塑料包装生命周期绿色化的浅论(六)

张友根

(宁波海达塑料机械有限公司)

(上接《塑料包装》2015年第3期)

3.3.7.11 细分化的PET瓶坯环保节能杀菌技术［6］

常规对吹－灌－装生产线上PET瓶的消毒杀菌都是在PET瓶吹制成型后，采用湿式杀菌，然后冲洗干燥，耗能耗剂量大，生产率低，而且易受污染。瓶西得乐Combi Predis/CapdisTM Fma干式杀菌技术，对PET瓶坯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，无需吹塑成型后消毒杀菌。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。而且干式杀菌后不需无菌水冲洗，避免了化学残留的风险，提高了瓶的洁净度。消毒剂加热利用了瓶坯的热调节的能量，达到了节能消毒。Refresco法国工厂运用该项技术，消毒剂用量从原来的42吨过氧乙酸减少到6.7吨过氧化氢，每年减少二氧化碳排放量1700多吨，节水38000m3，节电250万kWh。

3.3.7.12 能量回收利用绿色技术［7］

节能加工技术已取得了可喜的成就，能量回收利用技术还未引起足够的重视，而这是充分利用资源的一个重要组成部分。SMI公司旋转式拉伸吹瓶设备，开发空气回收系统，使部分吹瓶回路中的4Mpa的高压气体得以重复利用于预吹瓶，可以有效减少40%的压缩空气的消耗量，节约了能源成本，同时降低了二氧化碳的排放量。SIPA公司的RAS气体回收系统，当吹瓶排气阶段，RAS截取1～1.5Mpa压力的气体，并分配给吹瓶的预吹应用，吹瓶机自身工作用气，剩余气体返回至工厂的低压管网供灌装及贴标用气，RAS气体回收效率为吹瓶气总体消耗的50%以上，节省20% ～30%的电力能耗。东莞可口可乐在安装了SBO 20 HR空气回收系统后，每年节省273495度电和267吨二氧化碳［相当于小车(140g/公里)行驶1，910，561公里所产生的数量］。伺服电机驱动系统，其组件的惯量动能在制动时可通过伺服电机产生电能，在经过驱动器转变为直流电，并储存在电容内，当伺服电机在下一周期启动时，电容放电再经驱动器转成所需脉冲电流驱动伺服电机，能源再生利用装置可节能3～5%。

3.3.7.13 伺服交流电机无污染节能驱动技术

交流伺服电机直接驱动执行机构运行系统，无液压驱动可能产生的油液污染、噪声污染，并且动态反映快、大幅度节能，被称谓绿色驱动技术，已成为绿色化动力驱动的标志。

Beckum在中空成型机领域的创新闻名世界，新一代的EBLOW－XO7系列采用全电动驱动，位置精度0.01mm，缩短成型加工周期15%，节能50%，噪音72dB。研发的新一代拉伸包装机，由变频扭矩电机改为伺服电机，采用分散伺服技术控制机器动作，从而使调节工作得到较大简化、机器的功能得到更好的执行并且简单。伺服电机共同的直流总线式的能量分布均等，达到既节能也消除了制动阻力。

铨宝工业股份有限公司CPSB－LSS12全新直线全电式12模穴机种，整机设计概念以节能、高速与生产弹性为出发点。秏电量较传统直线式吹瓶机节省约30%电力，并将气体回收装置列为标准配置降低气体消耗量。结合多轴伺服运动控制与凸轮动作，提升产能将0.6L高达18000/hr。弹性化的生产，可将12穴生产0.6L转换为6穴生产1.5L，并搭配快速的更换模具，使瓶型选择更加活用。

杭州华林塑料机械制造有限公司展示的HLRCY热成型机，集成型、冲裁、堆垛为一体，应用了十六个伺服系统，是目前国际自动化程度最高的热成型机，成型速率达到50模/min。

