PP编织袋的加工方法及工艺

PP编织袋的加工方法及工艺摘要：编织袋用途很广，主要用于各种物品包装，在工业方面用途广泛。本文简 单介绍聚丙烯（PP）编织袋的主要加工方法及其工艺流程。关键词：聚丙烯 造粒 拉丝圆织布基工艺正文：1. 编织袋及其加工工艺简介塑料编织袋是以聚丙烯（PP）为主要原料，经过挤出、拉丝，再经织造、编 织、制袋而成。PP是一种半透明、半晶体的热塑性塑料，具有高强度、绝缘性 好、吸水率低、热就形温度高、密度小、结晶度高等特点，是制成编织袋的主要 原料。改性填充物通常有玻璃纤维、矿物填料、热塑性橡胶等。塑料编织袋的使用范围很广。就目前来说，塑料编织袋的主要用于农产品包 装、水泥袋包装、食品包装、岩土工程、旅游运输、抗洪物资等。编织袋主要有塑料编织袋（无复膜编织袋）、复合塑料编织袋以及各种编织 布等三类。塑料编织袋的生产工艺流程是:编织布通过印刷，切割，缝制，成为编织袋。 依据所用的设备不同，可先切割后印刷，也可先印刷后切割。自动切割缝纫可连 续完成印刷，切割，缝纫等工序，也可制成阀口袋，放底袋等，对于平织布可进 行中缝粘合后制袋。复合塑料编织袋的生产工艺流程是将编织布，涂复料和纸或膜，进行复合或 涂复。得到的筒布或片布，筒布可以进行切割、印刷、缝合、制成普通的缝底袋， 也可以打孔、折边、切割、印刷、缝合，制成水泥袋，得到的片布，可以中缝粘 合，印刷，切割，糊底，制成糊底袋。也可以焊接，卷取，制成篷布、土工布。平织布可以涂复或不涂复生产篷布，土工布等，圆筒布也可以破幅后涂复或是不涂复生产篷布或是土工布等。一般的塑料编织产品工艺流程如图1-1所示。图1-1塑料编织产品生产工艺流程图2. 编织袋加工方法及工艺2.1造粒塑料造粒是塑料产品加工过程中的重要一环，多数塑料原料合成后都需制 成粒状才能使用，这一技术直接影响到塑料产品质量的好坏。造粒的主要工艺流 程：配料、挤出、过滤、水冷、牵引、切粒、干燥、包装。塑料造粒生产工艺流程框图添裁PF 3d Jt 4S胃压白AS玮包基人珠3=搅拌检盈伪秋执功泰凤冷却图2-1塑料造粒生产工艺流程图将聚丙烯粉料、各种添加剂与活化好的碳酸钙按一定比例，按先后顺序倒入 高搅机内，由低速到高速搅拌一定时间后放入料斗内，经喂料螺杆输送，使物料 从加料口进入机筒，经机筒和螺杆的熔融塑化，连续稳定地挤出料条，料条经水 槽冷却定型，经吸湿风机吸湿，风机冷却，料条进入切粒机切粒，经振动筛筛选， 由输送风机输送进入沸腾床沸腾干燥处理，然后进入料池，再由上料机把料池内 的料吸入储料罐，粒料经检验合格后，定量包装完成整个生产过程。2.2拉丝拉丝又被称为扁丝，或者纤维切割，是编织袋生产线的关键工序；同样，拉 丝机组是编织袋生产厂的核心设备。拉丝工艺的优良，直接影响着产品的内在质 量和外观质量。扁丝工艺包括:原料改性，共混，着色，填充，配制，防老化、防降解问题， 挤出过程的温度、压力、流量调节控制及挤出过程的流变行为，功耗、产率问题， 牵伸过程的牵引比，吹胀比，牵伸比，结晶冷却，取向，热处理定型问题，卷绕 过程中的成型及纱锭的质量检测等技术问题。工艺流程如图2-2：图2-2塑料扁丝生产工艺流程图原料进入挤出机后，经190-250C的外部加热和螺杆与机筒的互相剪切下， 物料在几乎全部塑化完毕后，被定量、定压挤出。经过膜头成型，成为熔融状的 薄膜进入冷却水中。经冷却后，薄膜被刀片切割成胚丝。胚丝在温度较高的烘箱 中被高倍拉伸直至形成扁丝。然后扁丝在热辊上热定型，在低牵引速度的情况下 予收缩，并被冷辊在低温下进行处理，最后经磁盘差动式张力收卷系统收卷成型。扁丝生产工艺方法按成膜方法分有管膜和平膜；按成膜后冷却方式分有空 冷、水冷和间冷；按牵伸加热方式有热板，热辊，热风；按纱锭卷绕成型分有集中摆线卷绕、单锭力矩电机卷绕、磁力矩卷绕。