我国塑料软包装的绿色化发展趋势

   2012-11-06 120
核心提示:近年来,我国的塑料软包装工业得到了迅速的发展,同时也强有力地推动了食品、日化及医药等行业的进步,这些行业的进步反过来又进一步刺激了塑料软包装的市场需求。随着材料和加工技术的不断提高,凹印塑料软包装在许多领域正扮演着越来越重要的角色,人们生活已经离不开购物袋、商品袋、垃圾袋、冰箱保鲜袋;而工业品包装、家庭日用品包装、服装包装、药品包装也大量地采用塑料软包装。
近年来,我国的塑料软包装工业得到了迅速的发展,同时也强有力地推动了食品、日化及医药等行业的进步,这些行业的进步反过来又进一步刺激了塑料软包装的市场需求。随着材料和加工技术的不断提高,凹印塑料软包装在许多领域正扮演着越来越重要的角色,人们生活已经离不开购物袋、商品袋、垃圾袋、冰箱保鲜袋;而工业品包装、家庭日用品包装、服装包装、药品包装也大量地采用塑料软包装。  
  进入新的世纪,世界经济朝着继续深化及可持续发展战略的转变是世界产业变革的总背景,也是塑料软包装业变化的背景。随着环境保护浪潮的冲击,消费者对商品包装提出了越来越高的要求。绿色包装是国际环保发展趋势的需要,同时也代表了各国包装工业的发展潮流,是提高产品市场竞争力、避免新贸易壁垒的重要内容之一。与此相适应,塑料软包装的绿色化也成了重要的发展趋势之一。  
  绿色包装的内涵  
  关于绿色包装目前还没有一个完全统一的定义。一般说来,能够循环复用、再生利用或降解腐化,且在产品的整个生命周期中对人体及环境不造成公害的适度包装,称为绿色包装。绿色包装最重要的含义是保护环境,同时也兼具资源再生的意义。具体言之,它应具备以下涵义:  
  1、实行包装减量化  
  绿色包装在满足保护、方便、销售等功能的条件下,应是用量最少的适度包装。以节省资源和能源,同时最大限度地降低包装废弃物数量。 
  2、应易于重复利用或易于回收再生  
  通过多次重复使用,或通过回收废弃物,生产再生制品、焚烧利用热能、堆肥化改善土壤等措施,达到再生利用的目的。  
  3、废弃物可以降解腐化  
  为不形成永久垃圾,不可回收利用的包装废弃物要能分解腐化,进而达到改善土壤的目的。  
  4、材料对人体和生物应无毒无害  
  包装材料中不应含有有毒性的元素、卤素、重金属,或含有量应控制在有关标准以下。  
  5、在包装产品的整个生命周期中,均不应对环境产生污染造成公害  
  即包装制品从原材料采集、材料加工、制造产品、产品使用、废弃物回收再生,直至最终处理的生命全过程均不应对人体及环境造成公害。  
  根据绿色包装的上述要求,塑料软包装业不论是加工工艺还是材料选用,都正在经历着一场绿色化的深刻变革。  
  塑料软包装加工工艺过程的绿色化  
  1、凹印加工过程的绿色化  
  在凹印油墨中含有大量挥发性有机溶剂,几乎占到凹印油墨成分的50%。其中如二甲苯、甲苯、醋酸乙酯、丁酮等低沸点、高挥发性的溶剂含有的芳香烃既有毒又可燃,是环境污染的主要因素。另外,凹印速度极高,必须使用挥发性极强的快干油墨,还需靠电力或红外线加热进行外部干燥(凹印有干燥工序)才能满足印刷要求,因此废气排放量大,使凹印在所有印刷工艺的环保问题中尤为突出。印刷界的许多权威人士认为,除非采取切实可行的措施解决了凹印严重的污染问题,提高凹印的环境性能,否则凹版印刷将失去市场竞争力,最终被其它印刷技术所替代。
  
  ①减少有机溶剂对环境的影响  
