張敬堯 周玉來 肖智恒 鄭瑞輝
(1.淄博吉平包裝制品有限公司;2.唐山三友集團有限公司實業(yè)總公司)
近年來,隨著我國國民經(jīng)濟迅速發(fā)展,各個領域對編織袋的需求也日趨增長,由此帶來的環(huán)境污染也在不斷加劇。一部分工業(yè)產(chǎn)品編織袋都是由紙塑復合材料制作,此類編織袋在回收處理中,紙與塑難以分離或分離成本高,生產(chǎn)企業(yè)往往不愿意去回收再利用,產(chǎn)生大量難以降解處理的固體廢棄物,嚴重威脅著生態(tài)平衡;同時用于造紙的木材資源也日趨匱乏,由此形成長期深層的生態(tài)環(huán)境問題必須逆轉。
黨的十九大將生態(tài)文明建設作為千年大計進行了全面部署,將推進綠色發(fā)展擺到了突出的位置,要求加快建立綠色生產(chǎn)和消費的法律制度和政策走向,建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系,以順應國民經(jīng)濟健康發(fā)展。
2019 年9 月9 日,習近平主持召開中央全面深化改革委員會第十次會議強調(diào)指出,積極應對塑料污染,要牢固樹立新發(fā)展理念,有序禁止、限制部分塑料制品的生產(chǎn)、銷售和使用,積極推廣可循環(huán)易回收可降解替代產(chǎn)品,增加綠色產(chǎn)品供給,規(guī)范塑料廢棄物回收利用,建立健全各環(huán)節(jié)管理制度,有力有序有效治理塑料污染。
化工常用編織袋的種類,分為普通編織袋、BOPP 復合彩膜編織袋和紙塑復合編織袋等。從環(huán)保角度看,普通編織袋、BOPP 復合彩膜編織袋的制造方向遵循易回收、可降解方向發(fā)展。紙塑復合編織袋,需要考慮大量廢棄編織袋將如何進行回收處理,因為紙塑復合中不僅含有紙,還含有大量的高聚物和粘性物,可回收率極低,廢棄后對環(huán)境的污染比較大,所以必須尋找合理可行的途徑來對廢紙復合材料進行有效地回收利用,只有這樣紙塑復合技術才能長遠地發(fā)展下去。
化工用紙塑復合編織袋在國內(nèi)使用近40 個年頭,有一定的使用基礎和優(yōu)點。由于包裝設備的適應性,很難在短時間內(nèi)轉型,但使用后的編織袋很難處理,已成為不爭的事實。
處理廢棄紙塑編織袋一般采用化學處理和物理處理兩種。
(一)化學處理法。采用“氯氧化鈉浸泡水法”使紙塑得以分離后,塑料部分可以經(jīng)過擠出造粒二次利用,紙屑卻只能隨含有氫氧化鈉的廢水一并排放,不可回收。這樣處理,一方面對紙張資源造成極大浪費,增加了回收利用成本;另一方面紙塑化學方法分離所排放的含有高濃度堿性廢水的排放,極易造成二次污染。
(二)物理處理法??考訜岱椒ㄊ辜埶芊蛛x時需足夠的熱能,產(chǎn)生廢氣根據(jù)環(huán)保要求必須添加VOCs 處理設備,電耗和設備資金投入非常高,收不回成本。若不進行二次回收處理,拋、填、燃燒這些廢棄固料,都將嚴重威脅生態(tài)平衡,造成土壤、大氣環(huán)境污染,這是國家產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)境保護法律法規(guī)所不允許的。因而,推廣和應用節(jié)能環(huán)保經(jīng)濟型(全塑)編織袋,是包裝行業(yè)“去紙留塑”產(chǎn)業(yè)轉型的必然趨勢。
編織袋根據(jù)制造工藝分編織袋和復合編織袋兩種。復合編織袋根據(jù)包材材質又分塑膜復合和紙塑復合。在編制GB/T 8946-2013 時取消單位面積質量參數(shù),目的就是在保證物理性能前提下,最大限度地減少耗材量。