扁丝生产工艺技术指标主要分四类：.物化改性指标。主要有共混改性、混配比、功能助剂添加比、废旧再生料 掺混比；.物性流变指标。主要有牵伸比、吹胀比、牵伸比、回缩比；.机械性能指标。主要有拉断力、相对拉断力、断裂伸长率、线速度、线密 度偏差；.公差尺寸指标。主要有扁丝厚、扁丝宽等。2.3圆织布基塑料圆织布基生产工艺流程框提升二 奇妙卸卷收卷图2-3塑料圆织布基生产工艺流程图如上图2-3所示，圆织布基工艺首先从经纱架上的每排纱锭下引出经纱，经 纱架瓷孔-第一长竖形板-压线棍-送径导棍-导丝棍-第二长条竖形板-导丝棍- 磁孔-张力杆-棕丝-圆钢扣-定经环-预留布基。把纬纱装入梭库中，开动机子后， 在梭子推动装置的推动下使梭子作圆周运动，在经纱供应系统与梭子推动装置的 紧密配合下，编织成圆筒型平织物。编织物被织机顶部的牵引装置向上牵引，经 过导向辊以后，被经纱架后的收卷装置缠绕。当缠绕卷直径达1.2米左右时，进 行卸卷，送下道工序。塑料圆织布基生产的主要工艺指标：编织密度编织密度是指100mmX 100mm编织物内，经纬纱的根数。国家标准中 规定了编织密度的同时，规定了密度公差。编织密度主要取决于包装产品，由用户决定。常用的编织布密度是36X36 根/10cm, 40X40 根/10cm, 48X 48根/10顷。 编织密度公差编织密度公差是指比给定标准编织密度多处或减少扁丝的根数。 编织布拉伸负荷.拉伸负荷也称抗拉强度，拉伸强度。对于编织布承受经向和纬向两个方 向的拉伸负荷，故称经向、纬向拉伸负荷。 编织布单位面积质量编织布的单位面积重量是以平方米克重数来表示的，是编织布的一项重 要技术指标。平方米克重数主要取决于经纬密度和扁丝的厚度；平方米克重 数影响编织布的拉伸强度、载荷能力；平方米克重数是生产企业控制成本的 一个主要环节。 幅宽各种编织布幅宽直接影响制袋工序。对于筒布用折经表示幅宽，折经等 于圆周长的一半。幅宽回缩率，所有编织布织造卷取后的宽度，在展卷切割、 印刷、缝合后、制成袋子的宽度都要略小于卷取时的宽度，我们称幅宽回缩。 手感PP扁丝编织物手感较厚实、挺阔、粗硬些；HDPE扁丝编织物手感较软、 润滑、不致密。在PP扁丝料中添加钙质母料，手感挺阔；PP中少加HDPE 会使其柔软些。扁丝窄：编织平，手感柔软；扁丝宽：编织布时折叠丝多，手感粗糙。2.4涂膜熔融树脂膜夹在编织布和纸或是塑料膜中间时，冷却得到三合一编织布。涂 复的原理是把树脂在熔融状态下涂于基材编织布上，仅把熔融树脂涂覆到编织布 上并立即冷却，得到二合一编织布。如果复合时，涂复可以对平织物单面涂复得 到片布，也可以对筒布双面涂复，得到涂复筒布。工作时：挤出机经过加热后，将聚丙烯物料熔融，经模头挤出成型与生产线 上圆筒型塑料编织布挤压复合、冷却定型为涂膜布基。布基从退卷架经过第一导 向、第一预热到第一面涂膜后，通过生产线上的十字翻转架，将布基翻转180度，使未涂面朝上，布基再通过第二导向、第二预热、第二涂膜从而完成双面涂膜，保证不停机连续生产。如图2-4：塑料涂膜布基生产工艺流程框图 ,+ Jr *垣卷章孚向Q君TSTtt-第一=；-I内 两 F L牧卷 V二静度 Q曹七弟二浪嘿eT-l辛二宜龄 tit 1ifcjfi-fr ffl g*Wi林cu料图2-4塑料涂膜布基生产工艺流程图2.5制袋塑料编织袋，复合塑料编织袋，集装袋，水泥袋，所有外观质量欠缺并非都 是制袋工序造成的。但是，制袋工序是最后一道工序，也是质量把关的最后一道 工序。它包括：印刷，切割，缝合，打包等几个主要环节。普通编织袋制袋工艺指标主要是外型公差尺寸，缝底向或缝边向的拉断力， 印刷油墨的清晰度和印刷后其他部位的清洁度，版面位置准确度，缝合线迹，针 距，及缝合脱针，断线等缺欠的要求。