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    容器薄膜

    塑料包裝的新材料和發展趨勢

    September.3
    中國包裝…
      在世界塑料工業中,用量最大的是包裝用塑料,一般占塑料總用量的25%~40%。以塑料工業發達的日本為例,包裝用塑料占其塑料總消費的份額達到32.8%。據統計,近年來中國包裝用塑料已超過400萬噸,已占到塑料制品總產量的20%以上,塑料制品市場消費異常活躍,其中包裝用塑料制品是消費量最大的品種,年消費量達到700萬噸以上。有關方面預計,到2005年,我國在包裝材料領域將消耗塑料550萬噸,占總消費量的22%。
      一、&nbsp;包裝塑料新產品開發情況
      下面介紹的是三種在塑料包裝市場將舉足輕重的新型包裝塑料:
      1水溶性塑料包裝薄膜
      水溶性塑料包裝薄膜作為一種新穎的綠色包裝材料。主要原料是低醇解度的聚乙烯醇,利用聚乙烯醇成膜性、水溶性及降解性,添加各種助劑,如表面活性劑、增塑劑、防粘劑等。水溶性薄膜產品屬于綠色環保包裝材料,在歐美、日本等國均得到國家環保部門的認可。目前,國內外主要把生物耗氧量(BOD)及化學耗氧量(COD)作為環保的指標。日本有關部門測定聚乙烯醇生物耗氧量(BOD)比淀粉小得多,美國空氣產品公司把Airvol公司的PVA產品生物降解5天后可測得BOD的量低于最初BOD總量的1%。經過生物試驗證明聚乙烯醇既無毒,也不會阻止微生物的生長繁殖,對廢水處理和環境衛生沒有影響。有關部門微生物分解試驗研究也表明聚乙烯醇幾乎完全被分解,使COD降得很低。
      就降解機理而言,聚乙烯醇具有水和生物兩種降解特性,首先溶于水形成膠液滲入土壤中,增加土壤的團粘化、透氣性和保水性,特別適合于沙土改造。在土壤中的PVA可被土壤中分離的細菌——甲單細胞(Pseudomonas)的菌株分解。至少兩種細菌組成的共生體系可降解聚乙烯醇:一種菌是聚乙烯醇的活性菌,另一種是產生PVA活性菌所需物質的菌。仲醇的氧化反應酶催化聚乙烯醇,然后水解酶切斷被氧化的PVA主鏈,進一步降解,最終可降解為CO2和H2O。
      目前,國外主要有日本、美國、法國等生產銷售此類產品,像美國的WTP公司和CCIP公司,法國的GREENSOL公司以及日本的合成化學公司等,其用戶也是一些著名的大公司,例如Bayet(拜耳)、Henkel(漢高)、Shell(殼牌)、Agr. Eva(艾格福)等大公司都已開始使用水溶性薄膜包裝其產品。國內株洲工學院與廣東肇慶方興包裝材料公司在中國包裝總公司科技部的支持下,聯合研制開發了水溶性薄膜及生產設備已通過省部級鑒定,目前已投入生產,其產品正在走向市場。
      在國內,水溶性薄膜市場正在興起。據有關資料統計,我國每年需要水溶性包裝薄膜占塑料制品的20%,約達309萬噸,即便按占有市場5%計,則每年需求量也達15萬噸。目前PVA薄膜市場售價:美國產品為13~17萬元/噸,日本產品為20~25萬元/噸,國內產品銷售價僅為美國的40%,平均售價為6萬元/噸,因而在價格上具有很強的競爭力,應用前景一定十分廣闊。
      2氣相防銹塑料
      凡金屬制品都面臨著腐蝕問題,人們一直在為防腐而奮斗,也找到了各種防腐方法,如電鍍、浸涂、真空包裝、油漆、涂油等。但是,有些金屬產品不宜用上述方法,所以人們研究采用氣相防銹方法,對此,美國、日本、前蘇聯已研究20多年。氣相防銹塑料包裝在世界商品化流行則是近五年的事情。但國內研究成功并形成商品化生產的非常少。
      氣相防銹塑料包裝是一門新興技術,它將取代防銹油脂、防銹紙,用途非常廣泛。如武器的封存、精密儀器、電子儀表、電子器件、汽車部件、五金工具、軸承、燈具等,可能告別了涂油時代。它的原理是氣相防銹劑能在常溫常壓下直接氣化(升華),在封閉的環境中達到飽和蒸氣狀態,其分子吸附到金屬表面形成致密而透明的保護膜,防止金屬被腐蝕,而且防腐劑分子是氣體,無孔不入,不管金屬制品外形多么復雜,處處可得到防銹效果。
