水溶性塑料包裝薄膜的研究與應用一
高科技水溶性塑料包裝薄膜作為一種新穎的包裝材料，在歐美、日本等國被廣泛用于水中使用產品的包裝，例如農藥、化肥、顏料、染料、清潔劑、水處理劑、礦物添加劑、洗滌劑、混凝土添加劑、攝影用化學試劑及園藝護理的化學試劑等，它的主要特點是：
1.環保安全、降解徹底（達10%），降解的最終產物是CO2和H2O，可徹底解決包裝廢棄物的處理并問題；
2.使用安全方便，避免使用者直接接觸被包裝物，適合對人體有害物品的包裝；
3.能準確計量、防止浪費；
4.力學性能好，可熱封，熱封強度較高；
5.具有防偽功能，可作為優質產品防偽的最佳武器，延長優質產品的壽命周期。
一、水溶性塑料包裝薄膜的生產工藝過程
高科技水溶性包裝薄膜主要以聚乙烯醇及淀粉為主要原料，添加各種助劑，如表面活性劑、增塑劑、防粘劑等等，其工藝與傳統的塑料薄膜成型工藝有所不同。它的工藝過程是：采用先將原料制成固含量為18%～20%的水溶性膠，再流涎涂布到鏡面不銹鋼帶上，經干燥成膜后從鋼帶上剝離，然后進行干燥室干燥至規定水分后，切邊收卷獲得成品膜。
其工藝流程如圖1所示：
刮刀計量 溫度控制
↓ ↓
水溶膠→過濾→流涎涂布→干燥至成膜───┐
切邊 │
↓ │
成品←收卷←繼續干燥至規定含水量←剝離←┘
↑
糾偏張力控制
圖1 工藝簡圖
二、高科技水溶性包裝薄膜的主要化學成分及其環保特性
1.化學成分
水溶性包裝薄膜的主要原料是低醇解度的聚乙烯醇及淀粉，其主要化學成分為C、H、O。
2.環保特性
高科技水溶性薄膜產品屬于綠色環保包裝材料，在歐美、日本等國均得到國家環保部門的認可。
目前國內外主要把生物耗氧量（BOD）及化學耗氧量（COD）作為環保指標。經過生物試驗表明，聚乙烯醇既無毒，也不會阻止微生物的生長繁殖，對廢處理和環保衛生沒有影響。
就降解機理而言，聚乙烯醇具有水和生物兩種降解特性，首先溶于水形成膠液滲入土壤中，增加土壤的團粘性、透氣性和保水性，特別適合于沙土改造。
三、高科技水溶性包裝薄膜的主要性能
1.含水量
成卷的水溶性薄膜一般用PE塑料包裝以保持其特定的含水量不變。當水溶性薄膜從PE包裝中取出后，本身的含水量隨環境溫度發生變化，其性能也隨之有所變化，直到平衡。
表1 水溶性包裝薄膜的平衡水分
2.防靜電性
水溶性膜是一種防靜電薄膜，與其它塑料薄膜不同，具有良好的防靜電性，在使用水溶解性薄膜包裝產品過程中，不會因為靜電而引起其可塑性降低及靜電附塵。
3.水分及氣體透過率
水溶性膜對水分及氨氣具有較強制透過性、但對氧氣、氮氣、氫氣及二氧化碳具有良好的阻隔性。這些特點，使其可以守好保持被包裝產品的成分及本身氣味。
4.熱封性
水溶性包裝薄膜具有良好的熱封性，適合于電阻熱封，高頻熱封，熱封強度與溫濕度、壓力、時間等條件有關，一般為100～200g/cm。
5.力學性能
水溶性包裝薄膜的力學性能如表2表示。
表2 水溶性包裝薄膜的力學性能（溫度20℃）
6.印刷性能
水溶性薄膜可以用普通的印刷方法進行清晰和順利的印刷，印刷性能良好。
7.耐油性及耐化學藥品性
水溶性包裝薄膜具有良好的耐油性（植物油、動物油、礦物油），耐脂肪性、耐有機溶劑和碳水化合物等。但強堿、強酸、氯自由基及其它可與PVA發生化學反應的物質（如硼砂、硼酸、某些染料等），這類物質建議不用水溶性薄膜包裝。
8.水溶性
水溶性薄膜的水溶性與其厚度和溫度有關，以25μm厚薄膜為例，其有關數據如下：
表3 水溶性薄膜水溶性數據（25μm）
四、高科技水溶性包裝薄膜的應用前景
水溶性薄膜用途廣泛，市場十分廣闊，并具有環保特性，因此已受到世界各發達國家廣泛重視。例如，日本、美國和法國等已大批量生產銷售此類產品。其用戶也是一些著名的大公司，例如Bayet（拜耳）、Henkel（漢高）、Shell（殼牌）、Agr.Eva（艾格福）等大公司都已開始使用水溶性薄膜包裝其產品。
在國內，水溶性薄膜市場正在興起，就國內市場而言，據有關資料統計，目前每年需要包裝薄膜占塑料制品的20%，約達30.9萬噸，即便按占有市場5%計，則每年需求量也達1.5萬噸。其主要應用有以下幾個方面：
1.用于水中使用產品的包裝，例如農藥、化肥、顏料、染料、清潔劑、水處理劑、礦物添加劑、洗滌劑、混凝土添加劑、攝影用化學試劑及園藝護理的化學試劑等；
2.水轉移印刷，用于陶瓷、電器外殼異型面的商標及圖案轉��；
3.高溫水溶膜（40℃以下不溶），可用于服裝及紡織品包裝，食品保鮮膜等，尤其是出口產品的包裝；
4.用于種子袋、農用育苗、刺繡等。
此外，水溶性薄膜的主要原料是聚乙烯醇，我國是原料生產大國，這對高科技溶水性包裝薄膜的應用前景的市場開發極為有利，且隨著社會的發展和進步，人們越來越注意保持我們賴以生存的環境，尤其是我國即將與國際發達國家接軌，對包裝環保要求日益提高，因而水溶性薄膜在我國的應用前景一定十分廣闊。
五、今后的研究課題
水溶性包裝薄膜作為一種新型綠色包裝材料，在國內的研究應用剛剛開始，在國外也只有15年的發展歷史，因而有很多課題有待研究開發，具體有以下幾個方面：
1.水溶膜生產的質量控制方法研究
由于水溶膜生產工藝獨特，生產中會產生各種各樣的缺陷，如氣泡、厚度不均、厚邊、“魚眼”、穿孔、皺紋、“火山口”等等，其成因非常復雜，這些缺陷的產生直接影響水溶膜的應用，因而，有必要進行深入的研究。
2.各組分對水溶性包裝薄膜影響及作用機理的研究
水溶膜的各種物理、化學等性能是由其各組分綜合作用的結果，深入研究探討各組分對水溶性包裝薄膜影響及作用機理，對提高水溶膜生產的質量、滿足用戶要求以及開發新型水溶膜都具有重要的意義。
3.水溶膜生產率的改進、提高
目前，已開發的水溶膜生產設備生產速度為4～5米/分鐘，國外同類設備在7米/分鐘左右，與傳統工藝方法生產非水溶膜設備相比，生產率顯然很低，這是水溶膜成本較高的一個重要原因。如何提高水溶膜的生產率將是今后一項重要的研究課題。
4.新型水溶膜的開發與水溶膜應用新領域的開拓