浅谈回收PET瓶再生处理工艺
文/刘承辅
前言
利用废旧回收PET瓶作为再生PET原料的工艺,起源于上世纪80年代意大利,在很短的期间里欧美各国相关行业陆续发展出各类再生工艺,发展初期可谓百家争鸣。有化学降解法和机械清洗法两大截然不同法门,而机械清洗法的开发,也随各自区域内,因瓶体性状、回收分类条件、下游需求程度等差异因素而演变出数种不同的工艺流程。历经30多年后,化学降解法已完全退出市场,机械清洗成为这个行业的主流。
前面提到机械清洗法被发展出各类不同功能设备搭配的工艺,如果要从每个具代表性供货商的角度去分类,恐怕也得千头万诸,不知所云。但如果从原料(回收瓶)一直到产出合格产品(再生瓶片)所需的加工功能的角度来看,就会清淅很多。在说到各个加工功能前,应该先说一下再生瓶片应具备的特性,如此确定了目标,就更容易理解过程的需求。
再生PET瓶片应具备的特性
1.颜色―原则上,深色会对浅色造成污染。所以透明瓶片最经不起其它颜色渗杂,但少量淡蓝色均匀分布在透明片中,是可被允许的。
2.尺寸―平均12~8毫米。视下游买方的需求,基本上是取决于加工螺杆径的大小,一般做短纤的押出机螺杆径较大,可以接受12毫米的尺寸,其它大概在10毫米以下。
3.外型―不应该过分卷曲,切口平整无毛边。
4.含水率―正规要求在1%以下,部份厂商可以接受超标,但超标的部份以扣重的方式处理。
5.含粉尘率―生产高端产品的客户会要求,一般在0.5~0.1%。
6.杂质含量―(数据单位:ppm-百万分量)
项目 指标 适用下游产品(等级) | PVC | PE、PP、悬浮物 | 异色片 | 金属 | 含胶量 | 杂质总量 |
薄膜、细长丝、BtoB*等的前端原料(3A) | ≦10 | ≦10 | ≦5 | ≦5 | ≦5 | ≦50 |
单丝、片材**、 较粗的长丝***(2A) | ≦15 | ≦15 | ≦15 | ≦5 | ≦15 | ≦100 |
加工程度较深的 短纤****(A) | ≦25 | ≦25 | ≦25 | ≦5 | ≦25 | ≦200 |
普纤、聚酯系漆基(B) | >25 | >25 | >25 | >5 | >25 | >200 |
备注:*BtoB:瓶到瓶,指符合国际卫生标准认证的生产工艺,可直接使用于制食用级瓶。
**片材:可延伸为打包带,但若制作中、高强度打包带,原料须先行增黏。
***较粗的长丝:大致以75丹尼含以上为界。
****加工程度较深的短纤:范围较广,包括三维卷曲纤维、中空纤维、仿羽绒纤维、工业级纤维(高强度)等。
7.色度―主要是规范透明瓶片,有两种定义,一种是以原片材作检测样,适用于A级以下产品。另一种是样品经加热烘烤后再作检测,2A级以上的产品需要作此项目。加热烘烤的条件并没有绝对的标准,但起码是180℃恒温2小时以上。
功能需求上的工艺设备或系统
从广义角度来说,资源再生的一连贯工作就是“分类”。家里的一个空塑料瓶,打从被分开来放,没有丢到垃圾桶,就已经启动了它的资源再生之旅。往后还是一再的被分类,从繁到简,由粗至细,其目的是纯化,一直到它的本质纯化到符合工业生产原料标准为止。除分类以外,其他的设施都是直接或间接的辅助,使分类纯化的过程更为有效率也更具经济价值。