      氣相防銹塑料薄膜是氣相防銹劑與塑料結合的產物。在形容過程中,發現氣相防銹劑品種很多,且對不同的金屬有針對性的效果。在篩選過程中回避了有毒品種和亞硝酸鹽藥品,既高效又無毒。因市場上金屬產品多為金屬組件,因此要把對多種金屬有效防銹效果的藥品復配好是關鍵,并讓其能與塑料很好的熔合,使氣相防銹劑緩慢釋放,延長防銹期限。采用復合方法制成的塑料袋,外層高阻隔尼龍料使氣相防銹劑只能向袋內釋放而極少向袋外擴散,防止了散失。
      3聚丙烯發泡塑料
      聚丙烯(PP)樹脂具有原料來源豐富、質量輕、性能/價格比優越以及優良的耐熱性、耐化學腐蝕性、易于回收等特點,是世界上應用最廣、產量增長最快的樹脂之一。PD泡沫塑料主要品種有聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)和聚烯烴泡沫塑料三大類。PU發泡材料在發泡過程中存在對人體有害的異氰酸酯殘留物,且發泡材料無法回收利用;PS發泡制品由于不腐爛、難回收,對周圍環境造成“白色污染”。聯合國環保組織已決定2005年在全世界范圍內停止生產和使用發泡PS。而發泡PP制品因其良好的熱穩定性(最高使用溫度達130℃)和高溫下制品的尺寸穩定性,較高的韌性、拉伸強度和沖擊強度,適宜和柔順的表面,優異的微波適應性以及可降解性、環保性而倍受重視,成為PS的良好替代品。
      目前美國、日本、德國一些發達國家正在大力發展它,作為替代發泡PS的綠色包裝材料。美國威斯康星大學去年底成功地研究出一種新型彈性聚丙烯發泡塑料。它不僅具有發泡聚苯乙烯的諸多優點,還解決了聚苯乙烯的一些不足。這種彈性聚丙烯發泡塑料的生產方法是,先在丙烯分子聚合反應時加入金屬催化劑,使產生的聚丙烯分子以硬質和彈性兩種類型交替出現,形成嵌段聚合物,然后加入特殊的發泡劑進行發泡,從而得到具有彈性的聚丙烯發泡塑料。其硬質的分子鏈使材料具有一定的強度和穩定性,而彈性分子鏈則賦予材料堅韌和可撓曲的性能。
      包裝材料和加工方面的發展以及新型包裝設計,都有推行“輕量化”的趨勢,發泡塑料則更有助于塑料包裝的輕量化。現在微波爐和微波食品已進入人們的家庭生活,而交聯發泡PP片材熱成型的食品包裝容器的耐熱性高達130℃(而發泡PS僅為80℃),可以在微波爐中使用,而且耐沸水,高溫穩定性好,表面感覺舒適而且柔軟;其熱成型的盤子、碗等在低溫性能優于PE及PS,故作一次性包裝具有明顯的優勢。據不完全統計,我國目前每年消耗的一次性餐具約180億個。作為替代發泡PS的紙制餐具由于消耗大量木材必將帶來更大的環境危害。而PP在光、熱和氧的作用下很容易降解;在PP制品的制造過程中,如不加入抗氧劑等添加劑,PP制品會在陽光下15天左右老化降解碎化成粉粒狀。利用PP這一固有的特性,采用發泡PP片材制作的一次性餐具是比較理想的環保餐具。
      目前超級市場用各種果品、熟食品、半成品、凈菜托盤等預計需100億個。若這些一次性餐具和托盤有一半采用交聯PP發泡材料替代,則需要PP發泡片材15萬噸以上。此外,PP發泡片材也可用作計算機、照相機、玻璃器皿、精密制件以及易損件等物品的貼身包裝。由于可直接回收、質地柔軟不會損傷被包裝物表面,PP發泡材料在電器包裝領域中可以取代PS發泡材料。
      盡管發泡PS具有廣闊的市場前景,但發泡PP的生產及開發一直是世界各國研究的熱點。但由于PP的結晶化特性,發泡PP片材的生產技術難度較大,目前只有美國、日本、德國等國家能生產,而我國發泡PP的工業化生產仍處于空白。因此盡快研究開發出適應市場的發泡PP材料,實現其工業化生產,是當務之急。
      二、塑料包裝的發展趨勢
      1未來包裝市場將主要是塑料和紙的天下
