張友根

PET瓶綠色成型技術(shù)（Green Technology）主要指能減少污染、降低能耗的技術(shù)體系，根據(jù)環(huán)境價(jià)值并利用現(xiàn)代科技的全部潛力的技術(shù)，主要體現(xiàn)在提高能源和其他資源的利用效率、降低成型加工成本、減少對(duì)環(huán)境的污染、提高清潔度等方面。

一、PET原料自適應(yīng)節(jié)能干燥控制

干燥PET時(shí)，大約有60～65%的能量用于提高樹脂溫度以蒸發(fā)水分，30～35%的能量用于干燥劑的再生，僅有5～10%的能量用于鼓風(fēng)機(jī)和電機(jī)的運(yùn)行。Novatec公司推出了兩項(xiàng)干燥機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)PET干燥過程的節(jié)能。

干燥溫度自適應(yīng)節(jié)能控制。最大限度降低加熱所消耗的能量。通過測(cè)量加入樹脂的溫度可離開干燥料斗的回風(fēng)溫度，調(diào)節(jié)送入干燥料斗的氣流量，使回風(fēng)（從干燥料斗返回干燥機(jī)中）溫度略高于加入干燥料斗中的樹脂溫度，達(dá)到在確保樹脂溫度情況下，將氣流量減到最少實(shí)現(xiàn)干燥加熱的能量最小化。控制回風(fēng)溫度即控制送入干燥料斗的氣流速率，也就是通過改變鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度通過變頻驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)。干燥溫度自適應(yīng)控制與傳統(tǒng)技術(shù)相比，可降低30%的干燥能耗。

干燥劑再生自適應(yīng)節(jié)能控制，最大限度降低干燥劑再生過程所消耗的能量。通過變頻驅(qū)動(dòng)裝置干燥輪轉(zhuǎn)速被控制在一個(gè)適當(dāng)?shù)乃剑还軜渲兴趾坑卸嗌?，干燥輪都能用最少的氣流來除去干燥過程中回風(fēng)中的所有水分，而不會(huì)有多余的氣體帶走熱量；同時(shí)確保干燥劑露點(diǎn)溫度維持在恒定的-400℃，從而減少每分鐘需要加熱的干燥劑的用量。變頻驅(qū)動(dòng)裝置將氣流量控制在能夠確保充分吸收干燥劑中水分的最低水平，從而使干燥劑再生過程中在干燥輪上熱散失最小。該技術(shù)可節(jié)省30%的干燥劑再生能耗。

二、PET柔性干燥系統(tǒng)

在PET瓶坯生產(chǎn)中，30%的能耗是在干燥過程中被消耗的。意大利輔助設(shè)備生產(chǎn)商Moretto S.P.A新開發(fā)了幾種不同尋常概念的大型干燥系統(tǒng)，根據(jù)輸入原料的類型、成型干燥所需的數(shù)量、希望達(dá)到的生產(chǎn)速率，F(xiàn)lowmatik中央控制器就能自動(dòng)運(yùn)行，提供的氣流可與生產(chǎn)速率相適應(yīng)，達(dá)到降低生產(chǎn)速率的同時(shí)節(jié)省更多的電能，故稱之謂“柔性”PET干燥系統(tǒng)。

Eureka系統(tǒng)包括新型的X Max干燥機(jī)、Flowmatik中央控制器和新型的OTX料斗。這一大容量系統(tǒng)可包括3～10臺(tái)干燥機(jī)，以及多達(dá)32個(gè)料斗，允許的最大加工能力達(dá)8000kg/h。與典型的雙床/雙塔設(shè)計(jì)不同，X Max干燥機(jī)采用了干燥面積比標(biāo)準(zhǔn)干燥床大50%的單干燥床設(shè)計(jì)，且不需要冷卻水和壓縮空氣。每個(gè)干燥機(jī)擁有獨(dú)立的空氣環(huán)路，并有一個(gè)露點(diǎn)儀控制，混合空氣的露點(diǎn)溫度始終保持在-65℃。多塔系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行過程中，獲得比其它系統(tǒng)更好的露點(diǎn)一致性。干燥床由充滿干燥劑的金屬管和中心帶有加熱器的空氣流動(dòng)通道構(gòu)成，可在更小的氣流下提供更均勻的加熱和更高的再生效率，由于內(nèi)部環(huán)路是一個(gè)熱交換器，使再生的能量得到完全回收，從而節(jié)省大量的能耗。

