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自2018 年中国开始拒收洋垃圾起,全球对于废旧垃圾的“何去何从”问题,再次掀起一股浪潮。到 2019 年,更有印度尼西亚等国纷纷效仿中国,开始拒收洋垃圾。垃圾如何处理?又能否重新处理并循环使用呢?在未来,是否有更好的解决方案能形成一种闭环式的循环经济? 这些问题早已成为各行各业关注的焦点,同时也是行业发展的目标。
对塑料行业来说,循环经济更是 Chinaplas、K 展等大型业内展会追随的热点。未来,更多、更好的解决方案会在产业上下游和跨领域合作下激撞出更多的亮点。
全价值链的材料循环利用
什么是好的循环经济模式?与其事后万般费力地解决各大产品的“归宿”,不如在产品还只是化学原料的初期,生产者就能提前规划产品使用结束后的循环利用途径,这种“从摇篮到摇篮”的全价值链材料循环利用理念是行业未来努力的方向。当然,材料的循环利用不仅仅在于材料本身的性能, 在废弃材料的回收生产过程中,如何利用设备工艺完成废弃材料的高效回收也是重中之重。
在材料方面,北欧化工通过提供传统聚苯乙烯(PS)的 可行聚丙烯(PP)替代品,致力于支持其合作伙伴向更具可持续性的泡沫和硬质包装的过渡。该PP材料不仅更容易回收, 其生产过程也更加环保。与其他塑料的生产过程相比,PP 生产工艺可将能耗降低 50%,耗水量降低 20%。
由 SABIC 公司推出,并将在 K 2019 展会上展出的采用回收混合物塑料废物的热解油原料生产的、经国际可持续发展和碳认证 +(ISCC+) 认证的循环聚合物,可用于生产高品质产品。该技术可与以往的物理回收形成互补,并最终实现闭环回收。目前,包括联合利华、Walki 集团等在内的多家企业已投入使用此认证循环聚合物,用以生产高质量要求的食品、 饮料和个人护理产品包装。
生物基和生物降解聚合物也极具市场潜力,尤其是在食品或外带产品的运输包装领域,更是潜力无限。例如,巴斯夫在 Chinaplas 2019 产出的 ecovio® 可堆肥聚合物。该种材料含生物基成分,其完全堆肥性符合欧洲 EN 13432、美国 ASTM 6400、日本 GreenPLA 等多个国家标准,可用于包括纸碗、纸杯、有机垃圾袋、地膜等包装和农业用产品。又如, 金发科技自主研发生物降解聚酯 PBAT,产品性能国际领先, 并建成生物降解塑料合成和改性专用生产线。基于脂肪 - 芳香族共聚酯、聚乳酸和淀粉开发的生物基降解塑料产品,经国际权威检测机构检测,完全符合欧盟 EN 13432 和 ASTM 6400D 国际生物降解标准,同时获得了德国 DINCERTCO、 比利时 VINCONTTE、美国 BPI 和澳洲 AS 的权威生物降解认证,产品广泛应用于农用地膜、一次性包装(购物袋、垃圾袋等)、一次性餐饮具及 3D 打印行业等。
此外,如何在回收利用过程中,完成对废弃塑料的快速且高质量分拣工作,是提高当前回收率和确保回收物更好地进入包装流的至关重要的一步。由宝洁公司牵头、艾伦麦克阿瑟基金会推动的开创性项目 HolyGrail,旨在发现包装标签如何影响分拣和回收系统的准确性。在项目过程中,数字水印技术领域取得了重大进展,“隐形代码”被整合到印刷材料(标签,袖子,模内标签,薄膜 / 袋)和直接成型模具(PET瓶,HDPE 瓶,热成型托盘,注塑板条箱等)中。通过这种方式, 包装变得智能化,这一功能可以在整个价值链中使用:填料的质量保证和库存管理;商店的防伪检查;零售商快速退货(二维条形码和 QR 码);消费者参与;闭环回收的分类和再利用。
先进工艺将生物基原料和再生材料的应用推向新的高度