在編制T/CPF 0007-2018 易回收塑料編織袋團體標準時,剔除了復合材料紙和棉線、滌綸線的使用,目的是遵循編織袋循環(huán)利用、易回收模式“減量化,易回收,再利用,再循環(huán)”的基本原則,只有滿足《易回收塑料編織袋》標準的產(chǎn)品,才能符合環(huán)保部綠色環(huán)?!笆h(huán)”和“CEC”的認證要求。
紙塑復合編織袋誕生于上世紀八十年代,作用是達到避光、防滑、防漏和節(jié)省樹脂的目的。隨著科學技術的發(fā)展,目前避光可添加折光劑,防滑可使用麻輥復合。尤其是近兩年全塑復合編織袋用封口熱封膠帶在山東某企業(yè)研發(fā)成功,并通過發(fā)明專利審核,使全塑復合編織袋包裝化工粉料變成了可能。
隨著全球消費者的認知、國家政策的引導和工藝技術的提升,塑料編織袋生產(chǎn)工藝發(fā)展進程,必將形成綠色、低碳、環(huán)保的生產(chǎn)模式,即提高資源能源效率、又降低資源環(huán)境壓力、達到人與自然和諧發(fā)展的目的。
(一)紙塑復合編織袋紙、塑占比分析
根據(jù)相關資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2018 年聚氯乙烯(PVC)、工程塑料(ABS)、聚苯乙烯(PS)總產(chǎn)量合計2800 萬噸左右,需紙塑復合編織袋200萬噸。
根據(jù)常用紙塑復合編織袋用料比例(6/4)計算,塑占200 萬噸×60%=120 萬噸,紙占200 萬噸×40%=80 萬噸。
(二)全部改成易回收全塑復合編織袋耗材
根據(jù)現(xiàn)有制袋工藝用110 g/條全塑復合編織袋足以達到185 g 紙塑袋技術性能。
綜上可知,新型全塑復合編織袋(簡稱“去紙留塑袋”)單條多用10 g 塑,不用紙,可達到100%回收再利用,不會出現(xiàn)1 噸固體廢物,節(jié)省80 萬噸木漿(按1 噸漿用3m3木材計算),少用木材折算240 萬m3,數(shù)據(jù)之大。因此,去紙留塑袋是PVC 粉料包裝的能源之需。
綜上分析,對紙塑復合袋的推廣和應用“去紙留塑”工藝,來生產(chǎn)全塑復合編織袋,是包裝行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。包裝行業(yè)急待轉型,但要經(jīng)過一個過渡時期。
(一)新型全塑復合編織袋外形尺寸與紙塑編織袋外形尺寸一樣,不需大規(guī)模改造,只是對包裝機切刀部位進行改進,目的是更適用全塑復合編織袋切上口的需求。為使碼垛更規(guī)范,也可增加一套纏膜機,總計投入不會超過10 萬元。
(二)全塑復合編織袋單條控制在110 g 左右,以紙塑袋2.2 元/條計算,全塑復合編織袋不會超過1.8 元/條?;咀裱?.4 元/條的價差。
(三)全塑復合編織袋工藝改進。全塑復合編織袋制袋工藝不需對復膜機和制袋機組進行改進,只需添加新型熱封縫底機。該封口膠帶具有瞬間熱封固化、耐寒、耐沖擊、封口平整、美觀大方,防水、防潮、防滲漏,熱封工藝易操作,次品可與編織袋同時回收利用等優(yōu)點,設備投入20 余萬元左右。目前,塑編企業(yè)已生產(chǎn)出全塑易回收復合編織袋,在聚氯乙烯生產(chǎn)包裝裝置使用中效果良好。
目前能夠取代紙塑化工包裝的還有兩種袋型:一是三層共擠重包裝膜袋(俗稱FFS 重包裝袋);二是塑編方底閥口袋。
(一)FFS 重包裝袋
連續(xù)生產(chǎn)出“成型—充填—封口(Form-Fill-Seal,簡稱FFS)”袋用吹塑薄膜產(chǎn)品,是國內(nèi)近年來發(fā)展起來的一種重包裝膜技術,主要用于大型聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等合成樹脂產(chǎn)品的自動包裝膜。
