鋁質(zhì)軟管生產(chǎn)工藝分析

何麗，郭爽

(1.西北投資管理咨詢有限公司，陜西 西安710000；2.四川大學(xué)商學(xué)院，四川成都610207)

鋁質(zhì)軟管（以下簡稱鋁管），俗稱牙膏管，牙膏皮。這種軟管的原材料是使用純度99.7%以上的鋁制成。鋁管是一種十分常見的包裝材料，廣泛用于充填灌裝化妝品、牙膏、顏料、潤滑脂、染發(fā)劑、調(diào)味品，以及各種膠粘劑等膏劑類產(chǎn)品。鋁管身擠壓之后會塌陷，空氣無法流進軟管內(nèi)部，不容易發(fā)生內(nèi)容物氧化或污染，從而延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期。

1 鋁管之前身與現(xiàn)狀

鋁管最為常見的當(dāng)屬藥用鋁管，藥用鋁管可分為軟質(zhì)鋁管和硬質(zhì)鋁罐兩種。軟質(zhì)鋁管也稱為“軟管”，經(jīng)過軟化處理，主要用于包裝藥膏、美術(shù)顏料、化妝品、密封膠、牙膏、鞋油、AB 膠、染發(fā)膏、番茄醬、巧克力醬、瞬干膠等膏劑型的產(chǎn)品；而硬質(zhì)鋁罐則未經(jīng)軟化處理，主要用于包裝泡騰片、藥片、膠囊、噴霧劑等劑型的產(chǎn)品。

軟管又分為三種，即金屬軟管、塑料軟管及復(fù)合軟管，其中，歷史最悠久的要屬金屬軟管。目前，金屬軟管中最多使用的是鋁管，由瑞士人于1913年創(chuàng)制，直到1937年才推廣使用。鋁管由于沒有接縫，可以使管體圓面得到完美的印刷，但美中不足的是肩部不易擠凈，使用后總留有殘余。

軟管的生產(chǎn)、應(yīng)用和發(fā)展歷史比較長，已歷經(jīng)三代的更替。

第一代產(chǎn)品是鉛錫軟管。大約在1841年，美國最早創(chuàng)制出鉛質(zhì)軟管，到了1870年左右，美國大量生產(chǎn)鉛和錫的軟管，用于裝牙膏、刮臉膏、膠粘劑等。但鉛對人體會產(chǎn)生嚴(yán)重的傷害，而錫資源又較少，所以早已被市場淘汰。

第二代是鋁制軟管。由于鉛錫重金屬的毒性大且原材料的生產(chǎn)成本高，隨著電解鋁技術(shù)的成熟和鋁制品對人體的親和性，使得鋁管隨后占據(jù)了市場。然而鋁管密封性差，無法隔絕藥物與空氣的接觸，且裸露的鋁材與藥物極易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，直接涉及藥品的安全性，因此國內(nèi)目前使用量迅速減少。

第三代鋁管的技術(shù)水平與第二代產(chǎn)品相比有本質(zhì)上的區(qū)別和提高。它具有薄頂封膜和尾處的密封涂層，可確保藥品在貯存期內(nèi)不與空氣接觸，且不會有任何泄漏和干涸現(xiàn)象； 內(nèi)壁涂層能有效隔離藥物與金屬鋁的直接接觸，為藥品在有效期內(nèi)的藥效和安全性提供可靠保證。加上多色種印刷技術(shù)使外表更加顯得美觀。隨著消費者需求的提升，近年來還開發(fā)了帶塑料保潔頭的鋁管和帶保潔頭的尖嘴眼藥膏管，可避免因螺紋口磨擦而使鋁材發(fā)黑的現(xiàn)象，這有效提高藥品的清潔度和用藥的安全性。隨著非處方藥(OTC)的上市，第三代鋁管備受青睞。

由于鋁管推廣緩慢、市場未被充分開發(fā)和技術(shù)的壁壘限制，最早該產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備由國外少數(shù)幾家企業(yè)所壟斷。直到改革開放初期，對生產(chǎn)設(shè)備的需求迅速增加，這時由政府主導(dǎo)，由當(dāng)時牙膏行業(yè)的龍頭老大上海牙膏廠牽頭，組織了幾家有實力的廠家共同開發(fā)出了國內(nèi)第一代鋁管生產(chǎn)線。

