可替代发泡塑料餐具理想产品的现状及发展

化工纵横(Comments＆Reviews in C．I．》 2001年第2期 苟替代发泡塑料餐具理想产品的现状及发展 翟丽萍 姜海明 宋会美 (齐齐哈尔大学生命科学与工程学院，161o06)(黑龙江造纸厂，~6130o)(齐齐哈尔大学材料所，161006) 擅要 综述了可替代发泡塑料餐具理想产品的分类及发展现状，重点论述了降解发泡塑料型及植物纤维、碇粉、纸浆 摸塑型的发展现状及存在问题，同时阐述了可替代发泡塑料餐具理想产品的发展。 关t词 降解塑料 淀粉 植物纤维 纸浆 白色污染 随着20O1年的到来，一次性发泡塑料餐具在我 国将被禁止使用，曾经以其不可取代的优良性能，方 便了顾客，繁荣了市场的一次性 EPS发泡塑料餐具、 塑料袋、塑料膜、饮料瓶等塑料包装制品，因其化学结 构稳定，200年不腐，从而长期成为垃圾，形成严重污 染环境的“白色污染”，而相继被一些国家，如日本、美 国、芬兰等国家明令禁止使用。 目前我国许多从事包装产品改进的企 科研人员和生产第一线的技术人员投人大量的物力、 人力和财力展开一次性发泡塑料餐具替代品的开发 研究。用于替代发泡塑料餐具的种类层出不穷，归纳 起来约有5大类：(1)降解发泡塑料型；(2)淀粉(可食 用)型；(3)纸板型；(4)纸浆模塑型；(5)植物纤维型。 Ⅱ 发泡塑料餐具替代产品的生产方 法及性能特点 发泡塑料餐具是 80年代中期随着我国包装工业 的发展而出现的，首先是在铁路餐车上得到应用，随 之而来的垃圾越来越多，包装废弃物，尤其是塑料包 装制品，构成了 白色污染”的主体，成为我国当前环 保问题中全民关注的焦点之一，现在国家已明令到 2000年底前全部废止一次性发泡餐具，为发泡塑料 餐具的各类替代品的生产和发展提供了新的动力。 1，1 降解塑料 为治理那些量大，分散、脏乱、难以收集或即使强 制收集进行回收利用，经济效益差或无效益的一次性 塑料废弃物带来的污染，降解塑料(准确的说应称可 降解塑料)应运而生，并得到了较快的发展，降解技术 被世界权威机构列入 2l世纪的 5O项新技术之一。 而我国为了使发泡塑料快餐具能够降解，以消除“白 色污染”，8o年代后期已有 20多所大专院校、科研单 位纷纷投入研究。 l、1、1 降解塑料的分类、定义及用逢 降解塑料就是具有“降解”功能的塑料，通常可在 塑料中加进一些促进降解的助剂，如光敏剂 ，或填充 淀粉来达到；或用合成的办法聚合成本身具有降解性 能的塑料，后者生产难度较大。 降解塑料按原理可以分为 广光 降 解 l 广完全生物降解 卜．生物降解 部分生物降解 降解塑料_一 L(破坏性生物降解) 化学降解_厂靴降解塑料 I L水降解塑料 L上述 3类组合的降解塑料 目前常见的降解塑料主要是光降解和生物降解 两种。 按生产方式可以分为： 降解塑料一【 降解塑料要求同一产品在不同应用阶段具有矛 盾的性能，因而生产难度是很高的，属高新技术产品。 可降解餐饮具的产品分为： (1)生物降解性材料类，包括纸制．植物纤维模塑 型，食用粉模塑型；(2)光一生降解塑料型。 如何评价降解塑料的降解性能呢?德国工业标 准 0IN54900规定，塑料降解性主要通过堆肥实验来 衡量。在堆肥条件下，由于微生物的作用使有机物分 解，以其中含碳物质转变为cO：的理论转化率来示 降解性：在l80 d内转化率达 60％者称为完全降解塑 料。 降解塑料是塑料家族中带降解功能的一类新材 一 19 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 化工纵横{Comments&Reviews in C．I．》 料，其用途包括以下几个领域：(1)自然环境中应用难 于回收利用的领域，即农业用材料．土木建筑材料、运 输用的缓冲包装材料等。(2)有利于堆肥化的领域， 即食品包装材料、卫生用品、日用杂品等。(3)医用材 料。 1．1．