（材料加工工程专业论文）绿色环保捆扎工艺及其自动捆扎机械的研究.pdf

t h er es e a r c ho fe n v i r o n m e n t a l s t r a p p i n gt e c h n o l o g ya n da u t o m a t i c s t r a p p i n gm a c h i n e at h e s i ss u b m i t t e dt o s h a a n x iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n tf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro f 星塾2 i 壁皇i 塾g b y l i x i a o x i n a t h e s i s ( o rd i s s e r t a t i o n ) s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o r d a n gx i n a n m a y ，2 0 1 0 绿色环保捆扎工艺及其自动捆扎机械的研究 摘要 包装工业是国民经济的重要组成部分，捆扎机械作为包装设备的一个主 要分支，给人类的日常生活带来很多便利。然而，因使用不可降解的高分子 化合物一一聚丙烯塑料捆扎带，并采用热熔搭接工艺实施捆扎，致使捆扎过 程散发出大量的烟雾和有害气体，严重危害操作人员的身体健康。同时，因 成捆捆扎的纸币封条与聚丙烯塑料捆扎带粘附难以分离，严重影响了纸币的 回收和利用，造成了资源的浪费与环境的二次污染，直接危机到人类的生存 环境。 本课题是温州市重大对外科技合作交流项目，项目编号：h 2 0 0 8 0 0 4 6 。 通过分析捆扎、捆钞样机的工作原理、工艺过程及关键零部件的结构、功能 和捆扎带自身的性能要求，经拉力强度试验研究，确定出定量为3 0 0 9 ，双 面涂水溶性胶的牛皮纸作为环保型捆扎、捆钞带，在保证具有足够的挺度和 强度基础上，可用原机构进行送带、切带等工序，缩短了环保型捆扎、捆钞 机的研发周期，减少了生产成本，使得环保型捆扎机和捆钞机能够尽快的用 于生产实践，实现资源的最大回收利用。 根据环保型捆扎带的性能特点与捆扎工艺的要求，在分析各类粘结剂各 自优缺点的基础上，采用单因素试验法，优选出9 2 0 1 e 型热熔胶作为环保 型捆扎带的粘结剂。采用单因素试验与正交试验相结合，研究确定出了环保 型捆扎带的粘结工艺为：每个粘结点使用胶量为0 0 5 9 ；在1 4 0 。c 的温度下 隔纸带熔胶，经9 0 n 压力的冷压及4 s 的保压，其强度达到2 9 2 7 1 7 n ，超过 国家标准要求的2 0 0 n 。解决了环保型捆扎带的接头粘结的技术难点，烟雾 和有害气体的排放大幅度减轻，为环保型捆扎机和捆钞机的设计与研制提供 了有力的技术保障。 环保型捆扎机采用双凸轮摇杆滑块机构，借助于特殊设计的滑块底面与 热熔胶带之间产生的足够摩擦力，使厚为l m m ，宽为1 0 m m 的9 2 0 1 e 型均 匀胶带实现定距即定量输送的同时，完成了烫头的前进，隔捆扎带熔胶和复 位等动作。通过对另一副凸轮摇杆机构设计参数与装配关系的优化，实现了 胶带输送的终止，使送胶滑块自动抬起与胶带的分离，并随烫头同时退回， 借助自重与弹簧的压力落回复位。采用优化设计的凸轮连杆机构，依次实现 了捆扎带和胶带的切断、定时热压和冷压。借助p r o e n g i n e e r 软件对设 计方案进行了建模，通过动画仿真，验证了设计机构之间的合理运动关系及 原捆扎机的相互兼容性。为此，不仅论证了捆扎机设计方案的可行性，也确 定出了环保型捆钞机的设计方案。 环保型捆扎机和捆钞机的设计及推广能够有效的节约资源，极大程度地 减少了环境污染，提高了捆扎机和捆钞机的环保性，以及捆钞的安全性，对 循环经济和可持续发展是非常必要的举措，有重要的经济效益和社会效益。 关键词：纸质捆扎带，环保，捆扎机械，微型捆扎机，全自动捆钞机 i i t h er es e a r c ho fe n v i r o n m e n t a l s t r a p p i n gt e c h n o l o g ya n da u t o m a t i c s t r a p p i n gm a c h i n e a b s t r a c t p a c k a g i n gi n d u s t r yi sa l li m p o r t a n t u n i to fn a t i o n a le c o n o m y a sam a i np a r t o fp a c k i n ge q u i p m e n t ，s