改革開放初期，我國的工業(yè)基礎(chǔ)相對比較薄弱，部分廠家為了提高產(chǎn)品合格率并降低生產(chǎn)成本，將原來印刷部分的機械手上下管，改為人工手動插拔上下管。這一改變在當(dāng)時確實提高了產(chǎn)品產(chǎn)成率，減少了用氣量，并降低了生產(chǎn)成本。

時過境遷，原來的牙膏鋁管包裝逐步改為復(fù)合管包裝，然而鋁管的生產(chǎn)經(jīng)過短時間的沉寂之后又迅速迎來了春天。隨著我國改革開放的深入，化妝品、美術(shù)顏料、膠粘劑、旅游牙膏、藥膏等產(chǎn)品，對鋁管的需求都有了大幅度的增加，鋁管的生產(chǎn)出現(xiàn)了供求相抵的現(xiàn)象。與此同時，在鋁管的主產(chǎn)區(qū)廣東、江蘇等地都出現(xiàn)了不同程度的“用工荒”。由于歷史的原因?qū)е铝塑浌苌a(chǎn)成了勞動密集型的產(chǎn)業(yè)，一條生產(chǎn)線一般需要8～12 名操作工人，并且勞動強度大。但是，鋁管屬于低附加值的產(chǎn)品，致使行業(yè)從業(yè)人員工資普遍偏低，加重了用工短缺的狀況，并直接導(dǎo)致了該行業(yè)的操作工整體素質(zhì)偏低。

2 鋁管市場與特點

據(jù)《2018-2024年中國金屬軟管市場分析預(yù)測及發(fā)展趨勢研究報告》顯示，鋁管包裝在歐美市場最大的領(lǐng)域是化妝品市場，大約占到整個歐美鋁管包裝市場份額的43%，染發(fā)劑、皮膚及頭發(fā)護理用品是使用鋁管包裝最多的化妝品。在歐洲、亞洲和美洲等地區(qū)的很多國家，鋁管包裝在化妝品市場的銷售收入均呈上升趨勢。

鋁管包裝在歐美醫(yī)藥市場的銷售額占到整個歐美鋁管包裝市場份額的21%。隨著人口老齡化問題的日益嚴(yán)重，社會對醫(yī)藥產(chǎn)品的需求將逐漸增加，鋁管包裝作為附加品也將從中獲益。在軟管包裝中，鋁管以其優(yōu)異的阻隔性能在醫(yī)藥市場仍占有最大的份額，而塑料軟管和復(fù)合軟管主要用于一些敏感性稍低的醫(yī)藥和日化產(chǎn)品的包裝。鋁管包裝還有一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域是牙膏市場，約占到整個軟管包裝市場份額的6%。

鋁管包裝在家庭護理產(chǎn)品、食品、工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，銷售額占到整個歐美鋁管包裝市場份額的9%，應(yīng)用鋁管包裝的產(chǎn)品主要包括鞋油、膠黏劑、特殊的清潔產(chǎn)品和油漆等。使用方便、操作簡單以及可重復(fù)密封，是鋁管包裝在食品領(lǐng)域擁有的主要優(yōu)勢，隨著“單人家庭”的逐漸增多，食品包裝有向規(guī)格更小化方向發(fā)展的趨勢。

與其他行業(yè)相比，歐美鋁管包裝市場需求量相對穩(wěn)定。一是鋁管包裝具有很好的通用性，廣泛的市場基礎(chǔ)使得鋁管包裝能夠抵御一定的經(jīng)濟動蕩；二是鋁管包裝主要應(yīng)用于消費品領(lǐng)域。由于鋁管包裝的靈活性，歐美鋁管包裝行業(yè)穩(wěn)住了目前的市場份額，而且有逐步擴大的趨勢。

隨著鋁管的廣泛使用，與其他包裝相比，鋁管具有以下不可替代的優(yōu)點。

（1）可回收利用。鋁管易于回收并循環(huán)利用，符合環(huán)保理念。

（2）輕量化。與其他材料相比，重量輕，使用方便。

（3）適用性好。與其他材料不同，鋁管可以容納腐蝕性和非腐蝕性的產(chǎn)品，可長期使用，且無害無副作用。中性鋁包裝既不影響口感，也不影響健康，還可保持風(fēng)味和香味。

