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多方位打造低碳塑料

目前全球经济的热点为低碳经济，在我们塑料行业中具体体现为低碳塑料。那么什么是低碳塑料?作为企业而言，如何更好地利用低碳塑料，为全球减排做出应有的贡献，正是本文要讨论的内容。

一、什么是低碳塑料？

低碳塑料是指在合成、加工、储存、运行、使用和废弃的整个生命过程中排放二氧化碳低的一类塑料材料。其优点是可降低温室气体二氧化碳的排放量，有利于降低地球升温速度，保护地球环境。

在塑料制品的生命周期内，二氧化碳气体的排放主要来自合成与加工耗能、焚烧和降解两个过程中，加工中少量的分解可忽略不计。其中合成与加工能耗释放的二氧化碳占80%，解决办法靠节能技术和选用再生塑料;焚烧和降解耗释放的二氧化碳占20%，解决办法靠减排，具体表现为选用低碳排放塑料，具体如生物塑料、无机填充塑料等。

为了更好地了解低碳塑料，我们将低碳塑料涉及的各个方面制作成表1：

表1：低碳塑料明细表

二、低碳节能塑料

(一)选用节能设备

常见的节能设备如全电动注塑机、伺服注塑机、叶片式加工设备及连续密炼设备等。

1、全电动注塑机

由四个伺服电机和两个异步电机作原动力，分别驱动锁模、启模、调模、顶出、注射、熔胶球阀、注射装置等机构工作，完成塑料制品注射加工所需的系列动作。工作信号直接反馈给各伺服马达。其优点如下：

(用不几年就会要更换1)节能效果最佳，比同类型定量泵注塑机节能50%以上。

(2)注射速度快，可有效提高加工效率。

(3)注塑量控制精确，是精密注射首选的设备。

&em本方法规定使用4种类型的试样sp;(4)传动牢固可靠，因使用的是特种重负荷滚珠螺杆驱动模板、注射螺杆、顶针等作往复运动，电能转换成机械能的损失小。

(5)可以生产复杂形状制品。各个电机可以同步工作，能满足某些结构复杂的塑料制品，在闭、启模时联动要求。

全电动注塑机的工作原理：在进入注射程序时，只是直接传动注射螺杆的伺服电机在工作。其余的程序，如锁模伺服电机因锁模已完成即停止工作;注射座是异步电机丝套带动丝杆作往复运动，闭锁十分牢固也处于静止状态;抽芯电机也不动。工艺条件设定后，各程序动作需要时，相关电机才动作，注射时其它程序无需联动，也就是说，电动注塑机节能原理不受注射工艺条件影响，这是其他节能机型无法做到的，所以它能做到最大限度地节省能源消耗。在制品冷却和制取工件时，所有电机都停止工作。噪声低。由于非液压传动，设备周围洁净度高。

全电动注塑机的缺点为结构较复杂，只能是小机型(不超过500t)，并且价格昂贵(与同一公司的普通机比是7至8倍)。

2、伺服液压注塑机

由伺服电机作原动力匹配高压内齿轮泵做液压传动。工作信号通过伺服控制器传给伺服电机，由伺服电机转速的变化，来调节各个工作程序的流量及压力。

优点：它综合了伺服及液压传动两种机型的优点，机型可以与普通机器一样大(目前深圳力劲集团已生产有3200t的机型)，能满足模具抽芯要求。该机型控制系统使用的是压力闭环加伺服，各个动作的信息反馈精准，液压控制元件响应速度快，节能效果明显，比定量泵注塑机节能50%。因使用的是内齿轮泵，噪声比普通机噪声低。

缺点：洁净度、液压传动中的压力损失与普通机型无异。价格高，比普通机型高出3~5倍。

(二)改造原有设备

在电机方面有伺服电机，在加热系统方面有电磁加热、远红外加热等技术。

1、电磁加热技术

电磁加热技术是通过电磁感应原理使金属料筒自身发热，从而加热料筒内塑胶原料。电磁加热系统由两部分组成：电磁控制器和加热圈。原机受温度控制的电源经电磁控制器将工频交流电整流、滤波、逆变成20～40KHZ的高频高压电，高速变化的高频高压电流流过线圈会产生高速变化的交变磁场，当磁场内的磁力线通过导磁性金属材料时会在金属体内产生无数小涡流，使料筒金属材料本身自行高速发热，从而达到加热料筒内的原料。此加热技术为向物料单向加热，电磁加热效率高达95%，料筒外表温度由几百度降到几十度。经过科学测试，加热时产生的电磁辐射很小，比我们还要小几倍。

优点：熔胶的热效率高，热量集中在机筒内部。避免了电阻丝加热圈热量向四周散发造成的浪费，使车间环境得到净化。电磁线圈工作寿命较长，不像电阻丝加热圈那样容易损坏。技术改造工程期短，投资收回期不长(九个月)。对机筒部分的节能效果，比改造前节能40%。

缺点：在计量段控制方面，有不灵敏的表现。当熔胶达到工艺温度时，集聚在计量段的熔料，不需升温，只要停留的时间稍长一些，塑料就要降解，这对塑料制品质量是极其不利的。升温比较快，但如果需要降温就比较慢了。

2、塑料远红外加热技术

此技术的发热体采用新型的纳米板，表面经特殊远红外材料做特殊处理后，能够产生特定波长红外线，热效率传导效率达95%以上，传热效率远高于传统发热圈。不仅升温快，且保温效果好，对环境温度影响小，产品性能稳定,节电率高，技术先进，安装简易，直接替换原加热圈即可，无任何电磁辐射嫌疑。

