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探讨可降解包装的发展趋势

发布时间:2021-03-08   点击次数:289次
探讨可降解包装的发展趋势

可降解包装检测仪器

  目前我们所使用的软包装薄膜原材料,基本上都属于非降解材料。虽然目前很多国家和企业都在致力于开发可降解材料,但目前能用于软包装的可降解材料还没有可以大规模生产的代替品出现。随着国家对环保的日渐重视,不少省市都相继发布了限塑甚至在某些领域"禁塑的法规。因此,对于软包装企业来说,正确了解可降解材料,是用好可降解材料、实现绿色可持续包装的前提。

  一、可降解塑料的定义及分类

  塑料的降解是指受环境条件影响(温度、湿度、水分、氧气等),其结构发生显著变化、性能丧失的过程。

  降解过程会受诸多环境因素的影响。按照其降解机理,可降解塑料可以分为光降解塑料、生物降解塑料、光生物双降解塑料和化学降解塑料。而生物降解塑料按降解方式可分为完全生物降解塑料和不完全生物破坏性塑料。

  1、光降解塑料

  光降解塑料是指该塑料材料于日光照射下发生了裂化分解反应,使材料于日光照射后一段时间内失去机械强度,变成粉末状,有些还可以进一步被微生物分解,进入自然生态循环。换句话说即光降解塑料的分子链在光化学方法破坏后,塑料就失去它的本身强度并脆化,再经自然界的腐蚀变成粉末,进入土壤,在微生物作用下重新进入生物循环。

  2、生物降解塑料

  生物降解,一般普遍认为的定义是:生物降解是指通过生物酶的作用或与微生物所产生的化学降解作用而使化合物发生化学转化的过程,在这一过程中,还可能伴随着光降解、水解、氧化降解等反应。

  生物降解塑料的机理是:由细菌或水解酶将高分子材料分解成二氧化碳、甲烷、水、矿化无机盐和新生物质的塑料。换句话而言就是生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料。

  理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可以被环境微生物完全分解、终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。即分解成为下一级的分子可以进一步被自然界的细菌类等再行分解或吸收的物质。

  生物降解的原理分两类:一类为生物物理降解,当微生物攻击侵蚀高聚物材料后,由于生物稀薄的增长使得聚合物组分水解、电离或质子化而分裂成低聚物碎片,聚合物的分子结构不变,这是聚合物生物物理作用而发生的降解过程。第二类为生物化学降解,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,直至终分解成二氧化碳和水,这种降解方式属于生物化学降解方式。

  3、生物破坏性降解塑料

  生物破坏性降解塑料,又称为崩坏性塑料,为生物降解高聚物与通用塑料的复合体系,如淀粉与聚烯烃相结合,他们以一定的形式结合在一起,在自然环境中的降解是不彻底的,有很大可能造成二次污染。

  4、完全生物降解塑料

  根据其来源,完全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学合成高分子聚合物三大类。目前研究和应用于复合软包装类多的是淀粉类塑料。

  5、天然生物降解塑料

  天然生物降解塑料,是指天然高分子性类塑料,利用淀粉、纤维素、甲壳质、蛋白质等天然高分子材料制备的生物降解材料。这类物质来源丰富多样,可完全生物降解,而且产物安全无毒。

  基于不同的降解方式,以及不同地区的要求,目前我们客户端所认同的降解材料是需要完全降解,而且无论是掩埋还是堆肥降解方式,都要求将现有的塑料物质降解为二氧化碳、水、矿化无机盐类等物质,能够容易被自然界吸收或再次被自然界循环利用。

  二、可降解塑料的特点

  1、材料是天然的、无毒的。

  2、使用任何废弃物处理方式(如堆肥、掩埋等)对环境造成的影响可控制到小。

  3、可取代以石油基为基质的传统塑料,且具备同类传统塑料制品的物料性能,相对不需要太大改变使用方式。

  4、被遗弃后,经堆肥或掩埋处理后,能够短期间内被裂解为下一级分子,能够被大自然无害吸收或变为矿化无机盐类物质。

  三、对可降解塑料的常见误区

  1、将生物基塑料等同为可生物降解塑料

  根据相关定义理解,生物基塑料是指以淀粉等天然物质为基础在微生物作用下生产的塑料。用于生物基塑料合成的生物质可来源于玉米、甘蔗或纤维素等。而可生物降解塑料,是指在自然界条件下(如土壤、沙土、海水等),或特定条件下(如堆肥条件、厌氧消化条件或水性培养液等),由微生物作用(如细菌、霉菌、真菌和藻类等)引起降解,并终完全降解变成二氧化碳、水、甲烷、矿化无机盐和新生物质的塑料。生物基塑料是基于材料成分来源来进行定义和划分;而可降解塑料则是从材料生命终结的角度来进行归类的。换句话说,100%的生物基塑料可能是无法生物降解的,而部分传统石油基塑料则可以是生物降解的,如对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚已内酯(PCL)。