国内伺服电机驱动油泵系统，普遍存在的问题是伺服电机的节能的运行性能得不到充分发挥。伺服电机的转速可以达到3000r/min以上，但一般使用最高转速为2000r/min，其中主要原因之一是伺服电机与油泵的联接技术未过关，达不到高速运转要求。YUKUN公司展出了伺服电机与油泵一体化的刚性结构，省却了联轴器，实现了高速运转。由此我们可以想到这样一个问题，我国伺服动力驱动油泵的注塑机产量世界第一，为什么这个长期存在的问题没有得到解决，不是没有能力，而是缺乏创新理念。作者在五年之前设计了刚性联接的联轴器，运行至今情况良好。无独有偶，这次在展会上，也碰到了一家厂商，设计与作者类似的刚性联轴器，运行至今二年多，情况良好。

3.3.7.14 节材环保化的MuCell微发泡注射成型加工技术［8］

MuCell微发泡不同于反应发泡，主要采用物理介质的无污染清洁型发泡，如超临界CO2成核气泡为微泡沫。微发泡部件较轻、残余压力较少，尺寸精度和尺寸稳定性卓越，材料消耗较少、成型周期也较短。当采用纤维增强部件时，弯曲性较小。极宽温度范围内表现出极高的尺寸精度和尺寸稳定性。该技术让超临界流体与塑料在分子层面上相混合，提高其流动性，从而使其在模具中更快地扩散，达到减少原材料用量的目的。所用的超临界流体(SCF)可从惰性氮气或二氧化碳气体制取。与常规发泡技术相比，应用新技术制造的部件更容易回收利用，且应用范围广。该技术达到包装容器轻量化，减少对树脂的消费量可高达30%，废弃物更易回收再生利用。

Plastic Technologies公司开发出了用MuCell微细发泡工艺(由Trexel公司授权许可)来发泡PET瓶“OPTI”工艺。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PET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。

3.3.7.15 轻量化PET瓶成型加工技术

轻量化是实现PET瓶绿色化的重要途径。PET瓶轻量化从碳酸饮料开始、到水、再到热灌装。实现PET轻量化是从原料、瓶坯的设计、瓶型的设计、成型加工设备及工艺等多方面进行优化的系统工程。

PET瓶级原料。PET瓶级原料的粘度高有利于降低瓶壁厚度，降低重量。PET瓶级原料的粘度从上世纪八十年代的0.72～0.74已提高到0.85以上了，为PET瓶轻量化创造了先决条件。

广州一道注塑机械有限公司实现瓶坯轻量化全套方案，包括轻量化瓶坯的设计、注塑设备、瓶坯模具、原料干燥系统、模具除湿机、冰水冷却系统、空压系统、瓶坯输送系统、软包装等，同时还提供瓶坯的尺寸、IV降、AA值的测定、远程诊断支持等，确保轻量化瓶坯的最佳品质和参数。

广州达意隆包装机械股份有限公司自主创新的PET轻量化瓶拉伸吹瓶技术［9］。关键部件—瓶坯加热链，加温链结构中采用了新型不污染瓶坯的自润滑系统，加温链节距为38，与传统的50节距相比，间距缩少了1/4，在相同产量和加温时间的情况下，节约能耗15－20%，环保超轻量瓶吹灌旋一体设备率先在可口可乐7个分装工厂投入运营，成为全球第二家，国内第一家能够生产PET轻量瓶吹灌旋一体设备的企业。该公司2010年与可口可乐公司联合推出550mL轻量化水瓶，瓶子质量由16g调整为11.8g，原材料节省了26.25%。瓶子薄壁化，吹气压力由原来的3.5MPa降低至2.8MPa，高压空气耗气量减少20%。产能2400瓶/时，瓶坯加热功率由102kW降低至78kW，能耗降低了23.5%。

3.3.7.16 节材薄壁塑料包装制品注塑成型加工技术

塑料包装容器向薄壁化方向发展，以节材节能的发展趋势。例如用于食品包装的PP碗盒的壁厚由往常的0.6 ～1mm 减薄制 0.3 ～0.5mm，节约了约一半塑料消耗。

阿博格用于包装行业的Allrounder 570H注塑机，锁模力2000kN，配双模腔模具，成形36.5g的薄壁快餐盒，成形周期仅为4.3秒。克劳斯玛菲公司新型EX120－750薄壁注塑机，生产一种薄壁优酪乳杯，生产周期时间仅为3.6秒，由机械手从模具中取出重6.1g的6只PP杯，快速、精确地进行堆放。