指称“功能”的意思,并不代表一种功能需要一部设备,可能一种设备兼具二个以上的功能,也可能一项功能必须二个以上设备或一套系统才能达成目的。下面所涉及的项目,也并不代表一条流水线需要具备所有的工艺,实际状况可能是产业分工,上下游各具前后端的工艺形式。或者因为选择工艺的基本概念不同,而有不同的搭配组合。
一、分类(分拣,筛选)工艺
这里的定义是指被分类物质还未改变外观形态下所进行的分类筛选功能,就回收PET的目的,需要具备分类尺寸、材质、颜色三个基本功能。
尺寸的分类可利用机械圆滚筛桶、机械平振筛、固定筛栅等。
材质和颜色的分类,在传统上是仰赖人工视觉判别,利用人力拣出。如果利用机械化输送带搭配架台设施形成分类工作平台,可使效率提升数倍以上。如果处理量超过2吨/小时,则自动化筛选系统是比较适宜的选择,自动化筛选是以高速输送分类物,过程中经过射线波,光波,或拟视觉系统侦测,并快速的排除筛出物,自动化筛选系统除了效率高,产能大之外,筛选的质量也比较稳定,目前这类产品均为欧美厂商供应。
分类工艺在前端大型回收场站和后端再生处理厂都是必要的重要工艺,只是两者在筛选精度的要求有所差异。
二、压缩打包工艺
所有的塑料回收再生业要形成规模,第一件事就是要将完成分类的瓶体压缩打包。打包的压缩率,视压缩机的压力、功率而定,一般在12:1到8:1。压缩打包除了直接减容的效果之外,因为捆包可以堆码,所以相较之下,其空间利用的成效又再加乘。再则大部分再生处理设备的设计均以压缩过的扁平瓶体尺寸为基准,否则处理效率将会大打折扣。可见压缩打包是影响整个行业是否能扩大有效运作的关键工艺。
压缩打包机的型式分直立和平卧,中小型功率以直立式为主,大功率则多是平卧式。平卧式有无门式和有门式两种,无门式是专为废纸连续打包设计,较不适用于塑料瓶体。
压缩打包机的压缩头截面尺寸决定捆包(瓶砖)宽度和高度尺寸,比较合宜的尺寸为宽:75~85厘米(与捆包铁线水平方向为宽度);高:85~95厘米。长度则是个变量,依压缩头行程而定,一般在1~1.5米。捆包的重量是依压缩机设计的额定压力决定的,较适宜的重量在300~500公斤/捆的范围。
WWW.CY-RECYCLE.COM 上海承瑶环保科技有限公司版权所有
CityRecycling Co.,Ltd.Copyright
三、解包工艺
以捆包(瓶砖)为原料的再生厂生产工艺的第一个步骤自然是解散瓶砖,才能继续往后的处理工艺。解包设备的运作原理大致分为两类,第一类是以机械力强制打击或刮搔使瓶体散落;另一类是利用慢速旋转的大直径滚筒,滚筒壁附提升刮板,带动瓶砖以自体重力反覆坠落冲击致瓶体解散。
以机械力强制方式的优点是设备的占地较小,解包的效率也较高,但缺点是耗能较高,零配件的耗损较大,操作时噪音,粉尘的污染较大。滚筒式的优缺点则相反。
四、整瓶洗涤工艺
整瓶洗涤工艺早在上世纪80年代开始有PET瓶再生产业就有了,并不是什么新鲜玩意儿!只是在上世纪的年代,再生瓶片主要运用在普通纤维上,对瓶片质量的要求还没那么高,所以突显不出整瓶洗涤工艺的优势,随着PET原料往更深更广的下游产品发展,愈来愈多高附加价值PET产品对高质量再生PET瓶片的需求更显渴望。所以整瓶洗涤工艺在国内被视为新型科技,受到业界的重视。
洗瓶和洗片效果的差异在那里?洗瓶会比较干净吗?有一个实证的数据可以参考一下,上世纪80到90年代,台湾的PET再生工艺绝大部份已经是整瓶洗工艺,而且还尚未附加洗片工艺。一般洗瓶厂平均的质量标准都能达到所谓的“A”级,也就是说,总杂质含量在200ppm之内。市场上回收的毛瓶依经验估算总杂质量约在8~10%,平均称其为9%。由两个数字推算杂质去除率可得99.77%。
