[摘要]染料行业自动包装系统没有国外先进经验可以借鉴，而在借鉴其他行业经验的时候需要了解染料粉尘自身的特性并有针对性地进行设计；除此之外，还需要平衡生产速度、称量精度和系统稳定性这三个方面要求。目前在实际应用中所暴露出的问题需要设备供货单位和使用单位携手来解决，经过实践检验，部分问题已经成功得到了解决，但是如何保证100%的一次称量合格率和完全杜绝粉尘逃逸问题仍旧是自动包装系统发展中亟待解决的问题。
[关键词]染料；粉体；自动包装；应用
中国染料行业经过近百年的发展，尤其是近二三十年的发展，我国染料行业年产量100万吨左右，占全球总产量的70%以上[1~2]。国内生产染料的企业约有450家，但是主要有浙江龙盛、浙江闰土、浙江吉化、江苏亚邦、湖北华丽(楚源)等[3]。染料成品目前仍旧以粉体为主，目前国内人员薪酬水平不断上涨，加上环保方面的压力，染料成品包装系统逐渐采用机器换人，利用全自动包装系统进行包装码垛。该过程大大降低工人劳动强度，提高了工作效率，在安全、环保方面也具有重要的意义，同时也便于实现自动化控制，符合现代化工企业的要求[4~5]。美国在染料行业没有布局，欧洲的染料行业都在逐渐向东南亚迁移，因此在染料自动包装系统方面没有国外先进经验可以借鉴，只能借鉴其他行业的包装技术。在技术迁移过程中难免出现一些问题，本文首先分析染料的特点，介绍目前自动包装系统相对成熟的工艺流程，总结染料自动包装系统总的要求，阐述目前应用中所暴露出的问题。在设备供货单位和设备使用单位共同努力下，部分问题已经得到了较好的解决，但是仍有问题亟待解决。
1粉体染料的特点
经过一系列化工反应后的染料主要为浆料，后经过干燥装置变成粉体物料，其特点主要如下：(1)比重轻，堆积密度小。(2)在下料包装过程中不可避免会造成粉尘飞扬，污染环境的同时损害一线工人身心健康。(3)染料品种多种多样，国内生产的染料基本有1200多种，经常生产的品种有600多个[3]，对于一个企业而言，干燥装置数量不可能根据染料品种来设置，这就造成了一台干燥设备往往需要生产很多产品，从而造成了一台自动包装系统要对多种染料品种进行包装。而不同品种的染料堆积密度、粒径分布、含湿量、流动性等粉体特征往往不同。(4)因为国内外客户的要求不同，往往造成包装纸箱的规格也不尽相同。
2目前染料行业自动包装系统应用现状
经过近十年来的应用和发展，染料行业自动包装系统比较成熟的系统见图1。由图1可以看出，染料行业自动包装系统是由多个装置和子系统构成的一个庞大的系统。其中主要装置包含开箱机、套袋机、称量装置、复称装置、剔除装置、理袋热合装置、贴标机、封箱装置、识别系统、码垛系统等。
3粉体染料自动包装系统的总体要求
3.1生产速度要求
目前，国内的染料生产企业经过市场竞争，企业合并重组较多，染料生产向着大型化、连续化、自动化等方面进行。单个设备的产能也逐渐扩大，这就对单台自动包装系统的产能提出了更高的要求。自动包装系统作为产品生产的最后一关，其生产速度直接制约着实际产量，因此其生产速度应该尽可能的快，避免产生瓶颈效应。
3.2称量精度要求
粉粒染料因为单价较高，客户对精度的要求非常高。
3.3系统稳定性要求
在图1所示的染料自动包装系统中，其所有装置为流水线作业，任何一个系统或装置出现故障，都会最少造成一条生产线停产，对日常生产影响极大。因此，其系统稳定性至关重要。
4染料自动包装系统在使用中的问题探讨
4.1开箱机
自动开箱机是自动将折叠成纸板的箱板打开，并完成下部分胶带粘贴后输送给套袋机的专用设备[6]。经过多年的发展，自动开箱机技术相对成熟，针对单一一种规格的纸箱，能够顺利完成开箱工作，而面对多种类的纸箱规格时，往往需要人工调整参数才能正常运行，并且为了保证开箱机对多种规格尺寸的纸箱兼容性，其运动机构更多，故障率更高，容易出现问题。
4.2套袋机
套袋机需要完成取袋、底部热合、开袋、套袋并将袋子装入纸箱，同时还要易于理袋热合装置的扎口和热合[7]。套袋机的主要问题是当面对多种纸箱规格时，套袋机也需要设计多种运动机构以适应不同的纸箱规格，这在无形中也提高了故障率。
4.3称量装置
