中空年会专刊
2026年6月总第106期双月刊
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宁波新远栋塑胶容器有限公司于2000年在浙江慈溪成立,注册资本为人民币1088万元,占地面积13397m,现代化标准厂房、办公楼16800m,是一家集科研、设计、生产、销售为一体的专业公司,本公司拥有滚塑产品的发明专利2项,实用新型专利16项,外观设计专利10项,并通过ISO9001:2008质量管理体系认证和ISO14001:2004环境管理体系认证。专业研发、生产各类超大型PE塑胶普力滚塑容器,公司产品均以国外先进技术为蓝本,采用韩国进口的滚塑聚乙烯(PE食品级。耐酸碱)塑胶原料,严格遵循GB-9687-88质量标准进行生产。公司产品以优良的卫生性和综合机械物理性,无焊无缝,一体成型,二次投料,耐酸碱,耐碰撞,耐高温(标准品 5 0 ^ { \circ } C ,特极品 7 0 ^ { \circ } C ,特级加厚品 9 0 ^ { \circ } C )、耐冷冻 ( - 4 0 ^ { \circ } C ) ),安装运输安全便捷,成为国际公认的理想塑胶容器。本公司产品品质由中国人民保险公司提供质量保险。
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2015年紫金塑桶荣获苏州市政府颁发的《苏州名牌产品》证书。
2015年公司法人刘小东先生荣任中国塑料加工工业协会中空制品专委会第三届理事长。
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苏州市紫金塑业科技有限公司Suzhou Zijin PlasticTechnology Co.,Ltd.地址:苏州市相城区渭塘创新工业园6号办公楼
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公司质量、环境、职业健康方针:
绿色创新,质量为本,与客户共图发展;品牌再造,安全健康,携员工践行愿景
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主要资质
GB/T19001-2016/ISO9001:2015质量管理体系认证
GB/T24001-2016/ISO14001:2015环境管理体系认证
GB/T45001-2020/ISO45001:2018职业健康安全管理体系认证
GB/T23331-2020/ISO50001:2018能源管理体系认证
IS014064-1:2018温室气体管理体系认证
药包登记号B20180001526(5L-50L)“A”状态
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全国工业产品生产许可证(食品用塑料包装容器工具等制品)
全国工业产品生产许可证(危险化学品包装物、容器)
江苏省高新技术企业
江苏省绿色工厂
安全生产标准化三级企业
产品碳足迹核查
EcoVadis铜牌
9中国江苏省常州市武进国家高新技术开发区龙惠路23号www.czpf.com
常州市塑料厂有限公司成立于1958年,是生产中空吹塑制品的专业公司,是中国塑料加工工业协会兼职副理事长单位、中空制品专业委员会副主任单位、中国医药包装协会理事单位等。公司吹塑制品年生产达一万余吨,涵盖药品、食品、化学品包装和各类异型工业品,其中原料药用高密度聚乙烯(HDPE)“常塑药用桶”市场占有率居全国同行业前茅。
公司荣获诸多行业、省市荣誉,参与制定GB18191-2008《包装容器危险品包装用塑料桶》国家标准、GB19160-2008《包装容器危险品包装用塑料罐》国家标准、GB/T43198-2023《食品包装用聚乙烯吹塑容器》国家标准。公司获得发明专利3项,实用新型专利30项,外观专利2项,是江苏省高新技术企业。2018年在中国塑料加工业“科技创新年”活动中荣获“中国塑料加工业优秀科技创新企业”称号,2021年被中国塑料加工工业协会授予中国塑料绿色产业链(制品类)优秀单位,2024年荣获江苏省“绿色工厂”称号,2025年主要参与起草与修订GB/T13508《聚乙烯吹塑容器》国家标准。公司建有常州市中空吹塑工程技术研究中心。
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以匠心至品质、 个性化定制开口式、闭口式、 功能性塑料中空容器数字化、自动化、轻量化包装生产、安全环保兴平市高科塑业有限公司电话:029-38826307 38826077地址:陕西省兴平市高新技术产业园科技三路
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企业宗旨:创新、创新、再创新改进一小点、提高一大步
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防封气气塞 专利号 ZL201620349712. 3
塑料容器防尘透气垫片 CN200420020600.6
聚四氟乙烯复合垫片 双氧水专用垫片
三酸试剂包装的好伙伴
凡做塑料容器的厂商,都清楚知道塑料容器的特性,在气温的变化下会膨胀和缩壁,这一物理特性,使生产和使用厂商深感烦恼和无奈。我公司研发加工生产的透气不漏液垫片,解决了上述一直困惑贵厂无法解决的难题。
质量是生命,已成为大家的共识。但大部分瓶装产品往往忽略了最后一步的瓶装密封,使到手的质量成了泡影。好多工矿企业也都重视质量管理和考核,但由于配套的包装材料跟不上,故一直成为质量问题上的拦路虎。贵厂的产品已经花了95%以上的精力,加工成合格的高质量产品,就是最后 5 % 中的瓶盖,内衬,问题不够重视,影响了整个产品的质量,而最后的5%的问题造成了100%的损失。
上海新天始化工包装科研所
本科研所为上海市危险化学品行业协会会员
我科研所前身是上海国利工业社,在1985年创业,至今已有39年,是起步较早的民营科技型企业。专业研制开发为试剂行业配套的密封包装材料,在1985年和上海试剂一厂联合试制的聚四氟乙烯复合垫片,曾荣获1985年"上海优秀包装新产品奖”,为上海三酸行业瓶盖的密封衬垫填补了国内空白。包括“一次性防盗盖”,直至现在全国各行各业都在使用的防盗盖。四氟垫片一经装入瓶盖,开启方便,不易脱落,密封效果好,受用时间长。但是好多化工试剂厂还在使用50年代的塑料内塞,松了漏液,紧了拔不出,尤其是装有三酸产品时,拔出内塞时容易泼出,引起烧灼事故。
本科研所最近研发的25L的透气盖,配合透气垫片,一片两用,既密封又透气,并可省工省料,价格每桶可以省下1元左右的成本。
塑料容器为了避免在气温变化下的涨桶和缩壁,都已采用了透气不漏液的透气塞在多年的使用过程中,每到夏天,总有用户反应,个别化工桶有涨桶现象,大约在 2 ‰ 左右。这问题是物理问题,是水封引起的,绝不是产品质量问题。为了解决这一世界级的难题,本科研所潜心研制了一种新型透气塞,即:"防水封透气塞”。如有用户要改进,可致电本公司,免费领取50-100只防水封透气寒供客户试用。
质量是生命,当你的企业即将通过或已通过IS09002质量体系认证,请选用我公司开发的优化包装材料,小小一片垫片,能使你的质量更上一层楼,让我们携手合作迎接WTO游戏规则的挑战。
地址:上海市闵行区景联路439号2号楼B222室 电话:(021)64534113邮编:200237 传真:(021)64534113联系人:张明德徐磊 手机:1370194743113636387055网址:http://www.sh-sintis.com
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《塑料中空制品》 106期广告单位
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广东华士科技股份有限公司东莞市鑫正机械有限公司宁波新州焊接设备有限公司
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目录Contents
吹塑人物/Interview
P01·淄博洁林塑料制管有限公司总经理刘洪波
技术交流/TechnologyMatters
P07·湿电子化学品用储存容器中可析出金属离子的测试与研究
P12 * HDPE中空制品成型工艺缺陷形成机理及控制方法研究
P16·200升塑料桶的细微差别:为何桶身轮廓比你想象的更重要
P18·树脂干燥:在众目睽睽之下隐匿的能耗“巨兽”
P20 * 壳模冷却技术对吹塑托盘成型周期及质量稳定性的影响机制研究
P27·日化产品塑料瓶包装容器结构设计合理性讨论
P32·挤出与注塑成型中的熔体实时监测
经营&决策/Operating-Decision
P34 * 制造业的人才短缺困境,本质是“现代化”程度不足P35·全额折旧政策实施美国塑料机械进口成本有效纾解P36·携手包装商:成功合作的六大核心要素P37·当微米成为标准规范:医疗模具制造教会我的精密之道
包装创新/Package Innovation
P39·行业首创:1,000升PETIBC容器开启上市前测试
P40 * 巴斯夫展示现代包装解决方案
P41·轻量化 ^ + 高适配:安姆科发布全新Flava系列酱料翻盖式瓶盖
吹塑机&辅机/BlowMoulding&AuxiliaryMachine
P42 * Magic 旗下Automa推出首款全电动吹塑机P44 * Uniloy推出24腔往复螺杆吹塑成型系统P45·考特斯KEBGreen:高效节能,灵活通用P46 * FlexBlow 2:换模便捷,省时省力
可持续发展/SustainableDevelopment
P47 * 降低大中空碳足迹:既是环境责任,更是盈利策略P50·轻量化可回收PET瓶,专为饮用水优化设计P51·麒麟家庭生啤1升PET瓶采用HELIX化学再生材料
商业资讯/BusinessWire
P52·百利盖收购爱尔兰EmbankmentPlastics公司P53·阿普拉卡兰巴工厂正式投产,深耕菲律宾包装市场
专委会动态/CBMPCNeWs
P54 * CHINAPLAS2026中空行业趋势观察:从拼价格到拼价值,行业内卷下的差异化破局之道
(内部资料)双月汇编
主办单位
中国塑协中空制品专委会
汇编单位
河北世纪恒泰富塑业有限公司格瑞夫塑料包装(昆山)有限公司苏州市紫金塑业科技有限公司岱纳包装(天津)有限公司兴平市高科塑业有限公司常州市塑料厂有限公司
编委会
秦川机床工具集团股份公司
广州信联智通实业股份有限公司
山东通佳智能装备有限公司
江苏维达机械有限公司
佛山市三水飞马包装有限公司
广东汇伟塑胶股份有限公司
中国船级社质量认证有限公司
宁波一象吹塑家具有限公司
昆明智旺实业有限公司
舒驰容器(上海)有限公司
良和包装(浙江)有限公司
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吴江市春鑫塑料厂有限公司
苏州同大机械有限公司
佛山市南海长进塑料制罐有限公司
贵州千叶药品包装有限公司
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20-200L中空塑料桶更高强度更高洁净度
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约稿前言
本次《塑料中空制品》“吹塑人物”专题将与淄博洁林塑料制管有限公司总经理刘洪波就从业心得、产业布局、企业协同管理、自动化及智能化转型经验、产品竞争力、全生命周期管控、可持续发展创新等方面进行深入探讨。
刘洪波
淄博洁林塑料制管有限公司总经理
刘洪波:2001年创办淄博洁林塑料制管有限公司,现已在全国布局7个生产工厂,形成年产250万只IBC、4万吨塑料包装膜袋、9万吨管道的产业规模,积极承担企业与社会责任,为社会可持续发展贡献企业力量,将洁林打造为广受行业认可和赞誉的生产企业。
1.从管道制造起家到国内IBC头部企业,洁林已走过二十余年历程。请问您当年是如何敏锐洞察到IBC这一细分赛道的市场潜力,并带领洁林发展成为行业内具有影响力的优秀民营企业?常言道“善弈者谋势”,在创业过程中,有哪些关键决策让您至今记忆犹新?
