水泥复膜塑编袋老化性能研究

于忠东

水泥复膜塑编袋老化性能研究

于忠东

(吉林亚泰三川塑编有限责任公司,吉林辽源136200)

通过对紫外线照射前后水泥复膜塑编袋的断裂强度和断裂伸长率进行对比,研究了水泥复膜塑编袋的耐老化性能。结果表明,未添加抗紫外剂的夏季用水泥复膜塑编袋在阳光直接照射21 d后,断裂强度保持率为14%,冬季用水泥复膜塑编袋在阳光照射30 d后,断裂强度保持率为48%。添加抗紫外剂后,冬季用水泥复膜塑编袋在紫外照射12 h后(相当于室外32 d),断裂强度保持率仍为65%。说明添加抗紫外剂后复膜塑编袋的使用寿命延长,可以满足冬季水泥包装的要求。

水泥;复膜塑编袋;老化性能;断裂强度;断裂伸长率

Abstract:The aging properties of plastics-coated woven bags for cement were studied by analyzing the breaking strength and elongation at break before and after ultraviolet irradiation.For the bags without anti-aging agent,the breaking strength retention rate of the bags of summer grade was 14%after exposing to sunlight for 21 d,and that of winter grade was 48%after exposing to sunlight for 30 d.For those containing anti-aging agent,the breaking strength retention rate of winter grade was 65%after ultraviolet irradiation for 12 h(equivalent to sunlight for 32 d).

Key words:cement;plastics-coated woven bag;aging property;breaking strength;elongation at break

0 前言

水泥包装袋国家标准(GB 9774—2002)中明确规定：水泥包装袋在运输和储存过程中,不得受潮、避免高温和阳光直射,装卸时要防止硬器划破袋子,水泥包装袋储存期不宜超过6个月,超过6个月时,应重新进行检验。水泥包装袋目前主要以复膜塑编袋为主。复膜塑编袋在其包装水泥、运输、储存过程中因吸收紫外线,极易发生老化,这是因为其主要成分聚丙烯在空气中氧、光或热、湿度的作用下,分子中的氢或甲基易于脱掉,在紫外线照射下更易引起断链,很容易被空气中的氧气氧化,因而产生降解,使编织布老化,并发生外观变形、变色、涂膜脱落等粉化现象,以及出现拉伸强度、断裂伸长率、耐热性降低的现象,导致复膜塑编袋牢固性明显下降,袋体破损撕裂现象严重,破包率直线上升。由于地理位置不同,东北地区冬季生产的水泥需长时间储存,最短为6个月,最长达8个月,这就要求复膜塑编袋具有一定的抗老化性。但是目前我国水泥复膜塑编袋生产企业小而杂,不具规模,无老化检测设备,这了追求短期利益降低成本,不添加抗紫外剂,忽视对水泥复膜塑编袋耐老化性能的分析和研究,认为水泥复膜塑编袋是一次性产品,无须添加抗紫外剂。针对企业生产现状,本文以水泥复膜塑编袋拉伸强度、断裂伸长率为判定依据,进行耐老化性能的对比分析和研究[1-3]。

1 实验部分

1.1 主要原料

复膜塑编袋,1#袋面印字,2#袋面不印字,不含抗紫外剂,聚丙烯含量为90%,填充母料含量为10%,编织布的单位面积质量为83.5 g/m2,夏季使用,吉林亚泰三川塑编有限责任公司;

复膜塑编袋,3#袋面印字,4#袋面不印字,不含抗紫外剂,聚丙烯含量为90%,填充母料含量为10%,编织布的单位面积质量为90 g/m2,冬季使用,吉林亚泰三川塑编有限责任公司;

复膜塑编袋,5#,不含抗紫外剂,聚丙烯含量为90%,填充母料含量为10%,编织布的单位面积质量为90 g/m2,冬季使用,吉林亚泰三川塑编有限责任公司;

复膜塑编袋,6#,聚丙烯含量为89.4%,填充母料含量为10%,抗紫外剂 UV770含量为0.25%,抗氧剂B215含量为0.35%,编织布的单位面积质量为90 g/m2,冬季使用,吉林亚泰三川塑编有限责任公司。

1.2 主要设备及仪器

电子万能试验机,WD-5D,长春第二试验机有限责任公司;

紫外灯加速老化试验机,QUV,灯型号为UVB-313,40 W,美国Q-Lab公司。

1.3 性能测试与结构表征

断裂强度按GB/T 1040—1992进行测试。试验时按顺丝的走向剪取经向、纬向复膜塑编袋基布各1块,长度为300 mm,宽度为50 mm,夹具间距为200 mm;

自然老化试验：将复膜塑编袋曝露于户外的大气环境中,使其受各种大气因素的综合作用。试样1#和2#的试验日期选择7月份,日照时间为21 d,每7 d检测1次,共计检测3次;试样3#和4#的试验日期选择7～8月份,日照时间为30 d,检测1次;

