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现代包装科技之生态包装


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    一、生态包装的产生和发展

    漫天飞舞的白色垃圾,城市一角堆放的生活废弃物,严重影响了城市的环境卫生,引起了广泛的关注,清理废弃物已经不再是环保部门的责任,而是全人类应该广泛关注、深入思考的问题。人口、环境、资源是影响人类社会发展的三大要素,现代包装工业是涉及人口、环境、资源 三大要素最密切的工业部门之一。2005 年 6 月,胡锦涛同志在全国人口、环境、资源座谈会上明确指出:积极开展国际环境纸箱印刷管理体系认证和推行环境标志产品,对促进对外贸易和商品包装的发展是十分重要的。

    现代包装工业对人类社会的影响日益加深,特别是20世纪70年代以后,由于世界包装工业高速发展,造成的环境恶化、资源匮乏、能源短缺等世界性难题,不仅阻碍了世界经济的可持续发展,也危及到了人类的生存安全;城乡垃圾和包装废弃物问题已广泛引起人们关注。权威资料表明:包装废弃物的多少与国家工业发达、生活水平的高低密切相关。通常一个国家(地区)或城市的发达程度可以用其城市垃圾中包装废弃物所占比例表示。

    生态包装最早在欧洲国家兴起,“国际地球之友”荷兰分部为了推广荷兰在包装运动中取得的成功经验,编写了有关商品包装环境友好的报告,并由此建立了可持续包装行动网(SPAN Europe)。SPAN是由欧洲27个国家55个集团组成的网络,组建目的是在各国开展对环境负效应最小的生态包装应用活动。1972年6月5日召开的联合国人类环境会议,由 120 多个国家签发的《环境宣言》引发了一场世界性的绿色革命,维护生态的绿色包装成为主力军。国际标准化组织ISO、“绿色和平国际”(GP)和“国际品牌联盟”(IBF)等国际组织也一贯强调产品包装废弃材料的再生资源利用。生态包装的概念正开始转化为实际的环保产品。据最新报道,我国环境标志产品也有1000多种,2005年产值超过500 亿元,包装企业正朝着“一多三少”(多产出、 少投入、少消耗、少污染)的方向努力。

    绿色包装标识也逐步被世界各国所采用,绿色包装标志亦称环境标志、生态标志,是由政府部门或公共、行业团体组织依据一定的环境标准,向有关厂家颁布证书,证明其产品的生产,使用及处置过程全部符合环保要求,对环境无害或危害极少,同时有利于资源的再生和回收利用。1975年,世界上第一个绿色包装的“绿色”标识在德国问世。世界第一个绿色包装的“绿点”标识是由绿色箭头和白色箭头组成的圆形图案,上方文字由德文DERGRNEPONKT组成,意为“绿点”。

    从此之后,世界各国都相继制定和实行产品包装的环境标识。如加拿大的“枫叶标志”,日本的“爱护地球”,美国的“自然友好”和证书制度,中国的“环境标志”、欧共体的“欧洲之花”,丹麦、芬兰、瑞典、挪威等北欧诸国的“白天鹅”等。伴随着各国环境标识的制定使用,世界各国的包装行业也朝着正规化、环保化的方向发展。一些国家的生态标志如图1所示:

    二、生态包装的概念及纸箱印刷设计(佛山纸箱印刷纸盒纸箱印刷设计)

    生态包装又称为可持续包装,是指为了节约包装材料资源、减少包装废弃物、可再使用、再循环的商品包装,包括对环境和人体健康无害的包装材料、具备生物降解性的塑料包装、可再回收使用的玻璃容器等。它有三个方面的含义:

    一是生产制造材料时对环境资源耗费要少;

    二是保证材料在生产使用中要有良好的综合性能;

    三是材料使用完毕废弃后可以回收再利用或对环境污染要小。

    同时生态包装的原则我们可概括为4R1D原则:(1)包装减量化原则(Reduce),即包装在满足保护、方便、销售等功能的条件下,应该用量最少;(2)可重复利用原则(Reuse),即不轻易废弃可以再利用的制品;(3)可回收再生原则(Recycle),即把废弃的包装制品进行回收处理,再利用;(4)产生新价值原则(Recover),即利用焚烧来获取能源和燃料;(5)可降解化原则(Degradable),即包装要易于自然降解,且对人体和生物无毒无害。

    而在现实中,包装纸箱印刷设计一般将注意力放在包装本身,主要考虑包装对于商品的保护功能、有关信息的传达以及商品竞争力的提升。这种做法是不全面的,生态包装要求纸箱印刷设计师把目光扩展至包装的整个生命周期即包装材料的生产、包装容器加工、包装制品的销售直至回收的各个阶段,并对生命周期各阶段作统筹的思考,力求包装在每个生命周期阶段都能符合生态学的要求,以利于可持续发展。生态包装纸箱印刷设计的过程如图2所示:

    三、生态包装材料

    生态包装材料是生态材料领域中的“小字辈”,但涉及的内容非常广泛。它包括天然材料、金属材料、非金属材料、高分子材料以及复合材料等。由于包装材料的生态循环周期很短,这引起了材料专家的关注,一些发达国家对生态包装材料的研究做了大量的工作。

    近年来,专家们通过探寻包装材料引起生态环境变化的规律,开发能保护生态环境的包装材料,研究可循环性的塑料包装材料自分解和降解理论,为研究开发无污染的包装材料的生产纸箱印刷方法、加工纸箱印刷工艺和制造提供了理论依据。专家提出,要从环境角度出发,重新评价和研究已有的包装材料体系的合理性,以及包装材料的物化性能和特殊功能。这就要求重新考虑包装材料的构成组分、加工纸箱印刷工艺、物化性能和主要用途。