t r a p p i n gm a c h i n eb r i n g sc o n v e n i e n c et o d a i l y l i f e h o w e v e r s t r a p p i n gt a p ei sp o l y p r o p y l e n ep l a s t i c st a p et h a ti sm a c r o m o l e c u l e c o m p o u n da n dn o n d e g r a d a b l e t h eb o n d i n gm o d ei sh o t - m e l tm e t h o d ，i tw i l l p r o d u c es m o k ea n du n p l e a s a n ts m e l l ，w h i c hi s h a r m f u lf o rh u m a nh e a l t h m e a n w h i l e ，i ti sd i f f i c u l tt os e p a r a t ef o rt h ep a p e rm o n e ys e a la n dp o l y p r o p y l e n e p l a s t i c st a p e ，i m p a c t i n gt h ep a p e rm o n e yr e c l a i ma n dr e u s es e r i o u s l y , i tb r i n g s a b o u tr e s o u r c ew a s t ea n de n v i r o n m e n t a ls e c o n d a r yp o l l u t i o n ，d i r e c t l yt h r e a t e n i n g l i v i n ge n v i r o n m e n to f h u m a n t h i st o p i ci sam a jo ri n t e r n a t i o n a ls c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i c a lc o o p e r a t i o n a n de x c h a n g ep r o je c t so fw e n z h o u t h ei t e mn u m b e ri sh 2 0 0 8 0 0 4 6 a f t e r a n a l y z i n gt h ew o r k i n gp r i n c i p l e ，p r o c e s s ，k e yc o m p o n e n t s s t r u c t u r e & f u n c t i o n a n db a n d i n gt a p e sp e r f o r m a n c er e q u i r e m e n t ，p a s s i n gt h r o u g ht e n s i o ns t r e n g t h e x p e r i m e n t a li n v e s t i g a t i o n w a t e r - b a s e da d h e s i v ed o u b l ec o a t e dk r a f tw h o s e q u a n t i t yi s30 0 9 i sc h o o s e da se n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l yb u n d l e t h i st a p e sh a s r e l a t i v e l ys i m p l ea n dm a t u r i t yp r o d u c t i o np r o c e s s ，a sw e l la ss u f f i c i e n ts t i f f n e s s a n dh a r d n e s s t h eo r i g i n a lm e c h a n i s m sc a nb eu s e dt os e n db i n d i n ga n dt a p e i t n o to n l yc a ns h o r t e nt h er e s e a r c h & d e v e l o p m e n tc y c l e ，b u ta l s or e d u c e p r o d u c t i o nc o s t so fe n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l