原创《不同材质集装袋的制造流程与其综合性能比较》
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摘 要：本文以粮食的安全保质运输为切入点,通过对现有不同材质集装袋的对比分析研究,以期为粮食集装袋筛选安全优质材料提供参考依据,同时指出集装袋行业的环保可持续发展方向.
关键词：粮食安全；集装袋；环保；可持续发展
Abstract：Based on the safety and quality of grain transportation as the breakthrough point, the flexibleintermediate bulk container （FIBC） made of different materials was analyzed in this paper, which provided areference basis for selecting safety and quality material of the FIBC for the grain, and also supplied a reference
direction for the environmental friendly and sustainable development of the FIBC’s industry.Key words：Food safety; Container bag; Environmental friendly; Sustainable development
中图分类号：TB484
集装袋, 俗称吨袋, 英文名称FIBC（FlexibleIntermediate Bulk Container）,是一种附有吊带、进口等副件的柔性集装单元化容器,多以烯类聚合物为主体原料加工制造而成,因其具有结构简单、制造容易、易于实现机械化装卸、物流作业效率高等优点得到广泛应用.粮食采用集装袋储运,不仅方便快捷,且可重复多次使用,克服了小包装粮储运的各种缺点,大幅提高了粮食的装卸及运输效率.然而,塑料编织袋在使用过程中易老化、难降解及有害化学物质的不稳定分解等正逐渐成为制约集装袋持续发展的重要议题,同时粮食固有的散粒体属性及生化特性也对集装袋的定型性、透气性以及安全性提出了更高的要求.本文拟通过对不同材质集装袋的对比分析研究,以期为粮食集装袋筛选安全优质材料提供参考依据,同时为实现集装袋行业的环保可持续性发展指出参考性方向.
1 国内外应用概况
欧洲、美国、日本等国家或地区的集装袋起步较早,无论是集装袋的设计、生产、研究及测试水平都比较高,一直引导着世界集装袋的发展潮流.1982 年,世界最有影响力的欧洲集装袋协会成立,这在很大程度上带动了欧洲乃至整个世界集装袋行业的发展.这些发达国家集装袋的年使用量基本上保持10% ～ 15% 的增长速度,目前欧洲集装袋年生产量已超过一亿条,其60%用于装运水泥和化肥.同时,由于欧、美、日本等国家或地区工业自动化发展程度较高,集装袋的装卸、搬运及仓储等配套设备也已经发展到了相当高的水平.因此,集装袋在欧、美、日本等发达国家的应用程度较高,使用较普遍.然而,在粮食的集装单元化运输上,美国等发达国家较多集中于粮食的集装箱储运技术上,集装袋的应用偏少[1].
相较于发达国家,我国集装袋的生产应用起步较晚,但随着国家政策的导向激励及国民经济的稳定快速发展,我国集装袋这些年实现了跨越式发展.截至2011 年底,全国塑料编织专业生产企业达7 500 余家,拥有圆织机30 万台,2011 年全国塑编制品产量达1 210 万t, 其中集装袋生产总量133 万t, 约占11%.现阶段,我国集装袋加工机械产量已跃居世界第一,集装袋制品加工业也已位居世界第三.以集装袋制品业为核心的“朝阳产业”规模正逐渐变大变强,成为我国国民经济持续繁荣发展的重要支柱产业之一,现广泛应用于食物、粮谷、医药、化工等粉状、颗粒或块状物品的输运.
2 不同材质集装袋及其制造流程
现有集装袋市场按集装袋袋体材质,大致可分为橡胶集装袋、烯类聚合物集装袋、帆布集装袋、预应力经纬线纸集装袋等.
2.1 橡胶集装袋
橡胶制集装袋是将具有优良耐候性和耐磨性的合成橡胶或天然橡胶贴附于锦纶、维纶、涤纶等强力合成纤维织物上制造而成.其制造成型方法主要有硫化粘接成型法和室温粘接成型法两种方式.①硫化粘接成型法,是先将搭接端溶解组合成型后硫化处理,因此粘合处具有较强的粘合力.由于粘合力大,故可以减少橡胶的搭接面积,进而减轻集装袋的自重.但该工艺方法硫化效率低,加工成本较高.②室温接着成型法,则先将橡胶基布硫化,后进行基布的裁剪组合成型.由于硫化橡胶在溶剂中不溶解,故粘合处的粘合力相对较小,粘合面不均匀.不过,该方法硫化效率高,加工成本相对较低.
橡胶集装袋采用天然橡胶或合成橡胶制成,耐磨耐候性好,使用寿命长,但其加工工艺复杂、制造成本较高、透气性较差；且硫化后的橡胶会随着使用时间的延长,加速橡胶内有害物质的释放,目前在粮食行业已较少采用[2].
2.2 烯类聚合物集装袋
烯类聚合物集装袋,一般多是以聚氯乙烯、聚丙烯或聚乙烯为主要原料,经挤出成膜、切割、拉丝,再经织造、涂膜、裁剪、印刷、缝制而成.其生产制造工艺流程图如图1 所示.
烯类聚合物集装袋的原材料大多是热塑性聚合物,故裁剪后的袋体在组合成型时不使用粘结剂,而采用高频焊机将搭接部位熔化,使之粘合成一体,粘合工艺简单,作业时间短,加工费用低[3].
