陳 宇 ，張春輝 *，崔 正 ，孫同兵

（1.北京華騰新材料股份有限公司，北京 100084；2.食品用包裝材料安全溯源技術(shù)公共服務(wù)國家級(jí)中小企業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)，北京 100084；3.石油和化工行業(yè)食品包裝用高性能膠粘劑工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100084；4.中國輕工業(yè)食品包裝安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084）

0 前言

復(fù)合塑料軟包裝是基于塑料復(fù)合膜制造的各種個(gè)性化、差異化的包裝制品， 因其材料的多樣化及組合的靈活性，應(yīng)用性能不斷完善提升，廣泛用于食品、日化、醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。復(fù)合膜泛指將2種或2種以上的薄膜復(fù)合而成的柔性材料，通過引入不同材料實(shí)現(xiàn)阻隔保鮮保質(zhì)、耐穿刺保護(hù)等功能，具有印刷招徠、提示消費(fèi)、標(biāo)識(shí)等特點(diǎn)。

1964年起，我國塑料軟包裝產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)從無到有、從小到大、從大到強(qiáng)、從強(qiáng)到精的60年高速發(fā)展。中國作為世界包裝制造和消費(fèi)大國，塑料包裝在包裝產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值中的占比已超過30 %[1]，薄膜包裝又占到塑料包裝產(chǎn)值的30 %。2021年，全國塑料薄膜包裝材料營業(yè)收入達(dá)3 514.68億元，占塑料包裝行業(yè)營業(yè)收入的29.19 %，同比增長18.43 %。持續(xù)增長的全球塑料軟包裝市場(chǎng)需求，對(duì)包裝材料從量和質(zhì)兩方面提出了更高更新要求。

1 面臨的挑戰(zhàn)

面臨商業(yè)模式多樣化、招徠消費(fèi)關(guān)注的多變性、包裝異型化、阻隔保鮮、印刷的精美度、食藥安全衛(wèi)生等諸多要求，塑料軟包裝不僅要承受各類內(nèi)容物的苛刻化學(xué)環(huán)境，同時(shí)還要適應(yīng)加工或輔助加工的物理環(huán)境（熱、光、機(jī)械力等）以及安全、衛(wèi)生、清潔生產(chǎn)、環(huán)保帶來的挑戰(zhàn)。塑料軟包裝使用方式近乎一次性，消費(fèi)后被簡(jiǎn)單歸類為其他垃圾，多層異材結(jié)構(gòu)難分離、印刷油墨及復(fù)合膠難去除、難清洗，因此塑料復(fù)合軟包裝同樣面臨消費(fèi)后的廢棄包裝難分揀難回收、難再生、難循環(huán)問題。因此，塑料軟包裝從源頭、加工過程、末端處置等制造環(huán)節(jié)到各種差異化的應(yīng)用環(huán)節(jié)直到消費(fèi)后的再生與循環(huán)利用環(huán)節(jié)都面臨著由內(nèi)而外的挑戰(zhàn)，應(yīng)對(duì)之策唯有針對(duì)性的技術(shù)創(chuàng)新。

1.1 包裝內(nèi)容物帶來的壓力

中國多風(fēng)味食品，軟包裝內(nèi)容物千奇百怪，既有中性的常規(guī)物質(zhì)，也有酸堿物質(zhì)，更有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能各異的添加劑。包裝內(nèi)的化學(xué)環(huán)境差異巨大。預(yù)制食品、配方食品、麻辣鮮香的風(fēng)味食品中保鮮劑、增味劑、日化產(chǎn)品中的添加劑、農(nóng)化產(chǎn)品助劑等小分子組分不斷滲透遷移、侵蝕復(fù)合界面，導(dǎo)致脫層破包。遷移物附著熱封面導(dǎo)致熱封溫度上升，強(qiáng)度下降，遷移物進(jìn)入食品等內(nèi)容物發(fā)生化學(xué)變化，產(chǎn)生致癌致畸物，如乙基麥芽酚、酸、堿化合物、初級(jí)芳香胺等，對(duì)于塑料軟包裝的阻隔性能提出了更高的要求。