yb i n d i n gm a c h i n ea n dn o t eb i n d e r , m a k et h ee n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l yb i n d i n gm a c h i n ea n dn o t eb i n d e ra p p l yt ot h e p r o d u c t i o np r a c t i c eq u i c k l y , i no r d e r t oa c h i e v er e s o u r c er e c l a m a t i o ne x t r e m e b a s e do nt h ed e m a n do ft h ee n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l yb i n d e rp e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i ca n ds t r a p p i n gp r o c e s s ，a n a l y z i n ga d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so f e a c hg u m ，9 2 01eh o tm e l ta d h e s i v ei ss e l e c t e d t h eb o n d i n gc h a r a c t e r i s t i co f e a s y r e c o v e r yp a p e rb a n d i n gs t r i p a r e d e v e l o p e dw i t hs i n g l e f a c t o ra n d o r t h o g o n a le x p e r i m e n t a l t h er e s u l t ss h o w e dt h a tw i t h0 0 5 9a te a c hp o i n t ，a t 14 0 ct e m p e r a t u r eh o t - m e l t ，9 0 nc o l dp r e s s u r eb o n d i n ga n d4 sp r e s s u r et i m e ，t h e i i i s t r e n g t hr e a c h e s2 9 2 717 ne x c e e d e di t w h i c ht h en a t i o n a ls t a n d a r d2 0 0 ni s r e q u e s t e d t h et e c h n i c a l d i 伍c u l t i e so fe n v i r o n m e n t - f r i e n d l ya d h e s i v ej o i n t s b a n d i n gw a ss o l v e da n das t r o n gt e c h n i c a ls u p p o r tw a sp r o v i d e df o rt h ed e s i g n a n dd e v e l o p m e n to fe n v i r o n m e n t - f r i e n d l yb i n d i n ga n dn o t eb i n d i n gm a c h i n e 1 1 1 ee n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l yb i n d i n gm a c h i n e ，w h i c ha d o p t e dt h et w o - c a m r o c k e rs l i d e r , b yt h ea i do fe n o u g hf r i c t i o nf o r c ew h i c hc o m ef r o mb e t w e e nt h e b e l l o wo ft h es l i d e ra n dt h eh o tm e l ta d h e s i v et a p e ，t h et y p eo f9 2 0 1ea d h e s i v e t a p e ，t h i c k n e s so flm m a n dw i d t ho flo m m ，r e a l i z e dt h ec o n t r o l l e ds p a