生活用紙低定量可燙封紙包裝材料研發(fā)初探

俞偉軍 上海東冠紙業(yè)有限公司

前言

國內(nèi)紙質(zhì)包裝作為衛(wèi)生卷紙的包裝材料在上世紀(jì)八十年代已有普遍應(yīng)用，其用拷貝紙為基材、手工包裝的“帆船”“雪花”牌衛(wèi)生卷紙進(jìn)入千家萬戶，甚至出口到國外，上世紀(jì)末東冠還引進(jìn)了國外先進(jìn)的衛(wèi)生卷紙的紙質(zhì)包裝自動化生產(chǎn)線（兩端紙尾自動塞芯）用于生產(chǎn)“潔云”牌衛(wèi)生卷紙，拷貝紙是歷史悠久的衛(wèi)生卷紙包裝材料，是眾所周知的綠色和環(huán)保包裝。隨著人們對生活用紙消費(fèi)量、包裝功能、外觀需求的不斷提升和生活用紙產(chǎn)品加工生產(chǎn)線速度不斷被刷新，除紙箱、盒裝面巾紙外，以塑料為基材的包裝材料占據(jù)生活用紙產(chǎn)品絕對的主導(dǎo)地位，但由此產(chǎn)生的生活用紙塑料包裝廢棄物處置不當(dāng)會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染。2020年1月國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》（以下簡稱“意見”），要求到2022年底，一次性塑料制品的消費(fèi)量明顯減少，替代產(chǎn)品得到推廣。“意見”中明確提出了對不可降解塑料袋、一次性塑料餐具、快遞塑料包裝治理的時間表。如此嚴(yán)格的措施對于生活用紙行業(yè)紙質(zhì)包裝既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。

目前現(xiàn)狀

目前在國家相關(guān)政策推動下，國內(nèi)紙質(zhì)包裝替代部分塑料制品正在穩(wěn)步推進(jìn)，行業(yè)內(nèi)已形成紙袋、紙質(zhì)餐飲具為代表的替代產(chǎn)品，并創(chuàng)造性地將降解塑料、水性無塑涂層等環(huán)保材料應(yīng)用到紙質(zhì)包裝中。以紙質(zhì)餐飲容器如紙杯、紙碗、紙餐盒等為例，為獲得對水、油等液體的阻隔性能，需要在原紙上淋一層聚乙烯（PE）薄膜，但PE存在不可降解、回收困難的缺點(diǎn)。面對行業(yè)的綠色環(huán)保需求，相關(guān)企業(yè)開發(fā)出了可降解塑料淋膜容器（PLA或Bio-PBS），常說可降解塑料淋膜紙容器在工業(yè)堆肥條件或自然條件下可以降解，但國內(nèi)在降解途徑上爭議很多，尚待完善。

水性丙烯酸乳液涂層產(chǎn)品是在原紙上進(jìn)行涂布的一種新型環(huán)保材料，與傳統(tǒng)淋膜工藝相比，在滿足使用要求的前提下，水性涂層具有節(jié)約資源、可回收的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)相關(guān)資料介紹，以300g/m2食品卡為例，PE淋膜至少需要18g/m2，水性涂層只需5～10g/m2，比PE淋膜節(jié)約一半以上的用量。行業(yè)內(nèi)近些年已有衛(wèi)品材料企業(yè)研制熱封無塑生態(tài)包裝紙，開始應(yīng)用于衛(wèi)生巾、護(hù)墊小包膜。

研發(fā)方向

針對生活用紙行業(yè)產(chǎn)品如何利用紙質(zhì)包裝替代塑料PE包裝，上海東冠紙業(yè)聯(lián)合某化工企業(yè)攜手合作率先在衛(wèi)生卷紙產(chǎn)品包裝上進(jìn)行突破，根據(jù)生活用紙包裝材料要求的薄、軟、韌和可燙封等基本功能需求，開發(fā)低定量紙基包裝材料。以原生木漿為主要原料，生產(chǎn)所采用的原輔料符合生活用紙安全性等要求，在試驗機(jī)上涂布功能性水性丙烯酸樹脂，其包裝材料實(shí)現(xiàn)了可燙封、防水、防油等優(yōu)良性能，用于衛(wèi)生卷紙、扁薄型面巾紙的包裝，在特定的自動包裝機(jī)上達(dá)到良好的熱封性能，產(chǎn)品亮相2021年南京第28屆生活用紙國際科技展覽會和2021上海國際包裝展。