為方便居家和旅行食用，很多加工食品采用撕開即食的獨(dú)立小包裝，衛(wèi)生要求高，消毒滅菌的方式多樣，100 ℃水煮，121、135 ℃蒸煮，微波，紫外，放射性滅菌等，包裝材料需要具備足夠的化學(xué)、能量耐受性。

1.2 復(fù)合膜原材料、加工技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

基于各種薄膜、油墨、膠黏劑、溶劑等原材料，結(jié)合包裝內(nèi)容物的功能需求，通過印刷、復(fù)合、制袋構(gòu)筑了塑料軟包裝，每一種材料、每一種結(jié)構(gòu)的變化都會(huì)帶來新的挑戰(zhàn)；從原料到塑料包裝，歷經(jīng)多種形式的成型加工（吹塑、流延、混源，拉伸、共擠、多層、多材）、粘結(jié)復(fù)合、多彩印刷、涂層、鍍層、熱封等多層次、多步驟加工，每一個(gè)步驟都是一場(chǎng)化學(xué)、物理錘煉。

1.2.1 直面原材料的挑戰(zhàn)

薄膜作為包裝基材面臨的挑戰(zhàn)始終是更薄更強(qiáng)。樹脂優(yōu)化與組合、加工成型方式的選擇、光學(xué)力學(xué)性能的兼顧、使用便利要求（如高強(qiáng)易撕）的加持，都要求基材膜制造技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新。單材化塑料包裝要求相同化學(xué)結(jié)構(gòu)組成的聚合物薄膜在幾十微米的厚度內(nèi)產(chǎn)生熔融溫度的梯度差，確保熱封層融合、印刷層不損傷構(gòu)成新挑戰(zhàn)。各層材料一旦采用完全生物降解聚合物薄膜，復(fù)合膜除降解性能之外，力學(xué)性能、承印性能、性價(jià)比等與現(xiàn)有非降解材料相比存在較大差異，投入應(yīng)用還有相當(dāng)長的距離。

油墨水性化、無溶劑化，印刷水性化、無溶劑化，能量固化替代化學(xué)固化等新技術(shù)層出不窮。凹印+水墨+純水調(diào)墨印刷或凹印+能量固化的無溶劑油墨印刷，達(dá)不到溶劑油墨凹版印刷的精美效果，這是1個(gè)系統(tǒng)性難題，對(duì)油墨連接樹脂、顏染料，還關(guān)聯(lián)稀釋劑、引發(fā)劑、輻照源、版輥的加工制造、印刷工藝提出了新的要求。同時(shí)，油墨中可能殘留的異氰酸酯單體、引發(fā)劑、丙烯酸酯單體等會(huì)導(dǎo)致異味，有害物質(zhì)留存及遷移的食品安全隱患。降低安全與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，采用油墨與印刷用溶劑品種單一化，減少油墨用量，拓展印后溶劑回收再利用范圍，都需要技術(shù)突破和應(yīng)用創(chuàng)新。

聚氨酯膠黏劑的無溶劑化可滿足環(huán)保需求，也帶來了新的問題。聚氨酯是塑塑復(fù)合、塑鋁復(fù)合不可撼動(dòng)的主力膠黏劑。從溶劑型膠黏劑一統(tǒng)塑料復(fù)合大局，到無溶劑膠黏劑迅速發(fā)展，無溶劑聚氨酯膠能否全方位替代溶劑型聚氨酯膠，理論上可行，實(shí)際的路途漫長。同時(shí)，聚氨酯復(fù)合膠引發(fā)的食品安全風(fēng)險(xiǎn)始終備受關(guān)注。雙組分溶劑型聚氨酯膠液中的游離異氰酸酯單體含量可控制在0.03 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）以下，而雙組分無溶劑聚氨酯溶液中的游離單體含量約為8 %～10 %，是前者的260～330倍，有效控制初級(jí)芳香胺致癌物遷移進(jìn)入食品的風(fēng)險(xiǎn)隱患是長期存在的課題。無溶劑聚氨酯膠高分子量化、低黏度、高流平、高復(fù)合強(qiáng)度、低游離單體（三高兩低）是突破高端應(yīng)用、安全應(yīng)用的必要措施。

