不同材質集裝袋的制造流程及其綜合性能比較

◎ 隨 賽，祝 婕，高 蘭

（鄭州中糧科研設計院有限公司，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，因其具有結構簡單、制造容易、易于實現機械化裝卸、物流作業效率高等優點得到廣泛應用。糧食采用集裝袋儲運，不僅方便快捷，且可重復多次使用，克服了小包裝糧儲運的各種缺點，大幅提高了糧食的裝卸及運輸效率。然而，塑料編織袋在使用過程中易老化、難降解及有害化學物質的不穩定分解等正逐漸成為制約集裝袋持續發展的重要議題，同時糧食固有的散粒體屬性及生化特性也對集裝袋的定型性、透氣性以及安全性提出了更高的要求。本文擬通過對不同材質集裝袋的對比分析研究，以期為糧食集裝袋篩選安全優質材料提供參考依據，同時為實現集裝袋行業的環保可持續性發展指出參考性方向。

1 國內外應用概況

歐洲、美國、日本等國家或地區的集裝袋起步較早，無論是集裝袋的設計、生產、研究及測試水平都比較高，一直引導著世界集裝袋的發展潮流。1982年，世界最有影響力的歐洲集裝袋協會成立，這在很大程度上帶動了歐洲乃至整個世界集裝袋行業的發展。這些發達國家集裝袋的年使用量基本上保持10%～15%的增長速度，目前歐洲集裝袋年生產量已超過一億條，其60%用于裝運水泥和化肥。同時，由于歐、美、日本等國家或地區工業自動化發展程度較高，集裝袋的裝卸、搬運及倉儲等配套設備也已經發展到了相當高的水平。因此，集裝袋在歐、美、日本等發達國家的應用程度較高，使用較普遍。然而，在糧食的集裝單元化運輸上，美國等發達國家較多集中于糧食的集裝箱儲運技術上，集裝袋的應用偏少[1]。

相較于發達國家，我國集裝袋的生產應用起步較晚，但隨著國家政策的導向激勵及國民經濟的穩定快速發展，我國集裝袋這些年實現了跨越式發展。截至2011年底，全國塑料編織專業生產企業達7 500余家，擁有圓織機30萬臺，2011年全國塑編制品產量達1 210萬t，其中集裝袋生產總量133萬t，約占11%。現階段，我國集裝袋加工機械產量已躍居世界第一，集裝袋制品加工業也已位居世界第三。以集裝袋制品業為核心的“朝陽產業”規模正逐漸變大變強，成為我國國民經濟持續繁榮發展的重要支柱產業之一，現廣泛應用于食物、糧谷、醫藥、化工等粉狀、顆粒或塊狀物品的輸運。

2 不同材質集裝袋及其制造流程

現有集裝袋市場按集裝袋袋體材質，大致可分為橡膠集裝袋、烯類聚合物集裝袋、帆布集裝袋、預應力經緯線紙集裝袋等。

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的粘合力。由于粘合力大，故可以減少橡膠的搭接面積，進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較小，粘合面不均勻。不過，該方法硫化效率高，加工成本相對較低。

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，但其加工工藝復雜、制造成本較高、透氣性較差；且硫化后的橡膠會隨著使用時間的延長，加速橡膠內有害物質的釋放，目前在糧食行業已較少采用[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，經擠出成膜、切割、拉絲，再經織造、涂膜、裁剪、印刷、縫制而成。其生產制造工藝流程圖如圖1所示。

圖1 烯類聚合物集裝袋生產工藝流程圖

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不使用粘結劑，而采用高頻焊機將搭接部位熔化，使之粘合成一體，粘合工藝簡單，作業時間短，加工費用低[3]。

烯類聚合物集裝袋是目前市場上應用最多的集裝袋，尤其是聚丙烯集裝袋。聚丙烯本身具有力學性能好、抗彎曲疲勞性強、耐酸、堿及化學藥品性能突出等優點，由其織造的集裝袋同樣具有抗拉強度高、經久耐用、安全性好、易回收重復利用等優勢，可廣泛應用于原糧、大米、面粉、醫藥粉等具有高質量、高安全性要求的物品包裝運輸。然而，該集裝袋也具有高溫剛性不足、低溫易發脆等劣勢。長期陽光照射，易褪色老化，且使用環境溫度較低時，蠕變性大，不耐長期載荷。同時，烯類集裝袋還具有所有塑料制品的一個通病：廢棄后不易腐化降解，對環境造成很大的污染[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、耐磨性和拉伸強度大的合成纖維。這種集裝袋在制造工藝上比較簡單，裁剪后用縫紉機縫制即可成型。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，它宜用于裝運需要通氣的貨物。此外，帆布集裝袋縫紉針孔處應力較集中，易發生破裂；縫紉線磨損后會發生連續脫線，修補較繁瑣，袋體本身較重。所以，該集裝袋耐用性相對較差，在散糧集裝輸運方面正逐漸被淘汰[5]。

2.4 預應力經緯線紙集裝袋

預應力經緯紙就是將預應力原理應用于造紙，即造紙時把紙漿抄造在預先施加拉應力而處于拉伸狀態的經緯線上，依靠紙纖維的氫鍵結合力把經緯線固定在紙中，撤銷拉應力后，經緯線收縮對紙纖維產生壓應力，將其能量儲存在紙品中。紙的強度由紙中儲存的外加能量和經緯線決定，紙漿纖維僅為填充輔助材料[6]。

預應力經緯線紙集裝袋的制造工藝相對簡單，即以抄造出的預應力經緯紙為基布，按客戶產品技術需求，經裁剪、粘接或縫制，整修成集裝袋成品。其中可通過改變經緯線的材質、規格、密度及選用不同的紙漿來滿足預應力經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，環保性好，易降解，重量輕，可多次重復利用，對所裝貨物無污染，是糧食等食用物品集裝單元化運輸急需的理想袋型。現階段，該袋型的加工制造成本偏高，袋體及吊帶抗拉強度有待進一步優化提高[7]。

3 不同材質集裝袋綜合性能比較

不同材質的集裝袋其性能各有優缺點，總體來說，烯類聚合物集裝袋加工成本較低，但聚合物內部含有一定數量未能完全聚合的有毒物質，隨著使用時間的延長，有毒物質易分解揮發；而預應力經緯線紙集裝袋環保、安全性能最優，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 不同材質集裝袋綜合性能對比表

4 結語

通過對以上不同材質集裝袋的分析研究，可知每類集裝袋的材料性能各有特色。隨著《中國包裝工業發展規劃（2016—2020年)》的發布，綠色包裝、安全包裝、智能包裝將成為包裝工業的“三大方向”。因此，尋求無污染、低碳環保、可重復利用的定型集裝單元，對實現糧食等食用物品的集裝單元化安全保質運輸將具有重要意義。相信，隨著國家政策的持續激勵以及我國集裝袋行業技術的不斷發展進步，低成本、優質環保的預應力經緯線紙集裝袋定能在糧食及食品行業迎來蓬勃發展的春天。

[1]劉德超.我國糧食包裝的現狀與發展趨勢[J].淮北職業技術學院學報，2017，16（4）：101-102.

[2]劉天蓉.利用預應力原理造紙簡介[J].紙和造紙，2012，31（10）：86.

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

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

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

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

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

[8]吳國榮.我國糧食包裝的歷史、現狀及發展[J].塑料包裝，1999（4）：11-15.