洁林公司创立于2001年,总部位于山东淄博临淄,是一家制造燃气、给水、建筑冷热水和供热用塑料管材和管件,液体包装用复合式中型散装容器、20L-200L闭口塑料罐/桶,重载包装用FFS膜/袋、透气袋、冷拉伸套膜的公司。
公司于 2006年启动 IBC项目,与当时所处环境密不可分。社会环境方面,2006年正值“十一五”开局,中国化工行业进入高速扩张期,国内化工产能急速释放,为IBC产品创造了巨大的市场需求。地理环境方面,公司所在地山东是化工大省,辖区内拥有多家大型化工企业。我们发现,具有省时、省力、省空间、安全环保优势的IBC,正成为化工产品运输的关键载体,而当时国内采用先进设备和优质原料生产IBC的厂家屈指可数,这为我们提供了难得的进入窗口;人才环境方面,自成立以来,公司持续招聘高分子材料、化学工程等专业的本科及研究生,逐步构建起一支懂材料、懂工艺、懂应用的技术团队,积累了深厚的塑料加工与应用经验。这支队伍,成为IBC项目从零起步、自主研发的核心支撑。
正是这三个环境的交汇让洁林有信心,也有能力在2006年毅然切入IBC赛道,开启了一段从无到有、从跟随到引领的征程。二十多年来,公司坚持选用世界一流的原料、一流的装备、高标准要求,生产高品质产品,得到了行业、客户的高度认可。我们的坚守充分证明,真正的突破,从来不是靠模仿,而是靠敢啃硬骨头的决心和对品质的敬畏。
2.“不谋全局者,不足谋一域。”近年来洁林持续加大化工包装产业投入,产品线已从IBC延伸至堆码桶、200升桶等系列容器,广泛应用于化工、医药、食品等行业。2025年烟台和福建工厂相继投产,目前国内已布局七大生产工厂。请问公司全国产能布局的核心依据是什么?您如何判断未来化工包装行业的发展趋势?企业下一步还将有哪些战略规划与布局动作?
随着公司发展,客户地域分布日益广泛,客户数量不断增多,且多集中在化工区。原有模式下物流成本高、交付时效难以保障。我们深刻认识到,企业必须走出去、扩展布局,才能真正实现跨越式发展并构筑核心竞争优势。为此,我们启动了一项关键战略动作一一全国产能布局。通过贴近客户、扎根化工区建设生产基地,以实现缩短服务半径、降低物流成本、快速响应的目的,从而全面提高整体服务能力水平,更好地满足客户需求。
对于未来化工包装行业发展趋势的判断,我的看法可以概括为“三个加速”。
第一,优胜劣汰加速。从质量角度看,随着化工、医药、食品等下游行业对包装安全性和稳定性的要求不断提高,客户越来越倾向于选择经过长期验证、品控体系完善、产品一致性好的一线品牌。从成本角度看,表面上是价格竞争,实则是综合成本的较量,质量不过关的出局,综合成本不占优的退场,行业资源加速向具备规模、技术、管理优势的企业集中。
第二是“绿色与安全”加速,这也成为刚需门槛。化工包装直接接触危险化学品,环保法规和安全标准只会越来越严。比如IBC桶的回收利用、轻量化设计、阻燃抗静电材料的应用,这些已经不是“加分项”,而是“入场券”。谁在绿色、安全上布局早,谁就掌握主动权。
第三个方面则是“数智融合”加速。从制造走向智造,工厂内部的自动化生产线、智能仓储、AI质检也将成为标配,未来我们将通过持续引进和培养高水平技术团队,让智能工厂“转起来、用得好、出效益”
2026 年是“十五五”规划的开局之年,规划将新材料、高端装备、绿色低碳作为重点,这也正是我们行业未来的方向。在国家战略的东风下,洁林将依托七大基地,持续优化国内市场布局,填补东北、西北等薄弱区域的服务节点,实现“全国一盘棋”的深度覆盖;并积极开拓海外发展机遇,建立海外仓和服务中心,让洁林的产品和服务从中国走向世界。
3.IBC产品循环周期较长,对设备精度和工艺稳定性要求极高。在管理多家工厂的过程中,品质管控的难度随着工厂数量增加而成倍上升。洁林如何构建统一的质量管理体系,保障各基地产品品质的一致性?在资源调配、产能协同方面,又有哪些创新机制来确保“全国一盘棋”?
IBC 使用循环周期长,对安全环保影响大,对IBC 品质长期稳定要求非常高,我们通过“物料统一采购、检验统一标准、核心零配件总部生产”三大抓手:物料采购选用产品标准高、行业美誉度高的供应商,签订长期供货协议,保证了物料供应及时、品质稳定;检验标准由淄博总部根据相关标准制订内控标准,对各子公司生产技术人员培训并执行,总部定期抽检,确保产品质量一致性、稳定性;桶盖、阀门等核心塑料配件由淄博总部生产配送,恒温车间生产配件,尺寸精准、适配性更高,确保容器产品更容易密闭和开启。三大抓手有效地构建了跨基地的“大质量”管理体系。
针对多基地布局,公司创新性地构建了“中央调度 ^ + 区域自治 ^ + 共享平台”的协同模式,既保证统一指挥,又兼顾区域灵活性。具体运作上,当客户订单进入公司中央订单调度系统后,系统会根据各基地的实时产能、库存、物流成本、交付时效等数据,自动拆解并推荐最优生产工厂。像华南订单优先匹配福建、阳江工厂,西南订单由重庆、广西工厂承接,当某基地出现突发性产能饱和或设备检修时,系统可将模具、核心工装快速调配至邻近基地,实现“不停产转移”。多工厂管理不是简单的复制,而是通过标准化、数字化和柔性共享,将地域分散转化为网络协同,从而真正实现“全国一盘棋”。
4.自动化、智能化已成为制造业发展的必然趋势。作为国内IBC头部企业,洁林已实现全线自动化生产。请您分享公司在自动化、智能化转型方面的关键举措与实践经验——从后道自动化设备自主研发到生产线改造,遇到了哪些挑战?又是如何一步步攻坚克难的?