（4）良好的遮光性和氣密性。鋁管薄殼比其它任何材料均有優(yōu)異的阻隔性，阻氣性、防潮性、遮光性、保香性均好，加之密封可靠，能可靠地保護產(chǎn)品。鋁管的致密性好，與氧氣接觸很短時間就形成保護膜，完全能滿足藥品的特殊要求。

（5）機械性能好。金屬容器相對于塑料、玻璃、紙類等容器的強度均大，且剛性好，不易破裂。同時，比塑料耐熱性好，耐腐蝕，能防水，也可避免有害元素外逸。

3 鋁管的生產(chǎn)設(shè)備與工藝流程

鋁管的生產(chǎn)流程比較復(fù)雜，根據(jù)不同的生產(chǎn)需要，合計由6～12 道不等的生產(chǎn)工序完成。生產(chǎn)鋁管的基本工藝過程如下： 毛坯料→擠壓成型→車削與修飾→退火→內(nèi)涂→固化→存儲→底色印刷→上色印刷→干燥→尾膠→擰蓋。產(chǎn)品在每一道工序后的流轉(zhuǎn)均為自動連接，自動進出。

3.1 炒片（上料）

炒片機是鋁管生產(chǎn)流水線的輔助設(shè)備，與冷擠機配套使用。將鋁質(zhì)金屬片材（一般為圓形）投入其中，再加入適當(dāng)脫模劑進行低速攪拌。攪拌均勻后經(jīng)輸送機構(gòu)輸出，用于冷擠機擠壓胚管。

3.2 擠壓

臥式冷擠機，也叫臥式?jīng)_床，它是將鋁圓片擠壓成胚管，或其它形狀的筒狀物的專用生產(chǎn)設(shè)備。該機可設(shè)定不同的擠壓工藝。

該工序由振動料斗自動將鋁圓片整理并規(guī)則地送入下料導(dǎo)軌，經(jīng)送片機械手將圓片準(zhǔn)確地送入沖壓模腔。在曲軸連桿擺桿和滑塊的作用下，沖頭和?？字g的間隙控制管材的厚度，通過底模和沖頭間的環(huán)狀縫隙，將圓片一次冷擠成型，形成坯管并自動脫料，經(jīng)輸送鏈有序地將坯管輸出。

3.3 修飾

螺紋機，也叫鋁管修飾機，是將胚管進行修飾成形的設(shè)備。該機主要工序包括切管頭，壓管咀螺紋，切除管尾多余部分，管肩拋光等。

其工藝流程是坯管由落料槽經(jīng)推桿運動插入芯軸，鋁管被套上膨脹芯后，膨脹芯軸開始脹大并將鋁管固定在芯軸上。隨后，膨脹芯軸開始高速旋轉(zhuǎn)，并帶動鋁管隨自身高速旋轉(zhuǎn)，而螺紋刀與膨脹芯軸做相反方向運動，在旋轉(zhuǎn)過程中鋁管管尾被切尾刀切齊，并達到設(shè)定的管長尺寸，管嘴被車頭刀切齊并形成一定高度的管頸，同時螺紋刀在管頸上滾壓出產(chǎn)品所需的螺紋。接著，刷盤在電機的帶動下對管頭、管肩部位進行拋光，去除毛刺，同時壓尾軸承將切尾刀留下的切口壓平，使管身更加平直，也便于脫料。

最后一個工位為卸料工位，卸料板經(jīng)凸輪控制，將加工后的管坯推下芯軸，再經(jīng)平皮帶的引導(dǎo)進入落料槽，落料槽可以與退火爐的輸送船鏈連接，進入下一道退火工序。

3.4 退火

鋁圓片經(jīng)冷擠成型形成胚管后，由于金屬分子結(jié)構(gòu)改變而產(chǎn)生了應(yīng)力，失去柔韌性。為了消除這種應(yīng)力，使管身達到使用要求，必須對管坯進行去應(yīng)力退火處理，退過火的鋁管變得很軟。經(jīng)過退火處理之后的胚管表面的脫模劑被揮發(fā)干凈，保證了下道工序?qū)?nèi)涂層和底涂層的附著力。

