不同材質(zhì)集裝袋的制造流程及其綜合性能比較

◎ 隨 賽，祝 婕，高 蘭

（鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450053）

集裝袋，俗稱噸袋，英文名稱FIBC（Flexible Intermediate Bulk Container），是一種附有吊帶、進(jìn)出貨口等副件的柔性集裝單元化容器，多以烯類聚合物為主體原料加工制造而成，因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化裝卸、物流作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。糧食采用集裝袋儲(chǔ)運(yùn)，不僅方便快捷，且可重復(fù)多次使用，克服了小包裝糧儲(chǔ)運(yùn)的各種缺點(diǎn)，大幅提高了糧食的裝卸及運(yùn)輸效率。然而，塑料編織袋在使用過程中易老化、難降解及有害化學(xué)物質(zhì)的不穩(wěn)定分解等正逐漸成為制約集裝袋持續(xù)發(fā)展的重要議題，同時(shí)糧食固有的散粒體屬性及生化特性也對(duì)集裝袋的定型性、透氣性以及安全性提出了更高的要求。本文擬通過對(duì)不同材質(zhì)集裝袋的對(duì)比分析研究，以期為糧食集裝袋篩選安全優(yōu)質(zhì)材料提供參考依據(jù)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)集裝袋行業(yè)的環(huán)?？沙掷m(xù)性發(fā)展指出參考性方向。

1 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用概況

歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)家或地區(qū)的集裝袋起步較早，無論是集裝袋的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、研究及測(cè)試水平都比較高，一直引導(dǎo)著世界集裝袋的發(fā)展潮流。1982年，世界最有影響力的歐洲集裝袋協(xié)會(huì)成立，這在很大程度上帶動(dòng)了歐洲乃至整個(gè)世界集裝袋行業(yè)的發(fā)展。這些發(fā)達(dá)國(guó)家集裝袋的年使用量基本上保持10%～15%的增長(zhǎng)速度，目前歐洲集裝袋年生產(chǎn)量已超過一億條，其60%用于裝運(yùn)水泥和化肥。同時(shí)，由于歐、美、日本等國(guó)家或地區(qū)工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展程度較高，集裝袋的裝卸、搬運(yùn)及倉(cāng)儲(chǔ)等配套設(shè)備也已經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)高的水平。因此，集裝袋在歐、美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用程度較高，使用較普遍。然而，在糧食的集裝單元化運(yùn)輸上，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家較多集中于糧食的集裝箱儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)上，集裝袋的應(yīng)用偏少[1]。

相較于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)集裝袋的生產(chǎn)應(yīng)用起步較晚，但隨著國(guó)家政策的導(dǎo)向激勵(lì)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定快速發(fā)展，我國(guó)集裝袋這些年實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。截至2011年底，全國(guó)塑料編織專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)達(dá)7 500余家，擁有圓織機(jī)30萬臺(tái)，2011年全國(guó)塑編制品產(chǎn)量達(dá)1 210萬t，其中集裝袋生產(chǎn)總量133萬t，約占11%?，F(xiàn)階段，我國(guó)集裝袋加工機(jī)械產(chǎn)量已躍居世界第一，集裝袋制品加工業(yè)也已位居世界第三。以集裝袋制品業(yè)為核心的“朝陽產(chǎn)業(yè)”規(guī)模正逐漸變大變強(qiáng)，成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)繁榮發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于食物、糧谷、醫(yī)藥、化工等粉狀、顆?；驂K狀物品的輸運(yùn)。

2 不同材質(zhì)集裝袋及其制造流程

現(xiàn)有集裝袋市場(chǎng)按集裝袋袋體材質(zhì)，大致可分為橡膠集裝袋、烯類聚合物集裝袋、帆布集裝袋、預(yù)應(yīng)力經(jīng)緯線紙集裝袋等。