说到困难,确实是有的,甚至可以说非常艰难。可以说我们做IBC产品的过程,就是做IBC生产设备的过程。
2006年我们启动容器产品项目时,国内没有高精度吹塑设备,只能选用欧洲进口的。我们的第一台吹塑设备是从德国进口的,这还算买得到。但到了IBC组装设备环节,问题就大了,这类设备基本上都是国外企业自己开发、自己使用,在市场上根本买不到。于是,我们被迫走上了一条艰难而漫长的IBC组装线自主制造升级之路。
多年来,我们与国内设备供应商反复沟通、调整、
模拟、调试,陆续攻克了多项关键技术,完成了双层保护笼焊机、自动摆料机、钢脚焊机、自动翻转机构、气密性在线检测装置等设备高度集成,最终实现了从零部件到成品的“全程自动化”流转。
以IBC 后道组装为例,它涉及金属框架焊接、塑料内容器装配、阀门及附件安装、气密性测试、托盘堆码等多个环节。早期,各工序节拍不一,物料周转路径长,效率低且容易出错,大量依赖人工衔接,劳动强度大、安全风险高。
而现在,每一台设备都能独立稳定运行,再通过传送带、自动翻转台、视觉定位系统将它们串联成一条完整的自动化生产线。这一转型并非一蹴而就,而是经历了从“单点突破”到“系统集成”的漫长攻坚。
坦率地说,在这段摸着石头过河的日子里,我们的产品质量、产品成本都不是最好的,肯定出现过这样那样的问题。所以,我特别想借此机会感谢我们的客户和合作伙伴一一是你们给了我们极大的包容和支持!没有这份信任,洁林走不到今天。
当然,付出是有回报的。设备自动化、智能化确实是发展的必然趋势,我们也实实在在尝到了红利。目前,我们的生产线用工人数降低 3 0 % ,生产效率提高了 2 0 % ,产能随之实现质的突破,产品品质稳定性得到大幅提升,同时,员工的劳动强度显著下降,人身安全也得到了更好的保障。未来,我们还会持续推进设备的改造升级,在这条路上走得更稳、更远。
5.面对国际同行成熟的专利体系壁垒,洁林在IBC产品上坚持大量原创结构设计、全配件自研自产。能否请您介绍这一自主创新路线所包含的具体创新设计?其背后的战略考量是什么?
IBC是德国企业发明并在全球推广使用的液体包装产品,它把传统包装从“简单盛装”提升到了“系统化物流解决方案”的高度,值得我们行业尊重,同时,也在不同的国家和地区、在产品的不同方面也都设置了严密的专利壁垒。
专利设计是企业技术创新与研发成果的重要体现,也是企业生存必须严防死守的底线和红线。我们不能越界,也绝不能简单模仿或跟随。要想在IBC
产品上有所突破,必须形成自已独立的技术思路和完整的知识产权体系,既能把握当下市场机遇,又能支撑企业的长期稳健发展。
正是在这一战略考量下,我们的技术人员结合多年塑料应用经验、产品普遍存在的缺陷以及客户的新要求,聚焦产品结构、功能件与制造工艺等关键环节,先后完成了支脚、焊接阀门、异型截面钢管等一系列专利设计。每一件专利背后,都是一次对现有方案的深度思考与突破。
就拿阀门焊接的创新来说,传统IBC容器中,阀门采用螺纹拧紧方式连接,这存在两个突出问题,一个是装配效率低,还有就是长期使用中易因震动或冷热交替出现松动、泄漏。我们依托自身多年在塑料管道生产和焊接工艺方面的深厚积累,大胆创新,将原来靠“拧”的配件,通过焊接形式衔接,焊接后的连接处强度与母材相当,彻底消除了螺纹连接带来的密封隐患。
可以说,我们的技术人员在专利壁垒高筑、可参考经验极少的情况下,能够取得这样的成果,同时沉淀了一整套设计规范、工艺参数和测试标准,对企业发展意义重大,对整个行业也是一次有力的推动。
6.对于IBC容器而言,清洗困难一直是客户最头疼的问题。洁林是如何通过产品设计与技术解决方案,帮助客户应对这些实际难题的?当前,欧盟《包装和包装废弃物法规》(PPWR)等国际法规对包装产品提出了严格的绿色要求——所有包装必须可重复使用、可回收。面对这一挑战,洁林在IBC产品的轻量化设计、回收利用体系、可回收材料应用等方面,有哪些应对出口市场绿色标准的解决方案与创新举措?
国家安全环保标准不断提高、企业环保责任日益加重、资源利用要求持续提升,同时国际法规也提出了极为严格的绿色要求,IBC产品本身回收处理难、清洗难度大、污水难处理、危废费用高的问题,使其应用在一定程度上受到限制。但“绿色环保”与“可持续”已经成为企业发展的必然趋势。
多年来,我们一直在积极努力。首先,从装备和工艺设计入手,实现源头减量。我们选用的吹塑设备配备径向壁厚控制装置,可实现更均衡的壁厚分配,保证最小壁厚大于 1 . 5 {mm } ,单只IBC塑料用量降低至14.5公斤,甚至更低。同时,标牌、塑料支脚采用符合标准的回用料生产。按每年数万只产量计算,累计可减少 5 % - 1 0 % 的材料消耗。我们认为,同样的产品少用料,就是最根本的减碳。
其次,提高IBC的循环使用次数,延长生命周期。我们的技术团队结合自产FFS 重载膜/袋的产品技术基础,经过近千次试验,成功研发出IBC循环清洁袋。该产品拥有多项专利设计,通过独特的排气、导流、抽液结构,实现安全灌装与简易抽液。使用时,将清洁袋预先装入IBC内容器,灌装物料完全由袋体承载;排空后直接更换新袋,IBC 内壁始终洁净如新。清洁袋的研发成功,使IBC 重复使用率提升3倍,清洗成本降低2/3,物料残留几乎为零,极大地推动了IBC产品的应用。同样的产品多次循环使用,同样是减碳。
7.当前IBC包装行业同质化竞争激烈,部分企业陷入低价内卷、低质扩张的不良循环。请问您如何看待国内制造业普遍存在的行业内卷现象?作为行业龙头企业,您认为应如何引领行业迈向高质量、可持续发展?
国内制造业尤其是塑料包装领域的“内卷”,本质上是产能阶段性过剩、技术壁垒偏低、客户采购过度依赖价格导向的综合结果。通过简单仿制产品外观、压缩用料、牺牲品控、低价抢占市场的方式,短期内或许能获得订单,但长期来看,产品可靠性下降、安全使用风险增加,导致行业内有能力、有精力做高质量、高附加值产品的企业越来越少,行业难以实现良性发展。
“内卷”是低层次竞争的必然产物,而打破内卷的唯一路径是向上竞争——比技术、比品质、比服务、比可持续发展能力。
作为行业一员,洁林始终坚守“让产品应用更安全、更高效、更集约”的使命,守住质量底线。我们将继续积极参与国家标准、行业标准的起草与修订,将安全要求、绿色指标写入标准。我们坚信,制造业的真正出路不在于比谁价格更低,而在于标准之上的坚持,在于为客户创造更多价值,能为行业高质量发展承担更多责任。
未来,我们愿与同行一起坚守规则、一起进步,共同推动行业健康持续发展。我们愿与我们的客户、供应商密切合作,成为最值得信赖的伙伴,共同创造,共享成长!
湿电子化学品用储存容器中可析出金属离子的测试与研究
⊚ 贾祺,徐晓元,郭子健,陈慧娟,韩蔚,关红艳,丁建军,郭中宝(中国国检测试控股集团股份有限公司)
摘要:通过电感耦合等离子体质谱法冷等离子体和常规模式测定电子级纯水中Na、Mg、Al、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、 Z { n } 等12种金属元素。通过冷等离子模式解决了氢化物对K、Ca、Fe等元素的质谱干扰问题,12种元素的加标回收率为 9 4 . 9 % ~ \ 1 0 9 . 0 % ,各元素工作曲线的相关系数均大于0.995,检出限均小于 0 . 1 ~ \mu { ~ g / L ~ } ,本方法可以满足G4级湿电子化学品储存容器可析出金属离子的评价要求。对玻璃、HDPE、PFA等不同材质的储存容器进行了可析出金属离子的测试,对比了不同清洗方式和储存介质之间的析出水平差异,测试结果表明不同材质的储存容器具有不同的迁移特征和析出水平。
关键词:湿电子化学品;容器;金属离子;半导体
Test and research on extractable metal ions from storage containers forwetelectronicchemicals
JIA Qi, XU Xiaoyuan, GUO Zijianu, CHEN Huijuan,HAN Wei, GUAN Hongyan,DING Jianjun\*, GUO Zhongbao (China Testing & Certification International Group Co.,Ltd.,)
Abstract:A method was developed to determine 12 metal elements (Na,Mg,Al, K, Ca, Cr,Mn,Fe,Co, Ni, Cu,Zn) in electronic-grade pure water using inductively coupled plasma massspectrometry (ICP-MS) in cold plasmaand conventional modes.Thecold plasma mode efectively resolved the massspectral interferences ofargon compounds on elements such as K,Ca,andFe.The spiked recoveriesof the12 elements ranged from 9 4 . 9 % to 1 0 9 . 0 % ,with correlation coeficients of working curves all { > } 0 . 9 9 5 and detection limits < 0 . 1 \ \mu \ { g / L } This method meets the evaluation requirements for extractable metal ions in storage containers for G4 wet electronic chemicals.Tests on extractable metal ions were conductedforstoragecontainers made of diferent materials (glas, HDPE,PFA,etc.),andthedifferences in extractionlevelsamongvariouscleaning methodsandstorage media were compared.Theresults show thatwet electronicchemical containers ofdiferent materials exhibitdistinct elemental characteristicsand extractionlevels.
