王富玉1 ，郭金強(qiáng)1 ，張玉霞1∗，楊 濤2
（1. 北京工商大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院，北京100048；2. 宜興市光輝包裝材料有限公司，宜興 214262）
摘 要：概述了從源頭減少消費(fèi)后塑料包裝材料的各種減量化技術(shù)，包括薄膜與容器等的減薄、包裝結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化、反復(fù)使用與循環(huán)利用、使用回收料等；闡釋了為便于回收利用使用盡可能減少材料種類(lèi)的理念——單一材質(zhì)化與相應(yīng)措施等。
關(guān) 鍵 詞：塑料包裝材料；減量化；單材質(zhì)化；反復(fù)使用；循環(huán)利用；回收料
0前言
塑料包裝材料性能優(yōu)異，廣泛用作食品、藥品、快遞等的包裝材料。然而，由塑料包裝廢棄物隨意丟棄和/或處置不當(dāng)?shù)仍斐傻沫h(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。塑料包裝材料應(yīng)大力提倡源頭減量，同時(shí)盡可能使用單一材料，便于消費(fèi)后的收集與回收及高值（質(zhì)）化利用。減量化包裝是指在滿足包裝基本功能的前提下，減少包裝材料用量，從根源上解決包裝材料污染問(wèn)題。包裝材料減量化要求優(yōu)先選用質(zhì)量輕、韌性好、強(qiáng)度 高、可回收、可重復(fù)再利用的輕薄型材料，同時(shí)還要求 包裝中使用的材料種類(lèi)盡可能少［1］。使用量最低且材料種類(lèi)使用最少的包裝材料對(duì)環(huán)境而言是最好的包裝［2］。馬雪子等［3］提出了減少資源使用和重復(fù)使用兩項(xiàng)現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的原則。在現(xiàn)在廣為提倡的3R、4R［4］中，減量都是第一位的，即減量化設(shè)計(jì)原則最為重要，目前是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的首位包裝原則，是治理塑料包裝所造成的污染最有效的措施之一。對(duì)此，設(shè)計(jì)研究者們提出了減少包裝層數(shù)、包裝體積及包裝材料種類(lèi)和使用可循環(huán)再生材料等設(shè)計(jì)原則［5］。未來(lái)包裝材料勢(shì)必朝著減量、減薄；材質(zhì)單一化和可回收循環(huán)再利用等趨勢(shì)發(fā)展［6］。本文概述了從源頭減少消費(fèi)后塑料包裝材料的各種減量化技術(shù)，包括薄膜與容器等的減薄、包裝結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化、反復(fù)使用與循環(huán)利用、使用回收料等。
1塑料包裝廢棄物處理現(xiàn)狀與減量化
相關(guān)法規(guī)
1.1 塑料包裝廢棄物處理現(xiàn)狀
近20 年來(lái)，我國(guó)塑料包裝行業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步和發(fā)展，但由于塑料廢棄物處理重視不夠，缺乏科學(xué)有效的防治政策與措施，造成了“白色污染”，給人們生產(chǎn)和生存產(chǎn)生較嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。
相關(guān)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)在2008年的塑料制品回收率僅僅為20%，其余高達(dá)80%的塑料制品處理方式是填埋和焚燒，對(duì)環(huán)境的污染引起較大影響。然而據(jù)統(tǒng)計(jì)，同年歐盟國(guó)家的塑料制品回收率達(dá)到51%，其中瑞士、丹麥和德國(guó)的回收率分別高達(dá) 99. 5%、96. 5%和96. 3%［7］。
近年來(lái)，隨著快遞業(yè)的發(fā)展，由快遞包裝產(chǎn)生的塑料廢棄物越來(lái)越多，但目前我國(guó)快遞業(yè)中塑料的實(shí)際回收率不到10%。2018 年我國(guó)快遞行業(yè)消耗的塑料類(lèi)包裝材料中塑料薄膜袋（包括填充薄膜）694. 3 kt，編織袋54. 7kt，珠光袋111 kt，泡沫箱11 kt，膠帶80. 7 kt［8］。但從圖1［9］中看出，在快遞塑料包裝材料中，只有2%的得到再生利用，形勢(shì)不容樂(lè)觀。
據(jù)悉我國(guó)塑料包裝廢棄物將近5 000 kt/a 被填埋，且包裝廢棄物的產(chǎn)生量逐年增加，因此首先要從源頭上對(duì)塑料包裝實(shí)行減量化處理，且建立一個(gè)科學(xué)的完整的塑料包裝廢棄物可回收循環(huán)再利用體系［10］。
圖1 快遞塑料包裝廢棄物流向分析（處置方式根據(jù)生活垃圾清運(yùn)情況測(cè)算，2018 年）
1.2 減量化相關(guān)法規(guī)
針對(duì)越來(lái)越多的快遞包裝塑料廢棄物，我國(guó)相關(guān)部門(mén)在不同時(shí)期出臺(tái)了治理過(guò)度包裝、薄膜減厚、減量等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、條例、方案和指導(dǎo)意見(jiàn)等。
圖2 2009—2020 年我國(guó)出臺(tái)的有關(guān)快遞包裝相關(guān)政策［8］
