1、聚乙烯醇高阻隔復(fù)合薄膜技術(shù)分析    從20 世紀(jì)80 年代起，我國(guó)就有上海、成都、北京、南京、河北等地的科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)、企業(yè)的科技人員長(zhǎng)期致力于聚乙烯醇(PVA)高阻隔性能應(yīng)用的研發(fā)工作。     河北百瑞爾包裝材料有限公司經(jīng)過(guò)了整整十年的艱苦奮斗，自主創(chuàng)新，終于在去年率先在國(guó)內(nèi)將擁有國(guó)家專利的產(chǎn)品聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液全面推向了市場(chǎng)。    利用軟包裝企業(yè)現(xiàn)有的干式復(fù)合機(jī)、涂布機(jī)、擠出復(fù)合機(jī)等設(shè)備，將河北百瑞爾包裝材料有限公司自主創(chuàng)新生產(chǎn)的聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液直接涂布在PET

2、、BOPP、PE、CPP、鍍鋁薄膜等基材的表面，就可以生產(chǎn)出可與鋁箔、玻璃、鍍氧化鋁薄膜和鍍氧化硅薄膜媲美的高質(zhì)量、低成本、環(huán)保型的高阻隔薄膜。    一、為什么食品、藥品等商品的包裝需要高阻隔材料    造成食品、藥品等物品腐敗變質(zhì)，影響食品、藥品等物品儲(chǔ)存期的原因很多，但從包裝角度來(lái)分析，主要原因有：    1.細(xì)菌的生長(zhǎng)、繁殖，是食品腐敗變質(zhì)的第一個(gè)主要原因，而氧氣的存在與否及其濃度的高低，是細(xì)菌生存、繁殖的必要條件(厭氧菌除外)。    2.食品中的油脂等成分氧化變質(zhì)

3、發(fā)“哈”，是食品腐壞的另一個(gè)主要原因。    3.食品的原汁原味揮發(fā)喪失、外部異味竄入食品內(nèi)使食品變味也是食品變質(zhì)的常見(jiàn)原因。    4.有些食品中水氣的揮發(fā)會(huì)使食品喪失原有風(fēng)味。有些食品則需要在于燥的狀態(tài)下保存，若外面的水氣進(jìn)入食品內(nèi)，有助于細(xì)菌的繁殖而加速食品的變質(zhì)或食品受潮變軟使食品失去原有風(fēng)味。    5.有的商品還需要阻隔紫外線。如油脂在光照下會(huì)產(chǎn)生酸，從而導(dǎo)致商品變質(zhì)、風(fēng)味受損。太陽(yáng)光照射也能使印刷品和商品變色。此外，陽(yáng)光還能促進(jìn)油脂氧化。藥品中的生物堿、維生素B1、B2、維生素C 等，也由于

4、光的作用很快和氧發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)變色及含量下降等各種變化。總之，許許多多用于食品、藥品等商品的包裝材料都需要優(yōu)良的阻隔性能。    二、國(guó)內(nèi)常用的高阻隔材料和聚乙烯醇(PVA)高阻隔材料    1.鋁箔    優(yōu)點(diǎn)：阻隔性能最好，可蒸煮、可有效阻隔紫外線。    不足：不透明、耐折性差、成本高、不能用于微波加熱。    目前超高溫滅菌奶大多采用利樂(lè)磚和利樂(lè)枕包裝，2004 年這種紙塑鋁復(fù)合的包材全國(guó)總計(jì)約消耗110 億個(gè)，按每個(gè)包材10 克計(jì)算，等

5、于11 萬(wàn)噸。由于這些包材中含有金屬層(鋁箔)不易降解，復(fù)合材料中的鋁箔目前國(guó)內(nèi)又無(wú)能力加以分離，結(jié)果造成紙塑鋁結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料和塑鋁結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料的廢棄物既無(wú)法回收再利用，又無(wú)法焚燒，對(duì)環(huán)境的保護(hù)危害極大。    2.鍍鋁薄膜    優(yōu)點(diǎn)：耐折性好于鋁箔，阻隔性能可接近于鋁箔、可阻隔紫外線、鍍鋁加工成本低廉。    不足：不透明、鍍層強(qiáng)度差(遇水后鋁層易自動(dòng)脫落)，不能用于微波加熱。    3.EVOH 五層共擠薄膜    優(yōu)點(diǎn)：具有優(yōu)秀的阻隔性

