第三章楊chp3綠色包裝材料

1、第第3 3章章 綠色包裝材料綠色包裝材料深圳大學材料學院深圳大學材料學院深圳大學材料學院 23.1 包裝與環(huán)境概述 3.1.1 3.1.1 包裝的作用包裝的作用 物品為什么要包裝物品為什么要包裝? ? 從包裝的本身分析，包裝具有多種功能，從包裝的本身分析，包裝具有多種功能，但概括起來，主要的功能可歸納為但概括起來，主要的功能可歸納為3 3種：即種：即保保護功能、方便功能和促銷功能護功能、方便功能和促銷功能。深圳大學材料學院 3 包裝的保護功能在于，它能夠防止被包包裝的保護功能在于，它能夠防止被包裝物在流動過程中受到質(zhì)量和數(shù)量上的損失，裝物在流動過程中受到質(zhì)量和數(shù)量上的損失，并且能夠防止危害性的

2、內(nèi)裝物對接觸的人、并且能夠防止危害性的內(nèi)裝物對接觸的人、生物或環(huán)境造成危害。生物或環(huán)境造成危害。 包裝的方便功能要求包裝應方便運輸、包裝的方便功能要求包裝應方便運輸、存儲，易于攜帶，便于回收復用。存儲，易于攜帶，便于回收復用。 包裝的促銷功能要求包裝能充分地傳遞包裝的促銷功能要求包裝能充分地傳遞商品信息吸引消費者的注意力，促進產(chǎn)品商品信息吸引消費者的注意力，促進產(chǎn)品銷售。銷售。深圳大學材料學院 4 3.1.2 包裝與環(huán)境的關(guān)系 包裝的功能體現(xiàn)了對環(huán)境的保護思想；體現(xiàn)了包裝的功能體現(xiàn)了對環(huán)境的保護思想；體現(xiàn)了包裝有利于環(huán)境的實質(zhì)。包裝有利于環(huán)境的實質(zhì)。 正是由于有了包裝，各種商品才能安全地運送正

3、是由于有了包裝，各種商品才能安全地運送到各地，使資源合理分布，從而減少了資源和能到各地，使資源合理分布，從而減少了資源和能源的浪費。源的浪費。 隨著商品經(jīng)濟的發(fā)展，包裝的使用量日趨隨著商品經(jīng)濟的發(fā)展，包裝的使用量日趨增大，包裝對資源和能源的消耗就越多，勢必增大，包裝對資源和能源的消耗就越多，勢必對環(huán)境的污染及生態(tài)環(huán)境的破壞對環(huán)境的污染及生態(tài)環(huán)境的破壞深圳大學材料學院 5 由于包裝產(chǎn)品大多屬于一次消費品，從原材料到由于包裝產(chǎn)品大多屬于一次消費品，從原材料到制品加工成型、消耗乃至廢棄的周期一般較短，廢制品加工成型、消耗乃至廢棄的周期一般較短，廢棄物的排放比例大。可以預見，隨著包裝工業(yè)的發(fā)棄物的排放

4、比例大。可以預見，隨著包裝工業(yè)的發(fā)展，包裝廢棄物將成為一種新的污染源。展，包裝廢棄物將成為一種新的污染源。深圳大學材料學院 6深圳大學材料學院 7深圳大學材料學院 8 包裝工業(yè)對環(huán)境的污染及生態(tài)環(huán)境的破壞包裝工業(yè)對環(huán)境的污染及生態(tài)環(huán)境的破壞主要包括主要包括: 泡沫塑料使用氟氯烷烴類物質(zhì)作泡沫塑料使用氟氯烷烴類物質(zhì)作發(fā)泡劑，導致對大氣臭氧層的破壞；廢棄物發(fā)泡劑，導致對大氣臭氧層的破壞；廢棄物及其焚燒產(chǎn)物對大氣、水源、土壤的污染，及其焚燒產(chǎn)物對大氣、水源、土壤的污染，釋放出釋放出CO2對溫室效應的加劇；包裝廢棄物對溫室效應的加?。话b廢棄物未能合理回收對自然資源的浪費。未能合理回收對自然資源的浪費

