利用回收的薄膜生產環境友好型填充母料
塑料填充改性母料自二十世紀八十年代初投入市場以來,由于其價格低廉,產品性能優異,可改善塑料制品的某些物理特性,替代合成樹脂,且生產工藝簡單、投資較小、具有顯著的經濟效益和社會效益。因而,塑料填充改性母料是近年來發展最快的塑料工業中的新行業,已成為塑料加工工業的重要部分和塑料制品的主要添加材料之一。
我國已成為塑料制品生產的世界大國,僅次于美國,產年量超過3000萬噸,而且還在以兩位數的增長速度持續快速地發展著。塑料制品的大量使用,在帶給人類社會方便、快捷、實用和高效的同時,也因在使用后被隨意丟棄或在回歸自然時會對生態環境帶來不良影響,特別是地膜、塑料包裝袋等一次性使用塑料制品無論是殘留在土壤中,還是作為固體垃圾一部分被填埋、焚燒都會給生態環境帶來問題,被社會稱之為“白色污染”。多年來上至中央領導和各級政府,下至社會各界和普通百性對此越來越關切,提出種種辦法、措施,如禁止、限用、收費收稅調節、提倡降解塑料等等。遺憾的是包括一次性塑料制品在內的形形色色塑料制品已成為人類社會生活不可或缺的組成部分,正像人們不會因為汽車尾氣污染空氣而放棄使用汽車一樣,普通百姓也不會為了環境優雅放棄使用塑料包裝袋,不會為了保持土壤良好生態而拒絕使用塑料地膜,正確的出路不是禁止、限制,而是在發展生產的同時,提倡綠色生產和綠色消費,也就是在生產過程中就要周密地考慮到塑料制品在使用后的去向,對大多數塑料制品來說,應加強回收、再生,并加以利用,這不僅符合循環經濟、節約型經濟等可持續發展的科學發展觀,而且能節約地球上寶貴的石油資源,做到資源再生、物盡其用。而對于少量不能再生利用的,或者回收再生成本過大而不便回收的塑料制品,應當在配方設計和加工過程中盡量考慮到它們被使用后回歸自然時的可行性與安全性。
針對塑料產業應與環境保護協調發展這一根本戰略任務,行業領導和專家提出大力發展環境友好塑料材料,即將有良好價格性能比的、可回收利用的、可采用清潔生產方式的和可環境消納的塑料稱之為環境友好塑料。而可環境消納的塑料是環境友好塑料材料中重要的一種,它主要是針對確實不具有回收利用價值或回收成本過大的塑料材料,特別是一次性使用的塑料制品,如地膜、包裝袋等。
我公司在多年生產碳酸鈣填充母料的基礎上,不僅重視碳酸鈣的經濟性(在保證使用性能達到要求的前提下,降低塑料制品的原材料成本)和功能性(可以改善塑料制品的某些性能,如抗沖擊韌性、熱傳導性、可印刷性等),而且意識到碳酸鈣等無機粉體材料的環保性,即通過添加碳酸鈣等無機粉體材料可以使添加的塑料材料具有可環境消納性,特別是對不易回收或回收成本過高的一次性使用的塑料制品,可以讓它們更快地,更安全地返回自然,為塑料產業與環境保護協調發展做出貢獻!
按每年400萬噸一次性使用的地膜和包裝膜中添加30%無機粉體材料計算,使用環境友好填充母料意味著可節省100萬噸以上的石油,不僅是戰略物資石油的節省意義重大,而且由于生產非金屬礦粉體材料比生產數量相同的、以石油為原料的合成樹脂的能耗和費用相差許多倍,使用無機粉體材料對節能的意義也是十分重大的。
我們采用回收廢棄薄膜作為環境友好填充母料的載體樹脂,經過先進的技術處理,制造成可被環境消納的塑料,是塑料回收領域新的創新和嘗試。
1、國內市場概況
填充改性母料是涉及領域廣、用途范圍大的功能性材料,十幾年來,中國塑料加工工業協會改性塑料專業委員會組織各大院校、科研單位、設備制造、原輔材料、產品生產廠家多次舉辦技術交流活動,以推動填充改性母料發展為已任,以提高行業水準為目標,以服務會員企業為目的,做了大量的有益工作,得到了國家行業領導及廣大會員的贊譽。
填充改性母料生產廠家,主要分布在河北、浙江、北京、天津、廣東、江蘇、河南、陜西、四川、甘肅、廣西等20多個省市、自治區約有300多廠家,年生產能力約在250~300萬噸,年生產填充改性母料約200萬噸。
目前,全國約85%的填充改性母料生產企業是以填充母料為主導產品,市場競爭激烈,經濟效益有所下滑,而有些企業在原有生產基礎上,開發新產品,投放市場后,取得了令人滿意的效果。浙江、江蘇、廣東等地的生產企業,采有共混改性技術,生產工程改性材料和功能性母料,效益非常可觀。還有很多企業都在研發生產改性增強母料,擴大應用領域和使用范圍,經濟效益和市場前景都非常可觀。
2、推薦規模
