聶保勇,錢志禹,孫勇
(合肥京東方顯示技術(shù)有限公司,安徽 合肥 230012)
Open Cell包裝防潮性研究
聶保勇,錢志禹,孫勇
(合肥京東方顯示技術(shù)有限公司,安徽 合肥 230012)
本文主要從Open Cell BOX設(shè)計,及不同干燥劑吸收能力進行對比,介紹發(fā)泡材料釋放水的特點,采用不同烘烤方式及時間,為防潮包裝提供一個參考方法。
受潮;BOX;防潮包裝
隨著我國平板液晶電視行業(yè)鏈逐漸完善,上游液晶面板生產(chǎn)線逐漸崛起,帶動了一大批下游光電配套產(chǎn)業(yè)興起,國內(nèi)的彩電組裝廠從直接購買模組面板成品,逐漸過渡到模組自制,增加了彩電企業(yè)選擇原材的靈活性,同時國外彩電制造商也逐漸提高模組自制率,從購買模組成品過渡到購買Open Cell,下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大也促進了原材料包裝行業(yè)的進步。由于模組原材料的特殊性,運輸?shù)膮^(qū)域分散性,對包裝行業(yè)的要求越來越高。產(chǎn)品薄化,偏光片高分子復(fù)合材料的應(yīng)用,對環(huán)境的穩(wěn)定性要求越來越苛刻,尤其在防潮方面對包裝運輸提出了更高的要求,現(xiàn)在包裝方式已嚴(yán)重不能滿足新產(chǎn)品的需求,跟不上產(chǎn)品的變化,亟待在材料及技術(shù)上改進,產(chǎn)品受潮已經(jīng)是影響產(chǎn)品品質(zhì)因素。
表1 干燥劑性能對比
防潮包裝需要以下幾個條件:需要密封;使用干燥劑;包裝材料本身不含水分,或含水率較低。首先包裝的設(shè)計需要密封性好,外面環(huán)境的水汽不能進入到內(nèi)部。BOX腔體最小厚度要大于15mm,防止水汽從發(fā)泡材料顆粒間隙透過。上下采用凸凹結(jié)構(gòu)卡合,卡合深度10~20mm較好,太淺不易密封,太深影響B(tài)OX裝載率。
干燥劑常見的有三種,粘土干燥劑、SiO2干燥劑、CaCl2干燥劑,其中前兩種價格便宜,應(yīng)用較為普遍。吸收原理都是物理反應(yīng),熱穩(wěn)定性好,吸附性能好,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,在吸附水汽過程中不發(fā)生狀態(tài)變化。CaCL2干燥劑采用優(yōu)質(zhì)碳酸鈣和鹽酸為原料,經(jīng)反應(yīng)合成、過濾、蒸發(fā)濃縮、干燥等工藝過程精制而成。吸附速度快,吸附能力高,可達到300%。但價格較高,影響了它的廣泛使用。由于CaCl2干燥劑吸附是化學(xué)反應(yīng),在吸附過程中會變化為液態(tài),最后成為凝膠狀。所以在使用CaCl2干燥劑時,需注意包裝袋不能有破損,封口要完整,不能受擠壓與撞擊,否則會有漏液風(fēng)險,成為一個水源。三種干燥劑性能如表1。
對干燥劑的使用量公式較多,沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),下面是理想狀況下需要干燥劑用量的公式:
n=1/a(V b+mc+AeWDDt)
式中:n——所需使用的干燥劑單位(unit)數(shù);
a——目標(biāo)濕度條件下,一單位干燥劑所能吸收的水汽量(g);
V——包裝的內(nèi)容積,m3;
b——包裝時空氣水含量,克/立方米g/m3;
m——包裝內(nèi)含水分輔料的重量,kg;
c——含水包裝輔料的含水率,g/kg;
A——阻隔包裝物的表面積,m2;
e——目標(biāo)濕度條件下的校正系數(shù);
