单向排气和充气技术在钢桶包装中的应用

文/杨文亮

随着用户对钢桶包装要求的提高和制桶行业发展速度的加快，人们对商品的包装质量日益重视。各种充气包装、真空包装以及排气包装越来越受到制桶行业和钢桶用户的青睐。近年来，单向充气和排气技术在钢桶包装中的应用越来越广泛，出现了单向阀与钢桶包装相结合的包装形式，这种包装形式能满足被包装物的特殊要求，如储藏或运输中的自动排气、单向充气或抽气等功能要求，为钢桶的使用带来了极大的便利。

1 自动排气钢桶

1.1 原理和结构

自动排气钢桶主要通过安装在钢桶上的单向阀实现自动排气功能。其单向阀由阀体、阀盖、密封垫3部分组成，阀体与阀盖把密封垫嵌在中间，起到平衡钢桶内外压力、阻隔外界空气进入容器内的作用，单向阀的基本结构示意图见1。将单向阀安装在钢桶容器上，可使钢桶具有自动排气功能。当包装钢桶内压强大于钢桶允许接受的最大压强值时，单向阀的密封垫在钢桶内外压差作用下自动开启，以释放容器内的气体，减小容器内压力，从而避免包装钢桶鼓胀泄漏或爆炸。同时，外部气体由于单向阀的单向阻隔性能而无法进入容器内部，从而保证了内装物的品质不受损害。

图1 常见单向排气阀原理图

1.2 自动排气阀的应用

对于危险物品的包装钢桶，一般来说，包装的封口越严密越好，特别是对于易于产生气体、易挥发危险品等更要密封以防泄漏。但由于危险品的特殊性，有些危险品的包装又不能完全密封。如碳化钙（电石）在遇潮时会产生乙炔，而乙炔如与坚硬的电石块或钢桶壁碰撞出火星，便会发生爆炸，故电石包装桶一般不能严密封口，要留有排气的小孔。可在电石包装桶上设置具有自动排气功能的单向阀装置，以避免因电石受潮风化而发生的爆炸。这种装置具有不易脱落、安全可靠、便于安装、易于加工、成本较低的特点，具有较好的市场发展前景。

如图2所示，为国家标准的出口电石桶实物图，桶顶上设有填料口和排气口。中间的大口为填料口，电石填满后，用桶盖进行封口。用于出口的电石桶，一般采用卷边封口的型式，一次性开启后不能恢复；用于国内销售用的电石桶，一般采用螺栓加垫圈的封口方式，可反复开启。中间填料孔两侧的小孔为透气孔，为螺母孔，可安装排气阀或密封螺栓。

图2 电石包装钢桶实物图

一般情况下，操作方式是这样的。第一步先将电石装填后，把中间装填孔盖上桶盖进行密封。第二步是安装排气阀，用于内销的电石桶，可在其中一个透气孔上安装透气阀，而在另一个透气孔上安装密封螺栓；用于出口的电石桶，可从其中一个透气孔中充入氦气，从另一个透气孔中排出空气，然后将两个透气孔都安装上密封螺栓。

如图3为电石桶上常用的排气阀，安装于桶顶的小螺孔上。

图3 用于钢桶上的排气阀

排气阀的结构和原理如图4所示，其工作过程和原理是这样的。当桶内压力大于设定压力时，桶内气体压强通过阀口进入排气阀的通道，推动排气阀压缩弹簧，使排气平垫7向左移，这样就打开了由通气平垫4与排气平垫7所形成的密封。气体通过阀体3上的小排气孔排出。当桶内压力所外界大气压力平衡时，弹簧复位，通气平垫4与排气阀平垫7贴紧形成密封。

1-弹簧；2-压力调节阀盖；3-阀体；4-通气平垫；
5-橡胶密封圈；6-环氧胶；7-排气阀平垫
图4 排气阀的结构和原理图

2 真空或充气包装钢桶

2.1 原理和结构

真空包装钢桶主要通过钢桶上的封闭器将包装容器内的气体向外抽排，以减少包装容器内的气体。其由抽气装置、自动吸气装置或电动抽气泵配套使用，阀盖与外端设备相连接，以实现包装桶内空气减少达到一定真空度的作用。也可抽取桶内潮湿空气，保持桶内干燥，实现一定的真空度，防止桶内生锈。图5为常见抽真空机实物外形图。

图5 抽空气机实物外形图

充气包装钢桶主要是由制氮机或氮气罐，从钢桶封闭器向桶内充入氮气，以防止桶内生锈或货物与空气反应。也可以向桶内充入干燥空气，置换桶内的潮湿空气，达到桶内防锈作用。图6为常见制氮机原理图。图7为常见制氮机实物外形图。

图6 制氮机系统原理图

图7 制氮机实物外形图

2.2 真空和充气包装钢桶的应用

目前，真空包装钢桶主要应用于钢桶生产和钢桶灌装中。

钢桶生产企业在钢桶涂装前对钢桶进行了全面的清洗和磷化，使钢桶内部非常清洁，但是由于生产的环境等原因，可能会使钢桶内部存有大量潮湿的空气，这些潮湿的空气，在桶内表面没有油脂等任何保护的情况下，很容易生锈，从而降低了钢桶的清洁度，影响了钢桶的使用。为了使钢桶在生产后到用户正式使用时，这段时间内，钢桶内部不再生锈，很多企业就采用了对钢桶抽真空这种方法。其生产过程一般是先利用真空机将桶内潮湿空气抽出，然后再向桶内充入干燥空气，要求较高的企业会向桶内充入一部分氮气，以防止空气再次进入桶内，从而起到防锈作用。

钢桶灌装用户也有在灌装时抽取桶内空气和充入氮气的。主要是为了防止桶内空气与内装货物起氧化反应。比如出口电石包装桶，为了防止桶内电石接触空气风化，遇潮湿空气反应生成乙炔气发生爆炸危险，在罐装后首先抽取桶内空气，使桶内变成真空，然后向桶内充入氮气。在危险货物包装中，采用这种方式包装的还有很多，如金属钠、海棉钛、黄磷等都可以使用这种方法隔绝空气。

3 结语

单向排气或充气包装利用了单向阀具有气体单向通过的特性，从而解决了包装钢桶内部气体单向交换而不受外部气体组分影响这一矛盾。单向排气或充气包装减少了钢桶的锈蚀和货物的氧化变质，给钢桶的应用带来了极大的便利，且提高了钢桶的应用范围；同时，还节约了大量资源，为社会带来了较大的经济效益。

钢桶的真空和充气包装，是近年来发展起来的钢桶生产新工艺，是钢桶向高清洁应用方向的一大进步，目前已逐步形成了高清洁钢桶生产的重要方法。