5、。 例如造紙業(yè)所需大量木材對森林資源及生例如造紙業(yè)所需大量木材對森林資源及生態(tài)環(huán)境的破壞是較嚴重的。態(tài)環(huán)境的破壞是較嚴重的。深圳大學材料學院 9深圳大學材料學院 10深圳大學材料學院 11生活用紙一年用掉7400多萬棵大樹據(jù)了解，中國1998年就成為全球第二大生活用紙消費市場，僅次于美國。據(jù)統(tǒng)計，目前我國人均生活用紙為每年2.6公斤。以13億人口計，一年消耗的生活紙制品為440萬噸。按生產(chǎn)1噸紙需砍伐17棵十年生的大樹來算，生產(chǎn)440萬噸生活紙制品就要砍伐7400多萬棵樹！ 深圳大學材料學院 12 3.1.3 開發(fā)綠色包裝材料綠色包裝的內(nèi)涵應包含以下5點:1)生產(chǎn)時節(jié)約材料與能源; 2)包裝應

6、易于重復利用或回收再生; 3)包裝廢棄物可降解腐化; 4)包裝材料對人體和生物應無毒無害;5)在包裝產(chǎn)品的整個生命周期中,均不應對環(huán)境產(chǎn)生污染造成公害。深圳大學材料學院 13 綠色包裝是一種理想包裝,完全達到它的要求需要一個過程,為了使既能有追求的方向,又有可供操作能分階段達到的目標,可以按照綠色食品分級標準的辦法,制定綠色包裝的分級標準如下: A級綠色包裝。指廢棄物能夠循環(huán)復用、再生利用或降解腐化,含有毒物質(zhì)在規(guī)定限量范圍內(nèi)的適度包裝。 AA級綠色包裝。指廢棄物能夠循環(huán)復用、再生利用或降解腐化,含有毒物質(zhì)在規(guī)定限量范圍內(nèi),且在產(chǎn)品整個生命周期中對人體及環(huán)境不造成公害的適度包裝。 上述分級,主

7、要考慮是解決包裝使用后的廢棄物問題,這是當前世界各國保護環(huán)境關(guān)注的熱點,也是提出發(fā)展綠色包裝的主要內(nèi)容;在此基礎(chǔ)上進一步解決包裝生產(chǎn)過程中的污染,實行清潔生產(chǎn),這是一個仍需重點解決的問題。深圳大學材料學院 14 在現(xiàn)代包裝工業(yè)體系中，紙與紙容器占有非常重要的地位。我國紙包裝材料占包裝材料總量的40左右，從發(fā)展趨勢看，紙包裝的用量會越來越大。 而塑料用做包裝材料是現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的重要標志，原材料源豐富、成本低、性能優(yōu)良，成為近40年來世界上發(fā)展最快、用量最大的包裝材料。但是，塑料包裝材料用于食品包裝存在某些衛(wèi)生安全方面的問題及包裝廢棄物對環(huán)境污染的問題。3. 2 綠色包裝材料的類型深圳大學材料學院

8、 15主要包裝材料分布統(tǒng)計結(jié)果主要包裝材料分布統(tǒng)計結(jié)果 包裝材料的主體是紙和紙板包裝材料的主體是紙和紙板(包括運輸箱和可折疊紙盒包括運輸箱和可折疊紙盒)，其次是塑料、金屬、玻璃、木板及其他容器。隨著時間的推其次是塑料、金屬、玻璃、木板及其他容器。隨著時間的推移，不同包裝材料比例可有一些變化。移，不同包裝材料比例可有一些變化。深圳大學材料學院 16 作為包裝材料料，塑料具有很多優(yōu)點，如自身質(zhì)量作為包裝材料料，塑料具有很多優(yōu)點，如自身質(zhì)量輕，使用方便，阻隔性、耐熱性、耐腐蝕性好，高強輕，使用方便，阻隔性、耐熱性、耐腐蝕性好，高強度、高韌性等，因此塑科在包裝材料中占有重要的位度、高韌性等，因此塑科在

9、包裝材料中占有重要的位置。也正因為此，塑料包裝材料在包裝廢棄物中所占置。也正因為此，塑料包裝材料在包裝廢棄物中所占比重較大，約為比重較大，約為40左右。左右。1 塑料深圳大學材料學院 17 塑料主要用于電子產(chǎn)品、食品等產(chǎn)品的包裝。但塑塑料主要用于電子產(chǎn)品、食品等產(chǎn)品的包裝。但塑料最大的缺點是不易降解。因此，塑料包裝材料對環(huán)境料最大的缺點是不易降解。因此，塑料包裝材料對環(huán)境所造成的污染也是各類包裝材料中最嚴重的。比如所造成的污染也是各類包裝材料中最嚴重的。比如EPS泡沫塑料飯盒及其緩沖包裝材料給城市帶來大量的泡沫塑料飯盒及其緩沖包裝材料給城市帶來大量的“白白色垃圾色垃圾”僅廣州每年有僅廣州每年有