國(guó)務(wù)院辦公廳于2020年11月30日，轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自國(guó)家發(fā)展改革委等部門(mén)發(fā)布的《關(guān)于加快推進(jìn)快遞包裝綠色轉(zhuǎn)型意見(jiàn)的通知》（國(guó)辦函〔2020〕115 號(hào)，下文簡(jiǎn)稱《115 號(hào)文》），通知中明確提出，推進(jìn)快遞包裝材料源頭減量，鼓勵(lì)通過(guò)包裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化減少填充物使用。
在此之前美國(guó)在《資源保護(hù)與回收利用法》中規(guī)定“減少包裝材料的消耗量，并對(duì)包裝廢棄物進(jìn)行回收再利用”［11］。甚至歐盟國(guó)家關(guān)于包裝及其廢棄物94/62/，EC 指令也規(guī)定降低資源和能源的損耗，首要是實(shí)行減量化，盡可能避免包裝廢棄物的產(chǎn)生，嚴(yán)禁過(guò)度包裝（2018 年6月14日歐盟在官方公報(bào)上發(fā)布了其修訂條例（EU）2018/852）。
在確保包裝功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)塑料包裝源頭減量，包括減薄、材料單一化、使用回收料等一直是塑料包裝材料制造商和使用者追求的目標(biāo)，這樣可減少資源浪費(fèi)和廢棄包裝材料的產(chǎn)生；對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，可以降低原料成本，這肯定是企業(yè)愿為之事，而且已經(jīng)做了很多嘗試。問(wèn)題的關(guān)鍵是要運(yùn)用先進(jìn)的科技手段，不斷開(kāi)發(fā)新材料，研究新工藝；對(duì)于已有塑料包裝材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原料優(yōu)選、應(yīng)用研究等加大研發(fā)投入，可能還需要設(shè)備改造，甚或是更新?lián)Q代，進(jìn)一步提升減量化技術(shù)水平，取得更好的效果。
2減量化技術(shù)
塑料包裝材料減量化技術(shù)有多種，有直接減量，如塑料薄膜、塑料容器等直接減薄設(shè)計(jì)、由實(shí)壁換為發(fā)泡或空心結(jié)構(gòu)等；也有間接減量，如摻用邊角料或/和回收料等；更有隱性減量，如增加塑料包裝材料使用次數(shù)、延長(zhǎng)制品使用壽命等。針對(duì)不同塑料包裝材料和制品，可以科學(xué)選取和采用不同的減量技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減量化目的。
2.1 優(yōu)化材料性能，實(shí)現(xiàn)塑料包裝材料減薄
2. 1. 1 塑料包裝薄膜的減薄
塑料軟包裝質(zhì)輕、柔軟、成本低，比硬包裝更具競(jìng)爭(zhēng)力，是降低包裝質(zhì)量的最有效方式。由于軟包裝技術(shù)的出現(xiàn)，用于包裝的塑料平均質(zhì)量下降28；歐洲包裝材料中塑料包裝材料約占17，但卻包裝了歐洲商品的50［12］。與復(fù)合型紙盒相比而言，柔性包裝袋在燃料的消耗、溫室氣體的排放、水的消耗量，產(chǎn)品與包裝的比率、垃圾的填埋量，都占有明顯的優(yōu)勢(shì)。預(yù)計(jì)在2026年，全世界的塑料柔性包裝市場(chǎng)，柔性包裝的年復(fù)合增長(zhǎng)率約為4. 77［13］。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，塑料薄膜約占塑料包裝材料總量的50 左右，是造成“白色污染”的主要污染源。做好塑料薄膜減量化和科學(xué)規(guī)范的回收處置工作，能較好地抑制由其造成的污染問(wèn)題。
薄膜減量技術(shù)是指在保證薄膜順利完成保護(hù)內(nèi)容物、方便于產(chǎn)品的運(yùn)輸及攜帶、有利于銷(xiāo)售等功能的前提條件下，以包裝材料的使用量達(dá)最小值為目的，通過(guò)一系列材料的選擇、改性、多功能化、及加工工藝創(chuàng)新等手段或措施。
在日本和美國(guó)，為減少包裝廢棄物總量，已經(jīng)大量使用更薄、質(zhì)輕強(qiáng)度高的薄膜材料。針對(duì)塑料包裝強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求，制造商們一直在研究滿足性能要求的薄膜減量化技術(shù)。
杜邦公司與德國(guó)吹塑薄膜設(shè)備制造商合作，利用其特殊牌號(hào)的TMSurlyn®，通過(guò)優(yōu)化擠出吹塑工藝，制得的阻隔薄膜比普通 7 層 聚酰胺/聚乙烯（PA/PE）薄膜薄20，且透明度、沖擊性能和密封性能等都得到提高。用這種離聚物與其黏合樹(shù)脂生產(chǎn)的11層功能塑料薄膜厚度僅為20~110 µm，且具有高阻隔性、高透明度、抗撕裂性強(qiáng)、抗沖擊力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可節(jié)省高達(dá)50%的原材料，減重效果明顯［14］。
Borchardt 等制備的多層復(fù)合薄膜包裝袋采用強(qiáng)度逐層遞增的方法調(diào)控強(qiáng)度，從而使所制得的薄膜強(qiáng)度得到大幅度的提高，而且實(shí)現(xiàn)了減薄［15］。
在多層聚烯烴/黏結(jié)劑/EVOH（38%）/黏結(jié)劑/聚烯烴（PO/TIE/EVOH/TIE/PO）復(fù)合薄膜中將乙烯含量38%（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）的 EVOH 換為乙烯含量為29%的高阻隔型號(hào)EVOH，在保持阻隔性能不變的情況下，可使阻隔層實(shí)現(xiàn)減薄1/4［16］。
