Kunststoffe auf Stärkebasis
Kunststoffe auf Stärkebasis verwenden chemische Reaktionen, um Stärke chemisch zu modifizieren, um die Hydroxylgruppen der Stärke zu reduzieren und ihre ursprüngliche Struktur zu verändern, wodurch die entsprechenden Eigenschaften der Stärke verändert und die ursprüngliche Stärke in eine thermoplastische Stärke umgewandelt wird.
Chinesischer Name
Kunststoffe auf Stärkebasis
Feld
Chemische Herstellung
Industrie
Industrielle Fertigung
Anwendungsfeld
Kunststoffherstellung
Inhaltsverzeichnis
1 R&Ampere; D Hintergrund
2 Verfahrensprinzip
3 Entwicklungsstand
4 Produktvorteile
5 Zertifizierungssystem
6 Bewerbungsperspektiven
1 R&Ampere; D Hintergrund
Stärke ist ein natürliches Polymer, dessen Ausbeute auf der Erde nur von Cellulose übertroffen wird. Es ist reich an Quellen, erneuerbar und preiswert. Durch Modifizierung und Plastifizierung lassen sich daraus stärkebasierte Kunststoffe herstellen. Als wichtige Kategorie biobasierter Materialien haben stärkebasierte Kunststoffe erfolgreich die industrielle Produktion und Anwendung realisiert. Stärkebasierter Kunststoff ist eine Art Kunststoffprodukt aus Stärke als Hauptrohstoff, das modifiziert und plastifiziert und dann mit anderen Polymeren vermischt wird. Es ist eine Art Biokunststoff. Stärkebasierte Biokunststoffe lassen sich in zwei Kategorien einteilen: biobasierte Kunststoffe und biologisch abbaubare Kunststoffe.
Biologisch abbaubarer Kunststoff auf Stärkebasis ist im Allgemeinen eine Mischung aus modifizierter Stärke und biologisch abbaubarem Polyester (wie PLA/PBAT/PBS/PHA/PPC usw.). Es kann vollständig biologisch abbaubar, kompostierbar, umweltfreundlich und für Abfallkompost, Deponie und andere Behandlungsmethoden geeignet sein. Biobasierte Kunststoffe auf Stärkebasis sind in der Regel eine Mischung aus modifizierter Stärke und Polyolefinen (wie PP/PE/PS etc.). Seine Bedeutung für den Umweltschutz liegt in der Reduzierung des Einsatzes petrochemischer Ressourcen und in der Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes, und der Abfall ist für die Verbrennung geeignet. Beide Materialien können herkömmliche Kunststoffe auf Erdölbasis ersetzen und werden häufig in Kunststoffverpackungsmaterialien, stoßfesten Materialien, Kunststofffolien und Plastiktüten, Einweggeschirr, Lebensmittelbehältern, Spielzeug usw. verwendet.
2 Verfahrensprinzip
Stärke ist eine Art natürliches hochmolekulares Polymer. Sein Molekül enthält viele Hydroxylgruppen (die Molekülstruktur ist II und III). Daher ist die Wechselwirkungskraft zwischen Stärkemakromolekülen sehr stark, was es schwierig macht, native Stärke in der Schmelze zu verarbeiten, und es findet eine Copolymerisation mit anderen Polymeren statt. Auch die Verträglichkeit mit anderen Polymeren beim Mischen ist schlecht. Diese Hydroxylgruppen können jedoch chemische Reaktionen wie Veresterung, Veretherung, Pfropfung und Vernetzung eingehen. Verwenden dieser chemischen Reaktionen, um Stärke chemisch zu modifizieren, die Hydroxylgruppen der Stärke zu reduzieren, ihre ursprüngliche Struktur zu ändern, wodurch die entsprechenden Eigenschaften der Stärke verändert werden, und die ursprüngliche Stärke in thermoplastische Stärke umzuwandeln.
1. Veresterungs-, Umesterungs- oder Veretherungsreaktion
Um die Hydrophilie von Stärke in Hydrophobie zu ändern, werden die Hydroxylgruppen am Stärkemolekül verestert und mit Fettsäuren, Fettsäureestern etc. zu Stärkeestern umgeestert.