烯类聚合物集装袋是目前市场上应用最多的集装袋,尤其是聚丙烯集装袋.聚丙烯本身具有力学性能好、抗弯曲疲劳性强、耐酸、碱及化学药品性能突出等优点,由其织造的集装袋同样具有抗拉强度高、经久耐用、安全性好、易回收重复利用等优势,可广泛应用于原粮、大米、面粉、医药粉等具有高质量、高安全性要求的物品包装运输.然而,该集装袋也具有高温刚性不足、低温易发脆等劣势.长期阳光照射,易褪色老化,且使用环境温度较低时,蠕变性大,不耐长期载荷.同时,烯类集装袋还具有所有塑料制品的一个通病：废弃后不易腐化降解,对环境造成很大的污染[4].
2.3 帆布集装袋
集装袋的帆布除由棉、麻等天然纤维作为原料外,一般多用维纶、聚丙烯、锦纶、涤纶等具有良好耐候性、耐磨性和拉伸强度大的合成纤维.这种集装袋在制造工艺上比较简单,裁剪后用缝纫机缝制即可成型.帆布集装袋与橡胶和烯类聚合物集装袋相比,其最大特征是具有通气性,虽然它亦可做防水处理,但其耐水压性不如前两种集装袋.因此,它宜用于装运需要通气的货物.此外,帆布集装袋缝纫针孔处应力较集中,易发生破裂；缝纫线磨损后会发生连续脱线,修补较繁琐,袋体本身较重.所以,该集装袋耐用性相对较差,在散粮集装输运方面正逐渐被淘汰[5].
2.4 预应力经纬线纸集装袋
预应力经纬纸就是将预应力原理应用于造纸,即造纸时把纸浆抄造在预先施加拉应力而处于拉伸状态的经纬线上,依靠纸纤维的氢键结合力把经纬线固定在纸中,撤销拉应力后,经纬线收缩对纸纤维产生压应力,将其能量储存在纸品中.纸的强度由纸中储存的外加能量和经纬线决定,纸浆纤维仅为填充辅助材料[6].
预应力经纬线纸集装袋的制造工艺相对简单,即以抄造出的预应力经纬纸为基布,按客户产品技术需求,经裁剪、粘接或缝制,整修成集装袋成品.其中可通过改变经纬线的材质、规格、密度及选用不同的纸浆来满足预应力经纬纸集装袋不同灌装重量的需求.该集装袋制造工艺流程便捷,环保性好,易降解,重量轻,可多次重复利用,对所装货物无污染,是粮食等食用物品集装单元化运输急需的理想袋型.现阶段,该袋型的加工制造成本偏高,袋体及吊带抗拉强度有待进一步优化提高[7].
3 不同材质集装袋综合性能比较
不同材质的集装袋其性能各有优缺点,总体来说,烯类聚合物集装袋加工成本较低,但聚合物内部含有一定数量未能完全聚合的有毒物质,随着使用时间的延长,有毒物质易分解挥发；而预应力经纬线纸集装袋环保、安全性能最优,然耐磨、耐寒及防水性能有限[8].下面就4 类集装袋的物理性能作一些比较分析,以期为粮食集装袋选材提供参考,见表1.
4 结语
通过对以上不同材质集装袋的分析研究,可知每类集装袋的材料性能各有特色.随着《中国包装工业发展规划（2016—2020 年)》的发布,绿色包装、安全包装、智能包装将成为包装工业的“三大方向”.因此,寻求无污染、低碳环保、可重复利用的定型集装单元,对实现粮食等食用物品的集装单元化安全保质运输将具有重要意义.相信,随着国家政策的持续激励以及我国集装袋行业技术的不断发展进步,低成本、优质环保的预应力经纬线纸集装袋定能在粮食及食品行业迎来蓬勃发展的春天.
参考文献：
[1] 刘德超. 我国粮食包装的现状与发展趋势[J]. 淮北职业技术学院学报,2017,16（4）：101-102.
[2] 刘天蓉. 利用预应力原理造纸简介[J]. 纸和造纸,2012,31（10）：86.
[3] 袁海弘. 粮食集装袋物流模式的应用前景分析[J].粮食与饲料工业,2011（8）：11-13.
[4] 时 凯. 集装袋防老化技术与配方评价[J]. 塑料包装,2011,21（2）：18-22.
[5] 陈晨伟. 粮食贮运集装袋力学性能分析与研究[D].无锡：江南大学,2008.
[6] 胡雪青. 论集装袋的发展趋势[J]. 塑料包装,2003（1）：41-42.
[7] 李晓阳,高功东. 集装袋的生产制造知识介绍[J].塑料包装,2001（2）：40-42,28.
[8] 吴国荣. 我国粮食包装的历史、现状及发展[J].塑料包装,1999（4）：11-15.
基金项目：2017 年度国家重点研发计划“粮食产后‘全程不落地’收储适配物流和信息技术装备创新及示范”（编号：2017YFD0401402）.
作者简介：随 赛（1988—）,男,硕士；专业方向为机械工程,专业从事粮食仓储物流技术及装备研发.祝 婕（1993—）,女；专业方向为食品科学与工程,专业从事粮食仓储物流技术及装备科研研发管理.
综合性论文参考资料：
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