一、高阻隔包裝材料的發展趨勢
目前,市場上的高阻隔包裝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)。隨著市場包裝功能的增加以及環境意識的提高,產品成本的性價比也越顯重要。然而PVDC含有氯離子,加工和垃圾處理的過程中有HCl氣體產生,污染空氣和被包裝物品,歐美等地區已開始限制并停止使用;EVOH的耐水性和耐候性至今沒有解決,而且價格居高不下,令整個包裝市場對高阻隔多層共擠膜望而生畏。市場期待的性價比更為合理,并可替代PVDC和EVOH的耐水改性PVA涂布膜應是必然的發展趨勢。
首先,性質上:耐水改性PVA涂布膜屬科技含量高、附加值高的產品,無論是原料的選擇,還是加工和消費過程,都沒有或不釋放任何有毒有害物質,有利于環保和實現綠色消費,屬環境友好型產品。
其次,用量上:隨著我國加入WTO,我國的經濟將迎來新一輪的加速發展,包裝行業對PVA高阻隔膜的用量將不斷加大,國內高阻隔包裝材料在軟包裝材料總量中所占比例不超過10%,遠低于日美的40%,因此市場潛在的需求量仍有巨大的上升空間。
再次,效益上:耐水改性PVA主要成分是PVA樹脂和水,原材料在國內市場上均可買到。產品無論在性能上,還是在價格上,都比當前的EVOH共擠膜和PVDC涂布膜具有優勢,是PVDC涂布膜的理想替代品。
最后,政策上:國家經濟貿易委員會2001年6月發布的“十五”規劃指出:包裝材料重點發展各種食品、飲料、藥品等包裝,以提高保護功能、延長貨架壽命的高阻隔包裝材料、熱灌裝包裝材料、保鮮材料、糧食儲運的防霉防蟲材料。2002年9月28日國家經濟貿易委員會發布“工業行業近期發展導向”(國經貿行業[2002]716號)提出“開發高阻隔性容器、包裝材料,多功能薄膜、水溶性薄膜和可降解性材料的工藝和設備”。因此,耐水改性PVA涂布膜符合國家產業政策的發展方向。
總之,耐水改性PVA高阻隔涂布膜是一種綠色環保、氧氣阻隔性能好、性價比高的包裝材料,該項目產品符合國家產業政策的發展方向,前景樂觀。
二、目前市場上改性PVA涂布膜存在的問題
⑴不耐水
很多涂布PVDC的廠家對目前市場上的改性PVA很反感,并不是他們對改性PVA不感興趣,而是對該產品的耐水性能達不到使用的要求,將其拒之門外。據調研,市場上確實有這樣的產品。根據試驗分析,該類產品所謂的改性,只是用改性劑將聚乙烯醇的少數羥基進行了交聯封閉,大部分的羥基還裸露在外面,而這些裸露的羥基具有很強的親水性,宏觀上表現為PVA涂布層不耐水。
⑵顏色不透明
目前,市場上的改性PVA膠液為黃色,不透明,涂布后的基材卷徑端面也呈明顯的黃色,而且隨著時間的延長,顏色由黃色變為紅褐色。作為包裝材料時,這種產品嚴重影響被包裝物的自然外觀。
⑶膠液穩定性差
通過對PVA涂布膜生產廠家的了解,市場上現有的改性PVA膠液受溫度、時間和PH值的影響很大。主要表現為溫度越低、時間越久、PH值越小,改性PVA膠液越容易凝膠。
三、耐水改性PVA涂布膜的優勢
⑴性能優勢
耐水改性聚乙烯醇(PVA)高阻隔膜是中國航科工集團8511研究所(南京電子設備研究所)的專利產品(專利號:ZL95112745.4),該產品是采用改性后的聚乙烯醇水溶液經涂布、干燥而成。由于采用化學改性劑封閉了聚乙烯醇親水性的羥基,因此,該產品在具有良好的阻氧性能的同時,具有良好的耐水性能,涂層在有水或高濕條件下不會產生返粘、溶脹現象,經過涂布后的PE、CPP等具有熱封性的基材可以作為高阻隔性的包裝材料直接使用,而且涂層具有良好的印刷、復合適應性,可以滿足各種不同材料結構的復合要求。
表1 耐水改性PVA涂布膜與PVDC涂布膜性能比較
項目 | 耐水改性PVA涂布膜 | PVDC涂布膜 |
涂布干重/g/m2 | 0.6 | 3 |
氧氣透過量/ cm3/(m2·24h·0.1MPa) | 2 | 15 |
阻濕性能 | 次優 | 優 |
預涂(底膠) | 不需要 | 需要 |
涂布次數 | 1 | 2 |
設備投資 | 低 | 高 |
綠色環保 | 優 | 差 |
與PVDC涂布膜相比,耐水改性PVA涂布膜綜合性能更具優勢。從表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,顯然相同涂布基材、相同重量的涂布產品,后者的使用面積比前者少很多;在阻氧性能方面,耐水改性PVA涂布膜氧氣透過量平均2cm3/(m2·24h·0.1MPa),測試值最小的是0.27cm3/(m2·24h·0.1MPa),而涂布兩次的PVDC涂布膜氧氣透過量在15cm3/(m2·24h·0.1MPa)左右,前者的阻氧性能比后者好很多;在阻濕方面,前者稍遜后者;由于耐水改性PVA涂布膜生產工藝簡單,只需涂布1次,而且不用預涂,阻氧性能和附著牢度就很優秀,因此涂布耐水改性PVA的設備要求要比涂布PVDC的低;最后,耐水改性PVA綠色環保,對環境友好,發達國家已大量使用,而PVDC中含有氯離子,垃圾處理時會產生大量的HCl氣體,對環境造成污染,歐美等地區已開始限制并停止使用。
⑵價格優勢
以厚度12μm的PET為例,幅寬1m,重量1t,密度1.41×103kg/m3,面積60000㎡,基材噸價13000元/t。目前市場上PET/PVDC涂布膜噸價是21000元/t,我方PET/PVA涂布膜噸價是23000元/t,表面上看PET/PVA涂布膜噸價比PET/PVDC涂布膜噸價高,其實不然。PVDC涂布完后干重3g/㎡,1tPET涂完后,重量為1.18t,增重180kg;PVA涂布完后干重0.6g/㎡,1tPET涂完后,重量為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涂布膜的面積是50761㎡,1tPET/PVA涂布膜的面積是57803㎡;PET/PVDC涂布膜的平方單價是0.41元/㎡,PET/PVA涂布膜的平方單價是0.40元/㎡;PET/PVDC涂布膜的涂布費用是0.20元/㎡,PET/PVA涂布膜的涂布費用是0.18元/㎡。換句話說,1tPET/PVDC涂布膜的面積比1tPET/PVA涂布膜的面積少7042㎡;表面上PET/PVA涂布膜噸價比PET/PVDC涂布膜噸價高,實際上PET/PVA涂布膜的涂布費用比PET/PVDC涂布膜的涂布費用低。具體數據詳見表2。
表2 PET/PVA涂布膜與PET/PVDC涂布膜的價格比較
項目 | 噸價(元/t) | 克重(g/㎡) | 噸面積(㎡/t) | 平方單價(元/㎡) | 涂布費用(元/㎡) |
PET/PVDC | 21000 | 19.7 | 50761 | 0.41 | 0.20 |
PET/PVA | 23000 | 17.3 | 57803 | 0.40 | 0.18 |