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与传统的玻璃瓶包装啤酒相比较，聚酯瓶包装啤酒有安全(不会爆炸)、质轻、运输成本低、时尚等优点，得到了业内外人士一致共识，是无可争议的。
但也不能否认它存在很多不足，如材质软、易造成封口不严、包质期毕竟短；此外，它不能高温消毒、只能包装纯生啤酒、瓶子不能回收复用、成本较高等。现在的技术经济可行性的关键还存在问题。在中国啤酒市场上，聚酯瓶包装啤酒至今推广不力，未成气候。尽管有关业内人士在专业媒体上大声疾呼：聚酯瓶包装啤酒已进入“采摘”季节。持观望态度者众。
包装塑料化对传统啤酒包装来说是一个脱胎换骨的更新，就像当年饮料行业产品包装的“大变脸”一样。看看今天的饮料市场商品货架：含气的不含气的，大包装小包装，餐饮消费，家庭消费，移动消费，各种时尚甚至另类包装的饮料商品，五彩缤纷，琳琅满目，层出不穷。去年夏天健力宝推出的“爆果汽”，在饮料市场上硬是以更时尚更新颖和某种程度上的“另类”包装，实实在在地“火”了一把。但是，力推聚酯瓶包装啤酒液体食品，在市场开拓上能不能展开一个大的天地?但看至今啤酒的聚酯瓶包装总是进展不大，究其原因：
●问题之一：关于保质期
2003年1月1日正式施行的啤酒新国标GB4927—2001规定：
瓶装、听装(生、熟)啤酒的保质期不少于60天，桶装(生、熟)啤酒不少于30天；鲜啤酒的保质期不少于5天。
生产企业可根据啤酒种类、企业自身技术条件和市场营销情况，分别按照4.5.1－4.5.2规定，在标签上具体标注产品的保质期。
以上标准规定的条文和精神，比较老标准有很大的变动：一是保质期时间上大大缩短了，老标准规定保质期不少于120天，甚至有的企业标志为180天；二是在老标准中对此是作为强制性条款，似乎非如此不能保证啤酒质量，不能保护消费者利益。事实却并非如此。
这是基于啤酒不同于其他酒种，例如白酒、黄酒或葡萄酒，不是越陈越醇，储存时间越长其价值越高。啤酒卖的是“鲜货”，从生产到消费，这一时间段越短，啤酒的新鲜度就越有保障，价值就越高。其消费质量是和时间成反正，与其它酒种如白酒等正好相反。如果说时间就是质量，对啤酒来讲从生产到消费的时间段越长，新鲜度质量损失就越大。
于是，近年啤酒生产企业普遍重视新鲜度管理，有承诺“同城消费当日酒当周酒”的，有承诺“同省消费当月酒的”，而超过新鲜度管理日期的，无条件招回。这种经营方式为啤酒企业带来极大的品牌效益，因为其遵循的是消费者价值最大化。过去，4个月甚至长达半年的保质期，实质上是延续罐头食品的传统质量要求，是以损害消费者对啤酒的新鲜度价值来换取降低生产经营啤酒的市场风险。
“啤酒卖不掉吗?不要紧，反正保质期长，时间有的是，慢慢卖吧。”
有鉴于此。在啤酒新鲜度至上和啤酒消费者价值最大化的观念支配下，对聚酯瓶包装啤酒就要根据保质期不同，对啤酒聚酯瓶本身的结构和成本价格，也作适度的分档，从而达到聚酯瓶包装啤酒更为合理和有竞争性的性价比。对于作为快速消费品的啤酒这一特定商品来讲，这一点认识观念上的突破是至关重要的。
●问题之二：关于传统工艺
包装材料供应商，将聚酯瓶包装啤酒的首发目标聚焦在经巴氏杀菌的PET啤酒瓶的研发上，其出发点在于目前中国啤酒绝大部分，至少占90％以上都执行的传统工艺，即灌装后经巴氏杀菌，得到足够保质期和货架寿命的熟啤酒。甚至为适应灌装后高温处理的工艺条件，连封盖结构也继承传统马口铁皇冠盖，这种出于遵从传统工艺，试图将聚酯瓶包装啤酒对玻璃瓶包装啤酒实现“等效置换”的战略定位，在市场推广中企望阻力最小。
实际情况如何呢?
首先，聚酯瓶包装啤酒不可能与玻璃瓶包装啤酒完全“等效置换”。
聚酯瓶可以遵从传统工艺，满足巴氏杀菌的高温工艺条件，但这样势必选用耐高温聚酯材料，成本和性价比上会失去了一定的竞争优势。其次，假如能从维护和追求消费者价值最大化的研发宗旨出发，恐怕应该首先将本项目放在进入21世纪人类消费追求天然回归自然，这样一个大趋势和大背景下，正确引导消费，奉献给消费者不同于传统工艺熟啤酒的执行无菌冷灌装的全新工艺，这样的工艺路线带给消费者的是口味更纯正，营养更丰富的生鲜啤酒。与此同时，由于取消了传统的包装后巴氏杀菌高温处理，可以选用更具有价格竞争力和更高性价比的聚酯材料，传统的马口铁皇冠盖也可以更换为鲜艳美观，方便开启和可重复封口的塑料拧断盖，令新型聚酯瓶包装啤酒整个商品形象焕然一新，从而对消费者更有吸引力，何乐而不为呢?
再说，生鲜啤酒的无菌冷灌装要有三大基本条件一是本身酒体的无菌，二是包装材料瓶和盖的无菌，三是设备包括环境的无菌。采用聚酯瓶就可将生鲜啤酒的无菌冷灌装中对于包装材料的无菌保证一步到位，其微生物风险比较采用回收玻璃瓶，至少降低了整整十倍，即一个数量级。
权衡利弊，对于传统工艺的取舍，聚酯瓶首发目标的决策，值得斟酌。
●问题之三：关于市场定位
就像不可能一枪就把满林子里的乌都打下来一样。聚酯瓶包装啤酒的市场定位也要在啤酒消费市场细分的基础上，有针对性地分期分批推出主打产品。
中国的啤酒消费市场最大宗的应该是餐饮和家庭消费，目前其主力商品包装是640ml装啤酒。现在其商品容量有向二头分化的趋势，即逐渐小瓶化为500ml和大型化到750ml，甚至1L、2L以上的大包装。而歌厅酒吧和运动场馆以及旅游在途，原为易拉罐包装的啤酒消费市场，则有望为500ml以下，如330ml小瓶装啤酒进入。
就像所有的商品有高、中、低档的分野一样。当年易拉罐的啤酒饮料包装进入中国消费市场，是以高档包装商品的面目出现的。对此我们可能还记忆犹新。尽管在西方国家消费市场上，易拉罐啤酒饮料是最大众化的方便食品，而对于啤酒这一特定的易拉罐包装，由于灌装过程的广口敞开，远比啤酒瓶装包装与空气的接触面要大得多，因此其增氧量也要高于瓶装啤酒，所以在啤酒内在品质上应该是逊色于后者。但由于包装新颖，中国消费者图个新鲜，当时就把易拉罐啤酒误作为高档消费。然而随着时光流逝，消费渐趋理性与成熟，现在再把易拉罐啤酒当作高档消费的人，应该已不多了。
聚酯瓶包装啤酒的市场定位理应是作为大众快速消费品，定位恐怕无论如何也不能定位到高档消费吧?或许也重当年易拉罐啤酒一开始就以高档商品的身价进入高档消费领域也说不定?如此“歪打正着”，有可能吧?我们且拭目以待。
今后，合理的市场细分似乎量大面广的大众消费水平的中低档啤酒应该是价廉物美的安全轻量时尚的聚酯瓶包装啤酒。少数身价高的特色高档啤酒产品才是用玻璃瓶包装的精品。当然其价格也不菲。至于时尚的另类的聚酯瓶包装啤酒在特定的消费场合，如大型运动会歌舞场、文化娱乐集会或旅游在途移动消费，则聚酯瓶包装啤酒产品跻身高中档消费场合也是可能的。
总之，消费市场随着对象场合的不同，细分市场既是可能也是必要的，产品的策划设计就要有针对性地，就像编织一张硕大的网，创造条件将消费市场这个商品大森林里的鸟，(不太可能是所有的鸟)，一网打尽。
结论是：市场定位要具体对象具体分析具体对策。
●问题之四：关于设备改造
“工欲善其事，必先利其器”
推广聚酯瓶包装啤酒实现规模化生产，就要具备适用于聚酯瓶灌装封盖的瓶装生产线。由于我国当前大量使用玻璃瓶包装啤酒，现在啤酒厂的瓶装生产线设备不适用于聚酯瓶包装啤酒灌装和封盖，为此南京轻机设计院就不同的聚酯瓶包装啤酒的配套条件和定位，研究了不同的设备改造方案。
聚酯瓶包装啤酒的灌装生产线的老设备改造的要点如下：
1．聚酯瓶不能抽真空，在现行灌装设备上可以用CO2置换空气的办法来控制灌装过程中啤酒的增氧量，就如同目前在易拉罐灌装啤酒中施行的CO2置换空气的工艺一样，效果是肯定的，增氧量一般能控制在0.05mg／1以下，当然CO2消耗量比较抽真空的老工艺要大，一般约2～3倍。
2．聚酯瓶本身重量很轻(最轻的500ml／瓶仅28克)在输送传递和灌装封盖工艺过程中只能以瓶颈定位夹持(而非玻璃瓶瓶底定位输送)，长距离空瓶转移用空气输送，定位准确，输送效率高。
3．如果仍采用马口铁皇冠盖封口结构，压盖模具要更换。
根据聚酯瓶提供上线方式不同，新线可以有以下不同配置：
A．空瓶→卸垛机→冲瓶机→灌装压盖(拧盖)机→
B．瓶坯→吹瓶机→冲瓶机→灌装压盖(拧盖)机→
C．空瓶→卸垛机→冲灌拧三合→组合机→
D．瓶坯→吹瓶机→冲灌拧三合一组合机→
E．瓶坯→吹冲灌拧四合一组合机→
无论是老的灌装生产线设备改造还是新线配置，应该说所凭据的技术都是成熟的，尤其对于南京轻机10年前就为可口可乐和百事可乐公司配置PET瓶专用灌装生产线和玻璃瓶／塑料两用线，因此目前在聚酯瓶包装啤酒的项目设备改造中，可以说是驾轻就熟，技术上有100％的把握。
塑料的出现，如果追溯到约在20世纪20年代中期，德国科学家斯陶丁格首次提出，可以经过化学聚合反应，将具有相同化学结构的单体的化学键连接在一起，组成新的大分子化合物从而得到一系列性能优越的新型材料。为此，斯陶丁格本人于1953年荣获瑞典皇家科学院颁发的当年诺贝尔化学奖。
从1930年高分子科学概念确立至今，已过去了近3／4世纪，现在世界上已有800多万种人工合成的化合物，而且还在以每年约25万种的速度递增，其中相当一部分有发展成为新材料的潜力。目前的高分子有机聚合物材料也就是塑料，全世界2002年总产量也达1亿6千万吨，仅次于钢铁总量。中国的塑料制品全年产量也达到了1500万吨，位居世界第二位。
材料被称之谓“工业之母”和“产业粮食”，是人类生存和发展的重要条件，人类社会现代化文明的重要支柱，每一种新材料的出现都会给人类社会物质文明和精神文明带来一次新的飞跃，像高分子有机聚合物半个世纪以来的问世和发展，几乎已渗透到人类生活衣食住行的所有领域，举目所见可以说触目皆是，真是不可一日无此君。有家塑料包装材料供应商的广告词：“包装全世界”。
对于塑料瓶包装啤酒是否取代玻璃瓶包装啤酒，可以说各有千秋，众说不一。如何看待啤酒包装塑料化的趋势呢?
