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可循環利用、可堆肥及可生物降解的包材:重新設計包裝兼顧可持續性發展及功能特性



可持續性發展是現代包裝行業的熱門話題。麥肯錫於 2023 年 4 月份進行的一項研調揭示:品牌商及其供應鏈極其關注、政府部門做為重要施政方針、消費者及非政府組織(如 Ellen MacArthur 基金會)則視為重要議題。


此外,由「經濟合作及發展組織(OECD)」近期提出的一項報告指出,過去二十年間、每年產生塑膠廢棄物的數量增長一倍,其中約四成來自包裝物。如果這樣的趨勢不變,預計到 2024 年又將再增長一倍。主流品牌商紛紛加入各地區的塑膠公約來應對這個議題,例如美國的塑膠使用公約,承諾在 2025 年前提高包裝的循環利用及使用再生材料的比例。


 

5RS 及其他策略


包裝配套供應商例如太陽化學(Sun Chemical),通過產品及技術創新來協助品牌商達成這些目標,同時在內部推動可持續性發展項目。太陽化學按照 5R 行動框架、推動可持續性發展的創新,這些框架指引太陽化學對現有與新產品及技術的開發,也包括可持續性發展行動。5R 代表重複使用、減量、再生、循環利用及重新設計,這些舉措無論從操作或產品導向的層面,都能促進循環經濟並降低碳排放。


全球的立法部門都將一次性塑膠用品視為塑膠廢棄物問題的代表。以加拿大為例,發佈禁用一次性塑膠製品條例,在加拿大環境保護法案中,2022 至 2025 年間,將六大類一次性塑膠製品歸類為有害並禁用。這些趨勢都迫使包裝業者避免生產一次性用品,必須將循環利用或重複使用考慮進去,同時還得維持包裝的功能性及美觀,以符合品牌商的需求。


事實上,功能性及美觀跟消費者息息相關,可持續性發展是其中主要推動力量。根據麥肯錫的報告,包裝的衛生、安全及保質期是美國消費者關注的重點。品牌商針對減塑並維持包裝結構性能的要求、採取四項重新設計策略:單一材質、可水洗/可循環利用、可堆肥及可降解。


5R 行動框架


 

單一材質


貼合材料是提高包裝保護性的常用方法,從結構上提升包裝對損壞的抵禦能力,無論上墨或附加塗層都很容易,這種技術相當可靠,但可持續性不佳。多層貼合的材料難以分離,基本上無法進行回收利用或堆肥。單一材質專用的表印油墨及覆蓋塗層被開發出來取代多層貼合的結構。很多人對單一材質存在疑慮,擔心簡化的結構將破壞包裝的保護性,然而新開發的功能塗層可以提供接近貼合材料的特性。雖然這類材料在市場上還不多見,但功能塗層可以協助單一材質包裝、取代不利可持續性的貼合包裝。


這種塗層不僅抗刮,也能提供類似貼合材料的其他保護性能,還可增添霧面及立體觸感的效果、吸引消費者目光。調整塗層的滑度可以提供包裝合適的摩擦力,符合高速填充的要求,減少損耗並提升效率。隔氧塗層可以延長食品的保質期,還能搭配冷封膠、提高產品填充速度。要兼顧包裝的可持續性及功能必須由油墨、塗層及膠水等方面緊密配合,單一材質包裝也需要專用的油墨及塗層才能兼顧這些方面。


表 1 單一材質包裝油墨及塗層性能評估



如表 1 所示,單一材質包裝的油墨及塗層符合跟貼合包裝一樣的保護力及性能。使用單一材質可以節省膠水、薄膜材料、包裝時間及包裝重量,這些都有助於減少碳足跡及全新資源的耗用。包材的減重還能降低運輸上的碳排放。


 

可水洗/可循環利用


即使包裝材料本身符合可持續性要求,但根據包裝設計及功能性、要求在包裝上施加的油墨及塗層將決定該包裝是否可循環利用、堆肥或可生物降解。舉例來說,在塑膠包裝市場中,要讓油墨在印刷時達成所有功能要求,又能在回收循環過程中完全去除不殘留,就是很大的挑戰。可水洗油墨能滿足這項要求,既可以滿足品牌商的需求,又能減少廢棄物、增加循環利用比例並減少碳足跡。這種油墨能從可回收的塑膠材料上移除,既提高包裝的回收率,也獲得品牌商的認可。這種技術提升回收塑膠的品質,也因提供填埋以外的選擇、增加回收的數量(見圖 1)。