這種大型系統(tǒng)與小型系統(tǒng)一樣具有調(diào)節(jié)柔性，即在不犧牲效率的前提下，允許降低產(chǎn)量，以更好適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)。OTX料斗設(shè)計(jì)了中央更大的魚雷頭，干燥空氣從干燥床的四周而不是從中間進(jìn)入，增強(qiáng)了物料水分控制和干燥均勻性的控制水平，干燥溫度從180℃降至175℃，干燥時(shí)間從6h降至4h，并且節(jié)約了40%的干燥氣流。PET干燥過程需經(jīng)過兩個(gè)料斗：第一個(gè)料斗容量較大，干燥溫度相對(duì)較低；第二個(gè)料斗容量較小，干燥溫度為180℃，使氣流的需求量減少50%以上。Flowmatik中央控制器智能運(yùn)行，掌握每個(gè)料斗的容量和原料的堆積密度、被期望的停留時(shí)間、溫度以及空氣流動(dòng)速率。

三、高質(zhì)量PET智能吹塑管理

Agr Internationnal公司的Process PilotR吹瓶機(jī)管理系統(tǒng)，與該公司的PETWall ProfilerR系統(tǒng)相結(jié)合，可對(duì)吹瓶機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)管理。PETWall ProfilerR智能吹塑管理基于LED的傳感器，能夠從每個(gè)瓶子上獲取上千個(gè)壁厚測(cè)量數(shù)據(jù)，并構(gòu)建出完整的瓶形輪廓，即便瓶料的分布有極微小的變化，也能高度準(zhǔn)確的識(shí)別出來。Process PilotR吹瓶機(jī)管理系統(tǒng)根據(jù)PETWall ProfilerR測(cè)量系統(tǒng)提供的信息，管理和自動(dòng)調(diào)節(jié)吹瓶機(jī)的可控參數(shù)，形成了從瓶料分配的測(cè)量和吹瓶運(yùn)行之間的有效閉環(huán)，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定和最佳的質(zhì)量控制。

赫斯基注塑系統(tǒng)有限公司Shotscope NX吹塑工藝監(jiān)控軟件，集成了工藝流程和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，可以幫助生產(chǎn)商提高生產(chǎn)效率，同時(shí)最大限度地減少廢料和停機(jī)時(shí)間。測(cè)量和顯示出每公斤塑料所消耗的電量，生產(chǎn)商可根據(jù)能耗實(shí)際狀況，采取相應(yīng)的措施減少能源消耗，最終形成更有效的能源管理，達(dá)到提高能效、降低成本的目的。

四、擠出-壓縮成型PET瓶坯

意大利的Sacmi Imola S.C.推出Preform Advance Molding工藝，連續(xù)壓縮成型制造PET瓶胚，產(chǎn)量可高達(dá)100000個(gè)/h，而且能夠?qū)崿F(xiàn)前所未見的低成本、高品質(zhì)、高效率和輕量化。擠出機(jī)連續(xù)擠出PET料坯，隨后料坯被切成料塊，并被放入一個(gè)旋轉(zhuǎn)的壓縮成型轉(zhuǎn)盤中，壓塑成型預(yù)制件，然后被放置于一個(gè)后冷卻輪中進(jìn)行冷卻，隨后，瓶胚脫離系統(tǒng)，并按順序排列在運(yùn)輸帶上，傳送至拉吹設(shè)備上。成型后的瓶坯不會(huì)出現(xiàn)磨損或凹痕。注塑瓶坯成型瓶子50～60%的質(zhì)量問題都與注塑瓶坯的澆口有關(guān)，而該工藝成型的瓶坯沒有澆口，避免了瓶胚在澆口處出現(xiàn)孔隙、孔洞或結(jié)晶等問題，也避免了由于拉伸而形成的澆口痕跡；瓶胚可以做得更輕，瓶底可以被拉伸，降低了產(chǎn)品重量，節(jié)約了原料。新工藝相對(duì)于傳統(tǒng)的注塑成型，熔體在新工藝中產(chǎn)生的剪切力減少了，而且僅在260～280℃的溫度條件下就可以成型，這比通常的成型溫度低27～36℃，更有助于縮短成型周期，能夠顯著降低能耗。對(duì)黏度為0.8IV的PET瓶胚進(jìn)行測(cè)試，其AA含量僅為2.5～2.6ppm。瓶胚可以做得更輕，而且由于瓶底可以被拉伸，或許瓶底可以更薄。該系統(tǒng)允許使用傳統(tǒng)的注塑成型工藝無法使用的高黏度樹脂——樹脂的黏度預(yù)計(jì)可高達(dá)0.87IV，更高的樹脂黏度意味著能夠獲得更高的強(qiáng)度，而這將有助于產(chǎn)品的進(jìn)一步輕量化。