2.1 橡膠集裝袋

橡膠制集裝袋是將具有優(yōu)良耐候性和耐磨性的合成橡膠或天然橡膠貼附于錦綸、維綸、滌綸等強(qiáng)力合成纖維織物上制造而成。其制造成型方法主要有硫化粘接成型法和室溫粘接成型法兩種方式。①硫化粘接成型法，是先將搭接端溶解組合成型后硫化處理，因此粘合處具有較強(qiáng)的粘合力。由于粘合力大，故可以減少橡膠的搭接面積，進(jìn)而減輕集裝袋的自重。但該工藝方法硫化效率低，加工成本較高。②室溫接著成型法，則先將橡膠基布硫化，后進(jìn)行基布的裁剪組合成型。由于硫化橡膠在溶劑中不溶解，故粘合處的粘合力相對(duì)較小，粘合面不均勻。不過，該方法硫化效率高，加工成本相對(duì)較低。

橡膠集裝袋采用天然橡膠或合成橡膠制成，耐磨耐候性好，使用壽命長(zhǎng)，但其加工工藝復(fù)雜、制造成本較高、透氣性較差；且硫化后的橡膠會(huì)隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，加速橡膠內(nèi)有害物質(zhì)的釋放，目前在糧食行業(yè)已較少采用[2]。

2.2 烯類聚合物集裝袋

烯類聚合物集裝袋，一般多是以聚氯乙烯、聚丙烯或聚乙烯為主要原料，經(jīng)擠出成膜、切割、拉絲，再經(jīng)織造、涂膜、裁剪、印刷、縫制而成。其生產(chǎn)制造工藝流程圖如圖1所示。

圖1 烯類聚合物集裝袋生產(chǎn)工藝流程圖

烯類聚合物集裝袋的原材料大多是熱塑性聚合物，故裁剪后的袋體在組合成型時(shí)不使用粘結(jié)劑，而采用高頻焊機(jī)將搭接部位熔化，使之粘合成一體，粘合工藝簡(jiǎn)單，作業(yè)時(shí)間短，加工費(fèi)用低[3]。

烯類聚合物集裝袋是目前市場(chǎng)上應(yīng)用最多的集裝袋，尤其是聚丙烯集裝袋。聚丙烯本身具有力學(xué)性能好、抗彎曲疲勞性強(qiáng)、耐酸、堿及化學(xué)藥品性能突出等優(yōu)點(diǎn)，由其織造的集裝袋同樣具有抗拉強(qiáng)度高、經(jīng)久耐用、安全性好、易回收重復(fù)利用等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于原糧、大米、面粉、醫(yī)藥粉等具有高質(zhì)量、高安全性要求的物品包裝運(yùn)輸。然而，該集裝袋也具有高溫剛性不足、低溫易發(fā)脆等劣勢(shì)。長(zhǎng)期陽光照射，易褪色老化，且使用環(huán)境溫度較低時(shí)，蠕變性大，不耐長(zhǎng)期載荷。同時(shí)，烯類集裝袋還具有所有塑料制品的一個(gè)通病：廢棄后不易腐化降解，對(duì)環(huán)境造成很大的污染[4]。

2.3 帆布集裝袋

集裝袋的帆布除由棉、麻等天然纖維作為原料外，一般多用維綸、聚丙烯、錦綸、滌綸等具有良好耐候性、耐磨性和拉伸強(qiáng)度大的合成纖維。這種集裝袋在制造工藝上比較簡(jiǎn)單，裁剪后用縫紉機(jī)縫制即可成型。帆布集裝袋與橡膠和烯類聚合物集裝袋相比，其最大特征是具有通氣性，雖然它亦可做防水處理，但其耐水壓性不如前兩種集裝袋。因此，它宜用于裝運(yùn)需要通氣的貨物。此外，帆布集裝袋縫紉針孔處應(yīng)力較集中，易發(fā)生破裂；縫紉線磨損后會(huì)發(fā)生連續(xù)脫線，修補(bǔ)較繁瑣，袋體本身較重。所以，該集裝袋耐用性相對(duì)較差，在散糧集裝輸運(yùn)方面正逐漸被淘汰[5]。