  凹印加工过程中大量使用溶剂,是造成凹印塑料软包装业溶剂污染的重要原因。由凹印机和复合机内废气排放系统排放含溶剂的废气造成了环境的污染,同时溶剂在使用过程中的挥发也造成了室内污染和安全问题。  
  随着人们环境意识的增强,凹印所使用溶剂的环保问题已得到了广泛的重视。近年来,我们已经看到软包装行业及相关部门环保意识的加强,并从以下生产工艺和相关产品排放方面的改进反映出来:  
  ◆整个印刷单元可实现全封闭,减少溶剂在车间内的扩散;  
  ◆采用超声波凹印滚筒清洗系统,以减少溶剂的使用量。通过设置印版版滚筒清洗装置,在印刷结束时在机器上对印版版滚筒进行自动清洗,可有效防止油墨在版辊上干涸。这种清洗装置可完成印版版滚筒的大部分清洗工作,显著减少人工清洗工作量,对改善操作环境也有好处;  
  ◆在凹印排放系统中通过溶剂回收处理等手段对溶剂进行治理以减少向空气中的溶剂排放;一些印刷厂为了使溶剂更便于回收,开始选用单一溶剂油墨。同时采用挥发溶剂浓度的爆炸下限控制系统,通过部分热气的循环,最大限度地节省干燥能耗;  
  ◆减少溶剂排放。  
  为了减少溶剂的总体用量,开发适用于浅版的高浓度低粘度油墨是一个重要的研究方向。甚至不含溶剂的固体油墨也有可能推向市场。Siegwerk油墨公司的有关人士认为他们正在开发的HofTech油墨技术很有应用潜力。这种已获专利的HofTech油墨是一种不含溶剂的固体凹印油墨,在转移到印刷版辊上之前可立刻溶化,有望几年内推向市场。  
  ②开发应用无苯化溶剂油墨和水性油墨,实现溶剂无苯化和水性凹印墨印刷。
 
  目前使用的里印凹版油墨一般由氯化聚合物制成。在油墨生产过程中,氯化聚合物需使用强溶剂(如甲苯等芳香族溶剂)来溶解,并在印刷过程中用甲苯来调节油墨的粘度。  
  现在,氯化聚合物油墨体被认为不适合环境保护的要求。这是因为氯化聚合物油墨在生产中挥发出的氯氟烃会破坏臭氧层。在油墨生产和印刷过程中,芳香族溶剂(甲苯)的使用会对工人的健康和安全产生危害。除此之外,在包装油墨中溶剂残留是另外一个需关注的重要问题。由于甲苯是慢干溶剂,极易残留在干燥油墨膜层中,会污染包装内的食品。  
  塑料凹印油墨生产正受到消防法、劳动安全法、卫生法等法规的制约,因此要积极开发和应用符合环保要求的绿色凹印油墨及水性油墨将成为一个必然趋势。
 
  ◆薄膜包装材料凹印油墨水性化。尽管水性凹印油墨作为甲苯类油墨的替代体系已引起许多关注,但包装薄膜印刷中的油墨水性化,时至今日仍未达到真正的实用阶段。从总体上看,水性凹印油墨迟迟得不到进一步普及的重要原因是印刷性能和质量仍达不到溶剂型凹版油墨的标准。这主要是由于水的表面张力较高,导致油墨难以润湿。如果要取得凹印溶剂墨的印刷速度和印刷质量,不但水性油墨本身需要先进的技术,而且凹印设备及印刷版辊也需要改进。例如,将槽深大约38-42微米腐蚀或雕刻版辊筒改变为槽深大约24-28微米激光制版版辊筒,还需要更有效、更强力的干燥设备以及必须使用耐腐蚀材料制造的印刷版辊、墨泵和刮刀等组件。这些改善需要相当大的投资。 
  ◆开发应用凹版醇溶性复合塑料油墨  
  由于水性凹版油墨还不够全面替代甲苯类油墨,所以油墨行业一直在努力开发符合环境保护要求的醇溶油墨。醇溶油墨能够帮助我们解决甲苯类油墨对健康所产生的伤害和溶剂残留影响包装食品质量等问题。在欧洲和美国,这种发展已成为一种趋势。在亚洲,如新加坡、韩国等国家,甲苯类油墨正在被淘汰,将被醇溶凹版油墨所代替。醇溶性油墨现已在国内凹印行业得到了广泛应用,可以预见,不久的将来,醇溶油墨将占据中国软包装用油墨市场的主要份额。  