有人认为，就是最敏感最娇贵，几近人命关天的静脉大输液，也已经开始塑料包装代换玻璃瓶包装的大行动，我国到2002年底已有各类输液厂商约380家，年产输液包装玻璃瓶30亿瓶，由于玻璃瓶包装体积大，重量重，易碎不便运输，流转和使用过程瓶损，严重影响了工厂的效益和医院使用，鉴于目前国外市场如欧美日本等发达国家已基本淘汰了输液的玻璃瓶包装，我国目前已有约26家工厂引进了各类塑料软包装生产线，全部生产能力约占全国输液包装产量的5％左右。医药行业已做出规划，在未来10年内将逐步淘汰玻璃瓶输液包装，把先进、安全、可靠方便的塑料输液包装提供给救死扶伤的医护卫生第一线。这将是输液包装行业的一场工艺和技术的革命。依次类推，好像说明啤酒包装逐步塑料化是必然趋势。
其实未必，从上面看出，聚酯瓶包装啤酒作为啤酒包装塑料化的先锋，有利有弊，就其目前的现状合发展，预言啤酒包装塑料化的成功或失败，似乎还有点为时尚早。至于聚酯瓶包装啤酒将来是否代替玻璃瓶包装啤酒的问题，笔者认为，只能说是部分代替而不可能是大部分或者全部代替。(end) |
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作为塑料中空容器的主流加工技术，“注拉吹”和“多层共挤”技术日渐成为人们关注的焦点。为此，业内人士就这一话题展开讨论，希望能为塑料中空容器的加工商带来一些启发。
陈新辉先生 毕业于北京化工大学高分子材料加工机械专业，现任广东金明塑胶设备有限公司研究与开发部技术总监，一直从事塑料机械的研究与开发，多次获得汕头市和广东省科技进步奖，主持设计了多项国家级和省级重点新产品。
史永红先生 1991年毕业于西安交通大学高分子材料与工程专业，1999～2004年在西安交通大学攻读机械工程硕士学位，高级工程师，现任陕西秦川机械发展股份有限公司秦川塑料机械厂副厂长，同时兼任秦川发展研究院下属陕西包装与塑料机械研究所所长。史永红先生主要从事塑料中空机和挤出机等塑料机械开发及塑料成型工艺的研究工作，在200L双L环塑料桶成型工艺方面有丰富的经验，发表论文近十篇。
对多层共挤出中空塑料成型技术与注拉吹中空成型加工技术而言，两者有何本质上的不同？或者说，两种加工方法对设备的要求有何不同？
陈新辉先生：多层共挤中空塑料成型与注拉吹中空成型同属塑料中空成型技术，其基本原理是把熔融状态的塑料型坯置于模具内，然后闭合模具，塑料型坯借压缩空气吹胀、冷却而得到一定形状的中空制品的成型技术。
多层共挤出中空成型是多台挤出机向造坯机头供料，获得多层的熔融型坯，然后将型坯引入对开的模具，闭合后向型腔内通入压缩空气使其膨胀并附着在模腔壁而成型，最后通过保压、冷却、定型、排气而获得所需的多层共挤制品。
要生产一个完全满足要求的多层共挤阻隔中空制品，不但要有理论作指导，而且还需要长期从事挤出方面的大量经验数据作支撑。具体而言，供坯系统包括二部分：一部分是根据制品结构设计的多台挤出机。在这方面，国内拥有比较成熟的技术，国产的挤出机在制品的塑化、挤出的稳定性、高产高效性等方面已经有了明显的进步；另一部分是多层共挤内复合机头，它是多层共挤中空成型的关键部件，也是核心技术。在加热系统方面，多层共挤中空成型技术无需在后续工艺中再对管坯进行加热。多层共挤中空成型技术在吹瓶系统和控制系统方面要求较高。通常，吹瓶系统包括二个方面：一方面是吹入压缩空气，通过保压、定型、排气而获得所需的制品；另一方面，还要求通过吹瓶系统获得一定要求的瓶口质量。目前，多层共挤中空成型技术在如何采用先进的喂料控制技术获得稳定的挤出？如何通过型坯伺服控制技术获得理想的型坯等方面还需不断提高，这一技术对辅机和生产环境方面的要求不高。
注拉吹中空成型是将注射机注射的熔融塑料注入注塑模具，通过急剧冷却而成型出透明的有底型坯，然后在另一工位将型坯内外加热，达到一定温度后将瓶坯延伸一定的比例，再充入压缩空气，获得所需的中空制品。其供坯系统相比多层共挤中空成型而言相对简单，要求低，一台标准的注射机就基本能满足要求。但在注拉吹中空成型工艺中，对加热系统要求高，控制也有一定的难度,尤其是如何控制材料的取向温度，这对制品的成型起着关键的作用。吹瓶系统主要是要控制拉伸速度和吹塑压力，以确保获得壁厚均布的制品。
总之，两种成型工艺的特点决定了它们对设备的要求既有相似性，但更具有独特性。
史永红先生：多层共挤中空成型技术与注拉吹中空成型加工技术采用的工艺流程是完全不同的。
多层共挤中空成型工艺流程是几台挤出机挤出不同的原料，塑化后挤到共挤模头，由共挤模头连接挤出型坯，经模具合模，将型坯吹制成制品，最后取出制品，进入下一个循环。
注拉吹加工工艺流程分为两步法和一步法。一步法是在一台设备上完成从原料到容器的整个成型过程。一步法又分为“三工位”和“四工位”两种工艺，其中，“三工位”设备包括注射瓶坯、制品成型、制品顶出等三个工位；“四工位”设备包括注射瓶坯、瓶坯调整温度、制品成型、制品顶出等四个工位。
两步法工艺需要两台设备完成由原料到制品的成型过程。首先，采用专用注射机完成型坯的成型，然后将注射好的瓶坯再输送到吹瓶机上加热，调整瓶温度，完成吹制、制品输送全过程。两步法主要适合大批量生产，而且灵活性大，即可以用一台注射机配多台吹瓶机，也可以用多台注射机配一台吹瓶机。当然，这主要应根据注射机与吹瓶的产量匹配而定。
由于工艺流程不同，设备结构自然也就不同。多层共挤吹塑成型设备主要包括：挤出机、共挤模头、合模机构、吹胀机构、机架、中空模具、电气控制系统、液压控制系统、气动控制系统。而一步法注拉吹设备包括：注射部件、型坯模具、工位转台、中空模具、吹气装置、顶出装置、电气控制系统、液压控制系统、气动控制系统。为适应各自不同的工艺流程需要，上述两种设备所使用的电气控制系统、液压控制系统、气动控制系统以及动作顺序和控制原理也都存在很大的差别。
从制品情况来看，注拉吹中空成型的制品容积一般在30L以下，而多层共挤成型制品容积可达500L。
注拉吹技术在制品壁厚均匀度和尺寸精度方面有何特长？采用该技术生产的塑料中空容器最佳的适用行业有哪些？
陈新辉先生：注拉吹技术在制品壁厚均布度和尺寸精度等方面要优于多层共挤成型技术，其制品主要用于啤酒、碳酸饮料、果汁饮料、饮用水、茶饮料、食用油、食用调料、药品等的包装。
史永红先生：注拉吹中空成型制品具有壁厚均匀、尺寸稳定性好、重量轻、强度大等优点，因此应用范围非常广泛。由于注拉吹工艺生产的容器多以PET、PP、PE、PVC等材料为原料，从而使用这些原料生产的瓶子具有质轻、便携、无毒、透明、不易破碎、阻隔性较好等优点，使其越来越多地成为玻璃瓶的替代品而被应用在碳酸饮料、果汁饮料、饮用水、食用油、酒类、日化产品、药品等行业的包装中。
目前，采用注拉吹技术生产出的制品已能够满足一些很苛刻的使用要求，最典型的例子就是啤酒瓶，国外已有PET啤酒瓶被用于啤酒的包装中。对于塑料瓶生产企业来说，啤酒瓶市场是相当巨大的，但由于对瓶子的要求很高，要求瓶子具有高透明性、高阻隔性和耐热性，因此，目前国内企业还没有进入这一市场。
多层共挤技术是目前最重要和最有发展前景的中空塑料制品生产技术，它为容器功能和产品结构方面带来了什么样的改变？对中空制品向多品种、个性化、轻量化、薄壁化方向发展有何裨助？
陈新辉先生：多层共挤技术作为一种特殊的生产技术，拥有如下几个优点：
（1）改善容器的各项性能指标。采用多层共挤吹塑技术，利用材料的特点优势互补，大大改善了制品的阻隔、密封、耐腐蚀、耐高温、抗低温、抗菌、无毒、保鲜等性能。例如，通过共挤出低渗透性的PA、EVOH等塑料，可提高制品对气体或液体的防渗透能力，明显提高被包装物的存放时间。
（2）提高制品的可竞争性。采用多层共挤出技术，可以大大节省对高要求的贵重原材料的使用，同时也可以共挤出一层回收原料，减少制品的构成成本。目前，多层共挤农药品容器、汽车油箱等的生产全部采用了多层共挤技术，金明公司设计制造的汽车油箱设备已经达到了七层，既满足了使用的要求，又降低了制品的成本，提高了产品的竞争力。
（3）扩大了产品的应用领域。由于多层共挤技术成型工艺具有易于成型、适于成型形状多样化的制品以及功能丰富的特点，因此，不仅多层共挤中空成型制品在应用领域内逐步替代了一部分原先采用的玻璃瓶、铁制品、铝塑制品的包装，而且为进入中空工业异型制品成型领域奠定了基础，为多层共挤中空成型设备制造商提供了无限商机。
史永红先生：多层共挤是指在基层中增加一层功能阻隔层，例如EVOH、PA、PVDC等，其中，常见的阻隔层材料EVOH对气体的阻透性特别好，可有效地阻隔O2、CO2、汽油等的渗透。因此，多层中空制品被广泛应用于食品包装、农药包装及汽车油箱等行业。
