江陰升輝包裝材料有限公司

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水溶性塑料包裝薄膜的研究與應用一

發布人:升輝包裝   發布日期:2013-11-11   瀏覽數:8895

高科技水溶性塑料包裝薄膜作為一種新穎的包裝材料,在歐美、日本等國被廣泛用于水中使用產品的包裝,例如農藥、化肥、顏料、染料、清潔劑、水處理劑、礦物添加劑、洗滌劑、混凝土添加劑、攝影用化學試劑及園藝護理的化學試劑等,它的主要特點是:
  1.環保安全、降解徹底(達10%),降解的最終產物是CO2和H2O,可徹底解決包裝廢棄物的處理并問題;
  2.使用安全方便,避免使用者直接接觸被包裝物,適合對人體有害物品的包裝;
  3.能準確計量、防止浪費;
  4.力學性能好,可熱封,熱封強度較高;
  5.具有防偽功能,可作為優質產品防偽的最佳武器,延長優質產品的壽命周期。
  一、水溶性塑料包裝薄膜的生產工藝過程
  高科技水溶性包裝薄膜主要以聚乙烯醇及淀粉為主要原料,添加各種助劑,如表面活性劑、增塑劑、防粘劑等等,其工藝與傳統的塑料薄膜成型工藝有所不同。它的工藝過程是:采用先將原料制成固含量為18%~20%的水溶性膠,再流涎涂布到鏡面不銹鋼帶上,經干燥成膜后從鋼帶上剝離,然后進行干燥室干燥至規定水分后,切邊收卷獲得成品膜。
  其工藝流程如圖1所示:
                 刮刀計量  溫度控制
                  ↓     ↓
          水溶膠→過濾→流涎涂布→干燥至成膜───┐
             切邊               │
             ↓                │
          成品←收卷←繼續干燥至規定含水量←剝離←┘
             ↑
          糾偏張力控制

 

圖1 工藝簡圖

  二、高科技水溶性包裝薄膜的主要化學成分及其環保特性
  1.化學成分
  水溶性包裝薄膜的主要原料是低醇解度的聚乙烯醇及淀粉,其主要化學成分為C、H、O。
  2.環保特性
  高科技水溶性薄膜產品屬于綠色環保包裝材料,在歐美、日本等國均得到國家環保部門的認可。
目前國內外主要把生物耗氧量(BOD)及化學耗氧量(COD)作為環保指標。經過生物試驗表明,聚乙烯醇既無毒,也不會阻止微生物的生長繁殖,對廢處理和環保衛生沒有影響。
  就降解機理而言,聚乙烯醇具有水和生物兩種降解特性,首先溶于水形成膠液滲入土壤中,增加土壤的團粘性、透氣性和保水性,特別適合于沙土改造。
  三、高科技水溶性包裝薄膜的主要性能
  1.含水量
  成卷的水溶性薄膜一般用PE塑料包裝以保持其特定的含水量不變。當水溶性薄膜從PE包裝中取出后,本身的含水量隨環境溫度發生變化,其性能也隨之有所變化,直到平衡。
  表1 水溶性包裝薄膜的平衡水分

          45%RH     65%RH     80%RH     20℃     4~6%     8~9%     11~13%

  2.防靜電性
  水溶性膜是一種防靜電薄膜,與其它塑料薄膜不同,具有良好的防靜電性,在使用水溶解性薄膜包裝產品過程中,不會因為靜電而引起其可塑性降低及靜電附塵。
  3.水分及氣體透過率
  水溶性膜對水分及氨氣具有較強制透過性、但對氧氣、氮氣、氫氣及二氧化碳具有良好的阻隔性。這些特點,使其可以守好保持被包裝產品的成分及本身氣味。
  4.熱封性
  水溶性包裝薄膜具有良好的熱封性,適合于電阻熱封,高頻熱封,熱封強度與溫濕度、壓力、時間等條件有關,一般為100~200g/cm。
  5.力學性能
  水溶性包裝薄膜的力學性能如表2表示。
  表2 水溶性包裝薄膜的力學性能(溫度20℃)

