可降解缓冲包装材料的现状及发展前景

可降解缓冲包装材料的现状及发展前景

高德，孙智慧

（哈尔滨商业大学轻工学院，黑龙江哈尔滨150076）

［摘要］分析了目前常用的泡沫塑料、瓦楞纸板、蜂窝纸板、纸浆模塑等缓冲包装材料现状与应用前景，重点论述了以植物秸杆为原料的缓冲包装材料良好的可降解性，指出这种”绿色”缓冲包装材料，有较广阔的发展前景，可变废为宝，实现农副产品的增值。

关键词：降解；缓冲包装材料；绿色包装；植物秸杆

中图分类号：TB484文献标识码：B文章编号：1001-3653（2002）05-0141-04

Present and Future Prospect of Dissoluble Buffering Package Materials

GAo De，SUN Zhi-hui

（The Commerciai University of Harbin，Harbin150076，China）

Abstract：In this paper，the foamed piastics，corrugated cardboard，honeycomb cardboard，paper mouid，ed at present times have been anaiyzed，and aiso the prospect has been predicted.It has been put forward that the piant straw can be used as buffering package materiai，and green dissoiute materiai as weii，which make the waste become usefui and aiso make the agricuiture production vaiuabie.Nevertheiess，this green package materiai can be used to substitute poiystyrene which bring us”white poiiution”，and the substitute wiii benefit us to next generation and iong time in future.

Key words：dissoiution；Buffering package materiai；Green package；Pianet straw

资源、环境、人口是当今人类社会面临的三大主

要问题。随着世界经济的发展，合理使用地球资源和注重保护生存环境日益受到全球的关注。保护资源与环境，创造良好的生存和发展空间，已是实现全球经济可持续发展的基本战略［1］。目前在家用电器、精密仪器、电子计算机、电子元器件、陶瓷和玻璃容器等包装中大量使用的聚苯乙烯（PS）类发泡缓冲包装材料，是一种高分子化学合成物，其包装废弃物，不能自然降解和完全回收，形成了严重的”白色污染”。随着全球贸易的一体化及各国对环境问题的高度重视，这些不能自然降解和回收利用的缓冲包装材料的应用将受到越来越大的限制，最终将被淘汰。具有良好的环境相容性的“绿色缓冲包装材料”的研制与应用已成为21世纪的必然趋势［2］。

1国内外可降解缓冲包装材料现状及分析

目前国内外采用的缓冲包装材料主要是发泡塑料、瓦楞纸板、蜂窝纸板、模塑制品、气泡薄膜、纤维、碎屑状材料、橡胶等。在选择缓冲包装材料方面，一场绿色环保革命正在兴起，以可降解材料为主要包装材料已成世界包装可持续发展的主流。

1.1泡沫塑料

泡沫塑料用作缓冲包装材料，其主要品种有PS、PU、PE高发泡包装材料［3］。PS泡沫材料作为缓冲包装、保鲜包装等方面，具有质轻、缓冲性能好，在90年代受到包装界的青睐。但不可回收性及不可降解性，使用受到限制。目前PU泡沫塑料包装材料用量还不大，原料有来源，其主要用于衬垫、量具盒、精密仪器仪表等。但由于PU泡沫是优良防震材料，采用现场浇注发泡包装方法，工艺简单、操作方便、减少破损、减少包装体积，降低运输费用，社会

收稿日期：2002-06-26

基金项目：黑龙江省自然科学基金项目（E01-01）；黑龙江省教育厅重大科技攻关项目（10511Z016）

作者简介：高德（1963-），男，硕士，哈尔滨商业大学教授。主要从事包装动力学及缓冲包装材料的研究。

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高德等可降解缓冲包装材料的现状及发展前景

效益显著。PE泡沫包装材料是近几年发展起来的

新品种，是一种价廉物美的防震包装材料，此外，要积极开发PP泡沫包装材料，要努力研究采用CO

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做发泡剂技术，使PP泡沫包装材料尽快投产。

随着食品结构和商品流通的变化，随之而来的是塑料包装的废弃物处理问题，应加大研究可降解发泡塑料包装材料，以适应新形式的发展需要［4］。可降解塑料包装材料既具有传统塑料的功能和特性，又可以在完成使用寿命之后，通过阳光中紫外光的作用或土壤和水中的微生物作用，在自然环境中分裂降解和还原，最终以无毒无害形式重新进入生态环境中，回归大自然［5~8］。

