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收稿日期 :1998 - 12 - 04。 作者簡介 :陸文正 ,1946 年生 ,1981 年畢業(yè)于浙江大學化學系 , 理學碩士 ,高級工程師。已發(fā)表專業(yè)論文多篇。 L 環(huán)塑料桶的發(fā)展 陸文正 (金陵石油化工公司技術開發(fā)中心 ,南京 ,210037) 摘要 :介紹了德國毛瑟 (Mauser - Werke GmbH)公司開發(fā)的 200L L 環(huán)塑料桶的過程 ,第一代、第二代和第三代產品改進之處和特 點 ,并根據我國目前 L 環(huán)塑料桶現(xiàn)狀 ,指出應注意專利侵權問題。 關鍵詞 : 中空容器 L 環(huán)塑料桶 L 環(huán)塑料桶 (L - Ring Drum) 是一類整體外形 為圓柱形的大型塑料桶 ,在這類桶的頂端或頂?shù)變?端有與桶體一步整體成型、橫截面為實心的支承搬 運環(huán) ,因支承運輸環(huán)的截面形狀在其第一代產品中 像英文字母 L 而得名。大型塑料桶的發(fā)展是隨著 60 年代高分子量高密度聚乙烯 ( HMWHDPE) 樹脂 的工業(yè)化生產開始的。 HMWHDPE 樹脂超高的沖 擊強度和熔體強度 ,使得生產能符合國際危險品運 輸包裝要求的大型塑料桶的生產成為可能。 1977 年德國毛瑟公司和 BASF 公司聯(lián)合成功地開發(fā)了 220L 閉口 L 環(huán)塑料大桶 ,為 HDPE 大型中空容器 在化工行業(yè)的廣泛使用打開了大門 1 。 我國于 1984 年開始試產 200L 塑料桶。當時 , 北京塑料制品廠從德國貝庫姆 (BEKUM) 公司引進 了 BA200 型大型吹塑中空成型機組 ,生產 200L 閉 口塑料桶及內襯桶。此后黑龍江肇州縣塑料包裝制 品廠、濟南塑料九廠、山東慶云縣塑料廠先后從德國 克勞伯 - 考特斯 ( KRU PP - KAU TEX) 、貝庫姆和 日本的石川島播磨公司引進了類似的設備。但由于 加工大型塑料桶所需的樹脂原料當時國內尚不能生 產而依賴進口 ,價格昂貴 ,也因為塑料桶所用裝卸工 具與鋼桶不同 ,大型塑料桶的推廣出現(xiàn)困難。 1986 年中國石化總公司為解決即將投產的 4 套 300kt/ a 乙烯裝置的產品后加工問題 ,根據對國外市場和設 備制造廠家的考察 ,決定安排由齊魯石化公司研究 院和金陵石化公司塑料廠引進德國毛瑟公司的 BM201 型大型吹塑成型機組 ,生產可作為國際通用 危險貨物運輸包裝容器的 200L L 環(huán)自承式閉口剛 性塑料桶 ,從而把我國大型塑料桶的生產水平提高 到一個新的高度。此后 ,又有大連塑料十三廠、濟寧 塑料一廠和青島塑料五廠引進了毛瑟等德國公司生 產 L 環(huán)塑料桶的大型機組。 1993 年 ,由秦川機床廠 自行設計和制造的首臺國產化大型吹塑機組在江蘇 吳江青云塑料廠投入運行。此后由國內數(shù)家企業(yè)分 別以和德國公司合作生產或與臺灣廠商合資生產等 方式制造的大型吹塑機組也陸續(xù)問世。到目前為 止 ,全國 L 環(huán)塑料桶的生產裝置已經超過 20 臺。 這充分說明了 L 環(huán)塑料桶在市場競爭中的優(yōu)勢地 位。 1 L 環(huán)塑料桶的發(fā)展及專利 毛瑟公司創(chuàng)建于 1896 年 ,1903 年該公司生產 了第一個鋼桶 ,奠定了它作為一個包裝企業(yè)的基礎。 50 年代中期 ,毛瑟公司開始進入塑料加工領域 ,它 最早的塑料制品是潤滑油罐和化學品罐 , 當 HMWHDPE 問世后 ,毛瑟公司就把它的開發(fā)重點轉 向大容量的塑料桶。 