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淺談醫(yī)藥包裝膜風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)

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淺談醫(yī)藥包裝膜風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)

摘要:匯總了藥包袋吹塑生產(chǎn)過程中存在的常見問題,包括冷卻效率低、能耗高,產(chǎn)品厚薄差距大,膜泡形狀和冷卻線變化大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,縱橫向拉伸強(qiáng)度和縱橫向斷裂伸長率不匹配等方面,分析了其原理及原因,并提出了相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞:風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng);吹塑;高效節(jié)能;原理

引言

醫(yī)藥包裝膜一般采用三層共擠上吹風(fēng)冷吹膜機(jī)組生產(chǎn),其產(chǎn)品主要為潔凈無菌醫(yī)藥包裝袋。潔凈無菌藥包袋主要用于包裝原料藥、醫(yī)用塑料接口、醫(yī)用塑料組合蓋、醫(yī)用膠塞和墊片等。醫(yī)藥包裝膜材生產(chǎn)過程中,塑料經(jīng)過高溫塑化擠出,在機(jī)頭處多層融合成高溫熔體的塑料胚體,通過風(fēng)冷卻—吹脹,再經(jīng)過牽伸—冷卻,得到定制規(guī)格尺寸的塑料薄膜制品。冷卻風(fēng)的風(fēng)壓、風(fēng)量是影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵,同時(shí)更是環(huán)保關(guān)注的焦點(diǎn)和痛點(diǎn)問題。

1老式風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)存在的缺陷和問題

1.1冷卻效率低、能耗高

老舊風(fēng)環(huán)組件主要包括電機(jī)、風(fēng)扇、風(fēng)包、連接管、風(fēng)環(huán)冷卻裝置。冷卻系統(tǒng)電機(jī)多采用普通2級電機(jī),采用“星-角”啟動,電機(jī)啟動后一直滿負(fù)荷運(yùn)行,不節(jié)能。冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇多采用高中壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以保證出風(fēng)口有足夠的風(fēng)量,能夠冷卻機(jī)頭高溫胚料。冷卻系統(tǒng)風(fēng)包主要是配合風(fēng)環(huán)多點(diǎn)式進(jìn)風(fēng),風(fēng)包與風(fēng)扇一般采用直聯(lián)方式,單進(jìn)風(fēng)口有保證多點(diǎn)出風(fēng)均勻的增壓減壓分配裝置,能量損失較大。吹膜機(jī)組機(jī)頭與塑料擠出主機(jī)連接,風(fēng)環(huán)安裝在機(jī)頭上方,電機(jī)和風(fēng)扇距離風(fēng)環(huán)較遠(yuǎn),一般用耐高溫風(fēng)管連接,耐高溫風(fēng)管多為內(nèi)襯鋼絲的玻璃絲布制品,風(fēng)阻較大,管線很長,能量損失較大。老式風(fēng)環(huán)冷卻裝置,多點(diǎn)進(jìn)風(fēng),縫隙風(fēng)口出風(fēng)吹拂塑料高溫胚料和高溫未定型薄膜。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是多點(diǎn)進(jìn)風(fēng)后,先進(jìn)行降壓“混風(fēng)”,再增壓出風(fēng)。高溫塑料胚料和未定型薄膜不能承受較高風(fēng)壓,但是需求較大風(fēng)量才能迅速帶走熱量,達(dá)到冷卻效果。老式風(fēng)環(huán)風(fēng)壓較大,風(fēng)量較低,能耗較大,造成冷卻效率低,制品產(chǎn)量低,單位制造成本居高不下。

1.2產(chǎn)品厚薄差距大

老式風(fēng)環(huán)采用的是中高壓送風(fēng),同時(shí)風(fēng)量較低,生產(chǎn)大規(guī)格薄膜制品過程中必須增加塑料擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速,增加牽伸比和吹脹比,需要的冷卻風(fēng)量也隨之加大,這就需要增加風(fēng)環(huán)縫隙開口度。風(fēng)環(huán)縫隙出風(fēng)口開口度增加的同時(shí)降低了多點(diǎn)進(jìn)風(fēng)“混風(fēng)”效果,風(fēng)管進(jìn)風(fēng)口處風(fēng)壓加大,風(fēng)量增多,吹拂到局部高溫膜胚上會造成膜胚急劇冷卻,而附近膜胚冷卻不良,在牽伸和吹脹過程中,過度冷卻膜胚不容易牽伸和吹脹,從而會造成塑料薄膜制品厚度差距過大,均勻性不佳。

