PET瓶绿色成型技术新动向

张友根

PET瓶绿色成型技术（Green Technology）主要指能减少污染、降低能耗的技术体系，根据环境价值并利用现代科技的全部潜力的技术，主要体现在提高能源和其他资源的利用效率、降低成型加工成本、减少对环境的污染、提高清洁度等方面。

一、PET原料自适应节能干燥控制

干燥PET时，大约有60～65%的能量用于提高树脂温度以蒸发水分，30～35%的能量用于干燥剂的再生，仅有5～10%的能量用于鼓风机和电机的运行。Novatec公司推出了两项干燥机控制技术，实现PET干燥过程的节能。

干燥温度自适应节能控制。最大限度降低加热所消耗的能量。通过测量加入树脂的温度可离开干燥料斗的回风温度，调节送入干燥料斗的气流量，使回风（从干燥料斗返回干燥机中）温度略高于加入干燥料斗中的树脂温度，达到在确保树脂温度情况下，将气流量减到最少实现干燥加热的能量最小化。控制回风温度即控制送入干燥料斗的气流速率，也就是通过改变鼓风机的运转速度。鼓风机的运转速度通过变频驱动装置实现。干燥温度自适应控制与传统技术相比，可降低30%的干燥能耗。

干燥剂再生自适应节能控制，最大限度降低干燥剂再生过程所消耗的能量。通过变频驱动装置干燥轮转速被控制在一个适当的水平，不管树脂中水分含量有多少，干燥轮都能用最少的气流来除去干燥过程中回风中的所有水分，而不会有多余的气体带走热量；同时确保干燥剂露点温度维持在恒定的-400℃，从而减少每分钟需要加热的干燥剂的用量。变频驱动装置将气流量控制在能够确保充分吸收干燥剂中水分的最低水平，从而使干燥剂再生过程中在干燥轮上热散失最小。该技术可节省30%的干燥剂再生能耗。

二、PET柔性干燥系统

在PET瓶坯生产中，30%的能耗是在干燥过程中被消耗的。意大利辅助设备生产商Moretto S.P.A新开发了几种不同寻常概念的大型干燥系统，根据输入原料的类型、成型干燥所需的数量、希望达到的生产速率，Flowmatik中央控制器就能自动运行，提供的气流可与生产速率相适应，达到降低生产速率的同时节省更多的电能，故称之谓“柔性”PET干燥系统。

Eureka系统包括新型的X Max干燥机、Flowmatik中央控制器和新型的OTX料斗。这一大容量系统可包括3～10台干燥机，以及多达32个料斗，允许的最大加工能力达8000kg/h。与典型的双床/双塔设计不同，X Max干燥机采用了干燥面积比标准干燥床大50%的单干燥床设计，且不需要冷却水和压缩空气。每个干燥机拥有独立的空气环路，并有一个露点仪控制，混合空气的露点温度始终保持在-65℃。多塔系统在整个运行过程中，获得比其它系统更好的露点一致性。干燥床由充满干燥剂的金属管和中心带有加热器的空气流动通道构成，可在更小的气流下提供更均匀的加热和更高的再生效率，由于内部环路是一个热交换器，使再生的能量得到完全回收，从而节省大量的能耗。

这种大型系统与小型系统一样具有调节柔性，即在不牺牲效率的前提下，允许降低产量，以更好适应市场经济。OTX料斗设计了中央更大的鱼雷头，干燥空气从干燥床的四周而不是从中间进入，增强了物料水分控制和干燥均匀性的控制水平，干燥温度从180℃降至175℃，干燥时间从6h降至4h，并且节约了40%的干燥气流。PET干燥过程需经过两个料斗：第一个料斗容量较大，干燥温度相对较低；第二个料斗容量较小，干燥温度为180℃，使气流的需求量减少50%以上。Flowmatik中央控制器智能运行，掌握每个料斗的容量和原料的堆积密度、被期望的停留时间、温度以及空气流动速率。

三、高质量PET智能吹塑管理

Agr Internationnal公司的Process PilotR吹瓶机管理系统，与该公司的PETWall ProfilerR系统相结合，可对吹瓶机的生产运行进行自动管理。PETWall ProfilerR智能吹塑管理基于LED的传感器，能够从每个瓶子上获取上千个壁厚测量数据，并构建出完整的瓶形轮廓，即便瓶料的分布有极微小的变化，也能高度准确的识别出来。Process PilotR吹瓶机管理系统根据PETWall ProfilerR测量系统提供的信息，管理和自动调节吹瓶机的可控参数，形成了从瓶料分配的测量和吹瓶运行之间的有效闭环，确保生产的稳定和最佳的质量控制。