6、能，具有優(yōu)良的耐油和耐有機(jī)溶劑性能、抗靜電性能，能夠再生利用，焚燒時(shí)僅產(chǎn)生CO2 和H2O，是優(yōu)秀的綠色環(huán)保包裝材料。    不足：環(huán)境濕度超過(guò)50%時(shí)，其阻隔性能急劇變差，故不宜單獨(dú)使用。因進(jìn)口EVOH 樹(shù)脂、進(jìn)口多層共擠設(shè)備的投資都十分昂貴，導(dǎo)致產(chǎn)品成本很高。    4.PVDC 涂層薄膜    優(yōu)點(diǎn)：同時(shí)具有良好的阻隔氧氣和阻隔水蒸氣的性能，涂層可熱封、成本較低。不足：涂布需專用設(shè)備；不能熔融造粒再生利用，廢棄物在焚燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生氯化氫、二惡英之類對(duì)人類和周圍環(huán)境有毒、有害的物質(zhì)。  

7、;  5.鍍氧化硅薄膜和鍍氧化鋁薄膜    鍍氧化硅和鍍氧化鋁薄膜透明性好，阻氧、阻濕等性能非常優(yōu)秀，但由于設(shè)備投資極其昂貴，加之加工技術(shù)難度很高，故產(chǎn)品成本極高。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有單位生產(chǎn)，從國(guó)外進(jìn)口的產(chǎn)品也極少。    6.新型高阻隔材料    改性聚乙烯醇(PVA)涂布薄膜    (1)阻氧性能優(yōu)秀    改性聚乙烯醇(PVA)涂布復(fù)合薄膜對(duì)氧氣、氮?dú)狻錃饧岸趸级季哂袃?yōu)秀的阻隔性，其阻氧性能優(yōu)于PVDC(聚偏二氯乙烯)涂層薄膜，

8、也優(yōu)于EVOH(乙烯乙烯醇共聚體)五層共擠薄膜。它的阻氧性能是各種樹(shù)脂薄膜中最好的，可與鋁箔、玻璃、鍍氧化鋁薄膜和鍍氧化硅薄膜媲美。    幾種材料阻氧性能的比較。單位：cm3(m2·24h·0.1MPa)。    (2)成本低廉    聚乙烯醇(PVA)涂布復(fù)合薄膜的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于紙鋁塑復(fù)合、鋁塑復(fù)合結(jié)構(gòu)的包裝材料的生產(chǎn)成本，遠(yuǎn)低于EVOH 五層共擠薄膜的生產(chǎn)成本，也低于采用PVDC 涂層的復(fù)合薄膜的成本。    (3)應(yīng)用簡(jiǎn)便  &

9、#160; 利用各軟包裝生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)有的干式復(fù)合機(jī)、涂布機(jī)、濕式復(fù)合機(jī)、擠出復(fù)合機(jī)等設(shè)備均可達(dá)到滿意效果。改性后的PVA 膠液不結(jié)皮，在正常使用過(guò)程中粘度無(wú)明顯上升現(xiàn)象，涂布層很薄，但涂層的厚薄均勻度仍很好。    (4)環(huán)保一流    聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液的結(jié)構(gòu)成分為碳、氧、氫和硅，可降解，可回收再生利用，燃燒時(shí)僅生成二氧化碳和水，而不產(chǎn)生其它有害于環(huán)境及人類健康的物質(zhì)，無(wú)污染，是一種十分理想的環(huán)保型高阻隔包裝材料。    (5)保香性能優(yōu)良    具有優(yōu)良的保

10、香性能，可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持袋內(nèi)食品的原有風(fēng)味，同時(shí)又能有效地阻擋包裝材料外面的異味進(jìn)入包裝袋內(nèi)。    (6)其它    無(wú)色、透明度好。    具有優(yōu)良的耐油、耐有機(jī)溶劑性的性能。    具有良好的防靜電性能。    可用于微波加熱，可進(jìn)行包裝后的食品金屬檢測(cè)。    由于在PVA 水性涂布液中加入了納米級(jí)無(wú)機(jī)物粉體，成膜后的耐水性、對(duì)紫外和紅外光的反射性、耐磨性、阻透性、PVA 涂層與基膜的粘接強(qiáng)度等性能都得到

11、了明顯的提高。    不足：由于涂層薄，故涂層熱封性差；盡管經(jīng)過(guò)改性，對(duì)水的敏感性明顯下降的PVA 涂層，為保持最佳的阻氧效果，仍以聚烯烴塑料薄膜(如BOPP、CPP、PE 等)加以保護(hù)為好。    三、改性聚乙烯醇(PVA)涂布復(fù)合薄膜的應(yīng)用    1.應(yīng)用范圍    (1)食品包裝：奶制品、餅干、月餅、蛋糕、肉類、海鮮干發(fā)、大米、花生、辣椒粉、芥末、茶葉、咖啡、動(dòng)物油、植物油、煙草等。    (2)醫(yī)藥包裝：中藥、西藥、醫(yī)療器械等。 

12、;   (3)化工品包裝：牙膏、化妝品、農(nóng)藥、醇類、醚類、酮類、酯類等。    (4)工業(yè)用品包裝：儀器、儀表、零件、電子產(chǎn)品、軍工產(chǎn)品等。    (5)其他。    2.涂布方式    (1)利用干式復(fù)合機(jī)或濕式復(fù)合機(jī)涂布。    (2)利用涂布機(jī)涂布(逆向吻涂)。    (3)利用擠出復(fù)合機(jī)涂布。    3.影響阻隔性能的因素   

