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容器薄膜

塑料包裝的新材料和發(fā)展趨勢

September.3
中國包裝…
　　在世界塑料工業(yè)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(yè)發(fā)達(dá)的日本為例，包裝用塑料占其塑料總消費(fèi)的份額達(dá)到32.8％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(chǎn)量的20％以上，塑料制品市場消費(fèi)異常活躍，其中包裝用塑料制品是消費(fèi)量最大的品種，年消費(fèi)量達(dá)到700萬噸以上。有關(guān)方面預(yù)計(jì)，到2005年，我國在包裝材料領(lǐng)域?qū)⑾乃芰?50萬噸，占總消費(fèi)量的22％。
　　一、 包裝塑料新產(chǎn)品開發(fā)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(chǎn)品屬于綠色環(huán)保包裝材料，在歐美、日本等國均得到國家環(huán)保部門的認(rèn)可。目前，國內(nèi)外主要把生物耗氧量(BOD)及化學(xué)耗氧量(COD)作為環(huán)保的指標(biāo)。日本有關(guān)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(chǎn)品公司把Airvol公司的PVA產(chǎn)品生物降解5天后可測得BOD的量低于最初BOD總量的1％。經(jīng)過生物試驗(yàn)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(huán)境衛(wèi)生沒有影響。有關(guān)部門微生物分解試驗(yàn)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(jī)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(tuán)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(xì)菌——甲單細(xì)胞(Pseudomonas)的菌株分解。至少兩種細(xì)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(chǎn)生PVA活性菌所需物質(zhì)的菌。仲醇的氧化反應(yīng)酶催化聚乙烯醇，然后水解酶切斷被氧化的PVA主鏈，進(jìn)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(chǎn)銷售此類產(chǎn)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(xué)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(chǎn)品。國內(nèi)株洲工學(xué)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(lián)合研制開發(fā)了水溶性薄膜及生產(chǎn)設(shè)備已通過省部級鑒定，目前已投入生產(chǎn)，其產(chǎn)品正在走向市場。
　　在國內(nèi)，水溶性薄膜市場正在興起。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國每年需要水溶性包裝薄膜占塑料制品的20％，約達(dá)309萬噸，即便按占有市場5％計(jì)，則每年需求量也達(dá)15萬噸。目前PVA薄膜市場售價(jià)：美國產(chǎn)品為13～17萬元/噸，日本產(chǎn)品為20～25萬元/噸，國內(nèi)產(chǎn)品銷售價(jià)僅為美國的40％，平均售價(jià)為6萬元/噸，因而在價(jià)格上具有很強(qiáng)的競爭力，應(yīng)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(chǎn)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(lián)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(nèi)研究成功并形成商品化生產(chǎn)的非常少。
　　氣相防銹塑料包裝是一門新興技術(shù)，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(shí)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(huán)境中達(dá)到飽和蒸氣狀態(tài)，其分子吸附到金屬表面形成致密而透明的保護(hù)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(fù)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(jié)合的產(chǎn)物。在形容過程中，發(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(fù)配好是關(guān)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(fù)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(nèi)釋放而極少向袋外擴(kuò)散，防止了散失。
　　3聚丙烯發(fā)泡塑料
　　聚丙烯(PP)樹脂具有原料來源豐富、質(zhì)量輕、性能/價(jià)格比優(yōu)越以及優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、易于回收等特點(diǎn)，是世界上應(yīng)用最廣、產(chǎn)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(fā)泡材料在發(fā)泡過程中存在對人體有害的異氰酸酯殘留物，且發(fā)泡材料無法回收利用；PS發(fā)泡制品由于不腐爛、難回收，對周圍環(huán)境造成“白色污染”。聯(lián)合國環(huán)保組織已決定2005年在全世界范圍內(nèi)停止生產(chǎn)和使用發(fā)泡PS。而發(fā)泡PP制品因其良好的熱穩(wěn)定性(最高使用溫度達(dá)130℃)和高溫下制品的尺寸穩(wěn)定性，較高的韌性、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，適宜和柔順的表面，優(yōu)異的微波適應(yīng)性以及可降解性、環(huán)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(fā)達(dá)國家正在大力發(fā)展它，作為替代發(fā)泡PS的綠色包裝材料。美國威斯康星大學(xué)去年底成功地研究出一種新型彈性聚丙烯發(fā)泡塑料。它不僅具有發(fā)泡聚苯乙烯的諸多優(yōu)點(diǎn)，還解決了聚苯乙烯的一些不足。這種彈性聚丙烯發(fā)泡塑料的生產(chǎn)方法是，先在丙烯分子聚合反應(yīng)時(shí)加入金屬催化劑，使產(chǎn)生的聚丙烯分子以硬質(zhì)和彈性兩種類型交替出現(xiàn)，形成嵌段聚合物，然后加入特殊的發(fā)泡劑進(jìn)行發(fā)泡，從而得到具有彈性的聚丙烯發(fā)泡塑料。其硬質(zhì)的分子鏈?zhǔn)共牧暇哂幸欢ǖ膹?qiáng)度和穩(wěn)定性，而彈性分子鏈則賦予材料堅(jiān)韌和可撓曲的性能。
