水溶聚乙烯醇薄膜的制造与应用水溶聚乙烯醇薄膜的制造与应用石小杰
2022-06-26 01:53:54 名称娱乐网
水溶聚乙烯醇薄膜的制造与应用,水溶聚乙烯醇薄膜的制造与应用
本文对可溶性包装材料的概念、可溶性条件、成分组成、工艺及特性进行了研究，特别是可溶性包装材料在食品包装领域的应用进行了探讨，重点分析了以聚乙烯醇为主要原料制成的可溶性包装材料。 一、可溶性包装材料的概念 很多包装材料都是可溶的，只是所需要的条件不同。如纸包装材料就是典型的可溶性包装材料，而大量的塑料包装材料则是不可溶的包装材料有的包装材料在常温下溶解，有的则在高温下溶解，有的需要苛刻的附加条件下才能溶解，有的则在自然条件下溶解，有的在短时间内便可溶解，有的则要很长时间才能溶解，有的包装材料则要通过各种化学与生物等综合作用下才能溶解，有的包装则根本就不能溶解。 我们这里所要研究的可溶性包装材料则指的是在常温下自然溶解的包装材料。目前，人们研究得较多或正在进行研究的降解包装材料，如自消型包装材料、水溶性包装材料均属于可溶性包装材料。可溶性包装材料主要是针对目前塑料包装难以降解污染环境而研究开发的新型材料。 由上可知，可溶性包装材料就是那些被置于自然界中，在常温下便可自动分解的包装材料。这些材料很多，这里着重分析水溶性包装材料。 二、水溶性薄膜的开发与特性 这里研究的可溶性包装主要指水溶性薄膜。目前，所用到或正在开发中的水溶性薄膜均以聚乙烯醇为主要成分制得。当前，国内外均以聚乙烯醇为主要原料，对水溶性薄膜进行开发研究。例如，株洲工学院开发并于2000年经部级鉴定的水溶性包装材料———新型包装材料水溶性薄膜。这里就以聚乙烯醇为主要原料的水溶性薄膜进行剖析。 1、水溶性 水溶性薄膜是利用聚乙烯醇对水的极度敏感性实现其水溶的。在聚乙烯醇的分子结构中含有大量的水溶性羟基。 聚乙烯醇是由聚醋酸乙烯水解得到的。它具有优良的结晶性，相邻分子间有很强的吸引力，聚乙烯醇的分解温度低于其熔融温度，纯聚乙烯醇可溶于水，并通过对聚醋酸乙烯水解性的控制来改变其溶解度。聚乙烯醇的水溶性已有较为详细的研究，只是由于其成膜工艺较为困难，特别是要使它保持水溶性的成膜则更为困难。 聚乙烯醇的水溶性与其皂化程度有关，完全皂化物只能溶于热水中，在冷水中不能溶解，而部分皂化物可溶于冷水。 2、组成成分及作用 在水溶性薄膜的主要成分中，聚乙烯醇所占比例在75％～78％，其它均为辅助添加剂。所加入的辅助添加剂要求无毒，且与聚乙烯醇相容，同时与聚乙烯醇之间只发生物理溶解，以改善其物理性能、力学性能、工艺性能以及水溶性能，但基本不改变其化学反应过程和化学性能。 加入表面活性剂的作用在于增加聚乙烯醇在水中活性和分散混合效果，降低表面张力，消除气泡和改善成膜与载体间的剥离性能。 加入增塑剂的目的是增加水溶性薄膜的柔软性和可塑性。 防粘剂的作用主要是防止薄膜在高温条件不产生吸湿粘连，以影响薄膜的正常使用。 快干剂的作用是为了提高制膜速度，加快水分蒸发，提高生产效率和成品率。 脱膜剂的使用是在制膜时，使薄膜顺利脱离输送带或支承载体，并提高膜的均匀性。 3、制作工艺 水溶性薄膜的制作工艺类似于流延涂布工艺。它包括制胶、过滤、流延涂布、烘干、剥离、收卷等工序。 在制作水溶性薄膜时，选择原料必须要求无杂质，否则得到的水溶薄膜不光滑、有气孔、产生砂眼等缺陷，因此，制胶后必须进行过滤将杂质或未溶物剔除。 必须高浓度制胶，其胶液质量应严格控制，在反应釜中的时间、温度、压力必须根据实验加以确定。 流延涂布必须均匀，其涂布量也必须先经过试验加以确定。