耐水改性聚乙烯醇涂布膜的研究进展及发展前景_胡焱清
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表 1 未改性 PV A 与改性 P V A 涂层的性能比较[ 3] Tab.1 Comparison of adhesion, water resistance, and
oxygen resistance of PVA and modified PVA coated films
测试指标
未改性 PVA 涂层 (5 μm)
胡焱清等 耐水改性聚乙烯醇涂布膜的研究进展及发展前景
109
虽然第 1 代改性液使 PVA 的耐水性能和阻隔性 能有了明显的提高 , 但是其涂布基材受到限制 , 只能 在 BOPP 和 P E 上涂布 , 而且基材表面张力要求在 40 ×10 -5N 以上 。 另外 , 改性的胶液黏度大 , 需用逆转 辊涂布 ;同时涂布厚度很大 , 干燥效率低 , 要求设备烘 道很长 。 在诸多不利因素的影响下 , 使得改性 PVA
Research Progress and Development Prospects of Water Resistant Modified PVA Coated Films
HU Y an-qi ng , L I Z i-f an , SU N Hong-qi
(T he 8511 Research Institute o f China A ero space Science &I ndustry Co rp , N anjing 210007, China) Abstract:Wa ter resistance mo dified po lyv inyl alcohol (P VA)co ated film is a g reen enviro nmental f riendly hig h ba rrie r packaging materia ls .Its charac te ristics a re hy dropho bic , excellent o xy gen bar rie r pr ope rty , e nviro nmental friendly , and higher co st effectiv eness than P VDC coa ted film .T he pro ducts a re in acco rd w ith the national industrial policy , and have brig ht prospects. Key words :modified PVA ;water resistance ;oxy gen bar rier property ;cost perfo rmance;environmental friendship
包装工程 PA CK AG IN G EN GIN EERIN G V ol .31 N o .1 2010.01
达国家已大量使用 , 而 PVDC 中含有氯离子 , 垃圾处 理时会产生大量的 HCl 气体 , 对环境造成污染 , 欧美 等地区已开始限制并停止使用 。 2 .2 价格比较
以厚度 12 μm 的 PET 为例 , 幅宽 1 m , 重量 1 t , 密度 1 .41 ×103 kg/ m3 , 面积 60000 m2 , 基 材 吨 价 13000 元/ t 。目前市场上 PET / PVDC 涂布膜吨价是 21000 元/ t , 我方 P ET / PVA 涂布膜吨价是 23000 元/ t , 表面上看 P ET/ PV A 涂布膜吨价比 PET / PVDC 涂 布膜吨价高 , 其实 不然 。 P VDC 涂 布完后干 重 3 g/ m2 , 1 t PE T 涂完 后 , 重量 为 1 .18 t , 增 重 180 kg ; PV A 涂布完后干重 0 .6 g/ m2 , 1 t PET 涂完后 , 重量 为1 .036 t , 增重 36 kg 。 