退火爐采用電加熱供熱方式，清潔安全。輸送船鏈將管坯逐個放入“C”型船，通過退火爐船槽依次進入退火爐，管坯跟隨“C”型船在爐腔內(nèi)循環(huán)，在退火爐內(nèi)經(jīng)過3～5 分鐘的高溫后，退火完成。在出管處送出退完火的管坯，被送至冷卻區(qū)，經(jīng)出管輸送船鏈送入下一工序。

3.5 內(nèi)壁噴涂

為滿足鋁管的使用要求，確保鋁管灌裝的內(nèi)容物與鋁材有效隔離，必須在鋁管內(nèi)壁噴涂一層化學(xué)性能穩(wěn)定的保護膜，一般涂層材料為環(huán)氧樹脂，所以該機稱為內(nèi)壁噴涂機。

由退火爐輸出的坯管經(jīng)輸送船鏈，落入進管槽，再由推桿送入噴涂機轉(zhuǎn)杯，經(jīng)福開森（Ferguson）分度機構(gòu)帶動轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)杯進入噴涂工位。滾筒上固定6 支噴槍，每支噴槍均單獨控制，噴槍隨著滾筒一邊做前后往復(fù)運動，一邊隨著管鏈作左右擺動，從而完成一個工作循環(huán)。噴槍往復(fù)一個循環(huán)，管鏈走過兩個轉(zhuǎn)杯，即單根噴槍每隔一個管子噴涂一次。因此，每支鋁管均完成了三次噴涂。完成這個工序后，鋁管隨傳送鏈條進入固化爐。

3.6 固化

固化爐為軟管生產(chǎn)線配套設(shè)備，擔(dān)負著內(nèi)壁噴涂后的固化作用，該爐是軟管生產(chǎn)線中所有配置內(nèi)壁噴涂設(shè)備生產(chǎn)線中的必備設(shè)備。該爐配有單獨的驅(qū)動電機，既可以與前后設(shè)備保持同步運行，也可以單獨運轉(zhuǎn)。

固化爐一般采用電熱管供熱。噴涂后的胚管，經(jīng)輸送船鏈傳動，轉(zhuǎn)移進入固化爐的不銹鋼“C”型船。經(jīng)船鏈的帶動，在固化爐內(nèi)隨“C”型船循環(huán)至出料口。“C”型船將經(jīng)過高溫烘烤后的胚管送出，落入出管輸送鏈，胚管在固化爐內(nèi)經(jīng)過一定時間的高溫烘烤，附著在管壁的內(nèi)噴涂液被烤干，并牢牢附著在了管內(nèi)壁上，從而完成整個固化過程。

3.7 存儲

鋁管中間存儲器是全自動鋁管生產(chǎn)線中的必備設(shè)備。

為了實現(xiàn)設(shè)備使用效率的最大化，特別在生產(chǎn)流程中設(shè)置了2～3 套中間存儲器。中間儲存器可以起到臨時儲存，對設(shè)備運行速度差異的補償作用，從而使生產(chǎn)線運行更平穩(wěn)、高效。例如，存儲器前面的設(shè)備如臨時停止運行，為保證后面設(shè)備可以繼續(xù)運行，則使用存儲器上的胚管；反之，存儲器后道的設(shè)備停止運行了，前道設(shè)備生產(chǎn)的管子可以臨時存儲在存儲器的鏈條上。

3.8 底色印刷

底色印刷機用于對鋁管圓周面進行底色滾涂的印刷。

為了使鋁管表面更好地印上圖案，增加印刷的美感，需在鋁管外表面涂上一層底墨，一般為白色。只有底色為白色時，各色油墨才能正確呈色。而未經(jīng)處理的普通金屬軟管表面是金屬本色，影響油墨的呈色效果，故必須在軟管的表面涂上一層白底漆。白底漆俗稱白可丁，白可丁的涂布厚度較厚，遮蓋率好，表面平整光滑有光澤，是軟管制造普遍采用的打底工藝。為獲得特殊的印刷效果，可丁也可以調(diào)配成不同的顏色，如粉紅色，淡藍色等。

其工作流程是胚管經(jīng)輸送船落入進管“V”型槽，在推桿的往復(fù)運動下，將胚管插上印刷芯軸。芯軸帶著鋁管轉(zhuǎn)到涂料工位時，鋁管與粘有可丁的膠輥接觸，鋁管與膠輥做相反方向的旋轉(zhuǎn)，此時可丁經(jīng)膠棍被均勻地涂上管身，完成底色印刷。隨后底涂轉(zhuǎn)盤帶著套有鋁管的芯軸轉(zhuǎn)動到卸管機械手處，卸管機械手將鋁管從底涂芯軸上取下并送到傳送鏈條上，鋁管隨傳送鏈條進入底涂烘箱。