光有数据还不能表达为什么会是这个结论?洗瓶工艺有一个核心概念:“固体物之间进行分离时,彼此的差异愈大,分离所耗的总功愈小,差异的内容包括:重量、体积、表面积、比重。”这个概念支持着整条线的工艺发展。在实证上,整个瓶体相较于其他异物杂质(包含标签)差异是大的,但如果先粉碎成瓶片,这个差异就缩短了。所以洗瓶和洗片的比较,不在于能不能洗得干净,而是那个比较容易洗得干净。
市场上的整瓶洗涤工艺有两种,一种是批次洗涤式;另一种是连续进出料式,两者在设计理念和构造结构上有很大的差异。
批次洗涤式:主结构为双层圆筒均为上方开口底部封闭,外筒固定,内筒可正反旋转,内筒壁有螺旋叶片,成为主要的瓶体搅拌动能来源,并且可依正反转控制进出料。双层圆筒安装呈倾斜角度(外观形式类似水泥搅拌滚筒,结构形式类似滚筒洗衣机),洗涤的方式过程与自动洗衣机相仿,定量投料后,依“冲洗(预洗)”-“洗涤”-“漂洗”三个阶段进行。完成后洗涤机反转,排出瓶料。另配属一套洗涤水供应、循环、过滤系统。
连续进出料式:主结构为一个隧道型的水平圆滚筒,前端是入料口,后端是出料口,圆滚筒下方浸渍在洗剂槽内,滚筒内分区段设有穿插的推进功能和阻尼功能的开放式螺旋叶片。瓶体投入滚筒内受叶片的作用力,一边翻滚搅动一边缓慢推进至出口排出。过程中分离出的部份杂质从滚筒壁的开孔排入洗剂槽内,部份体表较大的杂质随瓶体由出口排出。
从洗涤功能的角度分析两者,批次式才算完整的进行洗涤过程,连续式充其量只能达成预洗的阶段。比较两者的瓶体的去污程度自然有所差异,这种结论形成连续式工艺后续的洗片系统负荷加大,其洗片配套的条件几乎与纯粹洗片工艺无异。
五、PVC标签剥除工艺
PVC的残留对PET原料而言是极端严重的污染,在PET加工过程中PVC分解的成分会迅速破坏PET的分子链接,使PET应有高分子特性丧失。基于两者的比重十分接近,所以只要破碎后相混,无论任何机械手段的分离设施,都无法达到符合质量标准的程度。早期(约20年前)PET再生业较疑虑的问题是整支PVC瓶混入PET瓶中,还好在整瓶洗的工艺里PVC瓶是比较容易被辨识拣出的,况且PVC瓶在食用容器市场上,目前已几乎稀少到没有了,现存相对严重的是PVC标签的问题。
PVC标签在欧美地区自始都没有被使用过,所以,开发的工艺中也没针对PVC标签的有效处理工艺。亚洲地区的日、韩和台湾地区也前后相继颁布PVC标签的禁用令,虽然对某些饮料业而言,使用PVC标签是有些许的商业价值的存在(事实上各种类型的标签均有其他材质的替代选择),但相对于PVC本身的回收再生效率不佳,又极易造成严重的污染,限制PVC的使用用途,已然是国际间的共识,且已形成必然的趋势。然中国现在已俨然成为PVC标签使用的最大市场,且有逐年占有比例上升的态势。
剥标机最早于90年代在台湾研发成功,第一代能有效剥除标签的设备是圆钉盘式,运作原理是以旋转钉盘和固定钉盘间产生的磨擦力剥除标签,并利用离心力推进瓶体运动。其缺点是无法适应同时多样尺寸的瓶体一起处理,另因转盘外缘的切线速度较快,造成瓶体的破损率较高。
后续改良的剥标机,改采轴向推进瓶体,可以得到相同且较慢的切线速度,瓶体的动能依赖螺旋赋予,并改良作用件的为耐磨材质。
