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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(xué)化學(xué)系 理學(xué)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(shù)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(chǎn)品改進(jìn)之處和特 點 并根據(jù)我國目前 L 環(huán)塑料桶現(xiàn)狀 指出應(yīng)注意專利侵權(quán)問題 關(guān)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(yùn)環(huán) 因支承運(yùn)輸環(huán)的截面形狀在其第一代產(chǎn)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(chǎn)開始的 HMWHDPE 樹脂超高的沖 擊強(qiáng)度和熔體強(qiáng)度 使得生產(chǎn)能符合國際危險品運(yùn) 輸包裝要求的大型塑料桶的生產(chǎn)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(chǎn) 200L 塑料桶 當(dāng)時 北京塑料制品廠從德國貝庫姆 BEKUM 公司引進(jìn) 了 BA200 型大型吹塑中空成型機(jī)組 生產(chǎn) 200L 閉 口塑料桶及內(nèi)襯桶 此后黑龍江肇州縣塑料包裝制 品廠 濟(jì)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(jìn)了類似的設(shè)備 但由于 加工大型塑料桶所需的樹脂原料當(dāng)時國內(nèi)尚不能生 產(chǎn)而依賴進(jìn)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(chǎn)的 4 套 300kt a 乙烯裝置的產(chǎn)品后加工問題 根據(jù)對國外市場和設(shè) 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(jìn)德國毛瑟公司的 BM201 型大型吹塑成型機(jī)組 生產(chǎn)可作為國際通用 危險貨物運(yùn)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(chǎn)水平提高 到一個新的高度 此后 又有大連塑料十三廠 濟(jì)寧 塑料一廠和青島塑料五廠引進(jìn)了毛瑟等德國公司生 產(chǎn) L 環(huán)塑料桶的大型機(jī)組 1993 年 由秦川機(jī)床廠 自行設(shè)計和制造的首臺國產(chǎn)化大型吹塑機(jī)組在江蘇 吳江青云塑料廠投入運(yùn)行 此后由國內(nèi)數(shù)家企業(yè)分 別以和德國公司合作生產(chǎn)或與臺灣廠商合資生產(chǎn)等 方式制造的大型吹塑機(jī)組也陸續(xù)問世 到目前為 止 全國 L 環(huán)塑料桶的生產(chǎn)裝置已經(jīng)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(chǎn) 了第一個鋼桶 奠定了它作為一個包裝企業(yè)的基礎(chǔ) 50 年代中期 毛瑟公司開始進(jìn)入塑料加工領(lǐng)域 它 最早的塑料制品是潤滑油罐和化學(xué)品罐 當(dāng) HMWHDPE 問世后 毛瑟公司就把它的開發(fā)重點轉(zhuǎn) 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(chǎn)品 毛瑟公司從一開始就 使用專利來保護(hù)本企業(yè)的利益 從目前檢索到的專 利 因語言及網(wǎng)上資源關(guān)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(quán)的美國專利 包括設(shè)計專利 已超過 20 項 包括吹塑機(jī) 模具 成 型方法 塑料桶及大型托盤容器等在內(nèi)的在美國已 獲授權(quán)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(shè)置支承運(yùn)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(yīng) 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(jīng)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(zhǔn)確地 放置箍 需要一些復(fù)雜的附加設(shè)備 而且由于箍是在 冷態(tài)通過熔合與桶體結(jié)合的 在裝卸運(yùn)輸滿載的塑 料桶時會發(fā)現(xiàn)結(jié)合不牢的問題 毛瑟公司的發(fā)明包 括了環(huán)的特殊結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的成型方法兩部分 結(jié)構(gòu) 的特點在于新的支承運(yùn)輸環(huán)是一個實心環(huán) 它設(shè)置 在桶的頂端或頂?shù)變啥说耐绑w附近 通常這類支承 運(yùn)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(jié)構(gòu)剖面 在設(shè)計支承運(yùn)輸環(huán)時 要求熔接縫區(qū)域不受到 彎曲應(yīng)力 并使該環(huán)在圓周方向是有彈性的 支承 運(yùn)輸環(huán)與容器外殼成柔性連接 從而在受到?jīng)_擊應(yīng) 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(yù)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(yùn)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(yùn)輸環(huán) 如圖 3 所示 使用這一方法 與先前的把 預(yù)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(yùn)輸環(huán)的塑 料桶的新一代產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品 其結(jié)構(gòu)如圖 4 所示 該公司至少在 30 個國 家為這種產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(yùn)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(yùn)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(nèi) 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(jìn)一步得到加 強(qiáng) 