印刷塑编印刷主要是凸版印刷。印刷图文位置公差，印刷图文清晰度，印刷图文 色彩等在塑料产品国家标准中没有明确规定，有的标准中仅要求印刷清晰。因而 塑编企业要根据用户要求制定企业印刷标准。制定企业标准时，要考虑自己印刷 设备种类、印刷油墨种类和印刷能力等。缝制工艺缝合强度指标是制袋的最重要、最关键指标。在塑料编织袋GB/T8946和复 合塑料编织袋GB/T8947国家标准中，明确了缝边向和缝底向的拉伸负荷。影响 缝合强度的主要因素是缝合线的种类和型号、针距大小、线迹、卷边或折边缝合 线到袋边的尺寸、热切和冷切方式等。对于复膜冷切割袋，一般采用卷边处理， 因为冷切边缘的缝线可能从经丝中连同纬丝撕出。2.6内衬袋工艺聚乙烯物料经挤出机加热，熔融塑化稳定挤出；通过机头挤出成圆筒型薄膜； 通入压缩气吹胀，形成管泡；由冷却风环冷却定型，牵引入人字夹板折合；经牵 引辊、传动辊至收卷辊；最后进行切割、热合工序完成内衬袋的生产，最后进行 套袋。塑料内衬袋生产工艺流程框图图2-5塑料内衬袋生产工艺流程2.7回收造粒原料（废丝）被加入主机进料口，然后进入挤出机。进入挤出机后的原料在 外部加热和螺杆与机筒的互相剪切下，物料被塑化熔融；再被定量、定压从模头 料孔挤出；经旋转刀片切割，成为粒状颗粒进入冷却水中冷却；经振动筛筛选， 粒料再经旋风水冷分离装置，进入产品区。塑料回收造粒生产工艺流程框图图2-6塑料回收造粒生产工艺流程3. 工艺条件的优化选择3.1造粒工艺的合理选择3.1.1塑料黏度及黏度的影响因素熔融塑料流动时大分子之间相互摩擦的性质称为塑料的粘性；而把这种粘性 大小的系数称为粘度。所以粘度是熔融塑料流动性高低的反映。粘度越大，熔体 粘性越强，流动性越差，加工越困难。黏度的影响因素主要有一下几种。分子量：分子量越大，分子量分布越窄，反映出来的粘度愈大；低分子添加剂：低分子添加剂可以降低大分子连之间的作用力，因而使粘度减 小。有些塑料成型时间加入溶济或增塑剂就是为了降低粘度，使之易于模成型； 温度：温度对大多数熔融塑料的粘度影响是很大的,一般温度升高，反映出来的 粘度越低；剪切速度：有效的增加塑料的剪切速度可使塑料粘度下降；压力：压力对粘度的影响比较复杂，一般PP&PE类粘度受压力的影响不是很 大，但对PS的影响却相当显著。3.1.2注射温度的控制对成型加工的影响料筒温度的调节应保证塑料塑化良好，能顺利注射充模又不引起分解。这就 要求我们不能因受制于塑胶对温度的敏感性而有意识地降低塑化温度，用注塑压 力或注射速度等办法强行充模。塑料熔融温度主要影响加工性能，同时也影响表面质量和色泽。料温的控制 与制件模具有关。大而简单的制件，制件重量与注射量较接近的，需用较高的烤 温；薄壁、形状复杂的也要用高温。反之，对于厚壁制件，某些需要附加操作的: 如装嵌件的，可以使用低的烤温；鉴别塑料熔体温度是否得宜，可以用点动动作 在低压速下对空注射观察。适宜的料温应使喷出来的料刚劲有力，不带泡，不卷 曲，光亮连续。3.1.3注射周期中压力的控制实际施用的压力应比充满型腔时压力偏高，在注射过程中，模腔压力急剧上 升，最终达到一个峰值。这个峰值就是通常所说的注射压力。注射压力显然要比 充满型腔时压力偏高。模腔充满塑料后，直到浇口完全冷却对闭前的一段时间，模腔内的塑胶仍然 需要一个相当高的压力支持，即保压。保压的主要作用有：防止制件的收缩，减 少真空泡；减少因制件过大的注射压力而产生粘模爆裂或弯曲变形的现象；补充 靠近浇口位置的料量，并在浇口冷凝对闭以前制止模腔中尚未硬化的塑料在残余 压力作用下，向浇口料源方向倒流。注射压力的选择，要根据制件形状和厚薄，以及塑料原料进行选择。