由于多层包装制品中有一层阻隔层，可使中空制品或包装袋厚度减少，阻隔性提高，降低了生产成本，提高了制品的使用性能，因此多层包装制品市场前景广阔。采用这一技术生产的食品包装制品可以确保食品的鲜味和风味，延长食品的货架寿命和储存期。目前，多层共挤成型包装制品在国外的塑料包装制品市场中已占有80%的份额。
另外，采用这一技术生产的多层汽车油箱能够有效地阻隔汽油的渗漏，使汽车油箱达到欧Ⅱ或欧Ⅲ标准。
目前，秦川机械公司已开发成功六层共挤塑料中空成型设备，用于生产汽车燃油箱，最大容积为200L。据悉，该机采用了新技术，不仅可确保型坯壁厚100个控制点，使容器厚壁均匀，而且电气、液压和气压稳定，无渗油漏气现象，上料系统可确保六台挤出机连续稳定上料。在此想请问史永红先生：您如何看待多层共挤技术在工业包装领域的应用前景？
史永红先生：陕西秦川机械发展股份有限公司（简称秦川发展）开发的SCJC500×6六层共挤中空成型机主要用于生产六层汽车燃油箱，该机的技术水平、硬件配置及制品质量均能够达到欧洲同类产品的技术水平，所生产出的油箱能够达到欧Ⅱ和欧Ⅲ标准，目前已售出了6台。
目前，国内只有秦川发展公司一家能够生产此类设备。随着国内重型汽车、轿车、大巴车等汽车品种的进一步发展以及国家对环保要求的更加严格，多层中空机的市场前景将更加广阔。2004年，国内多层塑料油箱制品的产量约为100万只，预计2005年将达到 140万只。
陈新辉先生，请您介绍一下贵公司的中空成型机目前的开发情况。
陈新辉先生：广东金明塑胶设备有限公司自1987年建厂以来，一直从事中空成型机的研究开发、生产和销售，产品遍布国内外，具有丰富的设计和生产经验，尤其是近几年来，在多层共挤领域中更是取得了突破性的进展，今年，我们公司被广东省评为“广东省多层共挤塑料加工设备工程技术研究开发中心”。目前，金明公司所生产的中空成型设备容量从10mL到500L，单层至七层共挤共有大小18种规格的中空成型设备，其中多层共挤成型设备有6种，主要是三层、四层、五层和七层共挤设备。最近，我们研发的一台四层共挤双模头已在东莞投产，主要用于生产农药瓶。同时，我们新投产的一台500L七层共挤汽车油箱生产设备，主要用于生产各种汽车多层油箱以替代以前的铁制品以及单层塑料制品。
在饮料、药品包装方面，注拉吹技术无疑保留着传统的优势，请您从液压控制系统、控制性能系统、容器的收缩量、精密注吹、塑化装置与正确计量、吹塑模具的设计与制造等方面，谈谈目前及今后一段时间内我国注吹机发展的重点？
陈新辉先生：注拉吹技术是聚合物加工领域中重要的一环，具有提高制品力学性能、气体阻隔性等优点，应用范围广，是其他吹瓶机不能替代的一种成型技术。由于我们没有生产这类设备的经验，因而只能简单淡淡我的一点看法。我认为除了在高产高效节能等方面还需投入研究力度之外，最重要的一点是要利用先进的计算机辅助工程（CAE）技术来对注拉吹中聚合物加工成型进行模拟优化，避免凭借经验，通过反复试验和修正的方式所带来的盲目性，它不但耗费大量的时间和资金，而且延长了开发周期，增加了产品成本，无法适应市场的需求。
目前，随着理论研究的深入和计算机技术的迅速发展，采用先进的计算机辅助软件对聚合物加工成型过程进行模拟优化，实现与实际问题的结合，这一工作已取得了重大进展和效益。有资料表明，通过采用此类软件研究塑料瓶在拉伸过程中拉伸速率对瓶坯厚度分布的影响规律和吹塑过程中瓶壁厚度分布规律，结果表明，改变拉伸速度对瓶坯厚度分布具有很大的影响，速率过大或过小都会产生不利的影响。通过计算值与实际测量值的比较，表明模拟计算能较好地预测成型瓶子的厚度分布，从而为改进工艺与模具设计提供了新的途径，克服了单凭经验的缺点。
另一个需要关注的问题是注拉吹模具的设计开发。目前大部分国内厂家只注重主机的开发，忽视模具的研发制造。而注拉吹成型机是主机与模具有机结合的装备，模具的重要性在某种程度上要大于主机，这就是为什么有的生产厂商将模具是否达到要求列为质量控制标准。因此，只有研制出合格的注拉吹模具，解决好模具的材料、热流道喷嘴及热流道的设计、温度的控制系统等方面的问题，才有望在国内造出先进的注拉吹设备。
史永红先生：国内注拉吹设备的技术水平普遍较低，在各类中空成型设备中，注拉吹设备与国外同类产品的差别是最大的。
注拉吹设备主要的应用市场为饮料瓶及矿泉水瓶。目前，国内的娃哈哈、农夫山泉、乐百氏、可口可乐、百事可乐等大型饮料及矿泉水厂家采用的设备均为进口设备。其中，一步法设备主要为日本青木固公司和日本ASB公司的产品,两步法设备主要为德国SIDEL公司和SIG公司的产品。我认为，国内一步法和两步法注拉吹设备存在的主要问题是：生产效率低，能耗较大；制品偏重，透明度差。因此，建议注拉吹设备生产企业应采用国外最新的、成熟的电器及液压元件，同时，下功夫认真研究各种原料的成型工艺。
如何更好地实现中空容器加工过程中的质量监控？换言之,可否请您谈谈如何利用好相关的自动化与控制、测量检测、称重等技术与装置，有效实现中空容器加工过程中的产品质量监控？
陈新辉先生：要实现多层共挤中空容器加工过程中的质量监控，提高产品质量的稳定性，必须从两方面入手：一是对影响产品质量不稳定的主要原因进行分析和控制。多层共挤中空成型由于其成型工艺的特点，因而要对各挤出机塑化效果、挤出稳定性、工艺温度、熔体内复合的特性要求、各层复合的均匀性、型坯壁厚厚度分布情况、吹气压力、冷却速度等进行分析，不同形状、大小的制品其工艺要求也不完全相同。二是选用配套先进、质量稳定可靠的中空成型设备。一台优秀的设备不但可以减少产品质量的波动，而且能提供许多先进的技术与装置供操作者监控和分析产品的质量。例如，配置挤出机的自动称重装置能有效地避免由挤出电机、换网装置等引起的挤出波动，还能有效地减少原材料的消耗，从而获得优异性能的制品。另外，配置制品型坯壁厚控制技术能最大限度地保证异形制品壁厚的均匀性；配置自动测漏等制品质量检测装置能有效控制出厂产品的合格率。
史永红先生：目前，我国中空成型机市场存在的问题较多，其中，最主要的问题有两点：一方面，国内一些中空设备生产厂家由于缺乏研发实力，不能很好地理解原料的成型工艺，没有认真分析原料的性能，导致开发的设备对原料的适应性差，通常只能适应某一种牌号原料的加工，而不能同时满足市场中众多牌号的原料加工要求；另一方面，为了迎合市场需求，特别是低端用户的要求，一些企业一味地减少设备的使用性能，特别是安全方面的性能。这两方面的问题直接影响了我国中空机整体技术水平和实力的提高。
我认为，中空设备生产商应该在深入研究原料性能和成型工艺的基础上，努力提高电气控制系统、液压控制系统及气动控制系统的可靠性和稳定性，同时，重视发挥混料、称重、厚度检测、渗漏试验、质量检测等辅助设备的作用，只有这样，才能开发出高质量的产品。
如果有两个塑料中空容器加工商，分别采用上述提到的两种加工方法，在他们采购相对应的设备前，您对他们在设备选型方面会给出什么样的建议？
陈新辉先生：在设备的选用方面，不同的厂家有不同的做法，但大多数厂家都会以性能价格比作为选择设备的主要依据，当然，也有厂家更注重性能而对价格因素考虑较少，或更注重价格而对设备的性能要求不高。在此，我主要谈谈这两类设备在性能上必须要考虑的因素。注拉吹设备由于生产的制品的附加值较低，竞争较激烈，因而在选购时，要在充分了解设备的性能稳定性、可靠性的前提下，还要从产量、价格和技术先进性方面进行全面考察。多层共挤设备由于起步较晚，产品附加值较高，设备的投入也较大，因而客户在选择设备时，应将设备的先进性和稳定性、是否是成熟技术等作为首要考虑的因素，其次才是对价格的比较。
史永红先生：用户选购设备时，应理性地分析拟选购设备的性价比、能耗、元件的综合性能以及设备厂商的综合技术水平、售后技术服务及其市场占用率，不应单纯地注重价格或某一个元件的性能，而应理性地分析投资回收期，同时，还应对拟生产的制品市场前景、竞争对手及其市场占有率、原料价格走势、运输成本等进行综合分析。(end) |
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中空塑料成型机是塑料机械的三大主导产品之一。随着塑料中空制品行业的快速发展，中空制品的结构发生了很大变化，特别是汽车用中空制品发展较快。适应这一发展趋势，中空成型设备正向着多品种、大型化、高效、高产、高速、节能、电动化、网络诊断、智能化等方向发展。
多层共挤出中空塑料成型机
在中空制品领域中，多层共挤吹塑高阻隔性中空制品所占比重越来越大，其成型工艺是利用复合模头把几种不同的原料挤出吹制成型。这类中空容器对CO2 、O2或汽油等具有很好的阻隔效果。
目前，国内对多层共挤出中空塑料成型机的开发主要集中在以下三个方面：
· 开发适合一定产品范围的共挤出机头（模头），以满足不同材料、不同层数、不同制品直径的要求。
· 开发组合的机头系统，它能根据不同的原料而特制出可能允许的组合数的机头。
