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| 深圳塑協(xié)王文廣：低碳塑料全面解讀 |
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| 臺(tái)州市方圓貿(mào)易有限公司 發(fā)表時(shí)間:2011-10-19 08:00:18 |
什么是低碳塑料？
低碳塑料是指在合成、加工、儲(chǔ)存、運(yùn)行、使用和廢棄的整個(gè)生命過程中排放二氧化碳低的塑料材料。
在塑料制品的生命周期內(nèi)，二氧化碳?xì)怏w的排放主要來自合成與加工耗能、焚燒和降解兩個(gè)過程，加工中少量的分解可忽略不計(jì)。其中合成與加工能耗釋放的二氧化碳占80%，解決辦法靠節(jié)能技術(shù)和選用再生塑料；焚燒和降解釋放的二氧化碳占20%，解決辦法靠減排，具體為選用低碳排放塑料，如生物塑料、無機(jī)填充塑料等。
1、全電動(dòng)注塑機(jī)
由四個(gè)伺服電機(jī)和兩個(gè)異步電機(jī)作原動(dòng)力，分別驅(qū)動(dòng)鎖模、啟模，調(diào)模、頂出，注射，熔膠、注射裝置等機(jī)構(gòu)工作，完成塑料制品注射加工所需的系列動(dòng)作。
優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)能效果****，比同類型定量泵注塑機(jī)節(jié)能50%以上。（2）注射速度快，可有效提高加工效率。（3）注塑量控制精確，是精密注射首選的設(shè)備。（4）傳動(dòng)牢固可靠，因使用的是特種重負(fù)荷滾珠螺桿驅(qū)動(dòng)模板、注射螺桿、頂針等作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的損失小。（5）可以生產(chǎn)復(fù)雜形狀制品。各個(gè)電機(jī)可以同步工作，能滿足某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑料制品，在閉、啟模時(shí)聯(lián)動(dòng)要求。電動(dòng)注塑機(jī)節(jié)能原理不受注射工藝條件影響，這是其他節(jié)能機(jī)型無法做到的，能做到最大限度地節(jié)省能源消耗。
全電動(dòng)注塑機(jī)的缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，只能是小機(jī)型（一般不超過500t），且價(jià)格昂貴（與同一公司的普通機(jī)比是7-8倍）。
2、伺服液壓注塑機(jī)
由伺服電機(jī)作原動(dòng)力匹配高壓內(nèi)齒輪泵做液壓傳動(dòng)。工作信號(hào)通過伺服控制器傳給伺服電機(jī)，由伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，來調(diào)節(jié)各個(gè)工作程序的流量及壓力。
優(yōu)點(diǎn)：它綜合了伺服及液壓傳動(dòng)兩種機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)型可以與普通機(jī)器一樣大（目前深圳力勁集團(tuán)已生產(chǎn)有3200t的機(jī)型），能滿足模具抽芯要求。該機(jī)型控制系統(tǒng)使用的是壓力閉環(huán)加伺服，各個(gè)動(dòng)作的信息反饋精準(zhǔn)，液壓控制元件響應(yīng)速度快，節(jié)能效果明顯，比定量泵注塑機(jī)節(jié)能30%（僅次于全電動(dòng)注塑機(jī)）。因使用的是內(nèi)齒輪泵，噪聲比普通機(jī)噪聲低。
缺點(diǎn)：潔凈度、液壓傳動(dòng)中的壓力損失與普通機(jī)型無異。價(jià)格高，比普通機(jī)型高出3~5倍。
改造原有設(shè)備
對(duì)原有設(shè)備的改造，電機(jī)方面有伺服電機(jī)、變量泵、變頻器等技術(shù)，加熱方面有電磁加熱、遠(yuǎn)紅外加熱等技術(shù)。
1、變頻節(jié)能技術(shù)
根據(jù)注射工藝條件對(duì)壓力和流量的要求，把所采集到的信號(hào)，通過變頻器，改變電機(jī)頻率，從而達(dá)到節(jié)能要求。
優(yōu)點(diǎn)：改造工程期短，投資較小。