圖3 EVOH 中乙烯由38%減少至29%后復(fù)合薄膜減薄1/4
目前在復(fù)合薄膜減量減薄方面的研究，我國(guó)也取得了較大進(jìn)展，甚至有些研究已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。例如，利用茂金屬聚烯烴材料的高強(qiáng)度性能，可減少?gòu)?fù)合薄膜厚度；利用共擠出復(fù)合技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備精確控制復(fù)合薄膜各層的厚度，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合薄膜整體減薄。此外，利用茂金屬聚乙烯還能使重型包裝袋實(shí)現(xiàn)減薄化，降低成本，同時(shí)還可使其密封性能、防潮性能、防水性能、抗老化性能等更加優(yōu)越，且具有遇高溫不軟化變形、遇嚴(yán)寒不脆斷破裂的優(yōu)點(diǎn)。一款中石化包裝袋采 用茂金屬聚烯烴實(shí)現(xiàn) FFS 膜包裝袋厚度由原來(lái)的0. 16 mm 減薄到0. 14 mm，自 2019 年元月在福建聯(lián)合石化公司試點(diǎn)成功以來(lái)，又先后在廣州石化、揚(yáng)子石化、天津石化等多家企業(yè)成功推廣。
2. 1. 2 塑料包裝容器的減薄
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)塑料容器約占塑料包裝材料總消費(fèi)量的22%左右，是塑料包裝的重要組成部分。
塑料包裝容器的薄壁化就是在保證容器強(qiáng)度和阻隔等性能要求的情況下，盡可能地使用薄壁容器，這一方面可通過(guò)采用高性能的材料，如高強(qiáng)度和高阻隔性能的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)；另一方面可通過(guò)各種工藝軟件進(jìn)行仿真分析，優(yōu)化容器壁厚，實(shí)現(xiàn)最大程度的減薄。
康師傅集團(tuán)的一款飲料瓶在保證容量和性能的基礎(chǔ)上將瓶重由18 g降低到12 g，減重1/3，效果明顯［17］。寶潔公司計(jì)劃今年在歐洲推出一款洗發(fā)水補(bǔ)充裝，與傳統(tǒng)的洗發(fā)水瓶相比，每毫升容量的補(bǔ)充袋包裝減少使用60%的塑料。其旗下的海飛絲、潘婷等洗發(fā)水系列也將于2021 年初推出全新包裝袋，其美容部門(mén)的目標(biāo)是到2021 年底洗發(fā)水和護(hù)發(fā)素包裝的塑料數(shù)量減少1/2 以上［18］。
2. 1. 3 緩沖泡沫的減量
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，塑料泡沫在塑料包裝材料占比6%左右，是一類(lèi)特色鮮明的塑料包裝材料。
作為緩沖材料的EPS 泡沫輕且具有優(yōu)異的緩沖性能，但其性脆，在商品落下時(shí)可能出現(xiàn)斷裂，緩沖性能就會(huì)大打折扣。而 EPP 或 EPO 泡沫材料因具有較高的彈性、抗裂性能，及沖擊性能，因此對(duì)于震動(dòng)敏感的產(chǎn)品如等離子電視、筆記本電腦等高質(zhì)量電子電器產(chǎn)品而言，EPP 或EPO 泡沫材料是非常合適的運(yùn)輸包裝。在滿足同樣的緩沖性能要求時(shí)，其厚度可以比EPS 泡沫減少60%［19］。
2. 2 優(yōu)化包裝制品結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)減量與再利用包裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化是指根據(jù)商品可能遇到的各種條件，在保證包裝強(qiáng)度和性能等前提下，簡(jiǎn)化包裝結(jié)構(gòu)，優(yōu)化包裝基材和輔材，實(shí)現(xiàn)減量目的［1］。
李蓓蓓等［20］研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)輸包裝通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)減量——減少包裝材料的用量，減容——減少包裝箱體積或容積率，增效——增強(qiáng)保護(hù)效能。
2. 2. 1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)減薄
包裝結(jié)構(gòu)的減量化設(shè)計(jì)涉及適量包裝、適度包裝等，我國(guó)現(xiàn)行包裝很多都是過(guò)度包裝。在塑料包裝方面，突出的是多層、大體積等。如有的藥品，里面只有少量的藥粒，卻使用幾倍于其體積的塑料瓶。另一方面，大型塑料容器，為了增加強(qiáng)度，設(shè)計(jì)安全系數(shù)一般偏于保守，采用大值，富余量大。目前，對(duì)于此類(lèi)產(chǎn)品，可以采用先進(jìn)的不確定性設(shè)計(jì)分析方法，采用概率分析方法確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)許用值，通過(guò)可靠性分析，使整個(gè)產(chǎn)品達(dá)到統(tǒng)一的安全效率水平；對(duì)變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)描述和概率分級(jí)，以此確定各變量的影響度、出現(xiàn)頻率和極限值。