Keywords: wet electronic chemicals; storage containers; metal ions; semiconductor
0前言
湿电子化学品是指在湿法刻蚀、清洗、显影、剥离等湿法工艺制程中使用的各种电子液体材料,主要分为通用湿电子化学品和功能性湿电子化学品,目前多应用在显示面板、光伏和集成电路等泛半导体领域[1]。随着近年来半导体和显示面板的产能转移,国内晶圆厂数量迅速增长,高世代面板生产线大量投产,以及光伏新增装机量逐年升高,下游厂商对湿电子化学品的需求大大增加。随着AI、云计算等新兴技术对算力和芯片需求叠加先进制程的发展,集成电路领域也对湿电子化学品需求量和等级提出更高要求;显示面板领域,有机发光二极管OLED、高世代线技术趋于成熟,推动湿电子化学品需求总量上升、结构升级,对湿电子化学品纯度和洁净度提出了更高的要求。
湿电子化学品的纯度和洁净度对电子元器件的成品率和可靠性有十分重要的影响。国际半导体设备和材料协会将湿电子化学品的洁净度和纯度分为G1\~G5五个等级,成为区分不同级别湿电子化学品的主要标准[2。对于湿电子化学品的生产厂家,可以通过蒸馏、过滤或离子交换的方法将其中的金属离子降低至 { 1 0 } ^ { - 9 } 甚至 { 1 0 } ^ { - 1 2 } 级。但当检验合格的湿电子化学品在灌装、储存、运输过程中,储存容器中的金属离子可能会析出迁移至化学品中,往往导致其到达下游使用厂家时难以保证与生产标准一致的洁净度。所以,十分有必要对湿电子化学品的储存容器进行金属离子析出量的评价,从而根据化学品的性质和洁净度要求选择适宜的储存容器[3]。
本研究通过使用电感耦合等离子体质谱法测定湿电子化学品用储存容器中可析出的Na、Mg、Al等12种重点关注金属离子,分别采用电子级纯水、硝酸溶液作为浸提液,以湿电子化学领域常用的玻璃瓶、高密度聚乙烯瓶(HDPE)、全氟烷氧基聚合物树脂瓶(PFA)等不同材质的容器为研究对象,通过标准加入法实现了超痕量元素的准确检测,使用冷等离子体模式消除了氩气电离带来的质谱干扰问题,并保证了常见碱金属离子测试的灵敏度,可以满足G4级湿电子化学品金属离子含量 ( < 0 . 1 \ \mu \ { g / L } ) 的测试要求[4]。同时对比测试了玻璃、HDPE、PFA等不同材质的储存容器的可析出金属离子水平,结果表明不同材质的容器具有不同的迁移特征和析出水平,可以满足不同洁净度湿电子化学品的储存要求。
1实验
1.1实验原料及仪器
仪器设备:电感耦合等离子体质谱仪(ICPMS-7900#200,安捷伦科技(中国)有限公司);电子天平(XSR105DU,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司);超净工作台;玻璃试剂瓶、HDPE 试剂瓶、PFA试剂瓶(市售)。
硝酸基体29种元素混合溶液标准物质:GBW(E)082429,中国计量科学研究院;
硝酸:G4级,上海傲班科技有限公司;
硝酸:BV-Ⅲ级,北京化学试剂研究所有限责任公司;
浸提液A:电子级纯水(UPW),Milli-Q型纯水机自制,符合EW-1电子级水的要求[5];
浸提液B: 3 % { ( v / v ) } 硝酸,用G4级硝酸和电子级纯水配制。
1.2实验过程
1.2.1样品前处理
本研究中的容器均来自市售的电子级试剂存储容器,清洗和灌装过程均在符合ISO5级的洁净环境中进行。试验前将原容器中溶剂清空,使用甲醇和纯水清洗以去除原容器内溶质。向容器内注入电子级纯水,静置2分钟后震荡数次排出,重复三次进行预清洗。向不同材质的容器注满用电子级纯水稀释的 5 % 硝酸(BV-Ⅲ级)进行酸洗预浸处理,储存一周后用纯水彻底冲洗,再次重复预清洗操作后,在百级洁净环境下重新注满浸提液,在 ( 2 3 ± 1 ) ℃下存储21天后取浸提液进行测试。
1.2.2仪器工作条件
仪器配置如下:载气为氩气,s透镜, 1 . 5 {mm } 石英同心雾化器,自吸式进样,PFA进样管, ( 0 . 2 5 {mm } ) ,石英矩管 ( 1 . 5 {mm } ) 。
冷等离子模式条件如下:雾化气流速 0 . 7 { L } / { m i n } ,补偿气流速 0 . 7 5 { L } / { m i n } ,雾化室冷却温度2℃,采样深度 1 8 {mm } ,提取电压-120V,射频功率600W。
常规等离子体模式条件如下:雾化气流速0.9L/min,雾化室冷却温度2℃,采样深度 8 {mm } ,射频功率1500W。
1.2.3试验方法
标准溶液配制和仪器测试均在符合ISO5级 ^ { [ 6 ] } 的
洁净环境中进行。
使用洁净的PFA容量瓶和分析天平配制不同质量浓度的系列标准溶液。取多元素混合标准溶液置于PFA容量瓶中稀释至浓度为 5 0 ~ \mu { ~ g / L ~ } 。并取 0 . 1 { m L } ,0 . 2 5 { m L } 、 0 . 5 { m L } 、1.0mL、 { 5 . 0 } { m L } 上述混合标准溶液置于5个PFA容量瓶中,用待测纯水样品稀释配制成浓度分别为 0 . 1 ~ { \mu } ~ { { g / L } } * \ 0 . 2 5 ~ { \mu } ~ { { g / L } } * \ 0 . 5 ~ { \mu } ~ { { g / L } } * \ 1 . 0 ~ { \mu } ~ { { g / L } } * (204号5 . 0 ~ \mu \ { g / L } 混合标准溶液系列,采用标准加入法测试并绘制工作曲线,以X轴截距计算纯水中金属杂质的含量。
PFA容器中浸提液以标准加入法进行测试,其他容器中浸提液通过将标准加入法工作曲线转化为外标曲线进行测试。使用调谐液对ICP-MS自吸进样系统进行强度和稳定性测定,保证 ^ { 7 } { L i } 和 ^ { 6 0 } { C o } 的背景强度达到稳定状态( 3 { m i n } 内cps 值基本保持不变)[]。
2结果与讨论
2.1等离子模式对质谱干扰的影响
电感耦合等离子体质谱仪是通过对雾化气进行高压电离后,待测离子等离子化后通过四极杆质谱检测器进行测试。氩气在1500W的射频功率下,会导致氩化物离子的背景偏高,对超痕量水平的K、Ca等元素产生干扰,难以用常规模式进行准确测试。在纯水中超痕量元素的检测中,可以通过优化RF功率,避免氩化物离子对待测离子的干扰。本研究通过增加矩管中心管气流速(载气加补偿气流速为1.5L/min),采用更大的采样深度 1 8 {mm } ,选择低温等离子体模式(射频功率600W)等方式对纯水中以Na、{ \Delta { M g } } 等为代表的碱金属元素进行测试。
| 射频功率 | 响应信号/cps | |
| 元素600W | 1500W | |
| 39K | 1670 | 5998 |
| 4Ca | 2764 | 17478 |
| 56Fe | 356 | 26647 |
| 253 | 470 | 2356 |
表1数据表明,保持相同的进样提升速度,在冷等离子模式下 ^ { 3 9 } { K } * , ^ { 4 0 } { C a } 、 ^ { 5 6 } { F e } 的背景响应信号远小于常规的热等离子体模式(1500W)。这是由于Ar电离能为15.76eV,使用600W的冷等离子体模式会大幅降低Ar、ArH、ArO等氩化物离子的生成,从而排除了氩化物离子对 ^ { 3 9 } { K } , ^ { 4 0 } { C a } 和 ^ { 5 6 } { F e } 的干扰,冷等离子体模式适用于纯度高且基体简单的样品的痕量分析。Zn元素因本身电离能限制,采用常规等离子体模式测试。
2.2方法检出限和回收试验
按照1.2中试验方法,以各元素的浓度为横坐标,响应信号(cps)为纵坐标,绘制工作曲线,所得各元素的工作曲线和相关系数见表2。将纯水重复进样11次,以测试结果的三倍标准偏差(3S/K)计算各元素的方法检出限 \left( { D L } \right) ^ { \left[ 8 \right] } ,以纯水中各元素浓度为背景等效浓度 (BEC)。在装有纯水的PFA瓶内加入已知浓度的混合标准工作溶液,在上述试验方法下对溶液中各金属离子浓度进行测定,并计算加标回收率,测定结果见表2。
结果表明,各元素的回收率为 9 4 . 9 % ~ \ 1 0 9 . 0 % 各元素工作曲线在 0 . 1 \ \mu \ { g / L } ~ 5 \ \mu \ { g / L } 范围内的相关系数均大于0.995,各元素检出限均小于 0 . 1 ~ \mu { ~ g / L ~ } 本方法可用于分析储存容器浸提液中金属离子迁移量低于 0 . 1 ~ \mu { ~ g / L ~ } 的样品,可以满足G4及以上级别湿电子化学品储存容器可析出金属离子的评价要求。