1.2.2 食品衛(wèi)生安全法規(guī)帶來的技術(shù)要求

為實(shí)現(xiàn)不同的加工需要和功能需求，塑料、油墨、粘合劑以及各類溶劑會(huì)引入不同的單體和助劑。全球范圍內(nèi)針對(duì)食品包裝材料制品安全、衛(wèi)生的法規(guī)以及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容不斷更新。2009年3月，我國首部《食品安全法》落地實(shí)施，正式將食品包裝材料等食品安全相關(guān)產(chǎn)品納入法規(guī)監(jiān)管。2011年5月23日，臺(tái)灣“起云劑”事件引爆了食品包裝材料中“塑化劑”排查運(yùn)動(dòng)。2016年頒布實(shí)施的 GB 9685—2016和 GB 4806.1—2016等系列標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)包裝物原材料和添加劑品種和數(shù)量包括遷移量進(jìn)行了法律層面的限定。由此，軟包裝制品的原材料品種用量、添加劑殘留或遷移量、直接接觸食品類別等技術(shù)內(nèi)容都納入法規(guī)監(jiān)管。

1.3 環(huán)保低碳、可持續(xù)發(fā)展的新需求

復(fù)合、彩印工段的揮發(fā)性有機(jī)溶劑排放組織化，吸附回收高效高質(zhì)化是溶劑型油墨和膠黏劑產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)生存的保障?，F(xiàn)有技術(shù)水平還無法實(shí)現(xiàn)復(fù)合、彩印兩工序的完全無溶劑化，但可以實(shí)現(xiàn)膠與復(fù)合、墨與印刷的溶劑同一化、單一化，在此基礎(chǔ)上提高膠液濃度、墨液濃度，減少復(fù)合塑料包裝耗用溶劑品種與數(shù)量，減輕揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）回收壓力和再生難度，讓有機(jī)溶劑在復(fù)合包裝生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部循環(huán)。但是，原料、工藝、裝備成熟的溶劑型復(fù)合（干式復(fù)合）和溶劑型油墨凹印技術(shù)無法徹底解決制造過程排放VOCs、制品殘留溶劑的缺陷。水性化、無溶劑化印刷和復(fù)合的系統(tǒng)技術(shù)還不成熟。

增賦功能就要增加復(fù)合層數(shù)，增加不同化學(xué)成分結(jié)構(gòu)的異質(zhì)材料。多層多材復(fù)合膜類塑料制品的回收、分揀、清洗、再生、循環(huán)利用，就成了共性難題。為了實(shí)現(xiàn)塑料軟包裝再生，同材多層共擠復(fù)合與異材多層共擠復(fù)合技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，但依然解決不了熱封、印刷、功能（阻隔氧、水等）、耐介質(zhì)、耐受環(huán)境等一體化問題。同材共擠復(fù)合或同材膠粘復(fù)合材料的開發(fā)成為研發(fā)熱點(diǎn)，其熱封性能的改善也成為了亟待解決的難題。

2 單材化復(fù)合包裝材料應(yīng)運(yùn)而生

各類消費(fèi)需求不斷翻新，食品安全要求科學(xué)細(xì)化，揮發(fā)性有機(jī)物與固體廢棄物排放管理法制化，國家強(qiáng)力推進(jìn)塑料減污，各種限令與法條織就了1張網(wǎng)，倒逼復(fù)合膜與塑料軟包裝創(chuàng)新突破。

2.1 塑料軟包裝材料單一化

復(fù)合軟包裝含有多層結(jié)構(gòu)、多種材質(zhì)，比超薄地膜還難回收和循環(huán)利用。在保持功能、性能和印刷美觀度的前提下，異材、雜材復(fù)合的塑料制品的單材化是解決回收難題的突破點(diǎn)。

