PE類快遞塑料包裝制品綠色化發(fā)展技術(shù)探析

魏風(fēng)軍

2020年1月19日，國(guó)家發(fā)展改革委及生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)文《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》，這是自2008年首次提出全國(guó)范圍內(nèi)的限塑令之后12年又一次重提限塑，因此業(yè)內(nèi)人士多稱此次《意見》為新版限塑令。近期，從國(guó)家郵政局獲悉，國(guó)家郵政局將制定出臺(tái)郵政業(yè)綠色發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021～2025），明確未來(lái)5年快遞包裝綠色治理的目標(biāo)任務(wù)和路線圖。據(jù)悉，塑料污染治理是快遞包裝綠色治理的突出任務(wù)。對(duì)于快遞塑料包裝制品而言，PE是在快遞包裝中用量最大的塑料品種之一，因此對(duì)于當(dāng)前禁塑令背景來(lái)說，PE類快遞塑料包裝制品的綠色化發(fā)展已經(jīng)提上日程，“禁塑令”的頒布或?qū)⒌贡瓶爝f包裝尤其是PE類快遞塑料包裝制品領(lǐng)域的綠色化升級(jí)。本文試就此予以探析。

常見PE類快遞塑料包裝制品

根據(jù)中國(guó)郵政快遞報(bào)社發(fā)布的《中國(guó)快遞領(lǐng)域綠色包裝發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)報(bào)告》顯示，我國(guó)快遞業(yè)包裝主要集中在快遞運(yùn)單、編織袋、塑料袋、封套、包裝箱（瓦楞紙箱）、膠帶以及內(nèi)部緩沖物（填充物）七大類。其中紙類包裝約占2/3、塑料包裝約占1/3。塑料類包裝材料主要包括塑料袋薄膜（不包括珠光袋和填充薄膜塑料）、編織袋、泡沫箱、珠光袋、膠帶和填充塑料等，塑料膜袋類的占比在2/3左右。上述各類快遞包裝中，PE類快遞塑料包裝制品涉及頗多，主要有：

①快遞袋類PE產(chǎn)品?？爝f袋的常見分類有快遞膠袋、快遞文件封、快遞氣泡袋、快遞骨袋、快遞編織袋等?？爝f膠袋具有成本低，重量輕等優(yōu)點(diǎn)。快遞文件封較快遞膠袋具有平整、不易折壞的優(yōu)點(diǎn)。快遞氣泡袋內(nèi)附減震氣泡膜，氣泡膜中有無(wú)數(shù)小氣泡，所以體輕、富有彈性，具有良好的減震性、抗沖擊性、還有無(wú)毒、無(wú)味、防潮、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。骨袋可用于各種小型物品的內(nèi)外包裝。用食品級(jí)的原料生產(chǎn)的自封袋可以存放各種小食品、茶葉、海產(chǎn)品等，防潮、防水、防蟲、防止東西散落?？爝f編織袋環(huán)保性較強(qiáng)，并且回收力度較大，主要用于各種物品的成裝和包裝用，在工業(yè)方面用途廣泛。普通快遞袋一般是用LDPE作為主要材質(zhì)生產(chǎn)，而京東采用了拉力好、承受力高的HDPE作為主要材質(zhì)。

②纏繞膜類。纏繞膜是以高品質(zhì)LLDPE等為基材，配加優(yōu)質(zhì)的黏稠劑，經(jīng)過高溫、擠壓、流延，再經(jīng)激冷輥冷而成，具有韌性強(qiáng)、高彈性、防撕裂、高黏性、厚度薄、耐寒、耐熱、耐壓、防塵、防水、有單面粘及雙面粘等優(yōu)點(diǎn)，在使用時(shí)可以節(jié)省材料、節(jié)省勞動(dòng)力、節(jié)省時(shí)間。根據(jù)纏繞膜的特性目前使用的行業(yè)有工業(yè)、農(nóng)業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)物流、建材、家用等多個(gè)行業(yè)，在大型快遞產(chǎn)品運(yùn)輸中頗為常見。