国内也有其他相仿的产品,利用比较高的转速推进,但相对速度高也容易产生过多的耗损,这对瓶体和机械是一致的。
WWW.CY-RECYCLE.COM 上海承瑶环保科技有限公司版权所有
CityRecycling Co.,Ltd.Copyright
六、粉碎工艺
粉碎机在传统塑料行业中一直扮演着重要的配角,在塑料回收再生的场合,更是跃升为主角之一。粉碎机的运转条件严重的影响再生处理生产线的产能、原料耗损率、用电的效率和保养维修成本,在再生PET的场合还涉及到瓶片的质量。
粉碎工艺包含粉碎机本体和进出料的输送设备,为了保全粉碎机,有时会在进料设施中包含金属去除或侦测设施,以剔除可能伤害粉碎机及影响产品质量的金属物;出料的输送,若是干式粉碎,使用气力输送,所需的设施有高压输送鼓风机,输送风管,和捕集器(赛克龙)。若是湿式粉碎(在粉碎机入料斗注水粉碎)则需要带沥水网的螺旋输送机。
湿式粉碎有两个优点,对处理再生塑料特别有利,其一,带水切削可以冷却磨擦产生的热应力,使刀具的切削寿命延长;其二,可产生部分清洗塑料的作用。但也有两个小缺点:湿式的出料设施制造和维护成本稍高;同结构型式的粉碎机比较,湿式的产能稍低于干式。
塑料粉碎机的结构设计是依不同塑料型态而有所差异,刀刃材质的选择也随塑料材质不同而有变化。当然上述的前题是对粉碎工艺的效率有所要求而言,否则,任何一台粉碎机处理任何一种塑料多多少少都是打得动的。
粉碎机结构的变化以刀轴为主,机体则随刀轴的形式调整,至于其他的附属件则随生产的便利性变化。最常见的代表性刀轴型式有三种,一为滚刀式轴、二为齐刀式轴、三为爪刀式轴。
1.滚刀式―用途较广,举凡容器类、框架类、管类或其他中小形散塑料,单层厚度不要大于10毫米都适用。
滚刀式轴
2.齐刀式―适用于薄的塑料如袋类、薄片、薄膜、绳带状或连续成卷的塑料。
齐刀式轴
3.爪刀式―适用于厚实形态的塑料如模块、厚壁管、厚板。
爪刀式轴
粉碎机刀刃的材质和其热处理加工工艺是影响产能和使用安全性的一大因素,材质选用不适或热处理不当,将使刀刃使用寿命缩短,须频繁维护保养,或造成刀刃崩裂,使粉碎机遭到严重损伤。经常用作粉碎机刀刃的材质有以下几种:
1.高碳钢―经一般的热处理炉工艺后可提升硬度,但脆性也提高了,耐磨性不佳,唯一的优势是价格低廉。适用于粉碎材质强度不高的塑料,如PS、PP、LDPE或对切削精度不要求的发泡软塑料等。
2.高速钢―如使用真空渗氮的热处理工艺,会得到较好的刀刃特性,但热处理控制的硬度稍高时会发生刀刃崩裂缺口的现象。属于中阶水平的制刀材质。适用于粉碎材质强度中等的塑料,如HDPE、PET、尼龙等。
3.模具钢―唯有使用真空渗氮的热处理工艺才能发挥特性,其耐磨性高于高速钢,虽然单价高于高速钢,但切削寿命的延长,致使总效益仍高于高速钢。另模具钢有不易开裂崩断的特性,对最终产品质量和安全性上有更多的保障。适用于粉碎材质强度中、高等级的塑料,如PET、尼龙、RPP、ABS、PC等。
4.超硬质合金(碳化钨)―超硬质合金具备有高硬度和高耐磨性,是刀刃所需的特性,因材料单价昂贵,且无法承受弯曲应力,所以制造时,利用高碳钢为刀体,超硬质合金为刀刃,以铜合金焊接为一体。刀刃使用材料的截面约10毫米x3毫米,且不需要太复杂的热处理工艺,在制作成本上有很大的优势,制造价格与高速钢接近,甚至会低于高速钢。虽然看似优点很多,但也有致命的缺点,就是很脆,打到硬质异物如金属、石块会崩裂脱落。这个缺点在塑料再生业而言,就得谨慎选择使用。