  2、可降解被视为可生物降解

  塑料的降解是指在环境条件影响(温度、湿度、水分、氧气等)作用下,结构发生显著变化、性能丧失的过程。具体可分为机械降解、可生物降解、光降解、热氧降解和光氧降解等。某种塑料是否会完全生物降解受多种因素影响,包括结晶度、添加剂、微生物、温度、环境pH值和时间长短等。在条件不具备的情况下,许多降解塑料不仅无法完全生物降解,还可能给环境和人类健康带来负面影响。如部分氧降解塑料在添加剂作用下,仅仅只是发生了材料的破裂,降解成肉眼看不见的塑料微粒。

  3、将工业堆肥条件下的生物降解视为可在自然环境下生物降解

  即将可堆肥塑料视为等同生物降解塑料。这两者之间不能完全画等号来等同。可堆肥塑料属于生物降解塑料的一类。生物降解塑料还包括了用厌氧方式实现生物降解的塑料。可堆肥塑料是指塑料在堆肥条件下,通过微生物的作用,可在一定时间内转化成二氧化碳、水及其所含元素的矿化无机盐以及新生物质,并且形成的堆肥重金属含量、毒性试验、残留碎片等应符合相关标准的规定。可堆肥塑料可进一步划分为工业堆肥和花园堆肥。现市场上的可堆肥塑料基本属于工业堆肥条件下的生物降解塑料。因为可堆肥塑料属于有条件下的生物降解,因此,如果随意丢弃可堆肥塑料在自然环境中(如海水、泥土),这些塑料在自然环境中降解非常缓慢,并不能在短时间内完全降解为二氧化碳和水等,其对环境的不良影响与传统塑料并无实质性的区别。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,会降低回收材料的特性和性能。如聚乳酸中的淀粉可能会导致再生塑料制成的薄膜产生小孔和斑点等不良现象。

  四、软包装应用可降解塑料的现状与痛点

  目前已经有一些软包装企业在尝试使用可降解塑料生产包装,目前主要表现出来的问题有:

  1、品种少,产量小,无法满足批量生产要求

  如果底料为降解材质,面料当然也是需要可完全降解材料才行,不然,底料可以完全降解,我们总不能拿着石油基的PET、NY、BOPP作为面料去匹配PLA的材质来复合,那么这样做的意义几乎为零,而且有可能是更糟糕,连回收的可能性都会被磨灭。但是目前可用于复合软包装的面料非常少,供应链非常稀缺,而且非常不容易找,产能非常紧缺。因此,需要寻求能够适应软包版印刷的可降解面料,这是一个难题。

  2、底层可降解材料的功能性开发

  对于复合软包装而言,能用于底层的可降解材料尤为重要,因为诸多包装功能都寄托底层材质来实现。但目前能够适用于复合软包装底层的可降解材料,国内能生产的少之又少。而即使是能够找到的一些底料膜,其关键的一些物理性能比如拉伸性、耐穿刺、透明度、热封强度等,是否能匹配现有的包装需求,也还是一个比较朦胧的未知数。还有相关的卫生指标、阻隔性方面,也要研究能否达到包装要求。

  3、辅料是否可以降解

  面料、底料都可以找到的状态下,我们还需要考虑辅料,即油墨、胶水等,是否能够同基材进行匹配,是否能完全降解。这一点存在很多争议。有人认为,油墨本身是颗粒,而且用量也非常小,胶水的占比也非常小,可以忽略不计。但是根据上述完全可降解的定义理解,严格意义来说,只要材料没有被完全分解为被自然界容易吸收的,以及可以在自然界循环再生的,均不被认为是真正完全降解。

  4、生产过程

  目前大多数生产者,对可降解材料的使用,还有一堆问题有待大家解决。无论在印刷过程中还是在复合或制袋、成品仓储过程中,都需要我们去发现这类可降解包装同现有的石油基复合包装有多大的不同,或是有哪些需要我们注意的地方。目前还没有一个比较完善的控制体系或适用于大众化的标准可参考。

  五、结语

  目前对于可降解包装,客户比较关心的是它能否满足包装的性能要求;对于软包装生产企业而言,则要考虑哪些领域可以使用,可以使用的量是多少,因为可降解材料在短期内是可以有条件降解的。目前,可降解材料还没有形成成熟的供应链。因此,包装在未来几年时间内,可能是可回收再利用包装和可降解包装齐头并进。(袁胜远)

 
 
 

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