门槛，2011年12月10日，欧盟官方公报公布了（EU）No1282／2011号法规，修订了关于食品接触塑料材料及制品的（EU）No10／2011号法规，2012年1月25日，欧盟食品安全局（EFSA）又发表了食品接触塑料制品的新法规的细节说明，即塑料实施措施，对法规进行了进一步的补充说明，例如，三聚氰胺的特定迁移限量（Specific migration limit SML）由原来的30mg／kg减少到2．5mg／kg；2，4-双（2，4-二甲基苯基）-6-（2-羟基-4-正辛氧基苯基）-1，3，5-三嗪的SML由0．05mg／kg修订为5mg／kg；N-甲基吡咯烷酮的SML设定为60mg／kg。

5 结语

我国是塑料包装生产大国和使用大国，但塑料包装技术与两个“大国”极不相称，特别在塑料包装绿色化技术更是远远落后于发达国家，进展缓慢。塑料包装生命周期绿色化系一种理想包装，完全达到它的要求需要一个过程。实现塑料包装的“中国创造”，必须以“生命周期绿色化”为可持续发展为理念，服务于国民经济的各类产品的包装上，从原材料、加工设备、成型工艺、产品检测、仓储、回收再生利用等各个环节进行全套方案的综合性全面研发，创新创造新制品、新材料、新技术、新工艺、新设备。依赖低端产品竞争，依赖仿制产品竞争，永远不会首先占领市场，永远不会成为市场领航者。

涉及塑料包装绿色化的高端的塑料包装材料、成型加工设备、回收利用技术和设备等基本上以进口为主，例如我国塑料瓶产量是世界第一，但成型加工设备基本上被少数几个国外公司垄断，塑料吹瓶机却只能依赖进口，尤其是高端产品，饮料企业的PET瓶及其包装线基本是引进进口设备的天下。

我国塑料包装处于国际分工价值链的低端，最根本的原因是发展观仍停留在传统的理念上没有与国际接轨。国际塑料包装技术的先进性的说明所走的发展道路的科学性，我们应当认真仔细地研究、借鉴，决不能把自己的落后说成为自己的“特色”而裹步不前。研发塑料包装绿色化必须以“生命周期”为指导及实践，才能创新创造可持续发展。

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（完）