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包装材料的展开及生态化研讨
发布者:铝箔包装  发布时间:2012-8-16 0:00:55  阅读:950次 【字体:

摘要:本文从生态维护和可持续展开的视点,论说了展开生态包装资料的重要性和必要性,总述了当今国际生态资料的研讨情况,塑料生态包装,可食性包装,天然生物包装,纸包装,纳米塑料等,剖析了往后包装资料的展开研讨方向。
关键字:包装资料生态研讨纳米塑料

一、包装资料的展开

包装资料的初级阶段,可以追溯到人类有记载的前史之前,那时的包装资料取之于天然。今后人工包装资料的发生,如纸、玻璃、金属等为包装供给了更好的质料,包装的种类逐步多了起来,并被广为接受。

包装的真实鼓起,是从上世纪50年代发明晰人工组成资料——塑料开端。塑料具有质轻、经用、阻隔性、易成型、形状多样、资源和动力耗费少等长处,大量地代替了天然资源加工的包装资料,促进了新包装机械的呈现。可以说现代包装是跟着塑料工业的展开而展开起来的。六十年代是我国塑料制品工业由热固性塑料制品向热塑性塑料制品的转机时期。到后来七十到八十年代展开起来的复合包装资料,如铝塑复合资料、纸塑复合资料、塑与塑复合资料等,可代替金属、玻璃、纸等包装资料,进步了包装的阻隔性、结构性、印刷性,使包装更便利、更安全。尤其是在近几年PET、BOPP、尼龙膜、镀铝膜的出产,有力地推动了塑料包装资料的展开。如今新技能的展开促进了各种新式包装的呈现。

包装资料逐步在资料工业中占有了重要方位。据不完全统计,国际每年包装资料的出售额约为500亿美元,从业人员超越500万,占国民出产总值的1.5%~2.3%。

但是,包装运用寿数短、运用量大(如美国,每年发生的城市废物达1.5亿吨,其间1/3是包装抛弃物。日本城市每年固体抛弃物约为5000万吨,其间包装抛弃物为2100万吨)并且难以会集,对城市环境和人体构成严峻的损害。塑料薄膜因收回率低构成的白色污染、焚毁时放出损坏臭氧层的化学物质,对生态平衡的损坏等环境问题引起了社会的广泛注重。

生态包装发端于1987年联合国环境与展开委员会的“咱们一起的将来”文件,它是指对生态环境和人体安康无害、动力循环和资料再生运用,可促进持续展开的包装。生态资料所寻求的不仅仅是优异的运用功用,还恳求资料的制作、运用、抛弃直到再生的整个寿数周期中必须具有与生态环境的和谐共存性以及舒适性。从上世纪90年代至今,生态化包装资料有了极大展开。

二、生态化包装的研讨

1.塑料包装生态化

塑料包装具有许多长处,在包装资料中占有重要的方位。还塑料在包装抛弃物占有很大份额,约40%。其最大的缺陷是不易降解,构成污染。当前科研人员对新式塑料包装的开发,首要是生物降解塑料和化学降解塑料。

(1)生物降解塑料 抱负的生物解塑料是一种具有优秀运用功用、抛弃后可被环境微生物完全分化的高分子资料。纸是生物降解资料,而通常用的组成塑料对错降解高分子资料。生物降解塑料就是兼有纸的可降解性和组成塑料的高功用化的新式高分子资料。生物降解的高分子(大分子)资料,其降解机理曾经被证明:首要由细菌或其水解酶将高分子量的大分子分化成小分子量的碎片,然后进一步被细菌分化成二氧化碳和水等物质。可分为三类:

微生物发生的聚酯。属微生物发酵型大分子,它是运用微生物发生的酶将天然界中易于生物分化的聚酯类物解聚水解,再分化吸收组成高分子化合物,这些化合物富含微生物聚酯和微生物多糖等。为下降制作微生物聚酯的本钱,正在展开运用植物组成生物降解塑料的研讨。美国、日本先后运用基因工程技能,使一些植物在其枝叶上直接生长出可降解的聚酯,如美国密执安州立大学的研讨组将生物组成的微生物聚酯系统的遗传基因导入植物中,已成功地研宣布可组成的聚酯。

