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三層吹塑技術在200L桶上的應用-德曼機械科技

     按照中空吹塑制品容積的大小來區分:一般15升以下稱為微型,20—50升稱為小型,100-160升為中型塑桶,而200升以上則可以統稱為大型中空容器了。如果按照密封口徑又分小口和廣口兩種:在實際應用中一般以30升為界,30升以下多為小口徑桶俗稱為閉口桶,采用桶口外螺紋+內蓋+外蓋的形式密封,多用于危險性液體包裝;30-160升容量的塑桶多為廣口俗稱為開口桶,采用桶口凸起密封筋+橡膠密封條+外蓋緊.
     綜合以上中空吹塑桶的不同分類來分析:可以說200升以上塑桶是塑料包裝容器在大劑量危險液體包裝容器中技術含量最高、灌裝運輸成本最低、應用范圍最為廣泛的一類產品了。
     下面我們就一起來探討一下現在市場上各類200升及以上塑料包裝容器的優缺點及其發展方向。目前市場上比較成熟的產品主要有以下幾類:      

    一:200升雙“L”環低面桶及其經濟型200升單“L”環塑桶。        

    200升雙“L”環低面桶,簡稱200升雙環桶或200升常規塑桶。因為其采用整體設計使上、下兩底面與桶體成型為一個整體的呈L形的突起環,又因為其桶面高度低于桶口和上“L”環而命名。這類包裝桶可以滿足聯合國UN標準中對Ⅰ類危險液體的包裝要求,他不僅具有結構設計合理,桶體結實的特點,而且可以像鋼桶那樣實行吊裝(或叉吊),堆砌,滾動,儲存和層疊,所以是目前國內外大型液體危險品包裝容器中應用范圍最廣、使用最方便的一類產品。200L雙“L”塑桶是隨著高分子樹脂材料的成長而在化工包裝行業中發展起來的一種包裝容器,它是用平均分子量在30萬左右的高密度聚乙烯(HMWHDPE),經大型擠出吹塑中空成型機吹制而成,可用于酸類、堿類、脂類等各類液(粘)態存在腐蝕性化工產物的灌裝。因為其優良的抗腐蝕性、高的強度、數倍于鋼桶的周轉次數及易回收性,而倍受國內外海運界的重視,又因為其完全能滿足《國際海上危險品貨物運輸法則》中相關危險品包裝容器的要求,在危險物品運輸中被愈來愈廣泛地運用。
     除去德國、臺灣等幾家國外的品牌外,國內品牌中張家港市德曼機械科技有限公司是目前國內研發實力最強、機械制造能力最精的中空機生產企業。在塑料機械方面擁有多項專利技術,其主流產品中空機主要用于生產200L雙“L”環桶,具有相當高的可靠性和生產效率,生產的制品質量能滿足各類危險品包裝的要求,相對于市場上現有的各類品牌產品具有更高的性價比,主營中空吹塑機的研發和制造,吹塑機可用于各種中空塑料制品,包括汽車燃油箱、化工原料包裝桶、托盤、IBC噸桶、水箱等,以此向國外高端塑機制造商的壟斷地位發起挑戰。我們也對進行對機電設備的技術改造、塑料原料和制品貿易以及上述產品的進出口業務。
     200升雙“L”環塑桶相對于其他形式的塑桶最明顯的標志是上、下兩底面與桶體成型為一個整體的呈“L”環形的突起環,使之可以像鋼桶那樣進行吊裝(或叉吊),堆砌,滾動,儲存和層疊。而在實際生產中最難控制的也就是這兩個呈“L”形的突起環,以及在塑桶內部起到重要作用的“R”環.因為這兩個“L”環以及桶內部“R”環是利用上、下子模具和桶身模具之間的開模距離,當熔融狀態的塑料管胚在模具內的吹脹過程中利用壓縮空氣的壓力和熔融管胚自身的厚度壓制、粘合而成的,所以他不是像塑桶的其他部位一樣是由管胚直接吹脹、壓縮而成形的,而在上下” L”環的成形過程中由于熔融塑料經壓縮空氣吹脹而引起表面溫度的降低,自然的降低了“L”中間粘合處的牢固性。所以為了彌補這個成形方式缺陷,我們在模具的設計中又給塑桶內部增加了一個新的結構“R”環,用來增加塑桶上下“L”環處的抗沖擊性能。上下“L”環及塑桶內部“R”環的成形過程又有可能出現的“氣泡”缺陷.      

    綜上所述,因為雙“L”環塑桶在生產過程中對原材料、模具設計制造和生產工藝流程等各方面都有較高的要求,所以在綜合考慮了生產成本和液體包裝運輸要求的基礎上,市場上開發出了經濟型的200升單“L”環產品。就是保留了具有吊裝(或叉吊)和層疊功能的桶面上“L”環,而省略掉了桶底下“L”環。這樣雖然降低了一些包裝桶的堆碼性能和桶底的搬運剛性,但是可以節約相應的原材料和提高塑桶的抗跌落沖擊性能,降低企業的包裝成本。在一些低腐蝕低無危險性的液體包裝中開始有了一定范圍的應用,但是因為其自身的局限性目前只占市場需求的較小部分。            