此外，已廣泛使用的CAD/CAM/CAE 設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真、模擬與分析技術(shù)等可以廣泛用于優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。例如，近年來(lái)格力集團(tuán)在電器包裝設(shè)計(jì)方面，使用 CAE 仿真軟件全面分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、包裝方案，研究運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生產(chǎn)品損壞的原因，從而找出產(chǎn)品結(jié) 構(gòu)及包裝方案設(shè)計(jì)的不足之處，提高包裝對(duì)產(chǎn)品的保 護(hù)能力，減少包裝材料的使用量，降低產(chǎn)品的成本［19］。
再比如，通過(guò)包裝容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，小包裝改大包裝，減少塑料包裝材料的使用量；大包裝改小包裝，減少被包裝物浪費(fèi)（這是另一種節(jié)約資源方式）；研究包裝效率，即以最輕的包裝質(zhì)量裝下最多的包裝物。《科學(xué)報(bào)告》最新發(fā)表一篇環(huán)境研究論文稱，作為灌裝非酒精飲料塑料瓶的主要材料PET將20的小塑料瓶飲料包裝變成中塑料瓶飲料包裝，或能讓美國(guó)每年減少超過(guò)9 000t的PET廢棄物的產(chǎn)生［21］。
新冠肺炎對(duì)消費(fèi)模式產(chǎn)生了重大影響，包裝尺寸 偏好兩極分化，呈現(xiàn)大的、多規(guī)格尺寸和較小的獨(dú)立包裝等特點(diǎn)。例如，隨著消費(fèi)者在封鎖前囤積食品、飲料等，對(duì)大尺寸的需求從1. 5 L以上開(kāi)始上升。此外還發(fā)現(xiàn)因更小尺寸的便捷性產(chǎn)生了更大的需求［22］。另外， 新冠疫情下，更多貨品或以組合包裝的形式銷(xiāo)售較小獨(dú)立包裝的產(chǎn)品［23］。人們對(duì)小型且注重衛(wèi)生與便利性的塑料包裝如洗護(hù)用品等小型化包裝的需求也持續(xù)增加。
2. 2. 2 改變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用回收料
在塑料包裝制品設(shè)計(jì)中，對(duì)于多層結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，在保證使用性能等要求的前提下，可以在非直接接觸層使用回收料，例如多層包裝薄膜、保裝容器等；對(duì)于原有非多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也可以改為多層結(jié)構(gòu)，加大回收的塑料包裝材料的使用量。如洗護(hù)用品使用的高密度聚乙烯（PE-HD）瓶，同樣厚度時(shí)，可以采用3層結(jié)構(gòu)，中間層、外層使用PE-HD 回收料，材料相容性好，不影響包裝效果。例如，Aveda 公司洗發(fā)香波塑料瓶最初用的是共擠出PE-HD-原生外層/再生層/原生內(nèi)層，再生層占45%。改進(jìn)后，所有 PE-HD 瓶只有最內(nèi)側(cè)采用原生料，外層和中間層都使用再生PE-HD，再生層占比最多可達(dá)-83%。此外，其瓶蓋中也使用了再生聚丙烯（PP）。這樣，新瓶不僅減重，而且這種新的設(shè)計(jì)每年可節(jié)約143 t 原生PE-HD 和9 t 原生PP，同時(shí)也使用了大量的PE-HD 回收料［24］。
2. 2. 3 政策鼓勵(lì)與支持
國(guó)務(wù)院辦公廳《115 號(hào)文》中明確提出，推進(jìn)快遞包裝材料源頭減量，鼓勵(lì)通過(guò)包裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化減少填充物使用。2021 年 2 月 3 日交通運(yùn)輸部部務(wù)會(huì)議審議通過(guò)的《郵件快件包裝管理辦法》中要求，無(wú)論寄遞企業(yè)還是個(gè)人應(yīng)按照環(huán)保節(jié)約的原則，以物品的性質(zhì)、尺寸及質(zhì)量為依據(jù)，減少包裝層數(shù)、降低空隙率和減少填充物使用等進(jìn)行合理的減量包裝。
2. 3 延長(zhǎng)保質(zhì)期（貨架期）
使用高性能材料，延長(zhǎng)保質(zhì)期或貨架期，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，不僅可以減少因食品、藥品等變質(zhì)產(chǎn)生的浪費(fèi)，而且可以減少塑料包裝材料的總用量。
通過(guò)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延長(zhǎng)包裝產(chǎn)品生命周期。塑料軟包裝普遍的作法是通過(guò)多層共擠出吹膜生產(chǎn)線生產(chǎn)的5、7、9 層甚至11 層食品軟包裝專(zhuān)用阻隔膜滿足公眾對(duì)減少食品浪費(fèi)和延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期的要求。
另外，可以通過(guò)提高塑料包裝材料的性能，延長(zhǎng)保質(zhì)期。著名的希悅爾公司（Sealed Air）開(kāi)發(fā)的干腌火腿包裝用新型高阻隔熱收縮膜的抗戳穿性和阻隔性高且具有一定的熱收縮率，比真空包裝節(jié)省材料，且肉質(zhì)得到了改善，貨架期得到了明顯延長(zhǎng)［24］。
