淺談再生瓶級聚酯切片的工藝技術

陳旻（浙江省天正設計工程有限公司，浙江 杭州 310012）

0 概況

目前，我國廢聚酯瓶回收處于傳統的、低層次的生產方式，存在著回收分散化、無序化；回收環節多、成本高、質量差；加工處理落后，產生嚴重二次污染等問題，并且把高品質的聚酯瓶降低為生產低檔次的短纖維、無紡布、填充料的原料，效益也差。國外發達國家廢聚酯瓶回收利用實現網絡化運行，市場化交易，專業化處理，清潔化生產；工藝、技術、設備先進，達到密閉化、連續化、自動化、無害化處理；產品檔次高、附加值高。

聚酯瓶的回收方法主要分為物理回收［1］和化學回收法［2-3］。其中物理回收法中的瓶到瓶再生技術的發展使聚酯（PET）瓶回收實現了廢物回收最高價值的轉換，也是以最高標準實現環保的生產和資源的綜合利用。物理回收具有方法簡單，再生加工成本低，再生過程不產生新的污染，再生產品用途比較廣等優勢。目前，國際和國內聚酯瓶的物理回收和再生已經形成相對穩定的產業鏈。相對物理回收，化學回收過程復雜，工業化投資成本高，大規模的工業化應用仍處于研究和開發階段。

本文主要介紹了國際、國內技術比較先進的聚酯瓶物理回收再生技術的工藝技術。

1 聚酯瓶物理回收再生技術

國際上現有的成熟的聚酯瓶物理回收再生技術，它的整條作業線運行是自動化密閉流程，連續化流水作業，信息化測控系統，清潔化生產方式以及無害化處理過程。在具體生產操作環節上以清洗、擠出、固相縮聚（SSP）三大步驟為要素。

1.1 清洗

清洗步驟主要采用物理和化學的方法，以機械的和化學的聯合作用，濕法粉碎、多級反復清洗技術，配之密度分離、浮游分離、氣力分離和磁性分離等分離技術，逐級去掉各種雜質、污物，最終獲得符合質量要求的潔凈聚酯碎片。清洗步驟分為：拆包打散、預洗、剝標簽、分揀、濕粉碎、清洗浮選、漂洗、脫水干燥、干粉碎、儲存入倉。清洗的工藝流程如圖1所示。

清洗的目的是除去粘結劑、灰塵和瓶中的殘留物。在清洗過程中，預洗瓶子是非常重要的。它能夠在瓶進入破碎機前去除絕大部分的標簽、粘結劑、泥沙、玻璃等瓶表面的臟物，這樣使破碎機刀片的使用時間可以達到7～8d。經破碎的聚酯瓶形成1.0～1.5cm大小的碎片，通過脫水機使碎片含水量降至2％，再經帶式或管式干燥機干燥，使水分含量降至0.5％［4］。

清洗技術的關鍵點：

①生產系統使用連續化、自動化和模塊設計，可保證產量，保證產品均一的高質量。

②選用自動分選設備，采用近紅外光譜分析，和高速CCD攝像頭識別的方法對瓶子進行分選，去除非PET瓶和雜色瓶。

③選用高效粉碎機，提高濕粉碎能力，這是確保清洗線生產能力的關鍵。

④清洗工藝中的每個工序設有獨立的水循環裝置，工藝用水經處理后在本工序中循環使用，循環一段時間后，后一工序用水至前一工序回用，從而節省大量清洗用水，更具有經濟效益。

1.2 擠出

擠出步驟分為：熔融、擠壓、熔體過濾、水下切粒及在線結晶等，生產過程為連續式。通過中央全自動控制系統保證生產穩定運行，工藝穩定性高。如再需要調整產品粘度時，僅需要調整一個溫度和控制停留時間，成品分子量調整靈活，而生產線仍能保持穩定運行。擠出的工藝流程如圖2所示。

環形螺桿擠壓機是由12支相互嚙合且共同轉動的螺桿，排列在一個相對固定的環形結構中而組成的。不僅螺桿的數量、排列方式不同于傳統的單螺桿擠壓機或雙螺桿擠壓機，而且環形螺桿擠壓機還集成了真空排氣功能。將環形擠出機與同等產能的雙螺桿擠出機相比較，具有更高的工作效率。上述原因使本工藝具有較高的排氣效率，因此該過程允許在較短的停留時間條件下生產出更多的產品。經過清洗后的聚酯碎片，經金屬檢測器去除金屬類雜質后，由定量輸入環形螺桿擠出機。在對聚酯碎片進行熔融處理的過程中同時由真空泵系統進行排氣處理，以除去碎片中所含的水分等。熔體經齒輪泵增壓，通過熔體過濾器除去雜質，熔體過濾器的精度達到了56μm，而且熔體過濾器可以在連續工作的同時完成熔體反沖洗和濾網的更換等工作。