在把一個充滿物料的桶放倒時 支承運(yùn)輸環(huán)首 先碰地 該環(huán)繞彈性的連接腹板向內(nèi)傾斜 環(huán)的內(nèi) 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(nèi) 從而減小了熔合區(qū)的應(yīng)力 在進(jìn)行例 行的跌落試驗時 這樣設(shè)計的塑料桶不易在熔合區(qū) 產(chǎn)生裂紋 從而提高了整個桶的抗沖擊能力 并且 支承運(yùn)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(cè)翻的 時候 支承運(yùn)輸環(huán)可以防止該桶從水平夾臂上脫落 另外支承運(yùn)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(shè)計 在制造過程中 相應(yīng) 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(chǎn)生了高應(yīng)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(shè)計 金陵石化公司和齊魯石化公司引進(jìn)的是 上下雙 L 環(huán)的設(shè)計 而毛瑟公司在美國及南美銷售 的設(shè)備采用了僅有上 L 環(huán)的設(shè)計 即所謂的美國設(shè) 計 113 第三代 L 環(huán)塑料桶 1988 年 毛瑟公司又進(jìn)一步推出了第三代 L 環(huán) 塑料桶 8 9 其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)剖面 新桶設(shè)計的主要特征是 支承運(yùn)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(shè)置在支 承運(yùn)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(shè)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(yùn)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(shè)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(yùn)輸環(huán)垂直接觸面的后面 這樣 的設(shè)計大大方便了人工搬運(yùn) 與第二代 L 環(huán)塑料 桶相比 第三代 L 環(huán)塑料桶的設(shè)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(dāng)容器以側(cè)面向下落下時 撞擊在地 面上的環(huán)形部分變形所產(chǎn)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(yīng)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(shè)計中 值得 注意的是一種所謂環(huán)保型的設(shè)計 10 11 這種設(shè)計 的目的是提供一種塑料閉口桶的結(jié)構(gòu) 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(nèi)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(nèi)剩余 物料對環(huán)境的污染 為解決此任務(wù)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(shè)置成在兩側(cè)對 稱于塞孔接管 按桶的垂直位置看 并且平坦地傾斜 向內(nèi)進(jìn)入桶體傾斜伸展到桶邊緣 其中斜面在塞孔 接管近區(qū)內(nèi)的桶殼一側(cè)有其最深的部位 并在該部 位進(jìn)入塞孔板底處于較深位置的平面內(nèi)或是進(jìn)入塞 83 現(xiàn) 代 塑 料 加 工 應(yīng) 用 第 11 卷第 3 期 孔接管內(nèi) 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(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu) 據(jù)介紹 第三代 L 環(huán)塑料桶數(shù)種派生設(shè)計在世 界各地的生產(chǎn)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(nèi) 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(quán)的 9 項 不包括已放棄的 有關(guān)塑料桶的專利申請 7 項 其中已獲授權(quán)的 5 項 復(fù)蓋了第二代 第三代 L 環(huán) 塑料桶及派生產(chǎn)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(chǎn)線 這些生產(chǎn)線大 致可分為以下幾類 1 從德國毛瑟公司引進(jìn) 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(chǎn)線 大連塑料十三廠和濟(jì)寧塑料一廠的第三代 L 環(huán)塑料桶生產(chǎn)線 4 家均采用上下雙 L 環(huán)的設(shè)計 并且在購買設(shè)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(jìn) 如青島塑料五廠從德 國克勞伯 考特斯公司引進(jìn) 武漢塑料機(jī)械廠和德 國巴登費爾德 菲歇爾公司合作生產(chǎn)吹塑機(jī) 所生 產(chǎn)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(chǎn)大型吹塑機(jī)組 生產(chǎn)第一代 L 環(huán)塑料 桶 4 仿制生產(chǎn)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(chǎn)有別于毛瑟專利特點的帶其他形式支承運(yùn)輸環(huán) 的塑料桶 值得提醒的是要加強(qiáng)專利意識 有的生產(chǎn) L 環(huán) 塑料桶的廠家專利意識不強(qiáng)或根本沒有專利觀念 因而生產(chǎn)仿冒產(chǎn)品 使用塑料桶的企業(yè)同樣要提防 專利侵權(quán)產(chǎn)品 合法專利受權(quán)企業(yè)則可采取法律行 為 把仿冒產(chǎn)品逐出市場 參 考 文 獻(xiàn) 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(jī)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(jī)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(jī)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