熱灌裝非結(jié)晶瓶口的節(jié)能效果研究

林世鴻

(廣州達(dá)意隆包裝機(jī)械股份有限公司,廣州 510530)

經(jīng)驗交流

熱灌裝非結(jié)晶瓶口的節(jié)能效果研究

林世鴻

(廣州達(dá)意隆包裝機(jī)械股份有限公司,廣州 510530)

本文通過對瓶口的結(jié)晶及非結(jié)晶工藝之間的比較,闡述了非結(jié)晶PET瓶口在節(jié)能方面的優(yōu)點并分析了瓶口非結(jié)晶工藝的原理和方法,旨在對生產(chǎn)熱灌裝瓶的企業(yè)給出一定的參考,可對“節(jié)能減排,低碳經(jīng)濟(jì)”政策的實施有較大的促進(jìn)作用。

全自動吹瓶機(jī);非結(jié)晶瓶口;瓶口封頭;封口氣缸;節(jié)能減排

1 引言

在過去的幾十年里,世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展是以資源的高消耗為代價換來的。能耗和環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)今世界最關(guān)注的問題之一。2009年哥本哈根世界氣候大會,極大地促進(jìn)了全球?qū)夂蜃兓瘑栴}的重視,“節(jié)能減排”已受到全世界的重視。今年5月5日國務(wù)院召開了“全國節(jié)能減排工作電視電話會議”,動員和部署加強(qiáng)“節(jié)能減排”工作。本文通過分析熱灌裝結(jié)晶瓶口與非結(jié)晶瓶口在吹瓶工步的成形方法,剖析了吹制非結(jié)晶口PET瓶的工作原理和有關(guān)部件的結(jié)構(gòu)特點,為包裝企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)工藝、淘汰落后產(chǎn)能、大幅度提高能源利用效率,執(zhí)行節(jié)能減排方針提供可行的方案。

2 PET瓶口的結(jié)晶與非結(jié)晶

近年來各種飲料銷售量激增,這些飲料大都是采用熱灌裝瓶來充裝的。由于熱灌裝瓶瓶胚的瓶身部分都比較厚,為了能加熱到合適的溫度,故對瓶胚身加熱的溫度要求較高。為了保證在對瓶胚的瓶身部加熱時瓶口不致被軟化,就有必要對瓶口進(jìn)行預(yù)先結(jié)晶。目前PET熱灌裝瓶大都是采用先將瓶口結(jié)晶,再吹制成瓶子的方法(如圖1所示),這樣可以免除瓶子在吹制過程中其瓶口產(chǎn)生變形的缺陷這種預(yù)先結(jié)晶瓶口的方法需要有專門的瓶口結(jié)晶設(shè)備——結(jié)晶機(jī)。結(jié)晶機(jī)在對瓶口結(jié)晶的過程中,是用很多組大功率的紅外線燈管來加熱的,因此,要消耗大量的電能;瓶口經(jīng)過結(jié)晶后要用冷卻水進(jìn)行冷卻、固化,同時在結(jié)晶的過程中,還要用冷空氣來調(diào)溫,使熱空氣不在加溫箱中滯留,保證瓶身不被加熱而變形或結(jié)晶,也要消耗很多電能,可見結(jié)晶工序能源的消耗是巨大的,并且向外排放的廢氣溫度也非常高。