    下面介绍几种有发展前途的生态包装材料及其开发研究方向。

    1.玉米淀粉树脂——前景看好

    这种树脂是以玉米为原料,经过塑化而成。用它制成的包装材料可以通过燃烧,生化分解和昆虫吃食等方式处理掉,从而免除白色污染的危害。据悉,台湾每吨玉米树脂生产的塑料数量已和用塑料粒生产的数量相差无几。据台湾塑料行业人士统计,全球每年约生产塑料制品1亿吨,其中一次性包装材料3000万吨,解决这些材料造成的污染要花费很大的社会成本。如若玉米树脂能成功取代其中的一部分包装用塑料,估计每年将有约100亿美元的市场。

    2.可降解塑料包装——潜力无限

    降解塑料包装无论在农业、日化、医用、食品等领域都具有较大的市场潜力。2000年中国塑料包装产量为300多万吨,其中难于回收的一次性塑料包装占30%左右,产生的塑料垃圾达100多万吨,塑料地膜产量40多万吨,一次性日杂用品仅正宗产品约40多万吨,产生的塑料垃圾近200万吨。因此,降解塑料物资前景广阔深远。目前,可降解塑料的研究已有一定的成果。

    (1)生物降解塑料 理想的生物降解塑料是一种具有优良使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解的高分子材料。

    纸是生物降解材料,而通常用的合成塑料是非降解高分子材料。生物降解塑料就是兼有纸的可降解性和合成塑料的高性能化的新型高分子材料。生物降解的高分子(大分子)材料,其降解机理已经被证实:主要由细菌或其水解酶将高分子量的大分子分解成小分子量的碎片,然后进一步被细菌分解成二氧化碳和水等物质。可分为三类:微生物产生的聚酯。属微生物发酵型大分子,它是利用微生物产生的酶将自然界中易于生物分解的聚酯类物解聚水解,再分解吸收合成高分子化合物,这些化合物含有微生物聚酯和微生物多糖等。

    来自植物的天然高分子(淀粉、纤维素等)。国内外开展这种淀粉合成生物降解塑料的研究非常火热。美国的瓦那.兰巴特制药公司通过操作植物的遗传基因,部分控制淀粉大分子链的支化度,从而制造出以廉价的淀粉为原料的生物降解塑料。

    化学合成高分子。利用化学合成的生物降解塑料,如聚己内酯(PCL),1975年以来就开始被使用了,只是使用得很有限,据说埋入土壤12个月后可降解95%。PCL和淀粉共混料、PCL和PHBV共混料、PCL和尼龙共混料都研制出来了,以蛋白质、脲和多糖为基础的其他生物降解的聚酯也制造出来了。

    (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材料,在欧美、日本等国被广泛用于各种产品的包装,例如农药、化肥、颜料、染料、清洁剂、水处理剂、矿物添加剂、洗涤剂、混凝土添加剂、摄影用化学试剂及园艺护理的化学试剂等。它的主要特点是:降解彻底,降解的最终产物是CO2和H2O,可彻底解决包装废弃物的处理问题;使用安全方便,避免使用者直接接触被包装物,可用于对人体有害物品的包装;力学性能好,且可热封,热封强度较高;具有防伪功能,能延长优质产品的寿命周期。

    水溶性包装薄膜的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,添加各种助剂,如表面活性剂、增塑剂、防粘剂等。

    水溶性薄膜有较好的包装特性及环保特性,因此已受到发达国家广泛重视,有非常好的应用前景。例如日本、美国、法国等已大批量生产销售此类产品,像美国的W.T.P公司和C.C.I.P公司,法国的GREENSOL公司以及日本的合成化学公司等。国内株洲工学院与广东肇庆方兴包装材料公司在中国包装总公司科技部的支持下,联合研制开发了水溶性薄膜及生产设备已通过省部级鉴定,目前已投入生产,其产品正在走向市场。

    3.生态包装开发的研究方向

    普通包装材料向生态包装材料的转变是意义深刻的纸箱印刷技术革命。目前,纳米纸箱印刷技术生物基因纸箱印刷技术也开始应用于生态包装中。

    纳米塑料具有优异的物理力学性能,高强度、耐热性、好的光泽和透明度、高阻隔性、优良的加工性能,属生态友好型材料,可以用于食品、各种化学原料、有毒物质的包装。

    一种利用纳米纸箱印刷技术高效催化CO2合成的可降解塑料,已由中国科学研究院广州化学研究所研制成功。用CO2和环氧丙烷聚合而成的这种可降解塑料,可替代目前市场上广泛使用的快餐包装容器,既解决了CO2所导致的环境问题,又可避免塑料包装使用中产生的“白色污染”。

    基因纸箱印刷技术也是研究的方向之一,利用先进的基因人工定向纸箱印刷设计拼接纸箱印刷技术,可以让植物按照人们的纸箱印刷设计要求长出各种形状、各种色彩的容器(甚至这些容器上还可按预先纸箱印刷设计长出各种花纹和图案),比如各种奶、果汁、醋的外包装、各种一次性餐具的外包装可从一种通过基因剪切再造玉米植株上直接长出来,未来的药瓶可能是从一种通过基因改造纸箱印刷技术创造的辣椒植株上直接采摘下来。


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