由此可知 , P ET/ P VDC 涂布 膜的 增 重部 分 是 P ET/ P VA 涂 布 膜 增 重 的 5 倍 ; PET / PVDC 涂布膜的定量是 19 .7 g/ m 2 , PET / PVA 涂布膜的定量是 17 .3 g/ m2 ;1 t P ET/ P V DC 涂布膜 的面积是 50761 m 2 , 1 t P ET/ P V A 涂布膜的面积是 57803 m 2 ;P ET / PV DC 涂 布膜 的 平方 单 价是 0 .41 元/ m 2 , P ET/ PV A 涂布 膜 的平 方 单价 是 0 .40 元/ m2 ;P ET / PV DC 涂布膜的涂 布费用是 0 .20 元/m 2 , PET / PV A 涂布膜的涂布费用是 0 .18 元/ m2 。 换句 话说 , 1 t P ET/ P VDC 涂布膜的面积比 1 t PET / PVA 涂布膜的面积少 7042 m 2 ;表面上 PET / PV A 涂布膜 吨价 比 PE T/ PVDC 涂 布膜 吨 价 高 , 实 际 上 P ET/ PVA 涂布膜的涂布费用比 PET / PVDC 涂布膜的涂 布费用低 。具体数据详见表 4 。
时使用第 2 代改性 PVA , 涂布 BOPP 和 CPP 时使用 第 3 代改性 PVA 。
表 2 第 2 代和第 3 代耐水改性 P V A 涂布膜阻隔性能测试数据 Tab.2 Test data of the barrier performance of second generation and third generation water resistance modified PVA coated films
家的产品是可以用第 1 代改性 PVA 直接涂布的 ;现 在的 BO P P 和 CP P 中添 加了爽滑剂[ 4 -5] , 当爽滑剂 迁移到基材表面时 , 会影响涂布膜的附着力 , 即使是
电晕处理基材 , 第 2 代改性 PVA 也解决不了这一难 题。 1 .3 第 3 代耐水改性 P V A[ 2]
改性 PVA 涂层 (5μm)
附着牢度 PVA 涂层剥落
PVA 涂层无剥落
耐水性
PVA 涂层有 溶涨 、脱落
在水中浸泡 24h ,
有溶涨脱落现象
氧气透过量/(cm3 · m-2 ·(24h)-1 ·(0 .1MPa)-1)
5 .89
水蒸汽透过量 /(g· m-2 ·(24h)-1)
8 .20
PVA 涂层无 溶涨 、脱落 在水中浸泡 24h, 无溶涨脱落现象
1 技术现状
1 .1 第 1 代耐水改性 PVA 8511 研究所(南京电子设备研 究所)20 世纪 90
年代初研制出第 1 代改性 PVA , 该产品通过小试 、中 试 , 已建成年产 1000 t 的生产线 , 产品投放市场受到
用户好评[ 2] 。 改性 P V A 涂布膜与未改性 PV A 涂布 膜相比 , 粘结力 、湿态阻隔性和耐水性有明显的提高 , 测试数据详见表 1 。
PA , BOPP 和 CPP 上 , 而 且 附着 牢 度不 可剥 离 , 测 试数据见表 2 。 由于第 3 代 改性 PVA 的 生产成 本 比第 2 代 高 , 建 议涂布 PE , M PE , PT E , BOPA 基材
PVA 在极大地提高了涂布效率的同时 , 也存 在着某 些局限性 。20 世纪 90 年代中期 , 少数 BOP P 生产厂
基础上研制出了第 2 代改性 P VA 。第 2 代改性 PVA 除了能涂布 P E 基材外 , 还可以在 PE T 和 BOPA 上
基材的 范 围 进一 步 扩 大 。 现 在 8511 研究 所 生 产 的改 性 PVA 胶 液 能 涂 布 在 P E , M PE , P ET , BO-
涂布 , 而且附着牢度不可剥离 , 阻隔性也很好 。 试验 表明 , 第 2 代改性 PVA 胶液可以用 100 ～ 120 线的网 纹辊涂布 , 普通的层合 机就可以 生产 。 第 2 代改 性
涂布膜
P V A/ PET PV A/ P E
涂层厚度/ 薄 膜/ μm 0 .8/ 15 0 .8/ 70
氧气透过量/(cm3 · m -2 · (24h)-1 ·(0 .1M Pa)-1)
1 .5 2
水蒸汽透过/ (g · m -2 · (24h)-1)
3 .1
测试单位
国家包装产品质 量监督检验中心(济南) 国家包装产品质 量监督检验中心(济南)
涂布膜的生产效率低 、能耗大 , 并且随着设备的老化 , 产品质量难以保证 。 1 .2 第 2 代耐水改性 PV A [ 2]