2.4 預(yù)應(yīng)力經(jīng)緯線紙集裝袋

預(yù)應(yīng)力經(jīng)緯紙就是將預(yù)應(yīng)力原理應(yīng)用于造紙，即造紙時(shí)把紙漿抄造在預(yù)先施加拉應(yīng)力而處于拉伸狀態(tài)的經(jīng)緯線上，依靠紙纖維的氫鍵結(jié)合力把經(jīng)緯線固定在紙中，撤銷拉應(yīng)力后，經(jīng)緯線收縮對(duì)紙纖維產(chǎn)生壓應(yīng)力，將其能量?jī)?chǔ)存在紙品中。紙的強(qiáng)度由紙中儲(chǔ)存的外加能量和經(jīng)緯線決定，紙漿纖維僅為填充輔助材料[6]。

預(yù)應(yīng)力經(jīng)緯線紙集裝袋的制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，即以抄造出的預(yù)應(yīng)力經(jīng)緯紙為基布，按客戶產(chǎn)品技術(shù)需求，經(jīng)裁剪、粘接或縫制，整修成集裝袋成品。其中可通過改變經(jīng)緯線的材質(zhì)、規(guī)格、密度及選用不同的紙漿來滿足預(yù)應(yīng)力經(jīng)緯紙集裝袋不同灌裝重量的需求。該集裝袋制造工藝流程便捷，環(huán)保性好，易降解，重量輕，可多次重復(fù)利用，對(duì)所裝貨物無污染，是糧食等食用物品集裝單元化運(yùn)輸急需的理想袋型?，F(xiàn)階段，該袋型的加工制造成本偏高，袋體及吊帶抗拉強(qiáng)度有待進(jìn)一步優(yōu)化提高[7]。

3 不同材質(zhì)集裝袋綜合性能比較

不同材質(zhì)的集裝袋其性能各有優(yōu)缺點(diǎn)，總體來說，烯類聚合物集裝袋加工成本較低，但聚合物內(nèi)部含有一定數(shù)量未能完全聚合的有毒物質(zhì)，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，有毒物質(zhì)易分解揮發(fā)；而預(yù)應(yīng)力經(jīng)緯線紙集裝袋環(huán)保、安全性能最優(yōu)，然耐磨、耐寒及防水性能有限[8]。下面就4類集裝袋的物理性能作一些比較分析，以期為糧食集裝袋選材提供參考，見表1。

表1 不同材質(zhì)集裝袋綜合性能對(duì)比表

4 結(jié)語

通過對(duì)以上不同材質(zhì)集裝袋的分析研究，可知每類集裝袋的材料性能各有特色。隨著《中國(guó)包裝工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年)》的發(fā)布，綠色包裝、安全包裝、智能包裝將成為包裝工業(yè)的“三大方向”。因此，尋求無污染、低碳環(huán)保、可重復(fù)利用的定型集裝單元，對(duì)實(shí)現(xiàn)糧食等食用物品的集裝單元化安全保質(zhì)運(yùn)輸將具有重要意義。相信，隨著國(guó)家政策的持續(xù)激勵(lì)以及我國(guó)集裝袋行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，低成本、優(yōu)質(zhì)環(huán)保的預(yù)應(yīng)力經(jīng)緯線紙集裝袋定能在糧食及食品行業(yè)迎來蓬勃發(fā)展的春天。

[1]劉德超.我國(guó)糧食包裝的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，16（4）：101-102.

[2]劉天蓉.利用預(yù)應(yīng)力原理造紙簡(jiǎn)介[J].紙和造紙，2012，31（10）：86.

[3]袁海弘.糧食集裝袋物流模式的應(yīng)用前景分析[J].糧食與飼料工業(yè)，2011（8）：11-13.

[4]時(shí) 凱.集裝袋防老化技術(shù)與配方評(píng)價(jià)[J].塑料包裝，2011，21（2）：18-22.

[5]陳晨偉.糧食貯運(yùn)集裝袋力學(xué)性能分析與研究[D].無錫：江南大學(xué)，2008.

[6]胡雪青.論集裝袋的發(fā)展趨勢(shì)[J].塑料包裝，2003（1）：41-42.

[7]李曉陽，高功東.集裝袋的生產(chǎn)制造知識(shí)介紹[J].塑料包裝，2001（2）：40-42，28.

[8]吳國(guó)榮.我國(guó)糧食包裝的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展[J].塑料包裝，1999（4）：11-15.