      據美國Freedonid集團咨詢公司的專題研究報告,2006年美國包裝市場中,塑料消費將在17個分市場中超過紙,共消費490萬噸,表明2001-2006年間的年均增長率為16%。紙僅能在運輸袋和熟食品攜帶包裝市場上繼續保持優勢,而塑料在灌裝包裝薄膜和運輸桶那樣的硬質容器包裝上顯示出技術優點和方便性,塑料包裝易加工、生產線速度快增加了其競爭力。可重復使用的塑料運輸桶比纖維板包裝成本便宜,市場前景看好。硬質塑料容器適宜包裝干食品、谷子、大米,站立式塑料袋將取代折疊紙盒用于糖果包裝、鍍金屬膜和高阻隔性復合膜應用將擴大,另外軟料市場也將更多地采用塑料瓶,塑料在快餐食品包裝和零售市場包裝袋消費也顯示強勁的增長率。
      2可降解是大方向
      據統計,近年來中國包裝用塑料已超過400萬噸,已占到塑料制品總產量的20%以上,其中難以回收利用的一次性塑料包裝約占30%,每年產生的塑料包裝廢棄物約120萬噸。針對塑料包裝等,國家和各部門頒布了以下規章和法令:1996年國家頒布了《中華人民共和國固體廢棄物處理法》,對地膜及一次性包裝材料和制品明確確定,應當采用易回收利用材料;1998年,國家環保總局、建設部、鐵道部等聯合發布了《關于加強重點交通干線、流域及旅游景區塑料包裝廢棄物管理的若干意見》,主要內容是鐵路、車站、車內、長江及太湖等內河水域航運的船只上禁用EPS餐具等。
      可降解塑料既具有傳統塑料的功能和特性,又可在土壤和水中的微生物作用下,或通過陽光中紫外線的作用,在自然環境中分裂降解和還原,最終以無毒形式重新進入生態環境中,回歸大自然。可降解塑料一般分為生物降解塑料、光降解塑料和生物/光降解塑料。可降解塑料作為高科技產品和環保產品正成為當今世界矚目的研究開發熱點,而其中生物降解塑料保持塑料特性,即使用中的穩定性、各種應用性、易處理性以及經濟性;在降解方面利用生物系統使塑料分子鏈的主要成分發生斷裂,其在塑料材料領域中有著廣闊的前景。
      3硬包裝增長快于軟包裝
      美國咨詢公司Freedonia集團公司的兩個最新專題研究報告——“塑料容器”和“塑料薄膜”。預計,2001~2006年間美國便攜式塑料硬包裝需求增長比塑料軟包裝快得多。硬塑料容器市場年均增長率可達41%,但低于1996~2001年間的年均遞增5%的速率,其中瓶子需求增長最快,年均增長遞增43%,其次為桶類(年均增長35%)、軟管和各種蓋子(年均增長23%)。而2001~2006年間塑料薄膜需求年均增長率僅為26%,比前5年平均增長速度(16%)略有上升。按薄膜用樹脂分,則PP樹脂消費增長最快,年均增幅為45%,以下依次為:HDPE35%/年,LDPE/LLDPE34%,其他樹脂增幅僅為年均遞增09%。
      4塑料無菌包裝有市場
      隨著我國乳制品市場的迅速發展,對乳制品的處理技術、包裝要求也相應地提高了。目前我國市場上,“光明”、“伊利”、“三元”三個品牌銷量最大,上海“光明”為當前我國最大的乳品供應商,但其年銷售額卻只占市場的9%,大約15億元,其中主要原因就是鮮奶儲存包裝及輸送設備跟不上。市場急切盼望能夠有效延長貨架期,并保持產品風味、營養的包裝方法,采用塑料復合膜進行無菌包裝無疑是一種理想的選擇。食品無菌包裝是指將經過滅菌的食品(飲料、奶制品)在無菌環境中包裝,封閉在經過殺菌的容器中,以期在不加防腐劑、不經冷藏條件下得到較長的貨架壽命。也可以簡單地說,無菌包裝是先滅菌后包裝,非無菌包裝是先包裝后滅菌或者只包裝不滅菌。無菌包裝的主要優點是在保證無菌的條件下能最大限度的保留食品中原有的營養成分和風味,減少損失。因為它能較方便的使用超高溫瞬時殺菌方法來消毒包裝前的食品,而其他包裝方法則相當困難。