2. Vernetzungsreaktion
Um die Festigkeit und Hitzebeständigkeit von Stärkematerialien zu verbessern, wird die Stärke mit Verbindungen mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen (wie mehrbasigen Säuren usw.) vernetzt, so dass die Stärke entsprechend vernetzt wird.
3. Unabhängige Innovation von Blending und Co-Gathering
Die meisten Stärkekunststoffe werden durch Füllen und Mischen von Stärke mit anderen Polymermaterialien hergestellt. Die so erhaltenen Produkte weisen eine schlechte Verträglichkeit und geringe Festigkeit auf und ihr Anwendungsbereich ist begrenzt. Bei den Kunststoffen auf Stärkebasis wird die Stärke im Stärkemodifizierungsverfahren copolymerisiert, um Pfropfcopolymere von Stärke und anderen Polymeren zu erhalten, wodurch die Verträglichkeit von Stärke mit anderen Polymermaterialien verbessert wird. Durch chemische Modifikation wurden drei Modifikationen von Stärke realisiert: Hydrophilie wird zu Hydrophobizität; Hitzeempfindlichkeit geändert in Temperaturbeständigkeit; Härte und Sprödigkeit gingen in Plastizität über. Diese Modifikation löst das weltweite Problem der Stärkemodifikation und legt eine gute Grundlage für die Weiterverarbeitung.
3 Entwicklungsstand
Biokunststoffe auf Stärkebasis haben eine 30-jährige Forschungs- und Entwicklungsgeschichte. Es ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff mit der längsten Forschungs- und Entwicklungsgeschichte, der ausgereiftesten Technologie, dem größten Industrialisierungsmaßstab und dem höchsten Marktanteil. In den frühen 1980er Jahren erregten die Erforschung und Entwicklung von Masterbatches aus modifizierter Stärke und abbaubaren Kunststofflegierungen, die vollständig biologisch abbaubare oder lösliche Kunststoffe sein können, sowie das Mischen von Stärke und biologisch abbaubaren Harzen Aufmerksamkeit. Unter ihnen ist das erfolgreichste"MaterBi" von Novamont, Italien. Es ist eine Polymer-Kunststoff-Legierung mit interpenetrierender Netzwerkstruktur, die aus einer Mischung aus modifizierter Stärke und modifiziertem Polyvinylalkohol besteht. Es hat gute Verarbeitungseigenschaften, sekundäre Verarbeitungseigenschaften und mechanische Eigenschaften. Leistung und ausgezeichnete biologische Abbaubarkeit. Außerdem ist das"Vinex" entwickelt von Air Product&Verstärker; Chemical in den Vereinigten Staaten ist ein Harz auf Basis von Polyvinylalkohol mit einem niedrigen Polymerisationsgrad. Es weist auch Wasserlöslichkeit, thermoplastische Verarbeitbarkeit und biologische Abbaubarkeit auf und hat in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit erregt.
In den letzten Jahren haben verschiedene Länder ihren Forschungsschwerpunkt generell auf Kunststoffe mit möglichst hohem Stärkegehalt verlagert und einige vollständig abbaubare Materialien mit hervorragender Leistung entwickelt und sogar reine Stärkeprodukte ohne synthetische Polymere, also thermoplastische Stärke, erhalten. Das"Novon" biologisch abbaubares Material, das von der Warner-Lambert Company der Vereinigten Staaten hergestellt wird, hat einen Stärkegehalt von mehr als 90 %; die Japanese Corn Company und das Michigan Production Technology Research Institute haben gemeinsam ein Material mit hohem Stärkegehalt entwickelt, das die Vorteile einer starken Wasserbeständigkeit hat. Darüber hinaus hat Japan's Sumitomo Corporation, Italien's Ferrizz Corporation usw. behauptete auch, alle Stärkekunststoffe mit einem Stärkegehalt von 90 % erfolgreich untersucht zu haben. Forschungseinrichtungen wie das deutsche Batekke-Forschungsinstitut, die Warner-Lambert Company aus den USA und die Schweizer Universität haben große Fortschritte bei der Umwandlung von Stärke in thermoplastische Stärke zur Herstellung biologisch abbaubarer Kunststoffe gemacht. Das australische National Food Processing and Packaging Science Center hat einen ganzen Stärkethermoplast auf den Markt gebracht, der eine gute Fließfähigkeit, Duktilität, Entformbarkeit, Weichheit, Transparenz, hohe Festigkeit und kontrollierbare Abbaurate aufweist. Es kann zur Herstellung von Agrarfolien und Lebensmitteln verwendet werden. Verpackungsfolie und andere Produkte.
