洗衣粉袋抗冲击强度影响因素研究

刘华国

（广州立白企业集团有限公司，广东 广州 510170）

洗衣粉袋抗冲击强度影响因素研究

刘华国

（广州立白企业集团有限公司，广东 广州 510170）

通过落镖冲击试验仪，测试不同材质、不同PE厚度的洗衣粉塑料袋的抗冲击强度，结合洗衣粉包装方式，探讨了影响洗衣粉袋抗冲击强度与各种条件之间的关系：重量小的洗衣粉采用BOPP/ LDPE材质，重量大的洗衣粉采用BOPA/LDPE材质，洗衣粉内袋扎孔和袋装洗衣粉采用纸箱包装等方式，均可以提高洗衣粉袋的抗冲击性能。

洗衣粉袋；抗冲击强度；排气孔

1. 前言

洗衣粉作为最常使用的日用洗涤品，在日化产品中占有重要地位。以我国为例，2009年生产各种品牌、类型的洗衣粉总量达380万吨。国内外洗衣粉的包装方式主要有塑料袋装、桶装、纸盒装等，其中复合塑料薄膜袋最多。塑料薄膜具有质轻、透明、防潮、抗氧化、耐酸、耐碱、气密性好、易于印刷精美图文的优点，广泛用于方便食品、日化产品、生活用品等的包装[1]。

洗衣粉的规格繁多，其重量越重，在生产、运输、分销过程中所受的外力冲击也越大。所以，大规格洗衣粉的包装膜较厚，以保证包装安全性。一般的做法是通过增加热封层PE厚度达到增加洗衣粉袋抗冲击强度的目的。目前用来包装洗衣粉的塑料袋为一种复合材料，主要由表层、中层、内层三层通过胶黏剂，经过一定工艺复合而成。其中表层为印刷图案、文字信息层，要求有良好的印刷适应性，良好的尺寸稳定性、光泽性、透明性好，并且具备一定的保护功能，一般为双向拉伸聚丙烯（BOPP）、双向拉伸尼龙（BOPA）、聚酯（PET）等种类。中层为功能阻隔层，如铝膜、镀铝膜，一般有阻隔光、气体、水蒸气等作用，在食品、饮料工业中使用居多。内层为热封层，起成型、热封、密闭的作用。一般为低密度聚乙烯（LDPE）或流延聚丙烯（CPP）等，具有无毒、无异味、呈化学惰性、有良好的热封性能。

本文通过研究不同表层材质、不同厚度PE的复合塑料袋的落镖冲击试验结果，以及包装方式等方面，探讨洗衣粉袋抗冲击强度的影响因素。为立白超洁清新田园清新洗衣粉复合塑料袋，规格为508g和1.36kg（见图1，具体材质参数见表1）。

测试方法：GBD-L落镖冲击试验仪，广州标际包装设备有限公司，参照GB/T 9639塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法——自由落镖法标准要求，在给定的自由落标冲击下，测定50%塑料薄膜试样破损时的能量。以冲击破

2. 试验内容

试验用塑料袋样品由中山华兴彩印公司生产，采用复合生产工艺，凹版印刷，干式复合。样品损质量表示。

表1 不同材质、不同PE厚度样品表

试验参数：B法，砝码重量90g，初始重量418g，砝码直径45mm。

样品制备：每个样品无气孔、折痕或其他明显的缺陷。其长度与宽度均大于153mm。数量不少于30个[2]。

3. 试验结果

采用落镖冲击试验仪进行测试，结果如表2。将BOPP/LDPE洗衣粉袋抗冲击强度与BOPA/ LDPE洗衣粉袋抗冲击强度结果分别以图2、图3显示。

4. 结果分析及讨论

4.1 不同表层材质的影响

从测试结果可以看出，以BOPP为表层的塑料袋的抗冲击强度全部小于BOPA为表层的塑料袋。这是由材料的性能造成的。尼龙（PA）因为相邻分子的-C=O和HN-之间存在氢键，所以它是具有很强分子间作用力的聚合物。这种强作用力以及结晶性使其成为有韧性、高熔点的热塑性塑料，还有很好的抗穿刺性、冲击强度和温度稳定性。分子链上脂肪烃部分的柔性可以使薄膜取向而提高强度。而取向聚丙烯（BOPP）薄膜的强度、透明性和光泽（亮度）都比未取向薄膜有所提高，但是与BOPA相比，其分子结构（见图4）的规则排列造成其抗冲击强度较低。所以复合后的塑料袋也呈相同的趋势[3]。