来自植物的天然高分子(淀粉、纤维素等)。国内外展开这种淀粉组成生物降解塑料的研讨十分热。美国的瓦那﹒兰巴特制药公司经过操作植物的遗传基因,局部操控淀粉大分子链的支化度,然后制作出以贱卖的淀粉为质料的生物降解塑料。该公司一向在推动药用淀粉胶囊的运用研讨并取得了成功。在此根底上他们还用淀粉和生物降解高分子的混合物开宣布了热塑性生物降解塑料,并以“NOVON”为品牌进行了商品化。

化学组成高分子。运用化学组成的生物降解塑料,如聚己内酯(PCL),1975年以来就开端被运用了,仅仅运用得很有限,听说埋入土壤12个月后可降解95%。PCL和淀粉共混料、PCL和PHBV共混料、PCL和尼龙6共混料都研宣布来了,以蛋白质、脲和多糖为根底的其他生物降解的聚酯也制作出来了,归于生物降解塑料。

(2)化学降解塑料 水溶性塑料包装薄膜作为一种新颖的绿色包装资料,在欧美、日本等国被广泛用于各种产物的包装,例如农药、化肥、颜料、染料、清洁剂、水处置剂、矿藏添加剂、洗涤剂、混凝土添加剂、摄影用化学试剂及园艺看护的化学试剂等。它的首要特色是:降解完全,降解的结尾产物是CO2和H2O,可完全处置包装抛弃物的处置问题;运用安全便利,防止运用者直接触摸被包装物,可用于对人体有害物品的包装;力学功用好,且可热封,热封强度较高;具有防伪功用,延伸优质产物的寿数周期。

水溶性包装薄膜的首要质料是低醇解度的聚乙烯醇,运用聚乙烯醇成膜性、水溶性及降解性,添加各种助剂,如外表活性剂、增塑剂、防粘剂等。就降解机理而言,聚乙烯醇具有水和生物两种降解特性,首要溶于水构成胶液进入土壤中,添加土壤的团粘化、透气性和保水性,稀奇合适于沙土改造。在土壤中的PVA可被土壤中别离的细菌——甲单细胞(Pseudomonas)的菌株分化。至少两种细菌组成的共生系统可降解聚乙烯醇:一种菌是聚乙烯醇的活性菌,另一种是发生PVA活性菌所需物质的菌。仲醇的氧化反响酶催化聚乙烯醇,然后水解酶堵截被氧化的PVA主链,进一步降解,结尾可降解为CO2和H2O。

水溶性薄膜有较好的包装特性及环保特性,因而已遭到发达国家广泛注重,有十分好的运用远景。例如日本、美国、法国等已大批量出产出售此类产物,像美国的W.T.P公司和C.C.I.P公司,法国的GREENSOL公司以及日本的组成化学公司等,其用户也是一些闻名的大公司,例如Bayet(拜耳)、Henkel(汉高)、Shell(壳牌)、Agr.Eva(艾格福)等大公司都已开端运用水溶性薄膜包装其产物。国内株洲工学院与广东肇庆方兴包装资料公司在中国包装总公司科技部的撑持下,联合研发开发了水溶性薄膜及出产设备已经过省部级判定,当前已投入出产,其产物正在走向商场。