可降解塑料主要分为合成光降解塑料、添加光敏剂的光降解塑料和生物降解塑料，以及多种降解塑料复合在一起的多功能降解塑料。也有按降解塑料的环境条件分为光降解塑料、生物降解塑料（完全生物降解塑料、部分生物降解塑料）、化学降解塑料（氧化降解塑料、水降解塑料），以及上述三种降解塑料组合成的复合降解材料［9~11］。

在合成光降解塑料中，以聚羟基丁酸酯（PHB）及聚羟基戊酸酯（PHV）研究最多，英国Zeneca公司年产量已达1000I，它们的性能与PE和PP相似，价格约为PE的10倍，其降解原理是聚合物吸收紫外光发生光引发作用，使键能减弱，长链分裂成较低分子量的碎片，物理性能下降。较低分子量的碎片在空气中进一步发生氧化作用，产生自由基断链，进一

步降解为CO

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和水。

在塑料加工过程中加入少量的光敏剂可使一般塑料变为光降解塑料。由于光敏剂的光引发作用及光化学反应而产生自由基引发源，因此可加快聚合物的光降解过程。这一方法比共聚合成方法简单，成本也较低。光降解塑料在国外主要用作饮料瓶、购物袋、垃圾袋、地膜等，国内主要研究开发用于地膜，近年来开发用于一次性新型快餐盒。由于光降解塑料只有在太阳光辐照条件下才能降解，受地理环境、气候制约性很大，要达到准确的时控性难度较大，埋地部分不能降解，因此大面积推广应用受到一定的限制。

以石油为基本原料合成的聚合物，它们在自然条件下，很难被普通的微生物所分解。而含有易发生水解的基因所合成的聚合物和天然聚合物都具有较高的生物降解性能。我国研究较多的是以淀粉与聚烯烃塑料相混的不完全生物降解型。这类塑料的降解机理是淀粉颗粒先被真菌和细菌侵袭、消耗，从而削弱了塑料的强度，同时经过塑料与土壤中存在的某些盐类接触，自氧化作用而形成过氧化物，促使塑料中聚合物的分子链断裂，它们互相促进，相辅相成，细菌消耗淀粉，使塑料表面积增大而有利于自氧化降解。周而复始，高分子链逐渐断裂、缩短，使塑料强度降低，直至聚合物的分子量降低到能被微生物代谢的程度。

完全生物降解型主要采用天然高分子材料如淀粉、废蜜糖和具有生物降解性的合成高分子材料或水溶性高分子材料为主要原料。目前国外已有几种商品问世，如英国的”BiOpOI”，美国的”NOven”，意大利的”MeIar Bi”，日本的”BenOIIe”等，我国尚处研究阶段。

1.2瓦楞纸板

用瓦楞纸板作缓冲包装材料，既有利于环境保护，又可以回收利用、降低成本，瓦楞纸板不仅在包装中能阻隔产品，而且在物品受到外界冲击时，吸收能量，延长冲击作用时间，具有良好的缓冲性能。因此，多年来国内外许多学者对瓦楞纸板的力学性能进行了大量的研究，取得了一些有价值的成果。如COX［16］在1933年通过对瓦楞纸板箱侧板受力分析，提出了一个描述纸箱侧板的压损强度与临界载荷及材料的边压强度的幂函数关系式；1964年H.C. BIake［17］对多层瓦楞纸板的跌落次数与最大加速度进行了研究，得到了关系曲线；余本农［18］对瓦楞纸板的力学性能进行了试验研究，给出了静态边压应力应变曲线，王振林［19］、奚德昌［20］对瓦楞纸板的承压能力、缓冲性能和平压冲击等进行了研究。高德［21，22］考虑温度、多次冲击、层数、变形种类等因素，建立瓦楞纸板材料的缓冲性能模型，对于评价和揭示瓦楞纸板材料的缓冲性能规律，开展包装结构的动力学分析计算及缓冲包装优化设计，具有十分重要意义。并利用此瓦楞纸板模型，对物品包装进行了缓冲包装优化设计［23］。

1.3蜂窝纸板

蜂窝纸板制品节省资源，保护生态环境，符合国际包装工业材料应用发展趋势，尤其是1998年美国、加拿大及欧盟等国家限制中国托盘、木质包装箱出口，提出严格的熏蒸检疫等既繁琐、又增加成本的难题之后，震动了我国包装界，致使”纸蜂窝”在国内异军突起［24］。但蜂窝纸板制品使用量并不乐观，主要原因有：一是生产自动化程度低，难以达到纸蜂窝

241包装工程

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PACKAGING ENGINEERING VOI.23NO.52002