缺點(diǎn)：它的節(jié)能效果，受注射成型工藝條件的影響。
變頻節(jié)能技術(shù)目前不但針對(duì)定量泵注塑機(jī)有較好的效果，而且對(duì)其他機(jī)型也能起到很好的作用。變頻節(jié)能改造技術(shù)已從使用的v/f變頻器，過渡到矢量變頻器，節(jié)能效果明顯提高。
2、電磁加熱技術(shù)
電磁加熱技術(shù)是通過電磁感應(yīng)原理使金屬料筒自身發(fā)熱，從而加熱料筒內(nèi)塑膠原料。此加熱技術(shù)為向物料單向加熱，電磁加熱效率高達(dá)95%，料筒外表溫度由幾百度降到幾十度。經(jīng)過科學(xué)測(cè)試，加熱時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射很小，比手機(jī)還要小幾倍。
優(yōu)點(diǎn)：熔膠的熱效率高，熱量集中在機(jī)筒內(nèi)部。避免了電阻絲加熱圈熱量向四周散發(fā)造成的浪費(fèi)，使車間環(huán)境得到凈化。電磁線圈工作壽命較長(zhǎng)，不象電阻絲加熱圈那樣容易損壞。技術(shù)改造工程期短，投資收回期不長(zhǎng)（九個(gè)月）。對(duì)機(jī)筒部分的節(jié)能效果，比之改造前節(jié)能40%。
缺點(diǎn)：在計(jì)量段控制方面有不靈敏的表現(xiàn)。當(dāng)熔膠達(dá)到工藝溫度時(shí)，集聚在計(jì)量段的熔料，不需升溫，只要停留的時(shí)間稍長(zhǎng)一些，塑料就要降解，這對(duì)塑料制品質(zhì)量是極其不利的。升溫比較快，但如果需要降溫就比較慢了。
3、遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)
此技術(shù)的發(fā)熱體采用新型的納米板，表面經(jīng)特殊遠(yuǎn)紅外材料做特殊處理后，能夠產(chǎn)生特定波長(zhǎng)紅外線，熱效率傳導(dǎo)效率達(dá)95%以上，傳熱效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)發(fā)熱圈。
這種遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)不僅升溫快，而且保溫效果好，對(duì)環(huán)境溫度影響小，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，節(jié)電率高，技術(shù)先進(jìn)，安裝簡(jiǎn)易，直接替換原加熱圈即可，無任何電磁輻射嫌疑。
再生塑料
再生塑料已完成了塑料制品的一個(gè)生命周期，因而省去合成能耗環(huán)節(jié)，具有很高的減排效果。但并不是所有的廢舊塑料都可以再生，熱固型和已過度交聯(lián)的廢舊塑料不能再生。混雜不可分離的塑料、多層復(fù)合不可分層的塑料，因相容性不好而難以再生。
1、從原料上看，再生塑料利用的可行性如下：
（1）再生塑料的純潔性：純?cè)偕芰先菀桌�；混雜再生塑料—洗機(jī)料、填充料、增強(qiáng)料、合金料、阻燃料難以利用；復(fù)合再生塑料制品難以利用；印刷過的再生塑料少量利用，影響顏色和熱封強(qiáng)度。
（2）再生塑料的顏色：透明再生塑料可以利用；白色、淺色再生塑料可以利用。
（3）再生料是否交聯(lián)：熱固性塑料不能利用；交聯(lián)過的塑料不能利用，如交聯(lián)聚乙烯電纜料、發(fā)泡料等。
2、從制品上看，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；白色或淺色塑料制品少量利用再生塑料；醫(yī)學(xué)、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。
廢舊塑料的再生方法很多：?jiǎn)渭冊(cè)偕�、共混再生、填充再生、增�?qiáng)再生及發(fā)泡再生等。
按照合成塑料原料的不同，我們可以將塑料分成三類：生物塑料（生物質(zhì)）、石化塑料（石油、煤或天然氣）和無機(jī)塑料（石灰石、鹽、碳酸鈣、滑石粉）。
生物塑料是以生物質(zhì)材料制成的一類塑料，生物質(zhì)材料是指自然界中生長(zhǎng)的天然高分子材料，主要包括淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、木質(zhì)素及殼聚糖類等。
