纸和纸板包装在美国和欧盟的包装废弃物中占最大比例。2018年,它们占美国城市固体废弃物的23.1%,而在2023年,纸和纸板占欧盟所有包装废弃物的40.4%。它们的普遍存在凸显了可回收性的重要性。
基于纤维的包装在包装行业中发挥着关键作用,因为它来源于可再生资源并具有较高的回收率。这些材料体现了循环经济的原则,因为它们可以被收集、分类、再加工并反复返回市场,从而减少对原生资源的依赖。
回收的纤维基材料带来了显著的环境效益:它们通过减少对新鲜木材的需求来保护森林,在生产过程中需要更少的水和能源,并且与新鲜纤维相比,减少了温室气体排放。此外,回收可以减少垃圾填埋废物并支持材料的持续生命周期。从经济角度来看,采用回收包装的企业通常能够赢得消费者的信任,因为可持续性越来越受到期待。
基于纤维的包装设计在瓦楞、层压、密封、标签和盒子组装方面高度依赖胶粘剂。因此,在评估包装的可回收性时,每个组件都很重要——包括胶粘剂。尽管胶粘剂通常占包装总重量的不到5%,但其特性可能会显著影响纤维是否能够高效回收。
与回收技术的兼容性对于保持回收纤维的质量并确保其可重复使用至关重要。如果这些胶粘剂与标准回收工艺不兼容,它们可能会降低回收率和价值。相反,专为可回收性设计的胶粘剂系统有助于提高纤维回收率,支持循环利用,并使包装能够重新进入循环。
任何回收过程的主要目标是回收目标材料,在纸和纸板回收中,目标材料是纤维。任何非目标材料,例如胶粘剂,必须被去除或与回收过程兼容,以避免影响回收产出的质量。
热熔胶粘剂在制浆过程中会被物理去除,因为它们硬化后保持形状,容易与纤维分离,并通过筛网浮出或被过滤掉。相比之下,水基胶粘剂通常是可溶或可分散于水中的,它们可能在制浆过程中乳化或在脱墨过程中分离。在回收过程中,粘性物质现象是众所周知的,粘性物质是一些小而粘的颗粒。这些颗粒可能由各种来源引入,例如纸张粘合剂和某些类型的胶粘剂,这些胶粘剂可能在回收过程中无法完全去除。
这些粘性物质可能会积聚在造纸机械上,并可能嵌入回收纸中。在最糟糕的情况下,这可能导致纸卷的缺陷、加工问题以及造纸厂的维护成本增加。最终,粘性物质会降低回收材料的质量,而正确选择胶粘剂以及在不确定的情况下进行测试应确定纸张与胶粘剂的组合是否能够良好回收。
设计回收指南为设计师提供建议,帮助他们设计能够在现有回收系统中高效处理的包装。这些指南通常建议尽量减少胶粘剂的使用,优先选择具有可通过筛网去除、水溶性或可重新分散性等特性的胶粘剂。其目的是指导包装设计,使其与回收能力保持一致。然而,这些指南无法考虑所有使用场景,这使得测试成为不可或缺的工具。
另一方面,测试方法用于评估完整包装在实际回收条件下的表现。它们模拟回收过程的关键步骤,以测量纤维回收率、废弃物量和视觉质量等指标。
测试包括两个要素:
大多数方法模拟典型的造纸厂操作,包括准备、再制浆、筛选和分析。它们评估纤维分离、细小和粗大废弃物、纸张粘合测试、光学外观,有时还包括强度特性。欧洲胶粘剂和密封剂协会(FEICA)强调,胶粘剂主要影响筛选性和纸张质量。目前的纸张粘合测试是定性的,仍然缺乏剥离角度和速度的标准化,这可能导致结果的变异性并限制可比性。这突显了强大的、统一的测试协议的重要性,以准确评估胶粘剂的影响。
一些标准化协议已经存在,用于在实践中评估可回收性,包括:
H.B. Fuller 在法国布卢瓦和美国明尼苏达州 Willow Lake设有最先进的测试设施,专门用于评估和提高我们胶粘剂解决方案的可回收性。
图1 - Willow Lake 可持续发展实验室
在我们的布卢瓦实验室,我们使用 CEPI 方法进行可回收性评估,而 Willow Lake 实验室则基于 FBA 第一部分(再制浆和手工纸张)标准进行测试,并在实验室规模上模拟第二部分测试,以节约水和材料。
图2 - 在布卢瓦实验室进行的 CEPI 可回收性测试方法
除了内部测试能力外,我们还与参与 FBA 测试的大学和北美的研究机构合作,增强我们的专业知识,并确保我们的胶粘剂符合纤维基回收过程的最高标准。在欧洲,我们是 4evergreen 联盟的成员,并参与了专注于评估评分卡细节、标准化以及将 CEPI 评分卡评估转换为 PPWR / CEN 交通灯方案的工作流。
包装的设计阶段对于实现真正的可回收性至关重要。从纤维、纸张成分到胶粘剂的每个组件都会影响包装的加工和转化为新纸制品的难易程度。胶粘剂在这一过程中起着关键作用。尽管它们在总重量中所占比例较小,但它们与回收过程的兼容性可能决定了高质量纤维回收与废弃物增加之间的差异。
H.B. Fuller 提供了全面的胶粘剂产品组合,专为可回收性设计,包括我们的包装和电子商务热熔胶粘剂,以及针对纤维基包装优化的水基包装制造解决方案。
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