塑料軟包裝單材化即復(fù)合的各層材料95 %以上的化學(xué)結(jié)構(gòu)成分相同，膜、膠、墨、涂（鍍）層等不同化學(xué)成分的材料質(zhì)量比不得超過5 %。單材化的聚乙烯復(fù)合膜、聚丙烯復(fù)合膜都已進(jìn)入規(guī)?；瘧?yīng)用，單材化的聚酯（PET）復(fù)合膜尚未投入大規(guī)模應(yīng)用。2015年—2019年，全球單一材料塑料包裝薄膜市場(chǎng)年復(fù)合增長率為3.5 %。2019年全球單一材料塑料包裝薄膜市場(chǎng)規(guī)模為2 044萬噸（559億美元），2025年可能達(dá)到2 603萬噸（709億美元），年復(fù)合增長率達(dá)3.9 %。2020年，亞太區(qū)域占全球單一材料塑料包裝薄膜市場(chǎng)比重為48.6 %、北美為17.2 %，西歐為15.5 %[2]。

單一材料復(fù)合膜完全或部分實(shí)現(xiàn)原來異材復(fù)合膜的功能并大部替代傳統(tǒng)復(fù)合膜成為新的軟包裝材料。目前已實(shí)現(xiàn)的PE、PP薄型高強(qiáng)度單材化薄膜，阻氧性可達(dá)到0.1～2 mL/（m2·24 h），阻氧性、水透過率、氧透過率可實(shí)現(xiàn)可替代傳統(tǒng)復(fù)合材料，如表1～2所示。

表1 單一材料復(fù)合膜對(duì)比傳統(tǒng)復(fù)合膜Tab.1 Comparison of mono-material composite films and traditional ones

表2 不同PET鍍層薄膜阻隔性能比較Tab.2 Comparison of barrier properties of various PET coated films

單材化復(fù)合膜產(chǎn)品95 %同質(zhì)同材，也實(shí)現(xiàn)了邊角料、廢棄料的不落地回收，重新造粒再利用。1個(gè)產(chǎn)值20億的軟包裝企業(yè)，每年循環(huán)使用單材化薄膜邊角料近億元。

單材化并不是終點(diǎn)。單材化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步減少塑料的使用量，減薄不減強(qiáng)，反而增強(qiáng)，如薄型（50 μm）聚乙烯高強(qiáng)度共擠膜與120 μm 聚乙烯薄膜性能相當(dāng)，可用于10 kg重型包裝，成功減材，解決了“薄與強(qiáng)”難題。單材化的實(shí)現(xiàn)需要很多現(xiàn)代加工技術(shù)來支撐，改善材料結(jié)構(gòu)、結(jié)晶、取向等。

2.2 單材化塑料軟包裝材料的功能補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)

復(fù)合膜材料單一化，弱化了阻隔保質(zhì)功能，增加了熱封難度，降低了基礎(chǔ)力學(xué)性能，但應(yīng)用要求并沒有降低，迫切需要開發(fā)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)提升單材化包裝材料的性能，增賦功能。

優(yōu)化原料配伍、借助加工技術(shù)強(qiáng)化基材薄膜力學(xué)性能，改善熱性能。不同聚合催化劑、聚合工藝、共聚單體的同質(zhì)材料，例如不同規(guī)格的聚乙烯樹脂，在層內(nèi)、層間進(jìn)行物料組合優(yōu)化，通過多層共擠拉伸取向、流延成型、模內(nèi)層疊等加工成型技術(shù)來改善結(jié)晶行為，提升綜合力學(xué)性能，調(diào)整熱行為，實(shí)現(xiàn)減薄增強(qiáng)、提高熱封強(qiáng)度，如多層共擠、雙向拉伸、單向拉伸、流延成型、吹塑成型的聚乙烯、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜。

