近日,佛山印发了《佛山市关于进一步加强塑料污染治理的实施方案》,提出佛山“禁塑令”目标:到2020年底,全市部分领域禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用;到2022年底,一次性塑料制品禁限范围进一步扩大……
自2008年起,我国正式实施“限塑令”。如今,时隔12年,新一轮塑料治理政策再度袭来。今年1月,国家发展改革委与生态环境部联合发出“史上最严限塑令”。不止佛山,今年以来,全国各地密集出台新版“限塑令”。
限塑,是一场关于生态环境的全民行动。这其中,不仅商家和普通市民需要减少塑料用品的使用量。对于塑料产业界而言,这将是一场旷日持久的战役。其中面临的挑战包括:如何研发生产可降解的替代材料,如何通过轻量化处理实现塑料用量的减少,如何通过材料创新实现塑料的可回收再用等。
在这场产业战役中,有人已经奋战十年,并且取得了阶段性的成果。
位于佛山顺德的广东德冠薄膜新材料股份有限公司(下称“德冠”),是国内薄膜领域的龙头企业,同时也是目前薄膜行业内极少数能够实现BOPE薄膜量产及稳定交付的企业。其生产的BOPE薄膜具有轻量化、可回收利用的特点,已经开始逐步应用在化妆品、日用品等包装上,取代原来不可回收的复合型薄膜。
这是德冠十年如一日坚持聚乙烯双向拉伸技术研发的成果,也是塑料薄膜产业链上企业携手攻克新型薄膜生产的战果。
德冠车间内,薄膜在进行“双向拉伸”加工。林东云 摄
三方合力推动材料革命
“最严限塑令”背后,是我国惊人的塑料使用量。跟据中国塑协塑料再生利用专业委员会统计,我国每天使用塑料袋约30亿个,截至2019年,塑料袋年使用量超过400万吨。而外卖和快递正在加剧这一问题。
塑料薄膜是指用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其他树脂制成的薄膜 ,广泛应用于食品、医药、化工等领域。塑料薄膜是塑料消耗的重要分支,根据中国包装联合会的数据,2019年塑料薄膜产量达到1594.62万吨。
2007年底,国务院发布《关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知》。一纸“限塑令”,引起全民对“白色污染”的关注,也引发塑料行业研发环保材料的热潮。
“我们从2010年开始着手研发聚乙烯双向拉伸技术,聚乙烯是最常用的薄膜材料之一,本身具有可重复利用次数多的特点。我们的目标是通过生产工艺的改进,实现薄膜的轻量化及可回收利用。”德冠轮值总裁何文俊说。
但何文俊也指出,BOPE的生产和应用并非是一家企业就能实现的事情,需要依托产业链前中后端的共同努力。首先,生产塑料原材料的企业需研发出可用于双向拉伸的聚乙烯粒料;接着,以德冠为代表的薄膜生产企业要通过配料和设备、工艺改进,生产出双向拉伸聚乙烯薄膜;最后,包装印刷企业要将其打造成食品、日用品所需的包装袋。
几乎是整个产业链共同发力,在2017年,双向拉伸聚乙烯薄膜的研发应用取得了突破性进展。
当年,在上海国际加工包装展览会上,世界500强企业——陶氏化学公司,联合德冠和包装印刷企业举办了一场发布会,三方分别攻克了双向拉伸聚乙烯原料的研制、双向拉伸聚乙烯薄膜(BOPE)的研发、生产及BOPE薄膜的应用拓展方面难题。
随着技术的成熟和稳定的量产,这一革命性的材料创新逐渐应用于越来越多的日常产品。今年以来,洗护品牌立白、化妆品牌雪花秀的部分袋装产品悄然换上了新装。新包装正是采用德冠生产的双向拉伸聚乙烯薄膜(BOPE)制作的可回收塑料袋。
雪花秀的轻量化包装。林东云 摄
“双向拉伸”打造可回收薄膜
BOPE诸多优异的性能,是在薄膜生产环节的“双向拉伸”工艺中产生的,这也是德冠十年磨一剑掌握的关键核心技术。
在德冠杏坛生产基地内,偌大的厂房内摆放着接近150米长、9米宽、的双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)生产线,聚丙烯原料被生产线上的挤出机加热熔融挤出,经模头成型为厚片,再经过纵向拉伸设备与横向拉伸设备进行一定倍数的拉伸,最后经过冷却及后续处理制成薄膜。