2 国内外降解塑料发展现状 降解塑料的研究开发始于20世纪 70年代，国内 外在经历了 80年代末、90年代初较大起伏，快速发 展后，目前对降解塑料的发展正从资源、技术、环保 经济、市场等多方位综合考虑，技术上进一步深化研 究，工艺进一步完善，近年来国外各类降解塑料有了 不同程度的进展，光降解技术较为成熟，而生物降解 塑料的研究开发最为活跃。我国研究开发的降解塑 料品种有光降解、光／生物降解 、完全生物降解等，从 整体而言，除完全生物降解塑料外，我国降解塑料研 究开发进程与世界同步，技术水平与国外先进水平接 近或相当。 1．1．3 降解塑料发展 中的主要问题厦开发趋向 国内外降解塑料已取得了不小的进展，但在发展 中也存在不少问题，如对其在环保中的作用缺乏正确 统一的认识，国际上没有统一的试验评价方法等，尽 管存在许多问韪和争议，但它的发展方兴未艾，主要 开发趋向为开发准时可控性环境降解塑料，以合成高 分子为原料的完全生物降解塑料、水解性塑料和可食 性材料等。 1 2 纸浆模塑型 纸浆模塑制品是随着人们对环保的重视及相关 技术的突破而得以发展起来的，其性能及良好的可回 收性已得到人们的广泛认可。特别是纸浆模塑制品 所特有的良好透气性使得纸浆模塑制品有了前所未 有的发展良机。 1．2．1 纸浆模塑餐具的优 良特性 纸浆模塑餐具是以回收的纸张、纸箱、纸制品加 工边角料，各种植物纤维浆为原料，经过结构设计、制 浆、配浆、模塑成型．压榨烘干、消毒等工序而制得的 各种形状尺寸的纸餐具，是在国内刚刚兴起的一种符 合环保的绿色快餐用具，纸浆模塑制品强度较好、耐 压、防震，美观大方，可造型多，品种齐全，生产成本 低，回收价值大，且自然降解效果好。 由于纸浆模塑制品是 纸浆为原料生产的．在温 度、湿度适宜的气候条件下只需 40—45 d就可腐烂， 一 20 ～ 而且可以增加土壤有机质。 现对 3种纸浆模塑餐具进行了热分析．(将 3种 试样命名为 I号、2号、3号试样)，在相同条件下，通 过实验描绘出3种样品的IG曲线，井得出以下结论： 衰 ＼ 内容 试样 湿度 失重 分解区域 序 (rag) (℃J (％) L 6 20 ．9 ， 304—330．8 6．93 274．2 32．83 240．2—423．5 7．53 298 0 32．95 272．7—328， 从表中3种样品的失重百分率及分解区域可以 看出，纸浆模塑餐具的一大优点是有良好的降解能 力 可避免“白色污染”。 1、2．2 纸浆模塑餐具的发展现状、存在问题覆发展 趋势 我国纸模包装制品开始于2o世纪 80年代中，成 熟于 9D年代初．目前已呈批量生产的一次性纸模包 装制品，阻油，抗水，耐热，无毒无味，可再生利用，符 合国家环保等有关标准。是 EPS一次性发泡塑料包 装制品的理想替代品，但由于商业价格的差异(一只 泡沫塑料盒为0．2元左右 ，而纸模包装盒为0．3～0．4 元一只)，市场占有率仅为20％一30％。随着 2001年 的到来，一次性发泡塑料餐具将被停止使用，纸浆模 塑餐具发展前景较好。但纸模生产过程存在着木材 资源的消耗及污染问题，所以，随着植物纤维，淀粉等 降解塑料的发展，纸模制品应用将有以下几太趋势： (I)植物纤维加原纸浆；(2)淀粉类纸模；(3)纯植物秸 秆材料 ；(4)双降解类纸模材料。 1．3 植物纤维型 植物纤维快餐具是以稻草、麦秸、稻谷壳、甘蔗渣 等一年生草本植物纤维作原料，通过粉碎，加人适量 无毒成型剂、粘合剂、耐水剂和填充辩等助剂，经搅拌 捏台后通过成型机在一定开头的模具上一次成型，加 以干燥、修边、整型、消毒等工序制作而成。该产品成 本略高于EPS发泡塑料，但低于纸类制品，回收后可 用于饲料和肥田，无污染。 植纤餐具兼备纸、塑两种餐具的优点，其优势在 于：(I)相对于纸类餐具，不消耗木材，也没有造纸过 程的“黑液”污染，却有比纸类餐具更快的降解速度 ； (2)有良好的抗冲击性和韧性，有更彻底的降解性能 维普资讯 http://www.cqvip.com 化工纵横{Comments＆Reviews in C．1．》 2001年第2期l冒__ 及耐沸水、耐酸碱和耐油性能；(3)原本是农业的下脚 料，用于制作餐具，则可成为工业原料，有利于农业资 源的综合利用。