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原型模具专业制造厂家Fast4m Tooling LLC正在努力将一种新的吹塑模具制造方法交付使用,使模具制造者能够节省时间和费用。
总部位于特罗伊的Fast4m公司的销售和市场副总裁Rob Esling说,Fast4m公司的模具制造从钢板或铝板的堆叠开始,而不是从一个实心金属块的切割开始。这个工艺消除了标准模具制造过程中80%的加工工作。
这一工艺使用计算机模具设计数据以及高速激光来将一系列金属板切割为模具的大概形状,每个金属板都有细微的区别,在结合在一起时能形成模具的大概轮廓。一些模具可能含有多至400块单独的金属板。
Esling表示,模具制造者此后就可以通过传统的工艺技术调整模具的形状和表面。这个工艺还可让模具制造者在金属板间插入水印。这家公司估计模具制造者可以节省10%~15%的生产费用。
Esling还表示,Fast4m公司想要将其技术出售给模具制造者,而不是同他们展开竞争。
迄今为止,这家公司已经制造了注塑、压模和钢板冲压的生产模具。它有用于吹塑的原型并在寻找合作伙伴以进一步开发这项技。
关于台达电子集团
台达电子集团创立于1971年,总部设在台湾台北,在美洲、欧洲以及亚洲均设有生产、销售据点及技术研发中心。作为全球第一大电源管理系统供货商和工业自动化领域的领导者,台达电子集团同时还是全球显示器、电子零组件以及网络产品的主流供货商。2007年,集团营业收入预估将达50亿美元(约合人民币380亿元)。在工业自动化领域,台达凭借在电力电子及控制技术方面累积的专业经验,自1995年开始生产变频器以来,产品线不断扩张,至今已拥有驱动、控制、运动三大类系列齐全、先进可靠的自动化产品,并在以无穷的创新力,促使世界自动化科技不断进步。
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模具抛光方法
随着塑料制品日溢广泛的应用,如日化用品和饮料包装容器等,外观的需要往往要求塑料模具型腔的表面达到镜面抛光的程度。而生产光学镜片、镭射唱片等模具对表面粗糙度要求极高,因而对抛光性的要求也极高。抛光不仅增加工件的美观,而且能够改善材料表面的耐腐蚀性、耐磨性,还可以使模具拥有其它优点,如使塑料制品易于脱模,减少生产注塑周期等。因而抛光在塑料模具制作过程中是很重要的一道工序。
1 抛光方法
目前常用的抛光方法有以下几种:
1.1 机械抛光
机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法,一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等,以手工操作为主,特殊零件如回转体表面,可使用转台等辅助工具,表面质量 要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具,在含有磨料的研抛液中,紧压在工件被加工表面上,作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度,是各种抛光方法中最高的。光学镜片模具常采用这种方法。
1.2 化学抛光
化学抛光是让材料在化学介质中表面微观凸出的部分较凹部分优先溶解,从而得到平滑面。这种方法的主要优点是不需复杂设备,可以抛光形状复杂的工件,可以同时抛光很多工件,效率高。化学抛光的核心问题是抛光液的配制。化学抛光得到的表面粗糙度一般为数10μm。
1.3 电解抛光
电解抛光基本原理与化学抛光相同,即靠选择性的溶解材料表面微小凸出部分,使表面光滑。与化学抛光相比,可以消除阴极反应的影响,效果较好。电化学抛光过程分为两步:
(1)宏观整平 溶解产物向电解液中扩散,材料表面几何粗糙下降,Ra>1μm。
(2)微光平整 阳极极化,表面光亮度提高,Ra<1μm。
1.4 超声波抛光
将工件放入磨料悬浮液中并一起置于超声波场中,依靠超声波的振荡作用,使磨料在工件表面磨削抛光。超声波加工宏观力小,不会引起工件变形,但工装制作和安装较困难。超声波加工可以与化学或电化学方法结合。在溶液腐蚀、电解的基础上,再施加超声波振动搅拌溶液,使工件表面溶解产物脱离,表面附近的腐蚀或电解质均匀;超声波在液体中的空化作用还能够抑制腐蚀过程,利于表面光亮化。
1.5 流体抛光
流体抛光是依靠高速流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目的。常用方法有:磨料喷射加工、液体喷射加工、流体动力研磨等。流体动力研磨是由液压驱动,使携带磨粒的液体介质高速往复流过工件表面。介质主要采用在较低压力下流过性好的特殊化合物(聚合物状物质)并掺上磨料制成,磨料可采用碳化硅粉末。
1.6 磁研磨抛光
磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷,对工件磨削加工。这种方法加工效率高,质量好,加工条件容易控制,工作条件好。采用合适的磨料,表面粗糙度可以达到Ra0.1μm。
2 机械抛光基本方法
在塑料模具加工中所说的抛光与其他行业中所要求的表面抛光有很大的不同,严格来说,模具的抛光应该称为镜面加工。它不仅对抛光本身有很高的要求并且对表面平整度、光滑度以及几何精确度也有很高的标准。表面抛光一般只要求获得光亮的表面即可。镜面加工的标准分为四级:AO=Ra0.008μm,A1=Ra0.016μm,A3=Ra0.032μm,A4=Ra0.063μm,由于电解抛光、流体抛光等方法很难精确控制零件的几何精确度,而化学抛光、超声波抛光、磁研磨抛光等方法的表面质量又达不到要求,所以精密模具的镜面加工还是以机械抛光为主。
2.1 机械抛光基本程序
要想获得高质量的抛光效果,最重要的是要具备有高质量的油石、砂纸和钻石研磨膏等抛光工具和辅助品。而抛光程序的选择取决于前期加工后的表面状况,如机械加工、电火花加工,磨加工等等。机械抛光的一般过程如下:
(1)粗抛 经铣、电火花、磨等工艺后的表面可以选择转速在35 000—40 000 rpm的旋转表面抛光机或超声波研磨机进行抛光。常用的方法有利用直径Φ3mm、WA # 400的轮子去除白色电火花层。然后是手工油石研磨,条状油石加煤油作为润滑剂或冷却剂。一般的使用顺序为#180 ~ #240 ~ #320 ~ #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000。许多模具制造商为了节约时间而选择从#400开始。
(2)半精抛 半精抛主要使用砂纸和煤油。砂纸的号数依次为:#400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500。实际上#1500砂纸只用适于淬硬的模具钢(52HRC以上),而不适用于预硬钢,因为这样可能会导致预硬钢件表面烧伤。
(3)精抛 精抛主要使用钻石研磨膏。若用抛光布轮混合钻石研磨粉或研磨膏进行研磨的话,则通常的研磨顺序是9μm(#1800)~ 6μm(#3000)~3μm(#8000)。9μm的钻石研磨膏和抛光布轮可用来去除#1200和#1500号砂纸留下的发状磨痕。接着用粘毡和钻石研磨膏进行抛光,顺序为1μm(#14000)~ 1/2μm(#60000)~1/4μm(#100000)。
精度要求在1μm以上(包括1μm)的抛光工艺在模具加工车间中一个清洁的抛光室内即可进行。若进行更加精密的抛光则必需一个绝对洁净的空间。灰尘、烟雾,头皮屑和口水沫都有可能报废数个小时工作后得到的高精密抛光表面。
2.2 机械抛光中要注意的问题
用砂纸抛光应注意以下几点:
(1)用砂纸抛光需要利用软的木棒或竹棒。在抛光圆面或球面时,使用软木棒可更好的配合圆面和球面的弧度。而较硬的木条像樱桃木,则更适用于平整表面的抛光。修整木条的末端使其能与钢件表面形状保持吻合,这样可以避免木条(或竹条)的锐角接触钢件表面而造成较深的划痕。
(2)当换用不同型号的砂纸时,抛光方向应变换45°~ 90°,这样前一种型号砂纸抛光后留下的条纹阴影即可分辨出来。在换不同型号砂纸之前,必须用100%纯棉花沾取酒精之类的清洁液对抛光表面进行仔细的擦拭,因为一颗很小的沙砾留在表面都会毁坏接下去的整个抛光工作。从砂纸抛光换成钻石研磨膏抛光时,这个清洁过程同样重要。在抛光继续进行之前,所有颗粒和煤油都必须被完全清洁干净。
(3)为了避免擦伤和烧伤工件表面,李工在用#1200和#1500砂纸进行抛光时必须特别小心。因而有必要加载一个轻载荷以及采用两步抛光法对表面进行抛光。用每一种型号的砂纸进行抛光时都应沿两个不同方向进行两次抛光,两个方向之间每次转动45°~ 90°。
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在加工中空塑料制品时,适当的加入各种不同的无机填充剂,有的可以提高塑料制品的刚度和硬度,有的可以降低原料成本。
一、降低材料成本。
就近几年来国内中空塑料制品加工厂填充改性的普遍情况来看,技术层次普遍较低。往往在产品成本上有较大降低的同时,产品质量随着也下降较多,难以达到用户的要求,这可能主要是对材料、产品、以及性能价格比没有作比较深入研究造成的。
从目前来看,HDPE材料的填充改性仍有许多可以商榷的地方。大部分厂家应用的是以碳酸钙粉体为主体的填充母料,将填充母料按一定比例混入后即可制成产品。由于生产这类填充母料时普遍采用的是低分子量的聚乙烯为无机物载体,因此,当填充母料加入量较大时,会对融体强度会造成较大的损坏,从而导致产品质量下降,如冲击强度的下降和制品壁厚不均匀的现象发生,形成生产中长久难以解决的技术难题。另外,碳酸钙本身是一种无定形的物质,对塑料的力学强度并没有贡献。
