劉青山 佛山市新飛衛(wèi)生材料有限公司

一 塑料帶來的挑戰(zhàn)

塑料制品價格便宜，因此使用非常廣泛。衛(wèi)生用品行業(yè)里，除了絨毛漿、熱熔膠之外，其他組成部分——底膜、包膜、非織造布基材等實際上都是塑料。廣泛存在的塑料帶來了幾個很大的挑戰(zhàn)，如白色污染、微塑料和資源消耗等。

白色污染主要由于我國塑料的回收利用率低，不到30%，且在逐年下降造成的。而且，回收材料最終還是需要采取焚燒、填埋等處理辦法。

微塑料是指直徑小于5mm的塑料碎屑和顆粒。塑料的廢棄物進入環(huán)境后，在物理（機械磨損、土壤翻耕、水體擾動、波浪擊打、風力搬運）、化學（紫外光輻射、凍融循環(huán)）和生物（植物根系生長、動物攝食與排泄、微生物降解）過程的作用下發(fā)生風化、裂解、降解，進而形成塑料碎片或微塑料。微塑料自身的疏水特性可使其吸附（或富集）環(huán)境中疏水性有機污染物，被動物攝食、植物吸收，從而帶來健康風險。

資源消耗是指塑料等合成樹脂的主要原料來源于石油、煤、天然氣等不可再生資源。根據(jù)BP公司2021年世界能源統(tǒng)計年鑒，2020年底，已探明的石油、煤、天然氣按現(xiàn)在的消耗速率約可使用53.5年、139.0年和48.8年。

塑料帶來的上述挑戰(zhàn)和問題如此嚴重，因此解決之道尤為重要。一是3R（源頭減量、再利用和回收），二是使用可生物降解材料，本文介紹的包裝材料——熱封生態(tài)包裝紙就是根據(jù)這一思路研發(fā)而成。

二 熱封生態(tài)包裝紙結構及生產工藝

熱封生態(tài)包裝紙是一種復合材料，包括三層，結構見圖1，分別為基材——特殊定制基紙，底涂層——聚乙烯醇（PVA），面涂層——絲素蛋白、多元醇等。

圖1 熱封生態(tài)包裝紙結構

1 基材：特殊定制基紙

圖2 熱封生態(tài)包裝紙基材

特性：

（1）以針葉木漿為主，添加15%棉纖維且含專有特殊的可降解增強纖維，具備抗拉、耐破、耐折疊性和高韌性，同時可降解；

（2）添加多種功能性助劑，具備良好的阻水抗油性能且無毒；

（3）應用真空圓網紊流上漿成形高速造紙機，可降低定量和能耗；

（4）漿網速比接近1：1，纖維配向角不同于普通圓網造紙機，縱橫拉力比小于2：1，基紙橫向裂斷長達到4.5km，耐破度大幅提高；

在造紙生產工藝中，叩解后加入熱熔纖維，纖維以伸展形態(tài)均勻分布。經過120℃貼缸干燥后，纖維進一步軟化并使之與木漿纖維結合更加緊密?；埻ㄟ^涂布后，熱熔纖維與絲素蛋白、PVA等在封口溫度和壓力作用下熱熔粘合，可緊密封合，使基紙在涂布后具備更好的熱封性能。

組成和工藝：從圖3中可見，基材的組成呈金字塔結構，底層為針葉木漿和棉纖維，中層為特種可降解增強熱熔纖維，上層為各種功能性添加劑。生產工藝使用真空圓網成形紙機，生產出的基材性能指標詳見表1。

圖3 熱封生態(tài)包裝紙基材組成

表1 熱封生態(tài)包裝紙基材性能指標

2 面涂層

特性：

（1）含蠶絲蛋白，可降解，可溶于水；

（2）含丙烯酸酯類聚合物，具有水溶性；

（3）可單/雙面涂布，且涂布量可控。

生產工藝：熱封生態(tài)包裝紙涂布分兩次進行，分別為底涂層涂布和面涂層涂布，詳見圖4。工藝條件為：一次烘干溫度50～90℃，二次烘干溫度70～120℃，車速為200～300m/min，涂布量為2～5g/m2。

圖4 熱封生態(tài)包裝紙涂層生產工藝流程

三 熱封生態(tài)包裝紙性能

1 可生物降解

經過權威機構的檢測，新飛熱封生態(tài)包裝紙經過103天的堆肥，生物降解率超過了90%。生物降解試驗中的二氧化碳釋放量和分解百分率測試結果見圖5和圖6。主要是產品的纖維原料由可降解的針葉木漿和棉纖維構成，底涂層聚乙烯醇（PVA）可水溶解后生物降解，面涂層里面含有的絲素蛋白因來源于桑蠶絲，自然可以生物降解。