三、低碳排放塑料

按照合成塑料原料的不同，我们可以将塑料分成三类：生物塑料(生物质)、石化塑料(石油、煤或天然气)和无机塑料(石灰石、盐、碳酸钙、滑石粉)。

(一)生物塑料

生物塑料就是以生物质材料制成的一类塑料，生物祛斑除痘质材料是指自然界中生长的天然高分子材料，主要包括淀粉、纤维素、蛋白质、木质素及壳聚糖类等。

与石化塑料相比，生物塑料的优点为：

◆低碳排放——因生物质在生长过程中可吸收大量的二氧化碳气体，具有碳中和作用;只具有相当于石油塑料20%的二氧化碳排放，因此也称为低碳塑料(是指在加工、使用和废弃过程中排放二氧化碳低的一类材料，使用低碳塑料可降低温室气体二氧化碳的排放量，有利于降低地球升温速度)。

◆循环再生——生物质材料，年复一年自然生长，取之不尽用之不竭，是目前地球上唯一未被很好利用的丰富资源。

生物质材料因不具有热塑性而不能直接用于塑料，需要经过适当的方法处理后才可用于塑料。目前已成功开发用生物质材料制造塑料的方法有：生物质材料自身改性、与塑料3、3负责：共混改性、生物发酵合成塑料。

生物塑料的种类很多，按照不同的分类方法可分为如下几类。

按生物塑料中生物质含量多少进行分类——如果生物塑料全部来自生物质材料，就称为全部生物塑料，反之则称为部分生物塑料。

按生物塑料的制造方法不同分类——可以分成天然类和合成类两大类，具体如表2：

表2：天然和合成生物塑料分类按生物塑料是否具体降解性分类——可以分成降解类和非降解两大类，具体见表3：

表3：降解和非降解生物塑料分类

目前已开发生物塑料品种举例：

1、部分生物塑料

◆淀粉塑料：用天然生物材料如淀粉或纤维素经不同方法改性制成的生物塑料，其代表品种如PSM等。

◆PTT塑料：美国杜邦公司开发的工程塑料PTT，其中好吧醇类合成单体来自生物质材料，使PTT的生物质含量达到40%左右。

◆PA410：荷兰帝斯曼工程塑料公司开发出PA410，其中单体癸二酸来自蓖麻油，占PA410的60%。这种塑料可实现100%的碳中和，即PA410生产中产生的二氧化碳与蓖麻油生长过程中吸收的二氧化碳实现平衡。

◆塑木制品 以生物质材料木粉、秸秆粉等与石油基塑料进行共混，制成塑木制品，可以实现大量生物材料的有效利用。目前市场上木塑的主导产品为以PE或PVC为载体两种，推广市场前景广阔。

2、全部生物塑料

◆蛋白质塑料：如我国制成的大豆纤维，已纺织成为服装面料;再如新西兰怀卡特大学用动物的蹄、羽毛等制成蛋白质塑料，目前已制成多种塑料制品。

◆1958年，上海赛璐璐公司电视伴侣以蓖麻油为原料，合成出我国唯一独创的尼龙品种PA1010，到目前为止，一直由中国独家生产。

◆巴西化工巨头Braskem公司正在开发一种生物聚乙烯，这种可再生环保聚乙烯塑料以甘蔗乙醇为原料。与传统石油原料聚乙烯相比，新型塑料生产过程中的二氧化碳排放量较少。 该公司计划于2011年启动这种生物塑料的商业化生产，每年生产能力为20万吨。

◆广东金发公司开发的PA10T，具有比PA9T更优异的性能。

◆美国加州的生物塑料生产商CereplastInc公司宣布，在2010年底前推出一系列基于全天然藻类的生物塑料树脂，可与聚丙烯或其它标准树脂混合，适用于注塑件或热成型件，将来可以用于挤出用途。藻类生物塑料不以粮食为原料，不会造成与人争粮食的状态。

◆以生物材料中的淀粉或纤维素，用生物发酵法合成塑料，代表品种为PHA和PLA，目前为全降解塑料的主导产品。

(二)再生塑料

再生塑料已完成了塑料制品的一个生命周期，因而省去合成能耗环节，具有很高的减排效果。

但并不是所有的废旧塑料都可以再生，热固型和已过度交联的废旧塑料不能再生。混杂不可分离的塑料、多层复合不可分层的塑料，因相容性不好而难以再生。

1、从原料上看，再生塑料利用的可行性如下：

(1)再生塑料的纯洁性

纯再生塑料——容易利用

混杂再生塑料——洗机料、填充料、增强料、合金料、阻燃料难以利用

复合再生塑料制品——难以利用

印刷过的再生塑料——少量利用，影响颜色和热封强度

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

废旧塑料的再生方法很多：单纯再生、共混再生、填充再生、增强再生及发泡再生等。

(三)微孔泡沫塑料

微孔泡沫塑料与普通泡沫塑料的区别在车身贴膜于泡孔尺寸小到0.微米，这样的尺寸可以保证制品的密度下降%，并可以保证制品的强度及各项性能不下降。采用微孔泡沫塑料，最高可以节省原材料50%左右，也就达到最高50%的二氧化碳减排效果。

(四)无机填充塑料

目前世界上唯一全部用无机材料合成的树脂为电石法PVC，它用石灰石煅烧生产乙炔，用盐电解生产氯气，但因此法生产PVC属于高能耗，不列入低碳塑料范畴。

本部分所说的无机塑料是指无机材料(如碳酸钙、滑石粉、玻璃纤维等)与塑料复合的一类无机填充塑料，这类塑料在焚烧或降解处理时，无机材料部分不会产生二氧化碳，并可以吸收大量的有机毒气，因而属于低碳塑料。最近开发的无机塑料填充量大大提高，塑料薄膜中最多可以填充60%，塑料片材中最多可以填充70%，注塑制品最多可以填充80%。