为了提高改性 PV A 的生产效率 , 降低能耗 , 南京 电子设备研究所包装科技公司在第 1 代改性 P VA 的
为了迎合市场的需求 , CP P 和 BOP P 涂布膜 附 着力差的问题急需解决 。 南京电子设备研究所包 装科技公司相关科研人员继续努力探索 , 终于在 2008 年 6 月攻克这一难题 , 研制出了第 3 代改性 PV A 。 第 3 代 改性 PVA 的 问世 , 使 得 PVA 涂 布
PV A/ BOP A 0 .8/ 15
0 .35
-
国家包装产品质 量监督检验中心(济南)
PV A/ BO P P 0 .8/ 18
9
PV A/CPP
0 .8/ 30
2
3 .7
国家包装产品质 量监督检验中心(济南)
-
国家包装产品质 量监督检验中心(济南)
2 耐水改性 PVA 与聚偏二氯乙烯比较
2 .1 性能比较 耐水改性 PVA 涂布膜与 PVDC 涂布膜性能 比
较见表 3 。可以看出 , 耐水改性 PVA 涂布后 干重是 0 .6 g/m 2 , 而 P V DC 涂布后干重是 3 g/ m2 , 后者是前 者的 5 倍 , 显然相同涂布基材 、相同重量的涂布产品 , 后者的使用面积比前者少很多 ;在阻氧性能方面 , 耐 水改性 P V A 涂布膜 氧气透过量平 均 2 cm3/ (m2 · 24h ·0 .1M Pa), 而涂布两次的 PVDC 涂布膜氧气透 过量在 15 cm3/(m2 ·24h · 0 .1M Pa)左右 , 前者的阻 氧性能比后者好很多 ;在阻湿方面 , 前者稍逊后者 ;由 于耐水改性 PVA 涂布膜生产工艺简 单 , 只需涂布 1 次 , 而且不用预涂 , 阻氧性能和附着牢度就很优秀 , 因
耐水改性聚乙烯醇(PV A )高阻隔膜[ 1] 是中国航 科工集团 8511 研究所的专利产品(专利号 :Z L 95 1 12745 .4), 该产品是采用改性后的聚乙烯醇水溶液经 涂布 、干燥而成 。由于采用化学改性剂封闭了聚乙烯 醇亲水性的羟基 , 该产品在具有良好的阻氧性能的同 时 , 具有良好的耐水性能 , 涂层在有水或高湿条件下 不会产生返粘 、溶胀现象 , 经过涂布后的 P E , CPP 等 具有热封性的基材可以作为高阻隔性的包装材料直 接使用 , 而且涂层具有良好的印刷 、复合适应性 , 可以 满足各种不同材料结构的复合要求 。 由于该产品性 能优越 、绿色环保 , 国内外已经大量使用 。
表 3 耐水改性 PV A 涂布膜与 PV DC 涂布膜性能比较 Tab.3 Comparison of water resistance
between modified PVA and PVDC coated films
项目
耐水改性 PVA 涂布膜 PVDC 涂布膜
涂布干重/(g · m -2)
0 .92
3 .30
测试单位
上海医药管理局 药品测试所 上海医药管理局 药品测试所
南京大学 化工学院 南京大学化工学 院 南京大学化工学 院
收稿日期 :2009-10-12 作者简介 :胡焱清(1981-), 男 , 湖北鄂州人 , 硕士 , 中国航天科工集团 8511 研究所工 程师 , 主要从事高分子纳米复合材料研究 。
108
研究进展
包装工程 PA CK AG IN G EN GIN EERIN G V ol .31 N o .1 2010.01
耐水改性聚乙烯醇涂布膜的研究进展及发展前景
胡焱清 , 李子繁 , 孙红旗
(中国航天科工集团 8511 研究所 , 南京 210007) 摘要 :耐水改性聚乙烯醇涂布膜是一种绿色 环保的高阻隔 包装材料 。 其特点 是 :疏 水性 、氧气阻 隔性优 良 , 对 环境友好 , 与 PV DC 涂布膜相比 , 性价比高 。 该产品符合国家的 产业政策发展方向 , 前景乐观 。 关键词 :改性 PV A ;耐水性 ;阻氧 性能 ;性价比 ;绿色环保 中图分类号 :TB484;T B34 文 献标识码 :A 文章编号 :1001-3563(2010)01 -0108 -03
0 .6
3
氧气透过量/(cm3 ·
2
15
m -2 ·(24h)-1 ·(0 .1M Pa)-1)
阻湿性能
次优
优
预涂(底胶)
不需要
Βιβλιοθήκη Baidu
需要
涂布次数
1
2
设备投资
低
高
绿色环保
优
差