圖6 生物降解試驗中的分解百分率

2 可熱封

新飛生態(tài)包裝紙可以實現(xiàn)傳統(tǒng)紙制包裝不具備的熱封性，其熱封性能實驗結果見表2。一般而言，當熱封剝離強度達到1N/15mm時，即具備熱封性，新飛生態(tài)包裝紙熱封剝離強度可高達3.14N/15mm。

圖7 生態(tài)包裝紙應用示例

表2 生態(tài)包裝紙熱封實驗結果

3 衛(wèi)生性能好,滿足食品接觸材料要求

表3是新飛熱封生態(tài)包裝紙按照GB4806.8《食品安全國家標準 食品接觸用紙和紙板材料和制品》國家標準進行食品接觸用紙檢測的結果。由此可見，其衛(wèi)生性能完全符合標準要求，可以與食品接觸。

表3 熱封生態(tài)包裝紙食品接觸材料性能檢測結果

4 力學性能

新飛對其生產的熱封生態(tài)包裝紙與原紙、PE膜進行拉伸強度和斷裂伸長率對比，實驗結果見表4。由表可知，新飛熱封生態(tài)包裝紙的拉伸強度高于原紙和PE膜，斷裂伸長率低于PE膜。但由于PE膜較薄，在設備實際生產過程中，容易變形，不便套印，因此熱封生態(tài)包裝紙與PE膜相比各有千秋。

表4 熱封生態(tài)紙、原紙和PE膜力學性能對比結果

5 防水、防油、防潮、阻氣性

新飛熱封生態(tài)包裝紙經過涂布，具備防水、防油、防潮和阻氣性。表5是熱封生態(tài)包裝紙的防潮性能實驗測試結果，可以看到包裝經過96小時吸潮后，衛(wèi)生巾產品的吸水率為2.65%，數(shù)值已經非常小，說明熱封生態(tài)包裝紙基本能達到與塑料膜相似的包裝效果。

表5 熱封生態(tài)紙防潮性能實驗測試結果

四 熱封生態(tài)包裝紙應用

1 衛(wèi)生巾、護墊小包材料

如果采用熱封無塑生態(tài)包裝紙代替衛(wèi)生巾塑料小包膜，可以節(jié)約使用的塑料為：按每片衛(wèi)生巾（280mm規(guī)格，折中規(guī)格），使用小包膜約0.93898g，則每百萬片衛(wèi)生巾可以替代938.98kg塑料。

如果衛(wèi)生巾、護墊和紙尿褲等衛(wèi)生用品都使用熱封無塑生態(tài)包裝紙進行獨立包裝，對于整個行業(yè)的環(huán)保替代和綠色發(fā)展將具有非常重大的意義。

目前，新飛已經向部分國際、國內品牌客戶推廣熱封生態(tài)包裝紙，客戶上機測試效果良好，部分客戶已經在開展下一步的評估及認證工作了。

成本方面，熱封無塑生態(tài)包裝紙與可降解類塑料小包膜相比，成本低，具有競爭優(yōu)勢。

2 其他包裝材料

熱封無塑生態(tài)包裝紙還可應用于餐具包裝（一次性刀叉等）、清潔袋（高鐵、飛機等）、醫(yī)藥用品包裝（口罩等）等。

Q&A問答

1 兩層涂層分別起什么作用？

答：兩個涂層中直接貼附紙面的涂層被稱為底涂層，其作用主要有兩個方面：一是形成致密表面層，防止面涂層滲透基紙；二是提高紙面平整度，減少面涂層的用量。另外一層涂層則是面涂層，涂在底涂層之上，其作用是直接賦予材料應該具有的熱封性，使產品在受熱之后相互之間能夠粘接在一起，再冷卻下來以后也不易分開。

2 使用熱封包裝紙,衛(wèi)生巾還要用離型紙嗎？

答：使用熱封生態(tài)包裝紙以后，還需要使用離型紙。兩者功能不同，熱封生態(tài)包裝紙的功能主要在于熱封，并不具有離型防粘功能。

3 熱封生態(tài)包裝紙中涂層PVA的作用是什么？

答：PVA即底涂層，其作用見第1個問題的回答。選用PVA的原因是具有水溶性，而且成膜性好。

4 蠶絲蛋白的作用是什么？

答：蠶絲蛋白的作用一是賦予材料熱封性，二是具有生物降解性。

5 特殊定制基紙最低定量可以在多少？

答：熱封生態(tài)包裝紙最低定量為35g/m2。

6 生態(tài)包裝紙是否應用在生活用紙包裝領域？與塑料包裝的成本對比情況怎么樣？

答：熱封生態(tài)包裝紙應用范圍可以是衛(wèi)生巾、護墊、紙巾等生活用紙包裝領域，也可以是食品包裝領域。其成本低于同樣可生物降解的PBAT/PLA膜。