表2 不同PE厚度洗衣粉塑料袋抗冲击强度

4.2 不同PE厚度的影响

表层为BOPP和表层为BOPA的复合塑料袋呈现出不同的规律。以BOPP作表层的塑料袋，PE层为55µm时，破损质量为445g；PE层为60µm时破损质量最低；当PE层增加到65µm时，破损质量又增加为422g。随着PE厚度从75µm增加到95µm，以BOPA为表层的塑料袋的破损质量从508g增加到589g；而当PE厚度不断增加到125µm，破损质量反而一直下降，到125µm时，破损质量达到最小值472g。

采用特定组合的复合薄膜是为了取长补短，利用各复合层的优良性能。具有良好耐冲击性能的薄膜应具有良好的综合性能，如耐划伤、耐刺入、韧性好，能承受较大变形和吸收较大冲击能量，能减少局部应力集中等。

薄膜的抗穿透性能主要取决于材料的韧性[4]。BOPA韧性比PE好，当PE层厚度较小时，BOPA/ LDPE的复合塑料袋的抗冲击强度主要由BOPA主导，当落镖重量增加到破损质量时，BOPA层先破裂，然后PE层破裂，导致薄膜被落镖穿透。但随着PE层厚度不断增加，造成BOPA/LDPE的复合薄膜材料韧性小、脆性和硬度增加，有从柔性向“脆化”方向转变的趋势，决定抗冲击强度的主要因素转变为PE层：当落镖落在复合薄膜上时，较硬的PE层先破裂，虽然没有达到BOPA层的破裂质量，但由于此时薄膜材料已经出现缺陷而导致薄膜整体破损的产生，复合塑料薄膜随即被落镖穿透。所以，随着PE层厚度的增加，BOPA/LDPE复合薄膜的抗冲击强度呈现先增加后减小的趋势。

4.3 包装方式的影响

包装方式对洗衣粉塑料袋的抗冲击强度也有影响，如洗衣粉袋打排气孔、洗衣粉袋外包装方式等。

现在市场上有部分洗衣粉在塑料袋上打了排气孔，这有两方面原因：1）由于洗衣粉的销售区域比较广，在低海拔地区生产的袋装洗衣粉运输到高海拔地区，受低气压影响会出现鼓胀现象，包装袋鼓到一定程度会鼓破。打上排气孔可以增加洗衣粉袋内外的压力平衡，减少爆袋风险；2）部分洗衣粉配方中含有活氧成分，会缓慢释放出气体，积累一段时间后，也会使洗衣粉袋鼓起。扎了排气孔后，袋内气体在压力下适当排出，防止袋被胀破。同样，有排气孔的洗衣粉塑料袋当受到外力冲击时，袋内气体通过孔洞泄出，缓冲了外力的冲击，在一定程度上也可以提高洗衣粉袋的抗冲击强度。

塑料袋装洗衣粉的外包装方式也会影响其抗冲击强度。用纸箱作为外包装，洗衣粉塑料袋装可以受到较好的保护作用。而用复合塑料编织袋作为外包装的洗衣粉则会受到更大的外力，洗衣粉塑料袋所受冲击作用更多，抗冲击强度小于纸箱装的产品。

5. 结论

BOPA/LDPE袋的抗冲击强度明显强于BOPP/LDPE袋的抗冲击强度。当PE厚度增加，两种复合塑料袋的抗冲击强度出现不同的变化趋势：BOPP/PE袋抗冲击强度先减小后增加；PE厚度从75µm增加到95µm，BOPA/LDPE袋抗冲击强度增加，PE厚度从95µm再增加到115µm，BOPA/ LDPE袋抗冲击强度减小。

因此在设计洗衣粉包装袋时，小规格、重量小的洗衣粉采用BOPP/LDPE材质，大规格、重量大的洗衣粉则应选用BOPA/LDPE材质。另外，还要考虑外观效果、力学安全性等方面，以选取合理的材质结构。将洗衣粉内袋扎孔和采用纸箱装洗衣粉塑料袋，可以提高洗衣粉袋的抗冲击性能。

[1] 许文才, 曹国荣, 王志伟等. 包装设计师[M] 中国劳动社会保障出版社 2008.12.

[2] GB/T 9639-1988 塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法 自由落镖法[S] 1988.

[3] R. J. Hernandez, S. E. M. Selke, J. D. Culter. 塑料包装—性能、加工、应用、条例[M] 化学工业出版社 2004.01.

[4] 许明. 包装薄膜的冲击穿刺过程的力学分析[J] 包装工程 1988.1.