2.3不同储存容器的析出试验
本文对HDPE瓶分别采用了稀硝酸浸洗和纯水浸洗两种处理方式。在相同的浸提液和储存条件下,稀硝酸浸洗和纯水浸洗处理的容器中检测到的金属离子偏差较大,表明经过稀硝酸的预浸洗可以有效降低瓶内的可析出金属离子。HDPE瓶中主要析出离子为Ca、Na、Mg、Al和 Z { n } ,测试结果见图1。其中 { C a } 离子析出量为 0 . 8 1 ~ \mu { ~ g / L ~ } ,Na 离子析出量为 0 . 5 6 ~ \mu { ~ g / L ~ } ,表明该HDPE瓶可以用于G3级别 ( < 1 \ \mu \ { g / L } ) 纯水和稀酸的储存。而纯水浸洗的HDPE瓶在储存纯水后仅能满足 { G } 2 ( < 1 0 \mu \ { g / L } ) 化学品的储存要求。从控制金属离子的角度来看,对于G3级别的化学品,经硝酸浸洗的HDPE瓶可以有效替代PFA,做为常规储存容器。同时,经硝酸浸洗的HDPE瓶也可以满足ArF 光刻胶对于金属离子析出的储存要求[9。
本文分别在不同材质的储存容器中注入浸提液A(电子级纯水)和浸提液B( 3 % 浓度的硝酸溶液),经21天储存后金属离子析出量的测试结果见表3。测试结果表明,对于同一材质的容器,纯水和硝酸溶液浸出的金属离子含量相当,降低储存介质的 { \Delta p H } 后不会从容器中额外浸出金属离子。其中PFA容器瓶21天内向纯水和稀硝酸中迁移离子均小于 0 . 1 ~ \mu { ~ g / L ~ } ,可以作为半导体领域G4级化学品的储存容器或容器内衬材料。
| 质量数/元素 | 工作曲线 | 相关系数/R | 检出限/(μg/L) | BEC/(μg/L) | 回收率/% |
| 23Na | Y=15862.89x+2356.93 | 0.9998 | 0.057 | 0.149 | 109.0 |
| 24Mg | Y=7225.92x+2060.23 | 0.9997 | 0.053 | 0.285 | 103.1 |
| 27Al | Y=3913.96x+390.02 | 0.9996 | 0.008 | 0.099 | 95.6 |
| 39K | Y=8811.80x+1946.86 | 0.9994 | 0.065 | 0.221 | 98.3 |
| 40Ca | Y=2776.74x+890.06 | 0.9993 | 0.075 | 0.321 | 94.9 |
| 52Cr | Y=2662.60x+63.33 | 0.9998 | 0.039 | 0.023 | 102.3 |
| 55Mn | Y=6171.29x+123.34 | 0.9999 | 0.012 | 0.020 | 97.9 |
| 56Fe | Y=3088.28x+293.35 | 0.9991 | 0.012 | 0.011 | 104.5 |
| 59Co | Y=2938.81x+100.00 | 0.9998 | 0.021 | 0.034 | 98.9 |
| Ni | Y=1819.96x+93.33 | 0.9994 | 0.041 | 0.051 | 96.1 |
| 6Cu | Y=1580.99x+43.31 | 0.9995 | 0.067 | 0.027 | 95.3 |
| 66Zn | Y=40768.7x+7460.67 | 0.9993 | 0.087 | 0.183 | 101.4 |
| 材质 | PFA | HDPE | 棕色玻璃A | 棕色玻璃B | ||||
| 浸提液 | UPW | 硝酸 | UPW | 硝酸 | UPW | 硝酸 | UPW | 硝酸 |
| 23Na | 0.56 | 0.67 | 0.72 | 0.82 | 5.93 | 6.36 | ||
| 24 Mg | 0.16 | 0.28 | 0.17 | 0.19 | ||||
| 27Al | 0.21 | 0.19 | ||||||
| 39K | 0.23 | 0.21 | 0.69 | 0.72 | ||||
| 40Ca | 0.81 | 0.89 | 0.35 | 0.37 | ||||
| 5² Cr | ||||||||
| 55Mn | ||||||||
| 56Fe | ||||||||
| 59Co | ||||||||
| Ni | ||||||||
| 6Cu | ||||||||
| 66 Zn | 0.54 | 0.46 | ||||||
玻璃试剂瓶A在经过浸提后,Na、K、Ca等离子的析出水平在 0 . 1 ~ \mu { ~ g / L ~ } 以上,其余离子析出量均低于 0 . 1 ~ \mu { g / L } ,表明其可以用于G3级化学品的储存。
玻璃试剂瓶 B在经浸提后,Na 的析出量高达 6 . 3 6 ~ \mu { ~ g / ~ } L,其余金属离子的析出水平也明显高于玻璃瓶A,表明不同来源的玻璃瓶金属离子析出水平差异较大。这主要是因为不同厂商的玻璃瓶主要成分和脱碱工艺存在差异[1],水分子对玻璃硅氧骨架的侵蚀叠加氢离子与碱金属的交换过程,导致钠离子的析出最为明显。但在湿电子化学品行业,玻璃试剂瓶更常用于某些高纯酸或有机试剂的存储,因此对于G4级甚至更高级别化学品的储存,对玻璃试剂瓶的生产厂家提出了更高的生产制造要求和脱碱工艺要求。
本研究未考察容器中颗粒物迁移情况,仅能证明该类容器金属离子杂质析出可以满足相应洁净度等级的化学品的要求,对于不同容器颗粒物的析出水平,尚待研究。
3结论
本文分别采用电子级纯水和G4级高纯硝酸作为浸提液,对不同材质的储存容器进行了浸提试验,并采用冷等离子体模式用于受干扰元素的痕量测定,方法可用于分析杂质元素含量低于 0 . 1 ~ \mu { ~ g / L ~ } 的样品,满足先进制程的质量要求;金属离子析出结果表明,PFA材质的容器可以用于G4甚至更高要求的电子化学品的储存,HDPE瓶可以用于G3级化学品的储存容器;通过硝酸预浸洗的方式,可以大幅降低可析出金属离子水平,满足更高等级电子化学品的储存要求;玻璃试剂瓶受其本身材质和脱碱工艺影响,不同玻璃瓶之间的金属离子析出水平差异较大,但通过工艺改进和产业升级,凭借其成本和耐腐蚀的优势,玻璃储存瓶在G3、G4等高洁净度要求的湿电子化学品领域具有广阔的应用前景。
参考文献
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HDPE中空制品成型工艺缺陷形成机理及控制方法研究
⊚ 解旭霞」,齐麟²,徐伟凯²,牟萌萌(1.青岛普瑞森医药科技有限公司;2.山东齐都药业有限公司)
摘要:包装行业普遍存在成型缺陷导致泄漏、微粒污染等各类风险,高密度聚乙烯(HDPE)吹塑或注吹成型工艺中仍存在壁厚不均、表面缺陷、机械性能不足等典型缺陷,这些缺陷对产品关键质量属性产生了一定程度的影响。因此,文章从力学强度、阻隔性等方面对工艺的影响机制展开研究。
关键词:高密度聚乙烯;中空制品;成型缺陷;控制方法;工艺优化
Research on the Formation Mechanism and Control Method of Defects in the Molding Process of HDPE Hollow Products
XIE Xuxia, QI Lin, XU Weikai, MOU Mengmeng
Abstract: In the packaging industry, there are various risks such as leakage and particulate pollution caused by molding defects,and tere are still typical defectssuch as uneven wallthickness,surface defects,and insuffcient mechanical properties in the high-density polyethylene blow molding or injection blowing molding process, which have a certain degree of impact on the key quality atributes of the product.
