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分析水溶性PVA薄膜生产及在软包装上应用

2022年04月29日 黑龙江机械设备网

分析水溶性PVA薄膜生产及在软包装上应用

水溶性PVA薄膜是近年来在国际上崭露头角的一种新型塑料产品,属于塑料薄膜制造业。作为一种主要原料为聚乙烯醇及淀粉的新颖绿色包装材料,它具有水和生物两种降解特性,可完全降解为CO2和H2O,是名符其实的高新环保产品。在欧美、日本等国均得到国家环保部门的认可。水溶性PVA膜具有极好的透明度和光泽性、非带电性、较大的拉伸强度和撕裂强度、良好的耐油性能、极好的气体阻隔性、热合性与粘接、透湿性大、脱模性和金属镀性好等优点,并在一定条件下具有水溶性和生物降解性,因而作为一种新兴的包装材料,其在软包装中有着极其广泛而又独特的用途。

国内外水溶膜生产技术发展现状

目前,国内外制造PVA薄膜的工艺方法,主要有溶液流涎法(湿法),和挤出吹膜法(干法)。这两种工艺均“脱胎”于传统塑料膜生产。由于PVA系水溶性物质,制膜工艺条件有别于热塑性塑料,所以上述两种工艺直接应用于生产PVA膜,还存在许多技术性问题,随之也产生一些经济性问题,如质量不易控制、效率低、能源消耗高,占地面积大,设备投资较高等。因此,研究改进这两类工艺技术与装备,使之更加适用PVA膜生产,是国内外业界的研发重点。

溶液流延法的基本生产流程包括:水溶解PVA→流延涂布→烘干(热处理)→剥离→卷取→成品。

流延法工艺流程相对简单,但产品质量不易控制,出膜率低,能耗高,设备投资较大。

挤出吹膜工艺流程为:PVA原料、水、增塑剂、润滑剂(颜料)→强制循环混合→挤出造粒→熔融挤出吹膜→改性处理→卷绕→成品。

挤出吹膜法在产品质量、生产效率等方面,比流延法有明显改善,但是PVA须进行改性处理,经过前期造粒,增加了工序和辅料添加量,整个生产过程中树脂及薄膜要反复多次加热,还必须保持膜中15%~35%的含水率,工艺过程复杂,技术难度大,能耗高。而且薄膜成型、拉伸、定型同时进行,分子链难于移动,取向程度差,所得薄膜强度不高,未能充分发挥出PVA树脂固有特性。

从国内状况来看,溶液流涎法和挤出吹膜法研究与应用都已进入应用阶段,其中湖南工业大学(原株洲工学院)研究开发钢带溶液流延涂布法生产PVA薄膜已在国内多家企业推广应用,其产品占据国内市场2/3以上,并远销印度和英国。

北京工商大学等单位研究开发挤出吹膜法,目前此技术也已应用到两家国内企业,建成或在建生产线。

另据了解,兰州两家公司正在开发滚筒溶液流涎法生产PVA薄膜技术,目前尚处在中试阶段,未投入批量生产。

目前国内技术生产的水溶膜与国外同类产品相比尚有很大差距,主要表现在以下几个方面:

溶液流涎法生产的水溶膜主要问题在于膜厚不均匀,其原因是国产的成膜钢带质量不过关,生产过程中在高温下变形大。

溶液流延法生产速度慢,能耗高,设备复杂。钢带溶液流涎法生产速度约为3~7m/min,而滚筒法更慢,只有1~2m/min。这直接影响产量。

为解决生产速度慢、能耗高的问题,目前钢带溶液流涎设备已经逐步以天然气、煤气或煤作燃料替代价格昂贵且不断上涨的燃油产生热风使水溶胶干燥成膜。同时也在不断研究优化干燥系统,提高干燥效率。