c i n g t r a n s m i s s i o n ，t h a ti s ，t h ec o n t r o l l e dq u a l i t yt r a n s m i s s i o n ，a tt h es a m et i m e ，t h e h e a t i n gp l a t e sg o i n gf o r w a r d ，f u s i n gg l u es e p a r a t i o nf r o ms t r a p p i n gt a p ea n d r e s e t t i n ga n ds oo n b ym e a n so fo p t i m i z i n ga n o t h e rc a mr o c k e rm e c h a n i s m s d e s i g np a r a m e t e r sa n da s s e m b l yr e l a t i o n s h i p ，t h eb e l tt r a n s m i s s i o ne n d e do f f , s e n d i n gg l u es l i d e r sa u t o m a t i c a l l yl i f t i n gu p ，a n ds e p a r a t i n gf r o mt h ea d h e s i v e t a p e ，f o l l o w i n gt h eh e a t i n gp l a t er e t u r n s ，t h r o u g ht h ed e a d w e i g h ta n ds p r i n g s p r e s s u r ef a l lb a c kt ot h ei n i t i a lp o s i t i o n o p t i m a ld e s i g nc a m l i n k a g em e c h a n i s m w a sa d o p t e d ，s t r a p p i n gt a p ea n dt h ea d h e s i v et a p e sc u t t i n go f f , t i m i n gh o t p r e s s i n ga n dc o l dp r e s s i n gt i m i n gw e r er e a l i z e di nt u r n t h ed e s i g nw a s m o d e l e d t h r o u g hp r o e n g d 咂e i 乙t h er e a s o n a b l em o v e m e n tr e l a t i o n s h i pa m o n go ft h e m e c h a n i s m sa n dt h em u t u a lc o m p a t i b i l i t yo ft h ef o r m e rb i n d i n gm a c h i n et h r o u g h t h ea n i m a t e ds i m u l a t i o n f o rt h i sp r o p o s e ，t h i sp a p e rn o to n l yt h ef e a s i b i l i t yo f t h eb i n d i n gm a c h i n e sd e s i g nw a sa r g u e d ，b u ta l s ot h ee n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l y b i n d i n gm a c h i n e sd e s i g np r o p o s a lw a sd e c i d e dp r e l i m i n a r y t h ed e s i g na n dp r o m o t i n go ft h ee n v i r o n m e n t a lb a n k n o t eb i n d e ra n d e n v i r o n m e n t a ls t r a p p i n gm a c h i n ew i l l s a v er e s o u r c e se f f i c a c i o u s l y , r e d u c e e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o ng r e a t l y , i n c r e a s ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n ds e c u r i t y i ti sv e r yn e c e s s a r yt oc i r c u l a re c o n o m ya n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t i ta l s oh a s i m p o r t a n tm e a n i n gf o re c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t s k e y w o r d s ：p a p e rs t r a p p i n gt a p e ，e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ，b i n d i n gm a c h i n e ， m i n i a t u r es t r a p p i n gm a c h i n e ，f u l l a u t o m a t i cb a n k n o t eb i n d e r i v 目录 摘要i a b s t ra c t i i i l 绪论一l 1 1 课题背景1 1 1 1 捆扎机简介1 1 1 2 国内外研究现状一2 1 1 3 捆扎机及捆扎带的发展趋势4 1 2 研究环保型捆扎、捆钞带及与之匹配的包装机械的目的及意义5 1 3 课题的研究内容6 1 3 1 研究内容6 1 3 2 本课题的创新点6 1 3 3 研究工作中面临的技术难点和拟采取的解决办法6 2 样机的研究。9 2 1k z b 一1 6 0 微型捆扎机性能分析9 2 1 1k z b 1 6 0 微型捆扎机优缺点分析一9 2 1 2 基本参数。1 0 2 2 捆扎机工作原理1 0 2 2 1 捆扎的工艺过程1 0 2 2 2 捆扎机工作原理。1 3 2 3 主要机构分析15 2 3 1 凸轮组结构1 5 2 3 2 送带及捆紧机构一1 6 2 3 3 摩擦轮机构1 6 2 3 4 惯摆支架机构k 1 7 2 3 5 刀具组1 8 2 - 3 6 控制系统1 9 2 4 立式k x j 3 2 型全自动捆钞机的研究一2 0 2 4 1 工作工序2 2 2 4 2 捆钞机的主要工艺过程：2 3 2 4 3 捆钞机的关键机构2 3 2 5 捆扎机和捆钞机异同分析2 5 2 6 本章小结。2 6 3 纸质捆扎、捆钞带的粘结特性试验2 7 3 1 纸质环保型捆扎、捆钞带替代聚丙烯塑料带可行性分析。2 7 3 1 1 纸质环保型捆扎、捆钞带的制作或选择。2 7 3 1 2 纸质环保型捆扎、捆钞带性能分析2 7 3 2 烫合方式的确定2 8 3 3 纸质捆扎、捆钞带的粘结特性试验2 8 3 3 1 试验器材2 8 3 3 2 试验方法3 0 3 3 3 单因素试验。3 0 3 3 4 正交试验3 6 3 4 本章小结3 7 4 环保型捆扎机的设计3 9 4 1 环保型捆扎机设计方案探讨及确定。3 9 4 2 方案总体结构设计4 1 4 2 1 设计方案机构运动简图4 1 4 2 2 设计方案方案的工艺过程。4 l 4 3 零部件机构设计4 2 4 3 1 部件机构设计4 2 4 3 2 零件结构设计4 4 4 4 环保型捆扎机的装配5 0 4 4 1 凸轮组的装配。5 0 4 4 2 环保型捆扎机样机装配5 0 4 5 环保型捆扎机机运行可能出现的故障及解决方式5 2 4 6 本章小结5 3 5 环保型捆扎机关键机构的仿真及分析5 5 5 1 机构运动仿真5 5 5 2 机构运动分析5 8 5 3 本章小结6 0 6 环保型捆钞机方案探讨及确定6 1 6 1 环保型捆钞机方案探讨及确定6 1 i i 6 2 直带和横带的烫合过程6 2 6 3 本章小结6 4 7 总结及展望6 5 7 1 总结6 5 7 2 展望6 5 参考文献6 7 致谢，6 9 攻读学位期间发表的学术论文目录7 l 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明7 3 i i i 1 绪论 1 1 课题背景 1 1 1 捆扎机简介 随着我国经济的快速发展，包装工业发展迅猛。包装是指为在流通过程中保护产品、 方便贮运、促进销售，按一定技术方法而采用的容器、材料及辅助物等的总体名称，也 指为了达到上述目的而采用容器、材料和辅助物的过程中施加一定技术方法等的操作活 动。包装是产品生产过程的终点，也是物流过程的起点。目前包装工业是国民经济的重 要组成部分【- l 。2 0 0 0 年我国( 除港、澳、台地区) 包装产业产值2 2 0 0 亿元人民币，到 2 0 0 8 年增长至8 6 0 0 亿元人民币，占全国g d p 的2 8 。