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低碳塑料之全面解读 |
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作者：深圳市塑胶行业协会秘书长 王文广 来源：CPRJ 中国塑料橡胶 |
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什么是低碳塑料？
低碳塑料是指在合成、加工、储存、运行、使用和废弃的整个生命过程中排放二氧化碳低的塑料材料。
在塑料制品的生命周期内，二氧化碳气体的排放主要来自合成与加工耗能、焚烧和降解两个过程，加工中少量的分解可忽略不计。其中合成与加工能耗释放的二氧化碳占80%，解决办法靠节能技术和选用再生塑料；焚烧和降解释放的二氧化碳占20%，解决办法靠减排，具体为选用低碳排放塑料，如生物塑料、无机填充塑料等。
低碳节能技术
选用节能设备
节能设备有全电动注塑机、伺服注塑机、叶片式加工设备及连续密炼设备等。
1、全电动注塑机
由四个伺服电机和两个异步电机作原动力，分别驱动锁模、启模，调模、顶出，注射，熔胶、注射装置等机构工作，完成塑料制品注射加工所需的系列动作。
优点：（1）节能效果最佳，比同类型定量泵注塑机节能50%以上。（2）注射速度快，可有效提高加工效率。（3）注塑量控制精确，是精密注射首选的设备。（4）传动牢固可靠，因使用的是特种重负荷滚珠螺杆驱动模板、注射螺杆、顶针等作往复运动，电能转换成机械能的损失小。（5） 可以生产复杂形状制品。各个电机可以同步工作，能满足某些结构复杂的塑料制品，在闭、启模时联动要求。电动注塑机节能原理不受注射工艺条件影响，这是其他节能机型无法做到的，能做到最大限度地节省能源消耗。
全电动注塑机的缺点为结构较复杂，只能是小机型（一般不超过500t），且价格昂贵（与同一公司的普通机比是7-8倍）。低碳塑料明细表
 2、伺服液压注塑机
由伺服电机作原动力匹配高压内齿轮泵做液压传动。工作信号通过伺服控制器传给伺服电机，由伺服电机转速的变化，来调节各个工作程序的流量及压力。
优点：它综合了伺服及液压传动两种机型的优点，机型可以与普通机器一样大（目前深圳力劲集团已生产有3200t的机型），能满足模具抽芯要求。该机型控制系统使用的是压力闭环加伺服，各个动作的信息反馈精准，液压控制元件响应速度快，节能效果明显，比定量泵注塑机节能30%（仅次于全电动注塑机）。因使用的是内齿轮泵，噪声比普通机噪声低。
缺点：洁净度、液压传动中的压力损失与普通机型无异。价格高，比普通机型高出3~5倍。
改造原有设备
对原有设备的改造，电机方面有伺服电机、变量泵、变频器等技术，加热方面有电磁加热、远红外加热等技术。
1、变频节能技术
根据注射工艺条件对压力和流量的要求，把所采集到的信号，通过变频器，改变电机频率，从而达到节能要求。
优点：改造工程期短，投资较小。
缺点：它的节能效果，受注射成型工艺条件的影响。
变频节能技术目前不但针对定量泵注塑机有较好的效果，而且对其他机型也能起到很好的作用。变频节能改造技术已从使用的V/F变频器，过渡到矢量变频器，节能效果明显提高。
2、电磁加热技术
电磁加热技术是通过电磁感应原理使金属料筒自身发热，从而加热料筒内塑胶原料。此加热技术为向物料单向加热，电磁加热效率高达95%，料筒外表温度由几百度降到几十度。经过科学测试，加热时产生的电磁辐射很小，比手机还要小几倍。
优点：熔胶的热效率高，热量集中在机筒内部。避免了电阻丝加热圈热量向四周散发造成的浪费，使车间环境得到净化。电磁线圈工作寿命较长，不象电阻丝加热圈那样容易损坏。技术改造工程期短，投资收回期不长（九个月）。对机筒部分的节能效果，比之改造前节能40%。
缺点：在计量段控制方面有不灵敏的表现。当熔胶达到工艺温度时，集聚在计量段的熔料，不需升温，只要停留的时间稍长一些，塑料就要降解，这对塑料制品质量是极其不利的。升温比较快，但如果需要降温就比较慢了。
3、远红外加热技术
此技术的发热体采用新型的纳米板，表面经特殊远红外材料做特殊处理后，能够产生特定波长红外线，热效率传导效率达95%以上，传热效率远高于传统发热圈。
这种远红外加热技术不仅升温快，而且保温效果好，对环境温度影响小，产品性能稳定，节电率高，技术先进，安装简易，直接替换原加热圈即可，无任何电磁辐射嫌疑。
再生塑料
再生塑料已完成了塑料制品的一个生命周期，因而省去合成能耗环节，具有很高的减排效果。但并不是所有的废旧塑料都可以再生，热固型和已过度交联的废旧塑料不能再生。混杂不可分离的塑料、多层复合不可分层的塑料，因相容性不好而难以再生。