10、10萬噸的萬噸的EPS泡沫飯盒廢棄物。泡沫飯盒廢棄物。另外，另外， EPS所用的發(fā)泡劑所用的發(fā)泡劑(氟氯烷烴氟氯烷烴)對大氣臭氧層有破對大氣臭氧層有破壞作用。壞作用。目前我國塑料用于食品包裝的量占塑料總產(chǎn)量的1/4，隨著環(huán)境保護要是的提高，消費者淘汰落后包裝勢在必行，塑料材料的改進也是當務之急。深圳大學材料學院 18 a.輕量、薄型、高性能塑料；為了把塑料包裝廢棄物的總量減少，各國爭相發(fā)展高性能材料以減少容器或薄膜的厚度。日本研制出強韌超薄PET薄膜，其厚度為0.5微米，用于精密電子元器件包裝。 b.無氟化泡沫塑料 由于泡沫塑料飯盒及緩沖包裝材料用量巨大，人們正在研究開發(fā)新型的泡沫塑料發(fā)泡劑以

11、取代CFC。如 二氧化碳，偶氮類有機化合物如：偶氮二甲酰胺，2，2-偶氮二異丁腈等目前開發(fā)的主要綠色塑料包裝材料：目前開發(fā)的主要綠色塑料包裝材料：深圳大學材料學院 19 c.可復用再生塑料 塑料包裝材料如果能夠重復使用，可以大大減低原材料消耗及對環(huán)境的污染。 通常塑料回收后用物理方法將塑料粉碎，再用于塑料容器或薄膜的制造。例如PET瓶經(jīng)粉碎后重新吹制成新瓶，在性能上幾乎沒有變化。另外，也將塑料分解成低聚物或單體，重新用作原料?；蛄呀鉃樾》肿尤加?。所以包裝應多采用PET、PP等易于復用和再生的材料。d.可降解塑料 由于塑料分子的持殊結(jié)構(gòu)，其降解速度非常緩慢埋藏在土壤中長達400年不降解，給生態(tài)環(huán)

12、境造成很大的影響。近年來研究開發(fā)可降解塑料成為國內(nèi)外熱點：現(xiàn)有的可降解塑科主要包括光降解塑料生物降解塑料生物/光降解塑料水溶性塑料深圳大學材料學院 20 紙和紙板在包裝領(lǐng)域中歷史悠久，產(chǎn)量大，用途廣，由于它具有資源豐富、印刷性好、生產(chǎn)靈活易于造型，易回收等特性，而且其資源主要成分是天然植物纖維，容易為土壤中的微生物水解成二氧化碳和水，重新在自然界循環(huán)。因此，它是廣受歡迎的一種包裝材料。 紙包裝也存在一些弱點，如防水、防油、阻氣性差，另外生產(chǎn)過程污染大，成本高等，使其應用范圍受到一定的限制。2 紙深圳大學材料學院 21紙包裝材料主要有以下幾個方面的發(fā)展方向： (1) 一次性紙制品容器 一次性紙制

13、品容器是用180-400 g/m2 雙面白板紙進行淋膜PE或浸蠟處理后制成容器(紙杯、紙盤、紙碗、紙飯盒)。紙容器可以代替各種塑料容器廢棄物可以做造紙業(yè)的二次纖維這在某種程度上減少了塑料污染。 (2) 紙包裝薄膜研究 開發(fā)高性能紙包裝薄膜來替代食品包裝中常用的塑料薄膜，是非常有前景的綠色包裝。比如經(jīng)防潮處理的玻璃紙可以用于食品、化妝品的包裝。德國弗朗霍凡爾應用聚合物研究所最近研制成功厚度只有幾微米的高強度紙膜，具有抗撕裂、防潮生物分解速度快的特點。深圳大學材料學院 22 (3) 可食性紙制品 可食性紙制品包裝材料是利用植物淀粉、蛋白質(zhì)、植物纖維和其他天然物質(zhì)經(jīng)過改性和其他方式處理制成薄膜用于食