新冠疫情下，關(guān)于貨品保存期限的問(wèn)題，很多企業(yè)都有新的考慮，現(xiàn)在一些產(chǎn)品在貨架上的存放時(shí)間更長(zhǎng)。2021年將會(huì)有更多的生產(chǎn)商專(zhuān)注于使用多層瓶坯等技術(shù)來(lái)延長(zhǎng)保質(zhì)期，這些技術(shù)有助于乳品和小包裝碳酸軟飲料等飲品的保存和保護(hù)［25］。
2. 4 簡(jiǎn)化包裝
在滿足對(duì)被包裝物的保護(hù)等性能要求下，盡可能避免層層包裝等過(guò)度包裝，使包裝輕薄化，這既能減少包裝環(huán)節(jié)，節(jié)省設(shè)備、材料和人力財(cái)力投入，又能減少包裝廢棄物，從而實(shí)現(xiàn)源頭減量的目的。
2. 4. 1 政策鼓勵(lì)
國(guó)內(nèi)外都有政策法規(guī)等對(duì)簡(jiǎn)化包裝提出要求。
日本倡導(dǎo)簡(jiǎn)易包裝，鼓勵(lì)快遞包裝回收再利用，實(shí)現(xiàn)減量；韓國(guó)對(duì)過(guò)度包裝高額罰款，避免過(guò)度包裝，實(shí)現(xiàn)減量［11］。
國(guó)務(wù)院辦公廳《115 號(hào)文》中提出，到2022 年，電商快件不再二次包裝比例達(dá)到85%；到2025 年，電商快件基本實(shí)現(xiàn)不再二次包裝。
2. 4. 2 改變包裝設(shè)計(jì)
通過(guò)改變材料使用方式，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化包裝，進(jìn)而減量。如將整塊的緩沖材料進(jìn)行分割，分為若干小塊，使用部分分割塊填充以滿足緩沖防護(hù)的要求，從而達(dá)到減量化目的（圖4）［19］。
圖4：緩沖材料分割
通過(guò)蒸鍍生產(chǎn)高阻隔薄膜，如氧化鋁或氧化硅蒸鍍薄膜，用以替代多層共擠出薄膜，減少阻隔包裝薄膜的厚度。近年來(lái)發(fā)展的無(wú)機(jī)二元阻隔性蒸鍍薄膜在表面上同時(shí)蒸鍍氧化硅和氧化鋁兩種物質(zhì)的薄膜，較之只蒸鍍一種氧化物的一元蒸鍍薄膜，這種二元蒸鍍薄膜具有優(yōu)良的阻隔性能。同樣阻隔性能要求時(shí)，減薄效果更明顯［26］。
2. 5 多次與循環(huán)使用包裝材料
重復(fù)或/和循環(huán)使用的概念在包裝材料的設(shè)計(jì)和回收中早已提出。多次重復(fù)與循環(huán)使用包裝材料能夠有效遏制環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，是減少塑料包裝廢棄物的有效措施之一。應(yīng)設(shè)計(jì)長(zhǎng)壽命的包裝材料，重視其重復(fù)使用。現(xiàn)有包裝材料重復(fù)利用的主要方法有將其回收后重復(fù)利用與通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)其在使用之后的新用途2 種。復(fù)用型設(shè)計(jì)使得包裝材料在使用之后可以具有新的用途［27］。
2. 5. 1 國(guó)外普遍重視
據(jù)悉德國(guó)的包裝市場(chǎng)調(diào)研協(xié)會(huì)調(diào)查結(jié)果顯示，德國(guó)于2012 年使用塑料手提袋達(dá)60 億個(gè)，消費(fèi)總量相當(dāng)于86 000t，年人均消費(fèi)手提袋數(shù)量約76個(gè)，而歐洲年人均消費(fèi)塑料袋數(shù)量198 個(gè)。德國(guó)針對(duì)塑料袋使用已實(shí)行新政策，目前手提袋可再生占總量的48 %，且消費(fèi)者會(huì)多次使用手提袋的數(shù)量高達(dá)72%［28］。
2018 年10 月，在“我們的海洋”會(huì)議期間，由雀巢、可口可樂(lè)、強(qiáng)生、寶潔、聯(lián)合利華等250 個(gè)跨國(guó)生產(chǎn)商、零售商、包裝回收商、政府與非政府組織共同簽署了《從源頭消除塑料污染的全球承諾》一書(shū)，承諾從源頭上杜絕塑料的污染，攜手致力于達(dá)成3個(gè)奮斗目標(biāo)：（1）消除有問(wèn)題或不必要的塑料包裝，從一次性使用轉(zhuǎn)向可重復(fù)使用的包裝模式；（2）通過(guò)創(chuàng)新，確保到2025 年100 的塑料包裝可以方便、安全地重復(fù)使用、回收或堆肥；（3）顯著增加塑料的重復(fù)使用或回收數(shù)量，并制成新的包裝或產(chǎn)品。到2019 年3月，簽署企業(yè)達(dá)350 家［29］。
雀巢在一份聲明中稱，爭(zhēng)取在2025 年前實(shí)現(xiàn)所有的包裝可回收或可重復(fù)使用，并在此期間將全新塑料的使用量降低1/3；迄今為止，其塑料包裝的66%是可回收或可重復(fù)使用的［30］。
2.5. 2 國(guó)內(nèi)政策鼓勵(lì)
國(guó)務(wù)院辦公廳《115 號(hào)文》中提出，推廣可循環(huán)包裝產(chǎn)品，鼓勵(lì)在同城生鮮配送、連鎖商超散貨物流中推廣應(yīng)用可循環(huán)可折疊快遞包裝、可循環(huán)配送箱、可復(fù)用冷藏式快遞箱，減少一次性塑料泡沫箱等的使用。到2022 年和 2025 年，可循環(huán)快遞包裝應(yīng)用規(guī)模分別達(dá)700萬(wàn)個(gè)和1 000 萬(wàn)個(gè)，快遞包裝循環(huán)化水平明顯提升。
2021年2月3日，我國(guó)交通運(yùn)輸部部務(wù)會(huì)議審議通過(guò)《郵件快件包裝管理辦法》，管理辦法中倡議寄遞企業(yè)及個(gè)人對(duì)包裝袋和箱、填充物等包裝材料進(jìn)行回收或再利用，對(duì)外形完好無(wú)損、質(zhì)量達(dá)標(biāo)的包裝產(chǎn)品直接再利用。