擠出技術的關鍵點：

①選用合適的螺桿擠壓機，使其具有較高的除氣體雜質的效率；提高產能和縮短停留時間，使降解減少到最小，提高了產品的質量，降低了下游增粘的生產成本。同時能有效去除水分，使聚酯碎片在進擠壓機前不需要預干燥而大大節省能源。

②熔體過濾采用連續式，雙通道，反沖過濾系統。

③選用高真空系統。

④水下切粒及在線結晶：由于采用水下切粒，顆粒尚未過度冷卻，可充分利用顆粒內部余熱，對顆粒進行在線結晶，并使顆粒達到大于15％的結晶度。該過程大大降低了后段結晶所需的額外能耗；顆粒在流轉和生產過程中不容易發生"粘連"現象，更易處理。

1.3 固相縮聚（SSP）

固相縮聚［5］步驟主要分為：熔融、增粘和固相縮聚，生產過程為連續式。通過中央全自動控制系統保證生產穩定運行，工藝穩定性高。固相縮聚（SSP）是聚酯（PET）顆粒在保持固相，低于熔點溫度和內在催化劑作用下進行的縮聚反應，以達到增黏、脫醛和提高結晶度的目的。

瑞士BUHLER公司的"瓶到瓶"工藝中的熔融、固相增粘技術：其生產的再生瓶級聚酯切片，質量已通過美國FDA和歐洲ILSI標準的認證，并且是目前世界上唯一通過了美國FDA標準的C級認證（目前最高級認證）的再生瓶級聚酯切片技術，能滿足瓶級聚酯切片的最高要求。

切片后進行連續固相縮聚，溫度為200℃，其目的是增長粒料中PET的分子鏈，從而增加其特性粘度和強度，得到的無定形粒子結晶，溫度約為15℃。固相縮聚過程同時能進一步對材料進行凈化，并能對最后制品的特性粘度進行一定的調整。

固相縮聚技術的關鍵點：

①工藝參數控制（催化劑、溫度、時間、結晶度等）；

②基礎切片性質（顆粒尺寸、特性黏度、端羧基值等）。

工藝流程所得產品質量標準如下：

結晶度≥45％；冷卻后溫度≤60℃；切片尺寸：直徑（2.3±0.3）mm，長度（3.0±0.3）mm，每片重量（18±1.8）mg；粉塵含量≤10-4（wt）；乙醛含量＜10-6（wt），尤其再生瓶級聚酯中的乙醛含量符合國家對瓶用聚酯中乙醛含量的強制性要求（參GB17931-2003）。

2 結束語

再生瓶級聚酯切片項目建設符合國家對再生資源產業發展的方針政策：我國在《國民經濟和社會發展"十一五"計劃綱要》、《環境產業發展"十一五"規劃》、《中國21世紀議程》等總體規劃中，都把治理污染、改善環境，加強資源綜合利用，提高資源使用效率，開發再生資源廣泛應用，節約原生資源過度消耗，作為經濟與社會發展的要務來有效落實，并進行了總體部署和量化指標的要求。

所以開發利用可再生資源的新型合成聚酯材料，進一步加強聚酯廢料再生回收技術的研發、升級以及設備國產化，發展資源綜合利用，對實現節能減排和循環經濟具有重大作用。聚酯回收具有廣闊的發展前景。

［1］鄧沁蘭.聚酯瓶料的回收及應用［J］.廣東化纖，2000，1（3）：14-16.

［2］戴訓霞，胡鋼.聚酯回收技術及其回收產品應用進展［J］.合成纖維，2007，36（6）：5-8.

［3］邰玉蕾，趙亞娟.廢舊聚酯瓶片的回收新技術［J］.塑料科技，2004，162（4）：61-63.

［4］戴訓霞.聚酯瓶物理回收再生技術新進展［J］.合成纖維2007，35（8）：35-38.

［5］邵惠麗，胡學超，黃彬.固相縮聚反應機理的研究［J］.合成纖維工業，1996，19（5）：11-16.