包装粉体的全自动包装生产线是国内包装行业急需发展的重要装备。当前我国粉体生产企业迫切期望采用拥有自主知识产权的全自动粉体包装生产线来实现低碳包装。全自动粉体包装生产线需达到如下要求1采用清洁包装技术解决现场粉尘污染问题2减小包装体积降低包装耗材节约包装资源3采用拥有自主知识产权的码垛机器人降低码垛耗能。 由于粉体物料物性的多变带来粉体包装方式的个性化、多样化要求在包装技术上有较高的难度给全自动粉体包装生产线的产业化带来了技术风险。扬州市创新包装有限公司新研发的全自动粉体包装生产线克服了技术难题具有广阔的产业化前景。

粉体包装行业在国内的发展现状 随着市场的需求及包装技术的发展粉体行业采用的包装方式从最初的人工包装发展到采用定量自动包装设备进行的半自动包装。目前在工业发达国家大多数粉体物料生产厂家都装备了以定量自动包装机和码垛机器人为主要部件的自动化包装生产线代表着目前粉体包装技术的最高水平。其包装工艺实现了高度自动化计量、计数、装袋、封口、打包等都形成了流水线作业包装效率高而且现场环境整洁。由于目前国内劳动力成本的增加以及工人劳动保护的重视结合发达国家包装行业的发展轨迹采用基于机器人进行码垛的全自动粉体包装生产线成为国内粉体包装行业当前的发展趋势。

粉体包装的高难度导致国内很多包装设备制造企业不愿意涉足该领域而大力开发粮食、饲料等颗、粒料全自动包装设备致使行业发展不均衡。国内粉体包装行业尤其是粘性粉体及超轻细粉体为代表的特殊粉体包装设备远不能满足市场需求。很多粉体生产企业在国内不能找到合适的包装设备或使用人工包装或使用普通包装机进行半自动粗放式包装或花费大量金额从国外进口包装设备。

据国内某锑品生产龙头企业介绍由于该公司没有找到国产包装设备实现全自动包装只能从日本进口。不仅价格非常昂贵核心技术掌握在日本企业手中而且附加条件为每年必须保证一定量的产品供应给该日本企业从而受制于人。

粉体物料包装通常会出现以下几个难点：

1粉尘污染严重尤 其是超轻细粉体及含气量大的粉体散逸性强易造成现场工人尘肺等职业病

2粘性粉体包装机出料口易挂料造成掉料现象严重污染包装现场环境

3流动性过强的粉体包装时冲料导致计量不准污染现场

4粉体物料易混合气体尤其是超轻细粉体及含气量大的粉体物料包装体积大包装袋容积率低极大浪费了包装耗材加大了运输成本

5传统高低位机械式码垛机耗能高占地大使用、维护成本高。 目前国内粉体包装技术发展缓慢市场急需此领域包装设备的产业化生产。

扬州市创新包装有限公司新研发的全自动粉体包装生产线通过自动上袋机、粉体定量自动包装机、输送机、倒袋机、重量复检机、剔除机、整形机、喷码机、码垛机器人等成套设备完成粉体物料的自动包装、检测、码垛。该生产线在低碳包装方面有以下意义 1.实现包括超轻细、粘性等粉体物料的清洁包装。粉体物料包装过程中粉尘污染严重尤其是超轻细粉体及含气量大的粉体散逸性强易造成现场工人尘肺等职业病。全自动粉体包装生产线采用负压沉积技术将物料中气体抽出防止粉尘飘散采用螺旋反转气吹式自清理出料口等技术防止包装机出料口掉料。有效减少了包装现场的粉尘污染避免了工人在恶劣环境下的工作。 2.减少粉体物料的包装体积降低包装耗材节约包装资源。本包装生产线在国内率先使用螺旋压缩和负压沉积相结合的技术可 以有效减少粉体物料中的含气量。 以超轻细粉体物料为例使用本生产线包装可以降低物料中含气量80以上提高包装袋容积率35/可节约35的包装袋制作原料。 按照包装袋制作采用3层克重80g/m2的牛皮纸尺寸80长×50宽cm年产5万吨物料使用包装袋200万条每年节省牛皮纸计算如下 0.8m×0.5m×2面×3层×0.08kg/m2×2000000条×35134.4吨。 所以年产5万吨超轻细粉体生产厂家使用本生产线每年可节约134.4吨牛皮纸。同时可减少使用pe膜原料35并降低运输成本35。 3.节能、降耗采用拥有自主知识产权的码垛机器人降低码垛能耗符合国家低碳经济发展的要求。 国内广泛使用的机械式码垛机单机功率为30kw左右而本生产线使用的码垛机器人单机功率为4kw设备按照330天/年16小时/天的工作制度计算每套全自动粉体包装生产线年节约用电量如下 30-4千瓦时×16小时×330天/年137280千瓦时/年。 折合标准煤13.728万千瓦×3.6吨/万千瓦时49.42吨。 所以每使用一套全自动粉体包装生产线每年可节约标准煤49.42吨。 同时机械式码垛机单机尺寸为17长×5.5宽×3.5高m左右而码垛机器人主机尺寸为1.5长×0.7宽×3.1高m左右耗材小并大大降低了加工耗能。 4.极大提高生产效率降低人工成本。以年产5万吨粉料的生产厂家为例人工包装需设置8个出料口及储料仓每个包装口处需称重灌装人员两人复检缝包一人搬运、码垛两人以两个工作班组计算共需80个人进行包装且工人的劳动强度非常大。如采用半自动包装需设置6个出料口和储料仓每台包装机需要操作人员一名重量复检人员一名码垛人员一名以两个工作班组计算共需36人进行包装。如采用全自动粉体包装生产线只需要一套设备就可以满足年产10万吨物料的包装需求而操作人员仅需8名。