③氣泡膜類PE快遞塑料包裝制品。氣泡膜是以高壓PE為主要原料，再添加增白劑、開口劑等輔料，經(jīng)230℃左右高溫?cái)D出吸塑成氣泡的產(chǎn)品。是一種質(zhì)地輕、透明性好、無(wú)毒、無(wú)味的新型塑料包裝材料，可對(duì)產(chǎn)品起防濕、緩沖、保溫等作用，由于其中間層充滿空氣，所以體輕、透明、富有彈性，具有隔音、防震、防磨損的性能，廣泛用于電子、儀表、陶瓷、工藝品、家用電器、自車行，廚房、家具和漆品制品、玻璃制品及精密儀器等抗震性緩沖包裝?？芍瞥蓺馀荽?、氣泡牛皮紙信封袋、汽車太陽(yáng)擋、隔熱座墊、隔熱保溫材料等。

④氣柱袋類PE快遞塑料包裝制品。氣柱袋又稱緩沖氣柱袋、充氣袋、氣泡柱袋、柱狀充氣袋，是21世紀(jì)使用自然空氣填充的新式包裝材料。全面性包覆的氣柱式緩沖保護(hù)，將產(chǎn)品運(yùn)輸損失率降至最低?？諝獍b袋，系利用LLDPE及NYLON貼合或共擠方式，具有抗拉伸及均衡特性，表面印刷性佳，屬于醫(yī)療級(jí)基材，透過連續(xù)性壓合，形成不透氣的充氣柱，機(jī)器將防護(hù)膜制成氣柱保護(hù)袋。運(yùn)用物理原則，一次充氣，全排充滿，自動(dòng)鎖氣，形成潛水艙，遇到破損，只有破損的單根氣柱部分失效，其余氣柱完全不受影響，仍然維持保護(hù)效果。提供長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)運(yùn)不漏氣的抗震保護(hù)，氣柱式全面性包覆的緩沖保護(hù)，將損壞率降至最低。

⑤EPE珍珠棉發(fā)泡材料。EPE在我國(guó)還是近10年崛起的一種新型塑料制品材料。它是由聚乙稀塑料粒子經(jīng)過加溫、熔化、擠壓、催化、發(fā)泡形成珍珠棉狀發(fā)泡片材的塑料材料。該材料的特點(diǎn)是隔音、隔熱、耐沖擊、防摩擦、防震、防水、防腐、防潮、防變形、無(wú)毒、無(wú)異味、輕松軟等。它可制成0.5～13mm的片材狀材料，也可以通過復(fù)合和復(fù)膜制作各種包裝用材和填充用料。EPE在快遞行業(yè)主要作為緩沖材料應(yīng)用。

上述PE類快遞塑料包裝制品對(duì)于物流快遞的應(yīng)用來(lái)說，實(shí)際上也是屬于一次性包裝的范疇，用戶在打開快遞取出產(chǎn)品之后，該P(yáng)E類快遞塑料包裝制品就會(huì)被作為垃圾丟棄了。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的禁塑令對(duì)于快遞包裝來(lái)說，是對(duì)其有要求的，而郵政業(yè)綠色發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃也對(duì)快遞包裝用塑料制品提出了要求。與此同時(shí)，中國(guó)的大型快遞公司，如順豐、圓通等，目前都在進(jìn)行其國(guó)際化的布局;上述的PE類快遞塑料包裝制品一旦進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，就會(huì)牽扯到來(lái)自東南亞、歐盟、美國(guó)、加拿大、澳大利亞等國(guó)家的禁塑令要求?；诖耍琍E類快遞塑料包裝制品企業(yè)，在考慮禁塑令的要求時(shí)，應(yīng)立足于我國(guó)實(shí)際，考慮國(guó)外禁塑令及綠色化要求對(duì)于快遞行業(yè)的沖擊，提前對(duì)PE類快遞塑料包裝制品的綠色可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備，未來(lái)便于應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外的要求。

PE類快遞塑料包裝制品綠色化發(fā)展技術(shù)

目前，上文所述的PE類快遞塑料包裝制品主要涉及各類PE塑料的整合應(yīng)用，如LDPE、LLDPE、HDPE、EPE等，禁塑令的頒布使得快遞業(yè)塑料制品的綠色化發(fā)展技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用創(chuàng)新成為熱點(diǎn)。

