包装设计制造技术及标准应用大全

第三篇 包装材料及容器

第一章　包装材料及容器概论

第三节　绿色包装工程与环境保护

　　一、绿色包装工程的概念

　　“绿色包装”和“绿色包装工程”是近几年在全世界环境污染日趋严重的情况下提出的新概念。众所周知，包装不但为人类健康和社会进步提供了必不可少的条件，而且在保护产品、加速物流、方便使用、促进销售等方面起着重要作用。与此同时，包装也消耗了大量的材料，并造成了令全世界头痛的废弃物问题。随着经济和消费水平的增长，产品包装废弃物所产生的垃圾问题已成为环境污染的重要来源之一。以往掩埋处理垃圾的方式面临着无地可埋的危机局面，同时也对环境造成污染的危害；比较先进的焚烧方式存在着兴建焚烧炉耗资巨大及废气废渣再次污染环境等问题。因此，如何有效地减少包装废弃物，节省资源和能源消耗，便于回收，减少环境污染，保护生态环境就成了世界各国包装工业关注的热点。绿色包装工程就是在这种形势下提出的新概念。用一句话概括，绿色包装工程就是为了减少污染、保护环境而采取的减少包装废弃物数量并使之利于能源和资源回收的一系列措施、技术和法规。显然，绿色包装工程是一个系统工程。

　　二、人类面临的环保问题

　　为了更深入地了解包装废弃物处理问题的迫切性，首先要了解人类面临的环境污染问题。

　　全球的环境污染是由于发达国家追求富裕的生活和发展中国家要改变贫困面貌引起的。环境污染包括废弃物、全球气候变暖、臭氧层被破坏、酸雨、森林减少、热带雨林被毁坏、绿色面积减少、野生动植物灭绝、大气和水污染等问题。

　　（一）温室效应

　　由CO2等工业废气造成的温室效应逐年加剧，地球逐渐变暖。工业增长和能源消耗使大气中的CO2浓度以年增长率0．4％的速度上升。18世纪工业革命时，大气中的CO2浓度为2．8×10－4g／cm3，而现在达到3．5×10－4g／cm3。C02增加的原因是使用矿物燃料（石油、煤、天然气）及森林的破坏。国际能源协会的报告说，到2005年，大气层中的CO2浓度将达到5．25×10－4g／cm3，地球的平均温度将上升1℃，而21世纪末将上升3℃，届时海平面将上升1m。许多沿海城市和低陆国家将被海水淹没。成千上万的人将沦为难民，流离失所。

　　（二）臭氧层变薄

　　在地球大气层的外层有一层臭氧层，它能过滤掉太阳光辐射中波长为280～320nm的紫外线，从而保护地球上的人类和动植物。据预测，臭氧量每减少1％，紫外线辐射到地球表面的量将增加2％，因而使人类皮肤癌的发病率明显增加。

　　臭氧层变薄的主要原因是使用氟利昂等氟氯烷化合物。为了防止臭氧层进一步受到破坏，1989年1月1日生效的蒙特利尔协议宣布，1998年将氟氯烷的用量降到1986年的50％。该协议在1990年又进行了修订，修改后的协议要求到2000年完全取消氟氯烷的生产和使用。

　　（三）酸雨

　　空气中的S02是造成酸雨的罪魁祸首。S02是由含硫的燃料燃烧生成的。1985年全球有50％的森林受到酸雨危害。据监测，热带森林每年被破坏的面积达1．7亿公顷。预计到2000年，全世界40％的森林将受到破坏。其中，德国、捷克斯洛伐克、波兰、匈牙利、加拿大、美国、日本都为酸雨所害。

　　造成酸雨的另一个原因是氮氧化物。氮氧化物还是光学烟雾的主要成分。这种烟雾对植物生长及人肺都有害。

　　三、包装废弃物处理技术

　　（一）城市垃圾和包装废弃物

　　城市垃圾主要由工业垃圾、城市建筑垃圾、生活垃圾、医院排放垃圾等组成。其中，包装废弃物占生活垃圾的很大部分。据资料报告，日本1993年垃圾4997．2万吨，比1984年增加16．1％，在东京，垃圾净重的21％、体积的56．6％是包装废弃物。这些垃圾的73．9％用焚烧方式处理，21．6％掩埋，其余4．5％化为肥料。美国环境保护署的报告说，美国固体垃圾1974年为1．15亿吨，其中包装废弃物占20％，并以每年3％的速度增长，据资料统计，1990年，美国有半数以上的城市已经没有填埋垃圾的场所，城市固态废弃物处理面临危机。由于向海洋倾倒垃圾，每年至少有200万只海鸟和10万只海洋哺乳动物死亡。一家海洋研究机构报告说，全世界海洋中有30％的鱼类吞食了塑料碎片，它们将因肠梗阻而濒临死亡。

　　（二）包装废弃物回收再生技术

　　当前包装废弃物回收再生技术包括资源回收和能源回收两个方面。主要针对塑料包装废弃物。资源回收可分为重复使用回收；对回收的塑料瓶、薄膜等分类进行热加工、重新造粒，与新的树脂混合使用，即用加热法或机械方法回收；通过化学反应使高分子裂解为小分子加以回收，即化学回收。能源回收主要是回收焚烧时产生的热能。还有一类生物分解塑料的开发研究也属于包装废弃物处理技术的范畴。生物降解塑料是指在自然界微生物的作用下可完全分解为低分子化合物的塑料材料（包括高分子化合物和配合物）。生物降解技术可以使塑料包装废弃物重新进入自然界的物质循环。