赫斯基注塑系统有限公司Shotscope NX吹塑工艺监控软件，集成了工艺流程和生产监控系统，可以帮助生产商提高生产效率，同时最大限度地减少废料和停机时间。测量和显示出每公斤塑料所消耗的电量，生产商可根据能耗实际状况，采取相应的措施减少能源消耗，最终形成更有效的能源管理，达到提高能效、降低成本的目的。

四、挤出-压缩成型PET瓶坯

意大利的Sacmi Imola S.C.推出Preform Advance Molding工艺，连续压缩成型制造PET瓶胚，产量可高达100000个/h，而且能够实现前所未见的低成本、高品质、高效率和轻量化。挤出机连续挤出PET料坯，随后料坯被切成料块，并被放入一个旋转的压缩成型转盘中，压塑成型预制件，然后被放置于一个后冷却轮中进行冷却，随后，瓶胚脱离系统，并按顺序排列在运输带上，传送至拉吹设备上。成型后的瓶坯不会出现磨损或凹痕。注塑瓶坯成型瓶子50～60%的质量问题都与注塑瓶坯的浇口有关，而该工艺成型的瓶坯没有浇口，避免了瓶胚在浇口处出现孔隙、孔洞或结晶等问题，也避免了由于拉伸而形成的浇口痕迹；瓶胚可以做得更轻，瓶底可以被拉伸，降低了产品重量，节约了原料。新工艺相对于传统的注塑成型，熔体在新工艺中产生的剪切力减少了，而且仅在260～280℃的温度条件下就可以成型，这比通常的成型温度低27～36℃，更有助于缩短成型周期，能够显著降低能耗。对黏度为0.8IV的PET瓶胚进行测试，其AA含量仅为2.5～2.6ppm。瓶胚可以做得更轻，而且由于瓶底可以被拉伸，或许瓶底可以更薄。该系统允许使用传统的注塑成型工艺无法使用的高黏度树脂——树脂的黏度预计可高达0.87IV，更高的树脂黏度意味着能够获得更高的强度，而这将有助于产品的进一步轻量化。

五、PET瓶坯节能干式杀菌

西得乐Combi Predis/CapdisTMFma干式杀菌技术，对PET瓶坯在吹塑之前，使用先进的干燥的技术，无需用水，只使用少量的过氧化氢作为消毒剂，进行消毒杀菌。由于瓶坯表面积要比成型后的瓶子的表面积约小10倍，节约了杀菌剂用量和能源消耗；而且杀菌后不需无菌水冲洗，避免了化学残留的风险，提高了洁净度；消毒剂利用了瓶坯的热调节的能量，从而实现了节能高效和清洁消毒。

六、多能化吹塑

PET瓶多样化、系列化的发展要求成型设备多能化，以适合设备使用者的一机多能化的要求，单一功能的成型设备逐步淘汰出市场。

西帕公司SEL直线式吹瓶机系列产品，凸显多功能化，可以生产椭圆形、带手柄、带定位瓶口、长颈形等的特殊形状的PET瓶，还可生产热灌装瓶。

克朗斯第三代Contiform拉伸吹塑机：提高每个吹塑站的生产率；降低总体空气消耗；降低总体能源消耗；提高清洁生产水平；缩短产品转换时间及灵活性；提高可用性及可靠性。开发出了8个～36个吹塑站的不同产品，达到每小时可吹塑81000个瓶子。设备与一台灌装机、贴标机连接。

七、气体发泡成型的PET瓶

早在1998年，人们就开始使用化学发泡剂来生产HDPE洗发水瓶。不同于传统的生产工艺，Plastic Technologies公司开发出了“OPTI”工艺，即用MuCell微细发泡工艺(由Trexel公司授权许可)来发泡PET瓶。该工艺不需要对现有的设备进行任何改进，而是在瓶坯成型设备上连接一个改进过的料筒，使氮气与熔融物料在此均匀混合。由于泡沫增加了瓶子的硬度，制得的发泡瓶的重量比传统的发泡瓶轻了近5%,还能显著增强瓶子的表面防滑性和工艺操作的可重复性。

八、空气能量再生节能吹塑

空气回收是吹塑过程中一个重要的成本降低因素。如果最终的吹塑空气被回收，用于预吹制，那么能源成本就已降低了9%左右；如果回收空气不仅用于预吹制功能，还用于拉伸，那么能源成本就可降低22%左右；如果将回收空气送回操作空气网，则可节能30%，而如果回收空气直接被送回压缩机，则每年甚至可节能40%。

九、个性化瓶坯加热控制

克朗斯Flex Wave微波加热系统能个别调节和监控PET瓶坯的加热过程，达到由于用回收料制成的瓶坯的热性能不同对其加热的要求而不同的缺陷；即使在变化的环境条件下，也能保证一致的瓶子质量；适应生产多色瓶的加热。微波加热与传统的红外线加热技术相比，不但加热速率快，仅需3s，而且比其他系统加热时间缩短约80%，能耗降低50%。