13、(1)涂布方式的影響。    (2)涂層均勻性和連續(xù)性的影響。    現(xiàn)假設(shè)：涂布基材阻氧率為2000，聚乙烯醇(PVA)涂層阻氧率為5(阻氧率單位為：cmm2·24h·0.1MPa)    (a)無(wú)漏涂    阻氧率(整體)=1(1512000)=4.98    (b)若有1%漏涂    阻氧率(整體)=1%×200099%×1(1512000)=24.93 

14、60;  (c)若有10%漏涂    阻氧率(整體)=10%×200090%×1(1512000)=204.48    (3)涂布量的影響    LDPE20PVALLDPE80 涂布量(gm2)：0.1；氧氣透過(guò)量：200。(cm3m2·24h·0.1MPa)    LDPE20PVALLDPE80 涂布量(gm2)：0.5；氧氣透過(guò)量：2.4。    (4)結(jié)構(gòu)不同的影響  

15、;  PET PVA PE(cPP) 的錄4 離強(qiáng)度(N 15mm) ： 2.0 3.0 ， 氧氣透過(guò)量(cm3 (m2·24h·0.1MPa)：0.7：BOPPPVAPE(CPP)剝離強(qiáng)度(N15mm)：1.52.5，氧氣透過(guò)量(cm3(m2·24h·0.1MPa)：2.3：PEPVAPE(CPP)錄0 離強(qiáng)度(N15mm)：2.03.0，氧氣透過(guò)量(cm3(m2·24h·0.1MPa)：4.5。    4.應(yīng)用實(shí)例：液體鮮奶百利無(wú)菌包裝    (1)EVOH 五

16、層共擠高阻隔阻膜結(jié)構(gòu)。    (2)改性聚乙烯醇(PVA)高阻隔復(fù)合奶膜結(jié)構(gòu)。    PVA 復(fù)合薄膜與EVOH 五層共擠薄膜最大的區(qū)別在于EVOH 五層共擠薄膜的制造成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PVA 復(fù)合薄膜的制造成本。    近二年來(lái)，河北百力包裝有限公司已將河北百瑞爾包裝材料有限公司生產(chǎn)的聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液成功地大量應(yīng)用于鮮奶包裝的百利無(wú)菌黑白包裝膜上。內(nèi)蒙古伊利公司、石家莊三鹿集團(tuán)、天津海河乳業(yè)、洛陽(yáng)巨爾乳業(yè)、北京三元乳業(yè)、天津中芬乳業(yè)、內(nèi)蒙古奈倫乳業(yè)等企業(yè)都已大量使用河北百利包裝有限公司生產(chǎn)的

17、PVA 高阻隔黑白奶膜，取代了這些乳品企業(yè)原來(lái)一直使用的價(jià)格昂貴的EVOH 五層共擠黑白包裝薄膜。    在僅一年多的時(shí)間里，該公司已經(jīng)生產(chǎn)了近2000 噸的PVA 高阻隔復(fù)合奶膜用于鮮奶的無(wú)菌包裝，產(chǎn)品質(zhì)量一直很穩(wěn)定。    因此我們完全有充足的理由說(shuō)，采用我國(guó)自主創(chuàng)新、生產(chǎn)的聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液在奶制品、飲料、食品、藥品等領(lǐng)域的應(yīng)用，在絕大多數(shù)地方完全可以取代價(jià)格昂貴的EVOH五層共擠薄膜。    5.PVA 涂布復(fù)合薄膜與PVDC 涂層復(fù)合薄膜    PV

18、A 涂布復(fù)合薄膜與PVDC 涂層復(fù)合薄膜最大的區(qū)別在于：    (1)PVA 復(fù)合薄膜中PVA 的涂布量比PVDC 復(fù)合薄膜中PVDC 的涂布量少很多，大大節(jié)約了自然資源。    (2)PVA 涂布復(fù)合薄膜可回收再生利用，而PVDC 涂層復(fù)合薄膜不僅本身不能回收再生利用，而且還會(huì)使與其復(fù)合的其它本來(lái)可以回收再生利用的薄膜(如NY、PET、BOPP、PE、CPP 等)也不能回收再生利用。    (3)PVA 涂布復(fù)合薄膜的廢棄物在焚燒時(shí)僅生成二氧化碳和水，而不產(chǎn)生其它有害于環(huán)境及人類健康的物質(zhì)，而PVDC 涂層復(fù)合薄膜在焚燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生氯化氫、二惡英等對(duì)人體健康和環(huán)境都有害的物質(zhì)。隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，相信PVDC 復(fù)合薄膜一定會(huì)逐漸被PVA 復(fù)合薄膜和