與石化塑料相比，生物塑料的優(yōu)點(diǎn)為：一是低碳排放——因生物質(zhì)在生長(zhǎng)過程中可吸收大量二氧化碳?xì)怏w，具有碳中和作用；只具有相當(dāng)于石油塑料20%的二氧化碳排放，因此也稱為低碳塑料。二是循環(huán)再生——生物質(zhì)材料，是目前地球上唯一未被很好利用的豐富資源。
生物質(zhì)材料因不具有熱塑性而不能直接用于塑料，需要經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚砗蟛趴捎糜谒芰�。目前已開發(fā)成功用生物質(zhì)材料制造塑料的方法有：生物質(zhì)材料自身改性、與塑料共混改性、生物發(fā)酵合成塑料。
生物塑料的種類很多，按照不同的分類方法可分為如下幾類。
按生物塑料中生物質(zhì)含量多少進(jìn)行分類，如果生物塑料全部來自生物質(zhì)材料，就稱為全部生物塑料，反之則稱為部分生物塑料。
按生物塑料的制造方法不同分類，可分成天然類和合成類兩大類。
按生物塑料是否具降解性分類，可分成降解類和非降解兩大類。
目前已開發(fā)生物塑料品種舉例：
1、部分生物塑料
淀粉塑料：用天然生物材料如淀粉或纖維素經(jīng)不同方法改性制成的生物塑料，其代表品種如psm等。
ptt塑料：美國(guó)杜邦公司開發(fā)的工程塑料ptt，其中醇類合成單體來自生物質(zhì)材料，使ptt的生物質(zhì)含量達(dá)到40%左右。
pa410：荷蘭帝斯曼工程塑料公司開發(fā)出pa410，其中單體癸二酸來自蓖麻油，占pa410的60%。這種塑料可實(shí)現(xiàn)100%的碳中和，即pa410生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化碳與蓖麻油生長(zhǎng)過程中吸收的二氧化碳實(shí)現(xiàn)平衡。
塑木制品：以生物質(zhì)材料木粉、秸稈粉等與石油基塑料進(jìn)行共混，制成塑木制品，可以實(shí)現(xiàn)大量生物材料的有效利用。目前巿場(chǎng)上木塑的主導(dǎo)產(chǎn)品為以pe或pvc為載體兩種，推廣巿場(chǎng)前景廣闊。
2、全部生物塑料
蛋白質(zhì)塑料：如中國(guó)制成的大豆纖維，已紡織成為服裝面料；再如新西蘭懷卡特大學(xué)用動(dòng)物的蹄、羽毛等制成蛋白質(zhì)塑料，目前已制成多種塑料制品。
1958年，上海賽璐璐公司以蓖麻油為原料，合成出中國(guó)唯一獨(dú)創(chuàng)的尼龍品種pa1010，到目前為止，一直由中國(guó)獨(dú)家生產(chǎn)。
巴西化工巨頭braskem公司正在開發(fā)一種生物聚乙烯，這種可再生環(huán)保聚乙烯塑料以甘蔗乙醇為原料。與傳統(tǒng)石油原料聚乙烯相比，新型塑料生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放量較少。該公司計(jì)劃于2011年啟動(dòng)這種生物塑料的商業(yè)化生產(chǎn)，年生產(chǎn)能力20萬噸。
廣東金發(fā)公司開發(fā)的pa10t，具有比pa9t更優(yōu)異的性能。
美國(guó)加州的生物塑料生產(chǎn)商cereplastinc公司宣布，在2010年底前推出一系列基于全天然藻類的生物塑料樹脂，可與聚丙烯或其它標(biāo)準(zhǔn)樹脂混合，適用于注塑件或熱成型件，將來可以用于擠出用途。藻類生物塑料不以糧食為原料，不會(huì)造成與人爭(zhēng)糧食的狀態(tài)。藻類基樹脂以生物材料中的淀粉或纖維素，用生物發(fā)酵法合成塑料，代表品種為pha和pla，目前為全降解塑料的主導(dǎo)產(chǎn)品。
無機(jī)塑料
目前世界上唯一全部用無機(jī)材料合成的樹脂為電石法pvc，它用石灰石煅燒生產(chǎn)乙炔，用鹽電解生產(chǎn)氯氣，但因此法生產(chǎn)pvc屬于高能耗，不列入低碳塑料范疇。
本部分所說的無機(jī)塑料是指無機(jī)材料（如碳酸鈣、滑石粉、玻璃纖維等）與塑料復(fù)合的一類無機(jī)填充塑料，這類塑料在焚燒或降解處理時(shí)，無機(jī)材料部分不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，因而屬于低碳塑料。
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