重包装袋主要用于包装塑料原料、化肥、饲料、大米和谷物等。它包括PP编织袋和纸袋以及共挤PE重包装袋。共挤PE重包装袋是指用于全自动的成型(Form)-填充(Fill)-密封(Seal)包装系统的重包装袋,也被称为FFS袋。虽然目前国内大都使用PP编织袋和纸袋作为重包装袋,但是FFS袋以其具有的高性能和高包装效率正受到越来越多的关注,特别是随着国内数个石化大项目的陆续开工,使人们对于FFS袋在中国的前景极为看好。
市场规模与前景
近年来,美国FFS袋占工业用PE包装薄膜的9.4%,年均增长率为4.6%,预计到2008年,用于FFS袋的PE树脂的消耗量将达到26.9万吨。由于目前在美国20~
西欧在1998年的FFS袋市场规模为51.8万吨,年均增长率为3.1%(AMI数据)。西欧60%的重包装袋生产集中在意大利、德国、比利时和荷兰,因为这些国家是西欧合成树脂生产最集中的地区。
树脂包装袋在我国也是重包装袋的一个重要应用市场,特别是近年以来,我国合成树脂的产量的增长速度已达到了两位数。据统计,2005年的聚乙烯和聚丙烯产量已分别达529万吨和523万吨,分别较上年增长了19.9%和10.1%。这些新增的生产能力绝大部分来自于新投产的大型生产装置,例如上海赛科于2005年中投产的60万吨/年聚乙烯、25万吨/年聚丙烯及30万吨/年聚苯乙烯装置,扬子-巴斯夫在2005年初投产的40万吨/年线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯装置,中海壳牌45万吨/年聚乙烯和24万吨/年聚丙烯装置等。
虽然目前我国的树脂产品还主要用PP编织袋和纸袋来包装,但是编织袋和纸袋与FFS袋比起来无论是在性能上还是在包装系统的效率上都要逊色不少,特别是在包装效率方面,预制的PP编织袋和纸袋的包装速度一般仅为1200袋/小时,而且由于袋的封口需要缝纫或者用粘胶带而使包装的流程更加复杂,从而需要配置比全自动的FFS包装系统更多的人力。因此,FFS袋在我国重包装领域尤其是树脂包装领域有着良好的市场前景。
发展驱动力
令市场越来越倾向于从复合纸袋或者PP编织袋转移到使用FFS袋的主要驱动力来自于塑料技术的发展、薄膜生产设备的进步,以及FFS设备技术和包装速度的提高。
新的材料例如茂金属催化的聚乙烯、双峰LLDPE、辛烯或己烯LLDPE的出现使得FFS袋的抗冲击强度、抗刺穿强度、热封等性能显著提高。这不仅使薄膜厚度可以降至更低的水平,从而提高了FFS袋的经济效益和市场竞争力,而且也使制袋机和FFS设备的操作速度得到了提高,并且为FFS袋开启了更多新的应用。
共挤出技术可以使FFS袋获得各种功能性结构,从而提高袋的性能。而且若在某一层当中使用高性能树脂,还可以实现在保持或者提高性能的同时降低层厚度。共挤出技术的这种优势使共挤袋(主要是三层袋)变得比单层袋更加受到市场欢迎。
全自动的FFS系统的包装速度目前已经达到了1600袋/小时,一些先进设备的速度更可高达2000袋/小时。因此,高速度的FFS包装系统更适用于那些具高生产能力的大型生产装置。
使用的树脂类型
FFS袋的主要原料为LLDPE和LDPE。在北美以聚乙烯为材料的工业用薄膜之中,LLDPE占了聚乙烯树脂消耗量的65%,LDPE占28%。
乙烯和a-烯烃的共聚物LLDPE具有较高的断裂伸长率。而以辛烯和乙烯为支链的LLDPE由于具有优异的抗撕裂强度和抗刺穿强度,使得它们应用在薄膜中可以显著降低FFS袋的厚度。例如,欧洲广泛使用LDPE作为FFS袋的主要材料,加入乙烯LLDPE可令袋厚从
具有长支链的LDPE比LLDPE熔体黏度低,流动性好,可以提高加工适应性和薄膜的透明度。因此,实际生产中通常使用这两种材料的共混物,混合比例为60%~75%(LLDPE):40%~25%(LDPE)。
根据最终应用和需要的机械性能,有可能需要添加其他原料例如HDPE、茂金属聚乙烯和ULDPE(超低密度聚乙烯)。