圖1 結(jié)晶瓶口

3 結(jié)晶機(jī)的能耗及開支費用

據(jù)統(tǒng)計一臺JJ080型的結(jié)晶機(jī),耗電量為122.93kW,其中:紅外線燈管48根,每根為2.5kW,合計為120kW;主傳動電機(jī)2.2kW;理胚機(jī)構(gòu)電機(jī)4臺共0.73kW。若每天按兩班(16小時)計算,則每天耗電為1966.88kWh(吹瓶行業(yè)一般是24小時連續(xù)生產(chǎn));若按每月30天生產(chǎn)計算,則每月要耗電59006.4kWh;每年按12個月計算,則一臺結(jié)晶機(jī)年消耗電能可達(dá)708076.8 kWh。即使采用保守算法,將全國大大小小結(jié)晶機(jī)的總裝機(jī)數(shù)折算成350臺JJ080型的結(jié)晶機(jī)來計算,則全國年耗電為247826880kWh(2.48億度),這相當(dāng)于一個中型水電站每天24小時運轉(zhuǎn)持續(xù)一個月的發(fā)電量。這還沒有計算結(jié)晶時冷卻水的能耗,冷卻水也是要用電來輸送的,即使是用循環(huán)水來冷卻,也要用電來循環(huán)和降溫;另外,恒溫風(fēng)流通系統(tǒng)也要用電才能運行,以上幾項合計,每年僅結(jié)晶機(jī)一項的耗電量就將超過3億度。而且還要耗費大量珍貴的水資源。為了保護(hù)我們的地球,維護(hù)我們的生存環(huán)境,我們應(yīng)當(dāng)把“節(jié)能減排”的號召變成實際行動,積極推廣先進(jìn)生產(chǎn)工藝,淘汰落后、能耗大的生產(chǎn)方式。對于飲料包裝行業(yè)來講,采用非結(jié)晶瓶口PET瓶(如圖2所示)來進(jìn)行熱灌裝是最為有效的節(jié)能方法。

圖2 非結(jié)晶瓶口

4 非結(jié)晶瓶口熱灌裝瓶瓶口的保護(hù)

由上可知,省去“瓶口結(jié)晶”這道工序不愧是“節(jié)能減排”的一條有效途徑,可以收到投資少獲利大的效果。目前,在吹制熱灌裝瓶時,現(xiàn)有保護(hù)瓶口的方法大多是采用罩狀形式的封頭(如圖3所示),這種封頭對瓶口保護(hù)、瓶身的結(jié)晶程度都有很多不利的影響,導(dǎo)致廢品率偏高,限制了成品瓶的產(chǎn)量,制約了非結(jié)晶瓶口熱灌裝瓶的推廣。為此,就有必要設(shè)計出一種可以吹制“非結(jié)晶瓶口”飲料瓶的瓶口封頭,以替代目前的罩狀封頭來吹制“非結(jié)晶瓶口”的熱灌裝瓶。

圖3 罩式封頭

如圖4是一種用來吹制“非結(jié)晶瓶口”熱灌裝瓶的封頭組件,這種封頭組件是由護(hù)套、吹嘴等零件組裝而成。圖5的上部是與之匹配的封口氣缸,封口氣缸是由氣缸體、氣缸套、活塞、活塞桿、密封圈、緩沖墊、O形圈等零件組裝而成,在氣缸體上設(shè)置有A、B、C、D四個進(jìn)、排氣孔,這四個孔在不同的工作階段發(fā)揮其各自不同的功能,這種封口氣缸是為吹制“非結(jié)晶瓶口”熱灌裝瓶而專門設(shè)計的。在圖3中,因為瓶口經(jīng)過結(jié)晶具有一定的硬度和強(qiáng)度,故能經(jīng)受住吹嘴的壓力,只要保證高壓空氣不被泄漏就可以了,所以護(hù)套就不必靠近瓶口的螺旋部分,從圖中看出間隙5較大;而這么大的間隙對于非結(jié)晶瓶口瓶胚來講,由于護(hù)套對瓶口不能起到保護(hù)作用,則來自吹嘴的壓力作用就有可能造成瓶口變形了。從圖4可看出,護(hù)套與瓶口螺旋是緊貼著的,間隙4很小,當(dāng)吹嘴壓向瓶口上端面時,因護(hù)套的保護(hù)作用,可保證瓶口不致被壓變形,即使是沒有經(jīng)過結(jié)晶的熱灌裝瓶口也不會產(chǎn)生變形。

圖4 護(hù)瓶口封頭

5 吹制非結(jié)晶瓶口熱灌裝瓶的工作原理

與此同時,護(hù)套即套住瓶口外部的螺紋,保護(hù)瓶口在受力時不變形。隨后預(yù)吹中壓(1.0～1.2MPa)x在此過程中,吹嘴因面積差而始終受到一個向下的力,該力使吹嘴壓住瓶口端面保證其密封,同時又保證封頭組件不會被抬起;因此,該面積差是控制在一定范圍之內(nèi)的,可使瓶口在受壓時不會產(chǎn)生塑性變形。此時護(hù)套即發(fā)揮了防止瓶口因內(nèi)部氣壓而使瓶口向外鼓脹的作用。

