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我国塑料软包装绿色化的发展趋势

2021-08-18 来源:济宁机械信息网

我国塑料软包装绿色化的发展趋势

近年来,我国的塑料软包装工业得到了迅速的发展,同时也强有力地推动了食品、日化及医药等行业的进步,这些行业的进步反过来又进一步刺激了塑料软包装的市场需求。随着材料和加工技术的不断提高,凹印塑料软包装在许多领域正扮演着越来越重要的角色,人们生活已经离不开购物袋、商品袋、垃圾袋、冰箱保鲜袋;而工业品包装、家庭日用品包装、服装包装、药品包装也大量地采用塑料软包装。

绿色包装的内涵

关于绿色包装目前还没有一个完全统一的定义。一般说来,能够循环复用、再生利用或降解腐化,且在产品的整个生命周期中对人体及环境不造成公害的适度包装,称为绿色包装。绿色包装最重要的含义是保护环境,同时也兼具资源再生的意义。具体言之,它应具备以下涵义:

1、实行包装减量化

2、应易于重复利用或易于回收再生

3、废弃物可以降解腐化

4、材料对人体和生物应无毒无害

5、在包装产品的整个生命周期中,均不应对环境产生污染造成公害

根据绿色包装的上述要求,塑料软包装业不论是加工工艺还是材料选用,都正在经历着一场绿色化的深刻变革。

塑料软包装加工工艺过程的绿色化

1、凹印加工过程的绿色化

在凹印油墨中含有大量挥发性有机溶剂,几乎占到凹印油墨成分的50%。其中如二甲苯、甲苯、醋酸乙酯、丁酮等低沸点、高挥发性的溶剂含有的芳香烃既有毒又可燃,是环境污染的主要因素。另外,凹印速度极高,必须使用挥发性极强的快干油墨,还需靠电力或红外线加热进行外部干燥(凹印有干燥工序)才能满足印刷要求,因此废气排放量大,使凹印在所有印刷工艺的环保问题中尤为突出。印刷界的许多权威人士认为,除非采取切实可行的措施解决了凹印严重的污染问题,提高凹印的环境性能,否则凹版印刷将失去市场竞争力,最终被其它印刷技术所替代。

①减少有机溶剂对环境的影响

凹印加工过程中大量使用溶剂,是造成凹印塑料软包装业溶剂污染的重要原因。由凹印机和复合机内废气排放系统排放含溶剂的废气造成了环境的污染,同时溶剂在使用过程中的挥发也造成了室内污染和安全问题。

随着人们环境意识的增强,凹印所使用溶剂的环保问题已得到了广泛的重视。近年来,我们已经看到软包装行业及相关部门环保意识的加强,并从以下生产工艺和相关产品排放方面的改进反映出来:

◆整个印刷单元可实现全封闭,减少溶剂在车间内的扩散;

◆采用超声波凹印滚筒清洗系统,以减少溶剂的使用量。通过设置印版版滚筒清洗装置,在印刷结束时在机器上对印版版滚筒进行自动清洗,可有效防止油墨在版辊上干涸。这种清洗装置可完成印版版滚筒的大部分清洗工作,显著减少人工清洗工作量,对改善操作环境也有好处;

◆在凹印排放系统中通过溶剂回收处理等手段对溶剂进行治理以减少向空气中的溶剂排放;一些印刷厂为了使溶剂更便于回收,开始选用单一溶剂油墨。同时采用挥发溶剂浓度的爆炸下限控制系统,通过部分热气的循环,最大限度地节省干燥能耗;

◆减少溶剂排放。

为了减少溶剂的总体用量,开发适用于浅版的高浓度低粘度油墨是一个重要的研究方向。甚至不含溶剂的固体油墨也有可能推向市场。Siegwerk油墨公司的有关人士认为他们正在开发的HofTech油墨技术很有应用潜力。这种已获专利的HofTech油墨是一种不含溶剂的固体凹印油墨,在转移到印刷版辊上之前可立刻溶化,有望几年内推向市场。

②开发应用无苯化溶剂油墨和水性油墨,实现溶剂无苯化和水性凹印墨印刷。

现在,氯化聚合物油墨体被认为不适合环境保护的要求。这是因为氯化聚合物油墨在生产中挥发出的氯氟烃会破坏臭氧层。在油墨生产和印刷过程中,芳香族溶剂(甲苯)的使用会对工人的健康和安全产生危害。除此之外,在包装油墨中溶剂残留是另外一个需关注的重要问题。由于甲苯是慢干溶剂,极易残留在干燥油墨膜层中,会污染包装内的食品。 塑料凹印油墨生产正受到消防法、劳动安全法、卫生法等法规的制约,因此要积极开发和应用符合环保要求的绿色凹印油墨及水性油墨将成为一个必然趋势。

◆薄膜包装材料凹印油墨水性化。尽管水性凹印油墨作为甲苯类油墨的替代体系已引起许多关注,但包装薄膜印刷中的油墨水性化,时至今日仍未达到真正的实用阶段。从总体上看,水性凹印油墨迟迟得不到进一步普及的重要原因是印刷性能和质量仍达不到溶剂型凹版油墨的标准。这主要是由于水的表面张力较高,导致油墨难以润湿。如果要取得凹印溶剂墨的印刷速度和印刷质量,不但水性油墨本身需要先进的技术,而且凹印设备及印刷版辊也需要改进。例如,将槽深大约38-42微米腐蚀或雕刻版辊筒改变为槽深大约24-28微米激光制版版辊筒,还需要更有效、更强力的干燥设备以及必须使用耐腐蚀材料制造的印刷版辊、墨泵和刮刀等组件。这些改善需要相当大的投资。