  凹版醇溶性复合塑料油墨具有低气味、不含苯等特点,这类环保油墨的产生必将提高凹印在包装印刷领域的竞争力。 
  2、复合加工过程的绿色化  
  ①开发应用高固体含量、低粘度的复合粘合剂。以前的双组分聚氨酯粘合剂,其主剂的固体含量是35%或50%,现在已提高到75%或80%,固化剂的固体含量也由原来的75%提高到80%以上。目前使用高固含低粘度的粘合剂已成为干式复合粘合剂的一个重要发展方向。由于高固含低粘度的特点使得采用较高的工作固含量进行高速复合加工成为可能。  
  在相同的涂布量下使用高固含量的粘合剂,就可以有效减少溶剂的使用量,并有以下优点:  
  ◆减少溶剂消耗;  
  ◆减轻干燥负荷,提高生产效率,降低能耗; 
  ◆降低残留溶剂。
  但提高固含量也同时带来以下下些问题:  
  ◆由于溶剂蒸发时粘度的急剧变化,粘合剂的均一涂布较为困难;  
  ◆由于活化期短,容易引起堵版,难以保证均一的涂布量。而且也容易引起外观不良;  
  ◆由于粘合剂的分子量较小(粘度较低),凝聚力较小,容易引起隧道效应等加工故障。目前国内一些粘合剂生产企业通过分子量和分子结构的调整,已生产出具有较高初粘力的高固体含量、低粘度产品。
  ②开发应用水溶性粘合剂。水溶性粘合剂的优点是以水代替有机溶剂,不存在燃烧炸的危险,没有对环境的污染和对操作人员的毒害,而且成本较低。但是,这种粘合剂的涂布性能较差,对复合基材的润湿性不佳(因为水的表面张力为72mN/m,而基材的表面张力大多数只有38mN/m左右),导致附着力不高。另外水的热容量大,这不但限制了生产速度,还提高了生产的成本,同时水蒸汽对设备还造成一定的腐蚀。这些因素在一定程度上限制了水性粘合剂的广泛使用。
  ③发展无溶剂复合工艺。无溶剂粘合剂基本上也是由双组分的聚氨酯粘合剂构成,其主剂和固化剂在室温下的粘度较高,但仍具有流动性,是半固态物质。当要进行复合时,主剂和固化剂按比例混合,放到具有加热保温功能的粘合剂盘里去,通过加热使粘度降低到适宜的程度,然后通过具有加热保温功能的网纹辊涂到基材上去。涂布后不必再经加热干燥就可以直接跟另一种基材进行复合。
  无溶剂复合工艺不存在废气排放的问题,不需要庞大复杂的加热鼓风,废气排风装置,设备简单,能耗减少。无溶剂复合工艺流程简单,设备占地面积小,宜于降低成本,节省资源,保护环境,因此它将是未来复合工艺发展的主要方向。
  近年来,随着我国产品质量和环保意识的加强,无溶剂复合越来越受到复合膜包装业内人士的青睐,国内已有多台溶剂复合机开始运行。目前大部分中低档的塑料软包装材料都可以用无溶剂粘合剂进行生产,但由于复合质量等因素制约,还不能完全取代干式复合工艺。
  虽然粘合剂的发展终究要走向无溶剂化,但由于无溶剂型粘合剂需要专用的无溶剂复合机,设备投资较大,大范围推广还需要一个较长的时间。因此目前溶剂型氨酯粘合剂依然是市场上的主流产品。
  ④开发应用醇溶型聚氨酯粘合剂。在塑料软包装领域,目前开发出的非有机溶剂型粘合剂(包括无溶剂型和水性聚氨酯粘合剂等)还未完全达到溶剂型粘合剂的水平,因而溶剂型聚氨酯粘合剂仍将在较长时间内存在。醇溶性聚氨酯粘合剂由于其符合绿色环保要求,同时又具有双组分、溶剂型聚氨酯粘合剂的所有优点,将很快占领较大的市场份额。
