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液体运输包装新形式——集装箱液袋

文章来源:Labthink兰光  浏览次数:1191   发布日期:2013-04-28   文档下载
摘要:98年之后,为了降低液袋的生产和清洗成本,一次性液袋问世。这种液袋分多层和单层两种,多层结构内层一般采用4层0.125mm的聚乙烯材料,外层为聚丙烯编织布;单层为聚乙烯材料。这种以PE、PP为原料的一次性集装箱液袋,成本较低,但强度有所下降,若运输路途中发生剧烈晃动,或受到异物刮伤,将产生泄漏的风险。
关键词: 集装箱液袋 ,抗拉强度 ,伸长率 ,拉断力

济南兰光机电技术有限公司

  集装箱液袋(Fexitank),是一种新型的集存储、包装功能于一体的适用于散装非危险液体或化学制品的运输容器。每个液袋容量为16~24m3,最多可储运24000升液体,将其铺设在20英尺标准集装箱内,灌入液体,旋紧灌装口并关闭箱门,便可采用标准且灵活的集装箱物流模式进行配送和发运。

一、起源发展

  集装箱液袋的设计原型来自于飞机和坦克的油箱内胆,自1984年英国Trans Ocean Distribution公司将其从军事运输成功拓展到商业领域,该包装形式在食品/饮料类液体、工业油脂、非危险液态化工原料运输中得到了长足发展。随着集装箱液袋包装运输技术在国际层面被广泛采用,20世纪90年代,该包装经进口集装箱传入我国,经过铁道部科技司三年的试运营研究,认定集装箱液袋在适应我国铁/公路运输条件以及耐冲击、耐磨擦、耐晃动、耐候性方面均可满足运输要求,自此,我国集装箱液袋运输技术进入了高速发展期。

二、优劣分析

  随着集装箱液袋的应用日渐深化,其较于传统液体运输容器(铁/公路罐车、罐式集装箱、标准集装箱+铁桶)的优势,尤其是成本优势更加凸显,主要体现运输的各个环节:

1、包装环节:

表1.传统运输容器与集装箱液袋成本比较

 

铁桶

集装箱液袋

单位容积(升)

200

24000

装运数量(个)

80

1

装运容积(升)

16000

24000

价格(元)

150

5000

总包装成本(元)

12000

5000

  表1是以一个20英尺标准集装箱为单位,对比了铁桶和液袋两种形式的包装成本。其中,液袋的包装成本较铁桶降低了58.33%。同时,采用液袋运输的单位集装箱装运容积比铁桶运输容积增加了50%,因此,原需6个铁桶集装箱装运的货物仅需4个液袋集装箱即可满足,进一步降低了包装成本。

2、运输环节。集装箱液袋运输可借助集装箱物流模式,不受供需、地域和环境的影响,实现了公铁海联运方式,可根据现实情况灵活制定运输方案,避开铁路车皮紧张的时段和地区,合理降低运输成本。

3、装卸清理环节。目前集装箱液袋大多为一次性专用包装,卸货后均可进行降解处理,无需任何渡箱费或清洗成本,这无形中解决了货主长期以来对散装液体运输安全性的担忧问题。传统罐车、铁桶重复使用前必须进行彻底的清洁,倘若清洁不完全,在新货物灌装发运中,罐体内层表面残留的异物会污染货物,不可避免的对货品质量产生影响。

  然而,任何事物的发展不可能十全十美。自2004年起,集装箱液袋在成本和运输方面独特的优势逐渐被广大用户所接受,开始大量的用于铁路运输。在其迅速发展的同时,也带来了一定的安全隐患。由于集装箱液袋的材质选择和制作工艺并不困难,久而久之市面上出现了各种质量参差不齐的袋子,导致了发运途中泄漏事故屡次发生,给货运方带来了一定的经济损失。

  深究泄漏原因,主要是由于液袋材质、设计、质量控制缺陷引起。1998年是集装箱液袋材质变化的重要节点,之前,多为重复使用型液袋,以夹布橡胶、夹布聚氨酯PU和夹布聚氯乙烯PVC为基本材质,此类液袋结构坚固,很少发生泄漏事故,但自重较重,并且需要专业的清理,在循环使用中成本较高,安全和环保性较差,目前已较少使用。98年之后,为了降低液袋的生产和清洗成本,一次性液袋问世。这种液袋分多层和单层两种,多层结构内层一般采用4层0.125mm的聚乙烯材料,外层为聚丙烯编织布;单层为聚乙烯材料。这种以PE、PP为原料的一次性集装箱液袋,成本较低,但强度有所下降,若运输路途中发生剧烈晃动,或受到异物刮伤,将产生泄漏的风险。另外,制造商尚未建立健全专业的集装箱液袋检测工艺和设施,无法控制成品的各项物理性能,也是导致集装箱液袋泄漏的因素之一。