挤出吹膜法生产的水溶膜,虽然速度快,但存在膜厚更不均匀及水溶性不好(溶解不彻底)的问题,从而直接影响其应用范围。

尽管国产水溶膜质量还存在一些问题,然而就应用于包装而言已经完全可以达到要求,完全可以替代进口产品。

水溶膜在软包装上的应用现状

主要用于产品的包装、作为暂时性载体用于假发及刺绣的制作过程、用于农用种子带育苗、洗涤袋等等。在包装上主要有以下应用:

1、水中使用产品的包装(可计量)

主要用于农药、颜料、染料、清洁洗涤剂、除草剂、化肥、清洁剂、水处理剂、混凝土添加剂等水中使用产品的包装,以达到减少环境污染、改善作业环境的目的。

2、洗涤包装

高温水溶性PVA薄膜包装袋,在医院中用于包装带污染的用品和衣物,在消毒清洗时将包装袋直接投入清洗消毒设备中,减少医务人员接触有污染的用品、衣物,避免疾病的交叉传染。

3、服饰包装

PVA薄膜具有不带静电、透明度与光泽度均优于其它薄膜的特点,用于纺织品的包装能使物品更加美观,提高其附加值。

4、用于食品包装

PVA薄膜是阻隔性能十分优异的材料,用其作为食品包装的阻隔层材料,能使被包装食品的存储期得以大大延长。

5、电子、电器产品包装

PVA薄膜几乎不带静电,因此尤其适用于电子、电器产品的包装。水溶性PVA薄膜还可以利用其具有良好的印刷性能和可控水溶性的特点配合特种油墨,制作出新颖防伪功能的高附加值防伪又环保的包装,这也必将受高端电子产品厂家的欢迎。

6、种子带包装

在农业育苗方面,将包装了植物种子的水溶性聚乙烯醇薄膜包装带或包装网放在土壤里,既可避免种子在大风沙地区因裸露而吹失或让动物吃掉,又可使植物按种子带或种子网的布局生长。雨水或湿气将水溶性聚乙烯醇薄膜溶掉后,分布在种子周围的聚乙烯醇提高了土壤的保水性,有利于种子的发芽生长。此外,还可以将农药,营养素等做成种子带的一部分以促进种子的生长。这一技术也必将在农田增产、绿化造林、沙漠改造中大有作为。

此外,一些用户正在探讨水溶性PVA薄膜在香烟包装、药品包装、水果保鲜包装等方面的可行性。

尽管水溶性PVA薄膜在包装上的应用已经十分广泛,但在我国主要的应用并不在包装领域,而在刺绣及水转印两个领域,原因主要是价格问题。由于我国国民消费水平与发达国家对比还比较低,在包装上很难接受PVA薄膜目前这样的价格。因此水溶性包装薄膜主要用于出口产品的包装。

市场展望

世界上工业化开发PVA薄膜的历史仅有十余年,投放市场至今还不足十年,我国更晚,工业性研发在近五年间才真正有所展开。因此,对于PVA薄膜产品的市场研究,无论是我国政府部门、行业部门,还是研究单位或者企业,都缺乏系统、准确的掌握和了解。目前尚未找到国内外关于PVA薄膜生产量、需求量、增长量与增长趋势分析的权威资料或数据。

然而我国是PVA(聚乙烯醇)生产大国,总产量低于日本、高于美国而居世界前列;同时也是塑料消费大国,在现有各种塑料薄膜近千万吨/年的消耗总量中,PVA薄膜哪怕替代5%的份额,每年也要数十万吨需求量。 随着社会的发展和进步,人们越来越注意保护我们赖以生存的环境,尤其是我国随着中国加入世贸组织和北京2008年奥运的临近,我国逐渐与国际发达国家接轨,对包装环保要求日益提高,有着优异的性能和可生物降解性的PVA薄膜必将受到人们越来越多的重视和应用,无疑PVA软包装薄膜在我国研究、开发及应用有着广阔的市场前景。

文/郝喜海 吴叙锐 李晓娟 杨红娟

转载自:广东包装

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