淺談塑料編織包裝發(fā)展

陳培忠 王克儉

（北京化工大學機電工程學院成型制造研究中心）

一、引言

塑料編織袋，又稱蛇皮袋。我國從 19世紀60年代末開始出現(xiàn)塑料編織袋，憑借自身使用方便和價格低廉的特點，它發(fā)展的十分迅速，從剛開始的單一普通高密度聚乙烯（HDPE）塑料編織袋，發(fā)展到目前以高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚丙烯（PP）和聚酯（PET）為原材料的數(shù)十種規(guī)格的塑料編織袋。無論是在農(nóng)產(chǎn)品包裝還是在建筑包裝上都能看到它。甚至在食品包裝上，也閃現(xiàn)著它的身影。

目前的塑料編織袋的工藝流程主要是把原料通過擠出、拉伸成扁狀絲帶，再經(jīng)織造、制袋，最后經(jīng)過檢驗合格后流入我們的日常生活。

二、編織工藝簡介

編織工藝歷史極其悠久，主要是使用長條扁狀的材料經(jīng)過規(guī)律性交織、組合來制作出想要的圖紋和形狀的工藝。

傳統(tǒng)編織工藝所用的材料主要是天然的植物纖維，如莖、葉、枝條等。不僅具有取材方便、用途廣泛的優(yōu)點，而且無論是取材或是產(chǎn)物都具有環(huán)保這一特性。

目前編織工藝按其用料來分，可以分為傳統(tǒng)的竹草編、織錦編以及近代出現(xiàn)的塑料編織；按技法分，可以分為平織、斜織和朱子織。

1. 按用料分

竹編和草編擁有悠久的歷史，伴隨著人類的出現(xiàn)而出現(xiàn)。竹編所用的材料為竹絲，其斷面皆為矩形。竹編對于材料的粗細和厚薄都有嚴格的要求，主要工藝為起底、編織、鎖口。隨著科技的發(fā)展，目前竹編最為重要的作用已經(jīng)不是用來承載或是包裝物品，而是其中蘊含的文化價值。

草編是利用各地的草，編織成生活中各式各樣的物品，如提籃、果盒和草席等。常用的草編工藝方法有平編、絞編和擰編。和竹編一樣，草編的主要作用也是文化價值和傳承價值。

織錦編工藝是用染好色的經(jīng)緯線，經(jīng)提花、織造等工藝進行相應織物的編織。織錦產(chǎn)物主要用于服飾用品，也有用于物品的包裝，如棉袋、錦袋。

塑料編織工藝主要是把經(jīng)擠出的塑料扁絲進行經(jīng)緯編織得到一系列產(chǎn)物，如塑料編織袋、塑料編織布、遮陽蓬等。目前塑料編織物的作用是用于物品的包裝、儲存和運輸?shù)龋粌H方便快捷，更經(jīng)濟實惠。

2. 按技法分

平織是指一根經(jīng)線壓一根緯線的編制方法，也是最簡單、最常見的編制方法。特點是牢固耐摩擦，而且正反面一致；

斜織是單根緯線和雙根經(jīng)線交錯疊加，從而形成表面看起來像平行的斜紋線。特點是分別由五根以上的經(jīng)緯線進行編織。特點是柔軟性好，但不耐磨和拉扯。

三、塑料編織袋的原料

塑料編織袋屬于塑料制品，按原材料的不同可以分為：聚乙烯塑料編織袋和聚丙烯塑料編織袋和聚酯編織袋。

1. 聚乙烯

聚乙烯（Polyethylene，PE）是一種熱塑性塑料，一般為白色顆粒狀或粉末狀，可以燃燒，具有良好的電絕緣性與耐低溫性，及較好的耐酸堿性。PE主要用來制造薄膜、包裝材料、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，同時也作為電視、雷達等的高頻絕緣材料。

聚乙烯的性能取決于它的聚合方式。如果是在高壓高溫（100-300MPa，190～210℃）且過氧化物催化條件下發(fā)生自由基聚合反應，生產(chǎn)出低密度聚乙烯（Low Density Polyethylene，LDPE），俗稱高壓聚乙烯。它具有支鏈化合結(jié)構(gòu)，密度較低，材質(zhì)最軟，具有較好的伸展性、電絕緣性、透明度及耐沖擊強度。但是機械強度、耐熱性、耐環(huán)境應力開裂性較差。主要用在塑膠袋、農(nóng)業(yè)用膜等。

