洗衣粉袋抗沖擊強度影響因素研究

劉華國

（廣州立白企業(yè)集團有限公司，廣東 廣州 510170）

洗衣粉袋抗沖擊強度影響因素研究

劉華國

（廣州立白企業(yè)集團有限公司，廣東 廣州 510170）

通過落鏢沖擊試驗儀，測試不同材質(zhì)、不同PE厚度的洗衣粉塑料袋的抗沖擊強度，結(jié)合洗衣粉包裝方式，探討了影響洗衣粉袋抗沖擊強度與各種條件之間的關(guān)系：重量小的洗衣粉采用BOPP/ LDPE材質(zhì)，重量大的洗衣粉采用BOPA/LDPE材質(zhì)，洗衣粉內(nèi)袋扎孔和袋裝洗衣粉采用紙箱包裝等方式，均可以提高洗衣粉袋的抗沖擊性能。

洗衣粉袋；抗沖擊強度；排氣孔

1. 前言

洗衣粉作為最常使用的日用洗滌品，在日化產(chǎn)品中占有重要地位。以我國為例，2009年生產(chǎn)各種品牌、類型的洗衣粉總量達380萬噸。國內(nèi)外洗衣粉的包裝方式主要有塑料袋裝、桶裝、紙盒裝等，其中復合塑料薄膜袋最多。塑料薄膜具有質(zhì)輕、透明、防潮、抗氧化、耐酸、耐堿、氣密性好、易于印刷精美圖文的優(yōu)點，廣泛用于方便食品、日化產(chǎn)品、生活用品等的包裝[1]。

洗衣粉的規(guī)格繁多，其重量越重，在生產(chǎn)、運輸、分銷過程中所受的外力沖擊也越大。所以，大規(guī)格洗衣粉的包裝膜較厚，以保證包裝安全性。一般的做法是通過增加熱封層PE厚度達到增加洗衣粉袋抗沖擊強度的目的。目前用來包裝洗衣粉的塑料袋為一種復合材料，主要由表層、中層、內(nèi)層三層通過膠黏劑，經(jīng)過一定工藝復合而成。其中表層為印刷圖案、文字信息層，要求有良好的印刷適應(yīng)性，良好的尺寸穩(wěn)定性、光澤性、透明性好，并且具備一定的保護功能，一般為雙向拉伸聚丙烯（BOPP）、雙向拉伸尼龍（BOPA）、聚酯（PET）等種類。中層為功能阻隔層，如鋁膜、鍍鋁膜，一般有阻隔光、氣體、水蒸氣等作用，在食品、飲料工業(yè)中使用居多。內(nèi)層為熱封層，起成型、熱封、密閉的作用。一般為低密度聚乙烯（LDPE）或流延聚丙烯（CPP）等，具有無毒、無異味、呈化學惰性、有良好的熱封性能。

本文通過研究不同表層材質(zhì)、不同厚度PE的復合塑料袋的落鏢沖擊試驗結(jié)果，以及包裝方式等方面，探討洗衣粉袋抗沖擊強度的影響因素。為立白超潔清新田園清新洗衣粉復合塑料袋，規(guī)格為508g和1.36kg（見圖1，具體材質(zhì)參數(shù)見表1）。

測試方法：GBD-L落鏢沖擊試驗儀，廣州標際包裝設(shè)備有限公司，參照GB/T 9639塑料薄膜和薄片抗沖擊性能試驗方法——自由落鏢法標準要求，在給定的自由落標沖擊下，測定50%塑料薄膜試樣破損時的能量。以沖擊破

2. 試驗內(nèi)容

試驗用塑料袋樣品由中山華興彩印公司生產(chǎn)，采用復合生產(chǎn)工藝，凹版印刷，干式復合。樣品損質(zhì)量表示。

表1 不同材質(zhì)、不同PE厚度樣品表

試驗參數(shù)：B法，砝碼重量90g，初始重量418g，砝碼直徑45mm。

樣品制備：每個樣品無氣孔、折痕或其他明顯的缺陷。其長度與寬度均大于153mm。數(shù)量不少于30個[2]。

3. 試驗結(jié)果

采用落鏢沖擊試驗儀進行測試，結(jié)果如表2。將BOPP/LDPE洗衣粉袋抗沖擊強度與BOPA/ LDPE洗衣粉袋抗沖擊強度結(jié)果分別以圖2、圖3顯示。

4. 結(jié)果分析及討論

4.1 不同表層材質(zhì)的影響

從測試結(jié)果可以看出，以BOPP為表層的塑料袋的抗沖擊強度全部小于BOPA為表層的塑料袋。這是由材料的性能造成的。尼龍（PA）因為相鄰分子的-C=O和HN-之間存在氫鍵，所以它是具有很強分子間作用力的聚合物。這種強作用力以及結(jié)晶性使其成為有韌性、高熔點的熱塑性塑料，還有很好的抗穿刺性、沖擊強度和溫度穩(wěn)定性。分子鏈上脂肪烴部分的柔性可以使薄膜取向而提高強度。而取向聚丙烯（BOPP）薄膜的強度、透明性和光澤（亮度）都比未取向薄膜有所提高，但是與BOPA相比，其分子結(jié)構(gòu)（見圖4）的規(guī)則排列造成其抗沖擊強度較低。所以復合后的塑料袋也呈相同的趨勢[3]。

