水泥復膜塑編袋老化性能研究

于忠東

水泥復膜塑編袋老化性能研究

于忠東

(吉林亞泰三川塑編有限責任公司,吉林遼源136200)

通過對紫外線照射前后水泥復膜塑編袋的斷裂強度和斷裂伸長率進行對比,研究了水泥復膜塑編袋的耐老化性能。結果表明,未添加抗紫外劑的夏季用水泥復膜塑編袋在陽光直接照射21 d后,斷裂強度保持率為14%,冬季用水泥復膜塑編袋在陽光照射30 d后,斷裂強度保持率為48%。添加抗紫外劑后,冬季用水泥復膜塑編袋在紫外照射12 h后(相當于室外32 d),斷裂強度保持率仍為65%。說明添加抗紫外劑后復膜塑編袋的使用壽命延長,可以滿足冬季水泥包裝的要求。

水泥;復膜塑編袋;老化性能;斷裂強度;斷裂伸長率

Abstract:The aging properties of plastics-coated woven bags for cement were studied by analyzing the breaking strength and elongation at break before and after ultraviolet irradiation.For the bags without anti-aging agent,the breaking strength retention rate of the bags of summer grade was 14%after exposing to sunlight for 21 d,and that of winter grade was 48%after exposing to sunlight for 30 d.For those containing anti-aging agent,the breaking strength retention rate of winter grade was 65%after ultraviolet irradiation for 12 h(equivalent to sunlight for 32 d).

Key words:cement;plastics-coated woven bag;aging property;breaking strength;elongation at break

0 前言

水泥包裝袋國家標準(GB 9774—2002)中明確規定：水泥包裝袋在運輸和儲存過程中,不得受潮、避免高溫和陽光直射,裝卸時要防止硬器劃破袋子,水泥包裝袋儲存期不宜超過6個月,超過6個月時,應重新進行檢驗。水泥包裝袋目前主要以復膜塑編袋為主。復膜塑編袋在其包裝水泥、運輸、儲存過程中因吸收紫外線,極易發生老化,這是因為其主要成分聚丙烯在空氣中氧、光或熱、濕度的作用下,分子中的氫或甲基易于脫掉,在紫外線照射下更易引起斷鏈,很容易被空氣中的氧氣氧化,因而產生降解,使編織布老化,并發生外觀變形、變色、涂膜脫落等粉化現象,以及出現拉伸強度、斷裂伸長率、耐熱性降低的現象,導致復膜塑編袋牢固性明顯下降,袋體破損撕裂現象嚴重,破包率直線上升。由于地理位置不同,東北地區冬季生產的水泥需長時間儲存,最短為6個月,最長達8個月,這就要求復膜塑編袋具有一定的抗老化性。但是目前我國水泥復膜塑編袋生產企業小而雜,不具規模,無老化檢測設備,這了追求短期利益降低成本,不添加抗紫外劑,忽視對水泥復膜塑編袋耐老化性能的分析和研究,認為水泥復膜塑編袋是一次性產品,無須添加抗紫外劑。針對企業生產現狀,本文以水泥復膜塑編袋拉伸強度、斷裂伸長率為判定依據,進行耐老化性能的對比分析和研究[1-3]。

1 實驗部分

1.1 主要原料

復膜塑編袋,1#袋面印字,2#袋面不印字,不含抗紫外劑,聚丙烯含量為90%,填充母料含量為10%,編織布的單位面積質量為83.5 g/m2,夏季使用,吉林亞泰三川塑編有限責任公司;

復膜塑編袋,3#袋面印字,4#袋面不印字,不含抗紫外劑,聚丙烯含量為90%,填充母料含量為10%,編織布的單位面積質量為90 g/m2,冬季使用,吉林亞泰三川塑編有限責任公司;

復膜塑編袋,5#,不含抗紫外劑,聚丙烯含量為90%,填充母料含量為10%,編織布的單位面積質量為90 g/m2,冬季使用,吉林亞泰三川塑編有限責任公司;

復膜塑編袋,6#,聚丙烯含量為89.4%,填充母料含量為10%,抗紫外劑 UV770含量為0.25%,抗氧劑B215含量為0.35%,編織布的單位面積質量為90 g/m2,冬季使用,吉林亞泰三川塑編有限責任公司。

1.2 主要設備及儀器

電子萬能試驗機,WD-5D,長春第二試驗機有限責任公司;

紫外燈加速老化試驗機,QUV,燈型號為UVB-313,40 W,美國Q-Lab公司。

1.3 性能測試與結構表征

斷裂強度按GB/T 1040—1992進行測試。試驗時按順絲的走向剪取經向、緯向復膜塑編袋基布各1塊,長度為300 mm,寬度為50 mm,夾具間距為200 mm;

自然老化試驗：將復膜塑編袋曝露于戶外的大氣環境中,使其受各種大氣因素的綜合作用。試樣1#和2#的試驗日期選擇7月份,日照時間為21 d,每7 d檢測1次,共計檢測3次;試樣3#和4#的試驗日期選擇7～8月份,日照時間為30 d,檢測1次;

