Onderzoek naar recycling- en behandelingstechnologieën van composieten voor 006 Flexibele verpakking van aluminiumfolie

Abstract

006 aluminiumfolie (dikte ≤ 0,006 mm) wordt veel gebruikt in composietstructuren van flexibele verpakkingen (bijv., PE/aluminiumfolie/PA, PET/aluminiumfolie/PE) in het eten, farmaceutisch, en elektronica-industrie vanwege de uitstekende barrière-eigenschappen en ductiliteit. Echter, zulke flexibele verpakkingen, gekenmerkt door multi-materiaal samenstelling van “aluminiumfolie-plastic-kleefstof”, staat voor uitdagingen op het gebied van recycling en verwerking, inclusief moeilijke interfacescheiding, gemakkelijk verlies van aluminiumfolie, en secundaire vervuiling. Dit artikel analyseert systematisch de materiaaleigenschappen van 006 flexibele verpakking van aluminiumfolie, gaat dieper in op reguliere recycling- en verwerkingsmethoden, zoals fysieke scheiding, chemische afbraak, en fysisch-chemische combinatie, onderzoekt de belangrijkste technische problemen, en stelt toekomstige ontwikkelingsrichtingen voor op basis van praktische toepassingsgevallen. Het is bedoeld om technische referenties te bieden voor het bevorderen van de recycling van grondstoffen 006 flexibele verpakking van aluminiumfolie.

ECO-A. Invoering

Benutten van de voordelen van “lichtgewicht + hoge barrière”, 006 Flexibele verpakkingen van aluminiumfolie hebben een jaarlijks verbruik van meer dan een miljoen ton op gebieden zoals aseptische voedselverpakkingen (bijv., verpakking van zuivelkussens), farmaceutische blisterverpakking, en verpakking voor het afschermen van elektronische componenten. Echter, na verwijdering, Het duurt eeuwen voordat aluminiumfolie op stortplaatsen is afgebroken, terwijl plastic lagen gemakkelijk microplasticvervuiling veroorzaken; Bij verbranding komen giftige gassen vrij en worden aluminiumbronnen verspild (het energieverbruik van de bauxietwinning is 20 maal zoveel als gerecycled aluminium). Dat blijkt uit gegevens van de China Packaging Federation, het recyclingpercentage van 006 flexibele aluminiumfolieverpakkingen in China waren minder dan 30% in 2024, veel lager dan de 65% recyclingpercentage van gewone aluminiumproducten. Daarom, Het ontwikkelen van efficiënte en milieuvriendelijke recycling- en behandelingstechnologieën is van groot belang voor het verwezenlijken van de doelstellingen “dubbele koolstof” doelstellingen en circulaire economie.

ECO-B. Materiaaleigenschappen en recyclinguitdagingen van 006 Flexibele verpakking van aluminiumfolie

A. Kernmateriaaleigenschappen

1. Eigenschappen van 006 Aluminiumfolie: Het heeft een ultradunne dikte (0.005-0.006mm) en hoge zuiverheid (≥99,7%). Ondanks uitstekende ductiliteit, het heeft een lage treksterkte (≤120 MPa) en is gevoelig voor beschadiging tijdens mechanische verwerking. Een dunne Al₂O₃-film (3-5nm dik) wordt gemakkelijk gevormd op het oppervlak als gevolg van oxidatie, wat de corrosieweerstand verbetert, maar de daaropvolgende zuiveringsefficiëntie van aluminiumbronnen beïnvloedt.

2. Eigenschappen van composietstructuur: Het reguliere composietsysteem is dat wel “substraat laag (PET/PA) + laag aluminiumfolie + hitteverzegelende laag (PE/PP)”, verlijmd met oplosmiddelhoudende lijmen (bijv., polyurethaan lijmen) of co-extrusie-compoundprocessen. Onder hen, polyurethaanlijmen hebben een hoge verknopingsdichtheid (gelgehalte ≥85%), sterke oplosmiddelbestendigheid, en breed temperatuurbestendigheidsbereik (-40-120℃), het belangrijkste obstakel worden voor scheiding van interfaces.

B. Kernuitdagingen op het gebied van recycling

1. Lage scheidingsefficiëntie van interfaces: De grensvlakbindingsenergie tussen de lijm en de aluminiumfolie/kunststoflaag bedraagt ​​20-30 J/m². Conventionele fysieke methoden zijn moeilijk om de bindingsverbindingen te verbreken, resulterend in een onvolledige scheiding van aluminiumfolie en plastic (scheidingszuiverheid ≤80%).