然而，如果在中等壓力（約1.5～3.0 MPa）及有機催化條件下進行Ziegler-Natta聚合反應，就可以生成高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，HDPE），俗稱低壓聚乙烯，具有較高的耐溫性、耐油性及耐蒸汽滲透性；同時具有抗環(huán)境應力開裂性，電絕緣性，抗沖擊性與耐寒性。主要應用于吹塑、注塑等領(lǐng)域。這兩種聚乙烯都可以作為塑料編織袋的原料其主要性能差別如表1。

表1 LDPE與HDPE性能差別

2. 聚丙烯

聚丙烯（Polypropylene，PP），是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)聚丙烯（甲基排列在分子主鏈的同一側(cè)）為主要成分同時也包括丙烯與少量乙烯的共聚物，一般是半透明的無色固體。結(jié)構(gòu)規(guī)整結(jié)晶度高，因而具有較高的熔點（167℃）與熱變形溫度（100℃），可以使用蒸汽消毒；表面剛度與抗劃痕特性也很好；不存在環(huán)境應力開裂問題。同時，聚丙烯的密度較小，是最輕的通用塑料之一。

聚丙烯的缺點是不耐低溫，沖擊性差，較易老化，但可過改性予以克服。改性方法可分為物理改性與化學改性。物理改性主要是通過向聚丙烯聚體中加入其他材料或有特殊功能的添加助劑，經(jīng)混合混煉制得具有優(yōu)良性質(zhì)的聚丙烯復合材料；化學改性則是通過接枝嵌段共聚向聚丙烯大分子鏈中引入其他組分，以交聯(lián)劑、成核劑、發(fā)泡劑進行改性，提高聚丙烯的耐熱性、抗沖擊性及抗老化性。

目前，聚丙烯主要用于各種丙綸纖維的生產(chǎn)，來生產(chǎn)編織袋、打包袋、注塑制品及各種電器的阻燃零部件。

3. 聚酯

聚酯是多元醇和多元酸縮聚而成的聚合物的總稱，包括聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）等熱塑性樹脂，聚酯主要指的是PET。PET一般為乳白色結(jié)晶聚合物，由于酯鍵的存在，它容易在水蒸氣、強酸和強堿作用下發(fā)生分解。與聚乙烯聚丙烯所制得的編織袋相比，它具有以下優(yōu)點：

（1）PET扁絲拉伸強度更大，在同等承重條件下所需的材料更少；

（2）PET扁絲抗老化能力強，生產(chǎn)過程中不需要添加任何抗紫外線的添加劑；

（3）PET耐低溫，不用擔心塑料袋在寒冷的時候出現(xiàn)冷脆破皮。

由于聚酯的這些優(yōu)越性能，聚酯（PET）必將拓寬塑編的應用領(lǐng)域，滿足大家對塑編產(chǎn)品的新需求。

四、塑料編織袋生產(chǎn)工藝流程

塑料編織袋的生產(chǎn)工藝流程根據(jù)有無復合內(nèi)膜可以分為普通編織袋生產(chǎn)工藝、二合一編織袋工藝和三合一編織袋工藝。

（1）普通編織袋工藝流程：

（2）二合一編織袋工藝流程：

（3）三合一編織袋工藝流程：

由上述工藝流程可知，整個生產(chǎn)過程都必須經(jīng)過拉絲、織布、印刷、切縫和打包工序，其中最重要的便是拉絲和織布工序。而對于有內(nèi)膜要求的編織袋則可以在縫口前時加入內(nèi)襯膜制袋。因此整個生產(chǎn)過程可分為如下幾道重要工序：

1. 拉絲

拉絲工序：原料進入擠出機后，通過外部加熱和螺桿與機筒的剪切作用下，物料熔融塑化，然后在模頭處定壓、定量的擠出成薄膜。

成型的薄膜經(jīng)水冷后，經(jīng)刀片切割成所需規(guī)格的胚絲。

胚絲在固定牽伸倍數(shù)的烘箱中拉伸成扁絲，然后扁絲在熱定型輥子上進行定型，最后經(jīng)卷繞系統(tǒng)收卷成型。

當繞絲管達到所需規(guī)格時便進行換管并對產(chǎn)物進行檢驗。

對扁絲的性能指標的檢驗主要從物化改性、物性流變、機械性能和公差尺寸四方面進行。

物化改性指標主要有共混改性，混配比，廢舊再生料摻混比，功能助劑添加比等；物性流變指標主要有牽伸比，吹脹比，牽伸比，回縮比；機械性能指標主要有拉斷力，相對拉斷力，斷裂伸長率，線速度，線密度偏差；公差尺寸指標主要有扁絲厚度和寬度等。