WWW.CY-RECYCLE.COM 上海承瑶环保科技有限公司版权所有
CityRecycling Co.,Ltd.Copyright
七、瓶片洗涤工艺
瓶片洗涤的概念源自于泛用塑料(PE、PP、PVC等)的处理方式,回收料经初步筛选,直接粉碎成小粒或片状,然后进行清洗。这在工艺的简捷性上是合理的,但在处理回收PET这类稍嫌复杂,产品质量要求又高的聚酯塑料,就显力不从心了。
典型的瓶片洗涤工艺中会包含:热浸洗片槽、磨擦机、漂洗槽等设备的组合。其大致结构和运作情况如下:
1.热浸洗片槽―为直立圆槽体,中心设搅拌轴,槽底衔接斜螺旋输送机,槽内具蒸汽加热设施和其他洗剂供应、排放管阀。待洗瓶片由槽上方投入,浸渍在加热的洗剂中,经搅拌和槽底螺旋输送出料。
2.磨擦机―的结构为圆筒体机壳,中心轴为叶片转子型式,叶片高速刮擦瓶片并推进使之出料。
3.漂洗槽―与洗片槽结构类似,操作中需要维持供水以稀释漂清瓶片残留的洗剂。
与批次洗涤工艺结合的洗片工艺,是针对杂质含量已达到200ppm的瓶片再行精洗,从200ppm的杂质含量要降到100ppm甚至更低的50ppm其差异主要在肉眼不易察觉的残胶。新的洗片工艺与典型工艺不同的是洗涤的作用力采用瓶片互相搓揉磨擦,而不是以机械结构件冲击磨擦瓶片。这种新洗片方式与典型方式比较,具有以下优点:
1.洗涤作用效率(施于瓶片的磨擦频率)数百倍于典型方式;
2.动力需求大幅降低;
3.机械结构与瓶片几乎没有耗损;
4.洗剂与用水量更为节约。
八、比重分离工艺
比重分离是利用欲分离物质物理特性-密度(比重)的差异,透过媒介体的承载或赋于加速度,在特定的设施中达成分离的目的。所谓的“媒介体”基本上是流体形式,在成本和便利性的考量下,水和风(空气)成为主要的媒介工具。
1.水媒介分离设施有浮除槽、水赛克龙等。
◆浮除槽在PET再生工艺中,用作与PP、PE和悬浮物的分离,若是安排在洗片工艺之后,又可兼具瓶片漂洗功能。除了PET再生工艺外,其他的塑料再生工艺也广泛应用。
◆水赛克龙因系统较为复杂,维护成本较高,近来已渐渐不使用在PET再生的场合。
2.风媒介分离设施有风力赛克龙、曲道分离器等。
◆风力赛克龙能分离瓶片中部份的轻薄和细微物质,但分离效率并不理想,纵使在风道系统中进行风量风压调整也很难达成目的。但风力赛克龙在塑料再生工艺中,作为风力输送的捕集器还是必要的设施。
◆曲道分离器又称气力浮除器,其主结构为垂直设立的连续曲道,曲道下方一个岔口引风力由下而上,处理的塑料由曲道上方稳定投入,质量较重或密度较大的物质随重力的驱使顺曲道一阶阶的往下落,轻质物质受上升气流影响产生浮力,由曲道上方的另一个岔口吹出。曲道分离器分离效率比赛克龙系统高,较广泛被应于PET再生的除尘工艺。
风力赛克龙工作原理简圗曲道分离器工作原理简圗
WWW.CY-RECYCLE.COM 上海承瑶环保科技有限公司版权所有
CityRecycling Co.,Ltd.Copyright
九、脱水干燥工艺