政府還應(yīng)繼續(xù)加大宣傳力度，形成減少使用、重復(fù)利用、再生利用的社會(huì)氛圍，采取消費(fèi)后塑料包裝材料產(chǎn)生源頭減量化措施［31］。
2. 5. 3 消費(fèi)者積極參與
對(duì)于超市購(gòu)物用的PE塑料袋，如果沒(méi)有污染、破損，可反復(fù)使用，一般3、4次沒(méi)有問(wèn)題；對(duì)于超市用于自包裝的塑料袋，如包裝蘋(píng)果、柑橘等的自包裝塑料卷膜袋，用后可以再用作垃圾袋使用。對(duì)于收到的快遞包 裝，如氣泡袋、氣柱袋、泡沫箱等可以保存，再次使用。消費(fèi)者的這些行為也符合節(jié)約型和低碳型社會(huì)發(fā)展要 求。要提倡反復(fù)使用光榮，浪費(fèi)可恥，與食品的浪費(fèi)一 樣，要大力提倡節(jié)約使用塑料包裝材料，形成勤儉節(jié)約的良好社會(huì)風(fēng)氣。
2. 6 加大使用回收料力度
歐洲委員會(huì)（EC）在2018 年1 月發(fā)布的《歐洲循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的塑料戰(zhàn)略》中要求所有成員國(guó)在2025 年前再利用和回收所有塑料包裝廢棄物中的50%，到2030年增加到55%。近年來(lái)，許多公司都積極研究塑料包裝材料回收利用技術(shù)，并投入實(shí)際應(yīng)用。
2. 6. 1 加大回收料使用力度
Pact Group Holdings 等3 家公司近期在澳大利亞成立合資企業(yè)，并斥資4 500 萬(wàn)澳元建造處理能力50 kt/a 的回收工廠，2021年10月全面投產(chǎn)后，每年回收塑料原料相當(dāng)于10億個(gè) 600 mL PET 瓶，每年將用于生產(chǎn)超過(guò)20 kt 新的rPET瓶和食品包裝［32］。
熱成型包裝食品應(yīng)用公司Direct Pack 開(kāi)發(fā)一款由100%可回收的PET 制成的雞蛋包裝。其將消費(fèi)后回收的PET 瓶和熱成型的PET包裝作為原材料，通過(guò)熱成型重新加工成包裝制品。而且采用內(nèi)嵌BOPP 標(biāo)簽，解決了粘在PET 包裝上的紙質(zhì)標(biāo)簽和膠水導(dǎo)致的rPET薄片的污染問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)100 ％可回收［33］。
Faerch 公司正越來(lái)越多地采用從食物托盤(pán)回收的消費(fèi)后包裝材料替代瓶子來(lái)制備rPET，以充分利用這些寶貴的資源。其在荷蘭的綜合回收設(shè)施每月回收2500萬(wàn)個(gè)rPET托盤(pán)，而且數(shù)量還在進(jìn)一步增加［34］。
2. 6. 2 包裝薄膜中使用回收料
軟包裝塑料薄膜一般較薄，在其中使用回收料，技術(shù)要求相對(duì)較高。
2020 年，陶氏（DOW）公司開(kāi)發(fā)并商業(yè)化一種新型消費(fèi)后回收樹(shù)脂，其中含有 40 的消費(fèi)后再生材料，并可生產(chǎn)出性能與原生樹(shù)脂近似的薄膜，該膜能夠100%地用于熱收縮膜的中間層，使得其結(jié)構(gòu)中的消費(fèi)后再生材料含量達(dá)到13 ~24［35］。
總部位于美國(guó)得克薩斯州的軟包裝制造商Indev- co Plastics 推出含有可高達(dá)50%消費(fèi)后樹(shù)脂（PCR）的成型填充密封（FFS）薄膜、開(kāi)口袋等，并通過(guò)優(yōu)化使薄 膜性能與使用100 ％純樹(shù)脂制成的薄膜保持一致。其之前還推出了一種用于飲料和食品加工行業(yè)的可回收收縮捆扎膜，其中使用了50% 的PCR 材料［36］。
2.6. 3 護(hù)理用品包裝使用回收料
現(xiàn)在，美發(fā)、洗護(hù)等護(hù)理用品的消費(fèi)量增速明顯， 所使用的PE-HD 等樹(shù)脂的消費(fèi)量巨大，需加大回收力度，大力使用回收料。
在 2019 年底，美國(guó) Frederic Fekkai 公司使用95回收PE-HD 制作，推出新洗發(fā)水系列包裝及容器。歐洲Unilever 公司采用同樣的技術(shù)，使用100 回收PE-HD 用來(lái)生產(chǎn)“Love Beauty and Planet”洗手液包裝瓶。瑞士Amcor 公司2020 年為品牌Ritual 多種維生素瓶使用100%回收PET生產(chǎn)。
圖5 Frederic Fekkai 公司新洗發(fā)水系列包裝［37］
圖6 Ritual 維生素瓶產(chǎn)［37］
歐萊雅集團(tuán)計(jì)劃到2025年其塑料包裝中回收料的使用達(dá)到50%，現(xiàn)在又在其2030 年可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中提出產(chǎn)品包裝的塑料100%源自回收或是生物基材料。從中國(guó)市場(chǎng)上看，巴黎歐萊雅全套護(hù)發(fā)系列包裝已經(jīng)由100 消費(fèi)后塑料制成［38］。
3 使用單一材料，推廣單材質(zhì)化技術(shù)