如何在材料中加大低成本填充母料比例的同时,又尽量使产品的机械综合性能不致于发生太大的变化呢?可以从以下几方面去想办法解决问题。
①采用特细的碳酸钙粉末作为填充母料的主体。由于碳酸钙粉末的进一步细化,有利于它们在塑料中分散,从而对材料的性能有较大的改进。但是随着粉末细度的提高,它本身的生产成本也就会相应提高,对以降低成本为主的制品则不太合算。
②采用改进主体材料的配方。由于碳酸钙填充母粒在生产时会加入很多低分子蜡进行润滑,所以会造成熔融温度降低。中空生产材料中加入这种填充母料,材料的综合熔体指数会有所上升,从而造成制品生产过程中熔体强度下降,吹塑时壁厚不均匀的现象发生。基于这类情况,可以通过改进主料的办法来调整综合熔体指数。在原来的主要材料中加入一定比例的较低熔体指数HDPE原料对于改善这一状况可以取得效果。由于不同分子量的原料市场价格相差不大,对于提高产品质量和降低成本均会有所作用。
③在改进主体材料配方的同时,加入少量的聚乙烯接枝物或者极性的聚乙烯共聚物如EVA、EAA等。可以改善和提高填充母料的亲和力,同②一起应用,加入少量的聚乙烯接枝物或极性共聚物。随着聚乙烯接枝物和极性的聚乙烯共聚物加入量的上升,熔体强度,材料的机械性能,尤其是材料的韧性会有较大的提高。
二、提高性能
对于聚乙烯中空制品,一般有两个指标需要注意,一个是跌落性能,一个是抗压性能,前者代表中空制品的基本用途,由材料的韧性和强度共同决定;后者代表码放高度,是材料的刚性。提高HDPE中空制品性能一般从这两方面入手。
①增加材料刚性是无机物改性的重要用途,即是材料的弯曲强度和模量。一般片状的无机物如云母、滑石粉、纳米蒙脱土等都可以明显改善这些性能。因为直接加入粉体有些困难,很多厂家是使用这些产品的母粒用于生产,但值得注意的是,这种母粒中不能像碳酸钙母粒一样加入很多低分子蜡,那样会对制品造成损害,可能在增加刚性的同时降低了强度。
②韧性的增加主要是加入橡胶类如SBS等产品,也有用LDPE或者LLDPE进行增韧。但在加入SBS的时候,会损害抗化学腐蚀性能。加入LDPE、LLDPE增韧效果不是太明显。目前国内流行了一种无机增韧的办法,如加入4%质量分数的n-02纳米蒙脱土,也可以把韧性增加5%左右。也有用三元共混技术进行增韧的,就是把无机物和有机物增韧结合起来,如纳米蒙脱土母粒n-30,母粒中既含无机的纳米蒙脱土,也含茂金属聚乙烯,所以可以把增韧和增强完美的结合起来,使HDPE中空制品的性能得到进一步提高。
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从目前国际塑料机械的发展趋势上看,智能化、集成化是今后塑料机械企业的发展方向,各企业将在塑料机械技术中融入更多的电子技术、计算机技术、网络技术,实现自动控制、自动诊断、自动调节等功能,以提升自身在塑料机械市场中的竞争力。 作为世界主流的自动化产品供应商,台达电子集团一直随时关注市场需求,致力于利用领先技术帮助用户提高自身价值。近日,台达VFD-E系列变频器以其出色的性能和性价比从众多同行业中脱颖而出,最终获得武汉某大型塑机公司的青睐,应用于吹塑机的变频调速装置中。经过验证,生产效率得到大大提高,该公司表示将会批量定制台达的E系列变频器,这也标志着台达已经成功扎根武汉的塑机行业。 吹塑机的变频调速拖动系统主要由挤压电机、牵引电机和冷却风机组成,使用变频器数量较多,控制系统较为简单,历来都是各变频器厂家的必争之地。台达E系列变频器如此受到推崇,其先进的技术和优越的性能功不可抹。它采用弹性模块设计,最大的特色是内置PLC功能,可编写简易程序储存与执行,这为用户设定参数提供了方便,并可外加特殊功能扩展卡及通讯卡,是台达小功率变频器的最佳代表,可满足业界多元化的需求。 在此次吹塑机变频调速系统中,台达成功将数字化测控、分布式监控系统、触摸屏等技术应用其中。用户只需要通过从HMI上改变相应参数,即可控制吹塑、卷取的快慢,从而提高整个系统的运转效率。它还能达到以下效果:成品高产量、机械低噪音、运行速度高、吹塑料准确、系统稳定性增强、用户操作简单、维护方便。 台达以其先进的技术及产品又一次赢得了客户的认可。随着武汉塑机业的成功深入,台达变频器及其它产品在塑机行业的占有率将会不断攀升!
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在网上的评论和在现实社会的今天,国内的一步法注拉吹塑料中空成型机确实存在很多的问题,并没有实现商品化的需要而进入市场,而国外的一步法注拉吹塑料中空成型机也同样没有商品化而占领市场,以及日本等国外的一步法注拉吹塑料瓶机怎样的先进等等观点,我有不同的见解;
其一:我国的工业起步本来就晚,确实存在差距;
其二:国外的一步法注拉吹塑料瓶机也并不是很好,还存在很多的缺陷,比如只能在某一个范围内运行等等;也没有实现商品化而占领市场,就网上论文我给予以下回应;
1:“国外业内人士分析认为,中国还需要一步法注拉吹塑料中空成型机约800台左右”我认为;在中国的市场上远不止800台这个数,就是8000台也不多,因为国外厂家的一步法注拉吹塑料中空成型机每台售价在200—300万以上,以这样的价格来计算中国有几家大公司能买得起他的设备而得到的结果基本上差不多,但是;国内的一步法注拉吹塑料中空成型机一旦商品化进入市场,并迅速占领整个市场,远远超出国外人士所估计的数量。
2:“目前我国的一步法注拉吹塑料中空成型机研发已有近十年的历史,走的是日本机型的老路,但至今还没有一个机械厂能生产出达到产品质量要求的机型,究其原因,作者认为,主要有以下原因;
(1):“开发思路误区:只重视主机开发,忽视模具开发,主机只占整机的40%,而模具占整机的60%,主机开发成功并不等于整机开发成功”;我认为以上观点有误,主机应占整机的80%,而模具只占20%,因为是主机要求模具,而不是模具要求主机;
(2):“模具技术水平达不到要求,一步法注拉吹塑料中空成型机的模具有其自已的特点.......从目前看我国的模具技术水平还不能开发制造出达到质量标准的注拉吹塑料瓶机的模具”,我认为这句话完全错误,我国现在98%以上都是两步法的机进行注拉吹塑料瓶的,两步法的模具就相当成熟,一步法的模具国内确无法生产,真是笑话,只是他们都还没有回过神来而已,包括国外机。
(3):“主机厂与模具厂缺少合作,主机厂必须与模具厂共同开发,各担风险,这是国外开发注拉吹塑料中空成型机的成功经验”,我认为:我国的发展本来就是跨越式的发展,没有必要走国外研制的老路,主机厂同时制造模具是完全可行的,减少成本,便于管理,是迅速商品化进入市场的必须道路,否则,模具厂有问题主机厂也会破产,这样受制于人的事在中国的现实社会中,绝对不能发生。
(4):“高速、高效、高品质、低能耗”,这个观点早就不对了,正确的是:低能耗、高品质、高效、高速。“日本青木固SB111---250LL---50S一模四腔三工位,循环时间仅为4S、8.5S就成型四个重26.2g0.5L的瓶子”,但在网上并没有说明该机的功率,在功率相差不大的情况下,我用35S,成型20L的瓶子,那效率相对就会高出一倍。
(5 ):“国外技术还采用了空调系统以控制机器安全罩内工作空间环境的温度和湿度”,我觉得没有这个必要,它的主要目的是更进一步加大它的神密感而已,或者说是不知所为而为,机器在设计时就考虑到了它可靠运行的条件,室内温度对机器本身并没有影响,就是机器本身所设定的温度与实际值相差2---3度的情况下,对产品的质量也没有什么大的影响,不要说得怎样的精密,如正负0.5度范围内等等的精密,当然精确一点是好,但是在实际中塑料原料在料筒中经过熔融混炼,以及原料与料筒摩擦也产生热量,2---3度根本就改变不了什么,更何况是0.5度。
(6):“瓶坏质量检测装备国内还是空白”,我也相信这一事实,但是质量始终是生产出来的,而不是检测出来的,检测只是一种方法,而不是根本,国内有很多名牌企业的产品国家免检,就是这一道理。
结语:99%的人都会认为我是一个疯子,在说梦话,就算是吧,但是只要国家专利局在多增加人手及其推广,我更相信我国的发展速度会更快。
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1、 引言 塑料机械是塑料工业发展的重要支柱,它为塑料行业提供了先进的技术装备,它的发展是塑料工业发展的基础,也受塑料工业发展的影响。从世界范围看,塑料机械的三大类品种依次是注塑机、挤出机:挤出生产线和吹塑机,它们占了塑料机械总产值的80%以上,其中注塑机占这三类机械总和的一半以上。笔者从切身经历就注塑机的变频运行,从其特点及现场应用作一个简介。 2、注塑机系统工作简介 要作好注塑机变频器得首先从注塑说起。注塑过程一般分为以下步骤:锁模→注射保压→熔胶加料→冷却定型→开模顶针。每一动作的完成都有时间、压力、速度、位置等几个参数的精妙配合,也就是说在某一位置的位移都有相应的压力和速度,且在不同的位置和时间内其压力和速度都是可变的。同时每一动作完成后发出终止信号传送给程序控制器,程序控制器收到信号后才发出执行下一动作的指令。此外注塑机系统本身还存在一些弱点:第一、注塑机动作内部有着十分剧烈的突变过程:如锁模过程中,快速锁模→慢速低压护模→高压高速锁模的工况突变就很剧烈的;又如注射过程中,慢速注射→快速→慢速→快速→慢速的射胶过程工况也是很剧烈的,对机器的冲击都十分的大,影响了整个注塑系统的寿命。第二、动作油路制动达不到设计的精度,油路制动的开闭取决于电磁阀,而电磁阀的动作又取决于过程控制器提供的电压和电流,因大多数注塑机都没有死循环控制,阀的开闭精度就会大打折扣,尤其是阀的开闭程度在10%以下和90%以上时,动作的重复精度和稳定性都是极差的,某一动作在此状态下被执行很难保证其稳定性和重复精度。第三、执行动作的油缸本身有油封破损,有内泄现象,执行动作的可靠性和稳定性不高。这是由于多数时间内,负载的实际耗油量均小于油泵的供油量,造成高压状态下的液压油部分经溢流阀、比例阀等液压元件溢出。该溢流部分不仅未作任何有用功,而且产生热量,造成液压油发热,既耗能,又有害。采用注塑机的变频运行,就能很好的解决这些问题,既提高了整个注塑系统的精度和稳定性,减少了巨大的机械冲击,延长了系统使用寿命,又能够节约大量的电能。 3、注塑机的变频运行: 3.1、 变频运行节能的基本原理 传统的注塑机是采用定量泵供油的,注塑过程的各个动作对速度、压力的要求也不一样,它是通过注塑机的比例阀采用溢流调节的方式将多余的油旁路流回油箱,在整个过程中,马达的转速是不变的,故供油量也是固定的,而由于执行动作是间隙性的,也并不可能是满负载的,因此定量供油就有很大的浪费空间,据实测至少有50%左右。变频节能正是针对这一浪费空间,根据注塑机发出的各个动作信号,适时适量调整各个动作所需的马达转速(即流量调节),让泵出的油量刚好能满足动作的需要,而在非动作状态时让马达停止下来,这样节能空间就进一步地增大了,故对注塑机进行节能改造能够带来巨大的节能效果。 3.2、 HL3000系列注塑机专用变频器的现场运行
