塑料薄膜作为塑料制品中的一大类,种类繁多,自20世纪40年代发展至今,已成为塑料工业重要的下游产品。目前,我国塑料薄膜的产量约占塑料制品总产量的20%,是塑料制品中产量增长较快的类别之一。不过,塑料薄膜普遍存在一个特点——其使用寿命一般较短,因此,塑料薄膜也是塑料回收再生利用的主要品种之一。
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塑料薄膜作为塑料制品中的一大类,种类繁多,自20世纪40年代发展至今,已成为塑料工业重要的下游产品。目前,我国塑料薄膜的产量约占塑料制品总产量的20%,是塑料制品中产量增长较快的类别之一。不过,塑料薄膜普遍存在一个特点——其使用寿命一般较短,因此,塑料薄膜也是塑料回收再生利用的主要品种之一。
本文将从塑料薄膜产业现状、塑料薄膜回收技术流程、塑料薄膜新产品及回收新工艺三个方面出发,对塑料薄膜回收问题进行简要探讨。
塑料薄膜产业现状
塑料薄膜主要用于包装行业、农业和工业领域。包装行业指塑料包装薄膜用于食品加工、日用品、医药用品领域等;农业一般是指农产品生产过程中需使用的农业用塑料薄膜;工业一般指电容器、锂电池、太阳能电池以及海水淡化等领域用塑料薄膜。目前我国塑料薄膜约有60%用作包装材料,农用塑料薄膜约占30%,其余用作电工材料、感光材料和电子信息材料等。
2015年以来,塑料薄膜行业不断推出新的政策,对农膜、包装用薄膜、工业用膜都提出了新的标准。尤其是在农用薄膜方面,新标准一方面鼓励建设新的农膜生产项目,另一方面也对产能和水电等资源耗用提出了新的要求,这对企业的生产技术有一定的要求,从而减缓了塑料薄膜行业的产量增长速率。至于包装用薄膜、工业用薄膜等,在环保和再生环节上也提出了新的标准。
根据产品特点,大力提倡对塑料薄膜从设计、生产、消费到废弃实行“减量化、资源化、无害化、低碳化以及安全化”的五化发展要求是行业可持续发展的有效途径。2009年1月1日起正式实施的《中华人民共和国循环经济促进法》明确指出:国家鼓励和支持开展循环经济科学技术的研究、开发和推广。从政策角度上鼓励和提倡废弃物的“资源化”,重点是要采取措施降低资源消耗、减少废物的产生量和排放量、提高废物的再利用和资源化水平。
在资源与环境矛盾日益加剧的情况下,欧盟等国对塑料制品使用后的回收再利用更加重视。根据欧盟委员会修订过的指导性法律,欧盟成员国应在2008-2015年间对本国包装垃圾的再利用率提高到55%以上,其中塑料包装达到22.5%。由此可见,传统塑料强制回收工作在加强,其中,占据塑料制品极大比例的塑料薄膜的回收工作更是重中之重。
塑料薄膜回收流程分析
薄膜的回收工艺过程一般为:粉碎→清洗→脱水→烘干→造粒。对于在生产过程中产生的边角料或试车时产生的废膜,因为不含杂质,可以直接粉碎、造粒,进行回收利用。包装薄膜和农用薄膜的回收,难点在于分选和除去杂质及附着在薄膜表面的其他物质(灰尘、油渍、颜料等)。
下面对薄膜回收流程进行简要分析:
1.粉碎
收集到的大片的或成捆的薄膜需要剪切或研磨粉碎成易处理的碎片。粉碎设备有干式和湿式之分,干式粉碎机可直接对收集到的薄膜进行粉碎;湿式粉碎机则需要对收集到的薄膜在进行预清洗后再粉碎。前者结构简单,投资小,但由于所粉碎的薄膜含有较多的杂质,刀具磨损较大;后者虽然增加了一道工序,但刀具磨损小,噪声低。
2.清洗
清洗的目的是除去附着在薄膜表面的其他物质,使最终的回收料具有较高的纯度和较好的性能。通常用清水清洗,用搅拌的方法使附着在薄膜表面的其他物质脱落。对于附着力较强的油渍、油墨、颜料等,可用热水清洗或使用洗涤剂清洗。
3.脱水
经清洗后的薄膜碎片含有大量的水分,为了进一步加工处理必须脱水。目前,脱水方式主要有筛网脱水和离心过滤脱水。筛网脱水是将清洗后的薄膜碎片送到有一定目数要求的筛网上,使水与薄膜碎片分选。筛网的放置形式既可平放,也可倾斜。带有振动器的筛网脱水效果更佳。离心脱水机是以高速旋转的甩干筒产生的强离心力使薄膜碎片脱水。
4.烘干
经脱水处理后的薄膜碎片仍含有一定的水分,为了使水分的含量减少到0.5%以下,必须进行烘干处理。烘干通常使用热风干燥器或加热器进行。为了节约能源、降低成本,干燥器或加热器产生的热风应该循环使用。