· 开发基础机械程序，它可用于不同数量的模塑工位、不同的生产速度以及不同制品设计的平台。
模头是多层共挤出中空塑料成型机的心脏和大脑，包括多级层叠式和叠加式。通常，模头应满足以下要求：
· 确保每一层达到最佳状态，以获得良好的圆周及侧向材料分布。同时，不受材料分布的影响，可加工范围广泛的塑料原料，并可适应不同的挤出量。
· 螺旋芯棒组合系统应具有高度的适应性。目前，多层结构最多可达七层，满足了特殊制品的需要，因此，该系统以其最优的加工条件，被多层共挤出机头优先采用。
· 多层共挤出机头的流变设计是设计中的关键，要求其在低挤出量下，具有良好的自清洁功能，在高挤出量下，具有最小的剪切热。
· 大型多层共挤出中空塑料成型机采用储料式机头，该结构是把主机头放在各层机头的上方，配有同心的环形活塞，把机头与储料腔作成一体，以使在低压下能实现型坯的高速挤出。
挤出机的适应性及其组合是保证多层共挤出中空塑料制品质量的前提。为此，多层共挤出中空塑料成型机的生产企业必须首先对所要加工的对象（包括制品、制品各层材料的特性及各层材料之间的粘结性能以及增粘剂的特性）进行充分的研究。在具体设计适应这些塑化材料的挤出机时，应确定好所需配备的挤出机的数量及型式。挤出机的设计原则是：能满足不同流量、不同材料的塑化要求，且其生产率应比标准挤出机的生产率高；螺杆和机筒的结构随着加工物料性质的不同而不同；每个挤出装置都应配制自动控制的定量加料斗，以精确控制加料量。
目前，多层共挤出中空塑料成型机的开发重点是：0.2～1L容器（用于盛装化妆品及家用卫生清洁剂）的2～3层共挤出中空塑料成型机；4～6层共挤出汽车油箱中空塑料成型机；220L大型多层共挤出中空塑料成型机。
大型挤吹中空塑料成型机
当前，缩短生产周期、提高生产效率是大型挤吹中空塑料成型机的重要发展方向。为此，其开发重点主要为：
· 提高机器的塑化能力。应开发高塑化性能和高输送能力的螺杆机筒，大力推广、应用带强制喂料、强制冷却的高产量塑化挤出的“IKV”结构。
· 提高吹气压力、使用低温干燥高压空气吹塑是缩短吹塑冷却成型时间及提高制品质量的关键。
· 为了提高储料式机头的性能，应研发高性能双层心形包络流道的储料式机头。由于先进先出、快捷换色换料以及清理方便是高性能储料式机头的重要特征，因此，在开发生产机器的过程中，应积极应用先进的CAD/CAE/CAM技术，采用优质的钢材和精密的加工设备。
· 近年来，插销式无拉杆合模机构发展较快，它具有锁模力大、分布均匀、装卸模具容易、容模量大、节能等方面的优点，因此，应在大型挤吹中空塑料成型机中推广使用。
另外，插销式无拉杆合模机构的导向运动部件应采用摩擦系数小、运动平稳、运行精度高的滚珠直线导轨，快速移模由伺服电机通过滚珠丝杆来实现。高压锁模是由一模板上的插销插入另一模板上的锁紧套后，分布在其中一个模板左右两侧的两对以上的锁模油缸通过拉紧另一模板来实现的，反之，则为高压开模。
· 液压同步驱动无拉杆合模机构是一种最新的合模机构，它采用互相对称的两套液压驱动机构，分别同步驱动各自的模板。由于模板中心受驱动油缸的作用力，所以能降低模板的重量，减小锁紧变形量，从而使装卸模具更容易，容模量更大，以至于更适合机械手的操作，性能上比插销式无拉杆合模机构更具有优越性，值得推广应用。
· 应研发并推广应用径向壁厚分布系统（PWDS），它与轴向壁厚分布系统（AWDS）联合作用，可获得最佳的型坯及更为理想的制品壁厚分布。
单层小型挤吹中空塑料成型机
目前，单层小型挤吹中空塑料成型机的生产技术相对比较成熟，今后，主要是向高效率、高生产率、多工位、多功能方向发展。
“一步法”注拉吹中空塑料成型机
对“一步法”注拉吹中空塑料成型机的研究开发包括主机和模具两个方面。由于注拉吹中空塑料成型机是主机与模具两者结合的设备，所以，从对整机的重要性来说，主机只占整机的40%，而模具要占整机的60%。因此，模具是“一步法”注拉吹中空塑料成型机的研制重点，而注射型坯的模具又是模具中的研制重点。主机的研究重点则是转盘运转的高速度及定位的稳定性。例如，推广应用齿轮、齿条同步吹塑合模机构，以提高合模机构的重复精度及生产效率。
拉吹中空塑料成型机
提高成型速度是拉吹中空塑料成型机努力追求的目标，其关键技术是：优化加热系统以减少加热时间；提高瓶坯的运转输送传动速度；提高瓶坯快速稳定定位性能；缩短模具开合以及吹塑压紧头的升降时间；增加成型腔数。另外，研究开发能够检测瓶坯的同心度和内径的质量检测系统对降低拉吹中空塑料成型机的废品率、提高生产效率也是非常重要的。
总之，应大力开发将瓶坯的加热拉伸吹塑成型、原料的灌装、贴标、包装等多道工序集于一次完成的联机作业拉吹中空生产线。该生产线的特点是：灌充液体原料时，可直接在封闭无污染的环境中进行，而不需要对瓶进行再清洗。例如，采用净化压缩空气吹塑成型输液瓶后，可立即注入药液，再由传送机构输送到包装工位进行包装。
多层共注射瓶坯设备
多层复合瓶是中空容器的发展方向，它是专为啤酒的包装而开发的，有三层和五层两种类型。要发展多层复合瓶，开发多层注射瓶坯设备是其前提条件。多层共注射瓶的吹塑成型与单层PET瓶的吹塑成型相似，可用单层拉吹中空设备完成。
注吹中空塑料成型机
注吹中空塑料成型机不对注射型坯进行拉伸，只对型坯进行吹塑，是以“一步法”完成从原料到塑料瓶的整个生产过程。这种设备自动化程度高，特别适于大批量成型形状复杂的、带有螺纹瓶口的小型中空容器。
注吹中空成型机是把注塑机同中空成型机的吹塑系统结合成一体的设备。该设备具有所用材料广泛、成型的瓶口螺纹精度高且密封性好、制品无接缝且强度高、无边角料而使成本更低等方面的优点，尤其在医药包装行业得到了更广泛的应用。
注吹中空塑料成型机的发展方向是缩短成型周期以提高产量，为此，必须提高单机、单模生产率，减少换模停机时间，提高吹塑速度，优化传热系统。
三维（3D）挤吹中空塑料成型机
三维（3D）挤吹中空塑料成型机是为了成型形状复杂的中空工业零部件而新发展的设备，是一种废料少或无飞边的中空成型机。这种成型机主要具有以下优点：
· 对合模力的要求较低；
· 减少了切除料边的工作量，不必对成型品的外表面重新修正；
· 热敏性塑料成型过程中的降解几率明显减少。
三维（3D）挤吹中空成型工艺是：型坯被挤出后，通过预吹涨使其贴紧在一边的模具壁上；然后，挤出头或模具按编制的成型程序进行2轴或3轴的转动，当类似肠形的型坯充满模腔时，另一边模具开始闭合并包紧型坯，使之与后续的型坯分离，这时整个型坯被吹胀并贴紧在模腔的壁上而完成成型。
开发三维（3D）挤吹中空塑料成型机时，应该在充分了解适用于3D导管的新型树脂及其发展趋势的前提下，开发三维运行机构及其控制系统，尤其要开发适合新型树脂塑化的机构和机头，在消化吸收国外先进技术的基础上，尽可能站在高起点上开发三维（3D）挤吹中空塑料成型机。
注射中空塑料成型机
注射中空塑料成型是无吹塑的特殊中空成型，它在模具、控制系统、成型工艺、后处理等方面均不同于普通的注塑和挤吹成型。该成型方法的主要优点是：制品强度高，制品的外形及表面质量高。因此，该成型方法特别适合于成型一些形状复杂的工业用中空制品。
注射中空塑料成型机主要包括以下成型方式：
· 模具滑动注射中空塑料成型。其原理是：首先将中空制品一分为二，两部分分别被注射形成半成品；然后，将两部分半成品及其模具滑动至对合位置，二次合模后，在制品的两部分结合缝处再注射入塑料熔体（二次注射）；最后得到完整的中空制品。
与吹塑中空制品相比，该法成型的中空制品具有表面和尺寸精度高、壁厚均匀、设计自由度大的优点。在制造形状复杂的中空制品时，模具滑动注射中空塑料成型法与超声波焊接法相比的优点是：不需将半成品从模具中取出，因而可避免半成品在模具外冷却所造成的制品形状精度下降以及焊接法产生局部应力而引起的熔接缝区强度下降等问题。
· 半壳注射中空塑料成型。其原理是：首先用注射的方法生产两个半壳，然后将两个半壳焊接起来而成为中空制品。半壳注射中空塑料成型的关键在于制品的设计。通常，汽车发动机的进气管和汽车油箱等制品可用这种方法成型。
· 可熔型芯注射中空塑料成型。其原理是：利用低熔点的金属作为注射模具的型芯来生产内外表面形状复杂、光洁度高以及内部尺寸要求精确的中空塑料制品。这一技术的关键是：塑料注射时，型芯不得熔化；用作型芯的金属在熔化时以及用来熔化型芯的介质不会腐蚀塑料；在熔化型芯的温度下，制件不会发生变形。
目前，可熔型芯注射中空塑料成型技术在汽车发动机的全塑多头集成进气管领域内已得到广泛应用，其新的用途有：汽车水泵、离心热水泵、航天器油泵、水泵推进轮等。
电动中空塑料成型机
电动中空塑料成型机是今后需要积极开发的产品，它包括两种类型：驱动机构以电动为主，以液压或气动为辅；全电动驱动，包括伺服电机驱动和变频电机驱动。
