气柱袋的材质是什么?(图文)

2020-07-30 程林 1224

一、充气包装的创新分类越来越丰富。

        充气包装问市时间虽不长,但已创新研发出多种衍生形态。根据各类充气包装应用场景不同、造型设计不同、原材料使用不同,大致有气柱袋(使用尼龙共挤膜)、葫芦型气泡柱(使用尼龙共挤膜)、充气枕(PE材质填充袋)、葫芦膜(PE材质)、袋中袋(尼龙共挤膜,非常适合不规则的小件数码产品,及葡萄等),以及特殊材质/特殊进气阀可重复放气-充气循环使用的气柱袋等。 

        其中,气柱袋是充气包装的主要产品形态之一,由约1%的新型塑料材料+约99%的自然空气构成。

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二、气柱袋的材质说明

     1、气柱袋的构成说明

       1.1气柱袋的袋体部分:

         气柱袋袋体由尼龙/聚乙烯共挤膜构成(即PA/PE共挤膜),一般是采用五层、或七层、或九层结构尼龙共挤膜。

        关于尼龙共挤膜在气柱袋行业的说明】:在相同材料配方前提下,七层/九层尼龙共挤膜的性能会较大水平领先于五层尼龙共挤膜;而七层与九层尼龙共挤膜,在气柱袋的应用表现上,膜层结构本身已难有优劣区分——而此时更关键的质量影响因素,按重要性排序依次是1)膜的配方;2)吹膜机性能;3)技术与管理等。

      1.2气柱袋的气阀部分:

        气阀由PE三层共挤膜构成,是一种特定配方的自粘性PE共挤膜。

      【关于气阀膜在气柱袋行业的说明】:气柱袋漏气风险,许多都是由于气阀膜品质不过关造成的,气柱袋发展历程上这类问题并不少见。

        另外还有一种现象,即2cm柱宽直通漏气率会高于3cm、4cm、6cm柱宽,主要因素是气阀膜性能的冗余不够,当面对2cm柱宽气阀膜弯曲率更高,且加上打点弯折袋体致使袋内气压分布不均匀时,导致个别(而非全部的)2cm气柱产生直漏现象。尽管直漏问题并非不可解决,一般再次充气后便不会再漏气,然而注重品质的厂家还是会尽力杜绝此类问题发生。一般而言,解决办法还是从优化气阀膜配方及吹膜技术的控制入手,可杜绝此问题。

    2、气柱袋的材质说明

      2.1袋体材质——尼龙共挤膜材质说明。

       我们通过九层尼龙共挤膜的示意图来做说明:

气柱袋充气袋材质

     共挤膜膜层结构说明:

        1)九层尼龙共挤膜的理想膜层结构,是上图中的“PE-PE-TIE-PA-PA-PA-TIE-PE-PE”

        当然根据配方不同,成本控制不同,九层尼龙共挤膜也可以吹成“PE-PE-PE-TIE-PA-TIE-PE-PE-PE”

        2)七层尼龙共挤膜的理想膜层结构 :“PE-PE-TIE-PA-PA-TIE-PE”(非对称结构)

        当然根据配方不同,成本控制不同,七层尼龙共挤膜也可以吹成“PE-PE-TIE-PA-TIE-PE-PE”(对称结构,市面最普遍)

      2.2 PE在气柱袋领域发挥的关键作用:

        1)【名词解释】PE是什么:

        PE(聚乙烯),塑料工业的第一大品类,具备优良的热封性能。

        PE (英文polyethylene ,简称PE) ,中文名称聚乙烯,塑料工业的第一大品类。聚乙烯是由乙烯单体经聚合制得的一种热塑性树脂(也就是由重复的–CH2–单元连接而成的聚合物)。

聚乙烯(PE)是塑料的一种,我们常常提的超市购物袋就是聚乙烯(PE)。聚乙烯是结构最简单的高分子,也是应用最广泛的高分子材料。聚乙烯是通过乙烯(CH2=CH2 )的发生加成聚合反应而成的。

聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力(15-30大气压)有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE),这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的,且分子链很长,分子量高达几十万;而如果是在高压力(100-300MPa),高温(190–210C),过氧化物催化条件下自由基聚合,生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE),它是支链化合结构的。另外,LLDPE是线性低密度聚乙烯,LLDPE的问市也是塑料工业的重大突破。

