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带生物高聚物涂层的高性能纤维材料

生物高聚物（高分子聚合物的简称）涂层能够促进生物可降解纤维阻隔包装解决方案的收益吗？它可以应用于批量生产吗？斯道拉恩索公司、Walki Wisa公司和芬兰坦佩雷科技大学合作进行了为期四年的SEWALPAP研发项目，最终研发出了一种先进的、生物可降解的、带生物高聚物涂层的纤维材料。该材料适用于大多数包装解决方案。

像纸张和纸板一类的纤维材料是一种坚固、耐用的天然包装材料，可应用于各种纸盒、裹包、软包装和运输包装。应用于食品包装的纸质材料的防潮性和防渗透性有了很大的改进。起初，开关插座这是通过上蜡和铝箔复合来实现的，后来则通过使用聚乙烯膜和性能更好的塑料涂层为纤维材料提供必需的保护性。

当今的挤压涂布式纸质包装材料非常适于无菌和高压灭菌包装等保质期长的产品。挤压涂布式是指在纸或纸板上涂角座阀上一层薄薄的熔融塑料膜，然后施压将其贴合。

100％生物可降解

木纤维是一种可再生自然资源，挤压涂布式纤维包装材料的原材料中有80％～95％是木纤维。剩下的5％～20％则是基于再生原材料的生物高聚物。这种挤压涂布式纤维包装材料100％生物可降解。

20世纪90年代初，消费者和各行业对生物高聚物的兴趣日益高涨。当时，芬欧汇川集团旗下的Walki Wisa公司和斯道拉恩索公司已经就这个课题进行了研发，但是生物高聚物并没有广为人知。Walki Wisa公司和斯道拉恩索公司在过去十年里都提供了带有生物可降解塑料涂层的包装材料，并且他们始终致力于提高自身能力，研发出满足客户需求的解决方案。2000年，这两家公司加入了由TEKES（芬兰国家技术局）和坦佩雷科技大学纸张加工学院倡议的合作研发项目，对生物高聚物进行深入研究，开发新型纤维包装材料。

这个名为SEWALPAP的合作项目包括7个纸张纸板包装项目，其中一个项目是专门针对生物高聚物和生物可降解纤维包装的。

可进行大规模生产

生物高聚物由可再生原材料和不可再生原材料组成。在研发项目中，研究人员首先在坦佩雷科技大学对所有的生物高聚物进行小规模测试，然后将挑选出来较好的生物高聚物应用到挤压涂布机上进行大规模生产测试。

研究人员针对包装制造和终端使用的各种需求对各种塑料进行研究测试。测试的项目有：热封性和阻隔性（防止油脂、氧气、蒸汽、气味等渗透）。而对某些种类的纸板还要测试其感观性能。根据上下夹具用万向结连接以保证装夹的同心度目前的法规，该项目还会对材料的生物可降解性进行研究。单一的生物高聚橡胶蝶阀物也许不能满足所有的需求，因此，在测试中研究人员还会对包含了数种生物高聚物的多层结构的材料进行研究。

带有生物高聚物涂层的包装材料具有如而且结晶度低下优良性能：

● 良好的阻热性

● 良好的抗油性和阻气性

● 良好的粘合性和热封性

● 优异的折叠性能

● 需要的话，可以实现优良的印刷性和高光泽度

● 可控的生物可降解性

● 可以与食品直接接触

● 直接接触时对包装内容物气味的吸收性低

对某些生物高聚物，我们必须考虑的两个性能是：蒸汽阻隔性差、相对于聚烯烃而言涂布和包装加工的范围小。在挤压涂布生产线上加工生物高聚物的要求非常高，但是该项目提供了很多加工技巧。

该研究得出结论：在普通的纸张和纸板涂布工艺中就能够生产带生物高聚物涂层的包装材料。参与该研发项目的公司均拥有优良的设备，能使用可再生原材料生产生物可降解包装材料。

适用于冰淇淋包装

SEWALPAP项目还对生物可降解、带生物高聚物涂层的纸张和纸板包装是否适合冰淇淋包装进行了研究。研究人员将生物可降解包装与目前使用的各种包装进行对比，测试材料的蒸汽渗透性、氧气渗透性、感观性能和保质期。被研究的包装类型有：1升装纸盒、纸杯、圆球形包装和锥形包装。

研究人员在普通的生产环境中进行生物可降解包装材料的加工和包装的填充，结果发现生产非常顺利，生物高聚物的印刷性能也非常好。而大量的感观测试表明，生物可降解包装能够完全取代目前的基于聚乙烯涂布或铝膜复合的纸质冰淇淋包装。生物可降解包装顺利通过了从包装制造到填充的整个生产过程。研究表明：研究出的这种生物可降解材料，以及经过微小改进的材料都非常适于冰淇淋包装。

市场销售情况

带生物高聚物涂层的包装材料具有可堆肥性，这是其销售的争论点。但是这种材料的供应和需求并不完全匹配。造成这种局面的主要原因是缺乏一个综合的生物可降解废物回收系统。SEWALPAP项目调查了生物高聚物包装材料普及度不高的其他原因。一项针对塑料生产商、加工商和超市供应链的调研显示，如下三个因素将促进生物可降解包装的销售：

● 相关法规为转产生物可降解包装创造有利条件。

● 超市供应链相信向生物可降解包装转产是有利可图的。

● 消费者很高兴可以选择更环保的生物可降解包装。

大多数响应这种材料的企业都想从这种材料转换中寻求经济利益。有意思的在传动上是，这是从整个欧洲的大量观点中得出来的。在英国，超市供应链是主要的促进因素，很多企业都认识到了环保形象所能带来的经济利益。而德国的焦点在于通过改善的废弃物管理办法为生物可降解产品的成功销售创造前提条件。废物回收的发展和平稳运作也是消费者为可持续发展做贡献的先决条件。带生物高聚物涂层的包装材料作为生物可降解废弃物，能被堆肥或回收，因此通过垃圾分拣能节省垃圾掩埋空间。这降低了对环境的冲击。

值得一提的是，目前的生物可降解包装材料与不可再生材料有着同样的耐用性和使用性能。带生物高聚物涂层的包装材料的研发获得了持续进步，日益产生了更多功能的解决方案。造纸行业对这类材料的研发进行了持续投资。SEWALPAP项目见证了造纸行业在环境问题和可持续发展方面的巨大投入。一种适合各种包装解决方案的、技术完善、生物可降解、带生物高聚物涂层的纤维材料应运而生。

(作者系芬兰坦佩雷科技大学研究专家、理学博士)

■文/Johanna Lahti

■ 译/陈颖

信息来源： 《全球彩盒工业》