3.9 上色印刷

鋁管印刷機是在鋁管、鋁罐等金屬管表面進行印刷圖案的套色印刷機。目前最多可以進行九種不同色彩圖案的套色印刷。

來自底色印刷烘箱烘干后的坯管，經(jīng)輸送鏈傳送至印刷機的上管處，坯管進入落管槽，由推桿將坯管插上印刷芯軸。由于軟管不是平面狀，所用的印刷機結(jié)構(gòu)自然與平常的印刷機不同，它必須適應(yīng)軟管的外形，利用的是彈性橡皮層轉(zhuǎn)印圖像的原理。油墨通過墨槽、取墨輥、中間輥、串墨輥、橡膠輥傳至印刷版，由印刷版將需要印刷的圖文傳送到橡皮布滾筒上，輔以適當(dāng)?shù)膲毫?，采用“圓壓圓”方式進行套色印刷，將圖文印刷到鋁管上。由機械手將印刷好的管從芯軸上取下，插上烘箱鏈桿，隨烘箱鏈進入烘箱烘干。

3.10 烘干

烘箱是鋁管生產(chǎn)線配套設(shè)備，用于印刷底漆和圖案文字色漆后的烘干、固化。

烘箱一般采用燃燒的方式加熱，將天然氣或液化石油氣轉(zhuǎn)化為熱能，燃燒器產(chǎn)生的熱量經(jīng)交換設(shè)備形成熱空氣，熱空氣經(jīng)高壓風(fēng)機吹進風(fēng)道，傳給箱體，形成熱風(fēng)循環(huán)，熱交換效率高，箱體設(shè)有對流攪拌技術(shù)，溫度均勻。當(dāng)然，隨著環(huán)保的推進，電加熱爐將成為未來的發(fā)展趨勢。

3.11 擰帽

捻帽機也叫擰帽機，主要用于對鋁管的自動上蓋和保潔頭工作，其適用范圍廣，可對不同類型的塑料蓋進行上蓋。

印刷好的鋁管經(jīng)烘箱烘干后進入捻帽機，上蓋機械手旋轉(zhuǎn)將帽蓋旋至管嘴上。設(shè)備將來自輸送船上需要擰帽蓋或上保潔頭的鋁管，自動插上芯軸。氣缸按一定頻率打上保潔頭，采用氣缸帶動夾帽鉗夾住帽蓋的方法，對旋轉(zhuǎn)芯軸上的鋁管進行擰帽。雙工位擰帽蓋、緊帽，鋁管卸脫等工作一次完成。對鋁管套上芯軸，進行上保潔頭或上帽蓋，刮刀將已緊帽的鋁管從芯軸上刮下，通過出管部件輸送到下道工序。

3.12 尾膠

鋁管尾膠機，也叫尾涂機，是高速鋁管生產(chǎn)線中的專用設(shè)備，可單獨使用，也可以與其他鋁管制造設(shè)備組成鋁管自動生產(chǎn)線。

鋁管尾膠機運作流程是，上好帽蓋的鋁管通過輸送鏈到達具有吸附作用的輸送帶上，經(jīng)過排管定位，高速旋轉(zhuǎn)的尾膠噴槍伸入鋁管尾部，精確噴射密封膠，同時把尾涂膠噴射到鋁管尾部的內(nèi)壁上。涂完尾膠后，鋁管被送入包裝輸送帶上，以便自動包裝或人工包裝。

應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，目前國內(nèi)鋁管生產(chǎn)線的技術(shù)水平與國外同類產(chǎn)品還存在著一些差別。經(jīng)過多年的發(fā)展，隨著我國設(shè)備的自動化程度大幅提高，鋁管的各方面品質(zhì)也上升了幾個檔次，明顯縮小了與進口生產(chǎn)線產(chǎn)品的品質(zhì)差距。隨著人們生活水平的不斷提高，對于鋁管產(chǎn)品的需求領(lǐng)域?qū)⒃絹碓蕉?，其市場潛力非常巨大?/p>