正 如 Reifenhäuser 集团的 CSO Ulrich Reifenhäuser 先生在 K 2019 展前发布会上所言,塑料作为许多应用的理想材料,但不总是可回收。对此,Reifenhäuser 开发出 Extrusioneers 的产品组合这一新型挤出技术,旨在开发和优化完全适合循环经济的塑料产品。生物基原料,如甘蔗或玉米等,是非常理想的可循环材料。然而,不同的材料组成对可生物降解的包装薄膜的生产提出了新的挑战。与 PE 相比,生物塑料的价格大约高出四倍。另外,在传统的加工技术中,所得产品的机械性能大幅下降,且材料的刚性不足导致生产时间过长。对此,Reifenhäuser 开发出的 Ultra Flat Plus 提供了高 效加工并改善产品性能的新方案。Reifenhäuser 目前是该技术的唯一供应商。据悉,在牵引时采用独特的直列式拉伸装置,可将薄膜厚度减少 30%。对温热的生物膜进行拉伸可以提高 其强度,加工速度随之提升,甚至达到 PE 膜相当的水平。通过这种小型升级,简单的单层生产线就能生产出高品质的生物基吹膜和缠绕膜。该工具的控制系统简单直观,可快速融入现有的工艺中。
在 K 2019 展前发布会上,恩格尔 AUSTRIA 塑化系统部门和循环经济专家 Günther Klammer 强调:“稳定的注塑工艺是保证再生材料生产出更高质量产品的关键。”恩格尔即将在 K 2019 展会推出的 iQ weight control 重量控制系统来确保注射过程中实现熔体体积恒定,并最终保持较高的产品质量。当然,使用单一材料系统已经成为一种趋势,如使用 IML 工艺生产薄壁包装时,标签和颗粒采用同种材料,方便产品在全价值链中循环利用。
阿博格公司的注塑机致力于通过 Gestica 控制系统的模具填充模拟功能,将注塑工艺过程更具体地呈现出来,以便实时了解到注塑过程中材料性能变化及其他各种问题。目前已经联合德国 Simcon 公司成功将计算的仿真模具与螺杆机芯同步,将注塑过程实时呈现在 Gestica 系统的显示器上。在由阿博格 于今年 6 月 25-26 日举办的第二届“包装峰会”上,阿博格包装应用经理雷纳·施密德在演讲中解释了如何利用这些机器和 相应的模具技术在注塑成型过程中形成可持续的工艺。锁模力为 1,500kN 的电动注塑机 Allrounder 520 A 生产了阻隔层为 0.02mm 的标准 PP 咖啡胶囊,而锁模力为 5,000kN 的混合动力注塑机 Allrounder 920 H 搭配 48 腔模具使用了有机材料来制造咖啡胶囊。两台包装版混合动力注塑机展示了高性能封装技术应用:锁模力为 3,700kN 的 Allrounder 820 H 搭配“薄壁部件”可选配置在 4 秒的周期时间内生产了 4 个 IML 杯。 锁模力为 2,300kN 的混合动力注塑机 Allrounder 630 H 搭配可选“密封”包装在 3.3 秒的周期时间内生产了 48 个饮料容器封盖。雷纳表示,机械越来越多地通过电感式测位传感器来直接测量内部压力和温度以及模具排气,这一趋势有助于优化填充工艺和产品质量,而这些因素对于新材料和再生材料而言尤为重要。
结语
在阿博格的包装峰会上,格哈德· 博姆(阿博格)、 Thorsten Kühmann(VDMA)、Manfred Hackl(Erema)、 Hans-Josef Endres 教授(IfBB:德国汉诺威应用科学技术大学生物塑料与生物复合材料研究所)和 Philip Knapen(Borealis) 等都一致认可产业链相关人士之间合作的重要性。事实上,目前许多新型技术和解决方案都是产业上下游共同合力的结晶。借用阿博格包装销售经理伯特伦·斯坦恩观点:注塑机、模具和材料制造商以及回收专家都应该在整个价值链中齐心协力。整个行业只有通过共同努力才能开发出新的解决方案来回收利用有价值的废旧塑料并将其用于新产品的制造。相信在未来,更多的产业上下游和跨领域合作会为整个地球绿色循环经济发展 开辟出更广阔的天空。
本刊编辑詹曲组稿