3.2.3、 变频器的安装: HL3000系列注塑机专用变频器采用柜式结构。所以安装十分简单,除了通常的三根线输入、三根线输出以外,变频器的接地也十分重要,必须安全可靠。注塑机的流量信号、压力信号需接至变频器内部的(0~1A)专用信号接口。 3.2.4、变频器的调试: (1) 加减速时间的设置:变频器为了满足节能的目的,控制马达随反馈量的变化适时调整电动机的转速。因其加减速必须有一定的时间,若加速时间设定过长,会影响动作的响应速度,导致某些动作缓慢甚至无法完成;加速时间过短,会导致系统加速时过电流等,变频器就可能会频繁地进行过载保护,故此时间的设置应适当才能保证变频器的正常使用,又不至于影响生产。减速时间的设定也是如此,过长会影响动作响应及节能效果;过短会出现直流母线过电压、过电流,变频器同样会进行保护。华蓝变频器的加减速时间设定范围宽,从0.1~999.9秒之间可任意设置,调试人员可根据具体的工况设置,如有特殊工况可采用能耗制动。 (2) 过载保护是变频器的一项基本功能,过载能力的高低直接影响到注塑生产的连续性。一般来讲,过载保护是衡量变频器可靠性的重要指标,过载能力的强弱与允许过载的时间和允许过载的百分比有关,呈反时限特征。一般的通用变频器的过载保护设置为150% 1分钟。而华蓝注塑机专用变频器的过载能力强,其过流保护拓宽到额定电流的180% 1分钟;短路保护电流也设计为额定电流的300%。 (3) 过压失速的功能选择和过压保护也是变频器的一个保护功能,若选择设定不当会影响正常生产。这主要是因为变频器在减速运行过程中由于负载惯性的作用,会出现电机的实际转速高于变频器输出同步速度的情况,此时电机向变频器回馈电能,造成变频器直流母线电压升高,华蓝变频器由于其内部采用自激式开关电源,工作电压范围宽,为额定电压的±20%,当然由于电机处于发电状态所回馈的能量也只有超过额定工作直流电压的20%以后才会过压保护。 以上这些功能参数的选择和设定直接影响到变频器本身的性能及与注塑工况的匹配性,若选择或设定不当,变频器就可能处于频繁的保护,注塑机的正常生产就会受到影响。除此之外,HL3000 系列变频器还有一些特点:(1)采用西门子第三代大功率模块IGBT作为主要控制器件。16位电机专用微电脑处理器,采用最新的空间电压矢量调制方式(SVPWM)以实现对电机的精确控制,噪音小,低速高转矩输出。(2)采用先进的载波频率随机自动调节方式,(即:在启动时,变频器采用低载波频率高转矩输出,在运行过程中则采用高载波频率静音化运行,当工作温度变高时则降低载波频率以减少开关器件的损耗)从而实现电动机最优运行。(3)外控端口,可实现软件编程,功能齐全,提高了广泛的适用性。(4)保护功能齐全,其中短路保护采用Vce电压检测短路保护+电流超值短路保护,双重保护更加可靠。(5)具有先进的注塑机专用输入接口(0~1A)(即:流量信号、压力信号),可实现全程自动跟踪控制,操作极为方便。(6)工变频转换灵活,为了确保生产的长期正常运行,原有的工频运行不变,在HL3000系列注塑机专用变频器的控制柜上可以方便的相互切换。这些特点都对注塑机有很大的好处。 4、市场前景分析: 随着塑料制品的广泛应用及其产量的迅猛增长,塑料机械已成为建材、包装、电子电气、汽车、石化、机械等行业的重要技术装备,需求量激增,塑机行业已成为21世纪我国经济发展中的朝阳产业随着我国塑料工业的发展,塑料机械工业近几年来的增长率都在30%左右,是增长最快的产业之一。2001年我国塑机行业工业总产值81亿元,利润5.9亿元,利润率增长远高于工业总产值的增长。2001年塑机工业总产值为1995年的2.3倍,而利润率则为1995年的4.5倍。在全国机械工业的194个行业中,塑机行业的主要经济指标均居前列。 塑料加工工业良好的发展前景仍将是我国塑料机械制造工业高速发展的源动力,预计2001-2010年,我国对塑料机械需求量的年均增长率为6%左右,预计至2010年为145亿元。也就是说,我国塑机行业的发展潜力很大,后劲很足。在我国塑料工业长远规划中,2000-2005年塑料制品的年均增长率约为10%,2006-2015年的年均增长率将达到8%。即到2005年塑料制品的产量将达到2500万吨,预计2015年塑料制品总产量翻一番,达到5000万吨。 五、结语: 宁波公司注塑机专用变频器十多台,节能效果十分明显,其中最少的也有40%,平均达52%之多。同时操作方便,深受其公司领导和操作人员的欢迎。随着塑料制品的广泛应用及其产量的迅猛增长,塑料机械已成为建材、包装、电子电气、汽车、石化、机械等行业的重要技术装备,需求量激增,塑机行业已成为21世纪我国经济发展中的朝阳产业。当然注塑机专用变频器也将随着成功应用的典范的增多,必将深受更广大的客户所接受。华蓝变频器作为我国变频器行业的一支生力军,她必将为我国的变频事业和塑料工业做出新的更大贡献。
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由于国内中小型吹塑包装企业,都是代加工为主。之前,由于大家存在恶性竞争,还有一些规模较小的企业,所谓的山寨厂等,将行业价格,给踩到远远偏离正常合理利润的空间 随着中国经济的发展转型,越来越多的企业,将面临零利润或负利润状态。能有一定利润的企业,数量为数不多。
在08年世界上进入高油价、高通涨时代以及美国次按危机等大环境,国内出现雪灾、地震、洪涝、高通涨、一系列的国家宏观调控政策出台等,已经导致成本大幅度上升35%~50%以上。按国家最新统计,在珠江三角洲,已经出现20%以上台资企业消失,还有制衣、制鞋、玩具等相关产业在转移、倒闭等。必将给加工产业带来无情的洗牌,这些上层的企业,基本是加工行列赖以生存的上游企业。
另外,由于美元在大幅度贬值,一些靠出口的企业或贸易为生的企业更加是雪上加霜,原有的单价,由于美元的贬值,出口价格又没有得到相应的调整。这些企业,间接将一些风险转嫁给加工商,在这轮风暴中,产品单价没有在成本上升同时,得到相应调整,反而更加牛肉干,这就是我前面所提到的加工商没有利润的原因。
预测08年,随着上层厂家的转移,迁走、倒闭,给吹塑包装企业带来洗牌,将会有一批企业在这轮竞争中可能会结业、倒闭,预测有15%以上可能会在08年末消失。
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中空吹塑成型机壁厚控制系统及中空吹塑成型机的发展状况,重点对其壁厚控制器的发展进行介绍,并通过对国内外壁厚控制器现状的比较,归纳出壁厚控制器的发展趋势,最后提出我国壁厚控制系统的发展对策。 中空吹塑成型机 壁厚控制 发展
制造塑料容器的成型方法有很多种,例如中空吹塑成型、注射成型、滚塑成型、压缩成型、热挤冷压成型等。在众多塑料容器的成型方法中,中空吹塑成型和注射成型是使用最广泛、产量最大的两种成型方法。据资料介绍,世界上80%~90%的中空容器是采用中空吹塑法成型的。中空吹塑成型技术是通过气压使塑化的型坯紧贴模具内壁成型。型坯的生产方式为挤出式,即将加热塑化的塑料熔体从各种形状的模芯缝隙中挤出,形成各种形状的筒状型坯。挤出的型坯靠自重垂直悬挂。中空容器制品因其强度要求规定了最小壁厚,而早期的中空吹塑成型设备缺少型坯壁厚控制系统,为使制品最薄处达到最小壁厚要求,制品的其它部位就要相应加厚,造成材料的浪费。为了节省成本、缩短制品冷却时间、加快制品生产周期,一种比较经济的做法就是控制型坯壁厚。如501广口桶,用普通中空吹塑成型机生产的制品净重为3.5kg才能达到最小壁厚要求,而使用型坯控制器,制品净重2.4kg就可完全满足最小壁厚要求,节约原材料20%~30%,并且生产的制品厚薄均匀。
1 壁厚控制系统的技术要求 壁厚控制系统是对模芯缝隙的开合度进行控制的系统,即位置伺服系统。在中空容器的生产过程中,为了保证制品的质量,要求被控量能够准确地跟踪设置值,同时还要求响应过程尽可能快速。以简单的10点壁厚控制器为例,在连续挤出的模式下,从模头挤出一个型坯最短时间约5s,在5s的时间内要实现一条有限长度的函数曲线,需要将其分成10个段落,在时间轴上,每个段落只有大约0.5s的时间,按照跟踪理论,壁厚控制器的单位脉冲过渡时间应为段落时间的1/5~1/10,即0.05~0.1s,这就要求系统响应非常迅速。而在响应如此迅速的同时,还要保证被控的位置量能够准确跟踪设置值,否则,壁厚控制将失去意义。要达到上述两种要求的控制效果,对于重载荷系统来说,正是壁厚控制系统设计的难点。另外,由于在型坯轮廓曲线上取l0个点来描绘曲线,点与点之间还须进行插值处理,尽量使轮廓曲线光滑。
