水溶性塑料包装薄膜的研究与应用钻孔机

水溶性塑料包装薄膜的研究与应用

高科技水溶性塑料包装薄膜作为一种新颖的包装材料，在欧美、日本等国被广泛用于水中使用产品的包装，例如农药、化肥、颜料、染料、清洁剂、水处理剂、矿物添加剂、洗涤剂、混凝土添加剂、摄影用化学试剂及园艺护理的化学试剂等，它的主要特点是：

1.环保安全、降解彻底（达10%），降解的最终产物是CO2和H2O，可彻底解决包装废弃物的处理并问题；

2.使用安全方便，避免使用者直接接触被包装物，适合对人体有害物品的包装；

3.能准确计量、防止浪费；

4.力学性能好，可热封，热封强度较高；

5.具有防伪功能，可作为优质产品防伪的最佳武器，延长优质产品的寿命周期。

一、水溶性塑料包装薄膜的生产工艺过程

高科技水溶性包装薄膜主要以聚乙烯醇及淀粉为主要原料，添加各种助剂，如表面活性剂、增塑剂、防粘剂等等，其工艺与传统的塑料薄膜成型工艺有所不同。它的工艺过程是：采用先将原料制成固含量为18%～20%的水溶性胶，再流涎涂布到镜面不锈钢带上，经干燥成膜后从钢带上剥离，然后进行干燥室干燥至规定水分后，切边收卷获得成品膜。

其工艺流程如图1所示：

刮刀计量温度控制

↓　↓

水溶胶→过滤→流涎涂布→干燥至成膜───┐

切边　│

↓│

成品←收卷←继续干燥至规定含水量←剥离←┘

↑

纠偏张力控制

图1　工艺简图

二、高科技水溶性包装薄膜的主要化学成分及其环保特性

1.化学成分

水溶性包装薄膜的主要原料是低醇解度的聚乙烯醇及淀粉，其主要化学成分为C、H、O。

2.环保特性

高科技水溶性薄膜产品属于绿色环保包装材料，在欧美、日本等国均得到国家环保部门的认可。

目前国内外主要把生物耗氧量（BOD）及化学耗氧量（COD）作为环保指标。经过生物试验表明，聚乙烯醇既无毒，也不会阻止微生物的生长繁殖，对废处理和环保卫生没有影响。

就降解机理而言，聚乙烯醇具有水和生物两种降解特性，首先溶于水形成胶液渗入土壤中，增加土壤的团粘性、透气性和保水性，特别适合于沙土改造。

三、高科技水溶性包装薄膜的主要性能

1.含水量

成卷的水溶性薄膜一般用PE塑料包装以保持其特定的含水量不变。当水溶性薄膜从PE包装中取出后，本身的含水量随环境温度发生变化，其性能也随之有所变化，直到平衡。

表1　水溶性包装薄膜的平衡水分

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

2.防静电性

水溶性膜是一种防静电薄膜，与其它塑料薄膜不同，具有良好的防静电性，在使用水溶解性薄膜包装产品过程中，不会因为静电而引起其可塑性降低及静电附尘。

3.水分及气体透过率

水溶性膜对水分及氨气具有较强制透过性、但对氧气、氮气、氢气及二氧化碳具有良好的阻隔性。这些特点，使其可以守好保持被包装产品的成分及本身气味。

4.热封性

水溶性包装薄膜具有良好的热封性，适合于电阻热封，高频热封，热封强度与温湿度、压力、时间等条件有关，一般为100～200g/cm。

5.力学性能

水溶性包装薄膜的力学性能如表2表示。

表2　水溶性包装薄膜的力学性能（温度20℃）

性能指标 相对湿度 45%RH 65%RH 80%RH 弹性模量kg/cm2 1500～2500 800～1700 400～1000 抗拉强度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进行清晰和顺利的印刷，印刷性能良好。

7.耐油性及耐化学药品性

水溶性包装薄膜具有良好的耐油性（植物油、动物油、矿物油），耐脂肪性、耐有机溶剂和碳水化合物等。但强碱、强酸、氯自由基及其它可与PVA发生化学反应的物质（如硼砂、硼酸、某些染料等），这类物质建议不用水溶性薄膜包装。

8.水溶性

水溶性薄膜的水溶性与其厚度和温度有关，以25μm厚薄膜为例，其有关数据如下：

表3　水溶性薄膜水溶性数据（25μm）

温度 20℃ 30℃ 40℃ 溶解时间（S） 65～80 45～50 25～30

四、高科技水溶性包装薄膜的应用前景

水溶性薄膜用途广泛，市场十分广阔，并具有环保特性，因此已受到世界各发达国家广泛重视。例如，日本、美国和法国等已大批量生产销售此类产品。其用户也是一些著名的大公司，例如Bayet（拜耳）、Henkel（汉高）、Shell（壳牌）、Agr.Eva（艾格福）等大公司都已开始使用水溶性薄膜包装其产品。

在国内，水溶性薄膜市场正在兴起，就国内市场而言，据有关资料统计，目前每年需要包装薄膜占塑料制品的20%，约达30.9万吨，即便按占有市场5%计，则每年需求量也达1.5万吨。其主要应用有以下几个方面：

1.用于水中使用产品的包装，例如农药、化肥、颜料、染料、清洁剂、水处理剂、矿物添加剂、洗涤剂、混凝土添加剂、摄影用化学试剂及园艺护理的化学试剂等；

2.水转移印刷，用于陶瓷、电器外壳异型面的商标及图案转印；

3.高温水溶膜（40℃以下不溶），可用于服装及纺织品包装，食品保鲜膜等，尤其是出口产品的包装；

4.用于种子袋、农用育苗、刺绣等。

此外，水溶性薄膜的主要原料是聚乙烯醇，我国是原料生产大国，这对高科技溶水性包装薄膜的应用前景的市场开发极为有利，且随着社会的发展和进步，人们越来越注意保持我们赖以生存的环境，尤其是我国即将与国际发达国家接轨，对包装环保要求日益提高，因而水溶性薄膜在我国的应用前景一定十分广阔。

五、今后的研究课题

水溶性包装薄膜作为一种新型绿色包装材料，在国内的研究应用刚刚开始，在国外也只有15年的发展历史，因而有很多课题有待研究开发，具体有以下几个方面：

1.水溶膜生产的质量控制方法研究

由于水溶膜生产工艺独特，生产中会产生各种各样的缺陷，如气泡、厚度不均、厚边、“鱼眼”、穿孔、皱纹、“火山口”等等，其成因非常复杂，这些缺陷的产生直接影响水溶膜的应用，因而，有必要进行深入的研究。

2.各组分对水溶性包装薄膜影响及作用机理的研究

水溶膜的各种物理、化学等性能是由其各组分综合作用的结果，深入研究探讨各组分对水溶性包装薄膜影响及作用机理，对提高水溶膜生产的质量、满足用户要求以及开发新型水溶膜都具有重要的意义。

3.水溶膜生产率的改进、提高

目前，已开发的水溶膜生产设备生产速度为4～5米/分钟，国外同类设备在7米/分钟左右，与传统工艺方法生产非水溶膜设备相比，生产率显然很低，这是水溶膜成本较高的一个重要原因。如何提高水溶膜的生产率将是今后一项重要的研究课题。

4.新型水溶膜的开发与水溶膜应用新领域的开拓

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