      由于無菌加工和包裝可使產品具有長保質期且無需冷藏,它有助于以較低的成本將高質量的液體食品運送至較遠的地方,不僅使生產商的食品生產過程更為合理化,還縮短了零售商的存儲過程,為消費者提供了更多便利和更多食物。因此近幾年無菌塑料袋包裝和無菌杯式塑料瓶包裝發展十分迅速,這種無菌袋包裝主要采用PET鍍鋁膜與PE復合,而無菌杯式包裝使用多層共擠片材PP/PE/EVA/PVDC/PS。目前,無菌包裝在我國乳制品中僅占10%,而發達國家占65%。國家已將液態奶無菌包裝列為最先開發項目,并斥資20億元扶持液態奶工業的發展。由此可見,我國液態奶無菌包裝具有極大的發展空間,市場前景光明。
      5塑料果蔬保鮮箱前景好
      塑料果蔬保鮮箱將成為十分理想的保鮮儲運設備。目前,市場上長途販運水果蔬菜的保鮮儲運箱絕大部分為竹簍、紙箱,甚至還有塑料編織袋。這些東西雖然價格不貴,但基本上都無法重復使用,比如竹簍裝水果,由于內壁不光滑,無法封塑料保鮮袋,就要墊好幾層紙,而紙本身就會吸收水果中的水分,造成水果中水分減少。如果用紙箱來包裝水果,特別像葡萄之類的軟水果,在長途運輸中經不起擠壓、損失十分慘重。反季節水果蔬菜的保鮮與儲運需要更加理想的果蔬保鮮箱。
      塑料果蔬保鮮箱采用塑料制成,有一定的硬度,而且有幾種不同的規格,不僅在儲存運輸過程中容易擺放,不浪費空間,而且還不容易擠壓,特別像葡萄、西紅柿之類的水果蔬菜,塑料保鮮箱可以說是最為理想的保鮮包裝了。由于塑料保鮮箱與竹簍、紙箱不同,它可以按照計量標準做出多種不同的規格,所以在計量時便相對準確。另外,還有利于反復回收利用,從這一點上講,還可以節約制造紙箱、竹簍的綠色資料,有利于環境保護。
      目前我國已成為世貿組織成員國,不但大洋彼岸的“洋水果蔬菜”會漂洋過海來我國,我國農民種植的優質水果蔬菜也會參與國際市場的競爭。因此,塑料保鮮包裝箱一定要采用國際標準來制造,樣式、色彩不但要有民族性,而且要有國際性。同時,應標明計量單位,一般以每箱20千克~40千克為宜,便于搬運,如果能制成折疊式,更利于重復使用。
      三、&nbsp;塑料包裝機械大有可為
      據專家預測,由于我國經濟宏觀面及微觀面形勢趨好,社會需求將會出現穩定增長局面,可望刺激塑料包裝消費增長。而塑料包裝制品的消費旺盛,必將推動塑料包裝機械業的技術進步與迅速發展。
      如在舉辦的中國國際包裝印刷機械及防偽技術展覽會上,小型PVC多功能制版印刷機就引起了人們的注意。傳統的印刷方式投資大、成本高、制版周期長,可印刷材料種類單一,不利于小批量生產;而這種新機器價格低廉,制版靈活,不受印數限制,特別適用于家庭個人小成本投資。用這種小型印刷機還可印制個性化名片、數碼彩照證卡等PVC材料的卡片。用PVC材料印刷的照片色彩艷麗,圖像清晰,防潮防水,而且無需底片,PVC的價格低廉,市場需求量較大,因此發展潛力很大。
      近年來,多層共擠吹塑機組也由于產品用途廣而受到歡迎。其中售價在10萬元/臺左右的下吹機組以其價格適中,性能優良受到青睞。這種機組可以使用PP、LDPE等原料,生產具有良好的密封、透明、蒸煮、保鮮、印刷等性能的包裝薄膜和復合包裝材料,可替代大部分CPP和BOPP薄膜材料,產品廣泛應用于食品、農副產品、醫藥、化工、日用品、軍用品的包裝。
      傳統的聚乙烯薄膜吹塑機組,大多數廠家都能生產,其產品主要用于農用產品,如農用地膜、滴灌軟管,也可用于牛奶等的包裝膜。這種機組適于LLDPE和HDPE、LDPE的共混原料,生產的薄膜成本低、厚度均勻、透明度高、塑化優良。
      用于生產各種顏色片材、成型各種敞開式薄壁容器制品的全自動高速吸塑成型機,采用PVC、PET、PP、PS、植絨片材、光解塑料等作為原料,能夠高速連續成型,并能在不停機的工作過程中實現各種程序動作的調整。產品可廣泛用于食品(作為蛋糕盒、餅食品內襯等)、醫藥、日用品、玩具、電器元件等包裝。

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