做座气雾剂包装的相容性设计二

气雾剂包装的相容性设计二

普通两片铝罐与三片铁罐的工艺流程从缩颈工序开始基本一样，唯一不同的是，因两片铝罐的罐底与罐身是一体的，因此封盖工序中只有封顶工序。由此，根据异形所在的工序安排，以及涨形成型模具技术的不同可基本分为四类：

第一类为在卷封工序前对罐身进行机械扩模涨形。这种涨形通过凸轮驱动扩模模芯进行快速机械成型。其特点是下游行业快速、结构简单，无外模，成型后由于扩模模芯的等分间隙会在罐壁留下等分的扩痕。采用这种成型技术的厂家有瑞典的BERTIL OHLSSON AB公司、瑞士的Oberburg Engineering AG公司、德国的Blema公司和台湾的新益公司等，这种技术已经有几十年的历史，技术已十分成熟，并在饮料罐食品罐上实现高速流水线生产，在气雾罐上也有少量应用。

第二类成型技术为在卷封工序前对罐身进行囊式液压扩模涨形。由日本的Toyo Seikan公司于1996年率先在马口铁空气清新剂罐上推出。Toyo Seikan公司采用争取做到更好的成型原理是流体力学中的帕斯卡定律(Pascal Law)，因此将这种罐命名为“帕斯卡罐(PASCAL CAN)”。同期，国内的江阴伙伴公司也采用了同样的技术开发出国产设备。这种技术的关键是将机械扩模模芯采用一个液压囊替代，并在罐身外部辅助以成型外模。其特点是消除了机械涨形所产生的扩痕，使罐壁保持光滑柔顺；但成型囊的设计和材料选择是一个难点，罐内壁因为与材料接触而可能导致受损，生产速度较难提高，产品质量也较难控制，另外产品造型也存在一定的局限。在日本，这种成型方式已投入到商业化生产。

第三类成型技术为在卷封工序后对罐身直接冲注高压水而成型。此技术由US CAN Europe公司首先于2002年在空气清新剂罐上推出，并一举开拓了欧洲市场，成为US CAN Europe公司的一个新的卖点。2003年德国杜塞尔多夫国际金属包装展览会上US CAN Europe展示的各款造型新颖、色彩艳丽的异形气雾罐（图5）使这一技术获得了广泛的关注。这种技术的关键点在于高压源的设计和成型过程中的密封处理。其优点是避开了内模的复杂设计，使成型更容易；缺点是水与罐体内壁接触，给罐体的后处理带来麻烦，如处理不当，将给罐体的防锈带来隐患。但总体看来，这种成型方式1定要保持实验机的清洁还是非常具有优势的。据调查，目前在国内尚无厂家采用此种成型技术。

第四类成型方式为最近由美国Crown Cork Seal公司推出，它是在第三类方式的基础上将水压式直接改为气压式涨形而成，完全克服了水压的缺点而保留了其优点，并且使成型样式更多变，效果更好，生产速度可以更快。其技术关键点是气压的密封和安全。这项技术是目前所知道的最先进的技术，并且由Crown Cork Seal公司独家拥有。该公司在2003年9月法国气雾剂展上展出的“人体”仿真造型（图6）引起了轰动。Crown Cork Seal公司拥有得天独厚的气雾剂终端市场，发展异形气雾剂罐的前景十分看好。同时“人体”仿真造型也是展示其处于新技术顶端的一个实证。

综上所述，马口铁气雾剂罐的涨形技术逐步由机械向气压方式发展，产品的造型也由比较单一向复杂多变发展。随着成型技术的进一步成熟，产品成本会进一步降低，市场前景将更加看好。

目前，笔者所在的杭州中粮美特容器有限公司技术中心的实验室已经对US CAN Europe公司和Crown Cork Seal公司所采用的成型技术进行了深入的分析试验，并已经运用同类技术成功地试制出各种造型的样品，公司自行开发的生产设备也将很快投入运行。对于国内也有志于自行研究相关设备和技术的同行，笔者罗列了一些主要的成型问题以供参考：

主要研究内容

1) 水压和气压的涨形压力范围；

2) 产品造型与涨形压力之间的关系；

3) 产品的各项指标是否因涨形而变化，合理范围是多少？

4) 现有制罐材料是否适用？

5) 材料涨形过程与结果的力学分析，能否实现计算机模拟分析？

6) 产品造型设计；

7) 高压动力源设计；

8) 涨形模具的设计；

9) 密封设计；

10) 安全设计；

11) 机构动作与控制设计；

12) 涨形工序的合理安排；

13) 工人作业设计；

技术关键

1) 通过涨形试验装置确定各项关键技术参数（如涨形压力、材料变化特性等）；

2) 高压动力源的设计是保证设备和人身安全的关键问题；

3) 模具结构设计和机构动作设计是核心设计内容；

4) 产品与材料的力学分析是产品安全的理论保证；

欧美和日本的企业作为引领世界气雾剂新技术的代表，无论在追求更快、更节能的设备技术上，还是在追求更新颖的产品造型上，均给同行或消费者留下了深刻的印象。这也正是我们所追求的方向。另外，本文的完成得益于游一中教授所提供的大量资料和帮助，在此谨表示特别感谢。 (作者/张俊华)

中国包装工业

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