全电动挤吹中空塑料成型机是用高效率电驱动取代液压驱动，用节能电驱动取代传统电驱动，具有节能、减少噪声和污染以及提高整机性能等优点。
由于“一步法”注拉吹中空塑料成型机主要用于成型饮料瓶、果汁瓶、输液瓶等，所以，使用全电动驱动装置可以提高这些制品的自洁性。全电动驱动装置的关键技术是实现转盘机构、瓶坯成型合模机构、拉吹同步合模机构、注射塑化机构的全电动驱动。在全电动驱动装置中，全电动拉吹中空塑料成型机的主要优点是：定位精确，速度快，无振动，自洁性高，效率高。若要实现“一步法”拉吹中空塑料成型机的全电动化，需要把合模机构的驱动变为电驱动，例如采用伺服马达传动、滚珠丝杠驱动的肘杆合模机构。
滚塑中空成型机
对于用其他成型方法难以成型的异型复杂的中空制品，选用滚塑中空成型则具有明显的优势，这种成型方法特别在化工行业中大有发展前途。这是因为所有的热塑性粉状塑料都可以滚塑成型，并已扩展到交联和热固性塑料领域。
滚塑中空成型机总体的技术发展趋势是向自动化、高速化方向发展。在加热方式上，是由热风循环法及明火加热法向油套加热法、熔盐加热法及红外线加热法等可自动控制的加热系统方向发展。
目前，已开发出多种汽车用多层滚塑中空成型制品。例如，多层滚塑燃料油箱在成本和性能方面可与多层共挤出燃料油箱相媲美。
中空制品后处理设备及工艺
中空制品后处理设备及工艺的开发，直接关系到主机的推广应用。中空制品有其特殊性，例如，有的中空制品对阻隔性、阻透性、耐化学性等有特殊要求。
为了满足中空制品的这些要求，除了采用多层共挤出技术以外，还可以对某些单层中空制品采用特殊的后处理工艺。一般，单层中空制品采用后处理法可比共挤出多层中空制品的成本更低，更能适应市场需求。
中空制品后处理工艺主要是针对制品的表面涂层进行处理，具体方法包括物理法和化学法。例如，对单层PET瓶采用等离子增强化学蒸气沉淀技术（简称ACTIS技术），在瓶内涂以0.1μm高度氢化无定型碳后，使瓶子对氧的阻隔性提高30倍,对CO2的阻隔性提高7倍, 从而使PET瓶包装的啤酒味道与玻璃瓶包装的味道没有差别。
总之，中空塑料成型机的发展方向是向着多品种、大型化、高效、高产、高速、节能、电动化、网络诊断、智能化等方向发展。中空塑料成型机的潜在应用市场是汽车零部件领域。我国的中空塑料成型机制造企业只有立足于新产品的开拓和产品设计的创新，才能够跟上国外先进水平的步伐。
作者简介
张友根，毕业于上海交通大学，现在宁波海航塑料机械制造有限公司任总工程师，主要从事塑料机械的研发工作，教授级高级工程师，享受国务院政府特殊津贴。到目前为止，张友根已撰写论文121篇，曾获得了3项上海市科技进步二等奖、2项机电部科技进步三等奖、4项上海市优秀新产品二等奖以及2项三等奖。另外，还荣获上海市工业战线优秀科技工作者、上海市“讲理想、比贡献”先进个人、上海市机电工业局先进工作者及先进科技工作者等荣誉。(end) |
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摘要：挤出吹塑过程由型坯成型、型坯吹胀与制品冷却三个阶段构成。采用不同的方法对该三阶段的机理问题进行了研究。采用神经网络方法预测了受模口温度和挤出流率影响的型坯成型阶段的膨胀。利用建立起来的神经网络模型预示的膨胀与实验结果很吻合，且可在一定范围内，预示不同工艺条件下型坯的直径膨胀和壁厚膨胀，为型坯的直径和壁厚的在线控制提供了理论依据。基于薄膜近似和neo2Hookean 本构关系，建立了描述型坯自由吹胀的数学模型，并通过实验方法获得了型坯吹胀的瞬态图象。比较发现，理论预示的型坯轮廓分布与实验观察结果较吻合。该模型还可预示型坯的自由吹胀对材料性能、型坯尺寸和工艺条件等的依赖性。基于ANSYS 有限元软件，对吹塑制品的三维冷却进行了模拟，预示了制品厚度方向任一位置的瞬态温度分布，并可预示成型工艺参数、制品壁厚、塑料与模具材料的热性能以及吹塑模具冷却的强度与时间等对吹塑制品冷却的影响，这可为进一步分析吹塑制品的显微结构和性能提供温度数据。
关键词：塑料；挤出吹塑；型坯膨胀；型坯吹胀；制品冷却；神经网络方法；有限元方法
吹塑是一种重要且发展很快的塑料成型方法，主要用于成型包装容器，还打入了10 多年前认为不大可能的工业制件市场，例如，汽车配件(仪表板等) 、家电配件、建筑用件与医用配件。吹塑的设备价格较低(约为注塑的1P3～1P2) 、能耗低(注塑中，模具型腔内的压力为15～140MPa ；而吹塑时型坯的吹胀压力一般低于1MPa) 、适应性强(可成型结构复杂、双壁的制作) ，它弥补了注塑的不足，成型的工业制件具有高度的整体性，综合性能好，附加值高，成本较低[1 ] 。
挤出吹塑制品的各种性能与尺寸均与塑料在吹塑过程的各个阶段中所经历的热机械历程紧密相关，这些阶段包括型坯成型、型坯吹胀与制品冷却。因此，很有必要对这三个阶段的机理问题进行研究。吹塑的机理与挤出和注塑的不同，例如其中的型坯吹胀阶段要经受大变形，且涉及几何非线性、材料非线性与接触非线性等。本文采用不同的方法对塑料挤出吹塑三阶段的机理进行研究。
1 型坯膨胀的神经网络预测
型坯成型阶段主要受离模膨胀与垂伸这两种现象的影响。膨胀是因机头内聚合物熔体的非线性粘弹性形变所致，会使型坯的直径与壁厚变大，并相应减小其长度；垂伸的作用效果则与膨胀的相反。这两种相反现象的综合效应决定了型坯吹胀前的尺寸与形状[1 ] 。
预示型坯吹胀前的尺寸，有利于以最少的原料消耗取得所要求的制品性能。近期，国外学者多采用数值方法(如有限元法[2 ，3 ] ) 对挤出吹塑中的型坯膨胀进行模拟。本文采用人工神经网络方法来预测型坯的膨胀。神经网络特别适用于需要同时考虑许多因素和条件的、不精确的以及模糊的信息处理问题。作者认为，采用神经网络来研究挤出吹塑中的型坯膨胀至少有这些优点： (1) 不需或最少的简化假设； (2) 不需采用本构方程； (3) 可在线预测； (4) 较快的响应。
实验装置主要由塑料挤出机、型坯机头与视频图象捕获系统三部分构成。挤出机的螺杆直径为25mm ，机头模口的直径与间隙分别为15mm 与2mm ，图象捕获系统主要包括彩色摄象机、计算机和视频图象捕获卡。采用的塑料为HDPE(高密度聚乙烯) ，牌号HHM TR2144 ，美国Phillips Petroleum Singapore Chemicals 生产，其熔体指数(190/2.16) 为0.18g/10min。如图1 所示，离开机头模口L 处型坯的直径膨胀SD = Dp/PD0 ，壁厚膨胀S H = Hp/PH0 。
图1 型坯的膨胀
采用捕获系统拍摄型坯长度达到250mm时的图象。通过分析视频图象，可确定型坯轴向的直径分布，之后根据质量守恒确定型坯轴向的壁厚分布，进而可计算型坯的SD 和SH 。实验中设定4种机头模口温度T(分别为160、180、200、220 ℃) 和7 种挤出流率Q (分别为13.4、18.0、22.0、26.2、29.2、33.2、37.4g/min) ，由此共得到28 组数据，即28 组在不同工艺条件下型坯的直径膨胀和壁厚膨胀数据。
利用BP 网络预测型坯成型中在有垂伸影响下的膨胀。神经网络选为2 ×20 ×20 的三层结构(见图2) ，其中输入层的两个节点分别为T 和Q ；隐含层的20 个节点根据学习过程中的实际情况调整得以确定；输出层的20 个节点分别为自机头模口始250mm长度上型坯20 个微小段的SD 或SH 。
图2 BP 神经网络模型
上述实验获得的28 组数据作为样本提供给神经网络，而样本分为训练样本(20 组) 和测试样本(8 组) 。网络的训练采用加入动量项的改进BP 学习算法，其中学习率在学习过程中不断被调整。训练后20 个训练样本的总误差平方和为0.001。
训练后的神经网络确定了型坯的SD 或SH 和T 和Q 之间的关系，利用这一关系可以根据输入的测试样本中的工艺条件得出相应的型坯膨胀，以对神经网络进行检验。图3 显示了T 为180 ℃、Q 为22gPmin 时型坯的SD 。可见，神经网络预测值和实验值两者相当吻合，这证明了神经网络的预示是可靠的。
图3 沿型坯轴向的直径膨胀(SD)
图4 由神经网络方法预示的型坯直径膨胀(SD)
Q(gPmin) ：1，11 ；2，24.2 ；3,31.1 ；4,39.5
经训练、检验而建立的神经网络可在一定范围内，根据任意输入的T 和Q 以同样高的精度预示型坯的SD 和SH 。图4 所示为改变Q 时神经网络预示的型坯的SD 。这样，可分析不同工艺条件下型坯的膨胀，而不需再做更多的实验，这不仅节约了时间和实验费用，也为型坯的直径和壁厚的在线控制提供了理论依据。
2 型坯自由吹胀轮廓的预测
吹胀阶段型坯的胀大与变薄性能会影响制品的壁厚分布与机械性能。