塑料在生产制造中,如有接触到水的过程,不论是为清洗或冷却的目的,都会因毛细管作用而携带水份。在切片造粒工艺里,问题比较单纯,因为塑料粒子的外型尺寸较为一致,毛细管作用主要发生在粒子表面,塑料自身的毛孔形成。再生塑料尤其是粉碎片料所产生的毛细管作用最为严重,片状物的表面积/体积比是最大的,材质本身毛孔的数量相对的多。每个片状料的边缘均是机械力造成的切口,切口若是发生局部材质延伸的现象,这种延伸部位的毛细管效果更大于表面毛孔。再加上每片粉碎片外形和大小尺寸呈不规则不均匀状,当堆积在一起时,片料间的孔隙又产生更大的毛细管效果。依经验,PET瓶片浸透水,以自然重力沥水后,仍有8%以上的含水率。脱水干燥工艺的目标,就是让高含水率的瓶片达到1%以下的含水率标准。
再生塑料使用的离心脱水设备有批次式和连续式,批次式因运行效率过低,已逐渐退出市场,我们谈的重点放在连续式离心脱水机。连续式离心脱水机的主要结构为开放式螺旋叶片轴(转子),转子外为一圈不锈钢冲孔网,网的外层再罩一圈外壳。转子高速旋转时和离心鼓风机一样,作用空气产生轴向的推进力和辐向的离心力。瓶片进入作用力范围后,开始的动力来自于叶片的直接撞击,但后续主要的是来自于气流的作用,轴向力推进瓶片至出口,辐向离心力使水分和部份细屑由网孔脱离。连续式离心脱水机兼具有部份的除屑效果,但长时间运转后,碎屑会积叠在网孔外围而影响脱水效率,必须经常清理。较先进的脱水机设计有自动除屑机构,有机械臂旋转刮片式;有旋转网筒配合高压空气吹除式;也有高压水喷除式。前两者具备传动机构,较为复杂,在脱水机内恶劣环境下容易故障;后者在清除作业中,容易造成阶段性的瓶片含水率突升。
连续式离心脱水机的结构型式有立式和卧式,脱水机的主要核心结构在转子,国内典型的制造方式是切割钢板为叶片,以焊接工法组立成转子,这样的制造方式较为简单,但旋转速度受到限制。一般转子直径600mm的立式脱水机为1000rpm左右,卧式可到1400rpm左右。这样的条件下,只能使PET瓶片含水率降到1.4~1.8%之间,离1%的标准还有一小段距离。补充上述不足的手段是利用热能加热瓶片,使多余的水份蒸发,即可达成低于1%含水率的标准。
立式离心脱水机 卧式离心脱水机
上述加热烘干的方式,如果在后续衔接加工工艺直接利用,可能不会有太多问题。但如果PET片料必须先行包装储存(这可能是大部份的作法),瓶片就有降温回潮的可能。为此现象,常引起质量鉴定上的纠纷。于是市场上就有一次达标,让瓶片在常温的状态下维持1%以下含水率的脱水机诞生。能达成这个目标的方式就是提高转子的转速,或说切线速度,从机械结构上而言,则是完全不同的设计。叶片整体必须是锻压件,再以铣床作尺寸的精密加工,网筒除了加厚外还必须是耐磨材质,轴承等级与框架机座型式也要随之提升。
WWW.CY-RECYCLE.COM 上海承瑶环保科技有限公司版权所有
CityRecycling Co.,Ltd.Copyright
十、输送工艺
输送设备在任何工程工艺都是重要且必备的角色,但因为其功能较为单一,所以经常被忽略。若输送设备的选型或使用不当,对整个工艺的影响和其他功能设备造成的后果是一样的。在回收PET再生工艺中所涉及的物料性状大致有下列几种:
1.未压缩的散瓶-未压缩瓶的体积/重量比很大,所以输送效率相对很低,且呈圆柱状容易滚动,使得扬升输送作业更加因难。这样条件下比较适合的输送方式是皮带输送机,在需要扬升的情况则使用加刮板的输送带型式,普通的皮带输送机加刮板仍有其限制,机身总长最好不超过6米,否则皮带不易张紧,容易打滑。超过6米长度以上的扬升输送应该使用链带式,这是链条与皮带结合的型式,具备两者的优点。对于比较大量的瓶体输送,可以在输送前将瓶体透过辗压机进行辗压变形,可局部的压缩体积,并可防止输送过程中滚动。