　　包裝材料和加工方面的發(fā)展以及新型包裝設(shè)計(jì)，都有推行“輕量化”的趨勢，發(fā)泡塑料則更有助于塑料包裝的輕量化?，F(xiàn)在微波爐和微波食品已進(jìn)入人們的家庭生活，而交聯(lián)發(fā)泡PP片材熱成型的食品包裝容器的耐熱性高達(dá)130℃(而發(fā)泡PS僅為80℃)，可以在微波爐中使用，而且耐沸水，高溫穩(wěn)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(yōu)于PE及PS，故作一次性包裝具有明顯的優(yōu)勢。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國目前每年消耗的一次性餐具約180億個。作為替代發(fā)泡PS的紙制餐具由于消耗大量木材必將帶來更大的環(huán)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(fā)泡PP片材制作的一次性餐具是比較理想的環(huán)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(yù)計(jì)需100億個。若這些一次性餐具和托盤有一半采用交聯(lián)PP發(fā)泡材料替代，則需要PP發(fā)泡片材15萬噸以上。此外，PP發(fā)泡片材也可用作計(jì)算機(jī)、照相機(jī)、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(zhì)地柔軟不會損傷被包裝物表面，PP發(fā)泡材料在電器包裝領(lǐng)域中可以取代PS發(fā)泡材料。
　　盡管發(fā)泡PS具有廣闊的市場前景，但發(fā)泡PP的生產(chǎn)及開發(fā)一直是世界各國研究的熱點(diǎn)。但由于PP的結(jié)晶化特性，發(fā)泡PP片材的生產(chǎn)技術(shù)難度較大，目前只有美國、日本、德國等國家能生產(chǎn)，而我國發(fā)泡PP的工業(yè)化生產(chǎn)仍處于空白。因此盡快研究開發(fā)出適應(yīng)市場的發(fā)泡PP材料，實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化生產(chǎn)，是當(dāng)務(wù)之急。
　　二、塑料包裝的發(fā)展趨勢
　　1未來包裝市場將主要是塑料和紙的天下
　　據(jù)美國Freedonid集團(tuán)咨詢公司的專題研究報(bào)告，2006年美國包裝市場中，塑料消費(fèi)將在17個分市場中超過紙，共消費(fèi)490萬噸，表明2001－2006年間的年均增長率為16％。紙僅能在運(yùn)輸袋和熟食品攜帶包裝市場上繼續(xù)保持優(yōu)勢，而塑料在灌裝包裝薄膜和運(yùn)輸桶那樣的硬質(zhì)容器包裝上顯示出技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和方便性，塑料包裝易加工、生產(chǎn)線速度快增加了其競爭力。可重復(fù)使用的塑料運(yùn)輸桶比纖維板包裝成本便宜，市場前景看好。硬質(zhì)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(fù)合膜應(yīng)用將擴(kuò)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(fèi)也顯示強(qiáng)勁的增長率。
　　2可降解是大方向
　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(chǎn)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(chǎn)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(guī)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(yīng)當(dāng)采用易回收利用材料；1998年，國家環(huán)?？偩?、建設(shè)部、鐵道部等聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)重點(diǎn)交通干線、流域及旅游景區(qū)塑料包裝廢棄物管理的若干意見》，主要內(nèi)容是鐵路、車站、車內(nèi)、長江及太湖等內(nèi)河水域航運(yùn)的船只上禁用EPS餐具等。
　　可降解塑料既具有傳統(tǒng)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(huán)境中分裂降解和還原，最終以無毒形式重新進(jìn)入生態(tài)環(huán)境中，回歸大自然?？山到馑芰弦话惴譃樯锝到馑芰?、光降解塑料和生物/光降解塑料。可降解塑料作為高科技產(chǎn)品和環(huán)保產(chǎn)品正成為當(dāng)今世界矚目的研究開發(fā)熱點(diǎn)，而其中生物降解塑料保持塑料特性，即使用中的穩(wěn)定性、各種應(yīng)用性、易處理性以及經(jīng)濟(jì)性；在降解方面利用生物系統(tǒng)使塑料分子鏈的主要成分發(fā)生斷裂，其在塑料材料領(lǐng)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(tuán)公司的兩個最新專題研究報(bào)告——“塑料容器”和“塑料薄膜”。預(yù)計(jì)，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(dá)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(fèi)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(fā)展，對乳制品的處理技術(shù)、包裝要求也相應(yīng)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?！