近幾年,由于在包裝作業(yè)過程中,實現(xiàn)了多道工序和作業(yè)過程連續(xù)自動一次完成,使包裝能力通??蛇_到1700-1900 袋/小時,因而滿足了超大型合成樹脂裝置高速包裝的需要。傳統(tǒng)的合成樹脂粒料包裝,使用由頂部開口的復合編織袋,在包裝時由于工序多而復雜,因而其單條包裝線的包裝能力通常限制在1400 袋/小時以下。
從合成樹脂裝置的生產(chǎn)規(guī)模看,目前正進一步向集中化和大型化方向發(fā)展,其新建或擬建裝置的計劃規(guī)模一般在40 萬噸以上。
由此可見,隨著合成樹脂裝置規(guī)模迅速增大,傳統(tǒng)的復合編織袋已遠遠不能滿足現(xiàn)今大工業(yè)生產(chǎn)的需求。而FFS 袋用吹塑薄膜產(chǎn)品,在產(chǎn)品、包裝、貯存、運輸、防潮和外觀等方面具有優(yōu)秀的綜合性能,順應國際產(chǎn)品包裝的要求和潮流,深受用戶的歡迎,必將逐步替代傳統(tǒng)的復合編織袋而成為重包裝行業(yè)的主導產(chǎn)品。但由于包裝設備投入巨大,老的化工企業(yè)很難更新包裝機,使得重包裝膜袋推廣受阻。
1. 生產(chǎn)技術
(1)主要原輔材料
FFS 重編織袋用吹塑薄膜產(chǎn)品的主要原料為LLDPE(線型低密度聚乙烯)和LDPE(低密度聚乙烯)。目前普遍采用的是三層共擠吹膜工藝。而傳統(tǒng)的復合編織袋必經(jīng)塑料薄膜吹塑、拉絲、塑料復合、印刷、分切、封切制袋等一系列復雜的工序,生產(chǎn)能力低。
優(yōu)點:FFS 新型重包裝膜產(chǎn)品不僅包裝效率高,而且制袋工序簡化,只需共擠吹塑成膜、印刷、制筒,同時也大大降低了綜合包裝成本,而且適用于含水量控制嚴格的PA、EVO、PVA、PET等合成樹脂的包裝。
缺點:三層共擠重包裝膜在碼垛、存儲、運輸過程中,易破損。
(2)相關工藝對比
FFS 袋用薄膜的生產(chǎn),按其工藝形式可為管膜法和平膜法兩大類。管膜法取向程度高,生產(chǎn)靈活性較大,設備投資較少,原料利用率高,因此管膜法(即吹膜工藝)已成為國內(nèi)生產(chǎn)FFS 袋用薄膜產(chǎn)品的最佳生產(chǎn)方法。
由于合成樹脂產(chǎn)品的包裝,不僅需要保證強度,同時需要綜合考慮熱封、印刷、挺括及碼垛等性能,故一般選用三層共擠膜。
主要原因是:三層共擠膜可以將質量指標分解,利用不同的膜層滿足不同的質量指標項,從而達到滿足整體質量指標的要求,如在外層選擇粘性好、抗靜電、印刷著色性能好的配方;中層選擇強度高、挺括度高的配方;內(nèi)層選擇熱封性好、密封性好的配方等,來滿足用戶的不同需求。所以,在合成樹脂產(chǎn)品的包裝生產(chǎn)中大多采用三層共擠膜。
2. 簡要經(jīng)濟分析與建議
目前,國內(nèi)與國外市場的FFS 袋用薄膜產(chǎn)品價格相差不大,一般在13000-15000 元/噸之間,平均每條袋子的價格在1.7 元-2.0 元之間,低于紙塑復合編織袋。FFS 袋用吹塑薄膜產(chǎn)品生產(chǎn)裝置的投資回收期約5-7 年,經(jīng)濟效益較好。全新FFS 設備所使用的包裝材料片材是卷包在包裝材料滾筒上的,自動化程度高、生產(chǎn)效率高。
但由于進口設備價格貴,折舊費用占總成本的比例很高,即使在目標市場明確的情況下,由于投資回收期較長,市場變化周期短、速度快,且價格波動范圍比較大,因而加大了投資風險。建議吹膜設備制造商與吹膜產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)和相關高?;蚩蒲性核餐献?。
3. 如何快速打開FFS 重包裝袋市場
重包裝袋主要用于包裝塑料原料、化肥、飼料、大米和谷物等。它包括PP 包裝袋和紙袋以及共擠PE 重包裝袋。共擠PE 重包裝袋也被稱為FFS 袋。