按照这样的发展势头，到2 0 1 0 年我国包装工业总产值完全有把握突破1 2 0 0 0 亿元大关。目前世界人均包装消费1 0 0 美 元，日本平均6 1 7 美元，而我国仅8 2 美元，因此我国是包装大国，而非强国。 包装机械( p a c k a g i n gm a c h i n e r y ) 是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械。 我国包装机械起步较晚，经过2 0 多年的发展，我国包装机械已跻身于机械工业中十大行 业之一，为我国包装工业快速发展提供了有效的保障，有些包装机械填补了国内空白， 已能基本满足国内市场的需求，部分产品还有出口。但是，我国包装机械出口额目前还 不足总产值的5 ，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相差甚远。随着时代的发 展，技术的进步，包装机械在包装领域中正起着越来越重要的作用。包装是产品进入流 通领域的必要条件，而实现包装的主要手段是使用包装机械。 包装材料是指用于制造包装容器、包装装潢、包装印刷、包装运输等满足产品包装 要求所使用的材料，它既包括金属、塑料、玻璃、陶瓷、纸、竹本、野生蘑类、天然纤 维、化学纤维、复合材料等主要包装材料，又包括涂料、粘合剂、捆扎带、装潢、印刷 材料等辅助材料。包装材料分为打包带，包装带，塑料打包带，塑料包装带，缠绕膜， p e 缠绕膜，p e 拉伸膜等等。现代包装材料的四大支柱是纸、塑料、金属、玻璃【：】。目前， 在国内外市场风行并使消费者最崇尚的绿色包装中，有纸包装、可降解塑料包装、生物 包装材料等。 捆扎机械作为包装设备中的一个主要分支，是将一个或多个包装物用捆扎带( 绳) 紧 束一起的机器，使包装件便于运输、保管和装卸，属于外包装设备。捆扎机为典型的捆 扎机械，是使用捆扎带或绳捆扎产品或包装件，然后收紧，并将捆扎带两端通过热效应 熔融，或使用包扣等材料连接好的机器。捆扎机主要分为三大类【3 】：一种是机械式的， 即通过杠杆、螺旋或液压机械按压后由手工捆扎，因此工作人员劳动强度大，且操作不 规范；一种是半自动的，即用电子电路控制实现其中的1 个或2 个动作，然后在工作人 员的操作下完成捆扎：一种是全自动的，即由工作人员或自动生产线把包装箱送到工作 台上，按下自动捆扎键后，自动捆扎机将完成全部的捆扎动作。 捆钞机是为了解决金融系统纸币捆扎而研制的捆钞设备，它将压紧、捆扎、转位、 烫合等工序自动完成。从而大大的提高了工作效率及自动化办公程度。 捆钞机是金融系统中的办公用品，其功能是将现钞打把，每百张纸币为一把打捆， 每十把为一捆，以便进行现钞的清点、运输和保存。主要由纸币转向机械手、币值调整 机构、机械压紧机构、粘切机构、十字粘机构、送带机构、自动收带机构、安全保护、 故障报警机构和除尘机构组成，可快速完成对大把纸币的压紧、捆扎、转向、粘切等功 能。广泛应用于金融、证券等行业大把纸币的捆扎。捆钞机主要类别有全自动捆钞机和 半自动捆钞机，区别在于全自动捆钞机是纸币一次置入定位，按动工作键后，不需要转 向和反复施压，即可完成捆扎，而且速度较快，一般每捆低于2 0 秒，部分厂家的机型可 以达到1 3 1 4 秒完成捆扎。而半自动捆钞机是纸币置入定位，按动工作键后，需要两次 手动转向，才可完成捆扎，而且速度较慢，一般每捆需要3 5 秒，部分可以达到2 8 秒以 下。最新型捆钞机采用微电脑控制、使用了最先进的非接触烫合方式，一次压紧，完成 三道捆扎，成型更平整，避免了多次压钞，真正保护钱币不受损伤。该机具有智能人机 对话功能，工作状态清晰显示，故障屏幕自动提示，封闭捆扎，操作简单，安全可靠。 由于工作时三道同时捆扎、无需转位，所以速度更快。独有外置带盒机构，更换捆扎带 更为简单，从而减轻了操作人员工作强度，提高了工作效率，是一款理想的金融办公自 动化设备。 1 1 2 国内外研究现状 a 捆扎、捆钞带的现状、影响及处理方式 目前捆扎带主要以钢带捆扎带和聚丙烯塑料捆扎带为主，对于捆扎机及捆钞机而言， 主要采用聚丙烯塑料捆扎带，它是由p p 和p e t 两种塑料混合制成的。主要生产流程： 塑料粒熔化一压带一成型一冷却一缠卷一包装一入库。捆扎带是采用聚丙烯通过加热、 熔化、拉伸、冷却生产出的网状结构的包装材料，影响打包带质量的基本参数是拉力、 长度、弯曲度、伸长率等。在拉力和其它参数相同的情况下，长度越长成本越低。 聚丙烯塑料为高分子化合物，是不可降解的，包装工业的废弃物已成为世界工业固 体废弃物的主要的污染源之一，目前全球的固体废弃物年产量为1 0 亿吨，包装废弃物约 占总量的l 3 ，给人们的生活带来了巨大的危害 4 1 。一是不易回收，造成白色污染；二是 不可降解，很难形成大自然可吸收的物质；三是对人畜生存造成很大的危害。