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探討可降解包裝的發(fā)展趨勢(shì)
點(diǎn)擊次數(shù):1030 更新時(shí)間:2021-03-08
探討可降解包裝的發(fā)展趨勢(shì)

可降解包裝檢測(cè)儀器

  目前我們所使用的軟包裝薄膜原材料,基本上都屬于非降解材料。雖然目前很多國家和企業(yè)都在致力于開發(fā)可降解材料,但目前能用于軟包裝的可降解材料還沒有可以大規(guī)模生產(chǎn)的代替品出現(xiàn)。隨著國家對(duì)環(huán)保的日漸重視,不少省市都相繼發(fā)布了限塑甚至在某些領(lǐng)域"禁塑的法規(guī)。因此,對(duì)于軟包裝企業(yè)來說,正確了解可降解材料,是用好可降解材料、實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)包裝的前提。

  一、可降解塑料的定義及分類

  塑料的降解是指受環(huán)境條件影響(溫度、濕度、水分、氧氣等),其結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化、性能喪失的過程。

  降解過程會(huì)受諸多環(huán)境因素的影響。按照其降解機(jī)理,可降解塑料可以分為光降解塑料、生物降解塑料、光生物雙降解塑料和化學(xué)降解塑料。而生物降解塑料按降解方式可分為*生物降解塑料和不*生物破壞性塑料。

  1、光降解塑料

  光降解塑料是指該塑料材料于日光照射下發(fā)生了裂化分解反應(yīng),使材料于日光照射后一段時(shí)間內(nèi)失去機(jī)械強(qiáng)度,變成粉末狀,有些還可以進(jìn)一步被微生物分解,進(jìn)入自然生態(tài)循環(huán)。換句話說即光降解塑料的分子鏈在光化學(xué)方法破壞后,塑料就失去它的本身強(qiáng)度并脆化,再經(jīng)自然界的腐蝕變成粉末,進(jìn)入土壤,在微生物作用下重新進(jìn)入生物循環(huán)。

  2、生物降解塑料

  生物降解,一般普遍認(rèn)為的定義是:生物降解是指通過生物酶的作用或與微生物所產(chǎn)生的化學(xué)降解作用而使化合物發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化的過程,在這一過程中,還可能伴隨著光降解、水解、氧化降解等反應(yīng)。

  生物降解塑料的機(jī)理是:由細(xì)菌或水解酶將高分子材料分解成二氧化碳、甲烷、水、礦化無機(jī)鹽和新生物質(zhì)的塑料。換句話而言就是生物降解塑料是指一類由自然界存在的微生物如細(xì)菌、霉菌(真菌)和藻類的作用而引起降解的塑料。

  理想的生物降解塑料是一種具有優(yōu)良的使用性能、廢棄后可以被環(huán)境微生物*分解、終被無機(jī)化而成為自然界中碳素循環(huán)的一個(gè)組成部分的高分子材料。即分解成為下一級(jí)的分子可以進(jìn)一步被自然界的細(xì)菌類等再行分解或吸收的物質(zhì)。

  生物降解的原理分兩類:一類為生物物理降解,當(dāng)微生物攻擊侵蝕高聚物材料后,由于生物稀薄的增長(zhǎng)使得聚合物組分水解、電離或質(zhì)子化而分裂成低聚物碎片,聚合物的分子結(jié)構(gòu)不變,這是聚合物生物物理作用而發(fā)生的降解過程。第二類為生物化學(xué)降解,由于微生物或酶的直接作用,使聚合物分解或氧化降解成小分子,直至終分解成二氧化碳和水,這種降解方式屬于生物化學(xué)降解方式。

  3、生物破壞性降解塑料

  生物破壞性降解塑料,又稱為崩壞性塑料,為生物降解高聚物與通用塑料的復(fù)合體系,如淀粉與聚烯烴相結(jié)合,他們以一定的形式結(jié)合在一起,在自然環(huán)境中的降解是不*的,有很大可能造成二次污染。

  4、*生物降解塑料

  根據(jù)其來源,*生物降解塑料主要有高分子聚合物及其衍生物、微生物合成高分子聚合物和化學(xué)合成高分子聚合物三大類。目前研究和應(yīng)用于復(fù)合軟包裝類多的是淀粉類塑料。