全自动粉体包装生产线主要用于包含超轻细、粘性等粉体物料的全自动包装。粉体工业的前景广阔粉体材料已在化工、建材、冶金、电子、医药、生物工程、陶瓷、农药、涂料、国防及尖端技术等领域得到了广泛的应用。粉体材料的快速发展给全自动粉体包装生产线带来了广阔的市场发展空间。 结合发达国家的发展历程国内粉体行业发展前景广阔并向聚集化发展。以钛白粉行业为例中国达到世界发达水平之后对钛白粉的需求量将达520万吨而目前离这个数字差不多还有400万吨的缺口2。2009年除中国以外全球只有18个钛白粉生产 商总产能为470万t/a其中前7名生产厂家产能合计400万t/a占全球总产能的85。而同期中国具有基本生产条件的大大小小的生产企业57家规模以上的就有37家。2010年以来国内大型企业不断扩大产能、重组企业以期做大做强在大型企业的市场挤压下小型企业逐渐被淘汰或收购3。全自动粉体包装生产线主要面对的客户为规模企业此发展趋势大大增加了本包装生产线的市场规模。 据统计中国规模以上粉体物料生产厂家有5000家左右其中95的企业利用人工包装或半自动包装。如果每家使用四条全自动粉体包装生产线则需要20000条市场规模达600亿元并逐年扩大。

全自动粉体包装生产线的技术难度是其产业化的主要风险。扬州市创新包装有限公司现已攻克了以下关键技术 1.包装过程中粉料与气体的充分分离有效防止超轻细粉尘逸出以及包装袋退出后防止挂在包装机出料口处的物料掉落污染包装现场环境是清洁包装生产的关键技术问题。 技术突破包装过程中采用负压沉积技术并设计了过渡料仓抽气、输送体抽气、抽气棒抽气置等真空抽气装置有效防止了超轻细粉体生产包装过程中的外溢。还在包装机出料口设计了气吹夹层微孔实现瞬间气吹将挂在包装机出料口处的少量粘性粉体吹至包装袋内从而防止包装袋退出后挂在包装机出料口处的物料 掉落污染包装现场环境。采用上述的粉料、气体分离负压沉积技术减小了污染并可有效减少包装体积30以上抽气后的粉料密度大为增加方便运输和仓贮节约30以上的包装和运输成本。在国内处于领先水平。 2.粘性粉体在包装袋内易出现堆尖粘性粉体的包装对加料顺畅性有很高的要求确保包装物料顺畅是前提而且包装速度、料口粉料外挂都会影响到包装精度确保高计量精度是关键。 技术突破全自动粉体包装生产线采用独有的振动料仓设计解决了粘性粉体加料顺畅性的难题变频调速加料装置能够根据剩余包装重量的大小及时调整加料电机的转动速度解决了包装速度和包装精度相冲突的问题采用双传感器计量且在给料完毕后对挂在包装机出料口处的少量粉料统计计量并作计量预留从而保证了包装精度。在计量系统上突破性采用了振动计量一体化设计。在国内处于领先水平。 3.机器人控制的体系结构、控制框架正确、方便、安全的信息交互以及在线方式下各种模式的行为控制和可达性分析计算是码垛机器人四轴运动协调控制的关键技术。 技术突破:生产线采用can总线技术、模块化设计、开放性结构可移植性、易修改的标准接口和复杂动态系统的分析与鲁棒控制技术实现了码垛机器人的四轴运动协调控制技术自由度数4、轨迹重复性为±1.0mm。在国内处于先进水平。 4.作业对象变更时机器人作业系统的功能柔性和任务适应性 变位操作的全局可达和柔性配置以及两个电磁离合器背对背连接使用的控制难度是码垛机器人灵活运动规划的关键技术。 技术突破: 全自动粉体包装生产线采用独有的连杆机构、替代两个电磁离合器背对背使用的双向电磁离合器结构开发了变位机设计与机器人作业系统协调运动灵活规划软件使结构重量轻、控制方便。独有的连杆机构减少零部件的点数提高传动效率效率高达96。双向电磁离合器结构还减少了伺服电机的数量成本低、能耗小。在国内处于先进水平。 5.全自动包装码垛生产线包括了自动上袋、定量包装、输送整形、机器码垛等多个生产环节各工序设备的协调运行、稳定可靠以及提高生产效率是控制高度智能化自动化的关键。 技术突破全自动粉体包装生产线通过对各工序工况进行实时监测现场plc进行监控和冗余控制顶层用高速实时sysnet网把各工序控制站联成一体sysnet既可以与plc也可以与普通计算机联网从而便于与其他类型的dcs系统互联达到系统开放的目的在国内处于先进水平。 六、结语 全自动粉体包装生产线的研发具有重要意义可以提升国内包装行业的整体水平实现粉体物料的低碳包装。其市场规模大技术含量高关键技术已攻克拥有广阔的产业化前景。