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重磅︱《雅式橡塑網》低碳盤點之單一材料篇:市場的春天會在2022到來嗎?
來源:雅式橡塑網     作者:張子瑜    日期:2022.01.13

《雅式橡塑網》低碳盤點系列文章簡介

 

隨著全球環保呼聲趨高,以及中國“30/60碳中和/碳達峰”目標的提出,2021年各行各業都在加速探索低碳發展之路。塑料作為現代工業發展最重要的基礎材料之一,正隨著其廣泛的終端應用領域在這輪低碳經濟中迎來新的機遇與挑戰。近期,《雅式橡塑網》(AdsaleCPRJ.com)推出低碳盤點系列文章,以及行業問卷(見文末),希望聽到更多業者的聲音,共同助力低碳發展!

 

盤點系列文章發布:


重磅︱《雅式橡塑網》低碳盤點之單一材料篇:市場的春天會在2022到來嗎?


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重磅︱《雅式橡塑網》低碳盤點之塑料包裝篇:瞄準5大熱點,搶占2022新機遇!


“單一材料篇”要點導讀

 

· 軟包裝單一材料要求單一聚烯烴材質重量比例超過90%;BOPE與MDOPE是重點關注方向;

· 鋁塑軟管也“單一”:聯合利華、葛蘭素史克、高露潔等推出HDPE或PET單一材料牙膏管;

· 單一材料同級閉環:需同一種類、同一密度範圍的塑料,否則很可能降級使用;

· 未來5年,生鮮食材包裝將成單一材料增長最快領域;亞太地區占全球單一材料包裝薄膜近一半市場;

· 部分廢棄軟包裝已通過化學回收實現再利用。

 

如今可持續發展呼聲日益高漲,各大日化與食品飲料巨頭如可口可樂、百事可樂、雀巢、億滋、聯合利華和寶潔等紛紛承諾到2025年或2030年使包裝100%可回收、可重復使用或可堆肥。


然而,相比瓶、杯等容易回收的硬包,塑料袋、蓋材等軟包由於其基材薄膜一般採用多層復合以及表面印刷,回收處理需將不同材料薄膜剝離後再分別處理,傳統的PET/MPET/PE、PET/AL/NY/PE等復合結構中因為含有鋁箔、鍍鋁膜等材料作中間層阻隔的包裝,幾乎很難被回收應用。

 

為破解這一難題,市場上近年有一種呼聲較高:單一材料薄膜。然而,久經市場考驗已形成“黃金配比和組合”的多層復合材料穩固的市場地位也不是單一材料這個初出茅廬者能輕易搶占去的。

 

設計、配方、工藝、生產線效率、後端場景應用、成本、回收等諸多問題都擺在單一材料面前,有待一一突破!盡管難度很大,高回收價值的單一材料近年仍逐漸成為各大龍頭品牌商們的新寵!


單一材料是指100%一種材料嗎?

 

單一材料就是100%一種材料嗎?不是!

 

根據歐洲軟包裝循環經濟組織(CEFLEX)的《循環經濟設計指南》,軟包裝的單一材料主要指單一的聚烯烴材質,單一聚丙烯(PP)或者單一聚乙烯(PE)材料重量比例超過90%,其他阻隔成分如SiOx、AlOx、鍍鋁、EVOH最多允許含5%的重量。目前,這一定義得到行業的普遍認同。


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歐洲軟包裝循環經濟組織(CEFLEX)的《循環經濟設計指南》中單一材料軟包裝定義得到行業普遍認同。

 

根據Smithers研究報告分析,目前,單一材料塑料包裝薄膜的種類,主要是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和再生纖維素纖維(RCF)。其中市場主流是PE與PP,分別占全球單一材料塑料薄膜市場的份額50%、41.7%。在占比最高的單一材料PE薄膜領域,單向拉伸PE薄膜(MDOPE)與雙向拉伸PE薄膜(BOPE)是近年業界較為關注的方向。


“多變一”:不簡單!材料與工藝創新配合

 