2. Ernstig verlies van aluminiumfolie: 006 aluminiumfolie is dun en bros, gemakkelijk veroorzaken “verlies van aluminiumpoeder” (verliespercentage ≥10%) tijdens het pletten en sorteren. De oxidatiesnelheid neemt toe met 5%-8% met langere verwerkingstijd.

3. Risico op secundaire vervuiling: Bij chemische behandeling, het vluchtige volume van oplosmiddelen (bijv., tolueen, ethylacetaat) bereikt 50-100 mg/m³; pyrolyse produceert VOS (bijv., benzeen serie) en dioxines (inhoud ≤0,1ng TEQ/m³), waardoor extra investeringen in de kosten voor de behandeling van uitlaatgassen nodig zijn.

4. Economische onevenwichtigheid: De kosten van traditionele recyclingprocessen bedragen ongeveer 2,000-3,000 RMB/ton, terwijl de verkoopprijs van gerecycled aluminium slechts 500-800 RMB/ton lager dan die van primair aluminium, Dit leidt tot een laag enthousiasme bij bedrijven voor recycling.

ECO-C. Composiet recycling- en behandelingsmethoden voor 006 Flexibele verpakking van aluminiumfolie

A. Fysieke recyclingmethode: Lage vervuiling en eenvoudig opschalen

Gecentreerd op “mechanische scheiding + fysieke sortering”, de fysieke methode is geschikt voor flexibele composietverpakkingen met een laag lijmgehalte (≤5%). Typische processen zijn als volgt:

1. Verbrijzeling-elektrostatisch scheidingsproces bij lage temperatuur

• Proces: Plaats de flexibele verpakking in een omgeving met lage temperaturen (-80~-100℃) om de kunststoflaag bros te maken (de glasovergangstemperatuur daalt met 20-30 ℃), verpletter het vervolgens in deeltjes van 5-10 mm met behulp van een hamerbreker; aparte aluminiumfolie (geleider) en kunststof (isolator) door een elektrostatische scheider (spanning 30-50 kV) gebaseerd op hun elektrische verschillen.

• Effect: Aluminiumterugwinningspercentage ≥85%, plastic zuiverheid ≥90%, energieverbruik ongeveer 80-100 kWh/ton; Echter, voor flexibele verpakkingen met hoog lijmgehalte, het oppervlak van aluminiumfolie houdt lijm vast (inhoud ≥3%) na sortering, waarvoor achteraf polijsten nodig is.

2. Thermisch peeling-brikettenproces

• Beginsel: Maak gebruik van infraroodverwarming (120-150℃) om de lijm zachter te maken (de viscositeit neemt af tot 1.000-2.000 mPa・s), Scheid de aluminiumfolie en de plastic laag met een rollerschiller; druk de aluminiumfolie in aluminiumkoekjes met behulp van een briketmachine (druk 10-15 MPa), en recycleer de plasticlaag door middel van granulatie.

• Voordeel: Goede integriteit van aluminiumfolie (schadepercentage ≤3), geschikt voor hoogwaardige recycling van aluminiumfolie; nadeel: hoog energieverbruik (150-200kWh/ton) en gemakkelijke hechting van de PE-smeltlaslaag op de rol.

B. Chemische recyclingmethode: Hoge zuiverheid en sterke targeting

De chemische methode vernietigt de structuur van lijmen of kunststoffen met behulp van oplosmiddelen of reagentia om een ​​efficiënte recycling van aluminiumfolie te bereiken, geschikt voor flexibele verpakkingen met hoge toegevoegde waarde (bijv., farmaceutische verpakking):

1. Methode voor het oplossen van oplosmiddelen

• Proces: Gebruik N-methylpyrrolidon (NMP) of dimethylformamide (DMF) als oplosmiddelen, week de flexibele verpakking gedurende 2-4 uur bij 80-100 ℃ om lijmen op polyurethaanbasis in het oplosmiddel op te lossen; scheid de aluminiumfolie door filtratie, het oplosmiddel terugwinnen via destillatie (herstelpercentage ≥90%), en droog de plastic laag met water voordat deze wordt gegranuleerd.

