昆仑润滑油包装桶创新设计及其性能的研究（2）-昆仑润滑油包装桶的性能研究

文/周丽雅

当今世界倡导低碳节能，绿色环保的消费理念，为顺应时代的发展，润滑油包装材料必须更多考虑环保性、多样性、自然性等诸方面的因素。润滑油包装容器目前市场上主要分为铁桶和塑料桶，中低档油仍以铁桶包装居多，而高档油基本上使用塑料桶包装。塑料桶以其良好的密封性、抗碰抗跌性、环保性以及现代高科技带来的工艺上的可行性、多变性而备受消费者青睐，尤其是塑料桶可回收利用的特点，在环保方面的优势明显大于铁桶，符合时代对环保的要求。

2.1 塑料包装材料的特点与性能

塑料包装材料之所以迅速发展，是由于与其他包装材料相比，塑料有很多优点：

（1）质量轻、力学性能好

塑料的密度一般为0.9～2.0g/cm3,只有钢的1/8～1/4,铝和玻璃的1/3～2/3。制成同容积的包装，使用塑料材料将比使用玻璃、金属材料轻很多，这对长途运输将会起到节省运输费用和增加实际运输能力的作用。塑料包装材料在其拉伸强度、刚性、冲击韧性、耐穿刺性等力学性能中，某些强度指标较之金属、玻璃等包装材料差一些，但较纸质材料要高得多。

（2）适宜的阻隔性与渗透性

选择合适的塑料材料可以制成阻隔性适宜的包装，包括阻气包装、防潮包装、防水包装、保香包装等，用来包装易因氧气、水分作用而氧化变质、发霉腐败的食品等包装材料。对某些蔬菜水果类生鲜食品，对包装要求有一定的气体和水分的渗透性，以满足蔬菜水果的呼吸作用，用塑料制得的保鲜包装能满足上述要求。

（3）化学稳定性好

塑料对一般的酸、碱、盐等介质均有良好的抗耐能力，这一点较金属有很强的优势。

（4）光学性能优良

许多塑料包装材料具有良好的透明性，制成包装容器可以清楚的看清内装物，起到良好的展示、促销作用。

（5）卫生性良好

纯的聚合物树脂几乎是没有毒性的，可以放心地用于食品包装。

（6）良好的加工性能和装饰性

塑料包装制品可以用挤出、注射、吸塑等方法成型，还能很容易地染上美丽的颜色或印刷上装饰图案。

根据市场调查，润滑油塑料包装桶大部分为高密度聚乙烯材料（HOPE）,之所以选择高密度聚乙烯是因为其不仅具有聚乙烯的通性本身还具有独特的优良性能，所以在塑料包装制品中得到了广泛的应用。

（1）聚乙烯（PE）的共性：

①共同的外观：乳白色的蜡状固体，无臭、无毒、不透明到半透明，密度小于1。

②都是结晶性材料

③使用性能

a.耐温性能：耐低温性能较好；

b.热封性能好；

c.印刷性能较差；

d.阻隔性：阻湿性较好，阻气性较差；

e.机械性能：柔软性较好，刚性较差；

④加工性能

a.易软化加工；

b.加工时热收缩率大;

（2）不同聚乙烯（PE）的性能差异：

①柔软性、伸长率、耐冲击性、透明度，LDPE好于HOPE,LLDPE好于LDPE；

②机械强度、阻隔性、耐溶剂性、耐热性，HDPE好于LDPE,LLDPE近于HDPE；

高密度聚乙烯（HDPE）含支链少，结晶度高达90%,密度范围是695～0.97g/cm3。有些品种使用温度可达120℃,耐寒性能良好。由于密度和结晶度高，故其机械强度、阻隔性、耐热性等性能均好于低密度聚乙烯。多用来制造食品包装用桶、罐、桶等中空容器，也可制成薄膜或复合膜。

2.2 昆仑润滑油包装桶结构特点与性能测试分析

2.2.1 昆仑润滑油包装桶结构特点分析

运用SolidWorks软件问，对目前使用的昆仑润滑油4L塑料包装桶的结构进行分析,4L塑料包装桶的总尺寸为：高度H=300mm；宽度b=90mm；桶口直径=46mm；容积=4L。桶体各部分结构示意如图2-1所示。

图2-1 塑料包装桶各部分结构示意图

塑料包装桶的桶底结构采用向一侧收敛的设计，如图2-2所示，此种结构在装箱运输过程中存在空间浪费现象，由于包装箱内部空隙较大，在堆码时易造成外包装纸箱破损，减少包装纸箱的使用寿命，不适用于长途运输。

图2-2 桶底结构 

塑料包装桶在造型设计上虽多采用圆滑的曲线进行过度，但手柄设计处缺少人性化设计，如图2-3所示，手柄无加强筋结构，摩擦力较小，使用者提携时容易造成滑落，且手柄设计居于桶体中部，与整个桶体在一条直线上，如若多个包装桶错落紧挨排列排放，不易于提拿。

图2-3 手柄结构 

塑料包装桶的桶口设计大多采用单螺纹圆型口，如图2-4所示。

图2-4 桶口结构 

桶口结构特点：

①倾倒时流量不易控制；

②倾倒后会有剩余的油粘在桶子的外沿，易造成浪费；

③倒油后残留油品粘在桶口外沿使桶口外部螺纹变的润滑，导致封口松脱;

④桶口生产工艺较为简单，生产成本较低；

⑤此种设计市场上司空见惯，缺乏设计创新，在市场销售中缺乏竞争力。

2.2.2 昆仑润滑油包装桶跌落测试及分析

本论文参照GB18191-2008包装容器危险品包装用塑料桶、GBT4857.5-92包装运输包装件跌落试验方法，运用SolidWorks软件对昆仑润滑油4L塑料包装桶进行模拟跌落试验，根据着地面的不同主要做了四组试验，主要设定参数均相同，重点是对四个不同的着地面进行模拟实验主要设定参数如下：

测定：高度落差；高度：从重心1.5米；受力面:图中阴影部分，重力常数：9.81m/s2；目标方向：垂直于引力；目标刚度：刚性目标。

第一着地面及详细参数如图2-5所示。

图2-5 第一个着地面 

第二着地面及详细参数如图2-6所示。

图2-6 第二个着地面 

第三着地面及详细参数如图2-7所示。

图2-7 第三个着地面 

第四着地面及详细参数如图2-8所示:

图2-8 第四个着地面 

通过对塑料包装桶上述四个平面进行跌落试验得知，此种桶体结构在跌落时，手柄处应力过度集中，同时桶底的内凹设计也会造成局部应力集中，在运输过程中，遭受压力或重物撞击时，易破损，所以在后续的创新设计中，解决手柄处应力集中是设计的要点之一，对手柄处应采用圆滑曲线过度，减小应力集中问题。

2.3 本章小结

本章主要分析了原昆仑润滑油4L塑料包装桶的结构特点，找出结构设计的不足之处。同时运用SolidWorks软件对昆仑润滑油4L塑料包装桶进行了模拟跌落试验，分析了此塑料包装桶存在应力过度集中的缺陷，以便在后续的创新设计中着重考虑减小应力集中的问题，改善包装桶结构，保证运输包装的安全和效率。