浅谈再生瓶级聚酯切片的工艺技术

陈旻（浙江省天正设计工程有限公司，浙江 杭州 310012）

0 概况

目前，我国废聚酯瓶回收处于传统的、低层次的生产方式，存在着回收分散化、无序化；回收环节多、成本高、质量差；加工处理落后，产生严重二次污染等问题，并且把高品质的聚酯瓶降低为生产低档次的短纤维、无纺布、填充料的原料，效益也差。国外发达国家废聚酯瓶回收利用实现网络化运行，市场化交易，专业化处理，清洁化生产；工艺、技术、设备先进，达到密闭化、连续化、自动化、无害化处理；产品档次高、附加值高。

聚酯瓶的回收方法主要分为物理回收［1］和化学回收法［2-3］。其中物理回收法中的瓶到瓶再生技术的发展使聚酯（PET）瓶回收实现了废物回收最高价值的转换，也是以最高标准实现环保的生产和资源的综合利用。物理回收具有方法简单，再生加工成本低，再生过程不产生新的污染，再生产品用途比较广等优势。目前，国际和国内聚酯瓶的物理回收和再生已经形成相对稳定的产业链。相对物理回收，化学回收过程复杂，工业化投资成本高，大规模的工业化应用仍处于研究和开发阶段。

本文主要介绍了国际、国内技术比较先进的聚酯瓶物理回收再生技术的工艺技术。

1 聚酯瓶物理回收再生技术

国际上现有的成熟的聚酯瓶物理回收再生技术，它的整条作业线运行是自动化密闭流程，连续化流水作业，信息化测控系统，清洁化生产方式以及无害化处理过程。在具体生产操作环节上以清洗、挤出、固相缩聚（SSP）三大步骤为要素。

1.1 清洗

清洗步骤主要采用物理和化学的方法，以机械的和化学的联合作用，湿法粉碎、多级反复清洗技术，配之密度分离、浮游分离、气力分离和磁性分离等分离技术，逐级去掉各种杂质、污物，最终获得符合质量要求的洁净聚酯碎片。清洗步骤分为：拆包打散、预洗、剥标签、分拣、湿粉碎、清洗浮选、漂洗、脱水干燥、干粉碎、储存入仓。清洗的工艺流程如图1所示。

清洗的目的是除去粘结剂、灰尘和瓶中的残留物。在清洗过程中，预洗瓶子是非常重要的。它能够在瓶进入破碎机前去除绝大部分的标签、粘结剂、泥沙、玻璃等瓶表面的脏物，这样使破碎机刀片的使用时间可以达到7～8d。经破碎的聚酯瓶形成1.0～1.5cm大小的碎片，通过脱水机使碎片含水量降至2％，再经带式或管式干燥机干燥，使水分含量降至0.5％［4］。

清洗技术的关键点：

①生产系统使用连续化、自动化和模块设计，可保证产量，保证产品均一的高质量。

②选用自动分选设备，采用近红外光谱分析，和高速CCD摄像头识别的方法对瓶子进行分选，去除非PET瓶和杂色瓶。

③选用高效粉碎机，提高湿粉碎能力，这是确保清洗线生产能力的关键。

④清洗工艺中的每个工序设有独立的水循环装置，工艺用水经处理后在本工序中循环使用，循环一段时间后，后一工序用水至前一工序回用，从而节省大量清洗用水，更具有经济效益。

1.2 挤出

挤出步骤分为：熔融、挤压、熔体过滤、水下切粒及在线结晶等，生产过程为连续式。通过中央全自动控制系统保证生产稳定运行，工艺稳定性高。如再需要调整产品粘度时，仅需要调整一个温度和控制停留时间，成品分子量调整灵活，而生产线仍能保持稳定运行。挤出的工艺流程如图2所示。

环形螺杆挤压机是由12支相互啮合且共同转动的螺杆，排列在一个相对固定的环形结构中而组成的。不仅螺杆的数量、排列方式不同于传统的单螺杆挤压机或双螺杆挤压机，而且环形螺杆挤压机还集成了真空排气功能。将环形挤出机与同等产能的双螺杆挤出机相比较，具有更高的工作效率。上述原因使本工艺具有较高的排气效率，因此该过程允许在较短的停留时间条件下生产出更多的产品。经过清洗后的聚酯碎片，经金属检测器去除金属类杂质后，由定量输入环形螺杆挤出机。在对聚酯碎片进行熔融处理的过程中同时由真空泵系统进行排气处理，以除去碎片中所含的水分等。熔体经齿轮泵增压，通过熔体过滤器除去杂质，熔体过滤器的精度达到了56μm，而且熔体过滤器可以在连续工作的同时完成熔体反冲洗和滤网的更换等工作。