14、品的內(nèi)包裝，也可以制造飲料杯和快餐盒。比如利用大豆提取植物蛋白質(zhì)、可以加工成膜進行包裝，具打較好的防潮阻氧能力。還可以用蝦蟹蚌蠣等貝類為原料，從中提取殼聚糖，經(jīng)改性后制成耐油性好、防水防潮性好、透明的可食性包裝材料。 (4)蜂窩夾心紙板 蜂窩夾心紙板也是一種EPS替代紙制品，上下兩側(cè)紙板粘合，中間為自然蜂窩狀紙芯，具有非常好的緩沖性能和機械強度，適于包裝貴重易損商品如玻璃儀器或精密儀器等。深圳大學材料學院 233 金屬包裝材料 金屬容器最大的特點是有較高的機械強度, 牢固、耐壓、不碎等?；ぎa(chǎn)品、罐頭、高級食品以及一些液體等商品多用金屬材料包裝。人們比較普遍的使用金屬裝飲料應該說是在上個世紀8

15、0年代以后。罐裝飲料的出現(xiàn)提高了人們生活的檔次。 金屬材料在包裝上的應用主要是馬口鐵制成的三片罐、噴霧罐、瓶蓋,鋁質(zhì)易拉罐及鋁箔、鋼質(zhì)桶和集裝箱等。由于金屬材料易回收，容易處理，其廢棄物對環(huán)境的污染相對塑料和紙制包裝品小，因此受到青睞。如美國鋁質(zhì)易拉罐的回收率達75，年回收量達900億只，而鋁罐回收所需能量僅相當于通過礦石冶煉生產(chǎn)鋁罐能量的5。深圳大學材料學院 24 (1) 以高強度、低厚度的馬口鐵代鋁制罐 提高材料的強度，降低容器壁的厚度，可以較大程度地節(jié)約金屬材料的用量，降低成本，而且減輕未能回收罐對環(huán)境的影響。用來制作三片罐的馬口鐵厚度減薄至0.13-0.21mm，而其機械強度沒有降低，

16、企業(yè)可增加收益20左右。由于鋁價值高，而且價格不穩(wěn)定，各國紛紛采用馬口鐵代替鋁生產(chǎn)兩片罐作食品和飲料罐。 (2)降低馬口鐵的鍍錫量 由于錫價格比較貴，現(xiàn)在多數(shù)國家采用低鍍錫量馬口鐵。金屬包裝材料的發(fā)展方向深圳大學材料學院 25(3)采用新型焊接工藝 馬口鐵傳統(tǒng)上采用錫焊工藝，而錫焊材料中含有較多的鉛，對人體有害。據(jù)統(tǒng)計,人體中的鉛14來自于馬口鐵的錫焊材料?，F(xiàn)在、各國多采用高頻電阻焊來焊接馬口鐵。既減輕污染又可以提高焊接質(zhì)量。 對于繼續(xù)沿用錫焊的廠家，要求其錫焊材料中的鉛含量要降低50。(4) 采用鋁箔代替塑料、紙 由于鋁箔的阻隔性好，輕便美觀，更重要的是鋁箔的回收非常容易，可節(jié)約95的能量，

17、對環(huán)境幾乎沒有污染。所以鋁箔代替塑料和紙制品包裝材料是一個比較好的發(fā)展方向。許多食品、化妝品都采用鋁箔制成的容器來包裝。深圳大學材料學院 264 玻璃包裝材料 這是一種歷史悠久的包裝材料，也是我國傳統(tǒng)的飲料包裝容器。玻璃包裝容器的主要特點是：玻璃有良好的化學穩(wěn)定性，無毒、無味；透明、美觀、阻隔性好、不透氣、原料豐富，價格低廉，并且可以多次周轉(zhuǎn)使用。而且具有耐熱、耐壓、耐清洗的優(yōu)點，既可高溫殺菌，也可低溫貯藏。而且硅酸鹽材料對環(huán)境的污染小。正是由于其具有諸多優(yōu)點，因此成為果茶、酸棗汁等許多飲料首選的包裝材料。另外，由于回收的碎玻璃重新熔化成型所需的溫度耍低于從原材料(石英砂，石灰石，長石，純堿等

18、)熔制玻璃的溫度，可以減少能量消耗，所以玻璃仍然是一種較受歡迎的包裝材料。深圳大學材料學院 27 玻璃包裝容器也有著一些缺點：主要是自重大，材料容重比大，易破損，運輸費用高，印刷等二次加工性能差。 現(xiàn)在玻璃容器的主要發(fā)展方向是提高玻璃強度，減小容器壁的厚度，以減小容重比，同時提高回收玻璃瓶的周轉(zhuǎn)次數(shù)。 我國時有啤酒玻璃瓶爆炸事故，主要是由于玻璃瓶的強度低，經(jīng)多次周轉(zhuǎn)后強度下降所致。深圳大學材料學院 28 世界各國都在競相研制和發(fā)展自己的新型包裝材料和包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計。 瑞典人發(fā)明的“綠色包裝”利樂磚包裝。用這種“綠色包裝”來包裝的牛奶、果汁、飲料，無需冷藏，在常溫下可保鮮六個月，節(jié)約了大量因冷藏而