受環(huán)保政策和可持續(xù)發(fā)展觀念的影響，塑料包裝材料使用單一材料日益受到重視。在保證包裝性能要 求的前提下，盡可能采用單一材料，以利于回收利用， 這已成為行業(yè)健康發(fā)展的共識(shí)。塑料包裝材料回收能 夠得以高值（質(zhì)）化利用的前提是回收到的廢棄包裝材料的純度要高。而食品、藥品等等的包裝，傳統(tǒng)的單一包裝材料往往不能滿足對(duì)不同氣體的阻隔性能要求，因此常常采用多層和/或多種材料包裝，如3、5、7 層，11層的現(xiàn)在也很常見(jiàn)；材料構(gòu)成中，不僅有塑料層，常常還有鋁箔、涂層等。多層復(fù)合的塑料包裝材料使用后，進(jìn)行分揀、分類(lèi)過(guò)程繁瑣而困難，首先需要將其剝離，然后進(jìn)行回收再利用。包裝使用的材料種類(lèi)越少，越有利于包裝的回收再利用；包裝使用的材料種類(lèi)越多， 回收處理難度越大［1］。不需要高水平（人工或人工智能 等科技手段）減少分揀、分選的有效措施之一就是使用單一材料。
近年來(lái)，北歐化工、陶氏、埃克森美孚和沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司等公司相繼推出可回收利用的單一材料塑料薄膜。Smithers在發(fā)布的《單一材料塑料包裝薄膜市場(chǎng)的未來(lái)2025年》［39］報(bào)告中指出，自 2015—2019 年，全世界的單一材料塑料包裝薄膜市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率為3.5%。目前 2019 年全球的市場(chǎng)產(chǎn)量為20440kt，在2025年有可能將達(dá)到26030kt，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)3. 9%。據(jù)統(tǒng)計(jì)在2020 年，全球3大消費(fèi)單一材料塑料包裝薄膜的市場(chǎng)亞太、北美和西歐，3者的占比如圖7所示 ，分別為48. 6% 、17. 2%和 15. 5%。
圖7 2020 年全球各區(qū)域單一材料塑料包裝薄膜市場(chǎng)情況［39］
國(guó)務(wù)院辦公廳《115 號(hào)文》中明確提出，加快推進(jìn)快遞包裝材料的減量化進(jìn)程，減少難分類(lèi)回收的包裝材料的使用，堅(jiān)持盡量使用單一材料，提高包裝材料的可回收再利用性。
3. 1 通過(guò)提高單一材料性能，滿足高阻隔等性能要求
據(jù)預(yù)測(cè)，在2020—2025 年期間對(duì)單一材料薄膜PP 類(lèi)的消費(fèi)量將會(huì)大幅增長(zhǎng)。PP、PE 材料的復(fù)合，回收過(guò)程處理簡(jiǎn)單，因此單一材料薄膜PE 類(lèi)將會(huì)是快速增長(zhǎng)的另一類(lèi)單一材料［39］。
據(jù)了解，雙向拉伸聚乙烯（BOPE）薄膜在大米真空包裝、速凍食品包裝、飲料透明包裝等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。僅以2019 年我國(guó)高端大米為例，當(dāng)年產(chǎn)量約1 000 kt，如果全部采用BOPE薄膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)包裝，可以減少塑料包裝材料消費(fèi)量5500t左右；此外，這種包裝還可降低破袋率，減少保存和運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中的損失，同時(shí)更好地保持大米的質(zhì)量。使用單一材料包裝材料的關(guān)鍵是要解決其滿足包裝性能要求的問(wèn)題，如其有時(shí)很難滿足對(duì)氧氣、水蒸氣等不同氣體的阻隔要求，這一方面要提高單一品種材料性能；另一方面要優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。
目前，對(duì)PE 進(jìn)行改性，其剛性及拉伸性能有所提高，基本可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PP、PA、PET 等薄膜材料的替代， 使其中一部分的復(fù)合軟包裝，如 PE/BOPP、PE/PET 等轉(zhuǎn)變?yōu)閱我徊牧辖Y(jié)構(gòu)。如W&H 公司等通過(guò)單向拉伸技術(shù)不僅提高PE的剛性和拉伸性能，而且薄膜的透明性、印刷適性以及熱封性能等都得到改善［29］。
韋麗明［40］以 BOPE 薄膜、多層共擠流延聚乙烯（CPE）薄膜作為復(fù)合材料，以聚乙烯醇（PVA）復(fù)配水性膠水作為阻隔膠粘材料，制備了BOPE/PVA 阻隔水性膠水/CPE復(fù)合薄膜，發(fā)現(xiàn)，BOPE 薄膜具有優(yōu)異的力學(xué)性能；CPE 薄膜具有優(yōu)異的熱封性能；PVA 復(fù)配水性膠水顯著提高了復(fù)合薄膜的氣體阻隔性能。BOPE 薄膜及CPE 薄膜材料同材質(zhì)，有利于回收循環(huán)再利用，符合環(huán)保趨勢(shì)。
埃克森美孚公司在K2019上介紹了其新型全PE 層壓包裝解決方案，其采用了 Exceed XP、Exceed 和Enable高性能PE，解決了傳統(tǒng)層壓結(jié)構(gòu)薄膜相關(guān)的回收問(wèn)題。
其他材質(zhì)的塑料包裝材料也應(yīng)盡可能采用單一材料。總部位于丹麥的包裝制品公司Faerch 推出使用再生的單一PET材料制成的新款Eco HotPro 系列包裝，耐高溫，可進(jìn)行高溫滅菌處理，用于食物的熱灌裝包 裝；并可循環(huán)再生利用，制成相同品質(zhì)的食品級(jí)包裝 產(chǎn)品［41］。
3. 2 通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使用單一材料