實(shí)驗工藝

本實(shí)驗選用的功能性水性丙烯酸樹脂新材料，以丙烯酸系材料為主體，不采用丙烯酰胺等對人體和環(huán)境有害物質(zhì)，無毒、安全、環(huán)保。這種功能性樹脂涂層在干燥時，具有成膜性能好、干燥速度快、機(jī)械性能和耐破性高的特性，特定的分子結(jié)構(gòu)擺脫了對成膜助劑的依賴性，可實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)商到終端用戶全過程零VOCs環(huán)保理念。因原生木漿是可降解植物纖維，且該功能性水性丙烯酸樹脂又呈線性結(jié)構(gòu)特征，涂布后原紙及廢棄包裝可實(shí)現(xiàn)循環(huán)回收再利用。涂布后的原紙可應(yīng)用于多種包裝場合，前期已上機(jī)使用在衛(wèi)生卷紙、扁薄型包裝的面巾紙系列自動化生產(chǎn)線上，其燙封效果與PE類材料相同，應(yīng)用于軟抽面巾紙、方包衛(wèi)生紙產(chǎn)品包裝過程燙封正常。針對該材料的特性，后續(xù)可推廣應(yīng)用到如超薄衛(wèi)生巾、護(hù)墊等衛(wèi)生用品包裝以及如食品包裝等更多的包裝領(lǐng)域。

紙質(zhì)包裝材料試驗生產(chǎn)工藝路線：

裝備配套

從研發(fā)層面看，目前生活用紙的紙質(zhì)包裝需要從材料性能和應(yīng)用角度優(yōu)化涂料的強(qiáng)度性能、阻隔性能、熱封性能、抗黏連性能和使用特性，同時優(yōu)化前端原紙抄造物理指標(biāo)和后段涂布加工工藝，重視低定量原紙、乳液低涂布量、運(yùn)行高車速的涂布設(shè)備開發(fā)和配套升級。雖然紙包裝材料蘊(yùn)含著巨大的發(fā)展機(jī)遇，但也要正視產(chǎn)品使用性能不能完全滿足于當(dāng)前消費(fèi)者已養(yǎng)成的使用習(xí)慣及下游客戶的苛刻需求的挑戰(zhàn)。從未來關(guān)注點(diǎn)來看，重點(diǎn)開發(fā)生物基新型乳液材料，利用涂布工藝使紙張和涂料最佳結(jié)合實(shí)現(xiàn)所需的紙張強(qiáng)度，滿足紙質(zhì)包裝材料在包裝、運(yùn)輸、使用過程中的需求，為行業(yè)替塑、降塑提供新的發(fā)展動力。

總結(jié)

在生活用紙市場，如果采用功能性水性丙烯酸涂布的紙包裝材料代替塑包面巾紙產(chǎn)品中的小包膜，按照中國造紙協(xié)會生活用紙專業(yè)委員會發(fā)布的《2022生活用紙和衛(wèi)生用品行業(yè)年度報告》，其中2022年國內(nèi)面巾紙消費(fèi)量為386.2萬t。假設(shè)剔除盒裝面巾紙和PE大包產(chǎn)品的不可替代量，其紙箱裝產(chǎn)品塑料膜用量保守估計也在7萬～8萬t，如果這些面紙產(chǎn)品的小包都使用紙包裝，對于行業(yè)的環(huán)保替代、綠色發(fā)展具有非常重大的意義。

生活用紙紙包裝材料的研發(fā)，不同于紙杯、紙碗、紙吸管等產(chǎn)業(yè)，起步晚、難度高和涉及產(chǎn)品廣，其創(chuàng)新需要全產(chǎn)業(yè)鏈同仁一起努力，上下游互動推進(jìn)，才能最大程度的實(shí)現(xiàn)以紙代塑的目標(biāo)。產(chǎn)品創(chuàng)新，技術(shù)創(chuàng)新，應(yīng)用創(chuàng)新，市場創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新，是今后紙包裝發(fā)展的根本之路。