表2 不同PE厚度洗衣粉塑料袋抗沖擊強度

4.2 不同PE厚度的影響

表層為BOPP和表層為BOPA的復合塑料袋呈現(xiàn)出不同的規(guī)律。以BOPP作表層的塑料袋，PE層為55μm時，破損質(zhì)量為445g；PE層為60μm時破損質(zhì)量最低；當PE層增加到65μm時，破損質(zhì)量又增加為422g。隨著PE厚度從75μm增加到95μm，以BOPA為表層的塑料袋的破損質(zhì)量從508g增加到589g；而當PE厚度不斷增加到125μm，破損質(zhì)量反而一直下降，到125μm時，破損質(zhì)量達到最小值472g。

采用特定組合的復合薄膜是為了取長補短，利用各復合層的優(yōu)良性能。具有良好耐沖擊性能的薄膜應(yīng)具有良好的綜合性能，如耐劃傷、耐刺入、韌性好，能承受較大變形和吸收較大沖擊能量，能減少局部應(yīng)力集中等。

薄膜的抗穿透性能主要取決于材料的韌性[4]。BOPA韌性比PE好，當PE層厚度較小時，BOPA/ LDPE的復合塑料袋的抗沖擊強度主要由BOPA主導，當落鏢重量增加到破損質(zhì)量時，BOPA層先破裂，然后PE層破裂，導致薄膜被落鏢穿透。但隨著PE層厚度不斷增加，造成BOPA/LDPE的復合薄膜材料韌性小、脆性和硬度增加，有從柔性向“脆化”方向轉(zhuǎn)變的趨勢，決定抗沖擊強度的主要因素轉(zhuǎn)變?yōu)镻E層：當落鏢落在復合薄膜上時，較硬的PE層先破裂，雖然沒有達到BOPA層的破裂質(zhì)量，但由于此時薄膜材料已經(jīng)出現(xiàn)缺陷而導致薄膜整體破損的產(chǎn)生，復合塑料薄膜隨即被落鏢穿透。所以，隨著PE層厚度的增加，BOPA/LDPE復合薄膜的抗沖擊強度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。

4.3 包裝方式的影響

包裝方式對洗衣粉塑料袋的抗沖擊強度也有影響，如洗衣粉袋打排氣孔、洗衣粉袋外包裝方式等。

現(xiàn)在市場上有部分洗衣粉在塑料袋上打了排氣孔，這有兩方面原因：1）由于洗衣粉的銷售區(qū)域比較廣，在低海拔地區(qū)生產(chǎn)的袋裝洗衣粉運輸?shù)礁吆０蔚貐^(qū)，受低氣壓影響會出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象，包裝袋鼓到一定程度會鼓破。打上排氣孔可以增加洗衣粉袋內(nèi)外的壓力平衡，減少爆袋風險；2）部分洗衣粉配方中含有活氧成分，會緩慢釋放出氣體，積累一段時間后，也會使洗衣粉袋鼓起。扎了排氣孔后，袋內(nèi)氣體在壓力下適當排出，防止袋被脹破。同樣，有排氣孔的洗衣粉塑料袋當受到外力沖擊時，袋內(nèi)氣體通過孔洞泄出，緩沖了外力的沖擊，在一定程度上也可以提高洗衣粉袋的抗沖擊強度。

塑料袋裝洗衣粉的外包裝方式也會影響其抗沖擊強度。用紙箱作為外包裝，洗衣粉塑料袋裝可以受到較好的保護作用。而用復合塑料編織袋作為外包裝的洗衣粉則會受到更大的外力，洗衣粉塑料袋所受沖擊作用更多，抗沖擊強度小于紙箱裝的產(chǎn)品。

5. 結(jié)論

BOPA/LDPE袋的抗沖擊強度明顯強于BOPP/LDPE袋的抗沖擊強度。當PE厚度增加，兩種復合塑料袋的抗沖擊強度出現(xiàn)不同的變化趨勢：BOPP/PE袋抗沖擊強度先減小后增加；PE厚度從75μm增加到95μm，BOPA/LDPE袋抗沖擊強度增加，PE厚度從95μm再增加到115μm，BOPA/ LDPE袋抗沖擊強度減小。

因此在設(shè)計洗衣粉包裝袋時，小規(guī)格、重量小的洗衣粉采用BOPP/LDPE材質(zhì)，大規(guī)格、重量大的洗衣粉則應(yīng)選用BOPA/LDPE材質(zhì)。另外，還要考慮外觀效果、力學安全性等方面，以選取合理的材質(zhì)結(jié)構(gòu)。將洗衣粉內(nèi)袋扎孔和采用紙箱裝洗衣粉塑料袋，可以提高洗衣粉袋的抗沖擊性能。

[1] 許文才, 曹國榮, 王志偉等. 包裝設(shè)計師[M] 中國勞動社會保障出版社 2008.12.

[2] GB/T 9639-1988 塑料薄膜和薄片抗沖擊性能試驗方法 自由落鏢法[S] 1988.

[3] R. J. Hernandez, S. E. M. Selke, J. D. Culter. 塑料包裝—性能、加工、應(yīng)用、條例[M] 化學工業(yè)出版社 2004.01.

[4] 許明. 包裝薄膜的沖擊穿刺過程的力學分析[J] 包裝工程 1988.1.