四是这些 包装物在拆包后，包装物里面含有大量的高分子化合物，包装物破碎时，高分子化合物 粘在刀具上，严重影响刀具使用寿命，刀具价格较高，提高了破碎成本，并且使得包装 物无法完全回收；五是从捆钞机角度讲还有一个很重要的因素是安全性，钞票的安全性 2 是指当废币、残币进行销毁时，容易因捆扎带材料无法完全化解而导致捆扎带所捆扎钞 票不能彻底销毁，使得残币可能重新流通于社会，后果不堪设想。 目前对聚丙烯塑料的处理主要采取填埋、焚烧、简单再生、化学循环利用等方法进 行处理 s h o i 。在人类尚未对环境危害性引起公众注意的早期，同生活垃圾一样，7 0 以上 是通过填埋来处理，填埋场可谓是“坑满为患 ，早期填埋的塑料多年未能降解，经大雨 冲刷后又返回大自然，影响人们的日常生活环境。人类一度认为焚烧废塑料回收能量是 比较理想的方法，这些废塑料的发热值和燃油相当，但在焚烧过程中，排放大量的氨气、 呋喃等毒性气体和物质，残渣中含镉、铅等大量重金属，对环境有很大影响，并且焚烧 设备价格昂贵。种种事实表明，焚烧并不是理想的处理废塑料的办法。对废塑料的简单 再生处理方式是通过切断、粉碎、加热后熔化等工序进行加工的循环利用技术，是处理 白色污染的重要途径。此法投资成本较小，但再生塑料的性能和新材料相比大为降低， 并含有很多杂质，大部分只能做降解使用，不适合做食品的包装材料，且回收次数有限， 最终还需要寻找其他办法处理。 为解决塑料包装与环境问题之间的关系，欧洲提出“4 r 1 d 的原则【7 】，即减少包装 材料消耗( r e d u c e ) 、包装容器的再使用( r e u s e ) 、包装材料的回收循环使用( r e c y c l e ) 、 能量的再生( r e c o v e r ) 、包装材料具有可降解性( d e g r a d a b l e ) 。我校原校长彭国勋教授 提出了包装的可持续性( s u s t a i n a b l e ) 。中华人民共和国固体废物污染环境防治法明 文规定：对固体废弃物治理实行三化原则即“减量化、无害化、资源化 ；香港特别行政， 区环保团体提出了“三用”原则，即“物尽其用、废物利用、循环再用 ，它们的意思是 相同的，目的也是一样的。废旧塑料的污染已引起了全人类的高度重视，而其处理方式 是一个很复杂的过程，不是一种方式可以解决的，虽然经过多年的研究，但尚未彻底解 决这个问题。而包装材料的选择是决定包装废弃物污染大小的一个重要因素，对包装材 料的研究工作正受到各国政府的重视，研制开发可降解“绿色”合成材料取代传统塑料 制品无疑是根治“白色污染”的最佳办法，开发有利于生态环境的绿色包装材料已是刻 不容缓。查阅文献【8 h 6 】可知：迄今为止尚未生产出可供商业化生产的性能优良、价格合 理、符合人类意愿的环保型捆扎带。人类创造文明的同时，由于忽略了与大自然的协调， 使其赖以生存的生态平衡遭到了日益严重的破坏。环境恶化已成为世界性的难题，成为 直接影响人类生存质量，制约可持续发展的主要因素。 b 国内外现状 捆扎包装在日常生活中应用极为普遍，目前对捆扎包装的研究主要体现在两个方面， 一方面是对包装用捆扎带的研究，另一方面体现在捆扎机械的研究。捆扎带研究的发展 趋势主要体现在要求捆扎牢固、绿色环保、美观。目前捆扎带大多仍然选用价格低廉、 捆扎牢固的塑料捆扎带，虽然部分包装采用纸带捆扎，但其只适用于捆扎强度要求不高 的场合。对于捆扎机械的研究很多，目前国内外大部分厂家生产半自动、全自动捆扎机。 而国内主要以半自动捆扎机为主，生产全自动的虽然也有，但质量不够稳定。生产厂家 主要集中在江苏南通和浙江温州，大部分企业生产规模较小，产品性能和质量不齐，价 格也相差较大。而捆扎机研究主要是针对选用聚丙烯作为捆扎带，研究对现有设备的工 艺参数进行优化，并根据工艺参数的优化结果进行设备局部结构的改进，很少有关于环 保捆扎带材料改进的报道。也有的厂家尝试采用尼龙带等，进一步提高捆扎质量，仍然 存在环保问题；个别厂家声称有捆扎纸带来捆钞，俗称“扎把机”，但它只适合少量的 要求强度不高的钞票，并且是对整个纸带双面涂胶，胶液浪费严重，这样就达不到环保 的目的，在高温地区捆扎带容易自行粘结。 1 1 3 捆扎机及捆扎带的发展趋势 捆扎机的发展趋势主要体现在技术参数的优化提高上。其主要技术参数包括：捆扎 速度；压紧力；捆扎强度；消耗功率；外形尺寸 1 7 1 - 2 0 l 。 捆扎速度反映了捆扎机的性价比，往往人们以为是越快越好，其实速度过快会导致 捆扎失败率高，在捆扎速度和成功率之间有个动态平衡点。市场上现有捆扎机的速度从 1 8 秒捆至4 0 秒捆，需要在保证成功率的基础上，尽可能提高捆扎速度，性价比是捆扎 机性能的一个重要参数。 