三、技术规范及试验验证

  针对集装箱液袋运输泄漏事件的频发,我国铁路局及相关科研院所、企业对集装箱液袋进行适载性和抗冲击性能的全面试验,于2007年发布了《20吨级液体集装袋技术条件(试行)》,对集装箱液袋的各项技术条件和试验方法做出明确规定,接下来,笔者根据该《技术条件》,借助兰光实验室,利用XLW(PC)智能电子拉力试验机对各类型液袋进行测试,拟从试验的角度对集装箱液袋最重要的物理性能——抗拉强度和伸长率指标及其测试方法进行说明。

(一)PE单层液袋袋体最大抗拉强度及伸长率


  《技术条件》要求,单层液袋袋体抗拉强度和伸长率测试按照GB/T1040-1992进行。首先根据图1,裁取试样15个试样,分为3组。一组用于常温下试验,另外两组分别置于-20℃和+60℃的温度下预处理5个小时。取试样两端紧紧夹持于拉力机的上下夹具,如图2,使试样的长轴线与试验机的轴线成一条直线,并保持夹具间L的距离。启动试验机,使之以200±10mm/min的速度分离上下夹具,测出试样的最大抗拉强度和伸长率分别为164N和651%,符合《技术条件》中最大抗拉强度≥150N,伸长率≥600%。

液袋图1PE单层液袋袋体试样.jpg

b(宽度):10~25;h(厚度):≤1;L(夹具间的初始距离):100±5;L1(总长度):≥150


图1、PE单层液袋袋体试样

液袋图2试样装夹.jpg 

图2、试样装夹

(二)多层液袋内袋袋体最大抗拉强度及伸长率

  《技术条件》要求,多层液袋内袋袋体抗拉强度和伸长率测试按照GB/T13022-1991进行。依照图3所示制取3组共15个试样,按照与单层袋相同的方法对试样进行预处理,逐个取试样夹紧与拉力机的上下夹具,200±20mm/min的速度启动试验机,测出试样的最大抗拉强度和伸长率分别为27N和591%,符合《技术条件》中最大抗拉强度≥20N,伸长率≥550%。

液袋图3多层液袋内袋袋体试样尺寸.jpg

L1—平行部分长度33±2;L2—夹具间初始距离80±5;L3—总长115;R—大半径25±2;r—小半径14±1;b—平行部分宽度6±0.4;b1—端部宽度25±1;d—厚度

 图3、多层液袋内袋袋体试样尺寸

(三)多层液袋的外袋袋体及缝制部分拉断力和断裂伸长率

  多层集装箱液袋外袋一般由聚丙烯编织布缝制而成,是保护液袋免受外界硬物刺穿的首道屏障,因此,该部分的拉断力和断裂伸长率指标显得尤为重要。

1、外袋袋体部分拉断力和断裂伸长率测试

  首先,从外袋试样的经向和纬向分别取宽60mm、长30mm的试样15块,再精确到50mm宽,依次编码。将试样平均分成三组,一组置于常温下试验,另两组分别在-20℃和+60℃的温度下预处理5小时。将试样装夹在拉力机夹具上,上下夹具保持200mm间距,以200±20mm/min的速度拉伸,测出断裂时的拉力和伸长率,最终取5个试样的算术平均数为结果,见表2。

2、缝制部分拉断力测试

  从缝制试样上取缝向宽60mm,垂直缝向长300mm,耳部宽25mm,耳部长100mm的试样5块,如图4。将试样装夹在拉力机的夹具上,上下夹具间距为200mm,以200±20mm/min的速度拉伸,测出断裂时的拉力和伸长率,最终取5个试样的算术平均数为结果,见表2。

液袋图4缝制部分试样.jpg 

L—垂直缝长度300;b—缝向宽60;b1/b2—耳部宽25;L1—耳部长100

图4、缝制部分试样

表2、拉断力和断裂伸长率试验结果

指标

测试结果

指标要求

拉断力

外袋经向

1665 N/50mm

≥1500 N/50mm

外袋纬向

1750 N/50mm

≥l500 N/50mm

缝制部分

1159N

≥l000 N

断裂伸长率

外袋经向

23.6%

≤25%

外袋纬向

24.1%

≤25%

 

总结

  集装箱液袋作为新兴的散装非危险液体运输容器,灵活、安全、经济,可大大提高企业的供应链运作效率,增强企业的综合竞争力。但泄露问题的发生,在一定程度上阻挡了集装箱液袋规模化应用的进程,应从液袋材质、设计、质量控制方面加强控制力度,实现进一步的推广。

 

 

 

 

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