其它生态塑料包装的研讨

a.开发轻量、薄膜型,优质塑料。为削减塑料包装抛弃物总量,各国活跃推广薄膜化,进步其质量。日本研宣布超韧超薄性PET薄膜,其厚度为0.5微米,用于精细电子元件的包装。芬兰开宣布一种OPA/PE复合薄膜,厚度削减了1/3,而其他功用不受影响。

b.开发可收回重复运用塑料。塑料包装资料若是可以重复运用,可以大大下降原资料的耗费以及对环境的污染。例如PET瓶的运用,PET瓶经破坏后从头吹制成新瓶,在物理、化学、归纳机械功用上简直没有什么改变。聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)比PET的耐热性更好,可以接受低酸性食物恳求的消毒条件,阻气性和防紫外线更好,可以代替玻璃瓶,可以重复运用,有很广的运用。

c.研发新式泡沫塑料。由于泡沫塑料饭盒及缓冲包装资料用料少,用量宏大,大家研讨新式泡沫塑料。如今较为抱负的有二氯甲烷发泡PS、PP、PET,用于食物和电子产物的包装。美国开发的高效无氟INSTAPACK聚氨酯发泡剂可以用很少的资料发泡,可以重复成型运用,简单处置。当前展开的高熔体强度聚丙烯(HMSPP),与聚丙烯均聚物可出产出发泡聚丙烯,可以比同功用的聚丙烯片材节约20%的质料,环境负载也下降了。

2.天然生物包装资料

运用天然生物资源开发包装资料具有环境负载低、资源丰厚等特色。充分运用竹、木屑、麻类、棉织物、柳条、芦苇、农作物秸秆、稻草和麦秸甲壳素等质料,扩展包装种类,进步技能含量已成为包装生态化方向之一。

例如,用稻草加工成稻草板,具有节能、保温、隔热、隔音等功用,透气性好,冲击强度高,且防水和抗震性显着高于传统资料制品;别的,稻草板用作包装资料,其单位质量是同体积纸板资料的1/10,具有显着的优势;国内开发了以稻草为质料的聚苯乙烯泡末餐盒代替品;蒲叶经过热定性、漂白、灭菌可以制作一次性包装,遭到国外进口商注重。

除了稻草外,国内还运用其它草浆为首要质料,开宣布一次性餐具专用纸板。它选用进步草浆质量的化学助剂优化运用技能,包管草浆挨近制作餐具纸板所需求的木浆的各项物理功用,外表又进行了合适于食物包装的加工处置,使制品具有抗热水、不渗漏、不分层、抗油及热封等功用。并且可以收回运用,出产书写纸。

天然甲壳素也是一种十分好的质料。每年全球生物组成的甲壳素高达数百亿吨,产值仅次于天然纤维素,是地球上第二大生物高分子资源。用甲壳素加工制备的包装资料,有杰出的透气功用,吸水保湿性也好。由于质料来自天然,无毒、无味、耐热,可以满意食物、清洁、医药等职业对包装资料的清洁恳求。该资料还具有较好的化学稳定性、耐光性、耐药性格、耐油脂性、耐有机溶液性、耐寒性等,其稳定性优于纸张。

3.可食性包装资料

包装对人体无害,可食用并具有必定强度,首要用于食物和药品包装,选用淀粉、蛋白质、植物纤维、甲壳素和其他天然物质为质料。

玉米蛋白质包装膜:可以在天然条件下很简单地分化成有机物,适用于油脂较重,浸透性强的高含油脂食物包装以及快餐业、油炸薯类食物、月饼出产等食物企业。玉米蛋白质包装膜首要用于快餐盒和其他带油食物的包装内层。该膜是纸与玉米蛋白质组成的包装资料,不会被油脂浸透。该包装资料远景宽广。不少大公司都看好这种新的环保资料。可口可乐公司在盐湖城冬奥会上用了50万只一次性杯子,全部是用玉米塑料制成的。这种杯子只需40天就在露天环境下不见得无影无踪。闻名的日本电器制作商索尼公司两年来一向用玉米做成的塑料纸包装MD盘。新包装与曩昔的包装相同漂亮,却不会发生“经久经用”的不良效果。化工产物出产巨子杜邦公司也加入到开发玉米塑料的部队中来,该公司的研讨还获得了美国动力部1900万美元的财务撑持。