茂金属聚乙烯具有卓越的抗冲击强度和热封性能,它给予PE工业用袋20%~30%的厚度下降空间。陶氏化学的辛烯mLLDPE在大约七年以前广泛进入市场,令欧洲市场(包括陶氏使用的)共挤出的树脂袋的标准厚度降至
HDPE或者MDPE可以增强薄膜的拉伸强度和硬度。在共挤结构的中间层加入约30%的HDPE可提高薄膜的抗拉伸强度和硬度,并且对撕裂强度无太大的影响。适当的硬度提高使FFS袋在成型-填充过程中不容易发生变形。
ULDPE因共聚单体的含量高而且分子量分布窄,使得熔融温度低且范围窄,适合添加在薄膜内层,用以提高热封性能。
LDPE和LLDPE的典型密度为
薄膜的性能要求
FFS袋几乎都是用筒膜形式生产,可以带或不带折边。按照应用和生产商的要求,可以在线印刷或者压花,因此要求薄膜具有严格的宽度和厚度偏差,以满足加工成品袋的要求。大部分袋子的成卷幅宽为
用作FFS袋的薄膜只有达到了符合要求的机械性能如拉伸强度、抗刺穿性、密封强度、摩擦系数、填充热物质的热稳定性等,才能经受填充操作的力量和负载,从而确保在搬运、储存过程中不发生破包泄漏。
影响FFS袋设计和机械性能要求的因素有:产品的重量和填充时的温度,填充系统的类型,搬运和储存的条件及封口类型。
首先需要考虑的因素是包装产品的重量。在重量为
第二个因素是储存中产生的载荷。基于码垛的储存方式,FFS袋需要承受本身包装产品重量20倍以上的力。由于负载很高,FFS袋必须要有足够的硬度以避免横向变形的发生。特别是当储存温度超过
薄膜的抗撕裂强度非常重要,因为在储存和运输过程中包装袋有可能被刺穿和损坏,足够的抗撕裂扩展力可以减少撕裂的传递,从而避免漏包。
热封强度决定密封的质量,这对于保证FFS袋能够承受储存和搬运过程所受到的压力、冲击力极其重要。
FFS袋还必须具有足够的抗冲击强度,以能够承受包装袋从
内、外表面摩擦系数的差异性是FFS袋必须具有的一项物理性质。具体来说,就是袋子应该有较高的外表面摩擦系数以防止码垛以后打滑,而内表面摩擦系数则应该较低,这样有助于在填充或者包装的过程中提高包装速度。摩擦系数的提高可通过压花或者加入添加剂对薄膜表面进行改性来获得,但必须注意压花必须在不降低薄膜的机械性能或薄膜厚度的前提下来实施。
FFS袋的吹塑技术
大多数FFS袋由吹膜的筒膜直接制成,因此其生产线的宽度相对较小,薄膜的幅宽范围一般在
为了使膜厚均匀分布,最好是使用固定式模头和旋转牵引装置,尤其是在进行多层共挤的时候。另外,必须注意人字板和主夹辊的设计,因为夹合时薄膜仍然温热,两边容易起皱,致使封口强度受到影响。
填充过程的优化需要薄膜的厚度和折幅宽度保持很高的精确性。因为只有这样才能保证袋子在自动包装机中的开启、填充和密封操作的速度和可靠性。因此在生产FFS袋的吹膜线上使用自动厚度控制和精确的折幅控制系统并不足为奇。
关于收卷机,大多数FFS袋生产线使用的是一台膜卷直径在
根据生产商的需要,在薄膜挤出时可以在线进行电晕处理、印刷和折边。
高性能的FFS袋生产线
巴顿菲尔塑料设备有限公司在中国生产制造的三层共挤FFS袋生产线(标准配置)的生产能力为
AcuraBlend称重混配料系统用于混配最多4种组份的粒料,其混配能力为
每一组份的原料是由经过精密加工的螺旋喂料器喂入到混配料斗的。由于螺旋给料器的喂料量与线速度呈直接的线性关系,从而保证了生产的灵活性和可重复性。原料在混合后被送至储料斗。该料斗有可供大约20min使用的原料储存量,可给予系统足够的时间来纠正上料和喂料过程中可能出现的问题。AcuraBlend称重混配料系统的混配范围为200:1,组份添加比例可以低至0.5%。由于该系统每批次间的混合误差仅为1%,因而可以精确地控制昂贵的微量添加剂的加入量。这不但对提高生产经济性能非常重要,而且可保证薄膜的性能在连续生产中始终保持一致。
AcuraBlend称重混配料系统通过巴顿菲尔的Extrol6032中心电脑控制系统来控制。操作人员只需通过键盘输入各个组份的比例,该系统即可开始工作。