  聚氨酯粘合剂大部分用醋酸乙酯作稀释剂,而醇溶型聚氨酯粘合剂能够用乙醇来作稀释剂,乙醇与醋酸乙酯相比具有更低的毒性,并且在通常的情况下溶剂残留较少,同时乙醇价格便宜,可有效降低复合成本。另外醇溶型聚氨酯粘合剂与醇溶剂油墨相配合,对醇溶型油墨有着良好的相容性和粘接性能,同时因其可以常温熟化而省去了熟化费用。
  绿色包装薄膜的新进展
  1、可食性薄膜
  可食性包装膜是以天然可食性物质(如多糖、蛋白质等)为原料,通过不同分子间相互作用而形成的具有多孔网络结构的薄膜。如壳聚糖可食性包装膜,玉米蛋白质包装膜、改性纤维素可食性包装膜及复合型可食包装膜等,可食性薄膜可应用于各种即食性食品的内包装,在食品行业具有巨大的市场。
  2、可降解包装薄膜
  主要解决废弃、不易降解的包装材料回收难度大,埋入地下会破坏土壤结构,焚烧处理又会产生有毒气体造成空气污染的矛盾。
  可降解塑料包装薄膜既具有传统塑料的功能和特性,又可在完成使用寿命以后,通过土壤和水的微生物作用或通过阳光中的紫外线的作用,在自然环境中分裂降解,最终以还原形式重新进入生态环境中,回归大自然。可降解塑料和生物/光降解塑料等。国内研发的品种已涵盖光降解、光生物降解、光氧生物降解、高淀粉含量型生物降解、高淀粉含量型生物降解、高碳酸钙填充型光氧降解、全生物降解等大类;降解塑料制品在包装方面的应用已遍及普通包装薄膜、收缩薄膜、购物袋、垃圾袋等,对改善环境质量发挥了积极的作用。
  3、水溶性塑料包装薄膜
  水溶性塑料包装薄膜作为一种新颖的绿色包装材料,在欧美、日本等国被广泛用于各种产品的包装,例如农药、化肥、颜料、染料、清洁剂、水处理剂、矿物添加剂、洗涤剂、混凝土添加剂、摄影用化学试剂及园艺护理的化学试剂等。
  水溶性薄膜由于具有降解彻底、使用安全方便等环保特性,因此已受到世界发达国家广泛重视。目前,国外主要有日本、美国、法国等国企业生产销售此类产品,国内也已有企业投入生产,其产品正在走向市场。
  加强回收与再利用,实现包装废弃物的生态化循环 绿色包装在其整个生命周期过程中,遵循循环经济“减量化、再利用、资源化”的经济活动行为原则,使包装对环境的影响降到最低限度。近年来在塑料废弃物资源化和再利用等方面都不断取得进展,并逐步解决了二次污染问题。
  包装废弃物法规因地而异,但有一个共同的原则:鼓励少用原材料。在包装设计上应尽量使用同一材料、可分离共存的材料并趋向于使用结构简单、容易循环再生的材料。  
  在满足包装功能的前提下,尽量减少垃圾的产生量,从而呈出包装薄膜轻量化发展趋势,其关键技术是采用具有超韧性、能加工较薄且较易加工的新型原料,如双峰位高分子HDPE、茂金属催化剂的聚烯烃以及优质的阻隔性包装材料等。
  国内塑料软包装业在减少废弃物污染方面已取得了许多进步,随着国内有关环保法规的逐步落实今年将会取得更大的进步。例如使用可热封拉伸薄膜加罩光油则可显著减少材料的用量,在冷饮冰淇淋包装方面得到了大量的应用;通过采用高强度的茂金属聚烯烃而成功地减少了整个包装薄膜的厚度,过度包装也正在逐步减少;共挤出复合技术和设备应用也越来越普及,解决了精确控制各层膜厚度的问题,价格高的阻隔层厚度可以控制得很薄,同时保鲜性能成倍甚至几十倍的提高。
  随着塑料软包装的绿色化,塑料软包装业在新的世纪将得到更好、更快的发展。
 
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