大豆蛋白质可食性包装膜:用处广泛,适用于各种即食性食物。首要选用大豆提取豆粕后的剩下物质进行出产,质料来历宽广。稀奇是北方盛产大豆的区域更是原资料丰厚。由所以选用大豆制取豆粕后的剩下物,所以价钱极端廉价。该包装膜既能阻氧气进入,又能坚持水分,还能保证原味。这种可食性包装膜在食物出产工业里运用极广,绝大局部糖块、糕点均可选用,由于该包装具有保鲜功用,且原资料丰厚,所以有极好的工业远景。

壳聚糖可食性包装膜:这种可食性包装,处置了食物包装抛弃物与环保之间的对立,运用于糖块、果脯、保鲜蛋糕、月饼保鲜等方面。这种包装膜选用贝类提取物壳聚糖为首要质料,将壳聚糖与月桂酸连系在一起,生成均匀的可食薄膜,并且用该包装包装去皮的生果和生果片,也有很好的保鲜效果。这种包装资料所用的壳聚糖是贝类外壳经破坏后的加工产物。由于来自天然,对环境无污染,食用后对人体有弥补微量元素的成效,可谓是一种新式的环保食物包装。其不足之处是质料来历有限。

复合型可食包装膜:将异样配比的蛋白质、脂肪酸和淀粉组成在一起,生成异样物理性质的可食性薄膜。该产物可根据食物调整包装膜软、硬度,构成异样类型的内包装,在食物职业应具有宏大的商场。

4.新式纸包装

(1)纸包装薄膜研讨。开发高功用纸包装薄膜来代替食物包装中常用的塑料薄膜十分有远景。比方经防潮处置的玻璃纸可以用于食物、化妆品的包装。德国弗朗霍凡尔运用聚合物研讨所比来研发成功厚度仅几微米的高强度纸膜,具有抗撕裂、防潮、易于封口、可吹制成型、生物分化速度快等特色。

(2)蜂窝夹心纸板。是一种中间为天然蜂窝状纸芯,上下两边由纸板粘合而成,具有轻、强、刚、稳四大长处,有十分好的缓冲功用和机械强度,合适包装宝贵易损物品如玻璃仪器和精细仪器等。

三、生态包装开发的研讨方向

生态包装资料不仅是对包装资料出产商在出产上的一场大革命,并且得到国际的广泛注重,所以生态包装的研讨要从开发、描绘、出产、运用、抛弃等进程全程思索。

纳米塑料具有优异的物理力学功用,高强度、耐热性、好的光泽和透明度、高阻隔性、优秀的加工功用,属生态友爱型资料,可以用于食物、各种化学质料、有毒物质的包装

中国科学院化学研讨所/分子科学中间工程塑料国家重点实验室成功研发了聚酰胺(PA6和PA66)、聚脂(PET和PBT)、聚乙烯、聚苯乙烯、环氧树脂等一系列纳米塑料,并完成了局部纳米塑料的工业化出产。纳米复合资料在食物包装商场潜力宏大。如聚酰胺6纳米塑料(nc-PA6)制成的膜用切片,可以吹塑和挤出制备热缩肠衣膜、双向拉伸膜及复合膜,与一般PA6比较,具有更佳的阻隔性、力学功用和透明性。

一种运用纳米技能高效催化CO2组成的可降解塑料,已由中国科学研讨院广州化学研讨所研发成功。用CO2和环氧丙烷聚合而成的这种可降解塑料,可代替当前商场上广泛运用的快餐包装容器,既处置了CO2所招致的环境问题,又可防止塑料包装运用中发生的“白色污染”。

基因技能也是研讨的方向之一,运用进步的基因人工定向描绘拼接技能,可以让植物依照大家的描绘恳求长出各种形状、各种颜色的容器(乃至这些容器上还可按预先描绘长出各种斑纹和图画),比方各种奶、果汁、醋的外包装、各种一次性餐具的外包装能够就是从一种经过基因剪切再造玉米植株上直接长出来的,将来的药瓶能够是从一种经过基因改造技能发明的辣椒植株上直接采摘下来。
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