目前，可見的快遞包裝綠色化制品的開發(fā)，一種是采用可生物降解的材質(zhì)取代PE，可用的可降解材質(zhì)大都基于聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯（PBAT）、聚羥基丁酸戊酸酯（PHBV）、聚羥基脂肪酸酯（PHA，Polyhydroxyalkanoates）、聚碳酸亞丙酯（PPC）、聚對(duì)苯二甲酸己二酸丁二酯（PET）等，生物可降解塑料產(chǎn)品大都基于上述一種單一聚合或幾種材質(zhì)共混聚合而成。除此之外，還有部分牛皮紙、無(wú)紡布等生物可降解材質(zhì)替代原始的PE塑料制品。

然而在目前的PE類快遞塑料包裝制品應(yīng)用中，都有相關(guān)性能的要求，比如氣泡膜、氣柱袋類產(chǎn)品要求對(duì)于氣密性的保持，阻隔性要求，力學(xué)性能的要求等;纏繞膜類部分領(lǐng)域要求150°纏繞加工;同時(shí)上述技術(shù)思維中以可降解材質(zhì)取代PE還有很大的成本壓力，一般采用可降解材質(zhì)取代PE所生產(chǎn)的產(chǎn)品成本是原有PE產(chǎn)品的2～3倍，這對(duì)于PE類快遞塑料包裝制品的應(yīng)用端客戶來(lái)說有很大的壓力，這也是諸多大型應(yīng)用端客戶遲遲不愿步入生物可降解材質(zhì)應(yīng)用的主因。

基于此，大多數(shù)的生物可降解材質(zhì)應(yīng)用，很難具備原有PE類快遞塑料包裝制品應(yīng)用所要求的阻隔性、氣密性以及可高溫加工性。因此，結(jié)合PE類快遞塑料包裝制品的應(yīng)用實(shí)際、性能要求、加工及物流存儲(chǔ)，從成本及使用的簡(jiǎn)易性、性能要求滿足等上，建議快遞公司、PE類快遞塑料包裝制品生產(chǎn)商采用厭氧微生物降解技術(shù)，與公司原有PE類快遞塑料包裝制品技術(shù)體系予以整合，滿足產(chǎn)品降解及性能、加工性、存儲(chǔ)性等的系統(tǒng)化要求，滿足全球“禁塑令”的要求和郵政業(yè)綠色發(fā)展的要求。

洛陽(yáng)綠之匯塑料降解科技有限公司的AdmPro?厭氧微生物降解母粒是一種有機(jī)添加劑，由傳統(tǒng)塑料注入?yún)捬跤袡C(jī)助劑制成，該助劑通過有細(xì)菌引起的化學(xué)活動(dòng)把塑料引入生物降解階段，最后只留下自然氣體和生物能量。添加AdmPro?厭氧微生物降解母粒后塑料能夠通過厭氧消化在垃圾堆填區(qū)里進(jìn)行生物降解，支持海洋降解。

AdmPro?厭氧微生物降解母粒通過一系列的化學(xué)和生物程序把塑料引進(jìn)微生物降解的厭氧環(huán)境里（該程序稱為生物同化）。允許微生物制造一種生物膜結(jié)構(gòu)來(lái)滲透塑料。該生物膜只在無(wú)氧/厭氧的情況下形成，即垃圾填埋場(chǎng)和深海環(huán)境中;同時(shí)有助于擴(kuò)大分子結(jié)構(gòu)，為微生物制造更大空間并在聚合物鏈上發(fā)出吸引其他微生物的化學(xué)信號(hào)來(lái)進(jìn)食塑料，提升了微生物降解速率。

大自然中的厭氧微生物降解時(shí)刻在發(fā)生，因?yàn)檫^程是相對(duì)緩慢的，所以不容易被察覺，但是，添加了AdmPro?厭氧微生物降解母粒的固體有機(jī)物PE塑料可以大大加快該過程，它讓PE塑料以更高的速率完成生物降解過程。讓塑料制品僅產(chǎn)生二氧化碳、沼氣（甲烷）和腐殖質(zhì)（有機(jī)質(zhì)），這與有機(jī)質(zhì)相同的生物過程和殘留物是相同的。其降解實(shí)現(xiàn)過程包括如下：

