前 言
PVA薄膜的生产方法有溶液流涎法、加水熔融挤出法、无水熔融挤出法、加水熔融挤出吹塑法、连续双轴取向法以及干法挤出吹塑法等多种。应用范围最广现在主要为溶液流涎法(湿法)和挤出吹膜法(湿法、干法)。这几种工艺均脱胎于传统塑料膜生产。由于PVA系水溶性物质，制膜工艺条件有别于热塑性塑料，所以上述两种工艺直接应用于生产PVA膜。但还存在许多技术性问题，随之也产生一些经济性问题，如质量不易控制、效率低、能源消耗高、占地面积大、设备投资较高等。因此，研究改进这两类工艺技术与装备，使之更加适用PVA膜生产，是国内外业界的研发重点。
钢带流涎法
钢带流涎成型法(Tapecasting)也称刮刀成型法(doctorblading或knifecoating)，是一-种重要的涂布成型方法。流涎成型技术广泛用于造纸、塑料和涂料电子产品生产等行业，它是水溶性薄膜生产的支柱技术。该工艺是由GlennN.Howatt于1947年第一次提出并于1952年获得专利。通常流涎成型的具体工艺是：首先把原料、助剂和溶剂在反应釜用超声或机械搅拌混合- -段时间， 待均匀后加入脱膜剂、增塑剂和其他功能助剂进行混合，得到分散良好、稳定的胶液。然后放入保温釜中保温消泡，成型时胶液从保温釜中下部通过管道流至载带之上，通过载带和刮刀的相对移动形成素坯膜层。素坯膜层和载带一起进入烘干室，溶剂蒸发，强度和韧性的成品膜。水溶胶液主要由PVA、水、脱膜剂、增塑剂和其他功能助剂等五个主要部分组成，他们在胶液中的功能和作用各不相同，而且相互影响。流涎法工艺流程相对简单，但产品质量不易控制，出膜率低，能耗高，设备投资较大。
本实验研究的PVA薄膜主要以聚乙烯醇为主要原料，添加各种助剂，其工艺与传统的塑料薄膜成型工艺有所不同。它的工艺过程是:采用先将原料配制成一定浓度的水溶性胶，流涎涂布到镜面不锈钢带上，然后进入干燥室干燥然后进入干燥室干燥至规定水分后钢带上剥离，最后切边收卷获得成品膜。目前，国产流涎法制膜设备基本技术参数如下:薄膜厚度为0.02~0.2 mm，幅宽≤2000mm；生产速度为2~ 5 m/min。
其工艺流程如图2所示。
滚筒法制膜
滚筒法制膜是指胶料由辊式涂料器涂布在旋转的干燥滚筒上，被涂布的原液在滚筒上蒸发水分,成为干燥薄膜的方法。滚简流涎法与钢带流涎法最本质的区别就是涂布工艺，滚简流涎法是通过滚简的不断滚动实现胶料的连续涂布。这种制膜方法是将水溶性聚乙烯醇溶解制成稀溶液，作为制膜原液，为了调整其加工性能,在原液中可以添加相应的增塑剂。普通聚乙烯醇薄膜所用的增塑剂主要有乙二醇、甘油、低分子量的聚乙二醇等。另外也可混入或涂布着色剂、脱膜剂等。该制膜原液由辊式涂料器涂布在旋转的干燥滚筒或皮带上。被涂布的原液在滚筒或皮带上蒸发水分，成为干燥的薄膜。
如图1-4所示，滚筒流涎生产线主要包括控制系统、制胶系统、流涎涂布系统、加热系统。流涎涂布系统主要指大滚筒、保温水箱和胶槽，以及带动滚筒的电机和减速机。加热系统包括加热油箱、控温装置、传感器和循环系统组成。滚筒法制膜成膜效率高，但因其能耗高、生产速率缓慢等问题，在国内并没有实现大规模的工业化生产。
湿法挤出吹塑法
吹塑法生产PVA塑料包装薄膜主要以聚乙烯醇为基质，添加水及其它助剂通过挤出吹塑机吹塑成膜。其工艺流程如图1-5所示。
聚乙烯醇熔点为220C~240C， 由于在160?C开始脱水醚化，200C开始分解；因此，直接挤出熔融吹膜，在工艺上难以实现，一般采用含水量40%~ 50%的聚乙烯醇树脂用于挤出吹塑制膜。挤出吹膜法在产品质量，生产效率等方面较流涎法都有明显改善，但是PVA须进行改性处理，经过前期造粒，增加了工序和辅料添加量，整个生产过程中树脂及薄膜要反复多次加热，还需要保持膜中15-35%的含水率，工艺过程复杂，技术难度大，能耗高，而且薄膜成型、拉伸、定型同时进行，所得薄膜强度不高。
干法挤出吹塑法
将PVA真空干燥24h后与塑化改性剂、成膜剂按一定配比在高速混合机内混合均匀,然后采用经改径的Brabender225型单螺杆挤出机挤出造粒，再经脱泡吹膜，定型处理即得产品8。工艺流程图如图4。
干法挤出吹塑法不仅保留了PVA的水溶性、阻透性和生物降解性等优异性能,相对于湿法和流涎法加工技术，还具有工艺简单、能耗低、效率高、投资省等优点5。同时，PVA干法粒料可用于生产多层共挤复合薄膜及注塑中空成型容器。该技术具有创新性，填补了国内在PVA熔融加工技术上的空白，拓宽了PVA树脂的应用领域，具有良好的市场前景。近年来，挤出吹塑法在国外已经实现工业化生产。
在国内，PVA的干法挤出加工技术一直是塑料加工业多年未解决的技术难题之一。我国市场对PVA薄膜需求量大，绝大部分依赖从国外高价进口。这几种方法由于工艺流程差别较大，各自有着不同的特点。溶液流涎法工艺流程相对简单，但产品质量不易控制，出膜率低，能耗高，设备投资较大;而挤出吹膜法在产品质量、生产效率等方面，比流涎法有明显改善。但挤出吹膜法中PVA须进行改性处理，经过前期造粒，增加了工序和辅料添加量，整个生产过程中树脂及薄膜要反复多次加热，还需要保持膜中15%~ 35%的含水率，工艺过程复杂，技术难度大，能耗高；而且薄膜成型、拉伸、定型同时进行，分子链难以移动，取向程度差，所得薄膜强度不高，未能充分发挥出PVA树脂固有特性。由于挤出吹膜法现在仍然存在不少未攻克的难题，不能实现工业化生产，因此目前国内主要是采用溶液流涎法。
来源 | 薄膜界
编辑 | 李 静 王惠子
校审| 严江兵 胡治进
监 审| 马小丽
主办单位 |太湖县投资促进（招商）中心
运营单位 | 太湖县融媒体中心
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