前人较多采用有限元法来模拟型坯的吹胀[4 ，5 ] 。本文基于薄膜近似和neo2Hookean 本构关系来建立描述型坯自由吹胀的数学模型。考虑如图5 所示的环形型坯的自由吹胀。假设型坯为各向同性且不可压缩的，其具有均匀的半径和壁厚。基于薄膜近似和neo2Hookean 本构关系，作者建立了描述挤出吹塑中型坯自由吹胀的数学模型[6 ] ：
图5 型坯自由吹胀的物理模型
采用打靶法求解偶合的非线性差分方程组(1) ～ (3) ，可得出型坯自由吹胀的轮廓分布。
在实验方面，采用视频图象捕获技术和透明的矩形吹塑模具(型腔尺寸为75 ×70 ×60mm) ，获得了模具型腔内型坯吹胀的瞬态图象。采用的塑料为韩国石化公司的吹塑级HDPE ，牌号B303。
图6 示出了理论所预测的不同瞬态吹胀压力下型坯自由吹胀的轮廓分布。可见，起初时吹胀速率较慢，但随吹胀压力的提高，吹胀速率随之增加。此外，型坯中部的吹胀速率要比两端的大得多，且在很低的吹胀压力(约为20kPa) 下即与模具型腔接触。
图6 型坯自由吹胀的轮廓分布
线段表示理论预示；瞬态压力(kPa) ：
(1) 0.01，(2) 1，(3) 10，(4) 20 ；符号表示实验结果；
吹胀时间(s) ： ◆0.0667 ； ▲0.1 ； ●0.3667 ； ■0.5333
图7 为实验所观察的不同吹胀时间下型坯自由吹胀的瞬态图象。与图7 对应的型坯轮廓分布示于图6 中。可见，理论预示的型坯轮廓分布与实验观察结果较吻合。
图7 实验观察的不同吹胀时间(t) 下型坯自由吹胀的瞬态图象
t (s) ： (a) 0.0667 ； (b) 0.1 ； (c) 0.3667 ； (d) 0.5333
根据数学模型(1) ～ (3) ，可预示材料性能(如弹性模量) 、型坯尺寸(如起始壁厚) 和工艺条件(如吹胀压力) 等对型坯自由吹胀的影响。图8 显示了型坯中截面半径(rm) 对材料弹性模量(G) 的依赖性。可见，G 的降低有助于型坯的吹胀。
图8 材料弹性模量(G) 对型坯中截面半径(rm) 的影响
利用上述的数学模型，还可预示型坯自由吹胀阶段的局部位伸比、轴向与周向的局部应力分布以及壁厚分布。
3 制品冷却的有限元模拟
制品的冷却时间占塑料挤出吹塑成型周期的60 %以上，因此，提高制品的冷却效率，可提高生产率、降低能耗。冷却速率是吹塑制品壁内形成的晶体结构形态的主要影响因素之一，其少量变化就会导致晶体生长从而制品机械性能有较大变化[1 ] 。因此，不少学者[7～9 ] 对吹塑制品冷却的机理开展过研究。
本文基于ANSYS 有限元软件平台，对挤出吹塑制品的三维冷却过程进行模拟和分析。所研究的吹塑制品的形状如图9 所示(因对称性，图中只给出其一半) 。在作合理假设的基础上，吹塑制品冷却过程中的瞬态传热方程可简化为：
图9 制品冷却分析的有限元模型
结合边界条件和初始条件，利用ANSYS 软件可求解方程(4) 。采用智能单元尺寸与缺省单元尺寸相结合的方法对几何模型进行自由网格划分，并确认所划分的网格中无错误或坏的。网格划分后制品(图9) 的单元数为9831 ，节点数为19813。然后加载求解，并进行后处理。
模拟采用的塑料为HDPE ，其密度(ρ) 、热导率(k) 和焓(H) 均为温度的函数；模具的材料为普通钢，其密度、热导率和比热容均为常数。制品的初始温度为180 ℃，吹胀空气的温度为30 ℃，模具的温度为30 ℃。假设瓶体厚度为2.5mm ，瓶颈和瓶底的厚度为3.5mm。
通过模拟，可得出吹塑制品冷却过程中不同时刻、不同位置的温度分布。图10 示出了瓶体部分距其外表面不同位置的温度分布曲线。可见，靠近制品外表面的冷却速率明显比靠近内表面的高。图11 所示的为冷却过程中不同时刻沿制品壁厚方向的温度分布。可见，随着冷却的进行，制品壁厚方向的温度分布趋于均匀。
图10 制品壁厚方向不同位置的瞬态温度分布(T) 图11 不同时刻(t) 沿制品壁厚方向的温度分布(T)
4 结论
本文采用不同的方法对塑料挤出吹塑过程的型坯成型、型坯吹胀与制品冷却三个阶段的机理问题进行了研究。
(1) 将神经网络方法引入型坯成型阶段的膨胀的研究中，确定了型坯膨胀与工艺条件(机头模口温度和挤出流量) 之间的定量关系。利用建立起来的神经网络模型预示的结果与实验结果很吻合，且可在一定范围内，预示不同工艺条件下型坯的直径膨胀和壁厚膨胀，为型坯的直径和壁厚的在线控制提供了理论依据。研究表明，将神经网络方法应用于受多因素影响的型坯成型阶段的研究是有效的，很值得作深入研究。
(2) 基于薄膜近似和neo2Hookean 本构关系，建立了描述型坯自由吹胀的数学模型，并通过实验方法获得了型坯吹胀的瞬态图象。比较发现，理论预示的型坯轮廓分布与实验观察结果较吻合。型坯中部的胀大速率要比两端的大得多，且在很低的吹胀压力(本研究约为20kPa) 下即与模具型腔接触。本研究还可预示型坯的自由吹胀对材料性能、型坯尺寸和工艺条件等的依赖性。本文建立的数学模型还可用于预示型坯自由吹胀过程中局部的拉伸比、轴向与周向的局部应力分布以及壁厚分布。
(3) 采用有限元法对吹塑制品的冷却阶段进行了模拟，预示了制品厚度方向任一位置的瞬态温度分布，并可预示成型工艺参数、制品壁厚、塑料与模具材料的热性能以及吹塑模具冷却的强度与时间等对吹塑制品冷却阶段的影响，这可为进一步分析吹塑制品的显微结构性能(取向度、结晶度、密度、残余热应力) 和最终性能提供温度数据。 |
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当共挤出阻隔膜层时，保持吹塑薄膜质量的一种方法是实时膜厚控制，当膜厚数据被迅速地传送到工艺控制系统时，实时膜厚控制是最为有效的。许多吹膜生产线采用的是往复式电容测厚仪，当它被放在靠近膜泡的地方时，由于受到过程热量对材料介电常数的影响，常用阻隔材料如尼龙和EVOH的膜厚测量数据不准确。往复式电容测厚仪以外另一种手段是g核子感应器，当它绕膜泡旋转时，其精确性会受到扫描头位置局限性的影响。这是因为g射线感应器固有灵敏度受到与膜间距和膜泡微小摆动的限制。
位于美国马塞诸塞州格罗斯特市的巴顿菲尔·格罗斯特工程公司开发出创新的阻隔薄膜厚度扫描仪，它精度高，能迅速将数据传送给工艺控制器。名为矩形框架式膜厚扫描仪，它采用一个固定的b探测器，在任何温度都能无接触式地对多层薄膜进行测量，并对于所有的阻隔性树脂均有效。同时它还能通过该公司的ExtrolTM专利工艺控制系统，提供实时的控制。
矩形框架式膜厚扫描仪采用中继方式，和其它测厚仪相比，数据
传输控制速度显著提高。
矩形框架式膜厚扫描仪安装在旋转往复式牵引装置和夹辊间，测量夹泡后的平折膜厚。扫描仪的b探测器安装在矩形的框架中，薄膜通过框架后分离。探测器能精确地扫描薄膜的两面，并在牵引装置只是旋转90度后传输数据。
据巴顿菲尔·格罗斯特公司的吹膜产品经理Carl Johnson先生介绍，大多数传统的固定测厚的感应器需要牵引装置完全旋转360度后才能计算薄膜厚度和传输数据，这个过程可能需花20分钟的时间。所以矩形框架式膜厚扫描仪不仅精确，而且采用中继方式传输工艺控制数据明显要比其它感应器迅速，仅需5到6分钟，刚好就在牵引装置完成第一次旋转之前。
扫描仪采用了复杂的信号处理算法，能使巴顿菲尔独有的Extrol控制系统将薄膜两侧的厚度数据精确地分开，确定出厚度精度。Extrol控制器以所获数据为基础，调整工艺参数，实现或保持一定的薄膜厚度，当使用重力测定和自动数据控制时，就能显著地减少膜厚的波动。
矩形框架式膜厚扫描仪通常被设计用来膜厚测量，但也可附带不同的感应器，例如红外线或原子射线，以提供有关阻隔膜层厚度的数据，并进行分离。扫描仪的非接触式操作使它极为适合用于对薄膜表面质量敏感的场合之中。
矩形框架式膜厚扫描仪消除了采用电容式料泡测厚仪时电介性波动的问题。与其它探测器相比，该探测器具有信噪比更强、时间常数更快和寿命更长的其它优势，它们都能造就更精确和更稳定的测量。
Carl Johnson先生介绍，矩形框架式膜厚扫描仪在价格上和往复式电容测厚仪相比具有竞争力。对于巴顿菲尔·格罗斯特公司新吹膜生产线，矩形框架式膜厚扫描仪为可选装置，同时它也可对巴顿菲尔配有Extrol 6032工艺控制系统的生产线进行改造。
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全塑工业桶应用日广
全塑工业桶，是指用于工业品包装的、容积大于50升的各种全塑容器。由于钢板价格的不断上涨，许多钢桶用户在保证用途的前提下，逐步转向中空塑料容器（桶）。大规格塑料桶属于绿色环保高科技产品，综合性能优异，具有广阔的市场前景。截至2004年，国内200L塑料桶产量超过300万只。