试样5#和6#将进行人工加速老化试验,按照ASTM G53—1996进行测试,照射8 h后检测 1次,12 h后再检测1次,光照射时箱体温度为60～65℃,照射后冷却4 h。

2 结果与讨论

2.1自然老化

复膜塑编袋基布的断裂强度指的是基布经、纬向断裂强度。照射前和照射后的样品是取自相同经向扁丝的同一块基布,因而消除了不同经丝断裂强度的差异;不同照射时间的样品取自同一块基布,因袋体所限,经丝不同,但线密度则是相同的,消除了线密度不同带来的断裂强度的差异。

从表1可以看出,1#试样日照7 d后断裂强度损失28%,14 d后损失56%,21 d后损失94%。2#试样日照7 d后断裂强度损失25%,14 d后损失50%,21 d后损失86%。说明袋面印字比不印字的试样断裂强度损失要多,这主要是因为黑色水性油墨会增加紫外线的吸收,强度损失增大。总之,夏季用复膜塑编袋在阳光下直接照射21 d后,编织布明显老化,强度损失严重,装载物料时可能掉底、开口,特别是有可能发生边缝开裂。

从表1还可以看出,3#试样日照30 d后断裂强度损失52%,4#试样日照30 d后断裂强度损失59%,同样说明袋面印字比不印字的试样断裂强度损失要多。冬季用复膜塑编袋在阳光下直接照射30 d后,编织布明显老化,强度损失严重。因此,从储存角度考虑,虽然其克重比夏季用试样增加了6.5 g/m2,但是如果不能有效遮盖和室内储存,冬储水泥开包后损失将会进一步加大。故而,必须添加一定量的抗紫外剂或对其进行有效遮盖,才能保证水泥复膜塑编袋在6个月使用期内的牢固性。

2.2 人工加速老化

从表2可以看出,未添加抗紫外剂的5#试样经紫外线照射8 h后,编织布纬向断裂强度下降约55%,降到162 N/50 mm,已达不到使用要求。添加抗紫外剂的6#试样经紫外线照射8 h后,编织布纬向断裂强度下降约16.8%,为374.5 N/50 mm。说明添加一定数量的抗紫外剂后,复膜塑编袋基布的断裂强度保持率明显提高。同时发现,紫外线照射时间对水泥复膜塑编袋的力学性能影响较大。

表1 自然老化后复膜塑编袋的力学性能Tab.1 The mechanical properties of plastics-coated woven bags after natural aging

表2 人工加速老化后复膜塑编袋的力学性能Tab.2 The mechanical properties of plastics-coated woven bags after artificially accelerated aging

综上所述,水泥复膜塑编袋经过露天阳光直接照射21 d后,编织布明显老化,强度损失非常严重。袋面印字比不印字试样的断裂强度损失要大,黑色水性油墨会增加紫外线的吸收,强度损失增大。因此,在实际生产过程中,应考虑印刷对水泥复膜塑编袋耐老化性能的影响。添加适当抗紫外剂后,经过12 h的紫外照射,试样的断裂强度保持率仍然在60%以上,符合使用标准。因此,在实际生产过程中,抗紫外剂的添加量应该根据水泥复膜塑编袋使用和储存最长期限来确定,以保证水泥复膜塑编袋在使用过程中抵抗紫外线照射的能力。

3 结论

(1)在夏季高温及强紫外线照射下,如果不添加抗紫外剂,无论是夏季用还是冬季用复膜塑编袋的断裂强度均随日照时间的延长而逐渐降低。日照21 d后,夏季用复膜塑编袋的断裂强度只剩余51.5 N/50 mm,断裂强度保持率为14%;日照30 d后,冬季用复膜塑编袋的断裂强度为178 N/50 mm,断裂强度保持率为48%;

(2)在紫外加速老化12 h后(相当于室外32 d),添加0.25%抗紫外剂UV770和0.35%抗氧剂B215的冬季用复膜塑编袋断裂强度为291 N/50 mm,断裂强度保持率仍为65%;未添加抗紫外剂的冬季用复膜塑编袋的断裂强度只有158 N/50 mm,断裂强度保持率为44%。说明添加抗紫外剂后,复膜塑编袋的使用寿命延长。

[1] 万 珊,邢 力,万 凯,等.对出口塑料集装袋抗光老化性的分析与研究[J].包装工程,2004,25(1)：52-54.

[2] 国家质量监督检验检疫总局.GB 8947—88复膜塑料编织袋[S].北京：中国标准出版社,1988.

[3] 国家质量监督检验检疫总局.GB 9774—2002水泥包装袋[S].北京：中国标准出版社,2002.

Study on Aging Properties of Plastics-coated Woven Bags for Cement

YU Zhongdong
(Jilin Yatai Sanchuan Plastic Weaving Co,Ltd,Liaoyuan 136200,China)

TQ325.1+4

B

1001-9278(2011)01-0080-03

2010-09-22

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