秦玉超 周 奇

（上海華源安徽錦輝制藥有限公司，安徽阜陽236018）

0 引言

BOPP（Biaxially Oriented Polypropylene，雙向拉伸聚丙烯）塑瓶大輸液生產(chǎn)中塑瓶的生產(chǎn)工藝分“一步法”和“兩步法”2種?！皟刹椒ā笔侵赶扔勺⑺軝C(jī)將BOPP粒子料注塑成瓶胚，再由吹瓶機(jī)加熱烘箱將瓶胚加熱并經(jīng)潔凈空氣吹塑成型。“一步法”則是將“兩步法”的第1步“瓶胚注塑”和第2步“吹瓶”通過一個轉(zhuǎn)臺連續(xù)執(zhí)行，并在同一臺設(shè)備上實現(xiàn)注塑和吹瓶。由于“兩步法”吹瓶工藝具有生產(chǎn)速度快、設(shè)備簡單、模具費用低、投資少的優(yōu)點，同時，吹制出的塑瓶重量輕、瓶壁薄厚均勻、透明度好、制造成本低，被國內(nèi)大多數(shù)塑瓶大輸液生產(chǎn)廠家所采用。

1 問題的提出

1.1 “兩步法”BOPP塑瓶制瓶工藝

“兩步法”的工藝流程為：制胚注塑機(jī)將BOPP粒子料制成瓶胚，制成的瓶胚冷卻至室溫后加入吹瓶機(jī)料斗，經(jīng)上胚及理胚裝置進(jìn)入吹瓶機(jī)加熱烘箱均勻加熱，將加熱好的瓶胚再送入吹瓶機(jī)吹瓶。

該工藝中，瓶胚的冷卻方式有間歇冷卻和在線冷卻2種。2011年以前，國內(nèi)BOPP塑瓶大輸液生產(chǎn)廠家采用的瓶胚冷卻方式均為間歇冷卻，即由瓶胚注塑機(jī)制成的瓶胚通過人工裝入潔凈袋裝箱運至瓶胚冷卻間集中堆放冷卻10～12 h至室溫，再由人工運送至吹瓶機(jī)加熱，經(jīng)均勻加熱后吹瓶。我公司2009年投產(chǎn)的2條塑瓶大輸液生產(chǎn)線，采用的就是這種間歇冷卻方式。

隨著科技的不斷進(jìn)步，2011年后，國內(nèi)市場上開始出現(xiàn)瓶胚在線冷卻方式，因該種冷卻方式具有自動化程度高、生產(chǎn)成本低、節(jié)約勞動力等優(yōu)點，正逐漸替代間歇冷卻方式，被廣泛應(yīng)用。

1.2 瓶胚冷卻的目的

由于BOPP粒子料吹瓶時對瓶胚溫度均勻性要求較高，若吹瓶時瓶胚個體溫差較大或同一瓶胚內(nèi)外溫差較大，吹出的塑瓶會出現(xiàn)褶皺、破瓶，底部聚料、不正，瓶身薄厚不勻、發(fā)白等現(xiàn)象，大大降低吹瓶合格率。為避免以上現(xiàn)象發(fā)生，除保證瓶胚在吹瓶機(jī)加熱烘箱中均勻加熱外，還要保證進(jìn)入吹瓶機(jī)加熱烘箱的瓶胚溫度均勻。

一般情況下，由于同一注塑機(jī)同時脫模制出的瓶胚溫度在45～55℃左右，溫差較大，不能滿足進(jìn)入吹瓶機(jī)加熱烘箱直接加熱吹瓶的要求。為使送入加熱烘箱的瓶胚溫度均勻，國內(nèi)BOPP塑瓶大輸液生產(chǎn)廠家均采用將瓶胚冷卻到室溫后再送入吹瓶機(jī)加熱烘箱進(jìn)行加熱吹瓶的方式。

1.3 瓶胚間歇冷卻的缺點和不足

瓶胚間歇冷卻需由人工運送至瓶胚冷卻間冷卻一段時間（10～12 h）至室溫后再由人工運送去吹瓶。在實際生產(chǎn)中，這種瓶胚冷卻方式存在以下問題：

（1）由于瓶胚需要人工裝袋、裝箱、運輸、碼放、冷卻后再次轉(zhuǎn)運，生產(chǎn)中易引起碰撞、污染或差錯，從而影響吹瓶質(zhì)量，降低吹瓶及成品合格率；

（2）自動化程度低，整個生產(chǎn)流程由于瓶胚冷卻工序的影響，間歇式生產(chǎn)往往因為人為因素造成停機(jī)；

（3）儲存瓶胚需要在潔凈區(qū)占用較大的空間，從而增加空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量，使空調(diào)凈化系統(tǒng)設(shè)備投資及運行成本增大；