宁波巴斯顿机械科技有限公司展出的ESTECH1600薄壁高速注塑机，氮气辅佐伺服高速注射，高相应闭环控制伺服阀，射速可达600mm/s;可选配感应式三重节能加热系统，降低加热能耗15%以上，并且加热速度比普通电阻丝加热快5倍，完全避免高速熔胶量引起的加热不足;应用于瓶盖、薄壁包装盒、一次性餐盒餐具等塑料包装制品的制造，大幅降低注塑加工成本。

3.3.7.17 塑料包装外饰环保化安全健康化印刷技术

张庆伟在讲话中指出，农垦改革是党中央、国务院作出的重大决策部署，习近平总书记高度重视，作出重要指示。两年多来，我们把推动农垦改革发展作为重大政治责任和政治任务，成立改革专班强力推进、部省合作协同推进、上下联动合力推进，推动农垦改革取得了突破性进展。

塑料包装外饰环保化安全健康化印刷技术是一个系统工程，它由油墨、设备、制版、印刷技术工艺等环节组成。

在发展低碳经济、推广绿色化印刷的今天，生产和使用环保化安全健康化油墨日益成为油墨业和印刷业的共识。无论什么类型的外饰都离不开油墨印刷。安全健康的印刷油墨是实现塑料包装外饰安全健康的关键。

目前所有的食品包装特别是凹版印刷的塑料包装都是采用溶剂型油墨印刷。溶剂型油墨是一种有机挥发物，能够导致比CO2更为严重的温室效应，严重污染大气环境。尽管对溶剂残留作了严格要求，但还是存在对健康所产生的伤害和印后溶剂残留影响食品的气味和食品的安全等问题。包装物上或多或少都存在有机溶剂残留，这些残留的有机溶剂种类很多，有苯、酮、酯、醇等，其中苯类溶剂会在短时间内穿透薄膜使包装里的食品受到二次污染，从而引发白血病等。以康师傅、旺旺、娃哈哈、雀巢为代表的软包装大规模生产企业，今年以来已全面转向使用无苯复合安全健康化油墨。

目前环保化安全健康化的油墨主要有三种:水基油墨，醇溶型油墨，UV油墨。

水基油墨。世界公认的环保型印刷材料，也是目前所有印刷油墨中唯一经美国食品药品协会认可的油墨。目前美国塑胶印刷中有40%采用水性油墨，其他经济发达国家如日本、德国、法国等在塑胶薄膜印刷中使用水性油墨的量也越来越大。英国已经立法禁止溶剂型油墨印刷食品薄膜。塑料凹印油墨生产正受到消防法、劳动安全法、卫生法等法规的制约，因此积极开发和应用符合环保要求的绿色凹印油墨及水性油墨将成为一个必然趋势。水基油墨由于水的表面张力较高，导致油墨难于润湿，干燥缓慢;不适用高磁性环境，在冷冻食品包装上的应用耐受性差，尤其是在高速印刷软包装时的层次效果及颜色的再现性不良等问题。包装薄膜印刷中的油墨水性化，时至今日仍未达到真正的实用阶段，其重要原因是印刷性能和质量仍达不到溶剂性凹版油墨的标准。

广东省珠海市的袁建穗发明了一种用于软包装凹版印刷的水基油墨及其制备工艺(专利号:ZL201110165900.8)，其由色浆、连接料树脂、水、杀菌剂、蜡液组成，其中所述色浆由一定组分质量的水、水性颜料、分散剂、消泡剂、研磨树脂混合制成，符合各国对食品、饮料、药品等包装印刷的要求，其低成本和高性能将引领食品包装新革命。该发明在生产和使用过程中不会对环境和操作工人的身体造成污染和损害，不会因静电或短路造成火灾，该水墨转移性优，颜色再现性好，复冻性能优越，结冰后放在常温下3小时内自行复冻便可使用且不影响印刷效果，所得印刷食品包装物不残留有机溶剂。

醇溶型油墨。采用从VOC名单去除的乙醇等低毒的醇类作溶剂，解决甲苯类油墨对人体和环境的危害问题。目前在发达国家，醇溶型油墨已经全面替代了苯系油墨。我国凹印行业也广泛应用了可醇溶性油墨，并逐渐占据了油墨市场的主要份额。