搭建過渡“橋”，實(shí)現(xiàn)性能層間遞進(jìn)。在基材膜減薄的前提下，以多層共擠雙向拉伸加工裝備和工藝為平臺(tái)，非對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)同質(zhì)材料物理機(jī)械性能層間漸次遞進(jìn)，賦予同質(zhì)基體薄膜特定功能。例如，在7層或9層非對(duì)稱結(jié)構(gòu)薄膜中，每一個(gè)中間層都是內(nèi)外2層物理力學(xué)性能的過渡層，也就是搭建在內(nèi)外2層材料間的性能過渡橋。層間性能形成連續(xù)過渡，同質(zhì)材料性能在層間漸次遞進(jìn)。同時(shí)，層內(nèi)材料性能可通過優(yōu)化組合同質(zhì)不同規(guī)格的材料來實(shí)現(xiàn)。采用聚合物內(nèi)聚能及溶解度參數(shù)相同或相近（相似相溶）的基本規(guī)則作為設(shè)計(jì)熔融溫度過渡橋的依據(jù)，提高熱封強(qiáng)度。

通過界面層次性能遞進(jìn)或過渡，實(shí)現(xiàn)多層共擠出薄膜高阻隔性。將阻隔性優(yōu)異的異質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)層間應(yīng)力以拉伸過渡橋進(jìn)行消除或分散或平衡，科學(xué)設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)層間的界面張力差異，突破異質(zhì)材料共擠雙向拉伸制備工藝，適量引入非同質(zhì)的阻隔功能層，提高功能性單材化薄膜的阻隔性。

借助多層熔體層間交織取向共擠出增強(qiáng)技術(shù)提升材料的力學(xué)強(qiáng)度、實(shí)現(xiàn)減量 15 %～30 %。多層同材復(fù)合薄膜由于各層材料化學(xué)成分結(jié)構(gòu)相同，不能同時(shí)具備阻隔和熱封等多種功能，通過在非晶態(tài)高聚物與結(jié)晶型高聚物層結(jié)構(gòu)中設(shè)置過渡橋，在聚合物多層共擠復(fù)合過程中綜合匹配和平衡溫度、應(yīng)力過渡，獲得可熱封的 PET、BOPP、BOPE等單材化材料。

與傳統(tǒng)軟包裝相比，單一材質(zhì)軟包裝原料來源廣泛、分類簡(jiǎn)單、易回收、易再生循環(huán)利用。通過功能補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)單一材料包裝替代對(duì)于多層異質(zhì)材料包裝，可助力實(shí)現(xiàn)塑料軟包裝循環(huán)利用。

2.3 基材薄膜表面功能化

根據(jù)功能配置方案，承印層、熱封層等各層定向引入功能性鍍層和/或涂層，在膜表面實(shí)現(xiàn)功能化，如氧化鋁（AlOx）、氧化硅鍍層流延聚丙烯（CPP），成功替代鋁箔和其他異質(zhì)阻隔材料。

調(diào)控匹配基體膜、底涂層、氧化鋁鍍層的界面極性，采用共擠出基膜表層改性以及化學(xué)工藝預(yù)涂覆薄膜，實(shí)現(xiàn)了高效蒸鍍，獲得超高阻隔與透明并存、阻隔性能接近純鋁箔的超高阻隔鍍AlOx薄膜。此類薄膜包裝消費(fèi)后回收制得的材料力學(xué)性能基本保持了原樹脂性能，既滿足高端應(yīng)用需求，又可實(shí)現(xiàn)化石資源的高質(zhì)循環(huán)利用。

利用無溶劑阻隔涂層（膠黏劑）、底涂劑、功能涂層材料充分結(jié)合基材界面特性，兼具阻隔功能和粘接性能，實(shí)現(xiàn)透明非鍍層材料的阻隔性。表3比較了普通復(fù)合膜、含鍍鋁層復(fù)合膜以及含阻隔層復(fù)合膜的阻隔性能。

表3 不同復(fù)合薄膜阻隔性能比較Tab.3 Comparison of barrier properties of different composite films