19、耗費的能源。同時，這種紙包裝回收后可做成“彩樂板”制作家具、地板、玩具、音響設(shè)備等。瑞典人環(huán)保意識非常強烈，在森林資源十分豐富的情況下依然“惜林如金”。這一點值得我們學習。3.3 綠色包裝材料的發(fā)展方向2003年1月，美國的Biocope公司率先推出由谷物合成的塑料PLA聚合物材料生產(chǎn)的水杯。它可以不加任何處理與食品垃圾一道扔掉，該杯子可以和食品垃圾一起降解成水、二氧化碳和有機物。深圳大學材料學院 29用紙制品、植物纖維替代塑料餐具3.3 綠色包裝材料的發(fā)展方向 美國農(nóng)業(yè)部的科學家近期宣稱，一種新環(huán)保型食品包裝材料可望問世。這種新材料完全用粉碎的草莓制成，非常符合環(huán)保要求，可能取代傳統(tǒng)的聚乙烯

20、塑料而成為食品包裝新材料。這種新研制成功的食品包裝材料從性能上說與傳統(tǒng)產(chǎn)品沒有什么區(qū)別，用它制成的食品包裝薄膜同樣能夠阻止氧氣的滲透，從而達到食品保鮮的效果。在測試中，用這種材料制成的包裝膜不僅可以起到保鮮的作用，而且還能夠改善香蕉和蘋果等水果的味道。 在不久的將來，不僅草莓可以用作包裝材料，就連胡蘿卜、花椰菜等蔬菜也可以用作包裝材料。深圳大學材料學院 30 日本高崎造紙公司用食品工業(yè)廢棄的蘋果渣生產(chǎn)出果渣包裝用紙，其制法是：除去果渣中的籽，將其搗成漿狀，加入適量的木質(zhì)纖維即成包裝紙。這種紙品使用后容易分解，可焚燒或做堆肥，不污染環(huán)境，是理想的食品包裝用紙，并且可回收重新造紙。近兩年的玉米包裝

21、袋，草莓包裝袋也相繼作為綠色包裝出現(xiàn)在市場上！深圳大學材料學院 31食品包裝材料技術(shù) 食品和飲料的包裝市場很大，全世界包裝市場約4000億美元,食品和飲料包裝要占一半以上。 國內(nèi)啤酒、乳制品、飲料包裝市場被外資品牌壟斷。意大利的薩克米供應了中國90的瓶蓋。 國內(nèi)的主要乳品、飲料企業(yè)都在使用瑞典利樂以及瑞士sig集團康美包技術(shù)生產(chǎn)線。其中排名第一的利樂和排名第二的康美包壟斷了國內(nèi)九成市場份額。正是國外品牌在無菌包裝市場的高度壟斷，令國內(nèi)乳品企業(yè)的包裝成本高居不下。在伊利銷售總成本中有40%是包裝，而這正是由于中國奶業(yè)普遍使用的“利樂包”的價格太高所致。深圳大學材料學院 32a消極性包裝 用戶對食品包裝的期望是使用方便，能有較長的貯存期。盡管包裝技術(shù)取得很大進展，但是尚難以發(fā)現(xiàn)一種能完全滿足用戶要求的材料。直到最近，包裝材料的開發(fā)重點還處在消極的隔絕材料上，也就是說，讓此隔絕層將產(chǎn)品與環(huán)境分隔開。b積極性包裝 所謂積極性包裝是指通過包裝使包裝食品與環(huán)境互相協(xié)調(diào)而產(chǎn)生所需的效果。它的作用是耍保持所包裝食品的質(zhì)量并希望有所提高。例如在聚合物上固定柚苷酶，用作葡萄汁包裝的內(nèi)壁涂層，該酶可使果汁中的黃酮水解。黃酮易導致產(chǎn)生苦味。因此，這種包裝的飲料就可長期保持甜香味。深圳大學材料學院 33c可食性包裝 現(xiàn)用的許多包裝膜都是多層膜，其中含防水層、隔氧層以