一、 高阻隔材料的包裝市場
阻透性包裝是指對氧氣、水汽、二氧化碳等有高阻透性,主要用于食品,醫(yī)藥,化工包裝。目前食品包裝用塑料包裝所占比例最大,包裝質(zhì)量是影響食品變質(zhì)、變味損耗的重要因素之一。
(1) 高阻透性樹脂
高阻透性包裝中關(guān)鍵材料是阻透性樹脂,最主要的是以PVDC、EVOH,特殊尼龍(MXD6)、PA、PVA(多以涂布)為主。PVDC應(yīng)用歷史最長,含有鹵素,難于回收再利用,焚燒處理成本高;EVOH樹脂分子中含有羥基,會與水分子形成氫鍵而降低阻透性,阻透性隨濕度提高而下降,所以EVOH中乙烯含量高的牌號阻透性小,吸水性小,受濕度影響小,反之乙烯含量低的牌號阻透性隨濕度上升而下降比較快;PA有阻透性,但吸濕率高,影響阻透性,且低溫發(fā)硬;MXD6比PA6熔點(diǎn)高,所以耐熱性高,隨濕度增加,阻透性下降很小,但相對價(jià)高。目前,被塑料包裝界認(rèn)為前景看好的高阻隔材料是EVOH和PVDC,但PVDC是因沒有可替代的產(chǎn)品仍在廣泛使用。
(2)阻透性樹脂市場應(yīng)用
PVDC樹脂主要應(yīng)用在腸衣和各類保鮮保質(zhì)包裝上。目前在我國僅用在高溫火腿腸上的PVDC膜就有5萬噸以上的市場。用于涂膜的市場量也很大。生鮮肉類產(chǎn)品的保鮮包裝、醫(yī)藥、高溫蒸煮食品、乳制品、海產(chǎn)品、飲料制品的應(yīng)用也很廣泛。
PA樹脂主要應(yīng)用在雙向拉伸膜和多層共擠膜,BOPA雙拉膜到目前為止有15萬噸的產(chǎn)能,在多層共擠高阻隔膜和多層共擠熱收縮膜以及腸衣膜其市場應(yīng)用量也非常大。
EVOH樹脂主要應(yīng)用在食品、化裝品、農(nóng)藥、尤其是奶制品和茶葉的包裝。
二、聚乙烯醇特性及改性后的應(yīng)用
眾所周知,聚乙烯醇是應(yīng)用范圍廣、市場容量大、市場成熟穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)品。從食品包裝而言高阻隔包裝膜通常以阻氧、阻水、保香為目的。其中阻氧性對于許多產(chǎn)品至關(guān)重要,而保香則對某些產(chǎn)品是提高附加值的標(biāo)志,但阻水性都對所有食品都是不可缺少的。在注重成本的今天,要同時(shí)兼顧多項(xiàng)功能和良好的性價(jià)比。因此,開發(fā)能夠替代無環(huán)保性的PVDC、價(jià)格高昂的EVOH、MXD6是重要的。
(1) 聚乙烯醇原料
聚乙烯醇在我國具有較大原料生產(chǎn)規(guī)模。目前有13家生產(chǎn)企業(yè)總規(guī)模在50萬噸以上,通常被大量用于生產(chǎn)涂料、膠粘劑、纖維漿料、制品加工劑、乳化劑、分散劑,應(yīng)用范圍遍及紡織、食品、醫(yī)藥、造紙、印刷、農(nóng)業(yè)、高分子化工等領(lǐng)域。
a.PVA樹脂是白色粉或奶黃色固體顆粒,水加熱下能迅速溶脹、溶解。PVA膜有高度阻氣性,其阻氣性比PVDC還要好。但PVA易吸水而使其阻隔性迅速下降,這極大限制了它的應(yīng)用。
b.PVA的熔融溫度是220-240℃,但在200℃以上時(shí),PVA就會分解。在250℃有氧氣存在下就會產(chǎn)生自燃,這給PVA熔融擠出成膜帶來困難。
c.PVA擠出時(shí)配以大量的純凈水(多達(dá)40%~45%)、適量的增塑劑擠出生產(chǎn),需要嚴(yán)格控制成膜水分是成膜的關(guān)鍵。
d.PVA薄膜的使用溫度,可以在100℃以上(復(fù)合膜),有良好的透明性。
e.PVA對烴類(苯,汽油)、氯化烴,醚、酯、酮、動植物油有良好的耐性。但對羥基、氨基、酰胺基、有機(jī)物有很強(qiáng)的親和性。
f.PVA膜有很高的強(qiáng)度,良好的拉伸性和撕裂力,優(yōu)異的耐針孔性,PVA膜還具有抗靜電性,良好的熱穩(wěn)定性。
(2) 工藝技術(shù)
鑒于PVA材料的特殊性,熔點(diǎn)、分解點(diǎn)十分接近,熱塑性加工難度非常大,為改善PVA的加工性,各國都有大量的工程技術(shù)人員從事研究,其碩果累累。我國北京工商大學(xué)、化工大學(xué)、山東濱州勝達(dá)實(shí)業(yè)經(jīng)過多年潛心研究,開發(fā)出能夠干法擠出加工的改性PVA樹脂,并能與各種樹脂共擠出。可以滿足多層共擠膜的生產(chǎn),多層共擠雙向拉伸膜的生產(chǎn),多層共擠中空容器及多層共擠管材的生產(chǎn),成功地實(shí)現(xiàn)了低成本,高性能的要求。
(3) PVA改性的工藝方法
原料選擇—配方—預(yù)增塑處理—熔融擠出造粒。
PVA樹脂改性后完全可以不受生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)方法限制。因此具有很高的推廣價(jià)值和使用價(jià)值。
例如:山東濱州勝達(dá)實(shí)業(yè)有限公司開發(fā)PVA改性樹脂,用三泡法生產(chǎn)高阻隔熱收縮膜產(chǎn)品受到用戶的廣泛認(rèn)可,并通過國家包裝總公司的產(chǎn)品鑒定。
(4) PVA改性樹脂多層共擠雙向拉伸膜質(zhì)量評價(jià)
(a)七層共擠膜擠出機(jī)設(shè)計(jì)Φ35/Φ30/Φ35/Φ35/Φ30/Φ35/Φ40。采用三泡法生產(chǎn)。
(b)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比例材料設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu):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
一次擠出坯管折徑70毫米,坯管厚度80μm,拉伸雙向12.25倍,膜折徑245μm,膜單面厚65μm。檢測指標(biāo)見表三。
(5) PVA改性后的理化指標(biāo),見表四
(6)PVA改性后的應(yīng)用
a.PVA單層擠出上吹風(fēng)冷制得常溫水溶型,高溫水溶型包裝膜。
b.PVA多層共擠復(fù)合膜。PVA膜阻氧性雖然很好,但也易受到濕度影響做阻隔材料,不能單獨(dú)使用,做阻隔包裝材料多以多層共擠的方法, 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、高阻隔熱收縮膜及片材。
c.PVA多層共擠雙向拉伸膜:其結(jié)構(gòu)、比例、材料同(b)制品。
d.PVA多層共擠包裝容器。
e.PVA雙向拉伸膜與BOPP,BOPET基膜復(fù)合。
f.PVA樹脂與有機(jī)物和無機(jī)物共混制得可生物降解膜。
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