1.3膜泡形狀和冷卻線變化大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定

老式風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組件多,冷卻風(fēng)路徑長且環(huán)節(jié)較多,隨著外界春、夏、秋、冬和早、中、晚的溫度變化,在塑料薄膜制品吹脹過程中,薄膜胚料的膜泡形狀會出現(xiàn)“跳舞”波動情況,冷卻的霜線也隨之不固定、不穩(wěn)定。冷卻霜線的不穩(wěn)定直接影響產(chǎn)品的光學(xué)性能和力學(xué)性能,而產(chǎn)品的透明性和力學(xué)強(qiáng)度不穩(wěn)定,將直接影響盛裝產(chǎn)品外觀檢測和運(yùn)輸儲存的安全性。

1.4縱橫向拉伸強(qiáng)度和縱橫向斷裂伸長率不匹配

老式風(fēng)環(huán)冷卻效率低,生產(chǎn)大規(guī)格尺寸塑料薄膜制品或高速生產(chǎn)時(shí),薄膜胚料泡型為尖圓錐形,牽伸速度快,吹脹相對延遲,造成縱向斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率數(shù)據(jù)與橫向斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率數(shù)據(jù)差別較大??v橫向力學(xué)指標(biāo)差距較大,造成塑料制品在盛裝原料藥等藥品時(shí),包裝袋容易因密封不良出現(xiàn)滲漏或破包。原料藥或藥品價(jià)值較高,一旦出現(xiàn)滲漏或破包,就會存在安全隱患,同時(shí)面臨較大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

2新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)研究

2.1新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)的組成和工作原理

(1)新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)由電機(jī)、變頻器、風(fēng)環(huán)組成。(2)新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)工作原理:采用最節(jié)能的數(shù)字變頻電機(jī)控制系統(tǒng)以及低噪聲潔凈過濾、低損耗、大口徑、高能效的進(jìn)風(fēng)、混風(fēng)、出風(fēng)結(jié)構(gòu),從而最大限度地保證能量不丟失,達(dá)到高效節(jié)能的薄膜胚管冷卻效果。新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)切線側(cè)向進(jìn)風(fēng)設(shè)計(jì),大流量光潔方管輸送風(fēng)能,有效規(guī)避了進(jìn)風(fēng)不均勻,降低進(jìn)風(fēng)能量的問題。新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)采用的混風(fēng)系統(tǒng)是大容積結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),垂直豎向“破旋”二次混風(fēng)輸送系統(tǒng),既解決了小流道低通風(fēng)量、高壓力、能量嚴(yán)重?fù)p失的問題,又提高了風(fēng)的均勻性。新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)的出風(fēng)口及出風(fēng)通道設(shè)計(jì)采用上下階梯結(jié)構(gòu),大風(fēng)口出風(fēng),出風(fēng)均勻、阻力小,保證了高效節(jié)能。另外,風(fēng)口設(shè)計(jì)倒流板,大風(fēng)量冷卻塑料薄膜胚管的同時(shí),部分風(fēng)量能沿著膜泡吹脹方向帶走熱能量,對流作用引導(dǎo)了風(fēng)環(huán)風(fēng)口周圍空氣做球型滾動,進(jìn)一步加強(qiáng)了降溫效果。

2.2新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)的應(yīng)用

新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種吹膜機(jī)組,可以吹制葡萄糖/氯化鈉羥基淀粉等原料藥包裝袋、各種藥品用組合蓋、接口包裝袋、藥用組合蓋墊片包裝袋、預(yù)充式注射器和高分子預(yù)灌封注射器的活塞和護(hù)帽包裝袋、農(nóng)用棚膜和地膜、非?;芬后w運(yùn)輸存儲包裝膜、工業(yè)用高透明阻隔功能薄膜、防滲漏土工膜材料等,特別適用于吹制厚度范圍大、精度要求高的塑料薄膜產(chǎn)品。

2.3主要部件工作流程

數(shù)字變頻風(fēng)機(jī)—大口徑風(fēng)道—切線側(cè)向進(jìn)風(fēng)口—豎向風(fēng)流導(dǎo)向機(jī)構(gòu)—溢出式出風(fēng)口—產(chǎn)品冷卻定型。

2.4結(jié)構(gòu)示意圖

新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)為圓型結(jié)構(gòu)(圖1),套裝在吹膜機(jī)組機(jī)頭的上方,冷卻風(fēng)切線方向首先進(jìn)入圓形結(jié)構(gòu)的風(fēng)環(huán)內(nèi)部風(fēng)室,采用大容量風(fēng)室降低能耗(圖2風(fēng)板7—底板9),旋轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)經(jīng)過4級“破旋”后(圖2擋風(fēng)板7—擋風(fēng)板4),進(jìn)入緩沖風(fēng)室(圖2擋風(fēng)板4—擋風(fēng)板2),再經(jīng)過6個(gè)擋風(fēng)板混風(fēng)均勻后(圖2擋風(fēng)板2—擋風(fēng)板3),從出風(fēng)口出風(fēng)冷卻產(chǎn)品。