1967 年推出 120L 大口塑料 桶 ,1977 年又推出了 220L L 環(huán)塑料桶。此后又不 斷推出一代又一代的新產品。毛瑟公司從一開始就 使用專利來保護本企業(yè)的利益 ,從目前檢索到的專 利 (因語言及網上資源關系 ,目前檢索到的國外專利 主要為美國專利 ) 來看 ,從 1971 年到 1998 年 6 月 底 ,毛瑟公司就塑料桶申請而得到授權的美國專利 (包括設計專利 )已超過 20 項 ,包括吹塑機、模具、成 型方法、塑料桶及大型托盤容器等在內的在美國已 獲授權的全部專利總共有 58 項。而毛瑟公司在德 國申請的專利則更要遠遠超過這個數(shù)字。 111 第一代 L 環(huán)塑料桶 1977 年 ,毛瑟公司為新研制成功的 L 環(huán)塑料桶 在德國和主要西方國家申請了專利 2 4 。 L 環(huán)塑料 桶的特點在環(huán)上 ,但在大型塑料桶上設置支承運輸 環(huán)并非為毛瑟公司首創(chuàng)。按專利說明書的說法 ,在 63 現(xiàn) 代 塑 料 加 工 應 用Modern Plastics Processing and Applications 第 11 卷第 3 期 該發(fā)明以前的“環(huán)”實際上是“箍” ,也就是說 ,環(huán)與桶 并非是一起整體成型的。它的制造過程為在桶吹塑 成型的過程中 ,把已經加工好的箍放到吹塑模具中 , 讓擠出的型胚套在箍的中間。在型胚吹脹的過程 中 ,熱的型胚接觸到箍 ,并與之熔合。要每次準確地 放置箍 ,需要一些復雜的附加設備 ,而且由于箍是在 冷態(tài)通過熔合與桶體結合的 ,在裝卸運輸滿載的塑 料桶時會發(fā)現(xiàn)結合不牢的問題。毛瑟公司的發(fā)明包 括了環(huán)的特殊結構和相應的成型方法兩部分。結構 的特點在于新的支承運輸環(huán)是一個實心環(huán) ,它設置 在桶的頂端或頂?shù)變啥说耐绑w附近。通常這類支承 運輸環(huán)的橫截面有一個水平接片和垂直接片 ,垂直 接片自由端與容器頂平面對齊 ,而水平接片由容器 外殼徑向朝外伸出而形成的 ,如圖 1 所示。 圖 1 第一代 L 環(huán)塑料桶 L 環(huán)部分的結構剖面 在設計支承運輸環(huán)時 ,要求熔接縫區(qū)域不受到 彎曲應力 ,并使該環(huán)在圓周方向是有彈性的。支承 運輸環(huán)與容器外殼成柔性連接 ,從而在受到沖擊應 力時可相對于容器外殼發(fā)生變形。由于環(huán)的截面形 狀像英文字母“ L” ,毛瑟公司把這種桶稱為 L 環(huán)塑 料桶。環(huán)的主要用途是用于裝卸 ,其裝卸示意圖如 圖 2 所示。 圖 2 第一代 L 環(huán)塑料桶與容器夾持器的配合圖 通常用于鋼桶的容器夾持器的夾持臂能與 L 環(huán)塑料桶的水平接片和垂直接片相配合 ,從而方便 地提升和平移塑料桶 ,較好地解決了塑料桶與鋼桶 所用裝卸工具不相兼容的矛盾。毛瑟公司發(fā)明的另 一個創(chuàng)新點是環(huán)的成型方法。與先前的預制方法不 同 ,L 環(huán)塑料桶的成型方法是在吹制過程中一次整 體成型在桶體上形成支承運輸環(huán)。它在半模上安裝 了一個或兩個可上下移動的滑塊。型胚吹脹時 ,形 成了按半模上下滑塊張開部分成型的桶壁 ,繼而在 滑塊合攏時 ,把這一部分物料熔合壓制成 L 型的支 承運輸環(huán) ,如圖 3 所示。使用這一方法 ,與先前的把 預制好的箍放到吹塑模中與型胚相熔合的方法相 比 ,操作要簡單得多 ,整體性也大大提高。 