年產50000噸可環境友好改性母料生產線。其中薄膜級填充母料1.5萬噸;拉絲級填充母料1萬噸;透明級填充母料5000噸;吸水級填充母料5000噸;管材級填充母料1.5萬噸
3、生產技術及來源
本項目成敗關鍵在于:一是無機粉體材料在聚乙烯塑料基體中能否以海島形式均勻分散;二是加入無機粉體材料和可環境消納助劑后的塑料薄膜力學性能能否達到相應國家標準的技術要求;三是在適量加入可環境消納改性母料后,聚乙烯薄膜是否達到預期的可環境消納性能要求;四是達到上述要求后,可環境消納聚乙烯地膜和包裝膜的生產成本能否做到不高于純聚乙烯薄膜,從而可以被市場和消費者所接受。從這四個關鍵點出發,我們在多年從事無機粉體材料改性塑料研究與生產的基礎上,在超細滑石粉表面處理、可環境消納助劑的選擇和效果評價,可環境消納性能評價與試驗方法等方面進行了探索,掌握了必要的技術與方法,為該項目的實施、科研成果轉化為生產奠定了基礎。
公司致力于改性塑料技術的研發、推廣和應用,是最早從事塑料改性新技術推廣的專業技術企業之一。現已發展為以改性塑料技術咨詢為主,集科研開發、技術推廣、技術培訓、對外貿易、技術服務、電子商務為一體的綜合性企業。公司主要科技人員多年來從事塑料改性技術的研究和產業化工作,積累了極其豐富的經驗,國內先后有近40家企業從我們這里獲得了新填充母料技術。其中不少企業利用新的技術,在市場競爭中取得了明顯的優勢。
4、主要原材料、公用工程(水、電、氣)消耗指標
4.1主要生產設備
填充改性母料的生產設備,最早采用高速混合機混合,雙輥開放式煉塑機或密閉式煉塑機、經過混煉壓片、平板切粒機造粒。由于該生產工藝僅適用于以無規聚丙烯為載體生產的母料,混煉效果不佳,雜質含量多,分散不均勻,產量較低,質量不穩定,逐步有平行雙螺桿擠出造粒機組等生產設備而取代。
據不完全統計,目前,國內生產填充改性母料的生產線達千余條,80%的廠家采用高速混合機混合和平行雙螺桿擠出造粒機組造粒。雙螺桿擠出機以螺桿直徑在Φ60mm~80mm為多,最大的螺桿直徑Φ110mm,長經比一般為(L/D)28:1~40:1。還有少部分企業采用單螺桿擠出造粒機組(包括雙階式單螺桿擠出造粒機組),單螺桿擠出造粒機組設備造價低、節約能源、生產成本相對較低,但是由于該工藝混煉效果遠遠不如雙螺桿擠出造粒機組,所以,在產品質量和生產產量上受到限制。
4.2主要原輔材料
填充改性母料主要原料有烯烴樹脂,以非金屬礦物粉體為填料(CaCO3用量占80%以上,滑石粉約占10%,高嶺土、硅灰土等約5%~8%),表面活化劑主要有鋁酸酯偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑等。增塑劑及其它助劑,主要有硬脂酸、PE蠟、PP蠟、石蠟、白油等。
4.2.1載體樹脂的選擇一般要與塑料制品選用的樹脂基本相同或接近,熔體流動速率略大于制品選用的樹脂。除了PP、PE等樹脂,PS、EVA、ABS等樹脂作為生產專用母料的載體,目前,已得到開發應用,應用領域和使用量正在不斷擴大。
4.2.2非金屬礦物資源豐富,價格低廉,加工方便,已成為填充改性母料的主要材料。在母料中使用量最多的是重質碳酸鈣,一般要求白度95%以上,含水量<0.3%。Fe、SiO2的含量對產品的影響較大,Fe含量高時,影響產品的白度,SiO2還可對加工設備帶來磨損。CaCO3白度好、易加工、價格低廉,粒徑呈顆粒狀,是填充母料時應用量最大,用途最廣的無機材料,用量最多的是400目~1250目,目前逐漸向微細化、功能化發展。
改性母料是在填充母料基礎上發展起來的新的改性材料。以滑石粉、硅灰石、高嶺土等應用量較大,改性母料可明顯提高塑料制品的物理性能,改善某些材料的缺陷,如汽車保險杠、儀表裝飾件。采用PP+滑石粉,可提高其沖擊強度,降低收縮率。
增強母料主要以無機材料(云母、玻璃纖維等)提高制品的機械性能,也有的在加工中添加具有特殊性能的樹脂或助劑,如:加入抗氧劑、熱穩定劑、阻燃劑等助劑,還有的加入POE,EVA等改性材料。
4.3公用工程(水、電、氣)消耗指標
計劃總建設面積40,000-50,000m2:其中車間15,000m2,倉庫25,000m2,辦公生活區10,000m2,其他5,000m2。
本項目的需用電為2000KVA/月,用水7000噸/月。
5、投資及經濟效益
總投資5000萬元,年產5萬噸環境友好填充母料,產值1.75億元,年利稅2000萬元。