◆开发应用凹版醇溶性复合塑料油墨

由于水性凹版油墨还不够全面替代甲苯类油墨,所以油墨行业一直在努力开发符合环境保护要求的醇溶油墨。醇溶油墨能够帮助我们解决甲苯类油墨对健康所产生的伤害和溶剂残留影响包装食品质量等问题。在欧洲和美国,这种发展已成为一种趋势。在亚洲,如新加坡、韩国等国家,甲苯类油墨正在被淘汰,将被醇溶凹版油墨所代替。醇溶性油墨现已在国内凹印行业得到了广泛应用,可以预见,不久的将来,醇溶油墨将占据中国软包装用油墨市场的主要份额。

凹版醇溶性复合塑料油墨具有低气味、不含苯等特点,这类环保油墨的产生必将提高凹印在包装印刷领域的竞争力。

2、复合加工过程的绿色化

①开发应用高固体含量、低粘度的复合粘合剂。以前的双组分聚氨酯粘合剂,其主剂的固体含量是35%或50%,现在已提高到75%或80%,固化剂的固体含量也由原来的75%提高到80%以上。目前使用高固含低粘度的粘合剂已成为干式复合粘合剂的一个重要发展方向。由于高固含低粘度的特点使得采用较高的工作固含量进行高速复合加工成为可能。

在相同的涂布量下使用高固含量的粘合剂,就可以有效减少溶剂的使用量,并有以下优点:

◆减少溶剂消耗;

◆减轻干燥负荷,提高生产效率,降低能耗;

◆降低残留溶剂。

但提高固含量也同时带来以下下些问题:

◆由于溶剂蒸发时粘度的急剧变化,粘合剂的均一涂布较为困难;

◆由于活化期短,容易引起堵版,难以保证均一的涂布量。而且也容易引起外观不良;

◆由于粘合剂的分子量较小(粘度较低),凝聚力较小,容易引起隧道效应等加工故障。目前国内一些粘合剂生产企业通过分子量和分子结构的调整,已生产出具有较高初粘力的高固体含量、低粘度产品。

②开发应用水溶性粘合剂。水溶性粘合剂的优点是以水代替有机溶剂,不存在燃烧炸的危险,没有对环境的污染和对操作人员的毒害,而且成本较低。但是,这种粘合剂的涂布性能较差,对复合基材的润湿性不佳(因为水的表面张力为72mN/m,而基材的表面张力大多数只有38mN/m左右),导致附着力不高。另外水的热容量大,这不但限制了生产速度,还提高了生产的成本,同时水蒸汽对设备还造成一定的腐蚀。这些因素在一定程度上限制了水性粘合剂的广泛使用。

③发展无溶剂复合工艺。无溶剂粘合剂基本上也是由双组分的聚氨酯粘合剂构成,其主剂和固化剂在室温下的粘度较高,但仍具有流动性,是半固态物质。当要进行复合时,主剂和固化剂按比例混合,放到具有加热保温功能的粘合剂盘里去,通过加热使粘度降低到适宜的程度,然后通过具有加热保温功能的网纹辊涂到基材上去。涂布后不必再经加热干燥就可以直接跟另一种基材进行复合。

无溶剂复合工艺不存在废气排放的问题,不需要庞大复杂的加热鼓风,废气排风装置,设备简单,能耗减少。无溶剂复合工艺流程简单,设备占地面积小,宜于降低成本,节省资源,保护环境,因此它将是未来复合工艺发展的主要方向。

近年来,随着我国产品质量和环保意识的加强,无溶剂复合越来越受到复合膜包装业内人士的青睐,国内已有多台溶剂复合机开始运行。目前大部分中低档的塑料软包装材料都可以用无溶剂粘合剂进行生产,但由于复合质量等因素制约,还不能完全取代干式复合工艺。

虽然粘合剂的发展终究要走向无溶剂化,但由于无溶剂型粘合剂需要专用的无溶剂复合机,设备投资较大,大范围推广还需要一个较长的时间。因此目前溶剂型氨酯粘合剂依然是市场上的主流产品。

④开发应用醇溶型聚氨酯粘合剂。在塑料软包装领域,目前开发出的非有机溶剂型粘合剂(包括无溶剂型和水性聚氨酯粘合剂等)还未完全达到溶剂型粘合剂的水平,因而溶剂型聚氨酯粘合剂仍将在较长时间内存在。醇溶性聚氨酯粘合剂由于其符合绿色环保要求,同时又具有双组分、溶剂型聚氨酯粘合剂的所有优点,将很快占领较大的市场份额。

聚氨酯粘合剂大部分用醋酸乙酯作稀释剂,而醇溶型聚氨酯粘合剂能够用乙醇来作稀释剂,乙醇与醋酸乙酯相比具有更低的毒性,并且在通常的情况下溶剂残留较少,同时乙醇价格便宜,可有效降低复合成本。另外醇溶型聚氨酯粘合剂与醇溶剂油墨相配合,对醇溶型油墨有着良好的相容性和粘接性能,同时因其可以常温熟化而省去了熟化费用。 (未完待续)

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