2.压缩捆包的瓶砖-在配合流水线的进出料、堆栈或装卸时最适合的器械是带液压夹具的叉车。进入生产线后,带式输送机适合作水平输送,较短的输送(8米以内)可使用重载皮带输送机,超过这个长度最好使用链带输送机。扬升的作业就整捆瓶砖而言,是比较复杂的工程,如果扬升高程不是太高,可用链带或链板式爬坡输送机。
3.压缩过的散瓶-压缩后瓶体的输送效率比未压缩瓶高好几倍,除了上述输送带的型式适用外,大直径的螺旋输送机是更好的选择。螺旋输送机在单纯瓶体的输送功能上,比较带式输送机,具有更多的优点:结构简单不易故障,所以稳定性高,维护成本低;提升仰角高,不需添加附属设施;输送量大且出料稳定;中、高输送容量的制造成本和耗能较低。螺旋输送机唯一要注意的是使用条件,人工在机旁作业有高度风险,只能作为设备间封闭式的瓶料输送。
4.粉碎后的瓶片-粉碎后的瓶片已属粉粒性状,所有适用于粉粒体输送的设施均可用在瓶片输送上。在再生PET的场合,惯用的方式有两种,风力输送和螺旋输送。
◆风力输送适合干燥瓶片,输送系统由高压离心鼓风机、输送管道、捕集器和除尘器构成,在长距离、高扬程的场合最能发挥其特性。
◆螺旋输送无论干、湿状态的瓶片都适用,可延伸为喷淋或沥水的功能,亦可利用一机多口和正反向运转的特性,满足复杂配料系统的要求。
十一、暂存、定量、包装、匀料工艺
任何的生产工艺,无论是批次生产、连续生产或结合两者的生产方式,多多少少都会发生,加工原料在生产阶段的等待过程。因为每部相涉设备的处理速度可能都会有差异,透过暂存缓冲的设施可协调差异性,使每部设备都在稳定且高效的条件下运行,不致使整体产能发生忽快忽慢的现象,这种全局的协调性不但是生产管理上的需求,在能源的节约上也可发挥很大的效果。
缓冲设施的出口必定是定量供应设施,就像贮水库的放流口一定是可控制流量的闸门一样。瓶片的定量设施和一般粉粒体的作法类似,旋转阀又称定量阀是最常利用在瓶片定量的设备,配合变频电机即可进行输出量的调整。瓶体的定量输出则可利用变频电机驱动的螺旋输送机达成目的。
完成制造工序的再生PET瓶片,最后就是进行连续的包装,再生PET瓶片的包装一般是仿照塑胶原料的方式,以约1立方米容积的PP编织袋(俗称趸包袋或太空包)进行包装。PET瓶片自然堆积的密度称包装密度(也称假比重)约0.52~0.55,包装时如对包装袋进行拉升抖动或由底部振动,会使袋内的瓶片密实,最终的包装密度可以到0.75~0.82,差异接近0.25,也就是实施瓶片密实的包装方式,包装袋的成本可以节省近25%。
有生产量较大的生产线,为追求最终产品的质量参数较为稳定均匀,增加了一道匀料工序。在一个匀料槽内累积15~30吨的瓶片,待完全搅拌均匀后,再由匀料槽输出进行包装。在连续不间断生产的工厂,至少需要两座以上匀料槽以交替使用。
WWW.CY-RECYCLE.COM 上海承瑶环保科技有限公司版权所有
CityRecycling Co.,Ltd.Copyright
十二、水、洗剂处理工艺