200L双L全塑工业桶是随着高分子树脂材料的发展而在化工行业兴起的一种包装容器。它是用平均分子量在30万左右的高密度聚乙烯（HMWHDPE）（表1、表2是两种常用的200L双L全塑工业桶原料的技术指标），经大型挤出吹塑中空成型机吹制而成。
全塑工业桶可用于酸类、碱类、脂类等各种液（粘）态具有腐蚀性化工产品的包装，由于其优良的抗蚀性、高的强度、数倍于铁桶的周转次数及易回收性，倍受国际海运界的重视。由于200L双L全塑工业桶完全能满足《国际海上危险品货物运输规则》中有关危险品包装容器的要求，在危险物品运输中被愈来愈广泛地使用。与此同时，一种新的产品——1000L IBC桶近几年在国外快速增长，据世界上最大的IBC容器生产厂家SOTRALENTZ的报告介绍，近几年IBC容器在欧洲约以8%的速度增长，而在美国IBC桶的增长速度则达到25%。
全塑工业桶成型用中空机
200L双L全塑工业桶所用原料是平均分子量在30万左右的高密度聚乙烯（HMWHDPE），熔体流动速率MI（HLMI：190℃、21.6kg）2~6g/10min，原料特性及制品工艺特点决定了其成型设备的特点和要求。200L储料式中空机在200L双L全塑工业桶生产中得到广泛应用。能稳定生产该桶的设备，国内共计约45台，其中秦川发展公司占32台。
大型中空机一般包括：挤出机、机头、合模装置、吹胀装置、制品取出装置、液压站、强弱电控制系统。一般的外辅设备尚包括：混送料系统、馀料粉碎回收系统等。按其挤出型坯的方式，大型中空机可分为储料式和连续挤出式，而按型坯的结构又可分为单层或多层。目前，国内的200双L全塑工业桶绝大多数采用单层储料式中空机吹制。随着技术发展及市场要求提高，此类设备将朝着高效、节能、提高产品品质、功能齐全的方向发展。
挤出机
大型中空机所配置的挤出机，其加工的原料一般主要是HMWPE，若采用常规设计，则其塑化效率明显不足。国内生产的φ150/25挤出机在加工HMWPE粉料时，其塑化能力仅为250kg/h。在国外，尤其是在德国，许多大的中空机制造企业早已采用带强迫喂料结构、强制冷却段结构的单螺杆挤出机，被称为IKV结构。IKV结构的挤出机在相同长径比条件下，其塑化量较常规设计提高50%以上，且挤出量稳定，加之合理的屏障段和混炼段设计，能获得高的塑化质量。表3列出了国内外几家公司的单螺杆挤出机的性能。
表3中挤出机的产量，均是在加工HMWPE，并且是70%的新料（粉料）与30%的粉碎料混合的条件下测得。从表中可见上述各挤出机的比流量均达到7~8(kg/h)/(r/min)，而名义比功率均在0.3(KW/(kh/h))，属于高效节能的挤出机，极适宜在大型中空机上使用。IKV型挤出机在使用时有比较严格的要求，尤其是强制冷却段的温度对挤出量有明显影响，过去都采用手动调节，在国外较新的机器上已开始采用自动的比例调节。实际上IKV型挤出技术在国外已使用多年，但此项技术目前在国内尚未得到很好的采用，应引起业内人士的关注。
储料式机头
储料式机头的流道主要有3种形式：单层心型包络流道、双层心形包络流道和螺旋流道。
早期的中空机机头较多采用单层心形包络流道，这主要是因为当时对成型制品要求不高。随着用户对容器质量要求不断提高，尤其在大型容器方面，因为熔合缝的强度问题，单层心形包络就显出弱点，转而出现了双层心形包络和螺旋流道设计。如果是单层心形包络流道，挤出的型坯圆周上存在明显的熔合缝区，而在双层心形包络流道挤出的型坯被完整的熔料层所覆盖，因此熔合缝区的强度得以提高。目前德国、北美主要公司生产的大型储料式中空机基本采用了双层心形包络流道。
德国 Mauser公司在中国推出双层储料式中空机，用于制造双层200L双L全塑工业桶。这种机头采用双层螺旋流道，内外层分别有两台挤出机供料，并同时储料。由于制品的内层不用着色，在市场上非常有竞争力，有逐步替代单层200L全塑工业桶的趋势。国内现有两台进口德国双层200L中空机，其双层L桶产品已被市场认可和接受，产品销售情况很好。
对储料式中空机机头来讲，衡量其水平的一个重要方面是其换色（换料）的速度。对于使用者来讲，希望是更换速度越快越好。但实际上是很难的。一个好的机头设计其换色时间往往仍需几个小时，因此除了在设计流道时充分注意，减少滞留区外，也出现过某些采用辅助动作的方法来解决这个问题，如日本的布拉格公司在上世纪80年代就采用了旋转流道套的方法来消除滞留区的影响，提高换色速度。但其带来的问题是机头结构复杂、故障率高和零件寿命降低。近几年，又出现一种采用液压提升流道，实现外部人工清理，用以加速换色的方法，该方法首见于美国的格来汉姆（GRAHAM）公司。由于其带来机头结构庞大、制造、装配精度要求高、实际清理时工人的劳动环境差等问题，并未见有其它公司效仿。从总的情况来看，许多有名的公司在解决换色问题时，主要还是采取好的流道设计。
合模装置
大型中空成型机的合模装置，近年来的主要变化是进一步向节能化发展。早期的合模装置大都采用四板液压直动式，能耗较大。以后发展为液压节能型合模装置，即现在使用较广泛的四拉杆三板联动式。过去十年，市场上的大型中空机的合模装置，无论其外部形状如何，实质上几乎都可归入到三板联动式，它的主要特点是将快速移模缸与增压缸分开，用较小的油缸推动三块模板的联动快移，在较小油泵站的条件下获得更高的移模速度。早期的三板联动式合模装置的一个主要缺点是必然带有2~4根拉杆，使装模空间受到一定限制。
近年来，大型中空机的合模装置逐步趋向于采用两板销锁式机构，贝克姆（Bekum）公司生产的1000L及500L（6层）中空机均采用了这种合模装置，类似的装置也为UNILOY等公司所用。该装置的移模运动由油缸或伺服电机通过滚珠丝杆来实现，运动付采用了滚柱直线导轨，具有刚性高，运动精度高，运动轻快的特点，实际上是把机床制造技术向塑机制造方面的移植。这种两板式合模装置的合模力是由两对或三对位置可调的销锁缸来实现。
为了方便模具安装，这些销锁缸可以简单地从模板上取下来，并通过沿轴向的调整来适应不同的模具厚度。与此相类似的还有一种被称为“胡氏机构”的锁模装置，它的原理同销锁式机构基本相同，只是可以用在要求锁模力更大的合模机构上。
另外，合模装置液压控制方面，一般都采用比例液压阀，精确地控制合模速度，有利于制品的成型。
型坯壁厚控制
中空机机头的型坯壁厚控制是中空成型的关键技术之一，其作用在全塑工业桶成型方面尤其显着。型坯壁厚控制分为轴向控制（AWDS）和径向控制（PWDS）两种形式。目前的大型中空机一般都具有轴向型坯控制功能，其控制点从24点到256点不等。轴向壁厚控制的作用是使得注出的料坯根据制品不同的吹胀比沿轴向获得不同的厚度，从而保证最终制品有比较均匀的壁厚分布，它是通过使芯模根据预设位置作轴向运动而改变模头的开口量来达到改变坯厚的目的。
型坯壁厚控制的两种形式：AWDS和PWDS
轴向壁厚控制虽能改善制品的壁厚分布，但由于其排出的型坯在水平截面内仍呈等厚圆形，对部分在某一对称方向有较大拉伸要求的制品则显得仍不是最佳，因此便产生了径向壁厚控制技术。径向控制技术可以使挤出的型坯在某要求的区段内呈非圆截面的变化。
轴向壁厚控制与径向壁厚控制的联合作用，可获得最佳的型坯，亦可获得更为理想的制品壁厚分布。
径向壁厚控制技术发展到今天，基本上形成了两种典型的设计，一种被称为挠性环式，一种为口缘修形式。挠性环式是通过电液伺服控制薄壁挠性环在一个方向或两个对称方向上的变形来改变挤出型坯的厚度。它的特点是无论吹制什麽形状的制品，只要其口模直径不变，则径向控制都能发挥作用。该结构存在的主要问题是挠性环的疲劳寿命有限，且更换制作一付新的挠性环价格昂贵。口缘修形式是靠修形口环的上下移动实现型坯壁厚的改变。与挠性环结构相比，其最大的优点是使用寿命长。而且一旦需要更换，有基本的机加能力的工厂即可承担。在有的设计中，口环的修缘部分被做成活块嵌入式，方便更换，并减少更换时的成本。
径向壁厚控制技术对于提高大型中空制品的质量无疑是一个有效的方法，同时还能减轻制品的质量。以200L双L全塑工业桶容器为例，至少可节省5%~10%的原料，其效益可观。但是加一套大型的径向壁厚控制装置的附加费用也是较高的，以SIG公司的报价为例，配一套带两个伺服油缸的Φ220mm直径挠性环式径向控制器，其报价为20馀万德国马克。正是由于这种高昂的费用，限制了用户广泛的选用径向壁厚控制器，尤其是大型中空机的用户。对于1000L以上的中空机，由于制造上的困难，设备制造厂家一般也不提供径向壁厚控制装置的设备选项。
作为一种替代，许多用户为了弥补缺少径向控制装置的不足，采取了一种简单但也是行之有效的方法，即芯模修形法。其具体作法是在具有轴向壁厚控制功能的机头上，对其芯模的特定位置进行修形，从而在轴向控制的同时，近似获得在径向上壁厚的非圆变化量。
其它应用
