新環(huán)保背景下的軟包裝材料發(fā)展趨勢

陳弘

塑料軟包裝材料從誕生至今經(jīng)歷了約100多年的歷史，并跟隨著各類材料技術(shù)的發(fā)展，逐步從簡單的過程保護作用豐富成為視覺、衛(wèi)生、防護以及延長食物保質(zhì)期限多種用途融合一體的功能材料。也正由于業(yè)界對塑料包裝材料有此功能多樣性的需求，塑料包裝也同樣從簡單的單層或雙層結(jié)構(gòu)，逐步演變成為多層材料復(fù)合的結(jié)構(gòu)，與此同時，卻沒有辦法解決塑料的不可降解問題，這無疑對塑料包裝廢棄之后的回收處理工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

中國從2008年6月1日開始發(fā)布限塑令，2018年1月1日起禁止進口四大類24種固體廢棄物，2019年7月1日在上海市強制實行垃圾分類，這些條例的實施腳步加快，說明目前國家對于塑料廢棄物污染問題的重視程度，以及環(huán)保事業(yè)發(fā)展所面臨的巨大挑戰(zhàn)。

國際上，2018年10月在巴厘島舉行的“我們的海洋會議”期間，包括威立雅在內(nèi)的250個生產(chǎn)商、零售商、包裝回收商、政府與非政府組織簽署了《從源頭消除塑料污染的全球承諾》，這項倡議旨在從源頭消除塑料污染，主要追求3個目標：①消除有問題或不必要的塑料包裝，從一次性使用轉(zhuǎn)向可重復(fù)使用的包裝模式;②通過創(chuàng)新來確保到2025年100%的塑料包裝可以方便、安全地重復(fù)使用、回收或堆肥;③循環(huán)使用所生產(chǎn)的塑料，顯著增加塑料的重復(fù)使用或回收數(shù)量，并制成新的包裝或產(chǎn)品。

在國內(nèi)以及國際對塑料污染的密切關(guān)注下，環(huán)保塑料的開發(fā)及廢棄塑料的處理問題成為了當今塑料包裝行業(yè)的重要發(fā)展環(huán)境因素。

現(xiàn)狀及問題分析

根據(jù)軟包裝的應(yīng)用場合不同，一般會應(yīng)用不同的材料作為復(fù)合基材，軟包裝的典型結(jié)構(gòu)、材料及對應(yīng)的功能如下：

1.外層

紙、BOPP、BOPA、BOPET、PVDC涂布膜、氧化鋁/氧化硅鍍膜、EVOH或MXD-6雙向拉伸膜。外層結(jié)構(gòu)的主要功能是作為承印層、耐熱層及耐受層，同時有少部分可承擔阻隔層的作用。

2.中間層

一般為鋁箔、鍍鋁BOPET/BOPP以及PVDC涂布膜等。主要的功能是作為阻隔材料，隔絕外界的氧氣和水汽進入軟包裝內(nèi)部，影響內(nèi)容物（即食品、藥品等）的保質(zhì)期限;阻隔性能優(yōu)異的材料更具有保香性能，能保持內(nèi)容物的香氣不散發(fā)到包裝袋之外，對產(chǎn)品維持其賞味期有更明顯的提高效果。

3.內(nèi)層

PE薄膜、PP薄膜、熱封膠、密封膠等。主要為軟包裝裝填內(nèi)容物后，進行熱封封口使用，要求材料的軟化點較低，能適應(yīng)快速生產(chǎn)下的緊密熱合。

正是由于軟包裝組成材料的復(fù)雜性，也為其被廢棄后的回收利用造成巨大困難。在現(xiàn)今愈加重視環(huán)保的背景下，軟包裝生產(chǎn)企業(yè)都主動承擔起自身的使命，從軟包裝的生產(chǎn)原材料、過程及成品設(shè)計開始采用減量化、同質(zhì)化、可降解的材料取代多層多種類塑料薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)。即：①以高性能的材料代替其中的兩層至兩層以上的復(fù)合基材;②采用同類的材料，如PP、PE等，取代多種類材料復(fù)合的結(jié)構(gòu);③以可降解材料取代目前復(fù)合結(jié)構(gòu)中不易降解的組分，如BOPET、BOPP、PE薄膜材料、復(fù)合膠水等。以下介紹幾種最新發(fā)展的綠色軟包裝塑料生產(chǎn)技術(shù)，以解析當今環(huán)保塑料經(jīng)濟背景下的軟包裝材料發(fā)展趨勢。

新型綠色塑料軟包裝生產(chǎn)技術(shù)

1.全生物降解、生物基材料

全降解塑料是指該塑料在自然界的環(huán)境下，可以通過堆肥過程，由微生物代謝過程分解為水、二氧化碳和其他對環(huán)境不產(chǎn)生危險的小分子物質(zhì)。按照來源劃分可以分為天然化合物、微生物合成型和人工合成型，主要的產(chǎn)品有PHA、PLA、PBS、PBAT和PCL等。生物基材料則是利用可再生物質(zhì)，包括淀粉、農(nóng)作物、樹木等作為原材料，與通用塑料混合，經(jīng)過一系列處理過程，形成具有高效、高附加值的塑料加工原材料。