在机械清洗的工艺中,水是最主要的媒介,也是后续处理最令人感到棘手的所在。在典型的洗瓶工艺中每吨瓶片产能需耗4吨水,透过系统工艺内进行优化,使水随处理原料的脏污程度分阶段使用,还有,水在相涉的系统设备中尽量以外循环过滤取代静态的浸渍,如此可加强用水的效率,相对也是达到省水的目的,目前较新的洗瓶工艺可规划到每吨瓶片产能耗3~2.5吨水。如果还要再往下降,就必须依赖生产工艺外的污水回收处理系统,近年来由于膜处理技术迅速发展,使再生PET生产业有效降低耗水或符合污水排放标准,已变得不是那么困难。
洗剂是清洗工艺的灵魂所在,但它也是清洗行业主要的水质污染来源,一个月产千吨的再生塑料清洗厂,其使用洗剂的总浓度相当于数千户家庭的洗剂总浓度。所以除了应具备合格的污水处理系外,洗剂调配的内容也应避免添加对环境冲击太大的成分,譬如,壬基酚系的表面活性剂,已被认定为环境荷尔蒙;助剂中的三聚磷酸钠会造成被排放水体含磷过高,型成优养化。有机溶剂型的洗剂成分更是应避免,使用有机溶剂型洗剂不但操作的劳安风险高,瓶片残留也不易去除,更何况溶解在污水中,不是一般二、三级污水处理设施可以胜任的。
十三、其他辅助工艺
食用PET瓶依充填物质的差异或使用厂商商业性的考量,反应在再生市场上的分类品种有:透明瓶、白瓶、浅蓝瓶、油瓶*、绿瓶、其他混合杂色瓶、啤酒瓶**(依再生后瓶片的市场价值排序)前三者的互容性较高,在彼此转换品种生产时,可逐渐过渡,少量均匀互渗不致被判定为异色片污染。但若是与此三种以外的其他品种进行转换后,要回归原来的品种前,就必须进行清线,彻底的清除系统和设备内的瓶片。清线的工序非常繁复且要仔细,耗时耗工耗料,是相当不经济的行为。
为了追求高生产效率和保障高价值产品的质量,就有增设辅线的需求。辅线是从粉碎机开始进行分支,因为产出物的附加价值较低,所以后续的配置和规格一般都较主线为低,甚至不配置洗片工艺。辅线除了针对较低附加值原料进行生产外,在主线生产的同时,亦可立即处理由主线筛选出的不合格瓶体。如此,除了可以提高总产能,还可避免不合格瓶形成堆积,占用生产区域的空间。
备注:*油瓶-指食用油PET瓶,本质是透明瓶,但因食用油品属复杂的有机分子团构成,有些小分子团渗透进入PET的微毛细孔内,PET的微毛细孔一旦被渗入异物,是很难以一般清洗的手段去除,这也是涤纶纤维易染色不易褪色的特性。因此油瓶的片料只限于普纤或小比例的渗混供其他短纤使用,再往上的高附加价值产品就无缘参与。
**PET啤酒瓶是比较近晚期开发的产品,颜色采用绿色或褐色,因为啤酒对包装容器的阻气性要求比碳酸饮料更高,正常的PET瓶壁无法达到要求,所以必须以夹层注塑的工艺,在PET瓶壁中间夹一层阻气层。这层阻气材料很薄,肉眼是无法察觉的,但它的融点比PET还高出很多,如此就变成了再生PET中的固态杂质。目前尚未有任何有效可行的工艺可以在瓶片阶段去除夹层中的阻气材质。
后语
这次把再生PET的清洗工艺用常识性内容作一个叙述,所以用“浅谈”作为标题的开头,对业内的专业人仕而言,可能尚嫌肤浅,就请当成参考!对于感兴趣的非专业人仕,我希望用比较宽广的角度来提供理解,再生PET是什么?或更扩大的理解资源再生是什么?
再生塑料的领域中,PET的再生工艺算是比较复杂的,除了塑料镀层去除工艺以外,其他塑料的再生工艺可能也不出其中的内容,希望也能提供给相关业界参考。
WWW.CY-RECYCLE.COM 上海承瑶环保科技有限公司版权所有
CityRecycling Co.,Ltd.Copyright