原料在完成混配之后经自动称重料斗进入到为吹膜加工而专门设计的Contracool挤出机。该挤出机采用变导程屏障式螺杆,并按应用的不同配置光滑机筒或者开槽机筒。变导程屏障螺杆的加工灵活性好,可以用来加工包括LDPE、LLDPE、HDPE、PP以及各种茂金属材料在内的众多聚合物。Contracool挤出机采用了独一无二的Contracool空气冷却系统,此系统具有高能效、冷却均匀、维护少的优点。它的工作过程如下:环境空气从机筒盖板下的进气口被抽入,流过包在机筒外部的肋片铸铝加热器,而变暖的空气则通过特殊结构的刚性底座/气室被排走。为了便于维护及减少空间要求,每台挤出机的各个加热区都由各自的气匣控制并与中心排气风机相连。
经塑化的原料通过换网器,由径向在同一水平上喂入Optiflow低型体模头。这种中心喂料的Optiflow模头的总体高度不超过
由于每一个Optiflow模头体可以配置多个不同直径的口模,因此可以在最大的范围内选择折幅宽度和吹胀比,以获得最佳的薄膜性能。另外还可以通过选择不同的模唇间隙调节环来快速而简单地改变模唇间隙,以便于使用者改变拉伸比。
薄膜挤出之后,利用巴顿菲尔具有专利的Polycool900风环在膜泡和风环成型锥体之间形成的高速、均一气流,膜泡可得到高效冷却,这样不但增加了膜泡稳定性,而且还消除了薄膜的折痕。Polycool900风环的上风唇可以进行调节,以适应大范围的吹胀比。
通过Autoprofile自动膜厚风环系统(基于Polycool900风环体)和Extrol中心电脑控制系统以及在线测厚仪的连线工作,能够实现薄膜横向厚度偏差的连续检测和纠正。当膜泡上局部厚度变厚时,分布在Autoprofile风环相应位置上的加热棒就将热量通过流经的气流准确定位到膜泡上,从而使该处薄膜变薄。Autoprofile不需要对模头作任何热能的或者是机械上的操作,因此减少了机械部件的数量以及相应的维护和微调工作。通过厚度定点控制,可以使膜厚控制在最小值,从而提高产量和经济效益。
位于风环上方的Polycage稳泡架除了能够增加膜泡的稳定性以外,还能够准确控制膜泡的直径。其剪刀式的调节机构不仅调节范围很宽(>3:1),而且在整个直径调节范围内还能够保持同心。稳泡架的高度和直径采用电动调节,这样使用起来既方便又灵活。
在Polycage稳泡架上安装了5个超声波传感器,这些传感器属于IBC折径控制系统。其中4个传感器用于膜泡的直径控制,以补偿不规则的泡形,而另外1个传感器固定在稳泡架高处,用来补偿由于环境因素(温度、湿度,压力等)引起的信号偏差。气泡内部冷却是吹膜膜泡内部气体大量交换的一个动态过程,巴顿菲尔的Digisonic数字式折径控制系统通过调节风机速度、气流,可使薄膜折径的偏差保持在+/
薄膜经过碳纤维复合辊式人字板压合,送到Traversanip垂直旋转牵引装置。该装置通过360°连续旋转,可使由于模头、风环和塔架引起的薄膜厚度偏差100%地随机分布,从而消除暴筋,提供高质量膜卷。薄膜平整度越好,后续加工可以获得的速度就越高。而Traversanip装置的垂直式旋转运动恰恰可使分布在整个幅宽上的应力更均匀,由此就减少了低延展或者不延展薄膜的起皱和起折现象。另外,主夹辊前面的水冷却钢辊可为薄膜提供额外的冷却,从而避免了薄膜在冷却不足下夹合而发生起皱。
巴顿菲尔的FFS袋生产线的各个单元均是通过Extrol中心电脑控制系统来进行统一控制的。功能强大的Extrol控制系统可以控制和监测从原料输送、混配到最后薄膜收卷过程中所有单元的加工参数,整条生产线可以实现完全的自动化,人力配置因此得到最大的精简,同时生产效率和薄膜的质量也可达到更高的水平。
1.批次混配料系统
2.自动称重系统
3.挤出机
4.三层共挤模头
5.自动膜厚风环
6.稳泡架
7.人字板
8.垂直旋转牵引
9.测厚仪
10.二级牵引
11.表面收卷机
12.风机系统
联系客服