全球日化巨頭相繼推出單一材料產品包裝。2021年,歐萊雅旗下的Elvive品牌推出了全PE製成的洗發水補充袋裝,可以在PE回收系統中回收,且與250ml的普通洗發水瓶相比,減少75%的材料;立白集團與陶氏公司首次在中國日化行業內採用BOPE與PE復合結構的可完全回收利用的洗衣凝珠產品軟包裝。

 

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歐萊雅推出了全PE製成的洗發水補充袋裝。(圖片來源:Packaging Europe)

 

“多變一”不僅是材料種類的更換那麽簡單,“需要打破對材料選擇及功能要求的固有模式,通過材料及工藝的配合讓單一材料實現包裝對印刷性、阻隔性和熱封性的需求。”陶氏公司(DOW)包裝與特種塑料亞太區技術總監吳昶此前在接受雅式橡塑網(AdsaleCPRJ.com)採訪時說。

 

材料方面:以陶氏與立白集團2020年推出的全聚乙烯結構洗衣凝珠產品包裝為例,原來的軟包裝並非單一材料,而是PET/PE結構,現在該採用陶氏INNATE™ TF樹脂,使用雙向拉伸加工工藝,同時和其他聚乙烯產品組合,滿足包裝速度及熱封需求。這樣的一個產品設計雖然是單一材料,但是包含多層具有不同性能特點的聚乙烯材料,從而實現了對包裝性能和效率的需求。


工藝方面:雙向拉伸設備本來並不適用於傳統聚乙烯材料的加工。借助陶氏專有的催化劑技術,通過產品結構和分子的設計,讓聚乙烯在雙拉設備上能夠實現較好的拉伸性能,同時還能保證平整度要求。

 

“BOPE薄膜替代BOPA、BOPE薄膜與吹塑PE復合,實現軟包裝復合結構的全PE化。雙向拉伸PE薄膜與吹塑成型的PE薄膜相比,透明性更好,薄膜霧度降低2-4倍,具有優異的機械性能,並且拉伸強度提高2-8倍,在低溫下仍能保持良好的韌性和機械強度,可對吹塑PE薄膜輕量化替代,並可減少約40%的使用量。”廣東德冠薄膜新材料股份有限公司(Decro)輪值總裁羅軼健接受“雅式橡塑網(AdsaleCPRJ.com)”採訪時表示。立白全PE洗衣凝珠包裝袋採用德冠製造的BOPE薄膜。

 

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立白集團與陶氏公司首次在中國日化行業採用BOPE與PE復合結構。(圖片來源:立白集團)

 

廣州立白企業集團有限公司(Liby)包裝主任工程師王龍呈認為:“BOPE薄膜實現軟包裝領域單一聚乙烯材質的應用結構,是加工技術的創新,同時也是原材料工藝配方的創新,體現中國通過單一材料替代實現更環保的應用潛力。”

 

破解單一材料阻隔難題!


傳統的軟包裝可採用2-5層不等的結構組合的復合袋/膜,為了實現阻隔性、蔽光性、保鮮性、強度等,中間層通常使用鋁箔、鍍鋁膜、聚酯、尼龍等,這些材質多層復合後大多數很難回收。那麽單一化後如何滿足阻隔性要求呢?

 

百事亞洲研發中心有限公司(PepsiCo)亞太區食品包裝研發總監趙振賢表示,單一材料結構中的中間阻隔層基本分為四類:

 

1.鍍鋁OPP,因其厚度只有30-50納米,通常情況下不會影響後續包裝的回收,且這是目前較為經濟有效的阻隔層解決方案,是未來單一材料中間阻隔層的主要應用方向。

 

