當(dāng)今世界,經(jīng)濟(jì)普遍陷入低谷,商品包裝的新材料正面臨著時代的嚴(yán)峻考驗。千百年來人們以循序漸進(jìn)的方式,不斷地否定,又不斷地創(chuàng)新。
無論是前期污染的紙制品包裝,還是后期污染的塑料包裝,以及顏、填料制造油墨的排污處理,焦點無非是圍繞見光、熱、濕就氧化和商品用后難以降解直至焚燒,其根本出路在于開發(fā)不同的無機(jī)材料和研制精細(xì)的有機(jī)助劑。廢棄物改性或再生復(fù)用離不開企業(yè)廠商的論證引進(jìn)和政府部門的政策優(yōu)惠,綠色環(huán)保意識的增強(qiáng)賦予了劃時代的含義和活力,并逐步得到社會的認(rèn)同和推廣提倡。制訂環(huán)保的法律法規(guī)和開展社會公德教育有助于改變隨時隨地拋棄包裝物品的不良行為。跨世紀(jì)的包裝科學(xué)技術(shù)的機(jī)電化、智能化、自動化正悄悄向我們走來。選擇節(jié)能、低耗、復(fù)用、無毒、防污染、高功能的無公害材料已成為綠色包裝的社會工程。
采用無機(jī)與無機(jī)助劑、有機(jī)與有機(jī)助劑或有機(jī)與無機(jī)助劑進(jìn)行協(xié)同作用已成為一股時代的潮流。為使我們的包裝產(chǎn)品科學(xué)地不斷換代更新,在競爭中立于不敗之地,筆者根據(jù)多年收集的有關(guān)文獻(xiàn)、積累和實踐、用戶的信息反饋,經(jīng)多次篩選、提煉,粗略地揭開以下包裝材料功能的面紗,以便于包裝界同仁商榷,還一片晴朗天空和一塊潔凈的樂土。
一、無機(jī)材料的開發(fā)應(yīng)用
1.造紙、塑料、印刷油墨的使用量多面廣,價廉色白、加工性能好當(dāng)數(shù)碳酸鈣,屬極性活動物質(zhì),在有機(jī)助劑的協(xié)同下,幾乎可以滿足上述行業(yè)的性能要求,作為填充、催干、增強(qiáng)劑,是價格最低的品種。
2.常與碳酸鈣協(xié)同作用的滑石粉(單斜晶系),能提高造紙紙漿的留存率、塑料制品的剛性和耐熱性及薄膜的透光率,提高包裝薄膜功能,改善油墨夜間的保溫性,并可在水性油墨中起流平、防沉作用,甚至是PVC塑料的成核劑。
3.作為無機(jī)成核劑的高嶺土(又稱高粘土),能使聚丙烯塑料形成細(xì)微的球晶,提高機(jī)械強(qiáng)度,還可作為聚氯乙烯的絕緣材料用于生產(chǎn)6KV以上的高壓電纜,在造紙紙漿的留存率比鈣也略優(yōu)一籌,并以白色、灰色、黃色分別加入塑料中,經(jīng)吹塑、擠出、注射、壓延和滾塑制成不同色彩的包裝制品。
4.占地殼中原子含量16.7%的硅灰石具有較好的長徑比(系三斜晶系),大多用來替代價格較高的玻璃纖維,常常用其制造耐熱紙板,并作為塑料包裝材料的增強(qiáng)劑,可有效地提高制品的耐磨性和包裝規(guī)格尺寸的穩(wěn)定性,并能與含鹵阻燃劑協(xié)同作用于防火塑料包裝制品及防火液體印刷油墨中。該材料晶格里含有OH,能有效地防止油墨中顏、填料沉淀。由于硅灰石的晶體在紫外線照射下會發(fā)出熒光或磷光,因此常被環(huán)氧樹脂油墨采用。
5.被人們稱作“千層紙”的云母是極復(fù)雜的硅酸鹽材料,因晶體常呈假六方片狀,集合體呈柱狀、板狀和鱗片狀,除作為造紙、塑料等包裝材料的裝飾性填充劑外,更是典型的增強(qiáng)劑,可有效地提高其制品的剛性、耐熱性和規(guī)格尺寸的穩(wěn)定性,促進(jìn)其散射光的透過率,優(yōu)于其它無機(jī)填充劑,并有極高的電氣絕緣性耐酸堿腐蝕性。
6.石英礦在半硬質(zhì)聚氯乙烯塑料中作為填充材料,其耐磨性是碳酸鈣的數(shù)倍。
7.氧化鎂近年來用于印刷油墨,尤其應(yīng)用于輪轉(zhuǎn)油墨中,能大大提高印刷圖文的光澤度。