圖 3 第一代 L 環(huán)塑料桶的 L 環(huán)成型示意圖 112 第二代 L 環(huán)塑料桶 毛瑟公司在 1985 年開發(fā)了帶支承運輸環(huán)的塑 料桶的新一代產品 ,這一代的環(huán)在造型上不再使用 L 型的截面 ,但是在毛瑟公司的產品介紹材料中 ,仍 沿用了 L 環(huán)塑料桶的名稱 ,這是 L 環(huán)塑料桶的第二 代產品 ,其結構如圖 4 所示。該公司至少在 30 個國 家為這種產品申請了專利 ,其中包括了中國 5 7 。 圖 4 第二代 L 環(huán)塑料桶 L 環(huán)和桶口部分的結構剖面 73陸文正 . L 環(huán)塑料桶的發(fā)展 從圖 4 可以看出 ,新的支承運輸環(huán)通過環(huán)狀連 接 腹板和桶殼連接 ,該腹板水平地連接到環(huán)的界面 上 ,并和桶軸線成銳角角度。支承運輸環(huán)和相鄰該 環(huán)的桶殼部分之間的槽 ,其底面位于該環(huán)的水平表 面的平面內。這樣做的好處是可以使連接腹板的彈 性以及其傾斜支撐在桶殼上的作用進一步得到加 強。在把一個充滿物料的桶放倒時 ,支承運輸環(huán)首 先碰地。該環(huán)繞彈性的連接腹板向內傾斜 ,環(huán)的內 垂直臂碰到桶殼 ,這樣彎曲力被均勻地向外傳遞到 整個桶殼內 ,從而減小了熔合區(qū)的應力。在進行例 行的跌落試驗時 ,這樣設計的塑料桶不易在熔合區(qū) 產生裂紋 ,從而提高了整個桶的抗沖擊能力。并且 支承運輸環(huán)有一個水平交界面和一個垂直交界面 , 用來與容器夾持器的夾持臂相配合。界面的垂直面 和桶的縱向軸線成銳角地向外傾斜 ,而界面的水平 表面則和桶的水平橫截面平面成銳角角度向下傾 斜。通過這個方法 ,在把一個充滿物料的桶側翻的 時候 ,支承運輸環(huán)可以防止該桶從水平夾臂上脫落。 另外支承運輸環(huán)的外凸緣邊緣呈現(xiàn)出凹槽 ,傾斜地 環(huán)繞著連接腹板。這樣的設計 ,在制造過程中 ,相應 的芯模形狀把芯模的環(huán)狀凸緣部分周圍的物料向著 腹板的方向擠壓 ,使更多的物料被向下傾斜擠壓到 桶殼中去。由此產生了高應力的材料增厚部分 ,同 樣地熔合區(qū)向下移動 ,超出了臨界的環(huán)區(qū)之外。這 樣做的目的也是為了提高在桶的熔合部位的沖擊能 力。第二代 L 環(huán)塑料桶有上下環(huán)及僅有上環(huán)兩種 派生設計。金陵石化公司和齊魯石化公司引進的是 上下雙 L 環(huán)的設計 ,而毛瑟公司在美國及南美銷售 的設備采用了僅有上 L 環(huán)的設計 (即所謂的美國設 計 ) 。 113 第三代 L 環(huán)塑料桶 1988 年 ,毛瑟公司又進一步推出了第三代 L 環(huán) 塑料桶 8 ,9 ,其結構如圖 5 所示。 圖 5 第三代 L 環(huán)塑料桶 L 環(huán)和桶口部分的結構剖面 新桶設計的主要特征是 :支承運輸環(huán)通過一個 緊靠著水平接觸面、且與容器外殼相連的連接環(huán) (即 連接腹板 )與容器連成一體 ,從環(huán)形槽向上伸出的外 殼部分成圓錐形上升到容器端面。在連接環(huán)和朝容 器端面成錐形上升的外殼部分之間的槽底設置在支 承運輸環(huán)水平接觸面的下一段距離處 ,該連接環(huán)是 由容器的圓柱形外殼部分軸向延長而形成的。對照 第二、第三代 L 環(huán)塑料桶的桶口截面圖 ,可以看到 第三代 L 環(huán)的最主要的是連接環(huán) (即第二代 L 環(huán)塑 料桶專利說明書中的連接腹板 ) 比第二代 L 環(huán)塑料 桶的要長得多 ,以至于環(huán)的水平接觸面有可能要超 過桶的端面。 