2.EVOH共擠薄膜阻隔層,應用於食品、日化品較多,其阻氧性可媲美傳統的多材質包裝。


3.以聚合物混合為主的塗層可成為阻隔層的一種優化方案,使原有阻隔層進而達到更好的性能,與鍍鋁阻隔方案相輔相成。


4.國內行業一直在持續推動的透明的AlOx、Silica鍍層方案,以滿足消費者期望看到內容物的需求。


“此外,PVDC和PVC雖然有較好的阻隔性能和經濟性,但由於環保原因,屬於被建議退出使用的材料範疇”,趙振賢補充道。


在海外,瑞士包裝設備及服務供應商博斯特(BOBST)與陶氏、採爾馬特和太陽化學等合作,開發不含EVOH的單一材料MDOPE高阻隔性解決方案。博斯特在2021年9月推出其“第2.0代”高阻隔全聚丙烯復合軟包裝解決方案,可選擇金屬化阻隔層或透明氧化鋁阻隔層和無溶劑阻隔粘合劑或面塗層。


此外,安姆科也開發了一系列以單一或純PO材質為基礎的復合膜包裝產品,運用前沿材料科學使包裝的阻隔性提升至媲美鋁箔復合膜的效果,且不含鋁箔材料。相比於傳統的含鋁復合膜產品,該包裝的碳排放可減少44%,水消耗減少70%,屬於100%可持續可回收包裝。

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博斯特“第2.0代”高阻隔全聚丙烯復合軟包裝。(圖片來源:BOBST)

 

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安姆科可持續復合膜包裝,阻隔性可媲美鋁箔復合膜。(圖片來源:Amcor安姆科)

 

牙膏、口腔護理:軟管也單一

 

不僅是薄膜基材軟包,鋁塑軟管也興起了“單一”風潮。以聯合利華、葛蘭素史克、高露潔為代表的口腔護理品牌企業,紛紛推出了採用高密度聚乙烯(HDPE)或PET等單一材料製成的牙膏管,取代原來的鋁塑軟管,提高牙膏管的回收率。其中,高露潔與初創公司LiquiGlide合作推出一款透明的PET材質牙膏軟管。這款牙膏管不僅易於回收,還可減少牙膏殘留浪費。

 

2021年5月,全球化妝品包裝供應商阿蓓亞(Albéa)首次在口腔護理產品包裝上使用單一材料PE的瓶蓋,使瓶蓋與瓶管的材質一致,整個包裝在使用後均可進入現有的HDPE回收系統。

 

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阿蓓亞在口腔護理市場推出首個PE瓶蓋。(圖片來源:Albéa阿蓓亞)

 

中國在全塑軟管方面也獲得新進展。2021年8月,廣州市瑞高包裝工業有限公司單一材料高阻隔全塑HDPE軟管獲得美國塑料回收協會(APR)復合HDPE關鍵指導協議和瓶到瓶應用測試認證;三櫻包裝(江蘇)有限公司研發的全塑HDPE軟管也已用於牙膏上。

 

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瑞高包裝的五大環保系列軟管。(圖片來源:瑞高包裝)

 

冷思考一:單一材料 = 有效回收?

 

單一材料的誕生最大的亮點就是便於回收和再生,然而,在實際發展中,業者也觀察到一些新的問題。

 

廣州市瑞高包裝工業有限公司(Rego)總經理王明生接受“雅式橡塑網(AdsaleCPRJ.com)”採訪時表示:“單一材料包裝應是同一種類、同一密度範圍塑料實現回收,從而達到真正的、高效的同級閉環。但如今有很多軟包為了‘單一’而‘單一’,雖使用同一材質PE結構,但面層和中間層使用的材料密度差異大,或溶解溫度不同,這都有可能導致在回收造粒、熔融過程中材料的性能發生較大改變,達不到原來包裝材質的功能性。此外,粘合劑類型、印刷、標簽等因素也會影響實際回收性,造粒後易產生汙點或黑點,最後只能降級使用。”

 

中國物資再生協會再生塑料分會(CRRA)秘書長王永剛接受“雅式橡塑網(AdsaleCPRJ.com)”採訪時也表示,現在很多企業進行了單一材料設計,不代表其在實際過程中能被有效回收。有沒有配套的回收體系和再生能力,是決定回收有效性的核心。

 