何文俊把双向拉伸过程形容为“拉面”,面经过多次拉伸后会变得更加“筋道”,而薄膜经过双向拉伸后,机械强度会明显提高,抗刺穿、印刷性、挺度等性能也得到改善,用途大大拓宽。
双向拉伸工艺很早就应用于聚丙烯等材料。聚乙烯与聚丙烯均是常见的塑料薄膜材料,且聚乙烯在耐低温性、热封性和柔韧性等性能上优于聚丙烯,聚乙烯薄膜的可重复利用次数也多于聚丙烯薄膜。
但是受限于原料特性,聚乙烯过去一直是通过吹塑、流延的方式成膜,无法实现双向拉伸。这也限制了聚乙烯薄膜的应用。
因此,过去十年来,薄膜行业一直在攻坚聚乙烯薄膜双向拉伸技术。何文俊透露,德冠是最先取得突破的企业之一,领先实现了在BOPP生产线上生产BOPE。同时,德冠也是目前极少数能量产及稳定交付BOPE的企业。
经过双向拉伸的聚乙烯薄膜,在抗刺穿性能、低温耐受性和透明度上大大提升。更重要的是,相比吹塑、流延工艺生产的聚乙烯薄膜,BOPE能以更薄的厚度实现更优的物理性能。
“轻量化”是BOPE的优势之一。以米袋为例,使用流延工艺生产的聚乙烯薄膜,需要70μ厚度才能保证米袋足够牢固,但是用BOPE,只需要一半的厚度就可以了,也就是说,塑料用量直接减少了一半,并且强度更高,上架后的破袋率更低。
另一个更显著优势是,使用BOPE可使包装袋实现单一材质结构,实现百分百可回收利用。以往包装袋由两到三层不同材料构成,比如聚乙烯+尼龙,这类复合材料,使用过后难以回收。但使用BOPE可以实现单一材料构成,从而实现可回收利用。
“我们从2019年开始量产BOPE,今年比去年产量翻了一倍,欧洲市场得到了很好的拓展。”何文俊透露,由于环保、抗刺穿、耐低温等特性,BOPE在欧美地区也广受欢迎,出口量可观。
德冠生产的轻量化聚乙烯薄膜。林东云 摄
行业首创“无胶复合膜”
过去三个季度,除了BOPE销量大增,德冠的另一款自主研发产品也持续热销。这款名为无胶复合膜的产品,主要应用于书本、纸盒等纸制品的覆膜。
在无胶复合膜诞生之前,传统的覆膜方法是将水胶、热熔胶等涂在膜上,再通过热压,将纸和膜压在一起。其中,涂胶水的过程会挥发有毒气体,成品中也可能残留VOC。后来,有企业想出了折中的方法,先在膜上预涂胶水并烘干,在使用的过程中只要适度加热就行。但是这仍然无法避免涂胶及烘干过程的污染和残留的问题。
德冠的创新在于,在生产薄膜的过程中,通过挤出机将热熔胶附在膜上,直接去掉了后续涂胶和烘干的步骤。后续覆膜的时候,只需要适当升高温度并加压,薄膜就可以和纸张复合,有效解决了传统覆膜工艺所带来的环境污染及VOC残留问题,同时也节省了能源和设备空间,大幅降低了生产成本。
德冠于2006年开始研发无胶复合膜,2008年开始实现大规模生产,至今已经完成5次产品迭代。“我们拥有无胶复合膜的完整自主知识产权,全世界目前也只有德冠能做这样的产品。”何文俊说。
经过5次迭代,无胶复合膜目前已经能够应用于各类纸盒覆膜。值得一提的是,无胶复合膜生产线也是今年初德冠最先复工的生产线。疫情期间,德冠收到蒙牛的来信,希望德冠尽快复工生产可用于牛奶纸盒表面的覆膜,助力保障牛奶供应。蒙牛牛奶盒所用的正是无胶复合膜。
虽然受到疫情冲击,但是德冠今年以来却一直处于高速稳定生产状态。在订单带动下,德冠薄膜也已制定了扩产项目计划。今年初,德冠宣布将在顺德高新区增资扩产打造无胶复合膜项目。在上个月举办的顺德杏坛镇重大村改招商项目签约仪式上,德冠签署了过百亩的土地使用意向合约,计划投建新生产线。
同时,德冠继续加大研发投入。今年初,德冠将公司两处联排的旧厂房改造为实验室用地,高端实验室增至7个,增设了3个产品中试车间。何文俊表示,不管是BOPE,还是无胶复合膜,随着对绿色环保和品质生活要求的提升,两者的市场前景都非常广阔,这也正是德冠科研创新的重要方向。
【撰文】林东云 叶洁纯
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