Keywords: microbe; composite material molding; high-density polyethylene
1行业背景
期等核心功能[1,是医疗器械全生命周期管理的关键质量载体。包装破损导致感染会使制造商或医院产生高额的经济损失,因此必须高度重视包装和灭菌工作,严格遵守相关操作规程,以降低或避免因包装不合格造成的损失。
1.1重要作用
作为医疗产品安全的守护屏障,包装材料直接接触器械或药品,承担无菌屏障、物理防护、延长保质
作为产业升级的驱动要素,医疗器械的发展推动包装材料向高阻隔、功能性、智能化升级,实现材料
创新与医疗技术进步双向赋能、互利共赢。
1.2市场规模与竞争格局
2023年,全球产业数据显示,医药包装材料市场规模高达218亿美元,主要区域集中在北美和亚太地区,其中北美地区占比 3 9 % ,亚太增速最快,主要竞争焦点集中于巴斯夫、安姆科和威高集团等企业。
除激烈的国际市场竞争外,本土化挑战亦相当严峻:一是材料“卡脖子”问题。医疗级聚烯烃树脂进口依赖度 { > } 6 0 % ^ { ( 2 ] } ,市场主要由陶氏化学、利安德巴塞尔为主导。二是工艺差距。共挤吹塑设备精度不足导致阻隔层厚度波动,国内精度差为 ± 5 % ,国际精度差为 ± 1 . 5 % ^ { [ 3 ] } 。
目前行业内普遍存在成型缺陷导致泄漏、微粒污染等医疗风险,HDPE吹塑或注吹成型工艺中仍存在壁厚不均、表面缺陷、机械性能不足等典型缺陷,这些缺陷对产品关键质量属性产生了一定程度的影响。因此,文章从力学强度、阻隔性等方面对工艺的影响机制开展研究,设计相关试验,旨在减少或规避典型缺陷,进一步实践“质量源于设计”理念[4,填补医疗级HDPE工艺缺陷系统性研究的空白[5,为ISO13485质量管理体系提供技术支撑。
2试验设计与方法
2.1试验目标
通过对HDPE产品进行批量检验,发现该材料在中空成型过程中经常出现壁厚不均、表面缺陷、机械性能不足等主要缺陷。为此,研究设计试验,探究这些缺陷的形成机理,确定关键工艺参数对缺陷的影响规律,进而提出优化工艺参数及模具设计的控制方法。
2.2试验设计框架
采用多因素正交试验法结合单因素验证试验[,系统研究工艺参数与缺陷的关联性(见表1)。
车间制桶组共进行27次试验(见表2),并在每组试验中记录壁厚标准差、表面缺陷评级、拉伸强度等关键质量指标,通过极差分析,计算4个因素在不同水平下的均值,从而确定最优水平组合。
| 试验 序号 | 熔体温度 /℃ | 吹气压力 /MPa | 冷却时间 /s | 排气孔数量/ 个 |
| 1 | 180 | 0.5 | 20 | 4 |
| 2 | 180 | 0.8 | 30 | 8 |
| 3 | 180 | 1.1 | 40 | 12 |
| 4 | 200 | 0.5 | 30 | 12 |
| ..... | ..... | ... | ... | .. |
| 27 | 220 | 1.1 | 40 | 12 |
2.3缺陷形成机理分析
2.3.1材料特性与缺陷的关联
(1)分子链行为分析:通过差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射(XRD)方法研究HDPE在成型过程中的结晶动力学,分析结晶度、晶粒尺寸与制品收缩、翘曲等缺陷的关系[]。
(2)流变学特性研究:利用毛细管流变仪测试HDPE在不同温度和剪切速率下的黏弹性行为,结合黏度-温度曲线揭示熔体破裂、熔垂等流动缺陷的机理。
2.3.2工艺参数对缺陷的敏感性分析
(1)关键参数筛选:采用正交试验或田口方法
| 类别 | 加工参数/模具设计参数/材料特性 | 水平1 | 水平2 | 水平3 |
| 加工参数 | 熔体温度/℃ | 180 | 200 | 220 |
| 吹气压力/MPa | 0.5 | 0.8 | 1.1 | |
| 冷却时间/s | 20 | 30 | 40 | |
| 模具设计参数 | 排气孔数量/个 | 4 | 8 | 12 |
| 型腔表面粗糙度/μm | 0.8 | 1.2 | 1.6 | |
| 材料特性 | 熔体流动速率 (g/10min) | 5 | 7.5 | 10 |
确定影响缺陷的主次因素(如熔体温度、模具温度、吹气压力、冷却时间等),并通过方差分析(ANOVA)量化各参数的贡献度[8。
(2)动态过程监测:通过红外热像仪监测模具温度分布,结合压力传感器实时采集吹塑过程中的熔体压力变化,定位壁厚不均或破裂的临界条件。
2.3.3微观缺陷的跨尺度表征
(1)微观结构观测:利用扫描电镜(SEM)观察缺陷区域的微观形貌(如气泡、裂纹、分层等),结合能谱分析(EDS)检测杂质或降解产物的成分,揭示缺陷起源。
(2)分子链取向分析:通过双折射或拉曼光谱分析分子链在成型过程中的取向分布,解释各向异性收缩导致的变形问题[9]。
2.4数值模拟与理论建模
2.4.1多物理场耦合仿真
(1)成型过程模拟:使用有限元软件(如ANSYS、Abaqus)建立吹塑成型的三维瞬态模型,模拟熔体流动、吹胀变形、冷却固化全过程,预测壁厚分布和残余应力。
(2)缺陷预测模型:基于机器学习构建缺陷预测模型,输入工艺参数和材料数据,输出缺陷出现概率及类型,实现智能预警。
2.4.2力学性能与寿命预测
建立含缺陷的HDPE桶有限元模型(如含气泡或裂纹),模拟其受压(如跌落、堆码)时的应力集中效应,量化缺陷尺寸与承载能力的关联。
2.5验证试验
开展参数优化验证工作,选取正交试验得出的最佳参数组合(熔体温度200℃、吹气压力0.8MPa、冷却时间30s)[10,重复5次试验,通过对比分析优化前后缺陷率、机械性能差异,验证控制方法的有效性。
2.6缺陷控制方法的创新研究
2.6.1工艺优化策略
通过参数动态调控、模具设计改进等方式进行工艺优化。开发闭环控制系统,通过PID算法实时调整吹气压力和冷却时间,结合在线监测数据实现自适应优化。采用变模温技术(如随形冷却水道)改善温度均匀性。优化型坏控制程序(如轴向壁厚编程)以减少材料浪费。
2.6.2材料改性增强
通过添加功能助剂与采用回收料复配工艺两种方式改善材料性状。引入纳米黏土、成核剂或弹性体以提升HDPE的熔体强度和抗冲击性,抑制裂纹扩展。研究再生HDPE与新料的比例对制品性能的影响,优化共混工艺以降低收缩和翘曲。
2.6.3智能化生产集成
通过引进数字孪生与缺陷在线检测技术构建虚拟产线模型[],通过实时数据交互优化工艺窗口,减少试模次数。采用机器视觉 (如深度学习图像识别)或声发射技术实现对缺陷产品的实时分拣与分类。
2.7研究结论
试验发现,HDPE中空制品常见的缺陷主要包括壁厚不均、表面缺陷及耐环境应力开裂性能差等,这些缺陷的形成与原料性能、模具设计、挤出工艺参数以及吹塑工艺参数等多方面因素有关。
具体来说,壁厚不均匀主要由模具设计不合理、机头与口模的间隙调整不当导致[2;表面缺陷的形成与原料污染、模具磨损及挤出工艺选择不当密切相关;而耐环境应力开裂性能差主要由原料牌号选用不当、模具设计存在应力集中点及成型温度不当造成。
针对上述缺陷,建议采用以下控制方法进行质量改进:优化原料预处理工艺,提高原料混合均匀性;改进模具设计,确保模具结构合理、冷却均匀;精确控制挤出和吹塑工艺参数(如挤出速度、吹胀比、模具温度);加强模具维护和保养,避免模具磨损和污染;选用性能优异的HDPE原料[12],提高制品的耐环境应力开裂性能。
3结语
通过对HDPE成型工艺的深入研究,分析了成型过程中可能产生的缺陷及其形成机理,并提出了相应的控制方法。
该研究为医疗器械HDPE制品的规模化生产提供了理论依据和工艺优化方案,缺陷率从行业平均的 5 % 降至 1 . 2 % ,产品符合ISO13485医疗器械质量标准,尤其适用于无菌包装桶等高要求领域。研究通过实施上述控制方法,在HDPE实际生产过程中成功降低了缺陷率,提高了产品的质量和稳定性,同时为HDPE中空制品的成型工艺优化提供了理论指导和实践支持,对推动行业发展具有重要意义。未来,研究将从HDPE医用制品“缺陷预防-过程控制-终端检测”[13]三位一体控制体系,以及生物可降解HDPE复合材料成型工艺等方向展开,以期进一步提
升 HDPE 的制造工艺。
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Gentlebrand推出全新纯净水瓶轻量化方法
Gentlebrand 推出全新 Minera SmartWeighting纯净水瓶。该公司旨在证明饮料行业可以在不牺牲性能、外观美感或品牌定位的前提下实现轻量化。
该公司表示,SmartWeighting的设计与开发方法,重点在于优化材料在瓶身结构中的分布与表现形式,而不仅仅是单纯减少材料重量。该方法的提出,是为了解决轻量化瓶体常与低成本产品相关联的问题一一这使得饮料生产商在追求轻量化的同时,往往难以避免产品质量的感知降低影响。
Minera纯净水瓶是Gentlebrand与工程合作伙伴Competek联合开发的成果,后者为该项目的技术实现与工业化生产提供了支持。双方的目标是在确保生产全过程(包括吹瓶、灌装、运输和储存)中的强度与稳定性的前提下,实现容器重量的最优化。
Gentlebrand还指出,该包装采用UPM生物化学所提供的 1 0 0 % 生物基PET材料制造,标签则使用了UPM胶粘材料的Vanish消费后再生塑料薄膜,实现“无标签外观”。这种设计不仅提升了产品的质感与视觉档次,也进一步促进了材
料减量与可回收性。
据称,该瓶身设计在“简洁、极简”的视觉区域与功能性结构之间交替布局,后者以隐蔽方式增强瓶体强度。瓶口部分的设计减少了多余材料的使用,同时提升了握持手感与用户体验。整个开发过程还得到了来自全球饮料供应链各环节国际合作伙伴的协作支持,以确保其具备良好的工业化兼容性。
200升塑料桶的细微差别:为何桶身轮廓比你想象的更重要
⊚ 文 / 毛瑟包装译 / 中国塑协中空制品专委会
蓝色200升塑料桶作为工业包装领域的主力军,已有超过五十年的历史。其起源可追溯至20世纪50至60年代,当时HDPE等现代塑料开始具备商业应用价值,首款60升塑料桶应运而生,取代了装在笨重木箱中的玻璃罐。
不久之后,如今人们熟悉的200升塑料桶应运而生,并迅速成为全球液体物料运输和物流领域的通用标准。1967年,毛瑟包装解决方案进入市场,推动了塑料桶技术的发展,并塑造了诸多沿用至今的结构创新。
为什么传统200升桶都是蓝色的?
