一、高阻隔包装材料的发展趋势
目前,市场上的高阻隔包装材料主要有聚偏二氯乙烯(PVDC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)和聚乙烯醇(PVA)。随着市场包装功能的增加以及环境意识的提高,产品成本的性价比也越显重要。然而PVDC含有氯离子,加工和垃圾处理的过程中有HCl气体产生,污染空气和被包装物品,欧美等地区已开始限制并停止使用;EVOH的耐水性和耐候性至今没有解决,而且价格居高不下,令整个包装市场对高阻隔多层共挤膜望而生畏。市场期待的性价比更为合理,并可替代PVDC和EVOH的耐水改性PVA涂布膜应是必然的发展趋势。
首先,性质上:耐水改性PVA涂布膜属科技含量高、附加值高的产品,无论是原料的选择,还是加工和消费过程,都没有或不释放任何有毒有害物质,有利于环保和实现绿色消费,属环境友好型产品。
其次,用量上:随着我国加入WTO,我国的经济将迎来新一轮的加速发展,包装行业对PVA高阻隔膜的用量将不断加大,国内高阻隔包装材料在软包装材料总量中所占比例不超过10%,远低于日美的40%,因此市场潜在的需求量仍有巨大的上升空间。
再次,效益上:耐水改性PVA主要成分是PVA树脂和水,原材料在国内市场上均可买到。产品无论在性能上,还是在价格上,都比当前的EVOH共挤膜和PVDC涂布膜具有优势,是PVDC涂布膜的理想替代品。
最后,政策上:国家经济贸易委员会2001年6月发布的“十五”规划指出:包装材料重点发展各种食品、饮料、药品等包装,以提高保护功能、延长货架寿命的高阻隔包装材料、热灌装包装材料、保鲜材料、粮食储运的防霉防虫材料。2002年9月28日国家经济贸易委员会发布“工业行业近期发展导向”(国经贸行业[2002]716号)提出“开发高阻隔性容器、包装材料,多功能薄膜、水溶性薄膜和可降解性材料的工艺和设备”。因此,耐水改性PVA涂布膜符合国家产业政策的发展方向。
总之,耐水改性PVA高阻隔涂布膜是一种绿色环保、氧气阻隔性能好、性价比高的包装材料,该项目产品符合国家产业政策的发展方向,前景乐观。
二、目前市场上改性PVA涂布膜存在的问题
⑴不耐水
很多涂布PVDC的厂家对目前市场上的改性PVA很反感,并不是他们对改性PVA不感兴趣,而是对该产品的耐水性能达不到使用的要求,将其拒之门外。据调研,市场上确实有这样的产品。根据试验分析,该类产品所谓的改性,只是用改性剂将聚乙烯醇的少数羟基进行了交联封闭,大部分的羟基还裸露在外面,而这些裸露的羟基具有很强的亲水性,宏观上表现为PVA涂布层不耐水。
⑵颜色不透明
目前,市场上的改性PVA胶液为黄色,不透明,涂布后的基材卷径端面也呈明显的黄色,而且随着时间的延长,颜色由黄色变为红褐色。作为包装材料时,这种产品严重影响被包装物的自然外观。
⑶胶液稳定性差
通过对PVA涂布膜生产厂家的了解,市场上现有的改性PVA胶液受温度、时间和PH值的影响很大。主要表现为温度越低、时间越久、PH值越小,改性PVA胶液越容易凝胶。
三、耐水改性PVA涂布膜的优势
⑴性能优势
耐水改性聚乙烯醇(PVA)高阻隔膜是中国航科工集团8511研究所(南京电子设备研究所)的专利产品(专利号:ZL95112745.4),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,因此,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PE、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。
表1 耐水改性PVA涂布膜与PVDC涂布膜性能比较
项目 | 耐水改性PVA涂布膜 | PVDC涂布膜 |
涂布干重/g/m2 | 0.6 | 3 |
氧气透过量/ cm3/(m2·24h·0.1MPa) | 2 | 15 |
阻湿性能 | 次优 | 优 |
预涂(底胶) | 不需要 | 需要 |
涂布次数 | 1 | 2 |
设备投资 | 低 | 高 |
绿色环保 | 优 | 差 |
与PVDC涂布膜相比,耐水改性PVA涂布膜综合性能更具优势。从表1可以看出,耐水改性PVA涂布后干重是0.6g/m2,而PVDC涂布后干重是3g/m2,后者是前者的五倍,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PVA涂布膜氧气透过量平均2cm3/(m2·24h·0.1MPa),测试值最小的是0.27cm3/(m2·24h·0.1MPa),而涂布两次的PVDC涂布膜氧气透过量在15cm3/(m2·24h·0.1MPa)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,因此涂布耐水改性PVA的设备要求要比涂布PVDC的低;最后,耐水改性PVA绿色环保,对环境友好,发达国家已大量使用,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。
⑵价格优势
以厚度12μm的PET为例,幅宽1m,重量1t,密度1.41×103kg/m3,面积60000㎡,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PET/PVA涂布膜吨价是23000元/t,表面上看PET/PVA涂布膜吨价比PET/PVDC涂布膜吨价高,其实不然。PVDC涂布完后干重3g/㎡,1tPET涂完后,重量为1.18t,增重180kg;PVA涂布完后干重0.6g/㎡,1tPET涂完后,重量为1.036t,增重36kg。由此可知,PET/PVDC涂布膜的增重部分是PET/PVA涂布膜增重的5倍;PET/PVDC涂布膜的克重是19.7g/㎡,PET/PVA涂布膜的克重是17.3g/㎡;1tPET/PVDC涂布膜的面积是50761㎡,1tPET/PVA涂布膜的面积是57803㎡;PET/PVDC涂布膜的平方单价是0.41元/㎡,PET/PVA涂布膜的平方单价是0.40元/㎡;PET/PVDC涂布膜的涂布费用是0.20元/㎡,PET/PVA涂布膜的涂布费用是0.18元/㎡。换句话说,1tPET/PVDC涂布膜的面积比1tPET/PVA涂布膜的面积少7042㎡;表面上PET/PVA涂布膜吨价比PET/PVDC涂布膜吨价高,实际上PET/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2。
表2 PET/PVA涂布膜与PET/PVDC涂布膜的价格比较
项目 | 吨价(元/t) | 克重(g/㎡) | 吨面积(㎡/t) | 平方单价(元/㎡) | 涂布费用(元/㎡) |
PET/PVDC | 21000 | 19.7 | 50761 | 0.41 | 0.20 |
PET/PVA | 23000 | 17.3 | 57803 | 0.40 | 0.18 |