8.作為油墨制品體系價廉、防沉奇特的硅藻土和作為人造革、橡膠仿羊皮等填料的沸石粉已研制成功,無機(jī)材料的廣泛運用其前景十分看好。
二、有機(jī)材料的探索運用
在造紙、塑料和印刷油墨等包裝材料中,無機(jī)材料的開發(fā)應(yīng)用如果說是量的擴(kuò)展,那么有機(jī)材料的研究運用技術(shù)便是實現(xiàn)了質(zhì)的躍升。其目的不是盲目追求綠色時尚潮流,而是抑制日益衰竭的天然資源和阻滯漸趨惡化的自然生活環(huán)境。為了緩解困境,人們在不斷推出無機(jī)包裝材料的同時,也不斷研究探索開發(fā)出高效、無毒的與無機(jī)助劑協(xié)同運用的商品包裝材料助劑達(dá)數(shù)百種之多。
1.抗氧劑及輔助抗氧劑。用來改善塑料制品和印刷油墨的耐抗力。推遲氧化開始的銹導(dǎo)期,延緩和阻止包裝物在儲藏或使用時變質(zhì)。常用的酚類和硫化酯類抗氧劑等國內(nèi)生產(chǎn)較規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化的是天津力生化工廠。
2.紫外線吸收劑UV一P、UV-326、 Uv-327等,是光穩(wěn)定劑的幾種,具有吸收陽光或熒光源中紫外光部分的能力而本身結(jié)構(gòu)不起變化(品種較全的是北京化工三廠和天津力生化工廠)。能有效地防止塑料、油墨及包裝食品等物質(zhì)在長期暴露于陽光下產(chǎn)生的光分解作用。3.偶聯(lián)劑(分為硅系和鈦系兩類)。推出第五代偶聯(lián)劑—一有機(jī)硅烷、有機(jī)鈦酸酯、有機(jī)鋁酸酯、有機(jī)鋯酸酯等,并在質(zhì)量上遙遙領(lǐng)先的首數(shù)儀征天揚(yáng)化工廠。偶聯(lián)劑是塑料、油墨、紙張與填充劑的橋梁,能夠提高樹脂的支化度和界面粘合力,并明顯減薄包裝印刷油墨圖文厚度,達(dá)到牢固的附著力。
4.潤滑抗粘劑。能改進(jìn)塑料材料和印刷油墨的粘臟和粘連、潤滑和分散、流動和脫膜。作為溶液分散劑為白油、醇、酯類。90年代后期以含有等量的陰離子和陽離子的電中性超分散劑(多以錨錠式)處理顏、填料是以往化學(xué)上所沒有的。因該助劑與很多基料都有很好的混容性(配伍性),其競爭吸附樹脂和溶劑,極大地縮短了分散時間,是目前兩性表面活性有發(fā)展前景的品種之一。市售的低分子聚乙烯、硬脂酸等兼有乳化、防沉、增稠和穩(wěn)定作用,取代了傳統(tǒng)的膠質(zhì)鈣和有機(jī)膨潤士等。油酚胺、芥酰胺等性能比較單一,如防抗粘、抗靜電和分散作用。
5.增白劑(稱加白劑,又分為水溶性和溶劑性等,其價格高低十分懸殊,20-1500元/千克不等)。一般分解溫度為190℃~235℃,而DBS能耐360℃高溫實屬少見。增白劑具有優(yōu)良的勻染性、滲染性。其最大光譜吸收波長為370nm。主要用于紙張、塑料、油墨的增白,并能提高一定的包裝外觀白度。
6.熱穩(wěn)定劑,多以硬酯酸鋁、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅等十余種助劑在塑料、紙張、印刷油墨中應(yīng)用,能有效防止分子材料在加工制造、使用和貯存過程中受熱而發(fā)生降解、交聯(lián)、變色和老化,達(dá)到延長使用時間和保護(hù)質(zhì)量的目的。國內(nèi)開發(fā)較早的是上海中華化工廠。
