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一、阻隔薄膜市场状况和发展前景
     历经多年的发展高阻隔包装材料在上世纪九十年代中后期逐步形成了以尼龙、PVDC、EVOH和喷镀金属膜为代表的基本格局而一直沿用至今。随着社会的发展和进步,人们对包装材料的阻隔性能、环保、应用成本等方面提出了更高的要求。历经数十年的发展,如今塑料包装已经充斥于人类生活的每个角落,给人类的生活带来很多的便捷,但是随着塑料包装的使用量的不断增长,人们也发现了它的弊端——白色污染。因此绿色环保、可降解、可回收和易处理的新型包装材料的需求日益迫切。在当前包装材料绿色环保化的发展新形势下,合肥工业大学化工学院方治齐教授主导开发了最新一代高阻隔材料——耐水改性PVA。
二、新型改性PVA涂布液项目
聚乙烯醇(PVA)是聚醋酸乙烯酯的水解产物,具有造膜性能优良、皮膜无色透明、耐油、耐有机溶剂、对细菌和日光稳定等特性,其结构致密性高,在干燥条件下有优异的阻隔性能,透氧系数是各种树脂薄膜中最低的。但是由于其水溶且“怕水”特性,多年来聚乙烯醇在软包装上的应用一直受到制约,因此对聚乙烯醇的耐水改性显得尤为重要,也是把这一环境友好型的材料引入软包装材料大家庭中并且发挥出气超高的阻隔性能的唯一途径。
合肥工业大学化工学院方治齐教授主导开发的新型耐水高阻隔PVA涂布液主要是通过化学改性的方法引入其他组分封闭其一部分羟基,从而提高了聚乙烯醇干膜的耐水性能。新型的聚乙烯醇耐水改性技术同时还克服了PVA水性溶液其他的缺点。新型耐水高阻隔PVA涂布液具有一下特点:
(1)所制的涂布膜涂层耐水、耐溶剂性好,在水中浸泡72小时无溶胀、溶解及脱层现象:
(2)涂膜涂层无色透明,长期储存不黄变,连续性好,阻隔性能优异;
(3)涂布膜涂层印刷、复合适应性能好,可满足不同材料的复合要求;
(4)涂布液澄清透明,性能能稳定,储存时间长;
(5)涂布液一软水为主要溶剂,成本低廉,绿色环保,杜绝了材料中常见的溶剂残留超标问题;
(6)可以直接在BOPP、BOPET、BOPA、CPP、PE等基材膜电晕面直接涂布,取消了底涂,降低了涂膜生产成本也简化了生产设备和生产工艺,通常普通干式复合机即可满足小规模生产需求;
     因此新型耐水改性聚乙烯醇高阻隔预涂膜作为一种绿色环保包装材料能够满足现代包装业高效率、高性能、大规模、低成本的要求,将广发应用于食品、电子产品、日化产品、化工产品等包装领域。
三、新型耐水改性PVA高阻隔预涂膜与传统阻隔材料的对比

名称    优点    缺点
铝箔    阻隔性能最好,可蒸煮、可有效阻隔紫外线    不透明、耐折性差、成本高、不能用于微波加热
镀铝薄膜    耐折性好于铝箔,阻隔性能可接近于铝箔、可阻隔紫外线、镀铝加工成本低廉    不透明、镀层强度差(遇水后铝层易自动脱落),不能用于微波加热
EVOH 五层共挤
薄膜    具有优秀的阻隔性能,具有优良的耐油和耐有机溶剂性能、抗静电性能,能够再生利用,焚烧时仅产生CO2 和H2O,是优秀的绿色环保包装材料    环境湿度超过50%时,其阻隔性能急剧变差,故不宜单独使用。因进口EVOH 树脂、进口多层共挤设备的投资都十分昂贵,导致产品成本高
纳米尼龙    阻氧性能良好,阻隔水蒸气的性能有所改善,耐油、耐有机溶剂    成膜工艺单一,回收比较困难,技术还不成熟
PVDC 涂层薄膜    具有良好的阻隔氧气和阻隔水蒸气的性能,涂层可热封、成本较低    涂布需专用设备;不能熔融造粒再生利用,废弃物在焚烧时会产生氯化氢、二恶英之类对人类和周围环境有毒、有害的物质
镀氧化硅薄膜
镀氧化铝薄膜    透明性好,阻氧、阻湿等性能非常优秀    目前国内还没有单位生产,产品成本极高
改性聚乙烯醇(PVA)
涂布薄膜    对氧气、氮气、氢气及二氧化碳具有优良的阻隔性,其阻氧性能是各种常规树脂薄膜中最好的。
薄膜保香性能优良、无色、透明度好、具有优良的耐油、耐有机溶剂性的性能。薄膜能够再生利用,焚烧时仅产生CO2 和H2O,是优秀的绿色环保包装材料。
涂布应用简便,成本相对低廉     由于涂层薄,尽管经过改性,为保持最佳的阻氧效果,一般还需聚烯烃薄膜复合加以保护

四、新型耐水改性PVA高阻隔预涂膜的生产工艺
   本产品为单组份,使用方便,直接在表面电晕过的CPP、BOPP、PET等薄膜表面涂布,不需要底涂,构成改性PVA/CPP、改性PVA/BOPP、改性PVA/PET涂布复合膜,涂膜层间结合力可达不可分离的程度。
生产工艺流程如下:
基材解卷 –> 涂膜剂涂布 –> 干燥 –> 收卷 –> 熟化 –> 分切 –> 检验 –> 入库
   涂布:采用陶瓷辊,逆向吻涂。
   烘干:采用逆向热风,烘道温度60-80 ºC。涂层必须完全干燥,残留的湿气会降低粘附力和影响阻隔性能。收卷后在40-50 ºC 下熟化5小时。
       在加工过程中,涂布液的性质稳定,不会发生沉淀,不需稀释即可使用。如果需要稀释,可用水和酒精1:1混合液来调整固含量。
  
阻隔效果与涂层的连续性密切相关。当涂层没有空隙和微小的缺陷时,可达到最佳的阻隔效果。
五 改性PVA高阻隔薄涂布膜的应用
①改性PVA薄膜透明度、光泽度好,特别适用于服装、鞋帽、皮革及皮革制品、工艺美术、文稿、档案的封存,与除氧剂配套使用,有防霉、防虫蛀、防氧化变色的功效。
②改性PVA薄膜极性强,印刷时油墨粘着性好,用玻璃纸型印刷油墨便可得到美观的印刷效果。
③耐油、耐有机溶剂性好,对动物油、植物油、矿物油、醇类、醚类、酮类、酯类都是不溶的,适宜于化工原料及中间体的包装和油脂食品的包装。
④有很好的保香性,可广泛用于茶叶、咖啡、咖喱粉、辣椒粉、胡椒粉等香料的包装封存,用于灌装芥末,可使气味透不出来。
⑤具有优良的气体阻隔性,特别是有极低的透氧性,适宜于以下物品的包装封存。
A、可用于小杂粮、油料、海鲜干发、名贵中药材、烟草等包装,与除氧剂或抽真空配合使用,其防霉、防虫蛀、防退色的保质保鲜效果特别明显,用于封存高油脂食品,防止油脂氧化发“哈”和保持食品原有风味的功效。
B、用于无线电元器件及整机、精密机械、军械、雷达、弹药、大型导弹的综合封存,有独到的防氧化锈蚀的功能。
C、光学仪器、镜片及另配件采用综合封存,可防止发霉和起雾。