• Index: Zuiverheid aluminiumfolie ≥99,5%, herstelpercentage ≥95%; Echter, de oplosmiddelkosten zijn hoog (NMP is ongeveer 15 RMB/kg), en strikte controle op de vervluchtiging van oplosmiddelen is vereist (grenswaarde voor beroepsmatige blootstelling 200 mg/m³).

2. Zuur-base gekatalyseerde afbraakmethode

• Classificatie: Zure systemen (bijv., 10%-15% H₂SO₄, 80-90℃) kan polyamide afbreken (PA) substraten, terwijl alkalische systemen (bijv., 5%-8% NaOH, 60-70℃) kan polyvinylalcohol afbreken (PVA) lijmen.

• Sollicitatie: Voor PET/aluminiumfolie/PA flexibele verpakkingen, ontleed eerst de PA-laag met zuur, degradeer vervolgens de resterende lijm met alkali om uiteindelijk zuivere aluminiumfolie te verkrijgen (zuiverheid ≥99,2%); Echter, zuur-base afvalvloeistof heeft een neutralisatiebehandeling nodig (pH aangepast aan 6-8), productie van zoutresten (ongeveer 5%-8% van het verwerkingsvolume).

C. Fysisch-chemische gecombineerde methode: Efficiënte synergie en kostenbalans

Integratie van de schaalbaarheid van fysieke methoden en de hoge zuiverheid van chemische methoden, de gecombineerde methode is de huidige reguliere ontwikkelingsrichting:

1. Verpletterende ultrasoon ondersteunde oplosmiddelmethode

• Proces: Verpletter de flexibele verpakking in deeltjes van 2-3 mm bij kamertemperatuur, voeg een gemengd oplosmiddel met ethanol en water toe (volumeverhouding 3:1), en onder invloed van een ultrasoon veld (vermogen 300-500W, frequentie 20-40 kHz), de efficiëntie van de lijmdispersie neemt toe met 40%-60%; scheid de aluminiumfolie door centrifugeren (herstelpercentage ≥92%), en droog de plastic deeltjes met hete lucht (60-70℃) voor recycling.

• Voordeel: Het verbruik van oplosmiddelen is verminderd met 30%, verwerkingscyclus verkort tot 1-2 uur, kosten teruggebracht tot 1,500-2,000 RMB/ton. Het is op grote schaal toegepast in een huishoudelijk recyclingbedrijf voor voedselverpakkingen (verwerkingscapaciteit 500 ton/maand).

2. Pyrolyse-smeltscheidingsmethode

• Beginsel: Pyrolyseer de flexibele verpakking in een zuurstofvrije pyrolyseoven (400-500℃) om de plasticlaag om te zetten in een olie-gasmengsel (bruikbaar als brandstof) en ontbindt de lijm in verbindingen met kleine moleculen; smelt de aluminiumfolie in een smeltoven (660-700℃), verwijder de oppervlakteoxidelaag door toevoeging 3%-5% kryoliet als vloeimiddel, en giet het in aluminium blokken (zuiverheid ≥98,5%).

• Functie: Geen oplosmiddelvervuiling, olie-gasterugwinningspercentage ≥70%; Echter, het vereist ondersteunende systemen voor de behandeling van uitlaatgassen (bijv., actieve kooladsorptie + katalytische verbranding) en hoge initiële investeringen in apparatuur (ongeveer 20 miljoen RMB per productielijn).

D. Technische parametervergelijking van reguliere recyclingmethoden

Intuïtief de voor- en nadelen van verschillende methoden presenteren, de belangrijkste technische parameters zijn samengevat in de volgende tabel:

ECO-D. Analyse van typische toepassingsgevallen

A. Recyclingproject van een binnenlandse zuivelonderneming

• Verwerkingsobject: PE/aluminiumfolie/PA aseptische kussenverpakking (006 inhoud aluminiumfolie ongeveer 15%)

• Procesroute: Vermalen op lage temperatuur (-90℃) → Elektrostatische scheiding → Ultrasoon geassisteerde oplossing van ethanol → Briketteren van aluminiumfolie → Kunststof granulatie

• Effect: Herwinningspercentage van aluminium 95.3%, percentage terugwinning van plastic 88.7%. Gerecycled aluminium wordt gebruikt voor de productie van blanco aluminiumfolie (kosten 650 RMB/ton lager dan primair aluminium), en gerecycled plastic wordt gebruikt om verpakkingspallets te maken, vermindering van de jaarlijkse CO₂-uitstoot met ongeveer 800 ton.