在生产 条件和制件质量标准许可的情况下，一般建议采用就温低压的工艺条件。3.1.4注射速度的控制低速充模优点是流速平稳，制件尺寸比较稳定，波动较小，制件内应力低， 内外各向应力一致性较好；缺点是制件易出现分层结合不良的熔点痕、水纹等。 高速充模可采用较低的注射压力，改进制品的光泽度和平滑度，消除了接缝线现 象及分层现象，收缩凹陷小，颜色更均匀一致；缺点是易产生“自由喷射”，即 出现滞流或涡流，温升过高，颜色发黄，排气不良及有时脱模困难。粘度高的塑 料有可能产生熔体破裂，制件表面产生雾斑，同时也增加了由内应力引起的翅曲 和厚件沿接缝线开裂的倾向。由于浇道系统及各部位几何条件不同，不同部位对于充模熔体的流动（特别 是速度）提出要求，这就出现了多级注射。我们可以根据制品的形状，对相对薄 壁的，形状复杂的部分实行快速充模；而对于入水口和易烧焦处用低速或中速充 模；大部分产品都可以采用低速一高速一中速充模过程，从而达到改变制品表观 和内在质量的目的。3.2扁丝拉丝工艺的优化3.2.1原料配比的选择生产扁丝用纯聚丙烯是不能满足要求的，还必须加入一定比例的高压聚乙 烯、碳酸钙和色母料等。加入少量的高压聚乙烯，可以降低挤出过程中料流的黏度和熔化速度，流动 性增加，改善扁丝和编织袋的韧性、柔软性，保持一定的断裂伸长率，使之改善 聚丙烯的低温冲击性。碳酸钙的加入，可以改变透明、不透光的缺陷，在减少在拉伸、编织过程中 因摩擦产生的有害静电，增加印刷商标图案的油墨附着力，降低成品在存放过程 中的自然收缩和降低成本。碳酸钙比例过少则不能达到以上效果；若所加碳酸钙 过量，则粉尘增加，强度降低。3.2.2挤出压力和温度的优化拉丝的整个过程是一个加热、冷却重复进行的过程，高分子的链段和整个分 子链随着温度的改变。其运动也在不断的改变，会有不同的取向、排列和结晶， 这对扁丝及最终产品的使用性产生很大的影响。挤出压力、温度偏高，有利于物 料的进一步塑化，使最终产品质量均匀、光洁度好、强度高，过高则会使高分子 链断裂、降解，甚至分解，使后面的生产无法进行或降低产品质量。因此，在允许的范围内适当提高挤出温度和压力，有利于高分子有机物聚丙 烯和无机物填料碳酸钙的充分偶合。不但可以提高商标团的印刷质量，减少有害 静电，产品的内在品质、手感、光洁度都比较好，还在一定程度上降低了成本。 3.2.3冷却水温的控制从挤出机机头模口挤出的高温平模如果不及时冷却定型，遇到空气后将产生 部分分解和焦化，而且仅仅依靠自然冷却需要较长的时间和生产线，形成的膜片 厚薄不均匀，结晶度太高，无法拉伸等。因而工艺上采用冷水急剧冷却。只是拉 丝过程中聚丙烯第一次结晶，高分子重新排列取向的过程。其中结晶度的大小， 晶粒的大小都关系到后续拉伸的进行，也关系到产品最终的强度。结晶度的大小，晶粒的大小，最大的影响因素是冷却速度。冷却速度越快， 结晶度越小，晶粒夜宵，加热拉伸过程中晶体容易软化，容易拉伸；反之所需的 拉伸温度高，扁丝强度高，不易拉伸，在拉伸过程中也容易断裂，不易得到合格 扁丝。生产环境中的气温无法精确控制，因此控制模口冷却速度的关键是控制冷却 水的温度，其次是控制模口到水面的距离，使其结晶度保持在60%左右。冷却水 的温度高，冷却速度慢；冷却水温度低，则冷却速度快。模口到水面的距离太小， 则会出现断丝；过大则边丝特别厚，且根数增多，使得有效产量降低。3.2.4拉伸倍数和拉伸温度结晶度较高的平膜还要经过切割，加热拉伸才能形成扁丝。扁丝的拉伸过程 是聚丙烯高分子第二次排列、取向、结晶的过程。影响这一过程的两个条件就是 拉伸倍数和拉伸温度。扁丝的拉伸是在聚丙烯的玻璃化温度和熔化温度之间进行。