大型塑料中空容器生产技术及市场应用

2014-05-07邵社主赵西平

塑料包装 2014年3期

关键词：科龙吹塑卧式

邵社主赵西平

(陕西科龙塑业有限公司)

前言

近年来，塑料中空制品生产的相关技术得到了快速的发展，特别是大型塑料中空容器生产技术的进步，使产品的应用范围不仅限于包装行业，用途越来越广泛。

1 大型中空吹塑成型技术

随着计算机的设计、制造、测量等技术的迅速发展与应用，国内挤出吹塑中空成型机的研制能力快速增强，在中空吹塑成型设备的许多方面取得重大的技术突破。

1.1 “IKV”螺杆挤出机:

科龙塑业对大型中空塑料成型机上的机筒和螺杆结构进行了较大的改进。

图1 “IKV”结构螺杆机筒进料段结构图

在机筒上配制有带强制喂料、强制冷却的“IKV”结构。其特点是在机筒加料区的衬套上开有纵向沟槽，同时在加料区设有强制冷却的加套结构，提高了塑料原料的输送效率，机筒的衬套磨损后更容易更换，减少了维修成本。

螺杆长径比设计为30:1，在螺杆进料段采用双螺纹结构，均化段设有斜槽屏障段和销钉混合段，螺杆螺槽的深度沿进料方向逐渐变浅。“IKV”螺杆挤出机通过在大型中空设备上的使用，对加工齐鲁的 DMDY1158粉料、粒料及独山子的HD5420GA粒料，其塑化效果好，挤出量可达到650kg/小时以上，满足了大型塑料中空制品的生产需要。

1.2 储料式塑料成型机头:

图2 双层储料机头

近几年，科龙塑业自主研发的大型“IKV”螺杆，采用双层心形包络流道形式。内层采用中心进料，外层进料口进入储料机头后，分为从大到小尺寸不等的12个小流道，使得熔料进入料腔后在圆周方向进料的一致性，为取得制品内、外层壁厚的均匀奠定了基础。同时，双层心形包络流道挤出的型坯被完整的熔料层所覆盖，熔合缝区的强度得到很大的提高。通过控制挤出机的进料转速，可以很好的控制产品内、外层的壁厚，满足制品对内外不同材料、壁厚的特殊要求，实现了制品的高性价比。

近几年，双层储料机头通过在2000升设备上的应用，取得了较好的效果，在制品的外层添加紫外线吸收剂，使制品在户外使用的寿命大大延长，得到了众多用户的青睐。

1.3 塑料型坯的控制技术

中空吹塑机头的型坯壁厚控制技术是中空吹塑成型的关键。型坯壁厚控制系统主要由液压伺服系统、伺服液压缸、电气控制器、伺服阀、传感器、以及连接的管路等组成，通过对机头口模或芯模开口量的大小控制，来实现型坯的厚薄变化，使产品壁厚控制达到理想的效果

一般设备采用的主要是轴向壁厚控制技术，控制点从64点到100点不等，通过对型坯壁厚的每一点数据调整，来实现产品壁厚轴向的精确控制。对于壁厚要求较严格的产品，通过口模或芯模修形来调整，实现大型制品壁厚的均匀性，提高制品的性能。

径向壁厚控制系统是提高大型制品质量的较好方法，同时，还可减少物料消耗，节约生产成本，但径向壁厚控制系统的成本高，影响了技术的推广应用。

1.4 液压系统的节能

节能减耗，是目前加工行业创新发展的重要趋势。液压系统的节能是衡量中空吹塑成型设备的一个重要指标。目前，液压节能系统已广泛应用于大型中空吹塑成型设备。

变量泵、变频电机、比例阀加储能器等节能技术是最常用的液压节能技术，其技术成熟，节能效果良好。伺服电机泵节能系统是最前沿的节能系统，输出平稳迅速，重复控制精度高，伺服泵电机只在有动作执行时才高响应运转，无动作时则电机停止运转，流量根据需要进行输出，减少了能量的损耗，节能效果显著。由于系统发热小，油温稳定，延长了油品、密封件的使用寿命，降低了维护成本。

张家港同大机械有限公司的大型吹塑托盘设备在主油路增加大量的储能器，减少了油泵电机的功率，起到很好的节能效果。雅琪集团的IBC吨桶设备采用的伺服电机泵节能系统，有效地减少了能源损耗。秦川塑机的SCJ230B设备采用了卸荷溢流阀和储能器的节能技术，储能器油压达到设定压力时，电机卸荷不带压力，对油路系统的节能也有较好的提高。随着科学技术的进步，相信会有更多的节能技术应用其中，会有更好的大型中空吹塑机面市。

2 大型塑料中空容器的市场应用

科龙塑业前身为西安市塑料应用研究所，从事塑料中空容器的生产研发已有20年之久。历经多年的探索与研究，成功研制开发出多种应用不同领域的塑料中空包装容器，使用范围涵盖工业储罐、农用卧式罐、塑料沼气池、IBC集装桶等新型工业包装容器，成为西部地区乃至全国最具影响力的大型塑料中空容器生产企业。

