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全球性绿色塑料研究在升温

2021年07月09日 太原机械设备网

全球性绿色塑料研究在升温

所谓绿色塑料是指在使用时具有普通塑料制品同样的稳定性和功能性,但在使用后可以进行压缩处理或者可以在土壤和水等环境中安全生物分解的一大类新型塑料。其中聚合乳酸之类绿色塑料的原料不是化石资源(如石油之类),而是植物资源。因此可以期望它能解决环境、废弃物处理以及资源问题等一系列的问题。

主要绿色塑料及识别表示制度

从目前正在研究开发中的绿色塑料的制法和成分上看,可以分为淀粉类、微生物类和化学合成类三个大类;从原料看,又可分为植物类和石油类两大类;再从基本的物理性状上,还可分为如PE之类的软质和如聚苯乙烯与聚酯之类的硬质材料两类。

绿色塑料在日本的定义为,可以同普通塑料制品一样使用,用后可以由自然界微生物和分解酶类分解为二氧化碳和水的塑料。在欧洲和美国也同样如此定义。80年代美国开发的以PE和淀粉为主要成分的崩解型分解性塑料在崩解后形成小碎片飞散开来,引起环境污染,属于不完全分解性的塑料,因而引发了虚假宣传和法律诉讼问题。近年来,从海外引进日本的崩解性材料已经开始成为问题。为了表示绿色塑料的世界标准化生物分解性试验方法,1999年5月国际标准化机构(ISO)公布,现已生效的有ISO14851、14852及14855。这些试验方法在日本也制定和公布了日本工业标准(JIS)法,分别为K6950、K6951和K6953。这些标准试验方法是评价绿色塑料的基本方法。迄今为止世界各国都在准备对区别绿色塑料、普通塑料和崩解型材料的识别表示制度。现在欧洲已经具有可以同有机废弃物一起压缩处理材料的识别表示制度。在日本也已经有可以确认生物分解性和安全性的制度。随着正在准备进行压缩处理制度的进一步发展,日本将逐步形成与欧洲同样水平的识别表示制度。

由日本三井化学公司开发的生物分解性塑料莱伊西亚具有可同新生垃圾一样进行压缩处理的可分解性,目前已经取得审核严格的德国适合压缩化材料的认证(DIN54900)。

法规制度的完善及绿色塑料

近年来,随着绿色塑料市场的扩大,世界各国都在完备有关的法规制度。目前,欧洲已经确立了关于推进包装容器回收和循环利用的包装政令和限制填埋入土的有机废弃物的相关政令。有关推进有机废弃物压缩处理的政令在积极制订和准备中。

对新生垃圾、杂草、落叶之类的有机废弃物压缩处理方法是为了调整因焚烧和填埋处理而产生的环境问题而产生的,也就是说,现在对生物性有机废弃物的回收利用处理法在欧美已得到积极的采用。对生物分解型包装容器的压缩处理法也已经在包装政令中作为回收利用方法的一个环节被广为认识。在此背景条件下,在欧洲以新生垃圾袋和压缩处理等相关材料处理为中心的绿色塑料市场正在逐年扩大,每年的使用量已经达到1万吨左右。

此外,在德国的包装政令及压缩处理政令中,明确记载了如下内容:绿色塑料主要是指可以加工还原成原料的再生资源。聚合乳酸等植物系绿色塑料是可以同有机废弃物一起压缩处理的最为合适的材料之一。

在日本,已于2000年春天正式确立了包括已经实施的包装容器回收利用法在内的许多与绿色塑料有关的法规,如食品回收资源再利用促进法、绿色购物法、家用电器回收利用法等,都已经构成了促进形成资源循环型社会的基本法规。在包装容器回收利用法中规定,从2000年4月起,除了聚酯(PET)以外的所有树脂均被列为回收利用对象物,归类于其他塑料内。绿色塑料从目前看,也被分在其他塑料类中,但是今后随着流通量的逐渐增加,绿色塑料的回收利用,即与新生垃圾一起压缩处理的准备就绪,完全可以成为回收利用法确认的非对象物。在食品资源循环再利用促进法中,规定了食品废弃物的压缩处理,绿色塑料正在朝着同可以压缩处理的材料一同处理的方向发展。以后随着这种法规制度的准备和完善,预计绿色塑料的包装容器领域及可压缩处理材料方面的用途不断扩大。而且,根据1997年实施的废弃物处理法规定,大型农用薄膜及无纺布等用后的废弃材料已经被禁止进行就地焚烧处理,从而使处理成本费用增大。由此增大了人们对用后可以填埋和压缩处理的绿色塑料材料的关心。