UV油墨。主要成分为颜料、感光树脂、活性稀释剂、光引发剂和助剂，能够在一定波长的紫外线照射下，发生化学聚合作用瞬间固化。与普通油墨相比，干燥速度更快、用量更少，且稳定性更高，也更安全和环保。

国产环保油墨存在主要问题是:品种少、附着力差、光泽及色彩艳丽差、成膜干燥慢、价格高、套印差，难为市场接纳。

3.3.7.18 无缝结合生产线一体化生产技术

食品、饮料、药品和医疗期包装的洁净化特殊性，要求在包装生产整个流程中，尽量减少可能受外界污染的环节，实现无人接触的自动化包装生产。相关塑料包装设备无缝结合生产线一体化组合技术提高了包装的洁净度，并实现高效率、节能环保的绿色化包装。

茶饮料热灌装、啤酒瓶的PET瓶的应用，推动了推动了PET的拉吹成型设备与热灌装线的无缝结合生产线的发展。PET的拉吹成型设备与灌装线的无缝结合生产线是指将瓶坯的拉伸吹塑成型、原料的灌装、贴标、封口、包装等多道工序集于一次完成，尤其在生产医用、食品包装的灌充清洁卫生方面得到了可靠的保证。原料的灌充不需要对瓶进行再清洗，不需要空气输送带，灌充在封闭无污染的环境中进行，真正实现了生产全过程的“无人手接触”，从而确保了产品的洁净卫生。瓶坯在过滤空气下有效除尘。灌装环境与外界环境隔离。瓶盖除尘，正压密闭封盖。SIDEL公司Combi34xs吹灌旋三位一体机，主机无液压系统，保证成型环境清洁，用来生产0.2L至0.7的小瓶。瓶胚进入旋转吹瓶、星轮传输成型瓶进行重力式灌装，工序中间环节不需无菌水冲洗，不需空气传送带的空气电力消耗，小时能耗节约8%。瓶盖缓冲式伺服上盖，确保一瓶一盖生产，成品间的合理间距匹配避免成瓶阻塞、摩擦、粘瓶等现象发生。灌装环境与外界隔离，正压密闭封盖，U.V.灯灭菌，瓶坯清洁瓶坯合格检测，40巴空气的0.01μ精度的过滤，瓶盖除尘，确保产品的洁净性。江苏新美星包装机械有限公司展示了适用于PET瓶包装的饮用水、碳酸饮料、果汁、茶、液态奶、液态调味品及日用品等生产的吹灌旋一体生产线，与海南椰树集团合作，在吹灌旋一体生产线基础上增加一道空瓶消毒工序，设计制造3600瓶/小时瓶装矿泉水和2000瓶/小时3L－5L大瓶水生产线，生产效率90%以上。

非PVC输液软袋膜制设备与灌装设备无缝结合的洁净化绿色技术。国内非PVC输液软袋膜制设备与灌装设备基本上都不在同一设备上进行，非PVC输液软袋船型接口灌装端面尺寸为φ32mm，由于没有密封措施，软袋在制袋机到灌封机的移动过程中，提高了人为的因素对输液质量产生干扰的几率，易产生微生物污染，灌装前需消毒灭箘，同时增加了成本。欧美等发达国家度采用制袋和灌装在同一台设备上进行，以尽量减少人为因素对输液的污染。

3.3.8 包装机械绿色化技术的科学发展重点

如今绿色环保观念已经深入到了社会的各个行业中，尤其是包装行业，绿色发展之风更盛。绿色环保型包装机涵盖多个层面:

(1)生产效率高，这是最直接的体现，生产效率是企业生存的根本;

(2)生产过程必须低噪、环保、节能。这也是现代生产机械的基本要求。

多年的不断发展，让我国的包装机械行业已进入了调整产品结构，提升创新开发能力的新时期。

传统包装机械或多或少的存在一些性能低下、生产效率低、浪费严重等现象，因此已经不再适合现代企业的生产需求。随着绿色环保观念的引入，包装机械也该顺应这一趋势，向着绿色包装机械过渡。

全自动包装机在环保观念的影响下，逐渐成为了一款绿色机械设备，尽管制造过程更加简约、更加朴素，但是性能却愈加完善，真正成为了一款现代化的机械设备。

(未完待续:见本刊2015年第5期)