圖 1 可水洗油墨能與塑膠材料分離



為了保證印刷的功能性,合適的光油也很重要。例如在收縮標的應用中,經常會用增加滑度的光油。當收縮標滑到瓶子上去時,必須有正確的摩擦係數。使用可水洗油墨時,光油必須隨著油墨從包裝上被洗掉,因此光油的特性很關鍵。塑膠回收業者協會(The Association of Plastic Recyclers)可對塑膠包裝回收可行性提出指引。


 

可堆肥


可堆肥包裝是品牌商提升可持續性的另一途徑,尤其對食物殘渣難以與包裝分離的產品特別合適。這些包裝的難度挺大,因為必須確保包裝分解後對植物生長是安全的,也就是說當包裝降解之後不能產生毒素等有害物質。這必須由包裝業者與油墨、光油、膠水及材料供應商共同合作,才能確保可堆肥性能。


設計可堆肥包裝時,除了包裝材料必須是可堆肥的(例如生物基塑膠薄膜),油墨、光油、膠水等也必須符合可堆肥的要求,還要符合特定標準。諸如 TÜV 及 BPI 等國際認證公司可以提供實驗室檢測,認證包材及包括油墨在內的參與物質特性是否符合歐盟 EN13432 或美國 ASTM D6400 及 D6868 標準。經認證,這些包材等物質就會被認可符合可堆肥特性,不會在土壤中產生過量毒素、重金屬及塑膠殘留。


圖 2 可堆肥的國際認證


 

可再生


品牌商將使用可再生油墨視為重點之一,優先使用可再生及有利環境的原材料例如植物、減少使用石化基原材料,以提升可持續性。相應的塗層配合這類油墨,為紙盤、紙杯及紙盒等包裝提供防油、水及熱的性能。這類塗層具有防污漬、不黏沾及可熱封的特性,除了確保紙包裝的性能外,還能輕易被回收及再生造紙。相較 PE 淋膜的技術,這種塗層大幅降低回收的複雜性及成本。


速食業界對可再生油墨很關注,他們將可再生油墨應用在紙袋、包裝紙、翻蓋及紙盒上,通過這種方式來提高可持續性。與可堆肥及可迴圈應用多使用溶劑油墨不同,速食業者多使用水墨,通過提升水墨的可再生性能,為增進可持續性提出貢獻。通過將傳統水墨替代成生物基油墨的途徑還可大幅減少溫室氣體。若在油墨及塗層應用上全面採用新的手段,預估每年可以減少全球 30 % 的二氧化碳排放,相當於 70 萬噸。


全國油墨生產商協會(The National Association of Printing Ink Manufacturers, NAPIM)可做為獨立第三方,提供可再生油墨的認證服務。根據 NAPIM,可再生油墨以樹木、植物、昆蟲及動物為原料,做成膠、顏料、蠟、溶劑、油及各類樹脂。通過 NAPIM 的標準,將賦予油墨可再生性的指數,例如指數 60 代表該油墨含有 60 % 可再生物質。這個指數在油墨行業裡是通行且公認的標準。


 

可持續性轉化


減塑是消費者、品牌、政府部門及非政府組織關注的焦點,迫使品牌商對包裝進行重新設計,在維持原有的功能性外,還要進一步符合可持續性的要求。油墨、塗層及膠水等方面的發展讓品牌商對這個轉化更有信心,無論是通過單一材質、可水洗、可循環利用、可堆肥或可再生等手段。


 

※ 本文翻譯自美國 FTA " FLEXO " 雜誌 2023年 9月刊

原文標題:Recyclable,Compostable,Biodegradable...

由「信華柔印科技 * 嘉昱有限公司」提供予「台灣柔版印刷協會」網站使用


※ 作者:Jim Feisberg & Rick Stokes

Jim Felsberg是美國太陽化學公司產品管理總監

Rick Stokes是美國太陽化學公司塗層產品部門副總裁



※ 譯者:信華柔印科技 * 嘉昱有限公司--林嘉彥 先生




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