B. Technologie van een Europese farmaceutische verpakkingsrecyclingonderneming

• Verwerkingsobject: PET/aluminiumfolie/PP-blisterverpakking (006 zuiverheid van aluminiumfolie 99.9%)

• Procesroute: Superkritische CO₂-extractie (temperatuur 31℃, druk 7,38 MPa) → Zuivering van aluminiumfolie → PET-recycling

• Voordeel: Superkritisch CO₂ heeft een oplossnelheid van de lijm 98% zonder oplosmiddelresten. De zuiverheid van aluminiumfolie bereikt 99.8%, en gerecycled PET wordt gebruikt om verpakkingssubstraten van farmaceutische kwaliteit te produceren, voldoen aan de EU REACH-regelgeving. Echter, de verwerkingskosten bedragen ongeveer 4,000 RMB/ton, alleen geschikt voor high-end velden.

C. Prestatievergelijkingstabel met typische gevallen

Opmerking: *Het geval van de binnenlandse elektronische onderneming is een aanvullende industriële toepassing. Het pyrolyse-smeltproces wordt gebruikt voor de behandeling van hittebestendige flexibele verpakkingen die PI bevatten (polyimide), en de plastic laag wordt gepyrolyseerd tot brandstof voor energieterugwinning.

ECO-E. Toekomstige ontwikkelingsrichtingen en suggesties

A. Technische innovatierichtingen

1. R&D van Groene Scheidingstechnologieën: Ontwikkel technologieën die weinig vervuiling veroorzaken, zoals door enzymen afbreekbare lijmen (bijv., lipase heeft een polyurethaanafbraaksnelheid van ≥80%) en plasma-oppervlaktebehandeling (het breken van de aluminiumfolieoxidelaag) om de verwerkingskosten te verlagen.

2. Hoogwaardige gebruikspaden: Gebruik gerecyclede aluminiumfolie voor stroomafnemers van lithiumbatterijen (waarvoor zuiverheid ≥99,9% vereist is) en gerecycled plastic om antibacteriële verpakkingsmaterialen te bereiden (toevoeging van nano-ZnO) om de toegevoegde waarde van producten te verbeteren.

B. Beleid en industriële samenwerking

1. Verbeter het recyclingsysteem: Implementeer de uitgebreide producentenverantwoordelijkheid (EPR) systeem, waarbij verpakkingsbedrijven meer moeten dragen dan 30% van de recyclingkosten; een netwerk op drie niveaus opzetten “gemeenschap recycling – gecentraliseerde sortering – professionele verwerking” om het terugwinningspercentage van grondstoffen te verbeteren.

2. Economische stimuleringsmaatregelen: Geef een subsidie ​​van 500 RMB/ton voor gerecyclede aluminiumfolieproducten en stelt recyclingbedrijven vrij van belasting over de toegevoegde waarde om de initiële investeringsrisico's te verminderen.

ECO-F. Conclusie

Het recyclen en verwerken van 006 Flexibele verpakkingen van aluminiumfolie moeten vier kernproblemen overwinnen: “scheiding van interfaces – bescherming van aluminiumfolie – bestrijding van vervuiling – kosten saldo”. Fysische methoden zijn geschikt voor grootschalige voorbewerking, chemische methoden kunnen een zeer zuivere recycling bereiken, en fysisch-chemische gecombineerde methoden zijn momenteel het optimale technische pad. Zoals blijkt uit de tabelvergelijking, de “verpletteren-ultrasoon ondersteund oplosmiddelproces” tussen de gecombineerde methoden wordt het beste kostenevenwicht bereikt, herstelpercentage, en milieuvriendelijkheid, en heeft voldaan aan de voorwaarden voor grootschalige promotie. In de toekomst, door technische innovatie (bijv., groene scheiding, hoogwaardig gebruik), beleidsbegeleiding (bijv., EPR-systeem, subsidieprikkels), en industriële samenwerking (upstream en downstream industriële ketenintegratie), het recyclingpercentage van 006 Flexibele verpakkingen van aluminiumfolie moeten ten opzichte van de huidige worden verhoogd 30% naar voorbij 60% door 2030, het bereiken van een win-winsituatie voor het recyclen van hulpbronnen en milieuvoordelen.