　　（三）减量包装

　　减量包装概念的含义是在确保包装保护功能的前提下尽量减少包装材料的体积和重量，节省资源和能源的消耗，减少环境的污染。从应用包装材料达到包装目的观点来看，把具有不同性能的各种材料复合在一起，容易实现各种包装功能，如纸／铝／塑复合材料；但从节省原料和能源、方便回收的观点来看，使用单一品种的材料有利于回收和再生使用。这就产生了矛盾。迄今为止，寻找一种行之有效的方法，使二者相互协调还非常困难。在这个意义上说，减量包装是行之有效的方法。因此，这个新概念一经提出就受到包装界的普遍欢迎，并付诸实施，卓有成效。表3－1－3列出了从1970年至1990年各种包装材料和包装容器重量减少的情况。

表3－1－3　　减量包装材料与容器现状

品种	容积（ml）	原重（g）	现重（g）	减量（％）
玻璃瓶	1000	520	320	38
	750	460	360	22
	250	210	130	38
金属罐	355	68	52	24
易拉罐	350	0．29mm（壁厚）	0．20mm（壁厚）	31
重负荷牛皮纸袋		245	210	14
聚苯乙烯酸乳酪桶		6．5	3．5	45
聚乙烯托盘拉伸膜		1400	340	76

　　包装重量的减轻为回收废弃物带来了困难。因而必须考虑包装废弃物回收中的经济效益。一般来说，对于40～400g的硬质容器（玻璃、金属、塑料）回收其材料，重复利用资源是适宜的；而对于1～10g的袋、盒、复合材料等废弃物，回收其能量则是经济可取的途径。

　　四、法规与绿色包装设计

　　尽管代价昂贵，但世界发达国家政府仍然制订了越来越严格的法律加强包装废弃物的管理和回收，限制或禁止不可回收包装产品的生产。这些法规成为实施绿色包装工程的强大推动力和包装设计中必须遵循的准则。甚至成为某些国家对外贸易的贸易壁垒。

　　例如，美国颁布的资源保护和再生法（RCRA）要求全部回收8盎司到5加仑的塑料瓶，美国环境保护署要求在薄膜生产中至少要使用25％的回收再生树脂。要在包装上或标签中设置材质标志和回收标志。对不按规定随便丢弃的包装废弃物和不可回收包装征收高额的环境保护税。迫于环保的压力，美国最大的快餐店（麦克唐纳）宣布放弃使用发泡聚苯乙烯饭盒。美国已在47个州中禁止使用部分塑料包装。

　　在欧洲，德国于1991年6月率先通过了“包装废弃物避免法规”（简称“包装法”），明确规定了生产者和消费者有责任回收销售包装、二次包装和运输包装废弃物。并明确规定了强令回收各类包装的最后期限。根据这项法规，1995年底，纸、塑、复合材料的回收再生率达到64％，铝、铁、玻璃等材料的回收再生率达到72％。欧共体各国仿效德国也修订了进口法，该法要求进口到欧共体各国的物品包装上必须设置材质标志和“绿点”标志，以便于回收。外包装上的材质标志主要有：PETP、HDPE、V（PVC）、LDPE、PP、PS、OTHER等7种。

　　在亚洲，日本于1994年6月通过了与德国包装法内容相近的“产品责任制法”，并规定于1995年7月l日起实施。泰国、新加坡、马来西亚等国也制订了相应的法律限制或禁止使用不可回收的塑料包装物。

　　我国对包装废弃物的回收和环保工作非常重视。有关机构已开始起草制订“包装废弃物的处理与利用”国家标准。与此同时，各级政府采取有力措施消除“白色污染”。北京、上海等大城市已禁止使用发泡聚苯乙烯饭盒；1994年，铁道部曾耗资l亿元清除铁路沿线的废塑料造成的“白色污染”。但到目前为止，我国包装废弃物的回收率还不到10％，留在农田中的废塑料已达几十万吨，这些废弃物将使农阼物减产。制订相应法规，推动包装废弃物回收的工作势在必行、刻不容缓。

　　在法律约束和环保舆论的压力下，各种有利于包装废弃物回收和使用再生树脂的包装材料涌现出来，并成为优秀包装设计的重要评判标准。在纸、铝、玻璃、塑料等各种包装材料中，人们首推纸制品是便于回收的“绿色”包装材料。以纸代塑的环保购物袋和纸浆模塑制品、纸制餐具、一次性饭盒都已大量使用。以棉籽蛋白、小麦蛋白、淀粉为原料研制的生物包装材料也已问世。人们根据仿生学原理开发了类似鸡蛋壳结构的包装材料（其中95％是碳酸钙，用聚丙烯粘合起来）。由细菌制造的、可完全生物分解的塑料———羟基丁酸酯与羟基戊酸酯的共聚物（PHBV）已经商品化。这些研究需要花费大量投资。难怪有人形象地说，用户们在研制绿色包装时，不得不用一只眼睛看着“绿色公共关系”，而另一只眼睛却盯着另一种绿色的东西，那就是“钱”。因而，开发研制既节省资源、能源又有利于环境的减量包装有深远的战略意义。