1、从原料上看，再生塑料利用的可行性如下：
（1）再生塑料的纯洁性：纯再生塑料容易利用；混杂再生塑料—洗机料、填充料、增强料、合金料、阻燃料难以利用；复合再生塑料制品难以利用；印刷过的再生塑料少量利用，影响颜色和热封强度。
（2）再生塑料的颜色：透明再生塑料可以利用；白色、浅色再生塑料可以利用。
（3）再生料是否交联：热固性塑料不能利用；交联过的塑料不能利用，如交联聚乙烯电缆料、发泡料等。
2、从制品上看，再生塑料利用的可行性如下：透明塑料制品不能利用再生塑料；白色或浅色塑料制品少量利用再生塑料；医学、食品用塑料制品不能使用再生塑料；性能要求高的塑料制品不能使用再生塑料。
废旧塑料的再生方法很多：单纯再生、共混再生、填充再生、增强再生及发泡再生等。
低碳排放塑料
按照合成塑料原料的不同，我们可以将塑料分成三类：生物塑料（生物质）、石化塑料（石油、煤或天然气）和无机塑料（石灰石、盐、碳酸钙、滑石粉）。
生物塑料
生物塑料是以生物质材料制成的一类塑料，生物质材料是指自然界中生长的天然高分子材料，主要包括淀粉、纤维素、蛋白质、木质素及壳聚糖类等。
与石化塑料相比，生物塑料的优点为：一是低碳排放——因生物质在生长过程中可吸收大量二氧化碳气体，具有碳中和作用；只具有相当于石油塑料20%的二氧化碳排放，因此也称为低碳塑料。 二是循环再生——生物质材料，是目前地球上唯一未被很好利用的丰富资源。
生物质材料因不具有热塑性而不能直接用于塑料，需要经过适当的方法处理后才可用于塑料。目前已开发成功用生物质材料制造塑料的方法有：生物质材料自身改性、与塑料共混改性、生物发酵合成塑料。
生物塑料的种类很多，按照不同的分类方法可分为如下几类。
按生物塑料中生物质含量多少进行分类，如果生物塑料全部来自生物质材料，就称为全部生物塑料，反之则称为部分生物塑料。
按生物塑料的制造方法不同分类，可分成天然类和合成类两大类。
按生物塑料是否具降解性分类，可分成降解类和非降解两大类。降解和非降解生物塑料分类
 天然和合成生物塑料分类
 目前已开发生物塑料品种举例：
1、部分生物塑料
淀粉塑料：用天然生物材料如淀粉或纤维素经不同方法改性制成的生物塑料，其代表品种如PSM等。
PTT塑料：美国杜邦公司开发的工程塑料PTT，其中醇类合成单体来自生物质材料，使PTT的生物质含量达到40%左右。
PA410：荷兰帝斯曼工程塑料公司开发出PA410，其中单体癸二酸来自蓖麻油，占PA410的60%。这种塑料可实现100%的碳中和，即PA410生产中产生的二氧化碳与蓖麻油生长过程中吸收的二氧化碳实现平衡。
塑木制品：以生物质材料木粉、秸秆粉等与石油基塑料进行共混，制成塑木制品，可以实现大量生物材料的有效利用。目前巿场上木塑的主导产品为以PE或PVC为载体两种，推广巿场前景广阔。
2、全部生物塑料
蛋白质塑料：如中国制成的大豆纤维，已纺织成为服装面料；再如新西兰怀卡特大学用动物的蹄、羽毛等制成蛋白质塑料，目前已制成多种塑料制品。
1958年，上海赛璐璐公司以蓖麻油为原料，合成出中国唯一独创的尼龙品种PA1010，到目前为止，一直由中国独家生产。
巴西化工巨头Braskem公司正在开发一种生物聚乙烯，这种可再生环保聚乙烯塑料以甘蔗乙醇为原料。与传统石油原料聚乙烯相比，新型塑料生产过程中的二氧化碳排放量较少。该公司计划于2011年启动这种生物塑料的商业化生产，年生产能力20万吨。
广东金发公司开发的PA10T，具有比PA9T更优异的性能。
美国加州的生物塑料生产商Cereplast Inc公司宣布，在2010年底前推出一系列基于全天然藻类的生物塑料树脂，可与聚丙烯或其它标准树脂混合，适用于注塑件或热成型件，将来可以用于挤出用途。藻类生物塑料不以粮食为原料，不会造成与人争粮食的状态。藻类基树脂以生物材料中的淀粉或纤维素，用生物发酵法合成塑料，代表品种为PHA和PLA，目前为全降解塑料的主导产品。
无机塑料
目前世界上唯一全部用无机材料合成的树脂为电石法PVC，它用石灰石煅烧生产乙炔，用盐电解生产氯气，但因此法生产PVC属于高能耗，不列入低碳塑料范畴。
本部分所说的无机塑料是指无机材料（如碳酸钙、滑石粉、玻璃纤维等）与塑料复合的一类无机填充塑料，这类塑料在焚烧或降解处理时，无机材料部分不会产生二氧化碳，因而属于低碳塑料。(end)
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(10/10/2011) |
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