單材化復(fù)合軟包裝的基材多以非極性材料為主，在單材化軟包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通過膠黏劑變涂層、涂層變膠黏劑、涂層功能化、粘接高強(qiáng)化技術(shù)，引入高效功能的同時(shí)可大幅降低不同于基體材料化學(xué)成分結(jié)構(gòu)的涂層粘接材料質(zhì)量占比（不超過5 %）。同時(shí)可利用油墨、膠黏劑在基體薄膜、鍍層、涂層、印刷層或粘接層表面的潤濕行為，結(jié)合不同材料層的表面張力差異，引入阻隔性無溶劑聚氨酯粘接性涂層，順利實(shí)現(xiàn)復(fù)合。

采用稠環(huán)芳香酸酐與短鏈多元醇反應(yīng)制備的阻隔性聚酯聚氨酯，具有共軛大π鍵的芳環(huán)構(gòu)成阻隔性官能團(tuán)，其阻隔性膠粘層形成“圍堰”，延長水蒸氣、氧氣的透過路徑。此類阻隔性膠黏劑用于BOPP/CPP，滿足功能要求的同時(shí)，符合食品安全法規(guī)中關(guān)于初級(jí)芳香胺的要求。

單材化軟包裝各層材料的表面處理技術(shù)不同，鍍層、涂層、電暈層、印刷層的表面極性差異大，將膠黏劑作為界面極性過渡介質(zhì)，調(diào)整膠體氫鍵、交聯(lián)程度，平衡膠黏劑內(nèi)聚強(qiáng)度與潤濕能力、錨固能力，以膠液表面張力接近被粘基材表面張力來保證潤濕性能，以膠體的氨酯鍵密度、內(nèi)聚強(qiáng)度與鍍層極性、附著力接近來保證界面結(jié)合，確保粘接與功能兼具。

2.4 單材化復(fù)合包裝材料的再生循環(huán)利用

單材化技術(shù)是解決復(fù)合塑料軟包裝高質(zhì)循環(huán)利用的有效途徑。消費(fèi)后回收的單材化軟包裝經(jīng)過多次熱歷程加工后，總量占比不超過5 %的熱固性油墨和聚氨酯膠（涂層）以及少量異質(zhì)材料對(duì)基體樹脂性能的影響低，因此單材化包裝材料循環(huán)利用性能評(píng)價(jià)已納入系統(tǒng)研究。

業(yè)內(nèi)選取層共擠材料、透明鍍層材料、非透明鍍層材料、同質(zhì)材料復(fù)合膜等材料，采用旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)試歷經(jīng)多次熔融擠出加工的回收復(fù)合包裝材料的流變行為，證實(shí)其具有加工穩(wěn)定性；利用掃描電子顯微鏡判斷其材料成分具有相容性和穩(wěn)定性。單材化聚乙烯或聚丙烯軟包裝具有良好的可回收性，可循環(huán)利用≥5次。單材化PET軟包裝隨加工次數(shù)的增加脆性增大，在不添加其他助劑直接對(duì)PET進(jìn)行重復(fù)熱歷程后，使用性能降低，不具備良好的可回收性以及可循環(huán)利用性，但可通過加入擴(kuò)鏈劑和穩(wěn)定化助劑等實(shí)現(xiàn)PET的再次回收加工。

實(shí)踐證明，以綠色、可回收、減量設(shè)計(jì)為理念、通過共擠出-拉伸短流程制膜技術(shù)，借助聚合物界面極性調(diào)控技術(shù)獲得集阻隔、可熱封、可回收、可循環(huán)利用等功能于一體的單材化軟包裝，可替代現(xiàn)有市售80 %的非單材化復(fù)合軟包裝產(chǎn)品。

單材化包裝不可能是塑料軟包裝生態(tài)化的唯一選擇，不可能全部滿足各種功能、應(yīng)用場(chǎng)景、使用環(huán)境的特定要求。滿足更高更強(qiáng)更苛刻功能要求的軟包裝仍然會(huì)沿用非同質(zhì)的熱塑性聚烯烴、聚酰胺、聚酯、金屬鍍層的塑料層、鋁箔等復(fù)合在一起的異材或雜材復(fù)合膜。針對(duì)這兩類復(fù)合軟包裝消費(fèi)后高質(zhì)再生與循環(huán)利用技術(shù)的開發(fā)得到科技部大力支持。各種物理化學(xué)共混、增容、合金化技術(shù)不斷深入應(yīng)用。