5.造粒
经过清洗烘干的薄膜碎片可送入挤出造粒机进行造粒。为了防止轻质大容积的薄膜碎片(50g/L)出现“架桥”现象,需要采用喂料螺杆进行预压缩,使物料压实,喂料螺杆的速度应与挤出机相匹配,以防止机器过载。通过计量设备加入适量的助剂,以改善回收料的性能。
在薄膜碎片的熔融挤出过程中,常有水蒸气、单体分解物气体产生,为了使生产出的粒料不含气泡,应当采取排气措施。此外,为了得到高质量的回收料,对回收料的熔体进行过滤也是很有必要的。通过熔体过滤可将清洗后滞留的杂质滤掉。熔体的过滤可使用间歇式或连续式过滤网装置。间歇式过滤网会造成熔体流动的中断,每次调整过滤网后需要重新调整工艺条件,连续式过滤网的更换则不会中断熔体的流动。
提高塑料薄膜回收率,企业在行动
如上所述,回收夹带大量杂质的塑料薄膜势必非常麻烦。因此,材料生产商们也行动起来,依托各自优势开发有利于回收的新产品或新工艺。
去年,伊士曼宣布开发了一项将混合塑料转化为原料的新工艺。据悉,这种循环再回收技术可将目前机械方法无法回收的聚酯废料分解为基本的聚合物结构原料,作为新的聚酯基聚合物重新引入。这种技术能够回收复杂的塑料废弃物,包括非聚酯塑料和混合塑料,这些塑料不能用传统的回收技术回收利用。通过这种新的回收技术,软包装和塑料薄膜等材料可以从垃圾填埋场转移。该技术改造了伊士曼的纤维素生产工艺,将塑料废料用作原料,将其转化为分子组分。该工艺将塑料部分氧化并将其转化为某些伊士曼产品的基本原料,包括用于耐用品、包装、纺织品和非织造布最终用途市场的先进材料和纤维部门产品。
除了设法在回收阶段提高塑料薄膜回收率,也有企业决定从源头解决塑料薄膜回收问题。国际性包装和纸质产品集团Mondi公司开发了一种可回收的聚丙烯薄膜,极适用于充气包装和真空包装柔性薄膜的热成型,这种薄膜在延长肉类和奶酪产品的货架保质期方面的效果出众。该共挤材料有三层,包括上层和下层网格,内部阻隔层占整个结构的不到5%,这意味着它可以作为单一材料结构,并且可以在现有废物流中完全回收利用。以前,多层结构的材料包装不可回收,并且在生命周期分析时发现多层结构材料有更高的碳足迹。与现有的传统结构相比,这种创新的新型薄膜将包装碳足迹减少了23%。这种材料的出色之处在于,其保持了薄膜包装材料的关键功能,包括优异的氧气阻隔性、防潮性和高抗穿刺性,同时还提高了包装的可回收性。
通过与亚太地区的多家回收公司合作,陶氏公司针对消费后回收(PCR)树脂也开发了一款用于热收缩膜的全新材料XUS60921.01,为客户带来环保和经济的双重收益。这种材料以良好的收缩率、稳定的机械加工、优异的机械性能,为包装行业的集束包装和安全运输提供了保障。据悉,该解决方案含有40%消费后再生材料配方,可用于热收缩膜的中间层,能够有效减少树脂生产过程中二氧化碳的排放和能源消耗,实现薄膜回收再利用的目标。XUS60921.01的优势在于:有助于减少塑料包装的丢弃、掩埋,或流入到其他环境中;产品质量高,稳定性强;降低对从化石燃料制成的原生塑料的依赖度;减少碳足迹及节约能源等。
在下游企业,奥地利包装制造商Coveris为英国著名零售商Co-op的自有品牌净菜开发出一种完全可回收的PE薄膜。这种新型PE薄膜由一种类似于购物袋塑料的聚乙烯材料制成,这种薄膜在保护性、功能性和保质期等方面与现有不可回收的薄膜材料无异,它将有助于Co-op达成在2025年前其所有自有品牌的包装都100%可回收利用的目标。据悉,这种新薄膜已经引入了英国所有的Co-op超市。消费者可以在购物袋回收点上交已使用的薄膜袋,同时薄膜上写着“在大商店与塑料袋一同回收”的标签来鼓励上述做法。
结语
随着各种新材料、新设备和新工艺不断地涌现,塑料薄膜也朝着品种多样化、专用化以及具备多功能的复合膜方向发展。伴随着可持续发展理念下循环经济的发展,优秀的塑料薄膜生产企业及材料制造商也越来越重视薄膜回收问题。紧抓趋势的企业,才会脱颖而出。未来塑料薄膜回收市场将如何发展?我们拭目以待。
资料来源:前瞻产业研究院、中国功能膜产业网、中国产业信息网、智库数据中心、《中国资源综合利用》期刊、食品工业网、废塑料新观察、百联盛世网等
本文图源:Pixabay
本刊特约编辑:王荣