有氧階段：在此階段，酶和分解化學(xué)物質(zhì)充當(dāng)覆蓋PE塑料的生物膜的催化劑。在這段時(shí)間內(nèi)，好氧微生物逐漸形成，垃圾中的水分不斷積聚。標(biāo)準(zhǔn)PE塑料的吸濕能力相對(duì)較小，但AdmPro?厭氧微生物降解母粒會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步溶脹，從而削弱聚合物鍵。這為微生物生長(zhǎng)創(chuàng)造了分子空間，可以進(jìn)行需氧降解，在此過程中，氧氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳。

厭氧，非甲烷化階段：氧濃度充分降低后，開始進(jìn)行厭氧過程。在初始階段（水解），微生物菌落會(huì)吞噬顆粒，并通過酶促過程將大分子聚合物還原為更簡(jiǎn)單的單體。AdmPro?厭氧微生物降解母粒導(dǎo)致PE聚合物鏈的額外溶脹和張開，并增加了群體感應(yīng)。這進(jìn)一步激發(fā)了微生物以增加其定殖和聚合物鏈的消耗。隨著時(shí)間的流逝，發(fā)生酸反應(yīng)，其中簡(jiǎn)單的單體被轉(zhuǎn)化為脂肪酸。在此階段，二氧化碳的產(chǎn)生迅速發(fā)生。

厭氧，產(chǎn)甲烷的非穩(wěn)態(tài)階段：微生物菌落繼續(xù)生長(zhǎng)，吞噬了PE聚合物鏈并創(chuàng)造了越來(lái)越大的分子空間。在該階段，發(fā)生產(chǎn)乙酸，將脂肪酸轉(zhuǎn)化為乙酸，二氧化碳和氫。隨著這一過程的繼續(xù)，CO2速率下降，制氫最終停止。

厭氧，產(chǎn)甲烷的穩(wěn)態(tài)階段：分解的最后階段涉及產(chǎn)甲烷。隨著微生物菌落繼續(xù)吞噬掉PE聚合物的其余表面，乙酸鹽轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，并消耗了氫氣。這個(gè)過程一直持續(xù)到剩下的元素是腐殖質(zhì)為止。這種高營(yíng)養(yǎng)的土壤為微生物創(chuàng)造并改善了環(huán)境，并增強(qiáng)了分解的最終階段。

在PE類快遞塑料包裝制品綠色化發(fā)展方面， AdmPro?厭氧微生物降解母?？梢蕴砑拥絇E類快遞塑料包裝制品的原料中，實(shí)現(xiàn)微生物降解，其不改變?cè)蠵E類塑料制品的設(shè)備和工藝，不影響其理化性能，能很好地適應(yīng)上述各類PE類快遞塑料包裝制品的各類性能要求，是當(dāng)前PE類快遞塑料包裝制品綠色化發(fā)展中較為可靠的降解升級(jí)技術(shù)。

表1以PE為例，是在PE膜生產(chǎn)環(huán)節(jié)加入AdmPro?厭氧微生物降解母粒，經(jīng)過國(guó)際知名檢測(cè)機(jī)構(gòu)-天祥集團(tuán)檢測(cè)，其45天生物降解率為7.15%，其不影響PE的性能，不需要改動(dòng)設(shè)備和工藝。表2是LDPE袋的降解測(cè)試報(bào)告，依據(jù)美標(biāo)ASTMD5511，其856天，生物降解率為86.4%，滿足中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20197-2006、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMD551的要求。

結(jié)束語(yǔ)

綜合以上，過去的多年里，伴隨著中國(guó)電商物流快遞的迅猛發(fā)展，PE類快遞塑料包裝制品在快遞包裝中承擔(dān)著重要的材料角色。在當(dāng)前郵政業(yè)綠色化發(fā)展計(jì)劃以及新版禁塑令的要求下，對(duì)于PE類快遞塑料包裝制品的綠色化發(fā)展提出了更高的要求，相信未來(lái)會(huì)有更多可行的PE類快遞塑料包裝制品的綠色化技術(shù)，“綠色化”是破解快遞塑料包裝白色塑料污染的治本良策，我們拭目以待。

作者單位：河南科技大學(xué)包裝工程系

責(zé)任編輯：王蕾 wl@cprint.cn