烘干时的热风温度、热风流量也必须严格控制，否则温度过高或热风流量过大会使薄膜变硬和发皱而影响效果，而温度过低或热风流量过低会很难达到去除水分的目的，或者降低成膜的效率。 其它方面，如张力、运行速度等也必须严格控制。 4、性能指标 水溶性薄膜的主要机械性能基本上可参照其它塑料薄膜加以确定，但作为包装的水溶性薄膜的性能参数有它的特殊性，如水溶性参数等。 一般水溶性薄膜的主要性能指标有伸长率、各种强度，不同相对湿度下的平衡水分及热封温度、水溶性效果等。这些性能指标分别见表1～表3。表1 水溶性薄膜的主要物 理性能及测试方法性能名称 单位 数据 测试方法 断裂伸长率 ％ 180～300 GB ／T13022－91拉伸强度 M pa 30 ～47 GB ／T13022－91热封强度 N ／15mm 5 ～12 QB ／T2358－1998撕裂强度 KN ／m 150 ～200 QB ／T1130－1991表2 水溶性薄膜在不同相 对湿度的平衡水分及热封温度项目名称 参数相对湿度 45 RH 65 RH 80 RH 平衡水分 4 ～6 7—11 13 ～16 热封温度 170 ～200 150 180 140 ～170表3 水溶性薄膜的水溶性 数据 名 称 参数 水温 25 30 40 溶解时间 ＜300 45～50 25～30 在所列的性能指标中，表1是在环境温度为23℃、相对湿度为65％RH条件下测定得到的，表3是在常温常压下测得的结果。 三、可溶性包装材料的应用及其拓展 水溶性薄膜包装材料的最大优点是水溶性和阻隔性。 用聚乙烯醇制取水溶性薄膜存在着很大的技术难度。现只有日本、美国、法国等几个少数国家能够生产，而我国在这方面也刚刚取得进展。 水溶性薄膜过去在包装食品方面几乎得不到开发应用。主要原因是它对水及湿度的敏感性，因此，它在市场上主要用于农药、染料、水处理剂、矿物添加剂、宠物清洁剂、混凝土添加剂、洗涤用品以及化肥等领域。其用法是将农药等包装于水溶性薄膜所制的包装袋中，使用时连同包装一起放入容器中，再加入水使农药等溶解于水中，再搅拌后便可象平常喷洒农药或施肥一样进行作业。聚乙烯醇可达到100％的溶解，而且不会堵塞农械器具的喷嘴，也不影响化学物质的性质和药效。作为洗涤用品的包装时，如洗涤剂会带来很大的便性，特别是作为医院或洗衣服务公司，只要将弄脏的衣服和用水溶性薄膜包装的。洗涤剂一道放入洗衣机中清洗，使工作人员更加方便地进行清洁服务。水溶性薄膜在食品包装上的应用是现代包装技术及现代生活相结合的结果。现代食品中很多包装采用小包装、顿包装及一次性包装等，这些包装食品均需要有与之相配套的大包装。大包装的作用具有密封防潮等功能，而其内的小包装在于提供消费、使用处理的方便性。因此水溶性薄膜在食品包装上的应用是大包装内的小包装，例如豆奶、麦片、绿茶、咖啡等食品的小袋包装，以及小袋调料的顿包装。小袋内包装将是水溶性薄膜应用的新领域。 此外，水溶性薄膜在食品包装上的应用可作为食品内包装的覆膜层。与纸复合后，即可使用纸作的内包装将便于加热封口，还可使之在用完废弃后不污染环境。 未来水溶性薄膜的另一应用领域，将是食品包装的防伪和质量鉴别。采用不同程度皂化的聚乙烯醇制取不同溶解温度和溶解时间的水溶性薄膜，用作非水性液体的包装，这类物质很容易被不法者掺假，正宗厂家采用水溶性薄膜包装后，一旦被制假者加入水时，包装便会溶化，这样就达到了防假打假的目的。另外，现在市场上的鲜肉，很多投机者通过注水来坑害消费者，我们便可用水溶薄膜予以鉴别，一旦鲜肉被注水，用水溶性薄膜接触，薄膜便软化和溶解。 水溶性薄膜在食品包装领域中的应用刚刚开始，更多的用途还有待于进一步开发。 (中国包装报)