7.成核劑。一般用于“遠(yuǎn)程無序,近程有序”的結(jié)晶性高聚物。與無機(jī)成核劑不同的是能大大提高包裝制品的透明性。松滋市樹脂廠獨家開發(fā)的SKC-Y5988,不僅價格低于美國同類產(chǎn)品的2/5,且質(zhì)量相當(dāng)。有機(jī)成核劑能夠提高塑料的結(jié)晶度和結(jié)晶速率,降低球晶的直徑和控制一定的形態(tài),因此,改進(jìn)聚合物的透明性,增加屈服強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度,縮短成型周期及低溫特性,在相同乙烯塑料含量下,其鏈中較均勻分布而優(yōu)于無機(jī)成核劑,增加商品包裝的高附加價值。最近經(jīng)在PE上和感光樹脂版上試用,透光性較理想。8.增塑劑。常分為主增塑劑和輔助增塑劑,也有分為表面增塑和體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)增塑劑。按化學(xué)結(jié)構(gòu)常用的有:磷酸酯系列、鄰苯二甲酸酯系列、脂肪族二元酸酯系列、環(huán)氧化合物系列、聚酯系列、含氯化合物系列、苯多酸酯系列、脂肪酸單酯系列、均苯四甲酸酯系列和偏苯三酸三辛酯等十一大系列達(dá)三十五個品種。其作用是由于增塑劑分子插入到高分子聚合物的分子鏈之間,使聚合物分子鏈間的引力減弱,即削弱分子鏈間的聚集作用,而增加分子鏈的移動性、柔軟性,使塑性增加,過多或不科學(xué)的使用,往往會導(dǎo)致紙張、塑料制品變形,感光樹脂版和印刷油墨的化學(xué)針孔及連結(jié)料成為不干膠狀而造成應(yīng)用失敗。因此,增塑劑是包裝行業(yè)中紙施膠和油墨連結(jié)料的增塑劑,也是塑料增加彈性體和與填充料之間或偶聯(lián)劑等的潤滑分散助劑。
三、包裝人面對的嚴(yán)峻課題在數(shù)百種包裝印刷材料的助劑里,最常用的能使包裝制品體系本身形成橫向或縱向的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)劑,上光劑或光固化油墨的引發(fā)劑,防止商品與包裝粘附的抗靜電劑,塑料光一一生物降解催化劑,近兩年發(fā)明的纖維素和木質(zhì)素高效分離和化學(xué)的生物轉(zhuǎn)化造紙新方法,以及一個無二次污染的降解塑料中都已證明無負(fù)面的環(huán)境影響。因此,沒有材料助劑的發(fā)明創(chuàng)造,就沒有實用的包裝技術(shù)創(chuàng)新。從“價值工程”到“正交法”,尤其近年來發(fā)明創(chuàng)造的“倒算法”看,包裝材料助劑的創(chuàng)新配方設(shè)計,改善應(yīng)用范圍和施工條件,提高產(chǎn)品檔次,賦予特殊功能性等已成為包裝工業(yè)制品不可缺少的重要組成部分。合理正確地選擇助劑,科學(xué)精心調(diào)度生產(chǎn),可大大降低包裝成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,再現(xiàn)包裝技術(shù)完美。
無論是紙制品包裝,還是塑料制品包裝;無論是輔助性的照相制版,還是輔助性的印刷油墨,沒有不使用助劑的包裝材料,也沒有包裝材料不使用的助劑。一個能夠使包裝完美結(jié)合特別是能使包裝循環(huán)使用和再生復(fù)用的材料助劑及應(yīng)用水平,已成為衡量包裝技術(shù)水平的重要標(biāo)志。
綜上所述,包裝制品除上述助劑應(yīng)用外,還與色彩學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、生物學(xué)及仿生學(xué)有關(guān)。綠色包裝材料助劑技術(shù)是正在發(fā)展中的邊緣科學(xué),正日益受到包裝產(chǎn)品的青睬。特別是有機(jī)助劑仍繼續(xù)沿著高效、系列、無毒、安全、專用、簡便、易用的方向跨越。面臨入關(guān),經(jīng)濟(jì)并軌,大入大出的商品,包裝市場放開后我們怎么辦?一一21世紀(jì)的包裝工業(yè)必須重新審視環(huán)保法律法規(guī)的挑戰(zhàn)!