如果将全世界塑料生产量的5%左右约680万吨塑料换算为绿色塑料聚合乳酸原料的话,那么就需要大约990万吨糖质原料,目前,可生产糖质原料主要植物资源。

包装容器领域中的应用

聚合乳酸是绿色塑料中惟一具有高透明度的材料,有优良的包装容器适合性。聚合乳酸的特征是,与普通塑料比,燃烧热与纸同,很低,可同纸一起压缩处理。在碱处理分解后也不会影响纸的回收利用,符合不同废弃物处理法的要求进行相应处理。从而可以进行如下的制品设计:包括涂敷和复合在内的多种方法,将聚合乳酸与纸复合,不存在像聚烯烃塑料与纸材组合后,必须将纸与塑料进行繁杂的分离处理和分别废弃的麻烦工序。在包装食品用的抛光刀具(替代金属刀具)时,可以同纸盒等废弃物一道废弃,不必分别处理,由此获得了市场高度评价。

由于莱伊西亚制的涂层面是植物性原料制成的,因此此涂层即使粘附在纸盒上,仍然可以作为可烧性垃圾进行处理。设计成各种带视窗的封筒和化妆盒,商品化水平高,已获市场认可。

聚合乳酸被列为纸、木材之类天然材料之后的新一类天然材料,现已被开发应用在有机栽培的蔬菜、水果以及以天然物为主要成分的化妆品等内容物的包装方面,能同包装设计要求相吻合,市场性能良好。

绿色塑料在食品包装容器方面应用的可能性

对于绿色塑料用作食品包装容器时所必须具备的物理性、加工性、经济性和安全性等性能要求与普通塑料完全相同。聚合乳酸具备这些性能条件,因此无需另添新设备,只要利用现有的成形加工设备即可达到实用化水平。关于经济性,如同合成树脂发展史一样,经过技术革新和扩大生产规模,是完全可以不断地降低生产成本的。预计今后可以达到缩小同普通塑料的价格差距。目前,绿色塑料的价格还包含用后的处理费用(如果参考德国的情况,每公斤3马克,约合170~180日元),即每公斤绿色塑料的价格为300~400日元,这是可以接受的。关于安全性,必须包括材料本身的安全性、使用时对包装内容物的安全性以及用后处理过程中分解中间体与生成物的安全性,全都考虑在内。在日本通产省的研究中,已经提出了安全性评价计划,内容都反映在识别标示制度的评价项目上。

对于聚合乳酸来说,必须满足上述各项食品包装容器所必备的要求和条件。绿色塑料用作食品包装容器时,现在欧美各国都以通常树脂为对象的法规进行套用。

在欧洲,与食品接触的塑料相关的卫生标准是1990年公布的欧盟政令经多年逐步修改后,其中的转移试验标准以及也可以通常有关单体的标准等,都已经制定了允许使用的添加剂名录,绿色塑料则同普通塑料一样对待,都必须遵守这些要求。

在美国,有关食品的卫生管理是在联邦食品、药品和化妆品法基础上进行的。具体则由美国食品与药物管理局(FDA)执行和实行管理。对于使用新合成的树脂加工的食品包装容器,适用于现行的FDA间接食品添加物申请条例,在必须审查溶出试验结果和毒性情报的同时,最近还特别重视环境评价。由于材料不同,聚合乳酸之类的原料乳酸是属于食品添加物中公认安全物质,因此已经有以聚合乳酸制成的食品包装材料和容器进行市场开发的先例。

在日本,对食品容器包装、器具的法规制度是食品卫生法,具体标准以厚生省通告370号为基础的1982年第20号通告,进行了必要的修改。另一方面,关于特许进口货单和卫生试验(由材质试验和溶出试验组成)制定的详细的业界自主标准与欧美不同,生产公司承担相当的责任。绿色塑料作为新材料被记载为特许进口货单中的物品,也需要实施溶出试验和毒性试验,必须由聚卫协审查和认可。

为扩大绿色塑料市场所需研究的课题

为了促进绿色塑料实用化,由行政和业界讨论汇总而成的报告书“新塑料时代的到来”中,对绿色塑料提出了十八条提议。以此为基础,包括生物分解型试验方法的标准化、压缩化、标记符号的决定和分解中间体等在内的,以及确保安全性为主的各种普及和促进方案都在积极实施中。今后较大的课题有:与普通塑料区别的识别表示和认证计划的确立;食品包装用途中的技术标准制订和认可。目前以生物分解性塑料研究会为主体,以通产省为主的有关省厅支援下,组织重点课题研究甚为重要。其中识别表示制度已于2000年6月正式开始实施。最近,BASF和杜邦公司等欧美化学公司生产的改性聚酯系生物分解性树脂已经投放市场,卡吉尔道公司生产的聚合乳酸大型事业计划等均已陆续出台和参与市场。因此,人们可以期待绿色塑料在一般消费者中间的市场知名度会得到提高,由此唤起市场初期阶段的需求。

在这些动向中,三井化学公司正在围绕降低生产成本的大量生产技术的研究开发和扩大应用;建立便于客户使用的材料技术推广的体制;在开发高附加值用途和发挥低生产成本吸引力方面进行以用途为中心的市场开发。

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