雖然目前國內(nèi)大都使用PP 包裝袋和紙袋作為重包裝袋,但是FFS 袋以其具有的高性能和高包裝效率正受到越來越多的關注,特別是隨著國內(nèi)數(shù)個石化大項目的陸續(xù)開工,使人們對于FFS袋在中國的前景極為看好。
雖然目前我國的樹脂產(chǎn)品還主要用PP 編織袋和紙袋來包裝,但是編織袋和紙袋與FFS 袋比起來無論是在性能上還是在包裝系統(tǒng)的效率上都要遜色不少,特別是在包裝效率方面,預制的PP編織袋和紙袋的包裝速度一般僅為1200 袋/小時,而且由于袋的封口需要縫紉或者用粘膠帶而使包裝的流程更加復雜,從而需要配置比全自動的FFS 包裝系統(tǒng)更多的人力。因此,F(xiàn)FS 袋在我國重包裝領域尤其是樹脂包裝領域有著良好的市場前景。
(二)塑編方底閥口袋
1. 膠粘工藝的方底閥口袋
方底閥口袋已有幾十年的歷史了,這種袋子包裝物料后閥口可自行封閉,外觀呈磚塊狀。在物流方面展示了其他袋子無與倫比的優(yōu)越性,如可實現(xiàn)機械手取袋、自動化定量罐裝、閥口自行封閉,或焊接再次完全閉合、自動碼垛整理、節(jié)省倉儲空間等,外觀方正、標志清楚,可改善罐裝作業(yè)環(huán)境。尤其對于粉狀物體,極大改善作業(yè)環(huán)境。袋子制作材料的選擇最早從紙張開始,發(fā)展到采用塑料重膜,最后發(fā)展到紙塑復合及復合編織袋(布)。
方底閥口袋的優(yōu)點:⑴強度高。袋子力學結構設計合理,摔包跌落實驗時,引力向四周均勻分散。⑵低耗材。筒布切割長度短,因而最大限度節(jié)省原料成本。⑶環(huán)保性。材料相對單一,沒有縫紉線,沒有膠水,沒有紙塑復合。⑷改進傳統(tǒng)的復膜工藝,增加袋子表面的摩擦系數(shù),利于碼垛的同時,加大了表面的物理接觸面積,使粘合牢度更高。⑸微孔工藝,以適合苛刻的粉狀材料的灌裝,滿足氣壓灌裝時必須的排氣性要求的同時,最大限度減少對作業(yè)環(huán)境的粉塵污染和物料過程中的泄漏。⑹采用雙面涂塑的基布制作的閥口條,對于氣密性要求高的物料,灌裝完畢后,可以實現(xiàn)超聲波再次完全密封。⑺完全機械化制袋,制假門檻高。閥口采用超聲波粘結,袋子打開后就無法恢復,可以有效防偽仿冒。
其中閥口型糊底編織袋的優(yōu)點:近年來最新推出并大力推廣使用的閥口型糊底編織袋,一是密封性好、牢固度高;二是便于機械化流水線灌裝,生產(chǎn)效率高;三是便于存儲和運輸。
方底閥口袋的缺點:⑴設備投入大。制袋設備、包裝設備極其復雜昂貴。⑵成品率低,基布浪費嚴重。⑶側面立式打開成形機構,對基布的挺括度要求高,基布需在85 克每平米以上;成品袋甚至達到110 克以上。⑷采用膠粘工藝,作為原輔材料之一的膠水昂貴。⑸制袋成本高,影響了這種袋子的推廣。⑹包裝機改造昂貴,成品率低。方底閥口袋只能在新廠投用,對原有老廠進行設備改造,一般難以實現(xiàn)。
綜上所述,紙塑復合編織袋不易回收,即使回收再利用,耗用成本顯而易見,而且紙塑分離產(chǎn)生的廢水極易污染環(huán)境,所以該紙塑復合編織袋既不經(jīng)濟也不環(huán)保。同時,每年要消耗大量的木材資源。加之FFS 包裝袋、方底閥口袋投資門檻非常高,因此,積極推廣全塑型包裝編織袋在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應用中,適合中國國情,有利于維護生態(tài)平衡、環(huán)境保護,更好地服務于我國國民經(jīng)濟健康、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展,為改善人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境,做出應有的貢獻。