Chinas Stärkekunststoffe wurden Ende der 1980er Jahre erstmals vom Institut für Angewandte Chemie der Jiangxi Academy of Sciences entwickelt. Laut unvollständiger Statistik beteiligen sich mehr als 60 Universitäten, Forschungsinstitute und Unternehmen an der Forschung. mein Land verringert nach und nach den Abstand zu ausländischen Industrieländern bei der Forschung und Entwicklung von stärkebasierten Kunststoffen. Gegenwärtig sind die wichtigsten inländischen Hersteller von Materialien und Produkten auf Stärkebasis und ihr derzeitiger Status: Wuhan Huali produziert 40.000 Tonnen pro Jahr und bereitet den Bau einer Produktionslinie mit einer Jahresproduktion von 60.000 Tonnen vor; Shenzhen Hongcai 15.000 Tonnen/Jahr; Suzhou Hanfeng 10.000 Tonnen/Jahr; Zhejiang Tianhe 10.000 Tonnen/Jahr; Zhejiang Huafa 10.000 Tonnen/Jahr; Shandong Bicacheng 10.000 Tonnen/Jahr; weitere Produktionsfirmen sind Nanjing Biaoge und Changzhou Longjun.
Die Stärke wird durch chemische Verfahren modifiziert und plastifiziert, und die erhaltene modifizierte Stärke weist drei Eigenschaften auf: 1. Hydrophobie. Die Stärke ist nach chemischer Modifizierung vollständig hydrophob und der Feuchtigkeitsgehalt beträgt<1%, was="" eine="" gute="" verträglichkeit="" mit="" anderen="" synthetischen="" polymermaterialien="" aufweist.="" 2.="" temperaturbeständigkeit.="" modifizierte="" stärke="" kann="" während="" der="" thermoplastischen="" verarbeitung="" einer="" hohen="" temperatur="" von="" 230="" °c="" standhalten,="" ohne="" zu="" vergilben="" oder="" sich="" zu="" zersetzen.="" 3.="" thermoplastizität.="" modifizierte="" stärke="" kann="" auf="" kunststoffverarbeitungsanlagen="" thermoplastisch="" verarbeitet="" werden.="" die="" vom="" unternehmen="" hergestellten="" stärkebasierten="" kunststoffe="" sind="" in="" zwei="" serien="" unterteilt:="" biobasiert="" und="" biologisch="" abbaubar.="" nach="" unterschiedlichen="" verarbeitungstechniken="" werden="" sie="" in="" blasfolienmaterialien,="" spritzgussmaterialien,="" plattenmaterialien="" und="" schaumstoffe="" unterteilt.="" sie="" können="" gewöhnliche="" petrochemische="" kunststoffe="" ersetzen="" und="" sind="" weit="" verbreitet="" in="" der="" industrie,="" medizin,="" lebensmittel-,="" elektrogeräte-="" und="" anderen="" produktverpackungen="" und="" geschirr,="" küchenutensilien,="" spielzeug="" und="" blumenpflanzen="" und="" anderen="" bereichen="" eingesetzt.="" auf="" diese="" weise="" werden="" große="" mengen="" an="" erdölressourcen="" eingespart,="" der="" kohlendioxidausstoß="" reduziert="" und="" die="" schadlose="" entsorgung="" von="" müll="" realisiert.="" es="" ist="" auch="" förderlich="" für="" die="" förderung="" der="" landwirtschaftlichen="" entwicklung="" und="" der="" landwirte'="" einkommen="" und="" förderung="" der="" kräftigen="" entwicklung="" der="">1%,>
Am 12. Juli 2018 wurde berichtet, dass Yu Long zum ersten Mal weltweit erfolgreich ein vollständig biologisch abbaubares Stärkematerial entwickelt und industrialisiert hat.