称量装置是针对染料的去皮称量过程。目前主要存在如下两方面问题：(1)因为生产速度要求非常高，目前的称量一次合格率仍旧不能达到100%，往往需要人工进行微调。(2)一条自动包装系统往往需要应对多种产品的生产，也就意味着一台计量称需要对具备不同的堆积密度、含湿量、流动性等粉体特征的染料进行称量并保证产量和称量精度，这就对称量装置的兼容性和自动化控制水平提出了更高的要求。一套称量装置在面对某一品种的染料时，使用效果良好，但是当染料品种和特性发生较大改变时，其使用效果就会大打折扣。
4.4理袋热合装置
在染料装箱经过复称合格后就需要对内衬袋进行整理并热合，这中间需要将包装内的空气抽出，在这个过程中往往出现因热合部位的污染而出现热合质量问题。
4.5封箱装置
封箱装置的使用也比较成熟。但是当面对多种纸箱规格时，封箱机构同样需要设置更多的运动机构以保证其兼容性，在实际生产实践中，往往因运动机构过多而造成封箱质量问题。
4.6识别系统
由图1可知，三条生产线最终整合为一个识别系统和码垛系统，码垛系统必须经过识别系统识别产品后将不同种类的产品摆放于不同的工位上，这就需要识别系统绝对不能出现任何问题，任何一箱染料的误摆放都会导致下游企业在使用过程中的出现色差等质量问题，而这对染料生产企业来说会带来极大的负面影响并需要支付巨额的赔偿。因此，识别系统的准确率一定要无限接近100%，这也是摆在眼下的工程技术问题。
4.7环保问题
在称量装置之后、理袋热合装置之前，箱子都是开口操作，或多或少在箱子转移的过程中都会出现粉尘飞扬的问题。
5实际应用中的改进措施及建议
针对上述经常出现的问题，应该从供货单位和使用单位两方面合作入手进行改进：(1)从使用单位的角度改进方向主要有：使用单位应同国内外客户单位进行协商和沟通，尽可能统一纸箱规格，这样就减少了开箱机、套袋机和封箱装置出现问题的几率，对其系统运行稳定性来说是一个提升。某公司进行此项整改后，开箱机、套袋机和封箱装置的问题已经基本解决，运行半年多以来使用正常。(2)从供货单位来看，部分位置可以采用冗余设计。例如理袋热合装置由一层热合改为两层热合，这就大大降低了理袋热合装置的不合格率；识别系统由单次识别改为两次识别交叉对比，这就基本杜绝了误识别的可能性。某公司进行此项改进后，理袋热合装置和识别系统运行半年来没有出现过任何问题。(3)当前自动包装系统中，称量装置仍旧难以达到100%合格。面对数量众多、特性差异明显的粉尘，其生产速度、称量精度和系统稳定性是一个矛盾又统一的整体，如何兼顾和平衡这三个方面是当前称量装置必须解决的问题。随着设备大型化的发展趋势，在不丧失称量精度和系统稳定性的前提下，对生产速度的要求必定会越来越高。国内外针对粉状物料称量装置也进行了较多的研究[8~11]，虽然其并非针对染料粉体，但是其研究成果值得借鉴。称量一次合格率低成为目前自动包装系统的瓶颈，也是目前亟待解决的最迫切问题。(4)近年来的自动包装系统中已经整合了废气处理装置，已经能够满足眼下的环保要求。在可以想象的未来，环保要求必然会越来越严，自动包装系统仍旧需要不断改进从而彻底杜绝粉尘飞扬问题，这对于洁净生产具有非常重要的意义。
6结论
(1)粉体染料自动包装系统需要克服染料行业自身的特点：①比重小；②粉尘飞扬问题；③种类繁多；④纸箱规格不一致。(2)针对自动包装系统的总体要求主要体现在生产速度、称量精度和系统稳定性三方面，这三方面是一个矛盾而又统一的整体。(3)解决自动包装系统的问题需要供货单位和使用单位携手来解决。供货单位需要加大研发投入力度，克服实际的工程难题。而使用单位应该尽可能的改变思路，所提出的系统要求应该尽可能的标准化、统一化，尽可能的降低工程难度，这样有利于供货单位进行更有针对性的设计从而满足使用单位的需要。(4)目前自动包装系统中亟待解决的问题是在保证称量精度和系统稳定性的前提下如何实现称量一次合格率100%的问题。(5)随着环保要求越来越高，如何继续减少粉尘飞扬甚至达到完全杜绝粉尘逃逸问题是未来研究的一个方向。
作者:李红伟 章勇锋 杨芳 齐武军 单位:浙江闰土股份有限公司 浙江闰土热电有限公司