2.1 大型工业储罐

大型工业液体储罐在国内一般由滚塑旋转浇铸成型，将塑料注入旋转的模具内，离心力迫使熔化的塑料贴在模具内壁上，产品加工周期长，劳动强度大，生产效率低，不适应连续批量生产。科龙塑业经过相当多的努力，与设备厂家共同开发研究，开发出大型中空吹塑成型机，生产的大型工业塑料储罐，采用高分子的聚乙烯原料，一次成型，无焊缝，不渗漏。耐化学性能非常优异，具有内外防腐的特点，可以耐大部分物质溶液，可放置在高腐蚀环境下使用。

正在研发的5000升化工储罐，塑料容器重量达到150㎏，罐体上设计有进料口、出料口、液位计、法兰连接，并安装了钢制镀锌底盘和支撑框架，使用寿命长达15年以上。与传统化工防腐储罐相比，性价比更高，是储存运输化工腐蚀溶液的理想容器。塑料储罐在大规格大容量的产品上优势明显，具有一次成型的特点，抗冲击性能强，拉伸强度高，抗氧化、抗老化性能好，这是其它化工储罐所达不到之处。

2.2 农用卧式罐的研发与生产

农村土地正逐渐向集约化的生产方式转变，传统的以家庭为单位的生产方式正被机械化、规模经营的方式所代替，市场迫切期待开发生产适应于农用运输车使用的大型卧式罐来满足农业生产的需要。科龙塑业历经多年的努力，在国内首家研制开发出1000升大型塑料中空卧式储水罐，在罐体上端安装有输液口和呼吸透气孔，下端设计排液口，可安装排液阀门，农业生产过程中可用于调配农药、节水灌溉、喷洒施肥使用。卧式塑料罐与传统的铁罐相比较，优势非常的明显，具有质轻、耐腐蚀、成本低、使用寿命长的优点，再次回收利用率高，适用于绿化防护、果蔬喷药，农田灌溉、道路设施清洗等多种作业使用，运输成本低，市场应用广，利于企业规模化生产。

设施农业是现代农业的一大亮点。西部地区水资源匮乏，设施农业如何更有效利用水资源，建立节约用水的生产方式是西部农业发展突破的关键。科龙塑业在1000升单层卧式罐的基础上研制开发出适应在西部地区特殊气候环境下使用的3000升、2000升大型多层复合卧式罐，外层为抗老化层，其中的紫外线吸收剂可以强烈地吸收阳光中有害的紫外光，削弱其对产品性能的破怀，适应在户外使用。内层为洁净层，采用食品级原料，可贮存生活用水，并可进行联体扩容，增加了储水容量，满足了大规模设施农业的生产需求。

大型卧式罐在西部地区主要用于农业生产使用，使用环境和车辆规格不同，在产品设计上要考虑到实际的使用条件和用途，来确定产品的外观尺寸，结构设计上要充分的体现塑料中空制品的性能特点，确保产品质量，又要降低成本。泄压孔的设计非常重要，既要保证产品在动态使用时液体不会漏出，又要达到液体快速排放时空气能够自然进入罐内，防止内外气压的不平衡造成的损坏。科龙塑业在罐体上端设计安装了橡胶呼吸塞来达到这一效果，当排放液体时，罐内产生的负压强迫橡胶呼吸塞中多个处于闭合状态的透气孔开启，平衡了罐体内外的压力，保护了罐体不会变型受损。

科龙塑业研发的大型塑料卧式罐开创了国内外行业的先河，填补了国内行业空白。2012年研发的“大型多功能塑料复合罐”获得了5项国家专利，该产品具有质轻、节能、多功能、多用途、方便耐用的特点，并荣获国家包装行业“高新技术项目”。与宁夏大学进行技术合作，为宁夏回族自治区固原市农牧局研发配套的日光温室大型多功能复合包装容器补水系统获发明专利，节水率达50%以上，在西部干旱地区进行全面推广，惠及农户约1000万，央视农业频道、宁夏、云南、甘肃等媒体曾进行转播报道。

科龙塑业在大型卧式罐的生产过程除了进行必要的检测外，还增加了动载和静载两种状态下的试验，整理积累了一套完善的生产管理经验和检测方法。以科龙塑业为主要起草单位的国内首个《聚乙烯吹塑卧式罐》标准正在受理中，期待大型卧式吹塑罐生产能有一套完善的标准，促进企业规范生产经营和行业健康发展。