2 壁厚控制系统的控制原理 壁厚控制系统采用闭环反馈设计,其组成部分包括壁厚控制器、电液伺服阀、动作执行机构和作为信号反馈装置的电子尺。用户在壁厚控制器的面板上设定型坯壁厚轴向变化曲线,控制器根据曲线输出大小变化的电压或者电流信号至电液伺服阀,由电吹瓶机、吹膜机、吸塑机、塑料包装机械、制袋机液伺服阀驱动执行机构控制模芯的上下移动,从而造成模芯缝隙的变化。电子尺通过测量缝隙的大小得出相应的电压信号反馈给壁厚控制器。这就构成了闭环的壁厚控制系统。
3 壁厚控制器的现状 塑料加工机械的水平在很大程度上取决于测控水平的高低。 国外先进塑料机械的控制系统普遍采用以可编程逻辑控制器(PLC)等为核心的可编程系统,并在一些高精度塑料机械上采用了模糊控制、统计过程控制(SPC),以及基于网络的远程监控、故障诊断和控制系统。美国的穆格(M00G)公司是全球电液伺服元件及伺服系统设计及制造领域的领导者。在吹塑控制领域,其独立的壁厚控制系统中提供30点、100点的壁厚控制器(DIGIPACK),可用于控制储料缸式和连续式吹塑成型机的型坯壁厚。储料缸式机器常用于制造较大的容器。DIGIPACK根据储料缸电子尺的反馈控制口模开度,液晶显示屏(LCD)上的纵坐标显示储料缸位置,横坐标显示口模开度。连续式机器通常有多个模头,DIGIPACK根据工作循环时间控制口模开度,此时LCD上的纵坐标显示循环时间,通常是以切刀动作作为一个完整循环的开始。目前在中空吹塑成型技术方面,国外的潮流是用整机控制及上位机和下位机方式控制,而壁厚控制则包括在整机控制中。仍以M00G公司为例,它提供整机控制(TMC)方案。国内使用的壁厚控制器有穆格(M00G)、贝加莱(B&R)、西门子(SIEMENS)等公司的产品,国外品牌牢牢占据着国内市场。这种状况和我国的塑料加工水平不高有直接关系。2003年我国的中空吹塑成型机产量已达3405台,在这三千多台机器中,绝大部分机器是由我国的厂家把机械部分做好,再装上进口的控制系统组装起来。这就造成产品的成本高、附加值低,效益不显著。如果能够配上国产的壁厚控制器,则国内中空吹塑成型机产业自然会跃上一个新台阶。
4 壁厚控制器的将来 综观国外塑料机械工业技术,今后主要围绕下列几个方向发展。(1)微型化 与大型化微型化是各类产品今后的重要发展方向,有越来越多的市场需求,在电子、信息、电器、医疗、生物等部门已表现出明显的发展。目前虽然已有生产3mL塑料瓶的中空吹塑成型机,但是生产更小容积的应用于医疗、生物方面的中空容器设备,已经有一些国家正在研发中。大型化也是今后发展的方向之一。目前已出现生产5000L中空容器的商品化生产设备。而工业用各种大型中空容器的需求明显,10000L甚至更大容积的塑料储装容器也已有需求。 (2)个性化 长期以来中空吹塑成型机的机型、功能、规格的划一和固定不变已不能满足市场需求。中空容器生产厂家需要灵活应变,以适应日新月异的市场需求,促使中空吹塑成型机的模块化设计、技术集成、专业化生产、国际采购能力与水平的提高,这既要求塑料机械企业在技术人才、技术创新方面具有雄厚实力,也要求企业能在第一时间内准确把握客户的个性化需求。 (3)智能化 自动控制技术在塑料机械工业中的应用已发展到相当高的水准。设备单元的自动控制、参数的死循环控制、过程联动、在线反馈控制等都借助电子技术与计算机技术在塑料机械上得到较广泛的应用。简单地说,智能控制系统主要是指具有能理解工作人员的理念和意图、能识别和检测工作失误、能回答人员提出的问题、能提出解决问题的办法和措施并发出指令实施相应的生产等功能的控制系统。智能化塑料机械的发展,将会明显提高塑料机械的运行稳定性和可靠性,切实提高塑料机械高质量、高效率、低损耗的生产能力,并为实现无人车间、无人工厂提供坚实的技术基础。 (4)网络化 与虚拟化这在理念上和模式上都是全新的技术,它会使塑料机械的生产企业在质量、效率、成本、服务、销售等方面的竞争力大幅提高,从而使企业的经济效益显著增大。虽然虚拟技术的发展在各个工业部门都处于初始发展阶段,但是,由于虚拟技术可带来巨大经济效益的潜力,将为虚拟技术今后的发展提供强大的推动力。
5 国内壁厚控制器的发展对策 一个实用的控制系统,先进的控制理论固然重要,更重要的是实际应用中解决实际问题的经验。鉴于国内中空吹塑成型机的生产现状,今后壁厚控制系统的发展之路主要是从空白入手,从无到有,从简单到复杂。可以先从10点的、应用在一些对型坯壁厚精度要求不高的机器开始,开发出适用的壁厚控制器,先占据国内的低端市场,然后进行改良,开发出精度高的控制器。再增加点数至30点或者100点以上,运用先进的控制手段,参与国际竞争,与国际同步发展。
6 结语 国内中空吹塑成型机壁厚控制系统的发展之路充满了机遇和挑战。随着我国加人WTO,国内在知识和技术产权方面不断完善,加大科技创新的投入,吸引专业技术人才,实现规模化和专业化生产,努力缩短国内外技术水平上的巨大差距,已成为塑料机械领域有识之士的共识.
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一、聚乙烯的共混改性
聚乙烯的共混改性是工厂中最常用的技术之一,通过对聚乙烯材料共混改性技术的零活运用,基本上就可以满足聚乙烯制品的不同要求。
1、不同密度的聚乙烯的共混改性
对于吹塑中空制品而言,如果用于吹塑中空制品的专用原料易于从市场上购买,则无需采用共混和改性技术,原料生产厂家则已经解决这类问题。正是由于市场上的专用原料较少和供应的不平衡,才促进了共混改性技术的发展。根据不同的吹塑中空制品的性能要求,可以通过调整低、高密度聚乙烯在配方中的不同比例来满足要求。一般说来,小型制品、要求较软的制品、盛放化学药品、洗涤剂之类的容器,低密度聚乙烯的比例应该高些,高密度聚乙烯的比例应该低些。当然,并不是所有的低、高密度聚乙烯都能用于吹塑中空制品,应该从市场上选择能用于吹塑的塑料材料,并通过改进配方设计,使制品的性能价格比达到最优。
2、不同分子量的高密度聚乙烯共混改性
对于同为高密度聚乙烯材料来说,即使同为可用于吹塑成型的,可能在密度上相差无几,但从分子量上来说,差别可能较大。树脂牌号手册上一般对材料的分子量都没有标出,而从融体指数上大致可以看出。
在挤出吹塑中空制品时,随着所用吹塑级的分子量的提高,熔体强度会相应提高,同时制品的机械性能也会提高。但在实践中发现,当分子量提高到一定程度后,熔体强度和挤出速率反而有下降的趋势。出现这种情况后,对制品的正常生产将造成不同程度的负面影响,有时甚至会引发安全事故。制品加工时,出现分子量提高,熔体强度和挤出速率下降的情况,这与挤出机螺杆和进料段设计有较大的关系。虽然在设备上改进可以取得较为明显的效果,但从材料配方上进行改进更能取得当期实效和减少设备改造的投资。
将不同分子量、不同生产厂家生产的聚乙烯按比例共混,对于改善材料的分子量分布和材料内微量添加剂元素的分布大有好处。将它用于挤出吹塑, 往往容易收到较好的效果。从制品的化学性能,机械性能及生产中的各项工艺性出发,可以比较自由的设计出各种不同的配方,来满足各种不同的要求,往往还可达到降低生产成本的目的。
3、不同品种塑料的共混改性
在工厂的现场生产当中,往往由于种种原因的限制,还会有许多不同的要求。比如说采用一些分子量较低的材料来代替分子量较高的塑料原料,不但是市场供应状况的限制,还有可能是制造成本的要求,比如,在HDPE中加人一定量的PP,就能有效的改善的刚性,而且不会影响的冲击强度。加入的比例需要根据产品的要求来确定。
4、高密度聚乙烯的填充改性技术
在加工塑料制品时,适当的加入各种不同的填充剂,不但可以提高塑料制品的刚度和硬度,同时也可以大幅度的降低原料成本。单就降低成本这点出发,对许多附加值低的产品来说,就值得作深入的研究。就近几年来塑料制品加工厂填充改性的普遍情况来看,技术层次普遍较低。往往在产品成本上有较大降低的同时,产品质量随着也下降较多,难以达到用户的要求,这可能主要是对材料、产品、以及性能价格比没有作比较深入研究造成的。
从技术上来看,材料的填充改性仍有许多可以突破的地方。目前塑料制品厂家应用较多的是以碳酸钙粉体为主体的填充母料,将填充母料按一定比例混人后即可制成产品。由于生产这类填充母料时普遍采用的是低分子量的聚乙烯为树脂载体,因此,当填充母料加人量较大时(20%以上),对融体强度会造成较大的损坏,从而导致产品质量下降,如冲击强度的下降和制品壁厚不均匀的现象发生,形成生产中长久难以解决的技术难题。
如何在材料中加大低成本填充母料比例的同时,又尽量使产品的机械综合性能不致于发生太大的变化和反而有所提高,大致可以从以下几方面去想办法解决问题。
①采用特细的碳酸钙粉末作为填充母料的主体。由于粉末的进一步细化,有利于它们在树脂中共混分散,从而对材料的性能有较大的改进。但是随着粉末细度的提高,它本身的生产成本也就会相应提高,对以降低成本为主的制品则不太合算。
②采用改进主体材料的配方。由于材料中加人了具有低熔融温度的填充母料,材料中的综合熔体指数会有较大的上升,从而造成产品生产过程中熔体强度下降,制品壁厚不均匀的现象发生。基于这类情况,可以通过改进主体材料的办法来调整综合熔体指数。在原来的材料中加人一定比例的较低熔体指数PE,较高分子量的原料对于改善这一状况可以取得较为明显的效果。由于不同分子量的原料在市场上价格相差不大,对于提高产品质量和降低成本均会有较大的作用。
③在改进主体材料配方的同时,加入少量的聚乙烯接枝物。为了进一步改善填充母料在材料中的熔混状态和提高填充母料的亲和力,在改善原材料主体配方的同时,可以加入少量的聚乙烯接枝物。随着聚乙烯接枝物加人量的上升,熔体强度,材料的机械性能,尤其是材料的韧性会有较大的提高。聚乙烯接枝物的工厂实用制配方法在下面的文章有较为详细的介绍。