3 源頭設(shè)計(jì)到末端治理，實(shí)現(xiàn)復(fù)合包裝可持續(xù)發(fā)展

2021年9月，國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布了《“十四五”塑料污染治理行動(dòng)方案》，這是繼2020年1月兩部委《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》出臺(tái)后，國家對(duì)大力治理塑料污染決心的又一次政策升級(jí)。同時(shí)，治理塑料污染也是“雙碳”目標(biāo)下全球關(guān)注的焦點(diǎn)。

正視塑料的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、流通、廢棄、回收、再生的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條缺乏完整的標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證、政策、法律制度這一客觀問題，業(yè)內(nèi)企業(yè)積極踴躍參加中國合成樹脂協(xié)會(huì)塑料循環(huán)利用分會(huì)（CPRRA）、美國華盛頓州兒童安全保護(hù)法（CSPA）《塑料可回收性設(shè)計(jì)指南》[3]系列標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。強(qiáng)化源頭設(shè)計(jì)到末端治理全過程技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，減少使用不利于循環(huán)再生流程的材料，促進(jìn)塑料閉環(huán)利用。

3.1 源頭開展可回收性設(shè)計(jì)，提高再生塑料質(zhì)量

塑料包裝的可回收需要從源頭設(shè)計(jì)開始。產(chǎn)品設(shè)計(jì)關(guān)注功能性，更強(qiáng)化可回收性?？苫厥招栽O(shè)計(jì)既要考慮單品種，又要有細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域的考量，例如外賣餐盒、快遞包裝、餐飲包裝、軟包裝等，目標(biāo)是形成閉環(huán)。用同一化學(xué)成分的材料替代多層異材復(fù)合軟包裝，提高再生塑料的質(zhì)量，進(jìn)而增加回收塑料的使用。減少油墨使用量也是包裝設(shè)計(jì)考慮的因素。簡(jiǎn)化印刷圖案，減少油墨用量，可突破印刷包裝難回收、難再利用的瓶頸。

3.2 過程控制與末端治理技術(shù)緊密結(jié)合，推動(dòng)塑料軟包裝可持續(xù)發(fā)展

加工過程中改進(jìn)工藝和引入專用設(shè)備可以將復(fù)合（印刷）工藝中溶劑揮發(fā)納入控制管理，實(shí)現(xiàn)VOCs達(dá)標(biāo)排放，促進(jìn)復(fù)合軟包裝可持續(xù)發(fā)展。

在復(fù)合工序中，規(guī)模以上企業(yè)都已采用排風(fēng)調(diào)節(jié)—濃縮—活性碳纖維吸附—蒸汽脫附—冷凝密度差分離—精餾脫水工藝，或者排風(fēng)調(diào)節(jié)—濃縮—活性碳吸附—高溫惰性氣體脫附—冷凝分離—精餾精制回收溶劑。采用2種工藝回收的乙酸乙酯純度達(dá)99.5 %以上，可返用于復(fù)合或印刷，實(shí)現(xiàn)循環(huán)。規(guī)模較小企業(yè)則采用排風(fēng)調(diào)節(jié)—濃縮—活性炭纖吸附—蒸汽脫附—蓄熱燃燒蓄熱式熱力焚化裝置（RTO）或催化燃燒蓄熱式催化燃燒裝置（RCO），燃燒熱用于廠內(nèi)干燥和熟化步驟，實(shí)現(xiàn)能量回收循環(huán)。

在印刷工序中，通過技術(shù)集成創(chuàng)新穩(wěn)定使用針對(duì)單一酯類油墨的企業(yè)，采用排風(fēng)調(diào)節(jié)—濃縮—吸附—高溫氣體脫附—冷凝氣液分離—精餾去除高沸物，得到的酯類溶劑純度99.5 %以上，可循環(huán)用于復(fù)合或印刷?；厥仗幚淼孽ヮ惾軇M足全廠溶劑使用，短期即可收回設(shè)備投入成本。仍然采用混合溶劑油墨印刷的企業(yè)，回收溶劑質(zhì)量波動(dòng)，返用難度較大，多采用回收—燃燒工藝。