压紧力也是捆扎紧度和捆包物变形的一个很重要的指标，一般情况人们认为压力越 大捆得越紧，其实压紧力矩不是越大越好，捆扎紧度的影响因素包括压紧力、抽带、脱 带、捆扎带延伸率等因素有关。因此，一般压紧力3 0 0 0 - - - 6 0 0 0 n 之问，需要在捆扎机构 动作设计配合合理的基础上，找到这个最佳的平衡点。 捆扎强度是是整个捆扎的综合反应，它取决于捆扎带质量、捆扎机的捆紧能力及接 头烫合质量，对于储存、运输过程中的散捆性有很大的影响关系。捆扎强度必须到达2 0 0 n 以上。 消耗功率取决于电机和烫头。消耗功率也需是在合理的压紧力、低能耗的烫合方式 下有个平衡点。 外形尺寸一般是越小越好，尽可能地减小捆扎机占地面积。 环保型捆扎带主要以易回收纸质材料替代聚丙烯塑料材料，在性能上最少需达到聚 丙烯塑料捆扎带标准。环保型纸质捆扎带材料可以克服聚丙烯塑料捆扎带的多种缺陷， 主要表现在：纸质捆扎带材料保护环境，可以消除二次污染；环保型纸质捆扎带能够回 收利用，降低了成本，同时也可以降低拆包时的破碎成本。 环保型捆扎带通过如聚丙烯塑料捆扎带的送带、抽紧、切带方式来实现，可有效的 缩短开发周期，减少生产成本。目前聚丙烯塑料捆扎带的烫合方式有两种，一种是电热 融合，烫合时产生大量的有害气体，污染环境；一种是高速摩擦塑料熔化烫合，一定程 4 度上减少了气味污染，但其产生严重的高分贝噪音污染。因此，在捆扎带材料更换为环 保纸质捆扎材料后，因其无法像聚丙烯塑料捆扎带一样热熔搭接，需对烫合方式、烫合 机构进行改进，一定程度上减少或消除噪音污染和气味污染。 综上所述，捆扎机的发展趋势表现在如下几个方面： ( 1 ) 捆扎带环保化 随着人们对生活的要求越来越高，环境污染也引起全人类的重视，研究开发以纸质 或者无毒可降解的有机材料做捆扎带代替聚丙烯塑料成了当务之急。对纸质捆扎带在性 能上要求达到或超过原有聚丙烯塑料材料。 ( 2 ) 全自动化 提高单机的自动化程度使包装件从输送机构送进后，捆扎机能自动定位、捆扎、转 位，以进行十字形、井字形等花样捆扎，采用微机控制，以实现无人操作的自动捆扎生 产线。 ( 3 ) 高级化 国外自动捆扎机已向4 0 道m i n 甚至6 0j o l ! m i n 的目标发展。研制捆紧力可随机调节 的捆扎机，提高自动捆扎机的适应性( 如带宽、捆包规格、工作台高、捆扎能力等) 。 ( 4 ) 多样化 研制各种用途的捆扎机，如压缩打包机等；研制代替钢带( 或钢丝) 的重型带、聚酯 带等；研制泡沫带、软带以适应台式捆扎机的要求。： 1 2 研究环保型捆扎、捆钞带及与之匹配的包装机械的目的及意义 随着我国经济的快速发展，商品的流通量加大，其包装质量和形式不断提高，使用 捆扎式包装的物品越来越多。目前大量的电器、仪器、邮件、航空包裹的包装利用专用 的打包机进行包装，随着过渡包装的流行和发展，而包装材料几乎全部采用价格较低而 强度较好的聚丙烯塑料带。 对于金融系统而言，随着我国经济的快速发展，资金的流通速度大大加快，回笼周 期明显缩短，每年有大量的新币发行和旧币回收，在银行流通业务中，纸币回笼成捆捆 扎历来是一项十分繁重的工作，为此银行全部使用了自动化的捆钞机，其需求量逐年高 速增长，因此用于捆扎大捆钱币的聚丙烯捆扎带需求量也不断增加。 本课题的目的和意义在于：研制并开发出新型的捆扎材料一可降解环保型捆扎、 捆钞纸带，以来替代有毒难降解的聚丙烯塑料带，开发研制与之适应的全自动捆扎、捆 钞机，避免和改进现有捆扎、捆钞机使用聚丙烯塑料带存在的如上1 1 2 节中提到的缺点 和弊端，使得包装物和钞票在捆扎性能要达到或超过原有聚丙烯塑料带的同时，节省资 源，避免环境污染，更加注重经济性和环保性，对促进循环经济和可持续发展是非常必 5 要的，具有重要的经济效益和社会效益，同时可彻底实现废旧纸币的连续、安全、自动 回收的目的。 1 3 课题的研究内容 1 3 1 研究内容 本课题属于温州市重大对外合作项目的一部分，该项目是由浙江温州轻工研究院承 担，与企业温州雷奇集团有限公司、温州中昌金融机具有限公司合作开发。( 项目编号： h 2 0 0 8 0 0 4 6 ) ：绿色环保捆扎带及其自动捆扎机械的研究。 本课题的主要内容如下： ( 1 ) 资料调研及分析，了解包装行业动态、捆扎带、捆扎机及捆钞机现状，掌握其 国内外发展趋势； ( 2 ) 捆扎机、捆钞机样机的研究，从工作原理、工艺过程、关键机构等方面进行分 析研究； ( 3 ) 根据聚丙烯塑料捆扎带物理特性选择或制作易回收环保型纸质捆扎带。通过试 验测试确定其粘结特性，粘结质量的影响因素主要有：胶类型、加热温度、冷压压力、 保压时间、胶量等； ( 4 ) 环保型捆扎机的设计：根据试验确定的最优粘结参数，设计环保型捆扎机的机 构零件，进而完成环保型捆扎机的设计，分析环保型捆扎机容易出现的故障，分析其原 因，指出解决方案； ( 5