由于在第二代 L 環(huán)桶的設計中 ,從盡可能的彈 性連接考慮 ,連接環(huán) (連接腹板 ) 與容器軸以銳角的 方式和容器外殼相連 ,支承運輸環(huán)及與其相鄰、錐形 上升的外殼部分之間的槽底終止在該環(huán)水平接觸面 的高度上。因此 ,在該接觸面和容器外殼部分之間 的空間很窄小。這樣窄小的空間使得安裝容器夾持 器變得困難 ,因此要求夾持器具有特殊的形狀。為 了能裝入任何一種形狀的夾持器 ,尤其是那些用于 薄金屬板容器中的夾持器 ,第三代 L 環(huán)塑料桶采取 了如下的解決方案 :將連接環(huán)與朝向容器端部上升 的錐形外殼部分之間的槽底設置在該環(huán)水平接觸面 下方一段距離處。通過上述措施 ,為通常的容器夾 器留有足夠的空間 ,從而夾持器的上夾持臂可以不 受妨礙地放到支承運輸環(huán)垂直接觸面的后面。這樣 的設計大大方便了人工搬運。與第二代 L 環(huán)塑料 桶相比 ,第三代 L 環(huán)塑料桶的設計加長了連接環(huán) , 有利于在圓周方向與容器外殼形成彈性連接。由于 加長了連接環(huán) ,當容器以側面向下落下時 ,撞擊在地 面上的環(huán)形部分變形所產生的移動距離減小了 ,因 而連接環(huán)到圓柱形外殼部分的過渡段的角度變化也 減小了 ,這種移動距離和角度變化的減小有利于減 小材料的應力 ,提高了塑料桶的抗沖擊的能力。 在第三代 L 環(huán)塑料桶的數(shù)種派生設計中 ,值得 注意的是一種所謂環(huán)保型的設計 10 ,11 。這種設計 的目的是提供一種塑料閉口桶的結構 ,使其在靜止 的斜定位情況 (沒有來回擺動 ) 下 ,能最大限度地將 剩余料倒空。減少桶內剩余料的好處 ,一方面是提 高了物料的利用率 ,同時也減少了洗桶時桶內剩余 物料對環(huán)境的污染。為解決此任務而采取的措施 是 :使桶的上底具有一個基本上呈圓缺形的平面部 分或是一個平坦的斜面 ,該斜面是設置成在兩側對 稱于塞孔接管 (按桶的垂直位置看 )并且平坦地傾斜 向內進入桶體傾斜伸展到桶邊緣 ,其中斜面在塞孔 接管近區(qū)內的桶殼一側有其最深的部位 ,并在該部 位進入塞孔板底處于較深位置的平面內或是進入塞 83現(xiàn) 代 塑 料 加 工 應 用 第 11 卷第 3 期 孔接管內 ,如圖 6、圖 7 所示。 圖 6 第三代 L 環(huán)塑料桶 (環(huán)保型 ) L 環(huán)和桶口部分的結構 圖 7 第三代 L 環(huán)塑料桶 (環(huán)保型 )傾倒時 L 環(huán)和桶口部分的結構 據介紹 ,第三代 L 環(huán)塑料桶數(shù)種派生設計在世 界各地的生產和使用情況大致是 :在歐洲普遍用所 謂環(huán)保型可倒空、僅有上 L 環(huán)的塑料桶 ,商品名為 L - RIN G PL US 桶 ;在亞洲廣泛接受的是上下雙 L 環(huán)塑料桶 ;而在美國、加拿大和南美 ,采用帶較長的 上 L 環(huán)的塑料桶。 2 國內 L 環(huán)塑料桶現(xiàn)狀 自 1985 年我國實行專利制度以來 ,毛瑟公司已 向中國專利局申請了大量的發(fā)明專利 ,截止 1997 年 底已公開的專利申請有 21 項 ,其中已獲授權的 9 項 (不包括已放棄的 ) 。有關塑料桶的專利申請 7 項 , 其中已獲授權的 5 項 ,復蓋了第二代、第三代 L 環(huán) 塑料桶及派生產品的全部范圍。 L 環(huán)塑料桶自從 1988 年引入中國以來 ,在短短 10 年時間已發(fā)展到近 20 條生產線。