4 Produktvorteile
Im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffprodukten zeigen sich die Vorteile von stärkebasierten Materialien und Produkten in folgenden Aspekten:
⑴Ähnliche Leistung: Es hat die gleiche oder eine ähnliche Leistung wie herkömmliche Kunststoffprodukte der gleichen Art;
⑵Umweltschutz: Biobasierte Kunststoffe und Produkte auf Stärkebasis haben die Vorteile, Erdölressourcen zu schonen und den Kohlendioxidausstoß zu reduzieren; Biologisch abbaubare Kunststoffe und Produkte auf Stärkebasis haben den Vorteil, dass sie vollständig biologisch abbaubar und kompostierbar sind und eine unbedenkliche Behandlung von Müll ermöglichen;
⑶Sicherheit: Materialien und Produkte auf Stärkebasis enthalten keine giftigen und schädlichen Substanzen wie Weichmacher, Bisphenol A und Schwermetalle. Materialien in Lebensmittelqualität erfüllen die Anforderungen der einschlägigen in- und ausländischen Kunststoffnormen für Lebensmittelqualität;
⑷Produktionsprozess: Während des Produktionsprozesses werden keine drei Abfälle abgegeben und die Umwelt wird nicht neu belastet;
⑸Kosten: Biobasierte Kunststoffmaterialien und -produkte auf Stärkebasis sind die gleichen wie bei herkömmlichen Erdölkunststoffprodukten, und die Kosten für vollständig biologisch abbaubare Materialien und Produkte auf Stärkebasis sind etwa doppelt so hoch wie die von herkömmlichen Erdölkunststoffen.
5 Zertifizierungssystem
In den letzten Jahren wurde die Umweltleistung biobasierter Produkte nach und nach im In- und Ausland anerkannt, was die Anwendungsfelder biobasierter Materialien stark erweitert hat. Der Biokohlenstoffgehalt biobasierter Materialien ist ein wichtiges Merkmal, das sie von gewöhnlichen Kunststoffen unterscheidet. Die Definition des Biokohlenstoffgehalts ist der Prozentsatz von Biokohlenstoff im Produkt zu organischem Kohlenstoff (einschließlich Biokohlenstoff und fossilem Kohlenstoff). Da Pflanzenkohle neuer Kohlenstoff ist, belastet sie die Umwelt nicht und hat daher eine sehr gute Umweltschutzwirkung. Zu den Teststandards für den Biokohlenstoffgehalt gehören die US-amerikanische ASTM D6866-08: Die Testmethode zur Bestimmung des biologischen Gehalts von Feststoff-, Flüssigkeits- und Gasproben durch Radiokohlenstoffanalyse und die chinesische GB/T29649-2013 zur Bestimmung des biobasierten Materialgehalts Szintillationszähler-Methode. Da moderne Organismen alle die gleiche Menge an Radiokohlenstoff-Elementen enthalten, besteht das Prinzip von ASTM D6866 darin, diese Eigenschaft von Organismen zu verwenden, um den biobasierten Gehalt von Proben in jedem Zustand zu messen; Mit dieser Messmethode können beliebige biobasierte Produkte und Organismen bestimmt werden. Der genaue Anteil an biobasierten oder erneuerbaren Stoffen, die in dem gemischtbasierten Produkt enthalten sind.
2009 hat Vincotte, eine maßgebliche Zertifizierungsstelle in Belgien, die weltweit erste Charge von OK Biobased Star-zertifizierten Produktzertifizierungen ausgestellt, die den Biokohlenstoffgehalt von biobasierten Materialien zertifiziert und auch eine zuverlässige Produktqualität für die biobasierten bio Materialien Markt. Bewertungen von Drittanbietern. OK-Biobased ist Belgiens Umweltzeichen' für biobasierte kohlenstoffarme Produkte. Nach Erhalt der Zertifizierung können Hersteller biobasierter Kunststoffe ihre Etiketten auf der Außenverpackung oder den Produkten anbringen, um gewöhnliche petrochemische Produkte zu unterscheiden. Es definiert biobasierte Materialien basierend auf dem Gehalt an Bio-Kohlenstoff und verwendet den Prozentsatz des Bio-Kohlenstoff-Gehalts und den Gesamt-Kohlenstoff-Gehalt zur Bewertung. Sein Standard ist ASTM D6866, der die Materialien durch Sterne unterscheidet, und ist das maßgebliche Zertifizierungszeichen der EU&für biobasierte Materialien. Das Logo von OK Biobased verwendet Sternchen, um die Umweltqualität des Produkts zu kennzeichnen. Ein zertifiziertes Produkt erhält ein 1-Stern-Zeichen, um zu beweisen, dass sein Produkt 20-40% Biokohlenstoff, 2-Sterne 40%-60%, 3-Sterne 60%-80% und 4-Sterne Biokohlenstoffgehalt von mehr enthält als 80% Produkt. Vincotte's OK Biobased-Zertifizierung soll Unternehmen oder Händlern dabei helfen, die Wettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Produkte auf dem Markt zu verbessern und Verbrauchern zu helfen, umweltfreundlichere Produkte besser zu wählen.