WDD——包裝水汽透過率,g/m2?d;
t——儲存運輸?shù)奶鞌?shù),d。
此公式中有幾個參數(shù)不易獲得,對普通包裝工程師來說使用較為不便。下面是簡化的公式,計算起來比較方便。
干燥劑用量簡單計算方法:W=1/2K·V
式中:W——干燥劑用量,g;
K——硅膠時取1/3;氯化鈣是3;
V——包裝容器的內(nèi)部容積,L;
包裝材料:目前常用Open Cell包裝BOX有發(fā)泡聚苯乙烯、發(fā)泡聚丙烯以及發(fā)泡聚苯乙烯與聚乙烯混合物這三種常見材質(zhì)。
發(fā)泡聚苯乙烯,又稱可發(fā)性聚苯乙烯,簡稱EPS(Expandable polystyrene);發(fā)泡聚丙烯,簡稱EPP(Expandedpolypropylene)。EPO是最近兩年新生的材料,由于其較高價格,還沒有被廣泛應(yīng)用,目前只應(yīng)用于部分電子行業(yè)。對于大尺寸Open Cell來說,由于重量較大,EPP材料硬度較軟,不可單獨使用。發(fā)泡材料在BOX成型過程中需要水冷卻,使用前需要把BOX內(nèi)的水烘干,以免在包裝時散發(fā)出大量的水汽。這三種發(fā)泡材料,從顆粒大小來看EPO最大,EPP次之,EPS最小,相同體積下,EPO材料密度最小,內(nèi)部的水汽散發(fā)得最快,所需要的烘烤時間也最少,通常只需5個小時就可以把內(nèi)部的水汽散發(fā)出來。由于它的強度介與EPP與EPS之間,有較好的承載力,又有較好的緩沖能力,越來越得到認可。國標(biāo)中對發(fā)泡材料要求含水率低于4%。對于電視及冰箱包裝用的發(fā)泡材料來說可滿足,但對Open Cell來說,由于偏光片材質(zhì)對水汽的敏感性,小于4%含水率滿足不了需求。通過實際運輸測試,包裝材料含水率要低1.5%才是安全的。怎么才能使BOX含水率低于1.5%,這是一個困撓。以下是55寸Open Cell BOX,材質(zhì)EPS,發(fā)泡倍率20倍,在60℃烘烤條件下測試結(jié)果,如表2。
表3
圖1 樣品情況表
表2 不同烘烤時間BOX重量
從測試結(jié)果來看,BOX成型出來含水量有520g左右,含水率約14%。
從烘烤方式來看,如表3,8h、12h BOX水平放置烘烤比豎直放置釋放水速度快,48h與24h釋水率變化不大,所以24h時基本烘干。在實際EPS生產(chǎn)過程中,廠家為了節(jié)省生產(chǎn)時間,一般都是6~8h烘烤,會剩余6%~7%的水分沒有散出來,使用這樣的BOX包裝,將會帶來較大風(fēng)險。如果通過存放讓BOX自行釋放水分,實驗結(jié)果如圖1所示。
從圖中可以看出,BOX初期含水量大,水分散發(fā)的快,20天時間后,重量趨于穩(wěn)定,水分基本會散發(fā)出去。但這種方法需要較大的庫存空間,要提前備20
天的產(chǎn)量。
從Open Cell包裝防潮來看,最主要的是包裝材料本身不能含有水分,尤其是BOX廠家為了節(jié)省生產(chǎn)時間,導(dǎo)致烘烤時間太短,造成BOX含有大量水分,在包裝封密后逐漸釋放出來,成為最主要的水源。要解決這個問題,就要擴大廠商烘房面積,來增加烘烤時間,達到24h。其次在BOX設(shè)計時不能有間隙,以免內(nèi)部與外界聯(lián)通,造成環(huán)境中水分進入。最后在干燥劑的選擇上要保證計算的用量能滿足BOX釋放的水分。同時干燥劑的位置不要過于集中,要均勻布在BOX內(nèi)部,尤其是頂部與底部,使之充分與BOX內(nèi)空間接觸,使BOX釋的水能及時吸收掉。
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