浙江某一单位已开发出以芦苇、稻 草、麦秆、毛竹、棉化秸为原料，生产纸质快餐盒的技 术。植物纤维快餐具作为一种刚刚推向市场的新产 品，在应用过程中也暴露出一些尚须完善提高的问 题，要在外观选择、卫生条件、能源消耗、产品售价等 方面进行改进和发展，但这些并不会影响植物纤维快 餐具作为跨世纪的绿色环保产品，由于有明显的资源 优势和环保优势而具有很强的生命力。发展植物纤 维餐具，如果再完善其工艺水平、扩太深加工能力，可 以预计还会引起_-一场轻工原料的变革 1 4 淀粉型 淀粉由于来源广、成本低、耐盐性好、可生物降 解、对环境污染小等优点，被广泛地应用在粘合剂、助 剂、食品添加剂、石油化工、纺织等行业上 在发泡塑 料制品的替代方面，专家评牯认为，用植物纤维、淀粉 等来替代，是一条既降低成本又防止环境污染的可行 的有效办法。据有关资料表明，我国在进行淀粉一次 性餐具研制开发方面，已有了突破性进展，利用红薯、 玉米淀粉为主要原料 在淀粉中添加 20％天然纤维 增加餐具强度，再运用食品膨化加工技术，经过表面 喷涂处理及成型，使餐具具有重量轻、耐油、防水、耐 热的特性，废弃物在 1个月内完全可以降解，成本较 低，有盖饭盒为0．12元左右 1只，无盖饭盒为0．07元 1只，这种具有价格低，无污染，可降解的餐具，将会 迅速进人市场并占有一定的市场份额。目前，德国不 莱梅的 PSP公司已开发出由旧报、废纸和面粉作原 料生产可替代泡沫塑料。该生产先将回收的旧书报 切成碎条，再碾成纤维状和纸浆，将其和面粉 2：1的 比例混合 ，混合后的纸浆料注人挤压机，压成圆柱颗 粒，形成泡津纸。用泡沫纸颗粒作原料，可以根据不 同需要，生产不同形状的包装材料。该泡沫纸可一次 成型，无需化学添加剂，使用后可回收重新加工 由 此可见，淀粉不但可以以自身为主要原料进行加工成 ～ 次性餐具，还可与纸、植物纤维等其它物质以助剂 的形式混合进行各种加工。淀粉在可降解塑料类及 淀粉类一次餐具的应用上将大有天地。随着人们对 淀粉功能的不断开发和利用，淀粉将会在 5类可替代 发泡塑料餐具复合应用发展上有着不可取代的优势 作用。 目 堕盎量 随着 2001年的到来，每年使用的近 100亿只塑 料餐具将退出历史舞台，而取代这一巨太市场空缺的 各种替代品的发展前景将是空前广阔的。为此，开 发、研制、改进塑料餐具各种替代品的任务极为迫切 而艰巨，是全球瞩目的一个研究开发热点。 参考文献 l 黄加瑞 ．中国包装，2000，20(1)：43 2 刘晔等 ．中国包装，2000，20(2)：47 3 杨福罂 ．包装世界，2oo0(2)：79 4 郭驸等 ．化工新型材料，2000(4)：9 5 蒋迪清等 ．绿色包装，2O00(3)：78 6 张鹏程、张鹏博 ．包装世界，2000(5)94～98 7 戴宏民 ．渝州大学学报(自然科学版)2000， l7(2)l～4 (收稿日期 2OOl—O1—02) Situation and Trend of Replacement of Plastic Zhai Liping Jiang Haiming Song Huimei (Institute of Material Qiqihar University 161006) Abstract In this paper，all kinds of preduc~ that call ret】lace foamed plastic aIe discussed ． The emphasis is the phesend situation and problem of the paper for environmental protection and plastic resolved ． Keywords Qegradated plastic，starch，plant fibre，paper flower，white pollution 维普资讯 http://www.cqvip.com