挤出技术的关键点：

①选用合适的螺杆挤压机，使其具有较高的除气体杂质的效率；提高产能和缩短停留时间，使降解减少到最小，提高了产品的质量，降低了下游增粘的生产成本。同时能有效去除水分，使聚酯碎片在进挤压机前不需要预干燥而大大节省能源。

②熔体过滤采用连续式，双通道，反冲过滤系统。

③选用高真空系统。

④水下切粒及在线结晶：由于采用水下切粒，颗粒尚未过度冷却，可充分利用颗粒内部余热，对颗粒进行在线结晶，并使颗粒达到大于15％的结晶度。该过程大大降低了后段结晶所需的额外能耗；颗粒在流转和生产过程中不容易发生"粘连"现象，更易处理。

1.3 固相缩聚（SSP）

固相缩聚［5］步骤主要分为：熔融、增粘和固相缩聚，生产过程为连续式。通过中央全自动控制系统保证生产稳定运行，工艺稳定性高。固相缩聚（SSP）是聚酯（PET）颗粒在保持固相，低于熔点温度和内在催化剂作用下进行的缩聚反应，以达到增黏、脱醛和提高结晶度的目的。

瑞士BUHLER公司的"瓶到瓶"工艺中的熔融、固相增粘技术：其生产的再生瓶级聚酯切片，质量已通过美国FDA和欧洲ILSI标准的认证，并且是目前世界上唯一通过了美国FDA标准的C级认证（目前最高级认证）的再生瓶级聚酯切片技术，能满足瓶级聚酯切片的最高要求。

切片后进行连续固相缩聚，温度为200℃，其目的是增长粒料中PET的分子链，从而增加其特性粘度和强度，得到的无定形粒子结晶，温度约为15℃。固相缩聚过程同时能进一步对材料进行净化，并能对最后制品的特性粘度进行一定的调整。

固相缩聚技术的关键点：

①工艺参数控制（催化剂、温度、时间、结晶度等）；

②基础切片性质（颗粒尺寸、特性黏度、端羧基值等）。

工艺流程所得产品质量标准如下：

结晶度≥45％；冷却后温度≤60℃；切片尺寸：直径（2.3±0.3）mm，长度（3.0±0.3）mm，每片重量（18±1.8）mg；粉尘含量≤10-4（wt）；乙醛含量＜10-6（wt），尤其再生瓶级聚酯中的乙醛含量符合国家对瓶用聚酯中乙醛含量的强制性要求（参GB17931-2003）。

2 结束语

再生瓶级聚酯切片项目建设符合国家对再生资源产业发展的方针政策：我国在《国民经济和社会发展"十一五"计划纲要》、《环境产业发展"十一五"规划》、《中国21世纪议程》等总体规划中，都把治理污染、改善环境，加强资源综合利用，提高资源使用效率，开发再生资源广泛应用，节约原生资源过度消耗，作为经济与社会发展的要务来有效落实，并进行了总体部署和量化指标的要求。

所以开发利用可再生资源的新型合成聚酯材料，进一步加强聚酯废料再生回收技术的研发、升级以及设备国产化，发展资源综合利用，对实现节能减排和循环经济具有重大作用。聚酯回收具有广阔的发展前景。

［1］邓沁兰.聚酯瓶料的回收及应用［J］.广东化纤，2000，1（3）：14-16.

［2］戴训霞，胡钢.聚酯回收技术及其回收产品应用进展［J］.合成纤维，2007，36（6）：5-8.

［3］邰玉蕾，赵亚娟.废旧聚酯瓶片的回收新技术［J］.塑料科技，2004，162（4）：61-63.

［4］戴训霞.聚酯瓶物理回收再生技术新进展［J］.合成纤维2007，35（8）：35-38.

［5］邵惠丽，胡学超，黄彬.固相缩聚反应机理的研究［J］.合成纤维工业，1996，19（5）：11-16.