2.5動作過程(原理)

數(shù)字變頻低噪聲風(fēng)機(jī)上電,節(jié)能低壓大流量風(fēng)機(jī)啟動。低壓大流量潔凈冷卻風(fēng)通過大通道切線方向低阻力進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口;進(jìn)風(fēng)部分將低壓大流量潔凈冷卻風(fēng)在高速旋轉(zhuǎn)中送入圓形大容積混風(fēng)部分,混風(fēng)部分將送來的旋轉(zhuǎn)大流量風(fēng)能“破旋”形成直線定向大流量均勻的垂直冷卻風(fēng)。混風(fēng)部分的垂直單流向冷卻風(fēng)經(jīng)過風(fēng)道引導(dǎo)進(jìn)入出風(fēng)口,出風(fēng)口對冷卻風(fēng)進(jìn)行再混合再減壓,送出低壓大流量潔凈冷卻風(fēng)對產(chǎn)品進(jìn)行冷卻。

2.6新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

2.6.1結(jié)構(gòu)新穎、成本低廉新風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)為鋼板焊接和模塊化組裝結(jié)構(gòu),老式風(fēng)環(huán)多為鑄鋁上下片式結(jié)構(gòu)。鑄鋁結(jié)構(gòu)需要鑄造模型,高溫澆筑,不同機(jī)頭配備不同尺寸的風(fēng)環(huán)。澆筑模型多,造成鑄鋁風(fēng)環(huán)價(jià)格高且污染環(huán)境。新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)采用低噪聲節(jié)能風(fēng)機(jī),技術(shù)成熟,比普通“蝸?!憋L(fēng)機(jī)節(jié)能環(huán)保。新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)是大口徑風(fēng)道進(jìn)風(fēng),流道結(jié)構(gòu)簡單,機(jī)械加工方便,內(nèi)部組件模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化,使得加工成本更低。加強(qiáng)筋和隔熱材料的使用,使得整個(gè)風(fēng)環(huán)熱變形系數(shù)小,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不變形。一系列的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料優(yōu)勢,成就了一款結(jié)構(gòu)新穎、成本低廉的新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)。

2.6.2高效節(jié)能、降本增效新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)采用數(shù)字變頻技術(shù),根據(jù)塑料薄膜制品的規(guī)格尺寸,優(yōu)化功率輸出,采用節(jié)能磁力線電機(jī)進(jìn)一步減低能耗。大口徑進(jìn)氣道設(shè)計(jì),進(jìn)風(fēng)阻力小,減少了能量消耗,最大限度地利用了冷卻風(fēng),提高了冷卻效率。能耗更低,產(chǎn)出更高,使得產(chǎn)品單位成本下降,產(chǎn)品市場競爭力提高,企業(yè)可以獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

2.6.3出風(fēng)均勻、提高質(zhì)量新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)出風(fēng)均勻、流量大、風(fēng)壓低,能夠高速生產(chǎn)膜厚范圍大、精度要求高的產(chǎn)品。老式風(fēng)環(huán)系統(tǒng)不能生產(chǎn)厚度在0.5mm以上的薄膜產(chǎn)品,也不能生產(chǎn)厚度均勻性要求高的產(chǎn)品。低壓高效冷卻實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定高速生產(chǎn),產(chǎn)品的均一性得到了保障。醫(yī)藥包裝袋類產(chǎn)品,包裝的產(chǎn)品價(jià)格昂貴、批量大,高速高效高品質(zhì)的產(chǎn)品更能贏得市場。

3結(jié)語

根據(jù)對吹膜機(jī)組老式風(fēng)環(huán)的解剖與研究,老式風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、效率低、能耗高、成型加工難,影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量,因此研發(fā)新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)勢在必行。通過優(yōu)化設(shè)計(jì),經(jīng)過機(jī)械工廠加工生產(chǎn),新型高效節(jié)能風(fēng)環(huán)冷卻系統(tǒng)已在山東花冠股份公司PES1300*EX-65吹膜機(jī)組試運(yùn)行,效果優(yōu)良,制造成本降低25%(加工數(shù)量增加,成本下降更大),風(fēng)機(jī)電機(jī)降耗30%,生產(chǎn)效率提高20%。

作者:王洪祥 李秀梅 戚敏 薛俊梅 單位:山東永聚醫(yī)藥科技有限公司