    性能指標     相對濕度     45%RH     65%RH     80%RH     彈性模量kg/cm2     1500~2500     800~1700     400~1000     抗拉強度kg/cm2     300~400     250~350     200~250     撕裂力kg/cm2     150~200     100~180     50~150     延伸率     90~150     200~300     220~300

  6.印刷性能
  水溶性薄膜可以用普通的印刷方法進行清晰和順利的印刷,印刷性能良好。
  7.耐油性及耐化學藥品性
  水溶性包裝薄膜具有良好的耐油性(植物油、動物油、礦物油),耐脂肪性、耐有機溶劑和碳水化合物等。但強堿、強酸、氯自由基及其它可與PVA發生化學反應的物質(如硼砂、硼酸、某些染料等),這類物質建議不用水溶性薄膜包裝。
  8.水溶性
  水溶性薄膜的水溶性與其厚度和溫度有關,以25μm厚薄膜為例,其有關數據如下:
  表3 水溶性薄膜水溶性數據(25μm)

    溫度     20℃     30℃     40℃     溶解時間(S)     65~80     45~50     25~30

  四、高科技水溶性包裝薄膜的應用前景
  水溶性薄膜用途廣泛,市場十分廣闊,并具有環保特性,因此已受到世界各發達國家廣泛重視。例如,日本、美國和法國等已大批量生產銷售此類產品。其用戶也是一些著名的大公司,例如Bayet(拜耳)、Henkel(漢高)、Shell(殼牌)、Agr.Eva(艾格福)等大公司都已開始使用水溶性薄膜包裝其產品。
  在國內,水溶性薄膜市場正在興起,就國內市場而言,據有關資料統計,目前每年需要包裝薄膜占塑料制品的20%,約達30.9萬噸,即便按占有市場5%計,則每年需求量也達1.5萬噸。其主要應用有以下幾個方面:
  1.用于水中使用產品的包裝,例如農藥、化肥、顏料、染料、清潔劑、水處理劑、礦物添加劑、洗滌劑、混凝土添加劑、攝影用化學試劑及園藝護理的化學試劑等;
  2.水轉移印刷,用于陶瓷、電器外殼異型面的商標及圖案轉印;
  3.高溫水溶膜(40℃以下不溶),可用于服裝及紡織品包裝,食品保鮮膜等,尤其是出口產品的包裝;
  4.用于種子袋、農用育苗、刺繡等。
  此外,水溶性薄膜的主要原料是聚乙烯醇,我國是原料生產大國,這對高科技溶水性包裝薄膜的應用前景的市場開發極為有利,且隨著社會的發展和進步,人們越來越注意保持我們賴以生存的環境,尤其是我國即將與國際發達國家接軌,對包裝環保要求日益提高,因而水溶性薄膜在我國的應用前景一定十分廣闊。
  五、今后的研究課題
  水溶性包裝薄膜作為一種新型綠色包裝材料,在國內的研究應用剛剛開始,在國外也只有15年的發展歷史,因而有很多課題有待研究開發,具體有以下幾個方面:
  1.水溶膜生產的質量控制方法研究
  由于水溶膜生產工藝獨特,生產中會產生各種各樣的缺陷,如氣泡、厚度不均、厚邊、“魚眼”、穿孔、皺紋、“火山口”等等,其成因非常復雜,這些缺陷的產生直接影響水溶膜的應用,因而,有必要進行深入的研究。
  2.各組分對水溶性包裝薄膜影響及作用機理的研究
  水溶膜的各種物理、化學等性能是由其各組分綜合作用的結果,深入研究探討各組分對水溶性包裝薄膜影響及作用機理,對提高水溶膜生產的質量、滿足用戶要求以及開發新型水溶膜都具有重要的意義。
  3.水溶膜生產率的改進、提高
  目前,已開發的水溶膜生產設備生產速度為4~5米/分鐘,國外同類設備在7米/分鐘左右,與傳統工藝方法生產非水溶膜設備相比,生產率顯然很低,這是水溶膜成本較高的一個重要原因。如何提高水溶膜的生產率將是今后一項重要的研究課題。
  4.新型水溶膜的開發與水溶膜應用新領域的開拓