以生物基材料為例，現(xiàn)階段國家處理垃圾的方式主要為垃圾焚燒發(fā)電，通過在PE材料中加入30%～50%的淀粉制成軟包裝，可減少相應(yīng)用量的PE材料，并在垃圾焚燒過程中每10g材料可減排5g二氧化碳，相應(yīng)石油化工產(chǎn)品的用量也會減少。但全降解材料及生物基材料在阻隔性能及撕裂強度上有所欠缺，目前的應(yīng)用主要在于購物袋、垃圾袋和快遞袋的民用行業(yè)上，主要是由于PLA及PBAT的相容性問題尚未得到解決，需要在相容劑上投入更多的開發(fā)精力。

市場上，現(xiàn)階段國內(nèi)的垃圾分類推行力度加強，包裝行業(yè)開始講究環(huán)保減塑。但目前國內(nèi)的焚燒廠擴建速度快于堆肥廠，對于需要進行堆肥降解、生產(chǎn)成本高于生物基材料的全降解塑料來說并不符合目前的發(fā)展導(dǎo)向，因此可直接焚燒處理的生物基材料競爭力與全降解材料基本一致。

2.PVA高阻隔涂料/膠黏劑

聚乙烯醇（PVA）材料作為一種環(huán)境友好型的可降解材料，其優(yōu)勢在于相比普通的阻隔層，蒸鍍材料、PVDC涂層一般只能應(yīng)用在如BOPP、BOPET、PA等印刷基材上，而PVA涂層則可應(yīng)用于內(nèi)層的熱封材料上，從結(jié)構(gòu)上可減小從外界、表層、中間層及表層-中間層膠黏劑殘留的微量小分子物質(zhì)二次污染內(nèi)容物的可能性。傳統(tǒng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)則無法阻隔中間層及表層-中間層膠黏劑所產(chǎn)生的小分子物質(zhì)，通過在熱封材料上應(yīng)用PVA高阻隔材料，一定意義上提高了食品安全性。

另外，PVA高阻隔涂料/膠黏劑為目前類似于阻隔性能未能滿足食品、藥品包裝要求的全降解材料、生物基材料提供了一套可行的解決方案：PVA材料在用量0.4～0.5g/m2的情況下有非常優(yōu)異的氧氣阻隔性能（一些應(yīng)用PVA材料的復(fù)合包裝能達到氧氣透過率<1ml/24h/m2），為環(huán)保型材料補強阻隔性能，打破了此類材料應(yīng)用的局限性，即使是在同質(zhì)化的包裝結(jié)構(gòu)中，也不會超過5%不同質(zhì)材料應(yīng)用比例的要求，為綠色包裝行業(yè)開拓一條新的開發(fā)思路。

3.全PP/PE包裝材料

在針對企業(yè)所生產(chǎn)軟包裝要求100%可回收的背景下，同質(zhì)化的綠色塑料包裝結(jié)構(gòu)成為了一個熱門的研究方向。通常而言，不同材質(zhì)復(fù)合而成的結(jié)構(gòu)彌補了彼此在熱封性、可印刷性、耐熱性、機械強度等方面的不足，因此，同質(zhì)化的軟包裝對材料生產(chǎn)技術(shù)提出了更高的要求。

生產(chǎn)同質(zhì)化包裝的首先一步是摒棄傳統(tǒng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)中無法高溫分解的鋁箔及熔點較高（約265℃）的PET薄膜材料，進而以低熔點的PP或PE薄膜材料作為替代，以此降低后期回收利用加熱所需的能源消耗。但因此帶來的軟包裝阻隔能力不足則是下一步需要解決的問題，一般來說是通過在PP或PE薄膜材料上蒸鍍無機材料，如氧化鋁、氧化硅乃至鍍鋁等。目前國際上更有新興的BOPE技術(shù)，以HDPE-特殊PE材料-HDPE的ABA三層共擠結(jié)構(gòu)進行吹膜，再經(jīng)縱向拉伸成型，PE薄膜的機械強度將得到充足的提高，最終經(jīng)蒸鍍無機材料、表面涂層處理、印刷、復(fù)合可熱封的PE材料，便可生產(chǎn)出100%可回收的同質(zhì)化包裝材料。

結(jié)語

由于塑料包裝材料能滿足多種場合、性能要求，并且成本低廉，即使存在嚴重的環(huán)境污染問題，現(xiàn)階段我們?nèi)詿o法禁止塑料包裝材料的使用。因此，尋找新材料、新工藝及新的解決塑料包裝不可降解、回收或重復(fù)利用問題是目前新塑料包裝材料的發(fā)展趨勢，但我們同時得清楚地認識到，環(huán)保塑料包裝技術(shù)并非單一一個企業(yè)能夠發(fā)展起來的，需要國際間的通力協(xié)作，國家政策的扶持、上下游產(chǎn)業(yè)鏈的相互配合，和企業(yè)內(nèi)部的技術(shù)力量投入，方能促使這個產(chǎn)業(yè)欣欣向榮的發(fā)展。相信通過各界人士的不懈努力，塑料包裝技術(shù)將能為人類帶來更美好的生活體驗。

作者單位：廣東鑫瑞新材料科技有限公司

責任編輯：李倩 liqian@cprint.cn