  5、天然生物降解塑料

  天然生物降解塑料,是指天然高分子性類塑料,利用淀粉、纖維素、甲殼質(zhì)、蛋白質(zhì)等天然高分子材料制備的生物降解材料。這類物質(zhì)來源豐富多樣,可*生物降解,而且產(chǎn)物安全無毒。

  基于不同的降解方式,以及不同地區(qū)的要求,目前我們客戶端所認(rèn)同的降解材料是需要*降解,而且無論是掩埋還是堆肥降解方式,都要求將現(xiàn)有的塑料物質(zhì)降解為二氧化碳、水、礦化無機(jī)鹽類等物質(zhì),能夠容易被自然界吸收或再次被自然界循環(huán)利用。

  二、可降解塑料的特點(diǎn)

  1、材料是天然的、無毒的。

  2、使用任何廢棄物處理方式(如堆肥、掩埋等)對(duì)環(huán)境造成的影響可控制到小。

  3、可取代以石油基為基質(zhì)的傳統(tǒng)塑料,且具備同類傳統(tǒng)塑料制品的物料性能,相對(duì)不需要太大改變使用方式。

  4、被遺棄后,經(jīng)堆肥或掩埋處理后,能夠短期間內(nèi)被裂解為下一級(jí)分子,能夠被大自然無害吸收或變?yōu)榈V化無機(jī)鹽類物質(zhì)。

  三、對(duì)可降解塑料的常見誤區(qū)

  1、將生物基塑料等同為可生物降解塑料

  根據(jù)相關(guān)定義理解,生物基塑料是指以淀粉等天然物質(zhì)為基礎(chǔ)在微生物作用下生產(chǎn)的塑料。用于生物基塑料合成的生物質(zhì)可來源于玉米、甘蔗或纖維素等。而可生物降解塑料,是指在自然界條件下(如土壤、沙土、海水等),或特定條件下(如堆肥條件、厭氧消化條件或水性培養(yǎng)液等),由微生物作用(如細(xì)菌、霉菌、真菌和藻類等)引起降解,并終*降解變成二氧化碳、水、甲烷、礦化無機(jī)鹽和新生物質(zhì)的塑料。生物基塑料是基于材料成分來源來進(jìn)行定義和劃分;而可降解塑料則是從材料生命終結(jié)的角度來進(jìn)行歸類的。換句話說,100%的生物基塑料可能是無法生物降解的,而部分傳統(tǒng)石油基塑料則可以是生物降解的,如對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚已內(nèi)酯(PCL)。

  2、可降解被視為可生物降解

  塑料的降解是指在環(huán)境條件影響(溫度、濕度、水分、氧氣等)作用下,結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化、性能喪失的過程。具體可分為機(jī)械降解、可生物降解、光降解、熱氧降解和光氧降解等。某種塑料是否會(huì)*生物降解受多種因素影響,包括結(jié)晶度、添加劑、微生物、溫度、環(huán)境pH值和時(shí)間長(zhǎng)短等。在條件不具備的情況下,許多降解塑料不僅無法*生物降解,還可能給環(huán)境和人類健康帶來負(fù)面影響。如部分氧降解塑料在添加劑作用下,僅僅只是發(fā)生了材料的破裂,降解成肉眼看不見的塑料微粒。

  3、將工業(yè)堆肥條件下的生物降解視為可在自然環(huán)境下生物降解

  即將可堆肥塑料視為等同生物降解塑料。這兩者之間不能*畫等號(hào)來等同??啥逊仕芰蠈儆谏锝到馑芰系囊活悺I锝到馑芰线€包括了用厭氧方式實(shí)現(xiàn)生物降解的塑料。可堆肥塑料是指塑料在堆肥條件下,通過微生物的作用,可在一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水及其所含元素的礦化無機(jī)鹽以及新生物質(zhì),并且后形成的堆肥重金屬含量、毒性試驗(yàn)、殘留碎片等應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。可堆肥塑料可進(jìn)一步劃分為工業(yè)堆肥和花園堆肥?,F(xiàn)市場(chǎng)上的可堆肥塑料基本屬于工業(yè)堆肥條件下的生物降解塑料。因?yàn)榭啥逊仕芰蠈儆谟袟l件下的生物降解,因此,如果隨意丟棄可堆肥塑料在自然環(huán)境中(如海水、泥土),這些塑料在自然環(huán)境中降解非常緩慢,并不能在短時(shí)間內(nèi)*降解為二氧化碳和水等,其對(duì)環(huán)境的不良影響與傳統(tǒng)塑料并無實(shí)質(zhì)性的區(qū)別。此外,有研究指出,可生物降解塑料如混入到其他可回收塑料中,會(huì)降低回收材料的特性和性能。如聚乳酸中的淀粉可能會(huì)導(dǎo)致再生塑料制成的薄膜產(chǎn)生小孔和斑點(diǎn)等不良現(xiàn)象。