這些生產線大 致可分為以下幾類 : (1) 從德國毛瑟公司引進 ,如齊 魯石化公司和金陵石化公司的第二代 L 環(huán)塑料桶 生產線、大連塑料十三廠和濟寧塑料一廠的第三代 L 環(huán)塑料桶生產線 ,4 家均采用上下雙 L 環(huán)的設計 , 并且在購買設備時同時得到毛瑟公司的專利實施許 可 ; (2)從其他德國公司引進 ,如青島塑料五廠從德 國克勞伯 - 考特斯公司引進、武漢塑料機械廠和德 國巴登費爾德 - 菲歇爾公司合作生產吹塑機 ,所生 產的是第一代 L 環(huán)塑料桶 ; (3) 江蘇吳江青云塑料 廠等用國產大型吹塑機組 ,生產第一代 L 環(huán)塑料 桶 ; (4)仿制生產第二代和第三代 L 環(huán)塑料桶 (主要 是第三代 ) ,但未得到毛瑟公司的專利實施許可 ; (5) 生產有別于毛瑟專利特點的帶其他形式支承運輸環(huán) 的塑料桶。 值得提醒的是要加強專利意識 ,有的生產 L 環(huán) 塑料桶的廠家專利意識不強或根本沒有專利觀念 , 因而生產仿冒產品。使用塑料桶的企業(yè)同樣要提防 專利侵權產品 ,合法專利受權企業(yè)則可采取法律行 為 ,把仿冒產品逐出市場。 參 考 文 獻 1 林鐵年 1 塑料 ,1988 ,17 (1) :9 17 2 Mauser Kommandit - Gesellschaft . DE 7600621. 1976 3 Mauser Kommandit - Gesellschaft . Method of Manufacturing Roller Chimes for Closed Head Drums , US 4228122. 1978 4 Mauser Kommandit - Gesellschaft . Roller Chimes for Closed Head Drums. US 4228911. 1978 5 Mauser - Werke GmbH. DE 352692111985 6 Mauser - Werke GmbH. Bung Keg. US 4674648. 1986 7 莫塞機械裝置股份公司 1 帶有桶口型式的桶 1CN 100782111986 8 Mauser - Werke GmbH. Bunged Vessel. US 5033639. 1988 9 莫塞機械裝置股份公司 1 旋塞式容器 1CN 103469811988 10 Mauser - Werke GmbH. Drum. US D345846. 1990 11 莫塞機械裝置股份公司 1 塞桶 1CN 105404311991 DEVELOPMENT OF L- RING D RUM Lu Wenzheng (Center of Technology Development , Jinling Petrochemical Corporation) ABSTRACT The development process of 200L L - ring drum created by Mauser Werke GmbH company , Germany , Patent status and structure characteristic of first to third generation product were introduced. According to the present situation of L - ring drum production in China , the infringement on Mauser s patent right must be warned. Keywords :hollow container ; L - ring ;plastics drum 93陸文正 . L 環(huán)塑料桶的發(fā)展