“單一材料包裝主要是主體材料的單一,並不一定是整個塑料製品的單一。有些包裝雖然把標簽製造成跟瓶身一樣的材質,但是又在標簽上印刷各種顏色,彩印的標簽基本不能與主體材料一起回收再生。分揀時兩者因密度相近,標簽容易摻入到瓶片裏,降低瓶片質量,”王永剛補充道,“包裝工程師和設計師在設計時應考慮整體包裝回收再生的實際工藝。”


冷思考二:應用痛點與市場潛力

 

雖然單一材料包裝適合環保趨勢,易於回收再利用,但相較於多層材料復合的軟袋,單一材質包裝難點在於耐熱性和阻隔性,在生產過程以及後道工序需要進一步提升。

 

譬如製袋熱封時的平整度,能否適應高速包裝機;阻水阻氧能否達到產品和用戶的包裝要求;還有耐高溫殺菌、低溫冷凍、耐酸耐堿等高功能產品要求的局限性等。

 

“以PE作為面材最難的是製袋,因為MDOPE或BOPE兩種材料需要跟底膜(也是PE膜)有一定的溫差,才能穩定製袋。這也為製袋熱封時帶來一定的難度,”江門市華龍膜材股份有限公司(Hualong)營銷總監何松柏接受“雅式橡塑網(AdsaleCPRJ.com)”採訪時指出。在PE功能膜領域上深耕31年的華龍包裝2020年在中國率先實現MDOPE膜包裝袋商業化應用。

  

“但是,現在這兩種材料在製袋速率、熱封性、套印精度、阻隔性等方面的工藝難點已逐漸攻克,中國也有不少企業加入研發製造中,並能夠穩定生產。”何松柏表示。

 

此外,成本也是業界較為關注的話題。相比起傳統PE膜,無論是MDOPE膜還是BOPE膜製造成本都更高。“目前MDOPE與BOPE膜的價格較2020年已下降20%左右。隨著生產與應用規模逐步擴大,預計價格還將繼續下降,”何松柏認為,“2022年單一材質包裝市場有明顯增長,2023年將迎來爆發期。”

 

有關單一材料包裝薄膜未來幾年的發展趨勢,有研究機構也做了調研。Smithers發布專題研究報告稱:2025年全球單一材料塑料包裝薄膜市場規模可能達到2603萬噸(709億美元),年復合增長率達3.9%。未來5年,生鮮食材包裝將成為單一材料應用增長最快的領域,零食包裝的增長則相對緩慢,其他單一材料的重點應用領域包括冷藏食品、速凍食品、藥品以及醫療產品等。

 

從地域來看,亞太、北美和西歐是全球單一材料塑料包裝薄膜的三大消費市場。2020年上述三個區域市場占全球單一材料塑料包裝薄膜市場的比重分別為48.6%、17.2%和15.5%。由此看出,亞太地區是全球單一材料包裝薄膜最重要的市場,占比接近一半!

 

“行業現在對單一材料包裝的焦點落在如何擴大應用範圍。這是下一步產業鏈各環節都需要做的事情。單一材料包裝是未來大家不得不做的事情,相關的利益方都參與進來,把各自的優勢發揮。”王龍呈表示。


總結:單一材料任重道遠 化學回收緩解燃眉之急

 

單一材料的高回收利用價值性已經受到包裝行業的普遍認可。聯合利華、寶潔、高露潔、立白等國際巨頭及包裝薄膜的生產製造商已經分別在家庭洗滌用品、牙膏軟膏等方面應用單一材料包裝。

 

然而,單一材料復合包裝製造卻不簡單,除了克服配方和工藝多維度創新,還解決印刷、復合、製袋多方面難點,尤其是製袋難點。針對軟包裝設計,業界從材料配方進行了各種探索與嘗試,包括選擇什麽樣的材料與較常見的PP/PE底膜基材復合,選擇添加哪些材料在熱封層或在基材塗布,從而增強單一材料阻隔性能的同時不影響回收。


