从新冠疫情到可持续性,埃克森美孚的两位专家——聚乙烯全球战略营销经理弗朗索瓦·尚邦和高级技术专家艾蒂安·勒努共同展望了软包装市场的未来。

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包装行业的增长目前受到两大趋势的推动:全球人口增长和不断扩大的中产阶级。与今天的75亿人口相比,到2040年全球人口预计将达到92亿。与此同时,全球中产阶级预计在未来十年内增长66%,从30亿增加到超过50亿,人们的寿命更长,并追求更健康、更美好的生活。

生活水平的提高将导致人们更多地获得汽车、电器和电子产品。在中国尤其如此,预计到2040年人均GDP将增加两倍,达到40000美元以上,这将与2030年欧洲经合组织的购买力相似。

 

化学品需求增长展望

仅在未来十年,这些大趋势将导致全球化学品需求估计增长近45%,即每年增长约4%。这一增长高于同期能源和GDP增长的预测。预计对塑料行业的影响包括:

预计几乎所有这些增长都将发生在发展中国家,其中三分之二在亚太地区。到2040年,印度和中国的中产阶级人口预计将分别超过10亿,这尤其会推动对包装和聚乙烯 (PE) 的需求。

 

包装趋势

虽然全球人口和中产阶级的增长推动了对化学品和塑料的需求,但其他趋势同样也在影响包装格局。

 

 

可持续发展重点领域

包装行业价值链创造更可持续解决方案的需求将继续增长,重点关注使用PE的三个方面:

就提高回收率同时保持性能而言,价值链合作势在必行,因为包装必须在功能上有效,所有这些都是为了实现欧盟委员会提出的到2025年每年使用1000万吨再生塑料的目标。

 

回收设计

许多包装结构传统上使用复合结构,其通常包括用作密封层的PE薄膜,以及用作基材的聚酯或PA薄膜等定向薄膜。这些多材料结构在机械回收过程中很难回收。

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近年来,人们创造了用更容易回收的PE薄膜代替这些基材的解决方案,并正在开发许多新的解决方案。特别关注的是定向PE,无论是单向 (MDOPE) 还是双向 (BOPE)。这些PE/PE复合膜可以提高可回收性,并可能有助于循环经济。

一个成功案例是全PE复合的自立袋 (SUP) 解决方案,以取代传统的多材料结构。在存在收集和回收塑料薄膜的程序和设施的情况下,这些全PE SUP可以轻松回收。这是第1步。

第2步是回收内容的全PE自立袋(绿色 SUP)。它由使用100%原生PE的MDO薄膜制成,复合到密封膜上,该密封薄膜包含来自步骤1的全PE SUP的回收材料。回收材料与原始Exceed™ XP、Exceed™和Enable™高性能PE聚合物结合和Exact™塑性体产品,以保持最终SUP的机械性能。整个结构结合了30%的回收成分PE薄膜和70%的原始PE。

它具有出色的包装完整性、抗穿刺和光学特性,非常适合非食品应用,例如洗涤剂和洗碗机标签。SUP的创造利用了与Hosokawa Alpine(薄膜挤出和MDO设备)、Erema(回收机械)和汉高的合作,后者开发了用于机械回收的优化粘合剂,提高了再挤出过程中的可加工性,并减少了对回收物的气味和变色的影响材料。

 

MDO抗拉伸

MDO工艺显著提高了机器方向的抗拉伸性,使PE薄膜在印刷和复合时更加坚固,是SUP成功的关键。下图的薄膜结构显示了为MDO和复合开发的5层PE薄膜。由于当今的许多包装机设计用于处理高耐热复合材料,因此必须在配方中添加大量高密度PE (HDPE) 以避免或最大限度地减少密封过程中的热变形。

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为确保MDO后的卓越光学性能,在每个表层中都放置了中等密度的Enable™ 4002和 Enable™ 4009(0.940 密度)高性能聚乙烯。与其他解决方案(例如在表层中使用HDPE的解决方案)相比,它们还以更低的拉伸比赋予出色的薄膜光学性能。仅4.6次拉伸仍可以获得非常好的光学性能,而HDPE树脂通常需要大约6次。加工商可以更少地拉伸薄膜,从而最大限度地降低不利于生产效率的分裂风险。

为增强机械性能和落袋性能,在芯层中添加了Exceed™ XP高性能聚乙烯。如果需要更高的耐热性,也可以将一些HDPE添加到芯层中。这种复合到PE密封薄膜上的MDO薄膜具有与OPA/PE复合材料相似的落袋性能。至于进一步的发展,埃克森美孚目前正在研究将气体阻隔性融入MDOPE/PE复合材料的解决方案,同时保持性能和回收机会。

 

去除聚酰胺

含有PA的多层共挤结构可能是回收利用的一个重要问题。这些结构通常用于热成型应用,含有30%- 50%的PA。PA用途广泛,具有贴合性、抗穿刺性、耐磨性、易热成型和阻隔性等特性。

从这些多层结构中去除PA是提高可回收性的关键目标。Exceed™ XP 6026和6056高性能聚乙烯可用于提高抗穿刺性,同时可以减少PA层的厚度。PA可降低30%,同时增强抗穿刺性。目前正在进行开发工作,以进一步减少或去除这些多层薄膜中的PA,就像关于PE热成型薄膜或至少聚烯烃热成型薄膜的开发工作一样,可以很容易地回收利用。

 

升级回收流

在可预见的未来,难以回收的混合聚合物流将继续成为该行业的挑战。正在开发可以将聚烯烃与不相容的聚合物结合,同时最大限度地减少性能损失的增容剂。

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增容剂对PE + PA混合物的影响显示在两张图片中。如果没有增容剂,PA就不能很好地分散到PE基材中,从而降低PE的性能。添加有效的增容剂有助于将PA分散成更小的夹杂物并将其与PE结合。

增容剂对性能的影响可能是巨大的。该图表突出显示了基于MAH接枝威达美™ 高性能聚合物的增容剂在含有PE、聚丙烯 (PP)、PA和EVOH的工业后循环流中的性能。灰色阴影区域所代表的结构由100%回收成分制成,性能较差。添加增容剂可显著提高机械性能,如抗飞镖、抗撕裂和抗穿刺性,如蓝色轮廓所示。

 

增加回收含量

与增加配方中的回收成分相关的一个问题是它对最终产品的性能产生不利影响。添加 Exceed™ XP 等高性能聚合物可以提高性能。

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图表中的灰色阴影区域代表基本薄膜结构,由70% LLDPE和30% LDPE 制成。如紫色虚线所示,在表层中引入75% Exceed™ XP 8656高性能聚乙烯允许在芯层中使用高达100%的再生树脂,同时适合用途的薄膜特性,类似于参考薄膜由原始聚合物制成,得到维护。

考虑高性能PE聚合物对整个薄膜的影响的另一种方法是,使用38%的Exceed™ XP 允许引入高达50%的回收材料。使用类似的概念,法国领先的PE薄膜加工商和回收商The Barbier Group与埃克森美孚之间的合作已导致制造包含50%消费后回收成分和Enable™ 4002高性能聚合物的整理收缩薄膜作为性能助推器。破损风险最小的包装不会降低机械性能,而光学性能(例如光泽度和透明度)使品牌所有者能够有效地推广产品。

 

结论

随着时间的推移,开发可持续解决方案有助于循环经济。价值链在利用这三个技术重点领域的力量方面的协作努力将在创新解决方案的开发中发挥关键作用,这些解决方案提供可持续发展的好处,满足不断变化的品牌所有者承诺、消费者期望和监管变化。【海名会展】青岛印包展

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