此涂布耐水 改性 PVA 的设 备要求要 比涂布 P VDC 的低 ;最后 , 耐水改性 PVA 绿色环保 , 对环境友好 , 发
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oxygen resistance of PVA and modified PVA coated films
测试指标
未改性 PVA 涂层 (5 μm)
胡焱清等 耐水改性聚乙烯醇涂布膜的研究进展及发展前景
109
虽然第 1 代改性液使 PVA 的耐水性能和阻隔性 能有了明显的提高 , 但是其涂布基材受到限制 , 只能 在 BOPP 和 P E 上涂布 , 而且基材表面张力要求在 40 ×10 -5N 以上 。 另外 , 改性的胶液黏度大 , 需用逆转 辊涂布 ;同时涂布厚度很大 , 干燥效率低 , 要求设备烘 道很长 。 在诸多不利因素的影响下 , 使得改性 PVA
Research Progress and Development Prospects of Water Resistant Modified PVA Coated Films
HU Y an-qi ng , L I Z i-f an , SU N Hong-qi
(T he 8511 Research Institute o f China A ero space Science &I ndustry Co rp , N anjing 210007, China) Abstract:Wa ter resistance mo dified po lyv inyl alcohol (P VA)co ated film is a g reen enviro nmental f riendly hig h ba rrie r packaging materia ls .Its charac te ristics a re hy dropho bic , excellent o xy gen bar rie r pr ope rty , e nviro nmental friendly , and higher co st effectiv eness than P VDC coa ted film .T he pro ducts a re in acco rd w ith the national industrial policy , and have brig ht prospects. Key words :modified PVA ;water resistance ;oxy gen bar rier property ;cost perfo rmance;environmental friendship
包装工程 PA CK AG IN G EN GIN EERIN G V ol .31 N o .1 2010.01
达国家已大量使用 , 而 PVDC 中含有氯离子 , 垃圾处 理时会产生大量的 HCl 气体 , 对环境造成污染 , 欧美 等地区已开始限制并停止使用 。 2 .2 价格比较
以厚度 12 μm 的 PET 为例 , 幅宽 1 m , 重量 1 t , 密度 1 .41 ×103 kg/ m3 , 面积 60000 m2 , 基 材 吨 价 13000 元/ t 。目前市场上 PET / PVDC 涂布膜吨价是 21000 元/ t , 我方 P ET / PVA 涂布膜吨价是 23000 元/ t , 表面上看 P ET/ PV A 涂布膜吨价比 PET / PVDC 涂 布膜吨价高 , 其实 不然 。 P VDC 涂 布完后干 重 3 g/ m2 , 1 t PE T 涂完 后 , 重量 为 1 .18 t , 增 重 180 kg ; PV A 涂布完后干重 0 .6 g/ m2 , 1 t PET 涂完后 , 重量 为1 .036 t , 增重 36 kg 。 由此可知 , P ET/ P VDC 涂布 膜的 增 重部 分 是 P ET/ P VA 涂 布 膜 增 重 的 5 倍 ; PET / PVDC 涂布膜的定量是 19 .7 g/ m 2 , PET / PVA 涂布膜的定量是 17 .3 g/ m2 ;1 t P ET/ P V DC 涂布膜 的面积是 50761 m 2 , 1 t P ET/ P V A 涂布膜的面积是 57803 m 2 ;P ET / PV DC 涂 布膜 的 平方 单 价是 0 .41 元/ m 2 , P ET/ PV A 涂布 膜 的平 方 单价 是 0 .40 元/ m2 ;P ET / PV DC 涂布膜的涂 布费用是 0 .20 元/m 2 , PET / PV A 涂布膜的涂布费用是 0 .18 元/ m2 。 