④对从市场购进的填充母料进行进一步的改性处理。对于小厂来说,这一方法具有较强的操作性。将购进的填充母料加入到高速混合机中,先高速运转,让它产生一定的温升,适当的加入一些液体石蜡和铝酸脂等改性剂,高速运行几分钟到十几分钟,使加入的改性剂在填充母料中充分混合,然后加入到主料之内再充分混合。对于这样处理后的配方,虽然成本上有一定的上升,但是产品质量会有较好的改进。
二、聚乙烯接枝物的实用制配技术
由于聚乙烯为非极性聚合物,分子中不含极性基团,所以它与极性的聚合物以及其它无机填料的共混性能较差。将具有极性的单体以接枝的 方式结合到聚乙烯分子主链上,会有助于增强与极性材料或无机填料的共混性能。聚乙烯接枝有多种方法,较为常用的方法有溶液法和熔融挤出法。
对于中小型塑料制品加工厂来说,熔融挤出法能比较方便的实现聚乙烯接枝物的制配,它具有设备投资少,生产周期短,工艺容易控制,产品质量稳定等优点。
1、挤出设备的选择
用于熔融挤出的挤出设备可以选择塑料制品加工厂常用的单螺杆挤出机,螺杆直径45~65即可,长径比20~30均可,转速20~40转/分钟,温度需要易于控制。
2、塑料原料的选择
HDPE和LDPE功均可用于接枝,如接枝物用于注塑时,则尽可能用注塑级的塑料原料。接枝物用于吹塑时,则尽可能用吹塑级的塑料原料。这样,以利于原料经过接枝后,与原配方熔体指数大体相当,不致于发生工艺参数不易控制的情况。为了接枝的顺利和接枝物不变黄,可在主原料中加人一定比例的EVA材料,占主原料的3%~5%左右。
接枝单体一般较多选用马来酸酐(MAH),引发剂一般采用过氧化二异丙苯(DCP),溶剂较多采用丙酮,配方中还可少量加入液体石蜡。
3、接枝单体与引发剂的用量
由于熔融挤出接枝法的生产周期较短,即接枝时原料与接枝单体在挤出机中停留的时间较短,因此接枝单体和引发剂的用量不宜过大。故接单体(MAH)的用量一般在0.2%-3%之间,引发剂(DCP)的用量在0.05%-2.5%之间。尤其是引发剂的用量不能过大,过大时会使聚乙烯发生交联反应,并且引起接枝率的下降。
因为接枝时所用的聚乙烯牌号的不同,有些牌号的材料能比较方便的接枝,有些牌号的材料则难于接枝。所以接枝单体和引发剂的加入比例要在实践中多次实验选择确定。为了减少实验次数,可以采用多因素优选法确定比例,以达到减少试验次数,降低试验成本目的。
4、聚乙烯熔融挤出接枝的工艺过程与控制
将接枝单体和引发剂按比例称量溶解在溶剂丙酮之中,摇匀充分溶解后备用。将需要接枝的聚乙烯计量,放在料盘中,滴入已充分溶解接枝单体和引发剂的丙酮溶液,充分拌匀,并使丙酮挥发干净,在此期间现场要注意通风,防火。
将已拌匀并已挥发干净的聚乙烯加人到挤出机中挤出造粒,挤出机转速一般控制在20~30转/分,温度可以采用平常的加工温度。只要料坯或料条正常,温度可控制低些,这样有利于提高接枝率和减少交联反应的发生,并且有利于减少污染。
5、聚乙烯熔融挤出接枝时的注意事项
由于接枝单体和引发剂的分解温度较低,所以在聚乙烯熔融挤出接枝时接枝单体和引发剂容易发生分解,分解出的气体对人的眼睛、脸部、喉咙有刺激性。当接枝单体和引发剂的用量较大和挤出机的加工温度偏高时,这种刺激性会较大。重要的是要按比例仔细确定物料的用量,对温度的控制要合适,对现场要改善通风条件。当接枝物造粒后仍有较大气味时,将接枝物再挤出造粒一次或者在50~100摄氏度的温度条件下处理一小时。这样会有利于减少气味和提高接枝物的粘合强度。
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从整体上看,全球范围内塑料机械的需求量呈持续增长趋势,个别区域增长较快。根据美国工业市场研究机构Freedonia的观察,美国和日本塑料加工设备市场需求将重新显现复苏迹象,西欧市场需求将在2009年重新增长。
研究同时认为,中国、印度、巴西和俄罗斯的塑料加工设备销量前景看好。土耳其、捷克和伊朗及其它发展中国家和地区,得益于经济稳步增长、工业化持续推进以及个人收入增加,对塑料加工设备的需求也将实现增长。
根据有关研究资料显示,到2010年,全球塑料机械的年需求量将由现在的20.5万台增加到27.6万台。注塑机需求量约占38%,挤出机需求量约占23%,中空成型机需求量约占6%,其它塑料机械需求量约占33%。
从塑料机械需求额分析,全球对塑料机械设备的需求额将以每年3.5%的速度递增,到2010年需求额达到292亿美元,其中注塑机约占150亿美元,挤出机组约占49亿美元,中空成型机约占14亿美元,其它塑机约占79亿美元。
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提高产品的保质期,就可以扩大销售途径和市场份额,因此,液体奶制品包装技术的进步对大型奶制品生产集团具有重要意义。但提高保质期与保持液体奶制品的口感以及保持适当的成本是一个矛盾。无菌吹塑瓶和无菌灌装技术的出现,使之找到了平衡点。
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海南出台一次性塑料包装制品管理规定草案 提高产品的保质期,就可以扩大销售途径和市场份额,因此,液体奶制品包装技术的进步对大型奶制品生产集团具有重要意义。但提高保质期与保持液体奶制品的口感以及保持适当的成本是一个矛盾。无菌吹塑瓶和无菌灌装技术的出现,使之找到了平衡点。
牛奶的成份很复杂,其中的维他命成份对光非常敏感,紫外线和可见光到500nm便可被维他命吸收,导致维他命损失。专家通过试验(味觉和气体)发现,当牛奶暴露在光线下数小时后,味道会发生变化。因此,具有阻隔性的包装容器和适宜的灭菌技术是必须的。
灭菌技术和无菌灌装
奶制品存储寿命的长短主要取决于细菌、酵母和颗粒状物体对它的影响。
延长产品的货架期有多种方法。传统方法是先将产品充填入包装容器中,然后用118℃-129℃的高温对产品和包装容器一起进行加热灭菌。
这种加热消毒的方法适用于金属罐、玻璃罐、玻璃瓶和塑料HDPE瓶等容器。在欧洲,这种方法广泛应用于牛奶包装领域。为实现这一过程,液压消毒塔是常用的一种技术。在液压消毒塔内,瓶体外部的压力可以抵消瓶体内部由于118℃-129℃高温所引起的内压,从而避免瓶体产生变形。虽然这些方法安全有效,但应用起来却有条件限制,例如对容器形状的限制。此外,对玻璃容器需缓慢加温与冷却以防止其破裂;产品在高温下也容易引起味道变化。由此引发的问题是各厂家的最终产品包装外形雷同,缺乏创意。于是无菌包装方法孕育而生。
无菌包装过程是将产品和包装容器分别灭菌,然后采用无菌灌装机进行无菌包装。其优点是: - 瞬时高温灭菌,减少产品味道改变的风险 - 适应各种包装方式和形状,可按用户要求的包装形式进行灭菌,如利乐包、无菌塑袋包装等。
吹塑成型无菌塑料瓶
在各种无菌包装中,塑料瓶是最为经济的一种。特别是吹塑成型的无菌塑料瓶,既具有普通塑瓶包装所具备的各种优点,又可以做成多层共挤、模内贴标,使得包装效果多姿多彩,而且可做出把手方便使用,还可降低成本。
吹塑成型无菌塑料瓶是一种内部完全无菌、无酵母和其它松散颗粒的塑料瓶。由于瓶口密封,这种瓶在存储和在向无菌灌装机运输的过程中始终保持无菌状态。只需在灌装之前,将瓶体外部进行无菌液体消毒,以保证再次开瓶、灌装和二次封瓶等整个加工过程在无菌状态下进行。
无菌吹瓶与填充前高温灭菌塑料瓶相比,前者的可靠性更高、成本更低。原理很简单:与其对弄脏的物体进行清洁消毒,不如使其从一开始就没有污染。瓶体成型后再对其进行消毒灭菌,不但成本高,设备复杂,对工人的技术要求也高。
无菌吹瓶的制造
无菌吹瓶在吹塑成型过程中,塑料温度保持在约200℃左右,这一温度被FDA(美国食品医药管理局)认定为形成无菌表面的条件。在这个温度下,接触容器的空气和金属不会污染容器。吹塑成型的无菌塑料瓶正是采用了这一原理。
通常的吹塑成型,是将融熔塑料从挤出机中挤出形成管状或球状型坯,在模具内吹塑成形。合模过程中,型坯内通常充有低压气体,以保证吹塑成形前型坯不会粘连。
意大利TECHNE公司开发的无菌吹瓶技术是利用无菌压缩空气进行吹塑,杜绝了任何污染瓶体内部的危险。中空吹针插入模具中瓶体结构上部的圆顶内,再吹入无菌空气形成设计的瓶形。
在吹塑过程中,塑料被模具冷却后,气体被释放出来,然后瓶体在吹针插入点和圆顶之间的位置被两个独立操作的机构密封。这个密封区域与带有冷却信道的金属部分隔离,使得气体信道被密封机构关闭后,这一区域内塑料仍然保持高温和塑料自身的粘合性。由于灭菌与密封过程关系密切,一般使用两道密封工艺,以提高灭菌的可靠性。?用两道密封工艺的原因,并不是因为一道密封设备的不完善,而是?眼于少减少任何污染的风险。密封工艺在瓶体被移出模具之前完成,避免了污染的可能性。随后,模具打开,瓶体被脱出进行去废边。现在所生产出的无菌瓶可以包装、储存、装运或直接送至填充工序。密封瓶体时,有时需要将压力降至略低于常压,以确保瓶体密封后气体再加热时,塑料的潜热不引起瓶体的变形。
需要强调的是,在整个吹塑成型过程中,瓶的内部与外部完全与污染空气隔绝,接触瓶子内部的只有无菌压缩空气。
为了保证瓶子的阻隔性,还需要采用多层共挤加工工艺。用于液体奶制品的无菌瓶瓶体通常由3层或6层HDPE制成。TECHNE的多层共挤技术最初是用来解决废边料的,主要是减少原料的使用量并回收每个容器10-30%的材料,但在奶制品吹塑瓶制造上获得重要应用。3层瓶体的内外层为白色,中间层为黑色,起到抗紫外线的作用。在无需冷藏的条件下,产品的货架期为3个月。6层瓶增加EVOH阻隔层,产品货架期可达6-9个月。
如何保证压缩空气无菌?