肮饷鳌睘楫?dāng)前我國最大的乳品供應(yīng)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(shè)備跟不上。市場急切盼望能夠有效延長貨架期，并保持產(chǎn)品風(fēng)味、營養(yǎng)的包裝方法，采用塑料復(fù)合膜進(jìn)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(jīng)過滅菌的食品(飲料、奶制品)在無菌環(huán)境中包裝，封閉在經(jīng)過殺菌的容器中，以期在不加防腐劑、不經(jīng)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(yōu)點(diǎn)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(yǎng)成分和風(fēng)味，減少損失。因?yàn)樗茌^方便的使用超高溫瞬時(shí)殺菌方法來消毒包裝前的食品，而其他包裝方法則相當(dāng)困難。
　　由于無菌加工和包裝可使產(chǎn)品具有長保質(zhì)期且無需冷藏，它有助于以較低的成本將高質(zhì)量的液體食品運(yùn)送至較遠(yuǎn)的地方，不僅使生產(chǎn)商的食品生產(chǎn)過程更為合理化，還縮短了零售商的存儲過程，為消費(fèi)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(fā)展十分迅速，這種無菌袋包裝主要采用PET鍍鋁膜與PE復(fù)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(fā)達(dá)國家占65％。國家已將液態(tài)奶無菌包裝列為最先開發(fā)項(xiàng)目，并斥資20億元扶持液態(tài)奶工業(yè)的發(fā)展。由此可見，我國液態(tài)奶無菌包裝具有極大的發(fā)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(yùn)設(shè)備。目前，市場上長途販運(yùn)水果蔬菜的保鮮儲運(yùn)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(jià)格不貴，但基本上都無法重復(fù)使用，比如竹簍裝水果，由于內(nèi)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(yùn)輸中經(jīng)不起擠壓、損失十分慘重。反季節(jié)水果蔬菜的保鮮與儲運(yùn)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(guī)格，不僅在儲存運(yùn)輸過程中容易擺放，不浪費(fèi)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(jì)量標(biāo)準(zhǔn)做出多種不同的規(guī)格，所以在計(jì)量時(shí)便相對準(zhǔn)確。另外，還有利于反復(fù)回收利用，從這一點(diǎn)上講，還可以節(jié)約制造紙箱、竹簍的綠色資料，有利于環(huán)境保護(hù)。
　　目前我國已成為世貿(mào)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(nóng)民種植的優(yōu)質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)來制造，樣式、色彩不但要有民族性，而且要有國際性。同時(shí)，應(yīng)標(biāo)明計(jì)量單位，一般以每箱20千克～40千克為宜，便于搬運(yùn)，如果能制成折疊式，更利于重復(fù)使用。
　　三、 塑料包裝機(jī)械大有可為
　　據(jù)專家預(yù)測，由于我國經(jīng)濟(jì)宏觀面及微觀面形勢趨好，社會需求將會出現(xiàn)穩(wěn)定增長局面，可望刺激塑料包裝消費(fèi)增長。而塑料包裝制品的消費(fèi)旺盛，必將推動塑料包裝機(jī)械業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與迅速發(fā)展。
　　如在舉辦的中國國際包裝印刷機(jī)械及防偽技術(shù)展覽會上，小型PVC多功能制版印刷機(jī)就引起了人們的注意。傳統(tǒng)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(chǎn)；而這種新機(jī)器價(jià)格低廉，制版靈活，不受印數(shù)限制，特別適用于家庭個人小成本投資。用這種小型印刷機(jī)還可印制個性化名片、數(shù)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(jià)格低廉，市場需求量較大，因此發(fā)展?jié)摿艽蟆?br> 　　近年來，多層共擠吹塑機(jī)組也由于產(chǎn)品用途廣而受到歡迎。其中售價(jià)在10萬元/臺左右的下吹機(jī)組以其價(jià)格適中，性能優(yōu)良受到青睞。這種機(jī)組可以使用PP、LDPE等原料，生產(chǎn)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(fù)合包裝材料，可替代大部分CPP和BOPP薄膜材料，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于食品、農(nóng)副產(chǎn)品、醫(yī)藥、化工、日用品、軍用品的包裝。
　　傳統(tǒng)的聚乙烯薄膜吹塑機(jī)組，大多數(shù)廠家都能生產(chǎn)，其產(chǎn)品主要用于農(nóng)用產(chǎn)品，如農(nóng)用地膜、滴灌軟管，也可用于牛奶等的包裝膜。這種機(jī)組適于LLDPE和HDPE、LDPE的共混原料，生產(chǎn)的薄膜成本低、厚度均勻、透明度高、塑化優(yōu)良。
　　用于生產(chǎn)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(jī)，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(xù)成型，并能在不停機(jī)的工作過程中實(shí)現(xiàn)各種程序動作的調(diào)整。產(chǎn)品可廣泛用于食品(作為蛋糕盒、餅食品內(nèi)襯等)、醫(yī)藥、日用品、玩具、電器元件等包裝。

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