换句 话说 , 1 t P ET/ P VDC 涂布膜的面积比 1 t PET / PVA 涂布膜的面积少 7042 m 2 ;表面上 PET / PV A 涂布膜 吨价 比 PE T/ PVDC 涂 布膜 吨 价 高 , 实 际 上 P ET/ PVA 涂布膜的涂布费用比 PET / PVDC 涂布膜的涂 布费用低 。具体数据详见表 4 。
时使用第 2 代改性 PVA , 涂布 BOPP 和 CPP 时使用 第 3 代改性 PVA 。
表 2 第 2 代和第 3 代耐水改性 P V A 涂布膜阻隔性能测试数据 Tab.2 Test data of the barrier performance of second generation and third generation water resistance modified PVA coated films
家的产品是可以用第 1 代改性 PVA 直接涂布的 ;现 在的 BO P P 和 CP P 中添 加了爽滑剂[ 4 -5] , 当爽滑剂 迁移到基材表面时 , 会影响涂布膜的附着力 , 即使是
电晕处理基材 , 第 2 代改性 PVA 也解决不了这一难 题。 1 .3 第 3 代耐水改性 P V A[ 2]
改性 PVA 涂层 (5μm)
附着牢度 PVA 涂层剥落
PVA 涂层无剥落
耐水性
PVA 涂层有 溶涨 、脱落
在水中浸泡 24h ,
有溶涨脱落现象
氧气透过量/(cm3 · m-2 ·(24h)-1 ·(0 .1MPa)-1)
5 .89
水蒸汽透过量 /(g· m-2 ·(24h)-1)
8 .20
PVA 涂层无 溶涨 、脱落 在水中浸泡 24h, 无溶涨脱落现象
1 技术现状
1 .1 第 1 代耐水改性 PVA 8511 研究所(南京电子设备研 究所)20 世纪 90
年代初研制出第 1 代改性 PVA , 该产品通过小试 、中 试 , 已建成年产 1000 t 的生产线 , 产品投放市场受到
用户好评[ 2] 。 改性 P V A 涂布膜与未改性 PV A 涂布 膜相比 , 粘结力 、湿态阻隔性和耐水性有明显的提高 , 测试数据详见表 1 。
PA , BOPP 和 CPP 上 , 而 且 附着 牢 度不 可剥 离 , 测 试数据见表 2 。 由于第 3 代 改性 PVA 的 生产成 本 比第 2 代 高 , 建 议涂布 PE , M PE , PT E , BOPA 基材
PVA 在极大地提高了涂布效率的同时 , 也存 在着某 些局限性 。20 世纪 90 年代中期 , 少数 BOP P 生产厂
基础上研制出了第 2 代改性 P VA 。第 2 代改性 PVA 除了能涂布 P E 基材外 , 还可以在 PE T 和 BOPA 上
基材的 范 围 进一 步 扩 大 。 现 在 8511 研究 所 生 产 的改 性 PVA 胶 液 能 涂 布 在 P E , M PE , P ET , BO-
涂布 , 而且附着牢度不可剥离 , 阻隔性也很好 。 试验 表明 , 第 2 代改性 PVA 胶液可以用 100 ～ 120 线的网 纹辊涂布 , 普通的层合 机就可以 生产 。 第 2 代改 性
涂布膜
P V A/ PET PV A/ P E
涂层厚度/ 薄 膜/ μm 0 .8/ 15 0 .8/ 70
氧气透过量/(cm3 · m -2 · (24h)-1 ·(0 .1M Pa)-1)
1 .5 2
水蒸汽透过/ (g · m -2 · (24h)-1)
3 .1
测试单位
国家包装产品质 量监督检验中心(济南) 国家包装产品质 量监督检验中心(济南)
涂布膜的生产效率低 、能耗大 , 并且随着设备的老化 , 产品质量难以保证 。 1 .2 第 2 代耐水改性 PV A [ 2]
为了提高改性 PV A 的生产效率 , 降低能耗 , 南京 电子设备研究所包装科技公司在第 1 代改性 P VA 的