（4）增加了勞動力成本。

2 冷卻效果分析與改進(jìn)方案

筆者通過多次對塑瓶生產(chǎn)線進(jìn)行改造，改進(jìn)了塑瓶瓶胚的冷卻方式，使其實現(xiàn)在線冷卻，將“兩步法”生產(chǎn)工藝中的間歇生產(chǎn)方式變?yōu)槁?lián)動生產(chǎn)方式，并成功應(yīng)用于生產(chǎn)。

2.1 瓶胚聚集冷卻與個體冷卻效果分析

實際生產(chǎn)中，使用激光測溫儀對裝箱碼放冷卻的瓶胚進(jìn)行分時段抽檢測溫發(fā)現(xiàn)：瓶胚均勻冷卻到室溫的時間大約為10～12 h。經(jīng)分析，造成瓶胚冷卻時間較長的原因是由于瓶胚在潔凈袋內(nèi)和外界冷空氣接觸面積不均勻造成的，外圍的瓶胚冷卻較快，而內(nèi)部的瓶胚冷卻較慢。根據(jù)分析，為使冷卻時瓶胚能充分與空氣接觸，考慮將瓶胚單層均勻擺放在潔凈區(qū)內(nèi)冷卻，并且每隔一段時間對冷卻的瓶胚翻轉(zhuǎn)1次，多次實驗發(fā)現(xiàn)該種方式使瓶胚均勻冷卻到室溫的時間大約在30～40m in。

2.2 改進(jìn)方案

將瓶胚間歇冷卻方式改為在線冷卻，改進(jìn)后的生產(chǎn)線布局如圖1所示。

注塑機(jī)制出的瓶胚通過在線多層往復(fù)式冷胚傳送裝置邊傳送邊冷卻瓶胚，在傳送過程中實現(xiàn)瓶胚的有效冷卻，取代老工藝的人工裝箱儲存冷卻。該工藝使“兩步法”塑瓶大輸液生產(chǎn)從制胚到吹瓶結(jié)束整個工序完全聯(lián)動起來，實現(xiàn)了自動化操作，有效降低了瓶胚在運輸及儲存冷卻過程中被可見異物、微粒等污染的風(fēng)險，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了能耗及工人勞動強度，從而達(dá)到了降低生產(chǎn)成本的目的。

3 改造要點

3.1 瓶胚在線多層往復(fù)式冷胚傳送裝置的確定

通過瓶胚聚集冷卻與個體冷卻效果分析，設(shè)計出一種高效率的瓶胚在線輸送冷卻的裝置，該裝置必須滿足以下要求：

（1）瓶胚在冷卻輸送過程中單層均勻排列；

（2）瓶胚在冷卻輸送過程中最好每隔一段時間進(jìn)行1次翻轉(zhuǎn)；

（3）冷卻時間可在30～40min范圍內(nèi)調(diào)整；

（4）輸送裝置必須能夠儲存40 m in內(nèi)注塑機(jī)的瓶胚產(chǎn)量；

（5）結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場，盡可能少地改動潔凈區(qū)房間布置。

根據(jù)以上要求，選定多層往復(fù)式冷胚傳送裝置來完成瓶胚的在線冷卻和輸送，如圖2所示。

注塑機(jī)制出的瓶胚通過提升機(jī)輸送至多層往復(fù)式冷胚傳送裝置頂層（1段）呈單層均勻排放向前輸送，輸送至頂層行程末端后翻轉(zhuǎn)進(jìn)入第2層（2段）冷卻，以此類推，翻轉(zhuǎn)3次后，進(jìn)入第4段，均勻冷卻至室溫的瓶胚經(jīng)第4段進(jìn)入吹瓶機(jī)加熱烘箱料斗加熱吹瓶。整個行程通過輸送帶的無極調(diào)速，實現(xiàn)冷卻時間在30～40m in內(nèi)可控。

3.2 多層往復(fù)式冷胚傳送裝置的設(shè)計計算

多層往復(fù)式冷胚傳送裝置的寬度、長度、線速度及層數(shù)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)線的實際要求確定，計算方法如下：

（1）瓶胚的尺寸：22mm×76mm。

（2）在線往復(fù)冷胚傳送裝置總面積計算（按生產(chǎn)線250m L規(guī)格、150瓶/m in、瓶胚在線冷卻時間最大40m in，并取1.3的保險系數(shù)計算）：面積=0.022×0.076×40×150×1.3=13.04m2。

（3）考慮到瓶胚提升裝置的提升速度及選用的提升皮帶的寬度，若將瓶胚冷卻裝置的寬度定為560mm，那么，瓶胚冷卻裝置的長度=13.04÷0.56=23.3m。

根據(jù)瓶胚在冷卻過程中需翻轉(zhuǎn)及潔凈區(qū)布局和設(shè)備布置的情況，將傳送裝置設(shè)計為3層4段，每段長度6m左右，線速度為0.5～0.9m/min可調(diào)。