        2)PE对气柱袋的贡献

        PE具备良好的热封性。借助PE优秀的热封性能,气柱袋制袋机将热封模具加热至180°~220°,热封形成牢靠的热封线及储气仓。因此,由原膜到气柱袋的制成过程,PE起到了关键作用。

        PE材质亦能提供一定的韧性与保气性(尽管相比尼龙要逊色不少)。

        尤为说明的是,气柱袋原膜中的PE一般不会是单纯一种PE成份。为了既增加透明度,又增强力学性能,往往会将HDPE与LDPE按照一定比例共混吹膜。

        同时为了进一步增强热封性能及力学性能,在吹制气柱袋原膜时,优质的厂商还会添加茂金属聚乙烯(mPE)。茂金属聚乙烯是一种新颖热塑性塑料,是 90 年代聚烯烃工业最重要的技术进展,是继 LLDPE 生产技术后的一项重要革新。由于它是使用茂金属(MAO) 为聚合催化剂生产出来的聚乙烯,因此,在性能上与传统的 Ziegler-Natta催化剂聚合而成的PE有显著的不同。茂金属催化剂用于合成茂金属聚乙烯独特的优良性能和应用,引起了市场的普遍关注。许多世界著名大型石化公司投入巨大人力、物力、财力竞相开发和研究,使得茂金属(mPE)成为聚烯烃工业乃至整个塑料工业的热门话题。大幅增加了聚乙烯的力学性能以及热封性能。

        当然,目前气柱袋行业已有许多吹膜厂家从配方上简配去掉了茂金属——这些都是出于成本与竞争的考量。

      2.3 PA在气柱袋领域发挥的两项关键作用:

        1)【名词解释】尼龙(Polyamide)的定义

        PA(尼龙),具备优良韧性与抗压性,具备优良空气阻隔性(保气)。

        聚酰胺俗称尼龙(Nylon),英文名称Polyamide(简称PA),密度1.15g/cm3,是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称,包括脂肪族PA,脂肪—芳香族PA和芳香族PA。由美国著名化学家卡罗瑟斯和他的科研小组发明的。

尼龙是合成纤维工业的重大突破,同时也是高分子化学的一个非常重要里程碑。尼龙具有韧性好,耐磨力强,耐油,抗震,拉伸,弯曲强度好,并具有吸水性小、尺寸稳定性好等特点。

        2)PA在气柱袋的关键作用:

        1)PA为气柱袋提供了高强度的韧性和抗压能力。

       正因为尼龙所具备的高韧性、抗震、抗拉伸、弯曲度这些性能,才使得气柱袋可以同时承受不低于5名成年男子同时站在上面而不爆裂,亦可以承受汽车碾压而不爆裂(当然前提是不可将气柱袋充气至过于膨胀的状态)。

        2)PA为气柱袋提供了较高的气体阻隔性能。

        PA是一种中阻隔材料,具备较强的气体阻隔能力(透氧率指标佳),因此保证了气柱袋可以在较长时间内存留气体(视材料厚度及尼龙含量而定,一般保气时长在180~270天左右。)

当然,为了更加提高气柱袋的保气时长,例如达到保气一年时间,除了增加共挤膜厚度、增加尼龙含量以外,还可在吹膜阶段新增一层高阻隔层(只有七层及以上吹膜机才可实现),例如新增EVOH膜层,但随之而来的是成本大幅上升。因此只有针对高端需求和特殊需求,才需要特殊定制这样的共挤膜原材料。

      2.4 容易被忽略的TIE(共挤粘合树脂):

        TIE(共挤粘合树脂,通常称为粘结层,实际是一种改性PE),由于PE与PA无法直接粘连在一起,因此需要TIE作为中间结合层。

        市场上出现气柱袋薄膜剥层的严重质量问题,大多时候是为降低成本而选择了质量不合格的TIE导致。

      2.5 气阀膜在气柱袋的关键作用:

        1)通过在气阀膜上涂覆耐热、隔热涂层块,使得相关热封线不会在耐热块上热封闭合,从而形成进气通道;

        2)通过两张气阀膜在气柱充气后被气压压紧至同一侧,空气回流通道被闭合,从而使得气体只进不出,实现空气锁闭与存储。


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