這些性能指標的標準都應該嚴格遵循 GB/T 8946-2013塑料編織袋通用技術(shù)要求。

2. 織布

織布工序是把收卷好的扁絲通過圓織機編織成布的工藝過程，主要工藝流程圖如下圖所示。

首先，扁絲按使用方式可以分成經(jīng)線和緯線。經(jīng)線位于經(jīng)紗架上，經(jīng)線從經(jīng)紗架的每排紗錠下引出，從經(jīng)紗架的瓷孔→第一豎形板→壓線棍→送徑導棍→導絲棍→第二豎形板→導絲棍→磁孔→張力桿→棕絲→圓鋼扣→定徑環(huán)→預留布基。然后把緯紗裝入梭庫中，開啟機器，梭子在推動力作用下作圓周運動，與經(jīng)紗架供應的經(jīng)線與緊密配合，從而編織成圓筒型平織物。最后經(jīng)過牽引裝置牽引至導向輥后，被經(jīng)紗架后的收卷裝置纏繞，當纏繞卷直徑達要求時，進行卸卷，把織布送進下道工序。

織布工藝的性能指標主要是編織布密度和單位面積質(zhì)量。編織密度是指在織布面積為100 mm×100 mm的經(jīng)緯紗的根數(shù)。常用的編織布密度是 36×36根/10 cm，40×40根/10 cm，48×48根/10 cm。編織布的單位面積質(zhì)量的決定因素是經(jīng)緯密度和扁絲的厚度，主要以平方米克重數(shù)來表示的，它不僅影響編織布的拉伸強度，載荷能力等，同時也影響企業(yè)生產(chǎn)成本?？棽嫉钠渌夹g(shù)指標還有手感、幅寬和拉伸負荷等，在新國標中也對他們進行了規(guī)范處理。

3. 涂復

涂復工序是采用熱熔擠出涂復的生產(chǎn)原理，以聚丙烯樹脂或聚乙烯樹脂、編織布、紙袋紙、BOPP膜為原料；雙工位放送機以塑料編織布、紙袋紙或BOPP膜為基材，通過自動糾偏機構(gòu)和張力調(diào)整機構(gòu)，將基材均勻傳至涂膜機。

進入涂膜機前經(jīng)預熱輥驅(qū)潮、展平，若涂三合一布則同時從另一側(cè)放送紙或者BOPP膜傳至涂膜機。同時將涂膜級聚乙烯或聚丙烯樹脂在擠出機中熔融塑化擠出流延薄膜，在復合冷輥與硅膠輥的滾壓作用下與基材粘合為一體制成塑/布二合一、布/塑/紙或 BOPP膜三合一制品，制品經(jīng)切邊刀修齊邊幅，由卷取機進行卷取，按工藝要求定時換卷。

4. 制袋

制袋工序是復合袋生產(chǎn)的重要工序，直接影響到產(chǎn)品好壞。以二合一（塑/布）復合編織平布或三合一（紙/塑/布）復合編織平布作為基材，通過印刷機連續(xù)印刷后，經(jīng)成型版制成筒狀；三合一袋需疊 M 邊墻則按工藝要求將插輪頂?shù)酱呅纬蒑邊墻，并牽引至切袋裝置，同時將聚乙烯或聚丙烯樹脂在擠出機中熔融塑化，通過模頭擠出圓料條噴射到復合編織平布預留粘邊處，在冷輥的滾壓作用下使基材進行中縫粘合而成圓筒狀袋體，再連續(xù)切割制成袋片。對于復膜冷切割袋，一般采用卷邊處理。

5. 印刷

塑編印刷工序是將所需要的圖文經(jīng)印刷機印刷至編織袋上，目前主要的印刷方式有絲網(wǎng)印刷、平版印刷、凹版印刷和凸版印刷。絲網(wǎng)印刷時，通過加壓使油墨通過印版上的孔眼轉(zhuǎn)移到塑料編織袋上，形成與所印原稿一樣的形狀。這種方法適用于小批量編織袋的生產(chǎn)。對于大批量編織袋印刷來說，凹版印刷更具優(yōu)勢。凹版印刷時，整個印版表面涂滿油墨，然后用刮墨機構(gòu)把不需要的油墨去除干凈，使油墨只存留在所需圖文上，再經(jīng)擠壓力作用下把油墨轉(zhuǎn)移到編織袋上。這種方法所印的圖文更具凹凸感，線條清晰，質(zhì)量高，但是它的印刷造價昂貴，用油墨量大。