多年来,蓝色200升塑料桶在全球各行业和地区都成为一眼可辨的标志。关于蓝色成为默认颜色的原因有多种说法,但一个常见的解释是基于性能:蓝色颜料有助于吸收和散射紫外线,减少阳光穿透,保护塑料免受降解。
无论其起源如何,蓝色已演变成耐用性和可靠性的视觉代名词。
不同应用场景,不同桶型设计
尽管大多数工业桶远看相似,但它们的设计结构
因用途不同而各异。我们经常听到的一个问题是“L1、L2 和ISO闭口桶之间有什么区别?”
理解不同的桶型
L1和L2中的"L"代表"L环",这是一种桶体上的结构特征,可增强桶的结构完整性。
1.L1桶型
L1桶型在桶顶部设有一个L环。该设计为广泛的联合国(UN)认证及非认证应用提供了可靠的性能。它仍然是众多应用中最常见的选择。
主要特点:
·桶顶部有一个L环
·110升至200升多种规格
·桶身上的滚压环提供结构强度和完整性
·UN认证
2.L2桶型
L2 桶型在L1设计基础上,于桶底部增加了一个L环。第二个环显著提升了容器的整体强度和稳定性。随着工业环境要求日益严苛,L2桶型提供了更强的抗冲击能力和稳定性。
主要特点:
·桶顶和桶底均设有L环·更高的强度和结构稳定性·桶身上带有滚压环·200升容量
3.ISO 桶型
ISO 桶型是专为全球物流(尤其是国际和海外运输)而设计的。其直壁式设计可优化海运集装箱内的空间利用,从而最大限度地提高装载效率。
主要特点:
·专为运输集装箱和出口应用而设计
·直壁式结构,无滚压环
·针对海运空间利用率进行优化
·根据配置不同,可提供更高的UN性能等级
对于大宗出口商而言,转向ISO 桶型不仅仅是一种包装选择,更是一种有效装载优化策略,有助于降低全球供应链的碳足迹和运输成本。
设计有目的,经验有保障
选择合适的塑料桶不仅仅是考虑尺寸或外观,还需要了解桶的使用方式和环境。优先考虑的是国内仓库的垂直堆码,还是40英尺出口集装箱的装载密度?
通过了解L1、L2和ISO 桶型之间的差异,企业可以选择更符合其供应链需求的包装,从而确保在每一个环节都能获得保护、效率和安心。
台湾启动推出PET沐浴露瓶循环行动
近日,远东新世纪宣布与生活品牌茶籽堂、社会创新企业FNG及台湾省5大知名旅宿业者跨界结盟,共同启动再生PET循环行动。本次合作致力于打造最短循环路径,3年内促使12万只洗沐露瓶进入完整的再生流程。
最新研究指出,台湾省PET回收率虽高达9 7 % ,但真正进入循环再利用体系的比例却不到3成。为突破美妆保养产业长期面临回收流向不透明、难以形成稳定再生体系的困境,远东新世纪导入了具备美国FDA及欧盟EFSA双重认证的食品级再生PET核心技术。通过这项技术,协助客户从单纯的回收升级为真正的循环,落实「原料到原料」的升级再造模式。
该项目首度将回收网络延伸至高人流的旅宿领域。溪头福华渡假饭店、高雄福华大饭店、澎湖澎澄饭店、知本老爷饭店与HOMEHotel等5家指标性旅宿业者率先响应。远东新世纪期望透过跨产业的紧密合作,将永续行动融入消费者的日常体验中,让资源不只是被降级使用或焚烧,而是以崭新的面貌重返生活。
树脂干燥:在众目睽睽之下隐匿 的能耗“巨兽'
⊚ 文 / 玛丽亚·巴尔加斯《塑料工程》译 / 中国塑协中空制品专委会
前言:树脂干燥是塑料加工过程中主要的能耗环节之一。了解如何优化露点、气流和停留时间,可降低成本并提高熔体稳定性。
集中式树脂干燥设备塑料制品生产流程中的一环,其用途是在后续加工步骤之前对树脂树脂颗粒进行预处理。(图片来源:Vismec)
树脂干燥是注塑、挤出和吹塑工艺的前置环节,通常作为连续运行的公用工程系统运行,存在参数管控不严格且工序归属不清的问题。这种运行特征会因加热器、风机和干燥剂再生热输入而产生持续的高电力需求。干燥还起到材料状态调节作用,在螺杆中熔融和均质化之前设定保障树脂的含水率。对于吸湿性聚合物而言,满足含水率直接决定了熔体稳定性、表面质量以及力学性能的波动范围。
含水率与传质约束
吸湿性树脂会将水分吸收到聚合物内部,因此干注塑件表面的银纹通常是由于注射过程中水分或其他挥发性物质挥发成气体造成的。(图片来源:Elastron)
燥过程必须驱动树脂颗粒内部的水分脱附,而非表面蒸发。当残留水分超过规格要求时,工艺中会出现银纹、气孔、雾斑、尺寸偏差和性能波动等问题。PET是体现传质约束的典型案例:残留水分会在熔融条件下加速水解链断裂,从而降低分子量和特性黏度,并导致熔体黏度及制品性能发生变化。因此,许多PET工艺流程的目标含水率通常在数十ppm 范围内,且成型前树脂颗粒的含水率需接近 < 3 0 { p p m } 。
干燥过程遵循多孔固定床(料床)中的耦合传热与传质机制。内部扩散控制着树脂颗粒的水分迁移,而外部对流则控制蒸汽通过料床的去除。关键控制变量包括露点(绝对湿度)、气流、停留时间和轴向温度分布。仅靠提高温度很少能达到所需的含水率。
露点是控制干燥系统的关键
露点量化了干燥空气中的水蒸气分压,从而反映其携湿能力。低露点维持了聚合物与气相之间较高的化学势(蒸汽压)驱动力,促进脱附并向树脂树脂颗粒表面净扩散。当露点升高时,即使温度保持不变,该驱动力也会下降,干燥效果随之减缓。
一个稳定的干燥程序应将露点视为主要控制变量和诊断信号。其趋势应在不同班次和环境湿度变化下保持稳定。露点的上升或波动表明系统性能下降,通常源于干燥剂负载、热再生不平衡、气流分布不均或空气渗入。常见的根本原因包括热再生不足、热再生时序错误、过滤系统堵塞以及料床周围的旁路泄漏。
热再生和过量气流是主要能耗因素
转轮式干燥系统示意图,展示了闭环工艺空气回路以及用于恢复干燥剂性能的独立热再生回路。图片来源:康艾尔集团
干燥机的能耗需求不仅限于工艺空气的显热加热。干燥机热再生会产能能耗,因为系统要加热吹扫空气并从干燥剂中脱除吸附的水分。热再生能耗会因空气渗入和泄漏导致的含水率增加、热再生频率过高以及热再生控制不稳定而上升。因此,节能取决于热再生设定点、循环时序和维护规范,而不仅仅是工艺空气温度。
气流是第二大能耗。风机功率随体积流量以及过滤器、管道、阀门和树脂颗粒料床的总压降而上升。高气流还会增加热能耗,因为它提高了需要加热的质量流量。许多工厂出于安全考虑会供给过量气流,一旦树脂颗粒水分开始扩散,过量的气流只会徒增能耗却无法进一步降低树脂含水率。技术实践是根据树脂的吸湿性、料斗和料床几何形状、树脂颗粒堆积密度和产量来设定气流,然后将这些数值标准化并写入设置文档。
注意高产量期间树脂停留时间的骤减
干燥过程与时间密切相关。当产量增加时,料斗内树脂颗粒停留时间缩短。系统虽能维持露点和温度,但树脂颗粒离开料斗时仍可能超出含水率,这是因为树脂颗粒内部的水分扩散和脱附动力学过程尚未完成。这种限制通常表现为高峰产量期间和重启后的水分驱动型缺陷,此时物料交换和瞬态料层条件放大了波动性。单纯提高温度几乎不能解决根本原因。要确保工艺稳定性,必须通过料斗容量、缓冲料仓、分级干燥或与干燥机能力相匹配的调度规则来保障最小停留时间。
一个实用的控制指标是基于料斗工作容积和质量流量计算的停留时间。该值必须高于在特定树脂牌号和树脂颗粒几何形状所需的最小值。一旦停留时间低于阈值,即使干燥机界面报告空气条件正常,树脂颗粒的含水率也会偏高,工艺随之失稳。
通过测量实现闭环控制
空气状态指示器无法直接量化树脂颗粒含水率。因此,一套完善的控制方案应包括对关键吸湿性树脂进行实时含水率测量,并在启动、材料转换、长时间停机后以及干燥回路干预后进行取样。该方案减少了对显示值的依赖,并强化了根本原因隔离。含水率测量结果还能促进能耗优化。稳定的露点、可控的气流和低空气渗入可在降低温度或降低体积流量的情况下维持含水率,从而降低热能耗和风机能耗,而不会增加失稳风险。
树脂干燥很少引起关注,但它却决定着公用设施能耗和熔体稳定性。技术策略优先考虑露点稳定性、热再生控制、气流合理化、系统密封性和停留时间保护。这些控制措施可以同时降低能耗和废品率,因为它们作用于决定除湿速率传质约束。
壳模冷却技术对吹塑托盘成型周期及质量稳定性的影响机制研究
{ \bigcirc } 陆建国,钱伟(宁波金戈智能装备有限公司)