試樣5#和6#將進行人工加速老化試驗,按照ASTM G53—1996進行測試,照射8 h后檢測 1次,12 h后再檢測1次,光照射時箱體溫度為60～65℃,照射后冷卻4 h。

2 結果與討論

2.1自然老化

復膜塑編袋基布的斷裂強度指的是基布經、緯向斷裂強度。照射前和照射后的樣品是取自相同經向扁絲的同一塊基布,因而消除了不同經絲斷裂強度的差異;不同照射時間的樣品取自同一塊基布,因袋體所限,經絲不同,但線密度則是相同的,消除了線密度不同帶來的斷裂強度的差異。

從表1可以看出,1#試樣日照7 d后斷裂強度損失28%,14 d后損失56%,21 d后損失94%。2#試樣日照7 d后斷裂強度損失25%,14 d后損失50%,21 d后損失86%。說明袋面印字比不印字的試樣斷裂強度損失要多,這主要是因為黑色水性油墨會增加紫外線的吸收,強度損失增大。總之,夏季用復膜塑編袋在陽光下直接照射21 d后,編織布明顯老化,強度損失嚴重,裝載物料時可能掉底、開口,特別是有可能發生邊縫開裂。

從表1還可以看出,3#試樣日照30 d后斷裂強度損失52%,4#試樣日照30 d后斷裂強度損失59%,同樣說明袋面印字比不印字的試樣斷裂強度損失要多。冬季用復膜塑編袋在陽光下直接照射30 d后,編織布明顯老化,強度損失嚴重。因此,從儲存角度考慮,雖然其克重比夏季用試樣增加了6.5 g/m2,但是如果不能有效遮蓋和室內儲存,冬儲水泥開包后損失將會進一步加大。故而,必須添加一定量的抗紫外劑或對其進行有效遮蓋,才能保證水泥復膜塑編袋在6個月使用期內的牢固性。

2.2 人工加速老化

從表2可以看出,未添加抗紫外劑的5#試樣經紫外線照射8 h后,編織布緯向斷裂強度下降約55%,降到162 N/50 mm,已達不到使用要求。添加抗紫外劑的6#試樣經紫外線照射8 h后,編織布緯向斷裂強度下降約16.8%,為374.5 N/50 mm。說明添加一定數量的抗紫外劑后,復膜塑編袋基布的斷裂強度保持率明顯提高。同時發現,紫外線照射時間對水泥復膜塑編袋的力學性能影響較大。

表1 自然老化后復膜塑編袋的力學性能Tab.1 The mechanical properties of plastics-coated woven bags after natural aging

表2 人工加速老化后復膜塑編袋的力學性能Tab.2 The mechanical properties of plastics-coated woven bags after artificially accelerated aging

綜上所述,水泥復膜塑編袋經過露天陽光直接照射21 d后,編織布明顯老化,強度損失非常嚴重。袋面印字比不印字試樣的斷裂強度損失要大,黑色水性油墨會增加紫外線的吸收,強度損失增大。因此,在實際生產過程中,應考慮印刷對水泥復膜塑編袋耐老化性能的影響。添加適當抗紫外劑后,經過12 h的紫外照射,試樣的斷裂強度保持率仍然在60%以上,符合使用標準。因此,在實際生產過程中,抗紫外劑的添加量應該根據水泥復膜塑編袋使用和儲存最長期限來確定,以保證水泥復膜塑編袋在使用過程中抵抗紫外線照射的能力。

3 結論

(1)在夏季高溫及強紫外線照射下,如果不添加抗紫外劑,無論是夏季用還是冬季用復膜塑編袋的斷裂強度均隨日照時間的延長而逐漸降低。日照21 d后,夏季用復膜塑編袋的斷裂強度只剩余51.5 N/50 mm,斷裂強度保持率為14%;日照30 d后,冬季用復膜塑編袋的斷裂強度為178 N/50 mm,斷裂強度保持率為48%;

(2)在紫外加速老化12 h后(相當于室外32 d),添加0.25%抗紫外劑UV770和0.35%抗氧劑B215的冬季用復膜塑編袋斷裂強度為291 N/50 mm,斷裂強度保持率仍為65%;未添加抗紫外劑的冬季用復膜塑編袋的斷裂強度只有158 N/50 mm,斷裂強度保持率為44%。說明添加抗紫外劑后,復膜塑編袋的使用壽命延長。

[1] 萬 珊,邢 力,萬 凱,等.對出口塑料集裝袋抗光老化性的分析與研究[J].包裝工程,2004,25(1)：52-54.

[2] 國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 8947—88復膜塑料編織袋[S].北京：中國標準出版社,1988.

[3] 國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 9774—2002水泥包裝袋[S].北京：中國標準出版社,2002.

Study on Aging Properties of Plastics-coated Woven Bags for Cement

YU Zhongdong
(Jilin Yatai Sanchuan Plastic Weaving Co,Ltd,Liaoyuan 136200,China)

TQ325.1+4

B

1001-9278(2011)01-0080-03

2010-09-22

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