保证压缩空气无菌是个很关键的环节。利用精密过滤器,可对压缩空气进行灭菌。压缩空气通过精密过滤器时,细菌和酵母可以被滤除。但用过滤器灭菌时,过滤器下游的空气信道也必须消毒灭菌。同时,为满足牛奶生产的3-a卫生标准,所有接触产品的空气,其信道均要求?光平滑,并同时满足产品生产的其它专项要求。也就是说,所有的压缩空气信道都必须消毒灭菌并能在整个吹塑成型过程中保持无菌状态。目前使用的许多灭菌方法,过程复杂且成本高。一种简单的方法是利用汉高公司的OXONIA P 3 活性灭菌剂进行灭菌。
用这种工艺生产的无菌瓶、无菌灌装生产线已在一些欧洲牛奶生产厂生产运行多年,实践证明,安全可靠。
无菌制瓶的主要优点包括: - 吹塑成型无菌塑料瓶为密封瓶,瓶内清洁无菌,可储存和运送至后道填充工序; - 无菌塑料瓶色彩多样,形状各异。可无菌填充,更重要的是有成本优势。
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作为知名的定制色彩和特殊效果色母粒供应商,Ampacet公司推出一种新型颜料系列LiquidMetal,可以使得吹塑和挤出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)包装产生高反射的金属外观。
LiquidMetal系列含有六种金属色彩:黄铜色、金属铬色、红铜色、黑玛瑙色、石墨和青铜篮。它的开发始为了满足高端塑料包装的要求,可为化妆品、皮肤/头发护理产品和其它健康与美容辅助产品以及特殊食品、饮料和汽车护理产品等包装复制出金属光泽的效果
新型色母粒的技术平台是以Ampacet公司的Formula X PET技术为基础,它不需要对PET颜料进行预先烘干处理,可以从挤出机进料口进行进料。这一技术还降低了进料口的堵塞、螺杆滑移,同时提高颜料的分散。
市场战略经理Doug Brownfield 表示:“我们的金属色彩给PET带来了类似高度磨光透明涂层的汽车面漆效果。通过使用更高反射率、深度和亮度的颜料进一步改善PET的外观,LiquidMetal系列可产生更具货架吸引力的包装。”
“它给设计人员带来金属效果包装的新选择。例如任何希望产生金属铝抛光效果的包装可能会想到使用LiquidMetal金属铬效果的PET包装,同时比较可能的费用成本与设计的适应性。”
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鉴于其装饰性的外观,效果颜料不仅在塑料而且在油漆、涂料、印刷油墨以及化妆品方面都有着非常广泛的应用。生产特殊效果颜料所需的色母料与普通的色母料有着显著的不同。 金属效果颜料一般是铝或锌/铜合金。尽管从冶金学上来说它们和金属金,银或铜没有任何的关系,但是它们却又被称为“银铜”和“金铜”。 当代金属效果颜料最早使用的材料是不规则形状的粗金属砂砾。这种颜料中还包含了经球磨而成的片状粒子,这种片状粒子相对颜料颗粒来说要大很多,大约在10祄到60祄之间。为了达到所需的金属光泽效果,需要将颜料中每个组分的各自不同的效果有效结合起来。通过光在金属颜料表面的反射以达到金碧辉煌的效果是最这其中最重要的一环。光反射效果如何关键取决于金属颜料的颗粒大小,形状以及表面结构。 层状基板颜料的多功能效应 层状基板颜料是由一层具有低折射率的透明板和涂覆在其上的高折射率物质组成的。部分层状基板颜料属于珠光颜料,这种颜料的基板通常会选用天然云母。涂覆材料一般为金属氧化物,如氧化钛、氧化铁或者氧化锆。一般涂层的厚度在10-120nm之间。 此外,还有一些颜料的基板会选择薄的玻璃片,学名叫玻璃鳞片、氧化铝片或是氧化硅片。这些基板都具有非常低的折射率以及良好的透明度。 珠光颜料的效果类似于珍珠光泽。这种效果是光透过透明介质在不同折射率的表面折射形成的。不同于纯金属效果颜料的光泽即表面光泽,这种光泽具有三维立体效果且给人造成是从物体内部深处发出光芒的错觉。 珠光颜料的基板小而轻薄且具有非常好的延展性,而表面涂层却具有相对大的尺寸且非常光滑。整体来说珠光颜料是一种半透明且具有高折射系数的层状物。与普通颜料的色彩来源于光的吸收不同,珠光颜料的色彩来源于光的干涉。通过调节涂覆参数来改变光的干涉效果可以形成不同的色彩。折射系数,层的厚度以及层数都是重要的参数。如图2所示,二氧化钛层的厚度决定了光的干涉的深浅。 干涉是指两种或多种任意波(比如声波或光波)的叠加,即振幅的加成。如果波互相抵消就叫做破坏性干涉。如果振幅得到加强就叫做建设性干涉。 图1:涂覆好的基板颜料的REM照片(MERCK) 图2:TiO2涂层的厚度决定了表面的颜色 (MERCK)
光的干涉会反射在透明的薄膜材料上,所以在透明薄膜上可以观察到光的干涉。干涉是由光的叠加引起的,一般反射在层间的界面上并且是较低的那个界面上。 颗粒大小对效果的影响 效果颜料的颗粒大小对光泽度和不透明度有着很大的影响。在生产特殊效果颜料母粒时这是一个非常重要的考虑因素(图1)。 在合成颜料或者是将其分散在塑料中时,颜料颗粒必须是最小的且可以很均匀的分散在高聚物的熔融物中。 分散过程通过三步工艺来实现。这三步工艺是润湿、打散和颜料的分散,可以在混合设备里连续进行或同时进行。 对于普通颜料来说,设备具有高的混合和分散的效率是非常重要的,但是对于效果颜料的分散来说这只是很小的一个影响因素。由于效果颜料的薄基板非常脆弱,一个基板加固的工艺是必须的,但这样往往会大大减小颗粒的粒径而势必导致光泽度的损失。颜料分析图图3通过对母料Iriodin 355和7215的分析说明了这种关联。对效果颜料来说,必须牢记“尽可能的轻柔和密集。” 机械技术 色母料一般是在常规的带有平剪切翼的双螺杆挤出机上生产的。但生产特殊效果颜料母料的机械设备与此非常的不同。 特殊效果颜料一个很大的特征就是易碎且堆密度小。这就需要生产设备要有具有高吞吐率的大的混合容器,混合和均匀打散的效率要高,但是又不能太过密集的进行。这样才能避免弄碎高敏感度的效果颜料。 混合体积,也称自由体积由双螺杆挤出机的螺杆外径和内径比Do/Di决定。为了提供一个高效率的设备,设备制造商需寻找一个最佳的Do/Di值以求获得最佳的打散效果和最大的吞吐量。 图3:颗粒分布:过高的分散度导致了光泽 的损失(MERCK) 图4:螺桨的外内径Do/Di于分散效果的 关系图(Coperion)
将颗粒打散的剪应力τ由物料的粘度η和剪切速率γ来决定(τ=η*γ[N/mm2])。剪切速度可以通过螺杆沿壁的圆周速度v除以沿着螺杆剪切翼的最大填充高度h得到(图4)。 在粘度不变的条件下,可以得到以下的关系: 剪切翼插入越深,也就是h越大,剪切速率γ和剪切力越小,即得到的效果颜料越柔和。 对于将侧重点放在自由容积的工艺过程来说, Werner&Pfleiderer 公司推荐2001年推出的ZSK MEGAvolume 系列双螺杆挤出机。该系列设备的Do/Di值可以达到1.80,扭矩为8.7Nm/cm3。 目前,可以通过详细的优化传动链,包合齿轮箱,安全化离合器,优化螺杆轴/元件齿进一步改进设备。新型的ZSK MEGAvolume 加系列设备的特殊扭矩Md/a3已经改进了30% ,达到了11.3 Nm/cm3。(图5) 除了极佳的混合效果,该设备还可以做到“自洁净”。由于剪切翼之间可以互相清洁,所以残留在设备内的产品残渣也很少。这样就可以做到产品的迅速更换。 特殊效果颜料母料的生产 对于合成特殊效果颜料母料来说,需要用到一个特殊的工艺叫分离-喂料工艺。相对预混料(所有的组分提前混合在一起)工艺来说,分离-喂料具有更高的性价比。 在预混料阶段,所有的组分都要过高聚物熔化炉。在这里,不仅被熔融的高聚物,就是性质敏感的效果颜料也要忍受极端的剪应力。而对于分-添加工艺,则是先熔融高聚物,然后比较温和的将效果颜料添加到熔融高聚物的下游来混合。 图5:新的76MEGAvolume 加型设备其 Do/Di=1.80,扭距Md/a3为11.3(Coperion) 图6:分步添加法生产效果颜料母料的工艺流程图
图6是一个长度为40-44D的传统工艺的示意图。 效果颜料有时候会和分散助剂一起通过一个或两个双螺杆侧斗(ZS-Bs)来添加。对于特别易碎的效果颜料来说,通过第二个侧斗添加到第一个的下游来说会更好,因为这样可以减少其在设备中的停留时间。造粒一般是通过链式造粒机来进行。 在生产特殊效果颜料母料时,所有的透明聚合物(如PE、PP、PS、PC、PMMA、PA、PET和ABS)都可以使用。因为聚合物的透明度会影响到产品的光泽度,所以必须考虑这点即聚合物的密度越大透明度就会越差。PE-LD相对PE-HD更适合做这种载体。 添加剂的选择也很重要。不透明颜料如TiO2或矿物填料如白垩土或滑石粉,会导致产品的光泽度变差。另一方面,透明的颜料或白炭黑的加入可以使得产品的光泽更加夺目。就添加白炭黑来说,只要添加量为聚合物量的0.01%就已足够。 通常特殊效果颜料母料的浓度大约是20%到50%。在实际应用中,会根据墙体厚度和所需达到的效果将它们稀释到0.5%到2%后再来使用。 为了获得最佳的光泽度,充分分散是必须的,也就是说颜料颗粒要均匀分散在聚合物母液中且要尽可能的平行分布。粒径的大小对于效果颜料的分散有着很重要的影响。粒径要尽可能的小即要小于等于2mm。
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个人护理用品、化妆品、食品及其他行业对高光泽、模塑包装的偏爱,推动了包装厂家做出生产和性能折衷的漂亮产品。Ampacet公司开发出专利的专用高密度聚乙烯(HDPE)和POP High Gloss Color(高光泽色彩),一种高光泽色母粒相结合的材料,它能够提高树脂固有的光泽、减少其他负面影响。相比于其他高光泽可选材料,这一结合同时还有力学性能的改善。0 d! J* q& F! V6 f’ j) Z1 h+ R ! a \. e; h& I3 X) y$ s- j 与一般常规HDPE材料表现出来的光泽相比,POP颜色和树脂相结合光泽可提高200%以上。最终它可做成不透明的HDPE容器,常常能够替代由PET材料加工的那些产品,从而达到明显的成本和加工优势。! I \. c! i" q x’ a