摘要:探讨了壳模冷却技术在吹塑托盘制造过程中的应用效果及影响机制。采用对比实验和数值模拟方法,研究了壳模冷却技术对吹塑托盘成型周期及质量稳定性的影响机制。设计传统水道冷却与壳模冷却的对比实验,通过红外热成像系统监测温度场分布,采用测量设备评估产品质量。实验数据表明,壳模冷却技术在缩短成型周期、提高温度均匀性、改善产品质量方面效果显著。基于实验数据建立热传递数学模型和产品质量预测模型,通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟验证了理论分析的准确性,揭示了壳模冷却技术提升成型效率和产品质量的内在机理。工业应用验证表明,该技术在生产效率、改善产品质量、降低制造成本方面具有显著效果,为吹塑托盘制造提供了高效可靠的冷却解决方案。
关键词:壳模冷却;吹塑托盘;成型周期;热传递效率;质量稳定性
The Influence Mechanism of Shell Mold Cooling Technology on Blow-Molded Pallet Forming Cycle and Quality Consistency
LU Jianguo,QIAN Wei(Ningbo Kinggle Machinery Co.,Ltd.)
Abstract: This study aims to explore the application efects and influence mechanisms of shell mold coolingtechnology in blowmolded palletmanufacturing.Through comparative experimentaland numerical simulationmethods,the impact mechanismsof shell mold cooling technologyon the forming cycleand quality consistency of blow molded palets are investigated.Comparative experiments between traditional water channel coolingandshellmold coolingare designed.Temperature field distribution is monitored through infrared thermal imaging system, and product quality is evaluated using precision measurement equipment. Experimental data demonstrate thatshell moldcooling technology significantlyreduce forming cycle,improve temperature uniformity and enhance product quality. Based on experimental data,heat transfer mathematical models and product quality prediction models are established.The CFD numerical simulation is conducted to validate the theoretical analysis and reveal the underlying mechanisms by which shell mold cooling technology improves forming efficiency and product quality. Industrial application validation indicates that this technology can significantly enhance production efciency,improve product quality and reduce manufacturing cost,which provides an efficientand reliable cooling solution for blow-molded pallet manufacturing.
Keywords: shellmold cooling; blow-molded palet; forming cycle; heat transfer efficiency;quality consistency
吹塑托盘因其优异的耐冲击性、轻量化及成本效益,在物流运输领域应用广泛[。冷却环节是吹塑成型的关键工艺,直接影响生产效率和产品质量。前人的相关研究主要集中在传统冷却系统优化和工艺参数调控方面,对壳模冷却等新型冷却技术的系统研究较少2。传统水道冷却方式存在冷却效率低、温度分布不均匀等问题,导致生产周期长、产品质量波动大。壳模冷却技术能在模具表面形成均匀连续的冷却层,有望突破传统冷却方式的局限。本文通过对比实验和数值模拟,系统研究壳模冷却技术对吹塑托盘成型周期及质量稳定性的影响机制,建立热传递模型和质量预测模型,并通过工业应用验证其实际效果,为提高吹塑托盘生产效率和产品质量提供理论依据和技术支撑。
1壳模冷却技术原理与系统构造
1.1壳模冷却技术基本原理
壳模冷却技术通过在模具表面形成均匀热传导层进行冷却,其基本原理基于热传导方程表示为:
式中:q为热流量; λ 为热导率;A为传热面积;dT/dx为温度梯度;T为温度。
壳模冷却系统通过在模具表面下方 3 { ~ } 5 {mm } 处设置均匀分布的冷却通道,形成连续的冷却壳层,实现对模具表面的均匀冷却。与传统冷却方式相比,壳模冷却技术的热传递机制可用修正傅里叶热传导方程表示为:
式中: \rho 为密度; \mathsf { c } _ { \mathsf { p } } 为比热容;t为时间; \bigtriangledown 为梯度 / 散度算子; \mathsf { q } _ { \mathsf { v } } 为体积热源项。
1.2壳模冷却系统构造
壳模冷却系统的组成如表1所示。壳模冷却系统热流密度达到 1 2 0 0 0 ~ 1 5 0 0 0 { W / m } ^ { 2 } ,远高于传统冷却系统的 3 0 0 0 ~ 5 0 0 0 { W / m } ^ { 2 } ,从而实现快速高效的热量传递。
1.3材料选择依据
壳模冷却系统中材料的选择基于多维度综合考量。在热传导性能方面,壳模冷却层采用铜合金材料,其热导率远高于传统模具钢材P20 的 2 9 ~ 3 3 { W / m * K } ,提供了约13倍的热传导优势。材料热导率与冷却效率呈正相关,符合傅里叶导热定律。
壳模冷却系统热容设计遵循的关系为:
{ { C } } { = } { m c } _ { { p } } { = } { p v c } _ { { p } }
式中:C为热容; { ~ m ~ } 为质量;v为体积。
铜合金比热容为 3 8 5 ~ 4 0 0 { J /kg * K } ,相对较小,与高热导率组合,使壳模系统具有低热惯性,能快速响应温度变化,实现精确温控[3]。
2实验方法与测试系统
2.1实验设计
为验证壳模冷却技术对吹塑托盘成型过程的影响,设计与传统水道冷却技术的对比实验。两种技术的相同实验参数为:托盘材料为高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE),托盘尺寸 1 2 0 0 {mm } x 1 0 0 0 {mm } x 1 5 0 {mm } ,托盘壁厚 4 {mm } ,冷却液入口温度12℃,吹塑压力 0 . 6 { M P a } ,吹塑温度2 3 0 ^ { \circ } { C } 。其余实验参数如表2所示。
2.2测量系统与方法
温度场测量时,使用热红外成像系统FLIRT640实时监测模具表面温度分布情况,并在模具内部埋置16个K型热电偶记录模具内的温度变化状况。冷却效率通过冷却时间、冷却均匀性和热流密度等参数量化分析,具体计算为:
| 序号 组成部分 | 详细参数 | |
| 1 | 冷却壳层 | 由高导热材料(铜合金,热导率为380~400W/m·K)制成,厚度为3~5mm |
| 2 | 微通道网络 | 直径为0.8~2.5mm的冷却通道,以间距4~8mm均匀分布 |
| 3 | 高效冷却循环系统 | 包括高效泵(流量为20~30L/min)、热交换器以及温控单元 |
| 4 | 智能控制系统 | 采用PID算法实现温度闭环控制,控制精度为±0.5℃ |