關(guān)閉吹瓶壓縮空氣,從封口氣缸的C口和D口同時進(jìn)入潔凈空氣,活塞和活塞桿被帶動向上運動,同時將封頭組件帶起一同向上運動,使之脫開瓶口,如圖5(b)所示。C口和D口繼續(xù)進(jìn)入潔凈空氣,帶動活塞、活塞桿和封頭組件繼續(xù)向上運動,直至復(fù)位。

至此,封口氣缸及封頭組件就完成了一個模腔吹瓶工步的工作任務(wù)。

參見圖5活塞工作位置圖,當(dāng)中壓力(1.0～1.2MPa)空氣從B口進(jìn)入封口氣缸上腔內(nèi)時,潔凈空氣則從封口氣缸的C口進(jìn)入封口氣缸的下腔內(nèi),推動活塞和活塞桿同時向下運動,見圖5 (a)所示,護(hù)套亦隨著活塞桿向下運動,因瓶胚的中心與拉伸桿的中心是同軸的,則吹嘴被插入瓶口中,此時吹嘴接觸并封住瓶口上端面,見圖4所示。

6 結(jié)束語

圖5 活塞工作位置圖

由以上的介紹可以看出,要將原來吹制結(jié)晶口熱灌裝PET瓶的設(shè)備改成吹制“非結(jié)晶瓶口”熱灌裝PET瓶的設(shè)備并不很難,只要更換封口氣缸和封頭即可實現(xiàn),這種改造投資并不很大,卻可節(jié)省大量的能源,是值得大力推廣的節(jié)能方法。再從另一個角度算算節(jié)能減排的效益:將每年用在結(jié)晶項目上節(jié)約的3億度電按火電來比較,則相當(dāng)于節(jié)省了17.72萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,再加上運輸專用線、電廠建設(shè)、供水系統(tǒng)、污染處理、煤渣運輸?shù)韧顿Y費用及運行管理費,這些都全部節(jié)省了。尤其是減少了約5.3萬噸粉煤灰的排放,減少了粉煤灰中含有的鉛、鎘、汞、砷等有毒重金屬元素排放后對生存環(huán)境造成的污染,而給人類和大自然帶來的嚴(yán)重危害。并且每年還可減少17.72萬噸煤炭的運輸量,大大緩解煤炭對交通運輸?shù)膲毫Α?/p>

[1]高新榮等.塑膠樽優(yōu)質(zhì)設(shè)計及制造工業(yè)手冊[M].香港:香港生產(chǎn)力促進(jìn)局香港包裝專業(yè)協(xié)會,1999.

[2]盧煥成.熱灌裝PET瓶的生產(chǎn)及現(xiàn)狀[C].北京: 2001年北京國際飲料科學(xué)與技術(shù)報告會,2001.

[3]楊震、胡芳.熱灌裝食品包裝PET瓶生產(chǎn)技術(shù)與應(yīng)用[J].塑料包裝,2008,18(03):30-33.

[4]張奇,張國宏.ESL灌裝技術(shù)在PET瓶飲料熱灌裝生產(chǎn)中的應(yīng)用[C],2007年中國國際飲料科技報告會.2007.

Study of the Energy Sav ing on Effect by Using the Non-crysta lline Bottle Mouth of Hot-filling

L IN Shi-hong
(Guangzhou Tech-Long Packing Machine Co.Ltd.Guangzhou 510531,China)

This text describes the advantages of non-crystalline PET bottle mouth in energy saving by comparing the crystalline p rocess and non-crystalline p rocess,and also analyzes the p rincip le and technique of non-crystalline p rocess for bottle mouth.Aim atoffering a reference for hot-filled bottlesmanufacturers,and p romo ting the carrying outof“energy saving and em ission reduction,low-carbon living”policy.

fully automatic blow molding machine;non-crystalline bottle mouth;sealing device forbottle mouth;sealing cylinder;energy-saving and em ission-reduction

book=4,ebook=60

TB486

A

1005-1295(2010)04-0070-03

10.3969/j.issn.1005-1295.2010.04.016

2010-05-13;

2010-05-24

林世鴻(1949-),男,江西九江人,本科,高級工程師,從事多年全自動旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)的研發(fā)、設(shè)計工作。