除從設計端採訪單一材料外,可降解塑料也是近年軟包裝可持續發展嘗試的一條道路,然而實際應用遇到了一些問題。安姆科軟包裝亞太區(Amcor)技術&可持續發展研發總監陳俊錚博士接受雅式橡塑網(AdsaleCPRJ.com)採訪時說:“在軟包領域上可降解材料普遍面臨一些難點,譬如可降解材料軟包裝通常貨架期較短,且不同的存放環境溫度也會對軟包裝的使用壽命造成影響,常見的問題有包裝出現老化、變脆等,從而影響內容物的儲存期限。”

 

另一方面,為推動軟包循環再利用,化學回收工藝也在積極推進,並取得一定成果。2021年9月,雀巢與墨西哥能源公司Greenback Recycling Technology開展軟包裝化學回收項目。12月英力士苯領與Plastic Energy合作將廢棄軟包裝再利用為“食品級”質量的塑料。全球化學回收技術仍正處於起步階段,但隨著技術及規模的擴大,該回收技術會逐步成為物理回收有力的補充手段。

 

同時,也有企業將化學回收的再生塑料重新用回軟包裝,實現閉環。9月軟包裝產品製造商St. Johns Packaging和Allied Bakeries推出行業第一個使用消費後回收成分的面包袋,聚乙烯面包袋薄膜採用了SABIC經認證的PE樹脂的30%PCR成分。這些樹脂是通過化學回收技術生產。12月食品巨頭億滋國際與安姆科合作,推出吉百利牛奶巧克力軟包裝,據稱這是全球首款使用化學回收軟包裝塑料製成的巧克力軟包裝,原生塑料占原來的30%。

 

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安姆科使用化學回收軟包裝塑料製成巧克力軟包裝。(圖片來源:Amcor安姆科中國)

 

盡管當前單一材料軟包裝設計和回收處理技術面臨一些難點,但作為一種環保的技術手段,作為現有多層復合材料的替代之一,單一材料軟包裝仍值得持續關注,無論是前端單一材料的應用推進、再生塑料的閉環利用,還是化學回收的進步,可以看出,業界從產品全生命周期都在考慮軟包裝的低碳經濟路線,相信不久將來,軟包裝作為一種性能優異、應用廣泛的包裝形式,在獲得低碳綠色加持下,更好地服務各行各業!

 

最後但同樣重要的,除低碳盤點系列文章外,《雅式橡塑網》(AdsaleCPRJ.com)還推出2021雅式年度大調查——《雙碳政策下塑料行業發展熱點與機遇》主題調查問卷,希望聽到更多業者的聲音,共同探討低碳發展新契機!

 

長按二維碼

填問卷,贏好禮

 

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撰稿

 

· 作者:張子瑜 / 雅式橡塑網(AdsaleCPRJ.com)編輯

· 編輯:朱柳 / 雅式橡塑網(AdsaleCPRJ.com)高級編輯

 

專家審稿

 

· 趙振賢 / 百事亞洲研發中心有限公司(PepsiCo)亞太區食品包裝研發總監

· 章輝 / 亨氏(中國)投資有限公司(Kraft Heinz )包裝研發經理

· 王永剛 / 中國物資再生協會再生塑料分會(CRRA)秘書長


特別鳴謝

 

· 吳昶 / 陶氏公司(DOW)包裝與特種塑料亞太區技術總監

· 羅軼健 / 廣東德冠薄膜新材料股份有限公司(Decro)輪值總裁

· 王龍呈 / 廣州立白企業集團有限公司(Liby)包裝主任工程師

· 王明生 / 廣州市瑞高包裝工業有限公司(Rego)總經理

· 陳俊錚博士 / 安姆科軟包裝亞太區(Amcor)技術&可持續發展研發總監

· 何松柏 / 江門市華龍膜材股份有限公司(Hualong)營銷總監

 

*以上排名不分先後。

*部分圖片及文字來源:CEFLEX、Packaging Europe、BOBST、CHINAPLAS國際橡塑展微信公眾號、Smithers、華龍薄膜、立白集團、Amcor安姆科等。

 

 

 


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