水溶性包装薄膜的主要化学成分及其环保特性
发布时间:2013-04-06
水溶性PVA薄膜是近年来在国际上崭露头角的一种新型塑料产 品。作为一种主要原料为聚乙烯醇及淀粉的新颖绿色包装材料,它具 有水和生物两种降解特性,可完全降解为<:02和1120,是名副其实的 高新环保产品。在欧美、日本等国均得到国家环保部门的认可。水溶 性PVA膜具有极好的透明度和光泽性、非带电性、较大的拉伸强度 和撕裂强度、良好的耐油性能、极好的气体阻隔性、极好的热合性与 粘接性、透湿性大、脱模性和金属镀性好等优点,并在一定条件下具 有水溶性和生物降解性,因而作为一种新兴的包装材料,其在软包装 中有着极其广泛而又独特的用途。
1.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,利用聚乙烯 醇成膜性、水溶性及降解性,添加各种助剂,如表面活性剂、增塑剂、 防黏剂等。
薄膜溶解性的测定:将实验薄膜剪成1cm X lcm方块并标上 “+”记号,在1L的烧杯中放500ml特定温度的水,将薄膜放在静止 的水面中央,测定“+”记号完全消失的时间。薄膜成团黏在烧杯壁 上时,要重新测定,单位以秒表示。
②非带电性。
各种塑料薄膜都有很强的带电性,但PVA膜和玻璃纸一样几乎 无带电性(表6-6)。由于不带电,其制品不会吸附空气中的尘埃且 印刷适应性、装潢性好,因而常作为印刷和制袋用。
| S 6 —6各吞 | >薄膜的带电性 | |||
薄膜 | 聚乙烯醇 | 玻璃纸 | 聚氯乙烯 | 聚乙烯 | 聚酯 |
静电压/V | 1.2 | 1.3 | 40.5 | 98.6 | 125 |
③良好的耐油性能。
PVA膜同玻璃纸一样,耐油性极好,能耐几乎所有油和油脂类的 有机溶剂(表6-7)。因此常用于化工原料及中间体的包装和油脂类 食品的包装。
| S6-7各利 | 1薄膜的耐油性 | |||
薄膜 | 聚乙烯醇 | 玻璃纸 | 聚氯乙烯 | 聚乙烯 | 聚酯 |
耐油性 | 好 | 好 | 一般 | 较差 | 差 |
④极好的气体阻隔性。
在低湿度下,PVA膜具有极好的气体阻隔性,阻氧率甚至优于 EVOH和PVDC (表6-8)。因此常用于小杂粮、海鲜干货、名贵中 药材、烟草及各种香料的包装。
| 66-8各种薄藤 | :的透氧性(ml/24h | • m2) |
|
| |
薄膜 | PVA | EVOH | PVDC | PAN | PA | HDPE |
透氧量,厚25 pm (23^, 0%RH) | < 0.2 (湿度高 时透过量增大) | 0.4-5 | 7.7 〜26, 5 | 12.5 | 40 | 510-3875 |
⑤透湿性大。
各种薄膜的透湿度如表6-9所示。一方面,PVA的透湿性大, 这是PVA膜作为包装材料的一个缺点。另一方面,对于包装后产生 水蒸气的物品,在薄膜内面不会凝结雾滴是其优点。因此常作为干燥 后温度尚未完全下降的精细加工织物的包装。
表6-9各种包装f | 摸的透湿度 | ||||
项目 | 测定法 | 聚乙 烯醇膜 | 玻璃纸 | 聚氯 乙烯膜 | 聚乙烯膜 |
透湿度/ (g/24h • m2 ) (膜厚30pm) | JIS - Z 0208 | 788 | 1340 | 148 | 21 |
JIS-Z 1503 | 1500 〜2000 | 1300 -2000 | 120-180 | 35 〜180 |
⑥脱模性和金属镀性好。
PVA膜对疏水‘注极强的塑料亲和力低,对极性小的各种材料的剥 离性能好。PVA薄膜可以在1.5 xl(T2〜270 xl(T2Pa的真空下镀铝, 其制品在25T水中浸泡24h不剥离。因此常在其表面镀金属作为复合 包装材料使用。
⑦水溶性和生物降解性。
PVA膜具有很好的水溶性,经实验得知,将纯PVA膜在50T下 热处理lOmin后放于251去离子水中,其完全溶解的时间为40S。热 处理条件不同,其溶解时间也不同。一般,随着在高温下热处理时间 的延长,PVA膜对水的溶解性能下降,低温下即使处理很长时间溶解 性能也不会有很大变化。
⑧环保特性。
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)作为环保的指标。日本有关部门测定聚乙烯醇生 物耗氧量(BOD)比淀粉小得多,美国空气产品公司把Airvol公司的 PVA产品生物降解5天后可测得BOD的量低于最初BOD总量的1%。 经过生物试验证明聚乙烯醇既无毒,也不会阻止微生物的生长繁殖, 对废水处理和环境卫生没有影响。有关部门微生物分解试验研究也表 明聚乙烯醇几乎完全被分解,使COD降得很低。
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 于水形成胶液渗人土壤中,增加土壤的团黏化、透气性和保水性,特 别适合于沙土改造。在土壤中的PVA可被土壤中分离的细菌-甲单 细胞(Pseudomonas)的菌株分解。至少两种细菌组成的共生体系可 降解聚乙烯醇:一种菌是聚乙烯醇的活性菌,另一种是产生PVA活性 菌所需物质的菌。仲醇的氧化反应酶催化聚乙烯醇,然后水解酶切断 被氧化的PVA主链,进一步降解,最终可降解为C02和H20。
⑨其他性能。
含水量。
成卷的水溶性薄膜用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,其自身的含水量随环境湿度发生 变化,其性能也随之有所变化。
热封性。
水溶性包装薄膜具有良好的热封性,适合于电阻热封及高频热封, 热封强度与温湿度、压力、时间等条件有关。一般大于200g/cm。
力学性能。
水溶性包装薄膜的力学性能:弹性模量400 ~ 2500kg/cm2,抗拉 强度 200 ~400kg/cm2,撕裂力 50 ~ 200kg/cm,延伸率 150% ~ 220%。
印刷性能。
7JC溶性薄膜可以用普通的印刷方法进行清晰的印刷,印刷性 良好。