塑料軟包裝材料回收之所以比硬包裝困難，是由于硬包裝多由單一材料生產(chǎn)，而大多數(shù)塑料軟包裝材料都是經(jīng)過(guò)多次或多道工序加工的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，回收分類(lèi)難度過(guò)大所致。
由于對(duì)阻隔性能等的要求高，很多包裝都要求使用多層和/或多種材質(zhì)的包裝材料，嚴(yán)重影響其消費(fèi)后的回收與高值（化）利用。研究表明，目前 PP、PE 和PET 中的氧化硅或氧化鋁涂層厚度≤100 nm、PP 和PE 中EVOH 含量＜5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、在不干擾分揀過(guò)程的前提下PET 中PA 以及金屬化箔含量<5%等的復(fù)合包裝材料理論上可以回收［42］。
布魯克納機(jī)械有限公司在2021年2月11日的新聞稿中宣稱，其將在 2021 年中國(guó)國(guó)際橡塑展（Chinap- las2021）展示其最新的高速雙向拉伸 BOPE 薄膜生產(chǎn)線，速度超過(guò)600 m/min。用其生產(chǎn)的單一材料薄膜具有優(yōu)異的力學(xué)和光學(xué)性能，能夠替代以往由不同材料制成的多層薄膜。其采用的核心技術(shù)——新型在線涂布機(jī)能生產(chǎn)厚度在納米級(jí)的超薄功能層，不會(huì)破壞分類(lèi)和回收，但卻提高了阻隔性，薄膜具有鍍鋁膜或采用氧化鋁涂層的復(fù)合薄膜的高阻隔性。
凸版印刷株式會(huì)社與聯(lián)合利華日本公司合作，采用基于PET的單材質(zhì)氣相沉積透明阻隔膜包裝力士獨(dú)立小袋洗發(fā)露，新產(chǎn)品的制造方法和材料構(gòu)成確保了優(yōu)異的氧氣和水蒸氣阻隔性能。這款洗發(fā)露原來(lái)采用的是PET基材與鋁和PE等的復(fù)合薄膜包裝。新產(chǎn)品中單材質(zhì)的使用提高了可回收性，而鋁膜的棄用使包裝制造過(guò)程中的CO2 排放量減少了約25%［43］。
2019 年秋季，德國(guó) Werner & Mertz 公司與Mondi 公司合作推100%可回收的直立單層PE袋，成型后貼上PE的印刷標(biāo)簽層，消費(fèi)者使用后可直接撕掉兩面標(biāo)簽，或?qū)?biāo)簽回收。包裝設(shè)計(jì)為可分離層結(jié)構(gòu)，855的材料無(wú)印刷，可輕易分離印刷層與非印刷層，分別進(jìn)行回收，與原有復(fù)合包裝相比可以達(dá)到70%的材料減量［37］。
4 結(jié) 語(yǔ)
減量化和單材質(zhì)化是塑料包裝材料環(huán)保化設(shè)計(jì)的2個(gè)重要技術(shù)途徑，是從原料消耗和廢棄物回收利用兩個(gè)不同角度闡釋塑料包裝材料環(huán)保化產(chǎn)品理念。
塑料包裝減量化是包裝環(huán)保化的首要原則，是減少和治理塑料包裝污染的重要且有效的技術(shù)措施之一，包括直接減量、間接減量、隱性減量等多種不同的“減量化”形式，可依實(shí)際包裝的功能要求和具體需要靈活選用。其核心思想和設(shè)計(jì)理念就是降低包裝材料的實(shí)際消耗量，進(jìn)而減少?gòu)U棄物總量，有效節(jié)省日益緊張的自然資源。
塑料包裝單材質(zhì)化是從廢棄物有利于回收、利用角度提出，并已達(dá)成行業(yè)共識(shí)的健康發(fā)展理念之一，其前提和基礎(chǔ)是塑料包裝材料的制備技術(shù)進(jìn)步與性能提升，單一材質(zhì)具備全面滿足產(chǎn)品包裝功能的需求。塑料包裝單材質(zhì)化設(shè)計(jì)和使用，可有效減少難分類(lèi)回收包裝材料的使用量，提高包裝材料可回收再利用性，對(duì)塑料包裝污染治理具有積極、有效的推動(dòng)作用。
通過(guò)減量化和單材質(zhì)化技術(shù)的廣泛推廣和使用，一方面可從源頭實(shí)現(xiàn)塑料包裝減量，另一方面便于塑 料包裝廢棄物的回收利用，可以有效解決當(dāng)前塑料包 裝產(chǎn)品造成的環(huán)境污染問(wèn)題，推動(dòng)塑料包裝行業(yè)向低 碳、可持續(xù)方向健康發(fā)展。
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［34］ 雅式橡塑網(wǎng). 這家丹麥公司用rPET 造乳制品包裝，耐高溫還可同級(jí)回 收［EB/OL］.
［35］ 石油化工論壇. 陶氏、SABIC、歐萊雅都在關(guān)注的PCR 塑料 ［EB/OL］.
［36］ 雅式橡塑網(wǎng). 含50%再生料，Indevco 開(kāi)發(fā) 100％可回收的工業(yè)用袋和薄膜［EB/OL］.
［37］ 劉小靜. 歐美包裝行業(yè)可持續(xù)包裝發(fā)展動(dòng)態(tài)［J］. 上海包裝，2020，（2）：38?44.
［38］ 石油化工論壇. 陶氏、SABIC、歐萊雅都在關(guān)注的PCR 塑料 ［EB/OL］
［39］ 2025 年，單一材料塑料包裝全球市場(chǎng)需求將達(dá)到 710 億美元［J］. 印刷工業(yè)，2020（5）：13?14.
［40］ 韋麗明. 材質(zhì)一體化可回收高阻隔復(fù)合軟包裝的研究［J］. 塑料包裝，2019，29（5）：24-30.
［41］ 雅式橡塑網(wǎng). 這家丹麥公司用rPET 造乳制品包裝，耐高溫還可同級(jí)回 收［EB/OL］.
［42］ 榮格塑料工業(yè). 柔性多層復(fù)合材料包裝的多重難題，該如何破解？
［43］ 中塑在線. 日本聯(lián)合利華引入PET 單材質(zhì)軟包裝［EB/ OL］.
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