2 W0 _2 U! H6 u/ B 战略业务经理Doug Brownfield说道:“包装厂家为了能让他们的塑料瓶和容器在零售货架上抢眼,倾向于光泽更高的产品。我们的POP色料方法给了他们一个使用HDPE就能够达到更高光泽的选择途径,而不牺牲吹塑和注射成型PET包装产品时的性能和整体性。” 8 A9 |4 n( C1 F, s, a( Z7 b5 N7 P. u. n5 i* Z “这种重要性是因为HDPE比PET便宜,并且成本要求低的加工设备。它还没有PET加工涉及到的难题。POP颜色同时让加工厂家增加了往日很难得到的特殊效果,从而得到光泽高的HDPE包装。” 5 W4 v: L+ X! T8 h 相比较其他提高HDPE光泽的产品,POP色料能产生更大的HDPE硬度和更好的融体强度。改善的力学强度可以支持高光泽HDPE材料用于单层瓶以及作为多层瓶的表层材料两种。其他的高光泽HDPE复合材料用于单层瓶时缺乏足够的型坯强度,因此仅仅可以作为外层使用。POP色料的使用还能避免涉及熔体破坏或过多的型坯停留时间,并且有助于推叠承压强度。 % f- A3 @: _* x S. V" X, M( y: w! Z3 y, `’ p4 S 含有POP色料的HDPE相关低粘性实际上消除了脱模问题以及许多下游处理问题,例如输送时的擦伤和挂料。含有POP色料的HDPE具有相对较高的热变形温度,因此当包装在更高温度下存放时,不容易产生变形。POP色料还满足美国食品药品管理关于食品接触的指导方针要求。 8 h, ^$ O8 p! `" n! x’ E. C/ l; i4 h 6 W5 k4 c. @! ]1 t 在目前HDPE模塑过程中加入POP色料可以利用高速和低速两种挤出机以及其他设备进行处理。它们包括Ampacet公司的SmartColor处理技术,该技术在颜色改变过程中可以让清洗变得更加容易。对于POP色料来说,SmartColor技术的出现缩短了停工期、优化了生产并且提高了产品质量。
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一种新型的色母粒具有号的使用性能和功能,能够在塑料瓶的生产中展现良好的使用价值。 由于色色母粒采用了Formula X PET技术,该产品无需进行预干燥,即可直接喂入挤出机中。新型的色母粒可提供的金属色泽包括深紫色、蓝绿色、青葱色、柠檬色、铅黄色和湖蓝色等。如果采用抛光模具进行加工,或者添加到光泽度好的树脂中,如PET或HDPE,母粒的作用效果将更明显。此外,该色母粒也可添加到PP、PS、PC、ABS和尼龙等材料中。
色母粒的添加能够保证塑料瓶的光泽性和美观性让使用者在使用中具有好的作用效果。色母粒不仅可以添加到塑料瓶中,也可以添加到其他的物质中,增加原料的使用性能和价值。
这种新型的色母粒可使塑料瓶具有铝光泽外观,据介绍,该材料的光泽和纹理与金属极其相似,但是成本更低。新型的色母粒在塑料瓶的生产中具有良好的体现,实现塑料瓶具有好的光泽性,在外观上具有一定的优势,保证在使用中产生良好的作用。
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玻璃包装容器是将熔融的玻璃料经吹制、模具成型制成的一种透明容器。玻璃容器的种类极多,其分类如下:
(1)按瓶口大小进行分类
①小口瓶。它是瓶口内径小于20mm的玻璃瓶,多用于包装液体物料,如汽水、啤酒等。
②大口瓶。瓶口内径在20—30mm之间的玻璃瓶,形体较粗矮,如牛奶瓶。
③广口瓶。又称罐头瓶,瓶口内径大于30mm,其颈部和肩部较短,瓶肩较平,多呈罐状或杯状。由于瓶口大,装料和出料均较易,多用于包装罐头食品及粘稠物料。
(2)按瓶子几何形状进行分类
①圆形瓶。瓶身截面为圆形,是使用最广泛的瓶型,强度高。
②方形瓶。瓶身截面为方形,这种瓶强度较圆瓶低,且制造较难,故使用较少。
③曲线形瓶。截面虽为圆形,但在高度方向却为曲线,有内凹和外凸两种,如花瓶式、葫芦式等,形式新颖,很受用户欢迎。
④椭圆形瓶。截面为椭圆,虽容量较小,但形状独特,用户也很喜爱。
(3)按用途不同进行分类
①酒类用瓶。酒类产量极大,几乎全用玻璃瓶包装,以圆形瓶为主。
②日用包装玻璃瓶。通常用于包装各种日用小商品,如化妆品、墨水、胶水等,由于商品种类很多,故其瓶形及封口也是多样的。
③罐头瓶。罐头食品种类多,产量大,故自成一体。多用广口瓶,容量一般为0.2~0.5L.
④医药用瓶。这是用来包装药品的玻璃瓶,有容量为10~200mL的棕色罗口小口瓶,100~1000mL的输液瓶,完全密封的安瓿等。
⑤化学试剂用瓶。用于包装各种化学试剂,容量一般在250~1200mL,瓶口多为螺口或磨口。
(4)按色泽不同分类
有无色透明瓶、白色瓶、棕色瓶、绿色瓶和蓝色瓶等。
(5)按瓶颈形状分类
有颈瓶、无颈瓶、长颈瓶、短颈瓶、粗颈瓶和细颈瓶等。 |
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(一)行业现状
金属包装经过长足的发展,已经形成完整的工业体系和门类,但与国际发达国家相比,与社会发展和国民经济增长及出口包装不断变化和升级的要求相比,在质量品种、新产品技术含量、技术开发水平及金属包装规模布局、人才等多方面与国外的差距还较大,仍有许多不足,主要是:
1)企业发展规模不经济:金属包装企业以中小规模为主,产业集中度不高。主业突出、拥有自主知识产权和核心竞争力的世界级金属包装企业集团还没有形成,金属包装行业相比其他其他包装行业仍处于成长阶段。
在我国1400家金属包装企业年耗用马口铁近140万吨,万吨以上企业不足60家,仅占4%,平均每家企业的年耗用马口铁量仅为1000吨。
2)同质化竞争、创新能力不足:在金属包装领域,我们习惯重视包装制造和投资,但对工艺、技术、管理和包装设计的自主知识产权的投入和服务不足、总结不多,与国外差距最大。从产业效益看,西欧目前金属包装平均年单位马口铁耗材创造效益3.2亿元/万吨,而我国该指标为1.9亿元/万吨,西欧金属包装行业单位收入比中国多70%。从金属包装专利数量看,中国国内金属包装位居前2名的企业持有的专利数不到20个,而日本东洋制罐在中国注册的专利数就达58个,因此国内金属包装企业必须加大研究开发的投入,拥有自主研发能力的金属包装企业将在未来竞争中占据优势地位。
(二)发展前景
1)市场环境趋好,存在巨大的潜力和成长空间。
中国拥有13亿人口的庞大消费群体,拥有丰富的工业产品、农产品及出口商品资源,除迅速发展饮料行业外,化学、化妆品和医药等新产业的发展也为金属包装提供了巨大的增长空间。而且2008年奥运会、2010年世博会及跨国公司在华投资都将极大的带动包装需求增长,预计未来的5-10年将是金属包装战略发展的机遇期。根据2007年中国金属包装产业销售收入判断发展趋势,预计2015年产销量将远远超过国家原有规划目标。
目前,中国人均包装产品消费水平与人均GDP的关系与国际相差较大,中国的金属包装产业潜力巨大,特别是随着WTO后中国经济的发展,企业竞争必将从价格竞争转向品牌竞争、服务竞争、规模实力的竞争。这为中国包装行业的发展带来一个新的成长机遇。
2)规模化、专业化是现代金属包装的发展方向:金属包装行业未来3-5年将面临规模化、集团化、专业化和精益制造和清洁生产的全面转型和提升:从单一的生产企业向跨地区集团化发展;从粗放型管理向精细化、数字化、科学化转变,从而提高了行业的管理水平和进入门槛,缩小了与国外的差距。拥有自由品牌及知识产权的金属包装企业可选择通过对小型包装公司的并购而逐渐发展成为大型金属包装集团。
3)金属包装的减排和节能降耗,以及围绕发展循环经济促进金属包装产业升级。
国家相继出台和实施了循环经济和清洁生产立法,制定相关标准,对清洁生产、控制废弃物和减少有害物质的污染排放实行专项扶持,预计UV印刷、计算机网络及数字化印刷技术等将得到广泛应用。以效率和速度推动减排和节能降耗,减少资源占用,创建节约型企业,发展循环经济,实现可持续发展。
(三)发展思路
1)把握机遇,加大投入,扩大规模。
把握市场发展的机遇,在装备、技术、管理和人才等方面加大投入,缩小与国外同类企业的差距,确保规模经济由数量经济向效益经济转变。
2)以技术进步、品牌建设、先进营销模式及对中小企业的集约整合,实施“联合发展”,提升和强化金属包装整体水平,积累与跨国公司竞争与合作的能力。
技术进步除了硬件装备外,更要注重产品的设计工艺、流程再造;品牌建设的重点是打造中国的金属包装的民族品牌;先进营销模式主要是从原来的单一卖产品向客户提供解决方案和提供增值服务转型;中小企业的集约整合重点在与联合创新,量变到质变,通过联合实现合作共赢。
3)强化减排降耗与清洁生产,创建适合绿色企业和绿色产品。围绕金属包装材料消耗大、成本比重高,加大“减量化”、“薄壁化”的开发与研究,重点是金属包装材料的消耗减少率、辅助材料的消耗减少率、能源的消耗减少率、公共资源的消耗减少率、废旧材料利用率、加工过程中材料回收利用性等方面。
4)以金属包装企业为利益核心,打造利益共同体。借鉴国际发展金属包装的经验和做法,结合中国实际,积极开展协调产业链,形成以包装容器制造为龙头,联合制盖厂、印刷厂、涂料厂,联合铝、钢铁等原材料厂商,联合包装机械等设备企业,形成紧密联系的产业链,增强应对挑战和风险的能力。
5)加强交流和合作。交流和合作包括企业之间联盟与交流,企业与上下游产业之间的国内与国外金属包装行业之间、企业与院校之间的交流与合作,共同推动金属包装产业健康、持续、快速发展。
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日前,在宝钢产业发展有限公司和奥瑞金制罐共同召开的金属包装发展战略研讨会上,中国包装联合会副会长韩家增认为,我国包装产业从总量上看已成为包装大国,为我国经济做出了重要贡献。从统计数字看,我国金属包装发展迅速,2005年完成326.42亿元,环比增长16.39%,增加值完成70亿元,环比增长24.22%。销售产值完成322.6亿元,同比增长42.6%。