油墨制造與塑料印刷全方位互動(dòng)合作。業(yè)內(nèi)將大量精力投入到純水性油墨、無溶劑油墨開發(fā)，配合新型油墨凹印、表印、柔印的版輥設(shè)計(jì)與制作、全水印刷或能量固化工藝及裝備，取得了局部成功應(yīng)用。與此同步，單一溶劑油墨的制造與應(yīng)用技術(shù)取得突破。企業(yè)以油墨、印刷、復(fù)合共用同一種酯類有機(jī)溶劑為目標(biāo)，聯(lián)合相關(guān)單位，從油墨連接樹脂的結(jié)構(gòu)成分與溶解性、染顏料的分散性、印刷調(diào)墨稀釋與干燥等因素入手開展系統(tǒng)創(chuàng)新，采用淺版印刷，完全實(shí)現(xiàn)了廠內(nèi)單一溶劑印刷，回收溶劑可以返用復(fù)合與印刷兩個(gè)工段，真正實(shí)現(xiàn)了溶劑的循環(huán)利用。

無溶劑聚氨酯膠黏劑在軟包裝復(fù)合工藝中的應(yīng)用比例不斷提高。全國正常運(yùn)行的無溶劑復(fù)合機(jī)保守估計(jì)5 000條，其中國產(chǎn)4 000條，進(jìn)口或合資品牌1 000條，每年消耗無溶劑膠黏劑12萬噸，替代溶劑型膠黏劑18萬噸。按溶劑型聚氨酯膠黏劑復(fù)合工作液濃度計(jì)算，減少乙酸乙酯使用量28萬噸。

面向原材料合成制造、聚合物改性、復(fù)合加工成型、各場(chǎng)景應(yīng)用、廢棄、回收、高質(zhì)化再生、循環(huán)使用、重返塑料包裝加工應(yīng)用等塑料軟包裝產(chǎn)業(yè)鏈條的各個(gè)環(huán)節(jié)，從源頭設(shè)計(jì)、過程控制，末端治理3個(gè)階段進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)籌，持續(xù)創(chuàng)新，污染是可控的。

4 結(jié)論

塑料軟包裝已成為國計(jì)民生不可或缺的物質(zhì)資料。膜、墨、膠、溶劑等基礎(chǔ)原材料引入風(fēng)險(xiǎn)化合物的可能性，加工過程中風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)的泄露或無組織排放，末端治理風(fēng)險(xiǎn)的有效性，包裝內(nèi)容物苛刻的物理化學(xué)特性、包裝后再加工以及貨架要求引發(fā)的功能需求，消費(fèi)后包裝材料的再生與高質(zhì)循環(huán)利用等構(gòu)成技術(shù)層面新挑戰(zhàn)的同時(shí)也激發(fā)了復(fù)合膜及軟包裝技術(shù)創(chuàng)新的新機(jī)遇。本著塑料軟包裝易再生可循環(huán)利用的原則開展源頭設(shè)計(jì)，各層材料同質(zhì)單材化，薄膜減薄增強(qiáng)功能化，油墨高固體分單一溶劑化或水性化、無溶劑化，印刷淺版減墨，無溶劑膠黏劑復(fù)合功能化，溶劑高效回收閉環(huán)再利用等新技術(shù)新成果應(yīng)運(yùn)而生。

我們已不可能回到“無塑”時(shí)代，更沒有必要“聞塑色變”，直面挑戰(zhàn)、捕捉機(jī)遇，大力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新成果的應(yīng)用，實(shí)效推動(dòng)塑料包裝產(chǎn)業(yè) “疏”“堵”結(jié)合，結(jié)果必然是環(huán)境負(fù)荷降低，資源的壓力減少、利用效率提高。