與凹版印刷相似，凸版印刷也是通過壓力把印刷版上的油墨轉(zhuǎn)移到編織袋上，不同之處在于印刷版是往里凹還是往外凸。通過凸版印刷的編織袋圖文印刷比較不清晰，而且還容易脫落，但是它的優(yōu)勢是成本低，對于印刷要求不高的編織袋可以采用這種方法。

新國標中對所印刷的標志做了規(guī)范，主要有廠址、廠名、批號、防曬、防熱等，而對于印圖文的位置，清晰度和色彩等并沒有相關(guān)的標準，因此只要印刷清晰，美觀即可。

6. 縫紉

縫合工序是制袋的最重要，最關(guān)鍵的工序，其中的縫合強度更是檢驗產(chǎn)品性能的重要指標。在國家標準中，明確了縫邊向和縫底向的拉伸負荷。影響縫合強度的主要因素是縫合線的種類和型號，針距大小，線跡，卷邊或折邊縫合線到袋邊的尺寸，熱切和冷切方式等。

7. 打包

打包工序?qū)⒋悠秸財[放在壓力板上，三合一復合袋每25條一顛一倒熱封膠條處露出，二合一復合袋上口與底對齊，然后最上層再鋪好一層包裝皮，打包機螺桿向下運動，給袋子施加壓力壓平，穿上2條至3條打包帶，用手拽緊，穿上打包扣用打包鉗夾緊。

五、有關(guān)塑料編織袋的標準

1. 《塑料編織袋通用技術(shù)要求》

我國首次提出塑料編織制品的標準是在1988年，隨后在1998年對其進行修改，最近一次進行修改為2013年，目前使用的標準是GB/T 8946-2013塑料編織袋通用技術(shù)要求。該標準主要規(guī)定了塑料編織袋的術(shù)語和定義、分類、型號、規(guī)格、命名、標識和檢驗規(guī)則等一系列標準，適用于以聚丙烯、聚乙烯和聚酯等樹脂為原材料的塑料編織袋。

2. 《危險貨物塑料編織包裝抗老化試驗方法》

GB/T 22411-2008危險貨物塑料編織包裝抗老化試驗方法，該標準規(guī)定了危險貨物塑料編織包裝暴露于熒光紫外/冷凝型試驗儀的實驗方法。標準中試驗儀器可以模擬樣品在實際使用過程中由陽光、雨露等引起的老化作用，從而進行樣品的抗老化能力檢驗。

六、塑料編織物應用

塑料編織物是生活中常見的包裝工具，不僅使用方便而且價格低廉，目前主要應用于工農(nóng)業(yè)包裝、工程材料和食品包裝中。

1. 工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品包裝袋

在工農(nóng)業(yè)上，塑料編織物主要對工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的包裝，如建筑中對建材的包裝、化工生產(chǎn)中原料和產(chǎn)物的包裝。同時施工過程中圍欄網(wǎng)罩也是用的塑料編織物。在農(nóng)產(chǎn)品包裝中，塑料編織物使用范圍更加廣泛，無論是水產(chǎn)品包裝、牲畜飼料的包裝還是瓜果棚的遮陽防風，都離不開它。

2. 工程應用

塑料編織物廣泛的應用在水利、電力、公路、礦山建筑等的工程建設(shè)中。在這些工程中，土工合成材料，同時防洪編織袋在抗洪救災中起著關(guān)鍵作用。

3. 食品包裝

在日常食品包裝中，塑料編織袋主要有：大米包裝袋、面粉包裝袋、玉米包裝袋等。

七、塑料編織袋的未來

隨著科技的發(fā)展，塑料編織袋的生產(chǎn)狀況已經(jīng)由最初的“包裝不足”轉(zhuǎn)為了“包裝過度”。包裝材料的大量使用與廢棄對空氣、土壤、水體造成了嚴重的污染。對塑料編織制品從原材料的選擇到生產(chǎn)加工、包裝制品與廢棄物的處理進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)“綠色包裝”。如進行減量化包裝；使用可重復利用或回收再生材料；提高廢棄物的可降解等等進而實現(xiàn)綠色生態(tài)與可持續(xù)發(fā)展是當前熱門且重要的研究方向。