  四、軟包裝應(yīng)用可降解塑料的現(xiàn)狀與痛點(diǎn)

  目前已經(jīng)有一些軟包裝企業(yè)在嘗試使用可降解塑料生產(chǎn)包裝,目前主要表現(xiàn)出來的問題有:

  1、品種少,產(chǎn)量小,無法滿足批量生產(chǎn)要求

  如果底料為降解材質(zhì),面料當(dāng)然也是需要可*降解材料才行,不然,底料可以*降解,我們總不能拿著石油基的PET、NY、BOPP作為面料去匹配PLA的材質(zhì)來復(fù)合,那么這樣做的意義幾乎為零,而且有可能是更糟糕,連回收的可能性都會(huì)被磨滅。但是目前可用于復(fù)合軟包裝的面料非常少,供應(yīng)鏈非常稀缺,而且非常不容易找,產(chǎn)能非常緊缺。因此,需要尋求能夠適應(yīng)軟包版印刷的可降解面料,這是一個(gè)難題。

  2、底層可降解材料的功能性開發(fā)

  對(duì)于復(fù)合軟包裝而言,能用于底層的可降解材料尤為重要,因?yàn)橹T多包裝功能都寄托底層材質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。但目前能夠適用于復(fù)合軟包裝底層的可降解材料,國內(nèi)能生產(chǎn)的少之又少。而即使是能夠找到的一些底料膜,其關(guān)鍵的一些物理性能比如拉伸性、耐穿刺、透明度、熱封強(qiáng)度等,是否能匹配現(xiàn)有的包裝需求,也還是一個(gè)比較朦朧的未知數(shù)。還有相關(guān)的衛(wèi)生指標(biāo)、阻隔性方面,也要研究能否達(dá)到包裝要求。

  3、輔料是否可以降解

  面料、底料都可以找到的狀態(tài)下,我們還需要考慮輔料,即油墨、膠水等,是否能夠同基材進(jìn)行匹配,是否能*降解。這一點(diǎn)存在很多爭(zhēng)議。有人認(rèn)為,油墨本身是顆粒,而且用量也非常小,膠水的占比也非常小,可以忽略不計(jì)。但是根據(jù)上述*可降解的定義理解,嚴(yán)格意義來說,只要材料沒有被*分解為被自然界容易吸收的,以及可以在自然界循環(huán)再生的,均不被認(rèn)為是真正*降解。

  4、生產(chǎn)過程

  目前大多數(shù)生產(chǎn)者,對(duì)可降解材料的使用,還有一堆問題有待大家解決。無論在印刷過程中還是在復(fù)合或制袋、成品倉儲(chǔ)過程中,都需要我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)這類可降解包裝同現(xiàn)有的石油基復(fù)合包裝有多大的不同,或是有哪些需要我們注意的地方。目前還沒有一個(gè)比較完善的控制體系或適用于大眾化的標(biāo)準(zhǔn)可參考。

  五、結(jié)語

  目前對(duì)于可降解包裝,客戶比較關(guān)心的是它能否滿足包裝的性能要求;對(duì)于軟包裝生產(chǎn)企業(yè)而言,則要考慮哪些領(lǐng)域可以使用,可以使用的量是多少,因?yàn)榭山到獠牧显诙唐趦?nèi)是可以有條件降解的。目前,可降解材料還沒有形成成熟的供應(yīng)鏈。因此,包裝在未來幾年時(shí)間內(nèi),可能是可回收再利用包裝和可降解包裝齊頭并進(jìn)。(袁勝遠(yuǎn))