Um die Entwicklung biobasierter Materialien und Produkte zu fördern, hat das Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten ein biologisches Prioritätsprogramm eingeführt. Der Plan sieht zwei Verfahren vor, eines ist ein Prioritätsplan für das öffentliche Beschaffungswesen und ein freiwilliger Kennzeichnungsplan für Verbraucher. Ersteres wurde 2002 gegründet, um die Entwicklung biobasierter Produkte zu fördern, während letzteres 2008 auf den Markt kam. Ziel des Biofirst-Programms ist es, den Konsum von Biomasseprodukten in den Vereinigten Staaten zu fördern. Bundesbehörden und deren Auftragnehmer kaufen vorrangig Produkte mit dem höchsten Biomasseanteil. Wenn das Produkt die Mindeststandards für biobasierte Inhalte in der biobasierten Produktliste des US-Landwirtschaftsministeriums&erfüllt, kann jede Fabrik und jeder Händler an diesem Programm teilnehmen, und das von der Agentur ausgestellte Prüfzeichen kann auf der Produktverpackung angebracht werden.
Zu den internationalen Zertifizierungen für biologisch abbaubare Kunststoffe gehören die belgische OK Compost-Zertifizierung, die deutsche kompostierbare Zertifizierung und die US-BPI-Zertifizierung.
OK Compost ist eine kompostierbare Zertifizierung mit dem Namen"OK Compost" ausgestellt von der belgischen Zertifizierungsstelle AIB-Vincotte Group nach Prüfung gemäß den Prüfnormen EN13432 oder ASTM D6400 für biologisch abbaubare Materialien. Der Zweck der OK Compost-Zertifizierung besteht darin, Unternehmen oder Händlern zu helfen, die Wettbewerbsfähigkeit vollständig abbaubarer Produkte auf dem Markt zu verbessern und Verbrauchern zu helfen, umweltfreundlichere Produkte besser auszuwählen.
Die kompostierbare Zertifizierung ist eine Zertifizierung für biologisch abbaubare Produkte, die von DIN CERTCO, einer gemeinsamen Zertifizierungsstelle des TÜV Rheinland und des Deutschen Instituts für Normun (DIN), ins Leben gerufen wurde. Das Prüfzeichen ist das"Aussaat" Kennzeichen. Die kompostierbare Zertifizierung kann Käufern bei der Auswahl von Produkten mit strenger Qualität, Sicherheit und Umweltschutz von vielen Lieferanten und Herstellern helfen. Gleichzeitig weisen Produkte mit dem Compostable-Logo darauf hin, dass sie den Test und die Bewertung einer maßgeblichen Drittorganisation erfolgreich bestanden haben, was zur Verbesserung der Kunden beiträgt' Vertrauen beim Kauf und die effektive Förderung des Produktverkaufs Darüber hinaus können die entsprechenden Informationen des Inhabers auf der offiziellen DIN CERTCO-Website abgefragt werden, um Missbrauch oder Fälschung des Zeichens zu verhindern.
BPI ist die Abkürzung für Biodegradable Products Institute (Degradable Products Association). Durch ein innovatives kompostierbares Kennzeichnungsprogramm informiert BPI Hersteller, Gesetzgeber und Verbraucher über wissenschaftliche Standards für abbaubare Materialien. Gleichzeitig wird durch eine Reihe von Verfahren sichergestellt, dass die entsprechenden Produkte die Anforderungen der Normen für abbaubare Materialien erfüllen.
