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聚乙烯醇改性做高阻隔膜及市场应用
2012-03-04 16:43:25   来源:包装e线   评论:0 点击:

   一、 高阻隔材料的包装市场
    阻透性包装是指对氧气、水汽、二氧化碳等有高阻透性,主要用于食品,医药,化工包装。目前食品包装用塑料包装所占比例最大,包装质量是影响食品变质、变味损耗的重要因素之一。
    (1) 高阻透性树脂
    高阻透性包装中关键材料是阻透性树脂,最主要的是以PVDC、EVOH,特殊尼龙(MXD6)、PA、PVA(多以涂布)为主。PVDC应用历史最长,含有卤素,难于回收再利用,焚烧处理成本高;EVOH树脂分子中含有羟基,会与水分子形成氢键而降低阻透性,阻透性随湿度提高而下降,所以EVOH中乙烯含量高的牌号阻透性小,吸水性小,受湿度影响小,反之乙烯含量低的牌号阻透性随湿度上升而下降比较快;PA有阻透性,但吸湿率高,影响阻透性,且低温发硬;MXD6比PA6熔点高,所以耐热性高,随湿度增加,阻透性下降很小,但相对价高。目前,被塑料包装界认为前景看好的高阻隔材料是EVOH和PVDC,但PVDC是因没有可替代的产品仍在广泛使用。 
    (2)阻透性树脂市场应用
    PVDC树脂主要应用在肠衣和各类保鲜保质包装上。目前在我国仅用在高温火腿肠上的PVDC膜就有5万吨以上的市场。用于涂膜的市场量也很大。生鲜肉类产品的保鲜包装、医药、高温蒸煮食品、乳制品、海产品、饮料制品的应用也很广泛。
    PA树脂主要应用在双向拉伸膜和多层共挤膜,BOPA双拉膜到目前为止有15万吨的产能,在多层共挤高阻隔膜和多层共挤热收缩膜以及肠衣膜其市场应用量也非常大。
    EVOH树脂主要应用在食品、化装品、农药、尤其是奶制品和茶叶的包装。
    二、聚乙烯醇特性及改性后的应用
    众所周知,聚乙烯醇是应用范围广、市场容量大、市场成熟稳定可持续发展的产品。从食品包装而言高阻隔包装膜通常以阻氧、阻水、保香为目的。其中阻氧性对于许多产品至关重要,而保香则对某些产品是提高附加值的标志,但阻水性都对所有食品都是不可缺少的。在注重成本的今天,要同时兼顾多项功能和良好的性价比。因此,开发能够替代无环保性的PVDC、价格高昂的EVOH、MXD6是重要的。
    (1) 聚乙烯醇原料
    聚乙烯醇在我国具有较大原料生产规模。目前有13家生产企业总规模在50万吨以上,通常被大量用于生产涂料、胶粘剂、纤维浆料、制品加工剂、乳化剂、分散剂,应用范围遍及纺织、食品、医药、造纸、印刷、农业、高分子化工等领域。
    a.PVA树脂是白色粉或奶黄色固体颗粒,水加热下能迅速溶胀、溶解。PVA膜有高度阻气性,其阻气性比PVDC还要好。但PVA易吸水而使其阻隔性迅速下降,这极大限制了它的应用。
    b.PVA的熔融温度是220-240℃,但在200℃以上时,PVA就会分解。在250℃有氧气存在下就会产生自燃,这给PVA熔融挤出成膜带来困难。
    c.PVA挤出时配以大量的纯净水(多达40%~45%)、适量的增塑剂挤出生产,需要严格控制成膜水分是成膜的关键。
    d.PVA薄膜的使用温度,可以在100℃以上(复合膜),有良好的透明性。
    e.PVA对烃类(苯,汽油)、氯化烃,醚、酯、酮、动植物油有良好的耐性。但对羟基、氨基、酰胺基、有机物有很强的亲和性。
    f.PVA膜有很高的强度,良好的拉伸性和撕裂力,优异的耐针孔性,PVA膜还具有抗静电性,良好的热稳定性。
    (2) 工艺技术
    鉴于PVA材料的特殊性,熔点、分解点十分接近,热塑性加工难度非常大,为改善PVA的加工性,各国都有大量的工程技术人员从事研究,其硕果累累。我国北京工商大学、化工大学、山东滨州胜达实业经过多年潜心研究,开发出能够干法挤出加工的改性PVA树脂,并能与各种树脂共挤出。可以满足多层共挤膜的生产,多层共挤双向拉伸膜的生产,多层共挤中空容器及多层共挤管材的生产,成功地实现了低成本,高性能的要求。
    (3) PVA改性的工艺方法
    原料选择—配方—预增塑处理—熔融挤出造粒。
    PVA树脂改性后完全可以不受生产工艺、生产方法限制。因此具有很高的推广价值和使用价值。
    例如:山东滨州胜达实业有限公司开发PVA改性树脂,用三泡法生产高阻隔热收缩膜产品受到用户的广泛认可,并通过国家包装总公司的产品鉴定。
   (4) PVA改性树脂多层共挤双向拉伸膜质量评价
    (a)七层共挤膜挤出机设计Φ35/Φ30/Φ35/Φ35/Φ30/Φ35/Φ40。采用三泡法生产。
    (b)产品结构比例材料设计
    结构:A/B/C/D/C/B/A
    比例:15%/10%/15%/15%/15%/10%/20%
    材料:PE/粘/PA/PVA/PA/粘/PE
    一次挤出坯管折径70毫米,坯管厚度80μm,拉伸双向12.25倍,膜折径245μm,膜单面厚65μm。检测指标见表三。
  (5) PVA改性后的理化指标,见表四
  (6)PVA改性后的应用
    a.PVA单层挤出上吹风冷制得常温水溶型,高温水溶型包装膜。
    b.PVA多层共挤复合膜。PVA膜阻氧性虽然很好,但也易受到湿度影响做阻隔材料,不能单独使用,做阻隔包装材料多以多层共挤的方法,   如:PA/PVA/PA;PE/粘/PVA/粘/PE;PP或PE/粘/PVA/粘/PP或PE;PE或PP/粘/PA/PVA/PA/粘/PE或PP制的高阻隔膜、高阻隔热收缩膜及片材。
    c.PVA多层共挤双向拉伸膜:其结构、比例、材料同(b)制品。
    d.PVA多层共挤包装容器
    e.PVA双向拉伸膜与BOPP,BOPET基膜复合。
    f.PVA树脂与有机物和无机物共混制得可生物降解膜。

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