一定的拉伸倍 数，一定的环境温度，配合一定的拉伸温度才能使高分子聚合物内的晶体吸收热 量达到软化，才能得到迅速的拉伸延长，使高分子链重新取向排列。从挤出机模口挤出的高温平模虽然经过恒温水的急剧冷却，但出水之后还有 一段需要自然冷却才能进入烘箱加热拉伸。若此时环境温度过高，这自然冷却缓 慢，膜内结晶度会增加，晶粒会变大，此外后续所需拉伸温度会增加。此外，拉 伸速度越快，膜条经过烘箱的时间就越短，要使同样的晶体软化，则所需的温度 也越高。综上，拉伸温度要根据拉伸速度和环境温度进行调整。3.3再生利用对拉丝工艺的调整这里的编织袋废料主要是指适合与生产袋的塑料废品。这是一种单一品种的 废料利用，要求比较高，不能混有其他品种的塑料，更加不能含有泥沙、杂物、 机械杂质等。其熔融指数要求在25的范围内（不是所有PP塑料都可用）。它 的来源主要有两个，一是袋生产过程中的废料；二是废弃PP塑料袋的回收品， 比如化肥袋、饲料袋、食盐袋等等。再生方法主要有熔融团粒法和挤出造粒法两种，多数采用挤出造粒法。两种 方法的流程如下。熔融团粒法：废料一一选料并水洗一一晾十一一裁条一一高速 团粒（投料一一热收缩一一喷水一一团粒）出料包装。挤出造粒法：废料一一选 料水洗晾干裁条加热挤出冷却切粒包装。由于塑料加工时的热老化对性能颇有影响，特别是回收的袋经过两次甚至多 次热过程，同时加上回收前在使用中的紫外线老化，性能都有明显下降。由于pp塑料多次热加工而产生热老化和长期使用中的紫外线照射老化，致 使pp回收料的熔融指数随加工次数不断增加而上升。因此，在新料中大量加入 回收料后，在工艺温度的控制上，相对全新料，对挤出机温度、机头温度、拉伸 定型温度都应作适当调低，调整量应该通过测试新旧混合料的熔融指数来确定。另一方面，由于回收料经过多次加工，分子量降低，有大量短的分子链存在， 而且经过多次拉伸取向。因此，在生产工艺中，拉伸倍数也要较同种全新料调低。 一般全新料的拉伸倍数为45倍，加入40%的回收料后一般为34倍。同样 由于回收料熔融指数的提高，粘度有所降低，挤出速率有所提高，故在相同螺 杆转速和温度条件下，拉丝的牵引速度也要稍微加快。在新旧原料的配混中， 值得注意的是要混合均匀；同时应尽量选择熔融指数相近的原料来配合。熔融 指数相差大，熔融温度相差大。在塑化挤出中，两种原料不能同时塑化，会严 重影响挤出拉伸速度，造成废品率高，甚至无法生产。结语：就目前来说，虽然大力倡导可回收降解的材料，但聚丙烯编织袋的需求量还 在与日俱增，在一段时间内还没有一个合适的替代品。因此，在生产上改善改进 工艺，提高产品的内在质量，减少生产中的“三废”排放，以及要同时操作实施 的回收工作，是目前编织袋行业迫在眉睫的任务。参考资料:1 周达飞，唐颂超.高分子材料成型与加工.第二版.北京：中国轻工业出版社，2012.2 塑料造粒专题.中国塑料，第5期，2009年5月.3 李炯.浅谈如何控制编织袋扁丝的拉伸强度.塑料包装，2005年，第5期.张世鸣，张国胜.聚丙烯粉料直接涂覆法生产复合塑料编织袋技术探讨.河南化工，2009年，第26卷.5 刘雄祥.聚丙烯编织袋的再生利用.华工科技市场，2006年，第6期.6 张福江.高密度聚乙烯在编织制品中的应用.中国集体经济，2001年，第1期.7 王勋林.废旧聚丙烯编织袋回收料改性应用研究.塑料科技，2010年， 第7期.8 付志敏，赵劲松.PP编织袋回收技术研究.四川化工与腐蚀控制，2002年，第1期.9 PP编织袋的再生利用.中国包装工业，2008年9月.10 赵小均.拉丝工艺调整优化.贵州化工，2000年12月，第4期.11 张松山.用小本体法聚丙烯粉料生产编织袋扁丝.河南省淇县编织袋场，1988.12 段文慧.塑料编织生产工艺简介.中国石油乌石化塑料厂.