3.3 多層往復(fù)式冷胚傳送裝置材料的選用

該裝置安裝在潔凈區(qū)內(nèi)，和瓶胚接觸的冷卻傳送部分選用能滿足GMP要求的橡膠或尼龍材料傳送帶，全部外圍支架包括緊固螺釘選用不銹鋼制作。

3.4 多層往復(fù)式冷胚傳送裝置運行速度的調(diào)節(jié)與控制

為方便操作，降低改造成本，該裝置輸送帶的動力裝置為配套電機(jī)與減速器，單獨使用變頻器控制，可實現(xiàn)無極調(diào)速，以滿足調(diào)節(jié)不同冷卻時間的需要。制胚注塑機(jī)及吹瓶機(jī)瓶胚加熱烘箱無需做任何改動。

3.5 瓶胚從制胚注塑機(jī)輸送到多層往復(fù)式冷胚傳送裝置的設(shè)備

將原制胚注塑機(jī)儲胚料斗稍作改造后，加裝瓶胚提升輸送機(jī)，可使注塑機(jī)注塑出的瓶胚不間斷地運送至多層往復(fù)式冷胚傳送裝置。

4 改造效果分析

我公司年產(chǎn)6000萬瓶塑瓶輸液的2條生產(chǎn)線于2011年7月進(jìn)行了加裝在線多層往復(fù)式冷胚傳送裝置的改造，改造后已連續(xù)運行了18個月，運行效果分析如下：

（1）減少了操作人員，節(jié)約了人員費用。2條塑瓶輸液生產(chǎn)線原采用人工裝箱儲存冷卻方式，每條線需4名操作人員從制胚間將瓶胚裝袋、搬運、碼放到瓶胚儲存冷卻間，冷卻好的瓶胚再由儲存冷卻間搬運至吹瓶間，每天2班，2條線需操作人員16名。改造后每臺吹瓶機(jī)配置1套在線往復(fù)冷卻傳送裝置，由1人操作，2條生產(chǎn)線2班共需4人，減少12人，按照每人每年3萬元工資計算，每年節(jié)約工資支出36萬元。

（2）降低了瓶胚在運輸儲存過程中被污染及混淆的風(fēng)險，提高了吹瓶合格率及產(chǎn)品質(zhì)量，改進(jìn)后隨機(jī)抽查了3批吹瓶崗位記錄，吹瓶合格率比較如表1所示。

表1 吹瓶合格率比較

從表1可知，改進(jìn)前250m L吹瓶合格率97.5%左右，改進(jìn)后，吹瓶合格率可達(dá)98.7%，若按合格率提高1.2%，年產(chǎn)6000萬瓶的生產(chǎn)量計算，每年可節(jié)約成本10.8萬元左右（按每只塑瓶成本0.15元計）。改進(jìn)后，由于降低了瓶胚在運輸儲存過程中被污染及混淆的風(fēng)險，更有利于產(chǎn)品質(zhì)量的控制。

（3）設(shè)備的自動化程度大大提高，整個生產(chǎn)流程由間歇式生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槁?lián)動生產(chǎn)，減少了由于人為因素停機(jī)的時間，提高了生產(chǎn)效率。經(jīng)改進(jìn)前后實際對比，生產(chǎn)同批量產(chǎn)品，平均每天每條生產(chǎn)線可節(jié)約生產(chǎn)時間0.5 h左右（按每條生產(chǎn)線日產(chǎn)10萬瓶，工作12 h左右計算）。

（4）改造不改變吹瓶機(jī)及注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)及控制部分，潔凈區(qū)布局也未變化，用時短，費用低。2條生產(chǎn)線的改造只需4個工作日，在線往復(fù)冷卻傳送帶、支架、變頻器、電機(jī)、減速器及瓶胚提升機(jī)等每套裝置加工改造費用約8萬元左右。

5 結(jié)語

運行實踐證明，將BOPP輸液塑瓶生產(chǎn)線瓶胚冷卻方式由人工裝箱儲存冷卻改進(jìn)為在線冷卻方式，技術(shù)成熟、工藝簡單可行、改造時間短、費用低，改造后提高了產(chǎn)品質(zhì)量及吹瓶合格率，減少了操作人員，節(jié)約了勞動力，可為公司年降低生產(chǎn)成本50萬元左右，效益顯著，并可向同行業(yè)推廣，具有較好的社會效益。

［1］張友根.中國創(chuàng)造的BOPP拉伸吹瓶設(shè)備［J］.湖南包裝，2010（4）

［2］張旭，孫金蓮.塑料輸液瓶大容量注射劑生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展過程及設(shè)備技術(shù)介紹［J］.醫(yī)藥工程設(shè)計，2010（1）

［3］洪定一主編.聚丙烯—原理、工藝與技術(shù)［M］.北京：中國石化出版社，2002