Die ersten chinesischen Unternehmen in Wuhan Huali Environmental Protection, die die OK-Biobased-Zertifizierung erhalten haben, haben die 4-Sterne-Zertifizierung für biobasierte Produkte erhalten. Gleichzeitig haben die biologisch abbaubaren Materialien des Unternehmens&die Zertifizierung OK Compost und Compostable erhalten.
6 Bewerbungsperspektiven
Mit der allmählichen Verschiebung der Verbraucherpräferenz für Kunststoffprodukte werden erneuerbare, umweltfreundliche Materialien auf dem Markt immer beliebter. Betroffen davon ist die Nachfrage nach biobasierten Kunststoffen gestiegen. Mit der Betonung von Biokunststoffen durch die Regierungen wird der Gesamtwert der weltweiten Nachfrage nach Biokunststoffen voraussichtlich auf 5,9 Milliarden US-Dollar im Jahr 2020 steigen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 20 % entspricht.
Vor kurzem hat das französische Parlament Gesetze zur Energiewende und zu grünem Wachstum verabschiedet. Neben der Reduzierung des Anteils der Kernenergie in der französischen Energiestruktur enthält das neue Gesetz auch Gesetzesvorschläge zu erneuerbaren Energien und Kunststoffverpackungen. Beispielsweise werden erneuerbare Energien bis 2030 um 40 % zunehmen und die Kohlendioxidemissionen bis 2030 um 40 % gesenkt werden; Leichte Verpackungsbeutel für Obst- und Gemüseverpackungen müssen ab dem 1. Januar 2017 aus biobasierten Materialien bestehen; Darüber hinaus werden zeitgleich auch Kunststoffverpackungen für Werbesendungen mit den gleichen Standards umgesetzt. Die neueste Gesetzgebung der französischen Regierung verlangt, dass Einweggeschirr wie Geschirr, Tassen und Gabeln aus biobasierten Rohstoffen statt aus erdölbasierten Rohstoffen hergestellt werden müssen.
Ein Marktanalyst von RnR Market Research hat kürzlich prognostiziert, dass die weltweite Nachfrage nach biobasierten Kunststoffen in den nächsten vier Jahren mit einer jährlichen Wachstumsrate von 19% steigen und 2017 950.000 Tonnen erreichen wird. Europa ist die Welt's größter Verbrauchermarkt für biobasierte Kunststoffe. Im Jahr 2012 machte der Einsatz biobasierter Kunststoffe in dieser Region mehr als die Hälfte des weltweiten Gesamtverbrauchs aus. Der Umfragebericht zeigt, dass Verbraucher in europäischen Ländern im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffen eher dazu neigen, sich für neue biobasierte Kunststoffprodukte zu entscheiden. Daher wird erwartet, dass die Region weiterhin die Rangliste des biobasierten Kunststoffverbrauchs anführt. Typisch werden Stärke-basierte Kunststoffe und Polymilchsäure auch in den nächsten Jahren die am meisten nachgefragten biobasierten Kunststoffe sein und ihr Marktverbrauch mehr als 60 % des Gesamtverbrauchs ausmachen. Laut RnR Market Research haben verschiedene Länder in den letzten Jahren sukzessive Kunststoffbeschränkungen eingeführt und die Überwachung der Verwendung traditioneller Kunststoffe kontinuierlich verstärkt, was dazu beiträgt, den Nachfragetrend nach biobasierten Kunststoffen, insbesondere stärkebasierten Kunststoffen, weiter zu beschleunigen.
Wir bieten patentierte, vollständig biologisch abbaubare Folien und PVA-Beutel an. Alle Produkte werden mit Gießanlagen hergestellt. Es unterscheidet sich von herkömmlichen Blasformprodukten, alle Blasformprodukte sind nicht vollständig biologisch abbaubar. Wir können PVA-Folien und -Taschen in Volltransparent und verschiedenen Farben herstellen. und die PVA-Folie ist glatter als die traditionellen Blasformprodukte.
Wir bieten auch vollständig biologisch abbaubare Folien und Beutel aus organischem Material mit patentiertem Rohstoff- und Herstellungsverfahren an.
Für weitere PVA-Folien- und Taschenprodukte besuchen Sie uns bitte:
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