2.3 塑料沼气池

塑料沼气池是一种可广泛应用于西部农村家庭使用的新型环保沼气池。西部地区农村每年约有50万个沼气池建成投入使用，塑料沼气池使用大型中空吹塑设备生产，容积可达到500—3000升，与传统的混凝土沼气池相比具有成本低、抗老化、耐腐蚀、无渗漏点、密封性好、重量轻、运输安装方便，使用寿命可达30年以上，并可承受一定的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、吸水性低，适应各种土质环境下施工安装，符合国家沼气产品及设备的标准要求。目前已有马来西亚、泰国、越南等南亚国家同行到科龙塑业参观学习并在当地组织生产该产品。

2.4 大型工业包装容器

大型中空容器是包装材料的一个重要组成部分。随着行业的发展和技术进步，西部地区塑料中空包装容器行业主要是向大型化、轻量化、功能化发展，生产研发200升以上的大型包装，从产品的使用功能上进行创新，减少物料消耗。200升闭口L环桶和IBC集装桶(复合式中型散装容器)应用于各种危险品与非危险化学品、油田助剂及其它液体的盛装。

200升L环桶上世纪80年代由国外引进，目前生产技术已非常成熟，主要分布在华南，江浙和山东等地，在西部地区的生产和应用较晚一些。科龙塑业生产200升L环桶，经过多年的探索与研究，学习国内外先进的生产技术和管理经验，缩小了与沿海地区的差距。科龙塑业两套大型多层中空吹塑成型机组，内层的洁净层使用食品级原料，不添加任何着色剂，符合出口食品包装的卫生标准，外层为深色避光层，起到避光保护的作用，满足了西部地区浓缩果汁出口包装的要求。目前科龙塑业已拥有4套200升L环桶生产设备，是西部地区大型塑料中空容器行业唯一具有“出口食品、危险品包装容器”质量许可证的企业。

IBC集装桶是国际公认的新一代工业包装容器，是塑料中空包装容器向大型化发展的趋势。市场需求年增长率达20%以上，其所用的塑料和钢材是同等容积塑料桶、铁桶的60%。由于尺寸符合国际通用货物集装箱的装运要求，可以4个方向用叉车直接装卸，使用方便，运输装载体积比塑料包装桶提高15%以上，节省储运空间，大大节约了运输成本。产品的贮存保质期5年，回收利用率高，在使用过程中钢件或塑料件的损耗，都可经过维修后再次投入使用。

IBC集装桶在西部地区的市场应用尚待开发。科龙塑业通过考察学习国内外同行产品的优点，有效规避其它企业的专利保护，研发设计出新型的IBC容器。在塑料内胆的生产设计中，采用双层储料机头复合工艺生产，延长了产品的使用寿命，适应西部地区果蔬加工、油田开采企业在强紫外线下使用。

科龙塑业在IBC的研发上申请了多项专利。在内胆的上端面设计了多点支撑，并改进了四个角的设计结构，增加了斜角加强筋。在同等重量的情况下，提高了四个角的强度，有效克服了一般IBC容器上端面不平整形成凹陷，产生积液的现象。在金属框架的制做上，选用龙钢的金属钢材，对焊接点和安装进行特殊的设计和改进，并在四个角设计了钢制包角，上下用高强度止退螺栓固定，提高了金属框架的强度，增强了IBC集装桶在使用过程中的抗冲击性。在钢制包角上端开有吊装孔，方便用户进行吊装使用。

3 技术创新与研发

型塑料中空容器的行业前景非常广阔，发展潜力大，但与国外的发展水平仍有较大的差距。很多企业依靠仿制侵犯专利保护来获取市场份额，缺乏自主创新能力。科龙塑业从事大型中空吹塑行业20年来，非常重视企业创新精神的培养，研制开发的黄桂稠酒包装、食用油中包装、农用卧式罐、大型多层复合罐、工业包装在西北地区市场上占有率80%以上。

科龙塑业在国内首家研制开发“农用卧式罐”和“大型多功能塑料复合容器”推动了国内大型塑料中空包装容器行业的发展。2008年以前，众多塑料中空设备和模具制造厂家的技术能力多限于220升以下的包装容器。目前，国内从事大型塑料中空容器生产的企业有100多家，主要分布在中西部地区及东三省等地，年生产加工能力达1000万只以上。

科龙塑业近年来在大型塑料中空容器领域所做的努力，得到了行业专家领导的高度认可，研发的新品两次获得国家包装行业“高新技术项目”，企业荣获“中国包装优秀品牌”、十一·五期间中国塑料中空容器行业“优秀企业”、西安市高新技术开发区“优秀民营科技企业”奖励。

如今，塑料中空行业特别是大型塑料中空容器行业在市场竞争中必须走自主创新品牌经营之路，只有通过不断的自主研发和创新，企业才可以走的更长远。“中国西部大型塑料中空容器技术研发中心”于2012年批准在科龙塑业成立，是国内首家从事大型塑料中空容器生产技术与产品研发的机构，汇聚了行业的专家人才，专业对大型塑料中空制品的生产技术、新材料、新工艺、塑料沼气池、大型塑料中空检查井进行研究和推广，提升西部地区乃至全国大型塑料中空容器行业的发展创新能力。