隨著全球化的不斷發展和世界人口的持續增長,對紡織品的需求和纖維消耗也在不斷增加。化石燃料和某些礦物原料的天然存儲量是有限的。合理利用資源,保護環境,是地球上每個人的共同課題。
一段時間以來,“reduce,reuse,recycle”(減少使用、重復使用、循環使用)這一“環保3R”口號已深入人心,循環再利用的原則已經應用在塑料瓶上:以塑料瓶為原料獲取的纖維,可進一步加工制成無紡布。
全世界幾十億個聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料瓶為我們提供了數量巨大的潛在次生原材料,這個材料由于質量標準極高,因此可以多次重復使用,例如可以再次用于生產塑料瓶。這種塑料瓶原材料可以在質量不受到明顯影響的條件下多次反復使用。
這樣的循環再利用除了在環境保護方面具有積極意義以外,對于生產成本也有正面的影響:由于新的PET必須以石油為原料制造,重復使用舊的PET塑料瓶的成本顯著低于生產新瓶的成本。
市場分析認為,德國每年使用470200噸PET塑料瓶,其回收率為97%,也就是說回收的塑料瓶有456000噸,這些瓶子中大約三分之一(即約152000噸)進入紡織業,還有三分之一用于重新制造PET塑料瓶,剩下的三分之一分散在各個應用領域,例如薄膜制造和包裝業。
一次性PET塑料瓶的生命階段
1:顆粒 – 2:預成型件 – 3:原體積的PET塑料瓶 – 4:擠壓后的PET塑料瓶 – 5:PET瓶片 – 6:PET制造的纖維
1) PET顆粒的生產
生產PET顆粒所需的原材料是石油。PET是一種通過縮聚作用生產的熱塑性塑料,其化學性質決定了它可以應用于食品業。
2) 預成型件的生產和運輸
為了優化運輸成本和效率,被運輸的并不是PET成品瓶,而是所謂的“預成型件”。這樣,一輛載重貨車上一次可以運輸70萬個預成型件,否則只能裝下15000個塑料瓶。
3) PET塑料瓶的生產
到達目的地后,預成型件通過所謂的吹瓶工藝制造成PET成品瓶。在這個過程中,瓶坯被加熱至加工溫度,通過壓縮空氣被壓入瓶子的陰模中。
4) PET塑料瓶的灌裝和銷售
塑料瓶生產完成后即被灌裝、封口,然后進入市場。
5) 一次性PET塑料瓶的循環使用
正式的循環再生過程開始之前,塑料瓶首先被運輸到回收站。在那里,瓶子被擠壓成緊壓包。
循環再生過程由多個階段組成,第一步是打開緊壓包,通過機械和手工方式對PET塑料瓶進行預選。這個過程會將金屬、罐頭之類的異物挑揀出去。同時瓶子按照顏色分類,因為在生產食品級PET瓶的過程中只能使用透明的瓶子。彩色瓶被分離出來,它們經常用于生產再生纖維。
PET塑料瓶連同聚丙烯(PP)瓶蓋一起進入一個粉碎機,被切碎成預定的尺寸。在循環再生過程的這一步中產生的就是所謂的“瓶片”。
接下來,PET和PP瓶片在一個分離池中彼此分離。在這一過程中,PP瓶蓋切片會漂浮在水面上,較重的PET瓶片則沉到池底。然后,經過清潔和干燥過程將瓶片上的污物去除。這之后,這些瓶片被裝到大型包裝袋中。現在,PET瓶片和PP瓶片已處理完畢,可作為生產原料再次使用。
PET塑料瓶再生成為纖維
這些處理預備好的PET瓶片不僅可以再次用于生產塑料瓶,而且還可以作為生產聚酯纖維的原料。對此,在回收的PET顆粒中混入以石油為原料制造的所謂的“原始顆粒”。這一混合比例會影響纖維的質量等級。再生纖維經常會體現藍綠色調,是因為生產時使用了較廉價的藍綠色塑料瓶片。
聚酯纖維是最受歡迎的纖維材料之一,包括高可塑性在內的許多特性使其能夠應用在眾多領域。此外生產時可以調整纖維的細度和無紡布的手感,使其符合最終產品的要求。聚酯纖維還具有極高的抗拉強度、耐磨性、耐旱及防潮特性,且極耐漂白、不易斷裂。
利用回收的PET瓶生產(針刺)無紡布的市場潛力相當巨大:專家認為,一個容積2升的PET瓶(重約40克)可以制成面積約1平方米的無紡布。這種重量級的無紡布的常見用途之一為衛生用品和失禁產品的覆蓋無紡布。
也就是說,如果進入德國紡織業的152000噸PET瓶全部用來生產每平方米40克的無紡布的話,可以制成的總面積為380萬平方公里。這個數量的無紡布足夠覆蓋整個印度(3287590平方公里)。
上述原因很好地解釋了,為什么回收PET由于其來源豐富、特性極佳、價格低廉而成為廣受歡迎的、現在市場上不可或缺的無紡布原料。
以PET瓶為原料制造聚酯纖維的生產過程
聚酯纖維是通過熔體紡絲方法生產的。首先將原始顆粒和回收瓶片混合在一起。然后材料進入擠壓機發生熔融,形成一種可進行紡絲的粘性物質。擠壓機將這一紡絲熔體通過帶有噴絲孔的噴絲板擠出去。這些小孔——根據制成的纖維產品所需的細度——具有相應的預定的噴嘴直徑。在這一過程中同時還可以確定纖維束的橫截面形狀,例如三角形或星形。
從噴絲孔中壓出的熔體細流接下來會經過一個冷卻甬道。這些細絲在這里被紡成絲線并冷卻。
現在,纖維束被送往以不同速度運轉的壓輥對之間,以使纖維得到拉伸。噴絲孔的直徑以及通過冷卻甬道和壓輥對之間時的拉伸過程,兩者的共同作用決定了纖維最后的細度和結晶度。
這之后,纖維束還可以通過一個卷繞筒進行卷繞。經過上述這些步驟之后,纖維束被剪裁為需要的纖維長度,然后被擠壓成緊壓包。