为了迎合市场的需求 , CP P 和 BOP P 涂布膜 附 着力差的问题急需解决 。 南京电子设备研究所包 装科技公司相关科研人员继续努力探索 , 终于在 2008 年 6 月攻克这一难题 , 研制出了第 3 代改性 PV A 。 第 3 代 改性 PVA 的 问世 , 使 得 PVA 涂 布
PV A/ BOP A 0 .8/ 15
0 .35
-
国家包装产品质 量监督检验中心(济南)
PV A/ BO P P 0 .8/ 18
9
PV A/CPP
0 .8/ 30
2
3 .7
国家包装产品质 量监督检验中心(济南)
-
国家包装产品质 量监督检验中心(济南)
2 耐水改性 PVA 与聚偏二氯乙烯比较
2 .1 性能比较 耐水改性 PVA 涂布膜与 PVDC 涂布膜性能 比
较见表 3 。可以看出 , 耐水改性 PVA 涂布后 干重是 0 .6 g/m 2 , 而 P V DC 涂布后干重是 3 g/ m2 , 后者是前 者的 5 倍 , 显然相同涂布基材 、相同重量的涂布产品 , 后者的使用面积比前者少很多 ;在阻氧性能方面 , 耐 水改性 P V A 涂布膜 氧气透过量平 均 2 cm3/ (m2 · 24h ·0 .1M Pa), 而涂布两次的 PVDC 涂布膜氧气透 过量在 15 cm3/(m2 ·24h · 0 .1M Pa)左右 , 前者的阻 氧性能比后者好很多 ;在阻湿方面 , 前者稍逊后者 ;由 于耐水改性 PVA 涂布膜生产工艺简 单 , 只需涂布 1 次 , 而且不用预涂 , 阻氧性能和附着牢度就很优秀 , 因
耐水改性聚乙烯醇(PV A )高阻隔膜[ 1] 是中国航 科工集团 8511 研究所的专利产品(专利号 :Z L 95 1 12745 .4), 该产品是采用改性后的聚乙烯醇水溶液经 涂布 、干燥而成 。由于采用化学改性剂封闭了聚乙烯 醇亲水性的羟基 , 该产品在具有良好的阻氧性能的同 时 , 具有良好的耐水性能 , 涂层在有水或高湿条件下 不会产生返粘 、溶胀现象 , 经过涂布后的 P E , CPP 等 具有热封性的基材可以作为高阻隔性的包装材料直 接使用 , 而且涂层具有良好的印刷 、复合适应性 , 可以 满足各种不同材料结构的复合要求 。 由于该产品性 能优越 、绿色环保 , 国内外已经大量使用 。
表 3 耐水改性 PV A 涂布膜与 PV DC 涂布膜性能比较 Tab.3 Comparison of water resistance
between modified PVA and PVDC coated films
项目
耐水改性 PVA 涂布膜 PVDC 涂布膜
涂布干重/(g · m -2)
0 .92
3 .30
测试单位
上海医药管理局 药品测试所 上海医药管理局 药品测试所
南京大学 化工学院 南京大学化工学 院 南京大学化工学 院
收稿日期 :2009-10-12 作者简介 :胡焱清(1981-), 男 , 湖北鄂州人 , 硕士 , 中国航天科工集团 8511 研究所工 程师 , 主要从事高分子纳米复合材料研究 。
108
研究进展
包装工程 PA CK AG IN G EN GIN EERIN G V ol .31 N o .1 2010.01
耐水改性聚乙烯醇涂布膜的研究进展及发展前景
胡焱清 , 李子繁 , 孙红旗
(中国航天科工集团 8511 研究所 , 南京 210007) 摘要 :耐水改性聚乙烯醇涂布膜是一种绿色 环保的高阻隔 包装材料 。 其特点 是 :疏 水性 、氧气阻 隔性优 良 , 对 环境友好 , 与 PV DC 涂布膜相比 , 性价比高 。 该产品符合国家的 产业政策发展方向 , 前景乐观 。 关键词 :改性 PV A ;耐水性 ;阻氧 性能 ;性价比 ;绿色环保 中图分类号 :TB484;T B34 文 献标识码 :A 文章编号 :1001-3563(2010)01 -0108 -03
0 .6
3
氧气透过量/(cm3 ·
2
15
m -2 ·(24h)-1 ·(0 .1M Pa)-1)
阻湿性能
次优
优
预涂(底胶)
不需要
Βιβλιοθήκη Baidu
需要
涂布次数
1
2
设备投资
低
高
绿色环保
优
差
此涂布耐水 改性 PVA 的设 备要求要 比涂布 P VDC 的低 ;最后 , 耐水改性 PVA 绿色环保 , 对环境友好 , 发
110