五、PET瓶坯節(jié)能干式殺菌

西得樂Combi Predis/CapdisTMFma干式殺菌技術(shù)，對(duì)PET瓶坯在吹塑之前，使用先進(jìn)的干燥的技術(shù)，無需用水，只使用少量的過氧化氫作為消毒劑，進(jìn)行消毒殺菌。由于瓶坯表面積要比成型后的瓶子的表面積約小10倍，節(jié)約了殺菌劑用量和能源消耗；而且殺菌后不需無菌水沖洗，避免了化學(xué)殘留的風(fēng)險(xiǎn)，提高了潔凈度；消毒劑利用了瓶坯的熱調(diào)節(jié)的能量，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能高效和清潔消毒。

六、多能化吹塑

PET瓶多樣化、系列化的發(fā)展要求成型設(shè)備多能化，以適合設(shè)備使用者的一機(jī)多能化的要求，單一功能的成型設(shè)備逐步淘汰出市場(chǎng)。

西帕公司SEL直線式吹瓶機(jī)系列產(chǎn)品，凸顯多功能化，可以生產(chǎn)橢圓形、帶手柄、帶定位瓶口、長頸形等的特殊形狀的PET瓶，還可生產(chǎn)熱灌裝瓶。

克朗斯第三代Contiform拉伸吹塑機(jī)：提高每個(gè)吹塑站的生產(chǎn)率；降低總體空氣消耗；降低總體能源消耗；提高清潔生產(chǎn)水平；縮短產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時(shí)間及靈活性；提高可用性及可靠性。開發(fā)出了8個(gè)～36個(gè)吹塑站的不同產(chǎn)品，達(dá)到每小時(shí)可吹塑81000個(gè)瓶子。設(shè)備與一臺(tái)灌裝機(jī)、貼標(biāo)機(jī)連接。

七、氣體發(fā)泡成型的PET瓶

早在1998年，人們就開始使用化學(xué)發(fā)泡劑來生產(chǎn)HDPE洗發(fā)水瓶。不同于傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，Plastic Technologies公司開發(fā)出了“OPTI”工藝，即用MuCell微細(xì)發(fā)泡工藝(由Trexel公司授權(quán)許可)來發(fā)泡PET瓶。該工藝不需要對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行任何改進(jìn)，而是在瓶坯成型設(shè)備上連接一個(gè)改進(jìn)過的料筒，使氮?dú)馀c熔融物料在此均勻混合。由于泡沫增加了瓶子的硬度，制得的發(fā)泡瓶的重量比傳統(tǒng)的發(fā)泡瓶輕了近5%,還能顯著增強(qiáng)瓶子的表面防滑性和工藝操作的可重復(fù)性。

八、空氣能量再生節(jié)能吹塑

空氣回收是吹塑過程中一個(gè)重要的成本降低因素。如果最終的吹塑空氣被回收，用于預(yù)吹制，那么能源成本就已降低了9%左右；如果回收空氣不僅用于預(yù)吹制功能，還用于拉伸，那么能源成本就可降低22%左右；如果將回收空氣送回操作空氣網(wǎng)，則可節(jié)能30%，而如果回收空氣直接被送回壓縮機(jī)，則每年甚至可節(jié)能40%。

九、個(gè)性化瓶坯加熱控制

克朗斯Flex Wave微波加熱系統(tǒng)能個(gè)別調(diào)節(jié)和監(jiān)控PET瓶坯的加熱過程，達(dá)到由于用回收料制成的瓶坯的熱性能不同對(duì)其加熱的要求而不同的缺陷；即使在變化的環(huán)境條件下，也能保證一致的瓶子質(zhì)量；適應(yīng)生產(chǎn)多色瓶的加熱。微波加熱與傳統(tǒng)的紅外線加熱技術(shù)相比，不但加熱速率快，僅需3s，而且比其他系統(tǒng)加熱時(shí)間縮短約80%，能耗降低50%。