     二:200升雙“L”環高面桶及其經濟型200升單“L”環塑桶      

     從幾何學的角度來分析200L塑桶的結構的話,我們從正面來看的200升塑桶就是相當于一個高90cm,直徑60cm左右的圓柱體。塑桶的上、下桶面我們可以近似的看做圓柱體的上、下兩個截面,把桶身的直立面看作是圓柱的長度,這樣從立體幾何的角度來說塑桶的上、下兩面在直徑60cm的圓周邊上和桶身的每一個結合點就都是一個近似的90°直角接觸點。自然我們在對塑桶進行橫向跌落實驗時,塑桶的這上下兩個近似90°的直角接觸點就自然成了受沖擊力最大的薄弱點,實際試驗中有幾乎將近90%的塑桶破損都是發生在這兩個點上的。根據本文上節中介紹的上、下 “L”環的成型原理,盡管在桶內轉角處我們設計出了 “R”環這一結構的保護,在模具的外形設計上我們也是最限度做了圓弧過渡保護,例如:桶底圓弧度我們可以相對較大程度的向下延伸用以增加桶底“R”環處的圓弧過渡長度,讓 90°的轉彎點最大距離的離開“R”環的位置這樣可以較好的分散塑桶在橫向跌落時的沖擊力進而增加牢度;但是由于桶面上 “L”環高度的限制,我們在設計模具時桶面高度始終不能超過桶口和上“L”環的高度的,因為太高了會妨礙直立堆碼時上一層桶的穩固性,其次在長時間的漫水時容易使桶口出現廢水倒灌污染灌裝產品的現象。所以常規200升塑桶的桶面“L ”環處的抗沖擊強度就較弱于桶底“L”處,以筆者本人的從業經驗來說桶面的破損幾率又大致占到總體試驗破損量的60-70%左右。      

     因此基于上述原因我們的市場開發出了-----200升雙“L”環高面塑桶,這一類相對于200升常規塑桶的衍生型規格。具體來說就是把塑桶的桶面高度向上抬高,使之高度超過桶面“L”環的高度,這樣就可以大幅增加桶面“L”環處的圓弧過渡長度和角度,分散塑桶在橫向跌落時的沖擊力增加牢度,雖然這類塑桶犧牲掉了部分的堆碼性能卻能有效的增加其桶面抗沖擊強度。
     綜合以上分析,可見常規的200升雙“L”環塑桶因為兼顧了塑桶的吊裝(或叉吊),堆砌,滾動,跌落,儲存和層疊等的各項性能而成為200升塑桶這一大類中空塑料容器中應用范圍最廣、使用最方便的一類產品,也是其中技術含量最高的一類。而不論是他的經濟型:200升低面單“L”環塑桶,還是他的衍生型:200升單、雙“L”環高面塑桶,由于各自結構上的固有缺陷而在目前市場上始終無法實現大規模的應用。
      三:200升雙層雙“L”環及單“L”環復合塑桶    

     這一類塑桶是專門為食品級的液體包裝而開發的一類中空塑桶包裝形式。他的外形規格和200升常規桶的外形規格幾乎是完全一樣的。他們之間最大的區別是塑桶的桶壁全部具有內外兩層的復合結構,他的外層是添加了著色母粒的保護層,一般為深色(藍色),可抵御紫外線抗陽光照射老化。內層則是全新的食品級高密度聚乙烯原料,在生產過程中不使用其他添加劑,這樣可以確保內裝物的純度使用更安全,可以滿足各類食品級液體的罐裝要求。
     目前國內的設備供應商中張家港德曼機械科技有限公司成功開發出了可以滿足以上要求的多層中空機,并且已經有多臺設備銷往國內各個地區,取得了相當高的市場評價。該款設備兩臺擠出機采用德國進口高速擠出機,效率高,能耗低。二層連續共擠模頭,螺旋流道結構,無熔接痕;機頭采用電磁感應加熱圈,節能省電達到50%以上;提供圓形桶口、芯模,適合圓形化工桶生產,橢圓口模:便于成型,飛邊少,適合吹塑托盤生產。
       200升三層雙“L”環及單“L”環復合塑桶        

      德曼機械科技公司集國內外多名科學家、專家、技術人員組成高科技產品研發團隊。公司新研發的多層(三層)吹塑設備已獲得國家專利,新產品研發之初就明確了節能、環保、高效、穩定為研發方向。節能的方向主要創新點是交流電機驅動系統向伺服電機驅動系統轉換,電阻加熱系統向電磁感應加熱系統轉換,因為這兩大系統是中空吹塑機最主要的能耗源,德曼抓住了關鍵點在順利升級了伺服驅動系統后,又攻克了電磁感應加熱系統的電磁輻射問題在國內率先拿到了CE認證,使得電磁感應加熱系統順利裝備于中空吹塑機奠定了安全的基礎。
     張家港市德曼機械科技有限公共司研發了世界第一臺三層共擠大型吹塑成型機,具備以下特點:
      1) 三層中空容器的中間層為塑料回收料,也就是整個制品的50%-70%的用料可用價格低廉的回收塑料,其價格是新料的一半乃至更低,內外層各采用15% to 25%的新料,既保證了制品的質量又封閉了回收料的殘余污染源,大大節省了設備用戶的原料成本;
      2) 大量消化回收塑料可節省大量能源,大幅減低回收料造成的環境污染,符合全世界低碳、環保、資源再利用等多項政策,用戶可享受各國、各地政府部門的多項優惠政策;
      3)德曼的三層吹塑機使用伺服電機驅動和電磁感應加熱,可節約用戶生產過程中50%以上的能耗。