近年,我国包装行业持续健康发展。其中,现已成为中国包装工业重要门类之一的金属包装快速发展,并广泛应用于食品及饮料领域。根据最新统计,2005年金属包装各类产品中,三片饮料罐产量为60亿只,食品罐头罐35亿只,各类杂罐50亿只。从金属包装材料消耗方面分析,金属包装产品所占比重,食品及饮料已占到44%的份额。
目前,我国对金属包装的需求前途非常广泛,需求量较大,而钢制罐产品会越做越大。从我国啤酒行业来看,我国啤酒产量2005年已达到3000多万吨,居世界首位。饮料行业发展更是迅猛,因此对金属包装需求量不断增大。
目前随处可见的各种饮料罐,如可口可乐、红牛、露露及各种罐头包装等金属包装,与消费者的关系日益密切。宝钢产业发展有限公司副总经理曹清在研讨会上发言认为,要以用户需求为导向,认真研究消费者选择什么样的包装,分析谁来选择使用金属包装,因此,金属包装和消费者的关系重大。企业要不断创新产品,包装设计要人性化,以满足用户对金属包装方面的各种不同需求。
奥瑞金制罐董事总经理赵宇晖就该公司在中国金属包装行业中的战略规划作了介绍,与会嘉宾和专家围绕宝钢产业和奥瑞金制罐及其中国金属包装行业发展提出了建设性意见,同时介绍了罐头、乳制品工业和包装行业的情况。提起奥瑞金制罐,业内人士耳熟能详,消费者或许还会感到有些陌生。但提起消费者日常饮用的红牛、露露、牵手、王老吉饮料,以及青岛啤酒、雀巢所使用的金属包装都是奥瑞金制罐的产品。该企业已先后为160多家客户提供产品和服务。
董事长关玉香介绍说,十多年来,奥瑞金坚持以人为本、产业报国的宗旨,坚持质量第一、服务第一的方针,狠抓市场开拓、技术进步,适时扩大生产能力,现已迅速发展为拥有7个生产经营分公司、40多条马口铁三片罐生产线、二十亿罐片制罐制盖能力的企业集团,成为中国马口铁三片罐饮料罐食品罐的龙头企业和名牌产品。但是,与世界同行业的先进企业比较,无论是企业的规模、产品的产量、技术力量、管理的水平、人员的培养,企业文化的提高都有很大差距。此次与宝钢产业联合组织了这次战略发展研讨会,目的是对于进一步完善我们两家公司战略联盟及其金属包装行业的战略规划,加快中国从包装大国向包装强国的转变尽一份力量。
据了解,我国金属包装行业历经改革开放28年的发展,现已形成包括印铁制罐、两片罐、钢桶、瓶盖、气雾罐为一体的完整金属包装工业体系,成为中国包装工业的重要门类之一。金属包装行业年销售额500万元以上,有一定规模的企业共555家,呈现国有、三资、民营三足鼎立的格局。近年来,民营企业发展迅速,有的已形成具有一定规模的企业集团,但从全行业来看,中小企业占90%以上,小而散、小而全的局面仍未从根本上得到解决,产业集约整合的任务仍然艰巨。
金属包装企业的区域分布情况,70%以上的企业分布在珠三角(广州、珠海、深圳、海南)、长三角(江、浙、沪)及京津塘渤海湾经济区。
另外,四川、福建、山东依靠农副产品的深加工优势,带动了金属包装的发展。根据统计分析,地区分布:华南地区占40%,华东地区占30%,华北地区占16%,其他地区占14%。这种区域分布结构主要是受金属包装产品的辐射半径,用户集群分布、区域经济结构的特性所决定的。
目前虽然我国金属包装产业发展较快,但同时存在的问题不容忽视。中国包装联合会金属容器委员会秘书长张虹认为,我国金属包装企业大部分规模较小,拥有自主知识产权、具有核心竞争力,甚至在世界范围具有影响力的企业集团较少;金属包装品种不多,普遍的是一般产品生产能力严重过剩,优质高档精品生产能力明显不足,总体水平与发达国家产品的水平有明显的差距;自主创新能力较低,主要技术装备及核心技术还依赖进口或掌握在外国公司手中;企业信息化程度低,金属包装管理和技术人才严重匮乏。
在谈到金属包装行业未来的发展时,与会者一致认为金属包装行业发展前景看好。我国金属包装要得到大的发展,就必须在技术上要有创新,在质量上得到保障,在企业管理上要有大的提高。目前,食品安全得到了人们普遍关注,如食品包装现在我国实施市场准入制度,国外在对出口食品实施技术质量限制,都对我国包装提出了更高要求,食品生产企业不能在食品包装中使用未获得认证许可的食品包装等制品,否则要受到严厉查处。因此金属包装生产企业都要非常重视安全质量的问题,这就需要技术不断创新,管理不断提高。
我国包装工业的需求,对金属包装不仅在数量以及质量上都提出了更高的要求。“十一五”期间,我国包装工业仍将持续快速增长,到2010年我国的包装产业市场规模将超过5000亿元,按平均9%速度增长,我国金属包装预计可达500亿元左右,也使金属包装进入了新的成长机遇期,金属包装产品丰富,应用领域十分广阔,发展空间巨大。
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金属包装罐的传统制作方法是:先将铁皮平板坯料裁成长方块,然后将坯料卷成圆筒(即筒体)再将所形成的纵向接合线锡焊起来,形成侧封口,圆筒的一个端头(即罐底)和圆形端盖用机械方法形成凸缘并滚压封口(此即双重卷边接缝),从而形成罐身;另一端在装入产品后再封上罐盖。由于容器是由罐底、罐身、罐盖三部分组成,故称三片罐。这种制罐方法150多年来,基本上无多大变化,只是自动化程度和加工精度等方面大为提高,近年来又将侧封口的焊缝改为熔焊。
70年代初出现了一种新的制罐原理。按照这一原理,罐身和罐底是一个整体,由一块圆形的平板坯冲压而成的,装入产品后封口,此即二片罐。这种罐有两种成型方法:冲压——变薄拉伸法(即冲拔法)和冲压——再冲压法(即深冲法)。这些技术本身并不是新的。冲拔法早在第一次世界大战中就已用于制造弹壳,制罐与之不同的是使用超薄金属和生产的速度高(年产量可达数亿个)。
1 三片罐的制造
制作过程是:用剪切机将卷材切成长方形板材;涂漆和装演印刷;切成长条坯料;卷成圆筒并焊侧缝;修补合缝处和涂层;切割筒体;形成凹槽或波纹;在两端压出凸缘;滚压封底;检验及码放在托盘上。
①筒体的加工。关键工序是卷曲成形和焊侧缝。侧缝的封合方式有锡焊法、熔焊法和胶接法三种。
锡焊罐的锡焊料一般由98%的铅和2%的锡组成。将平板坯卷成圆筒的筒体制作机是与进行锡焊的侧缝封合机成对使用的。筒体制作机内,板坯的边缘经清洗并弯成钩形,这样在形成圆筒时便于固定。然后筒体经过侧封口机,加上溶剂和焊料,用瓦斯喷枪预热封口区,通过纵向锡焊滚轮,进一步加热使焊料流满接缝,之后用旋转刮辊将主要以滴状存在的多余的焊料清除干净。
熔焊是利用自耗线电极原理,采用电阻焊工艺。较早期的熔焊系统是采用大的搭接,将钢的温度提高到熔点,并在较低的滚轮压力下焊接。最新的焊机采用小搭接量(0.3~0.5mm),金属温度刚低于熔点,但要提高焊接滚轮压力,将两搭接面锻压在一起。
焊缝破坏了内表面原来的或涂漆的光滑表面,使得在焊缝的两面都存在暴露的铁、氧化铁和锡。为了防止产品受到污染和焊缝受到产品的侵蚀,在大多数情况下侧封口都需要加涂层保护。
只装干燥产品的罐的侧封口可以采用胶接法。即用尼龙带粘贴纵向接缝,尼龙带在圆筒成型后熔化并凝结。其优点是能使原来的边缘得到了完全的保护,但只能用于无锡钢(TFS),因为锡的熔点接近塑料的熔化温度。
②简体的后加工。在简体的两端还必须加工凸缘,以便安装端盖。对于加工食品罐,在处理过程中罐可能要承受外部压力,或者在存放期间内部处于真空状态。为了增加罐的强度,简体表面可能还要制作加强筋。这个工艺过程称作压波纹。为提高生产效率,制浅容器的圆简长度往往为两至三个罐身长,这时,第一道工序要切断圆筒,传统的做法是,成型前板坯在切割机(刻痕机)上作不断开的切割。但是、近来由于为两片罐生产而开发的罐修整剪切机的出现。
2 两片罐的制造
制造两片罐的两种成型方法均采用金属板成型法。这种方法是以在复合应力作用下,通过晶体结构重新排列而表现出的金属“流动性”为基础,而且在这一过程中材料不应发生断裂。
①冲压成型。即利用冲压机的一个冲头将一块平板冲进圆柱形的冲模中,从而使平板变形而成圆筒。在初始冲压后形成的杯的直径,可以应用再冲压工序来缩小。再冲压工序用一冲压套筒代替冲模,安装在冲头与冲杯内径之间。等面积规则决定了伴随直径缩小的是高度的增加,再冲压工序可再重复一次,书直径在一定的极限范围内逐渐缩小,并避免金属发生断裂。
②杯壁的变薄拉伸。冲压后的圆柱形杯被套在冲头上,冲头沿轴向挤进一个模具,该模具与冲头之间的间隙小于杯壁的厚度,这样在直径保持不变的情况下,壁厚就得到减薄。变薄后筒体的金属体积等于变薄拉伸过程中杯的金属体积,也等于原始板坯的金属体积。在罐的制造中,这个过程要重复两次或三次,带杯的冲头先后通过一系列模具,一次冲程通过一个模具。将经冲压的林安装到冲头上最方便的方法,是在第一次变薄拉伸之前,进行一次再冲压操作。 |
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《化妆品标识管理规定》已于2009年10月1日实施,规定明确要求,化妆品标识应当标注全成分表。新年伊始,记者在多家商场走访发现,大部分化妆品依然没有标注全成分。
记者看到,在欧莱雅、强生、旁氏等知名护肤品的外包装上,“成分”一栏多为“保湿剂”、“润肤剂”、“甘油保湿因子”、“提取液”、“中药成分”等模糊字眼。
依据《化妆品标识管理规定》,牙膏首次被列入化妆品范围,也需要进行全成分标注。记者在市区某超市发现,多数牙膏包装上仍然没有标明全部成分,这些牙膏多为2009年10月1日之前生产,而部分牙膏企业并没有标注生产日期,只是标注了一个在某个期限之前可以使用。
对目前市场上的化妆品仍没有标注全成分这一现象,市卫生监督局有关负责人解释说,化妆品的全成分标识尚有一个缓冲期,将从2010年6月17日开始执行惩处措施。
卫生监督部门提醒市民,在购买化妆品时,应注意查看标识,尽量到大商场或有资质销售商处购买,并保留发票。
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