大型中空机还可用于其它产品的生产。近年来，中国汽车工业飞速发展，全塑汽车燃油箱也成为大型中空成型机的重要市场，但由于材料与应用领域的不同，汽车燃油箱较多采用多层共挤中空机成型。使用储料式中空成型机的产品还有很多，如用于户外的中空桌椅；各种货物用中空周转箱；高速公路中间隔离板；汽车上的一些零件，如座椅、通风管、扰流板、塑料燃油箱加油管等。但是，如对燃油箱阻渗性有要求，则塑料燃油箱加油管也有用多层共挤中空机成型。扬州亚普汽车塑料件有限公司就进口了一台SIG小型多层共挤中空机制作塑料燃油箱加油管。(end) |
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目前我国在药品片剂包装方面已逐步实现以“塑”代“玻”的转变，而优质的药用塑料瓶的推广与应用，离不开完善可靠的生产成型设备与合理的塑料瓶体外形尺寸和精度设计，并且有一套符合用户使用要求的检测瓶体质量的标准。
归纳市场上销售的药品包装用塑料瓶的外部形状大致有圆形、方形(包括正方形或长方形)、椭圆形等外部形状。圆形瓶体的应用量最大，其特点是瓶体壁厚均匀，吸收外来冲击能量的能力较高，生产成本相对较低。但圆形瓶在储存或摆放时的有效面积的利用率较低。而正方形或长方形的瓶体储存摆放时的有效面积利用率高，稳定性好，但较易发生瓶体彭胀现象，影响使用及外观质量性能。在生产过程中采用设备方面，药用中小型塑料瓶以挤出吹塑与注射吹塑为主，大型瓶体则采用挤拉吹或注拉吹的成型方式生产。药品包装用塑料瓶应用挤出吹塑与注射吹塑设备的厂家最多。本文对目前市场上销售塑料瓶采用挤出吹塑与注射吹塑两种成型方式优势及不足进行评述，并结合时下比较流行的注吹成型的药用塑料瓶体外形尺寸的发展趋向和如何掌握塑料瓶的外形检测方法提出白己的见解。
一、注射吹塑与挤出吹塑药用塑料瓶的比较
挤出吹塑与注射吹塑成型塑料瓶的两种工艺方法的区别在于：注射成型中，用来成型塑料瓶体的模具要包括阳模与阴模。由注射机在高压下把塑料熔体注入模具型腔内，打开模腔时，阳模必须从阴模内移开，以顶出瓶体。而在挤出吹塑中，要采用挤出机头来成型型坯。吹塑模具主要由两半阴模构成，一般不需阳模，用注入的压缩空气吹胀型坯。注吹与挤吹相比，挤出吹塑的特点为：
①吹塑机械(尤其是吹塑模具)的造价较低，例如成型相同的产品时，吹塑机械的造价约为注塑机械的三分之一或二分之一，产品的生产成本也较低。
②吹塑中，型坯是在较低压力下通过挤出机头成型并在低压(多数为0．2-1．OMPa)下吹胀，因而产品的残余应力较小，耐拉伸、冲击、弯曲与环境等各种应变的性能较高，具有较好的使用性能。而在注射吹塑成型中，塑料熔体要在高压(15 140MPa)下通过模具流道与浇口，这会导致不匀称的应力分布。
③吹塑级塑料(例如PE)的分子量比注塑级塑料的高得多。这样吹塑产品具有较高的冲击韧性与很高的耐环境应力开裂性能，这对生产大容量的塑料瓶是十分有利的。
④由于吹塑模具仅由阴模构成，故通过简单地调节机头模口间隙或挤出条件即可改变瓶体的壁厚，这对预先无法准确计算所需壁厚的产品是很有利的。而对注射成型，需要改变产品壁厚的费用要高得多。
⑤吹塑可成型壁厚很薄的产品，这样的产品无法由注射方法来成型。
⑥吹塑可成型形状复杂、不规则且为整体式的产品，，采用注射吹塑成型时，要先生产出两件或多件后，通过搭扣配合，溶剂粘合或超声波焊接等组合在一起。
注射吹塑成型的特点为：①塑料熔体被注入型坯模具，它在型腔内周向受到一定的取向效应。此外型坯吹胀时的温度比挤㈩吹塑的低些，吹胀产生的取向效应能较多地保留下来，这些有助于提高塑料瓶的强度等性能。②塑料瓶尺寸(尤其是颈部螺纹尺寸)精度高，较易于按要求保证瓶体壁厚的均匀性，瓶体规格均一。③瓶体表面卜不形成接合缝，不需成型后修整，一般不产生边角余料，挤出吹塑产生的边角料通常为5％—30％。④瓶体光泽度较高，采用透明聚合物成型出来的瓶体透明度明显。⑤吹塑模具上可设置滑动式底模块，故瓶体底部形状没计灵活性较大。更适于成型硬质塑料瓶与广口塑料瓶。⑥注吹成型要有型坯模具与吹塑模具两种模具，且模具要求高，故注射吹塑的模具造价较高，约为挤㈩吹塑的2~3倍。由于型坯模具型腔内熔体所受的压力较高(10-40MPa)，故吹塑瓶体的残余应力较高，且 型坯模具要求的合模力高。用注吹成型多数为容积较小的瓶体(—般为10-300m1)，不能成型形状复杂的产品，能量消耗明显较高
在药品的包装中，瓶口的密封程度影响药品的安全忆、而注射吹塑成型方法对瓶口及螺纹尺寸精度高、外观尺寸精度好，瓶体壁厚均匀，适应厂药品包装的特殊要求，能防止盛装在瓶内的药品气体的挥发和外部污染空气向瓶内渗透，所以国家药品监督局早在“九五”期间就提出采用注射吹塑成型方法生产优质的药用塑料瓶。
二、注射吹塑成型瓶体外部
形状尺寸的发展趋向注射吹塑成型中小型塑料瓶颈部处的螺纹形状山原来呈梯形螺纹(单头)向半圆形多头细螺纹发展。这种瓶口螺纹形式主要在于与瓶盖的良好互配性，因为药品包装的阻湿性能在很大程度上取决于瓶口与瓶盖的配合的紧密度，此处是反映瓶口密封性能是否优劣的主要部位。塑料瓶在装药后应采用可调节扭力大小的旋盖机来旋盖，扭力可按有关标准根据瓶盖的直径选取。瓶与盖口的尺寸配合是阻湿阻汽的重要前提，而旋盖是否紧密则是阻湿效果优劣的关键。为保证药品的安全性，首先要提高瓶口部位的密封性，增加阻湿效果。日前多数厂家均在塑料瓶U处采川铝箔垫片电磁感应封口，大大增加了塑料瓶口的密封性能。从圆形塑料瓶的瓶领与瓶肩处的剖面来看，其颈与瓶肩部由两个相切的圆形半径组成，并从切点处分成两段的圆台旋转体。而影响瓶肩部强度的主要因素是瓶肩部位的倾斜角，当肩部过于平坦时瓶体易产十瘪陷。如果此处瓶肩长为10mm时，肩部倾斜角应大于15度，此部位厚度不应小于1mm(指小型瓶体)，目前还有增厚的趋向，以保证在盛装药品及使用过程中瓶体不发生肩破裂现象。瓶身若是圆柱形的圆形回转体，对瓶身的要求是壁厚均匀，瓶壁过厚会增大瓶体的重量，原材料消耗增大，同时瓶：体内应力增大及后收缩也会增加。瓶壁过薄难以吹塑成型且强度低，一般要求是除瓶口加强筋处及螺纹部位处比瓶体厚度大以外，其他部位壁厚应均匀一致。但是为厂提高塑料瓶的阻隔性及强度，瓶身厚度设计取值的范围在1．5～2mm，目前厚度向增厚趋向发展。塑料瓶的底部多数采用凸底或平底双圆角结构形式，因为凸底的瓶底中央向瓶内凸起，形成拱穴，可增加瓶体的抗内压能力，并保证厂瓶体的稳定性。注吹成型时还可避免塑料塌陷并使瓶底厚度均匀，而平底双圆角形的底部结构多数用于大容积的塑料瓶，它能更好地承受来自瓶内部的压力。
三、塑料瓶外形尺寸的检测
瓶体的外观检测：塑料瓶的外观检测主要包括瓶体的整体造型、表面色调、光泽度、外表质量等凭人的视觉感觉到的质量特性。外观质量检验的依据是塑料瓶的各个部位的缺陷不同，所制定出不同的外观缺陷标准。瓶体的外观质量通常用实物标明最低允许限度或做出标准试样，标样最好每种缺陷封存一个，以便对照验证。但从塑料瓶的总体来要求，其外观质量应有均匀一致的乳白色色泽，不得有明显色差，瓶体表面应光洁、平整，不允许有变形和明显的擦痕，不允许有砂眼、油污、气泡，瓶口部位应平整光滑，与瓶盖有良好的配合。
瓶体外观尺寸检测：由于生产药用塑料瓶的没备精密程度不同，选取的原料及工艺参数的不同，其外观尺寸精度变化也就会不同。一般采用同一设备，同一种原料和成型方法生产出来的塑料瓶，应在恒温室内温度为23正负2℃下存放一定的时间再进行测量，并在稳定的工艺成型条件下，对照产品的外观设计图的各个不同部位的基准尺寸进行外观测量，重点测量的几个个外观尺寸有：
①塑料瓶总体高度尺寸的测量：所谓的瓶体总体高度尺寸是指、瓶子口部到瓶底部的垂直距离，测试方法是把塑料瓶放置在水平面上，将游标卡尺一端接触到瓶口的最高点，随后把瓶体旋转360度，读出最大与最小尺寸值，并与设计图尺寸对照是否相符。例如40-60mm瓶子高度尺寸误差应控制在0.5mm的范围内。
②塑料瓶口部外直径尺寸的测量：具体的测量方法是把测量工具刻度尺横跨瓶口的中心，避开瓶体合模线的位置，主轴紧靠口部螺纹处，将圆形瓶口旋转360度，测出最大与最小值，并与瓶体设计图对照，其外直径误差应控制在正负O．10mm的范围内。
塑料瓶的外形直径尺寸的测量：测量方法是用游标卡尺的测量面接触到瓶身的最大外径测量处，旋紧游标卡尺，再将塑料瓶体旋转360度，并记录最大值与最小值的尺寸，其误差应控制在O．10mm的范围内。
③塑料瓶的外形直径尺寸的测量：测量方法是用游标卡尺的测量面接触到瓶身的最大外径测量处，旋紧游标卡尺，再将塑料瓶体旋转360度，并记录最大值与最小值的尺寸， 其误差应控制在0.1Omm的范围内。
④塑料瓶各个部位壁厚尺寸的测量：对于圆形回转体的药用塑料瓶，将对称部位的测量区域用刀具切开，使测量工具能够进到可测得瓶体各个部位的检测点处，这时可对塑料瓶口的厚度、肩部的厚度、身部的厚度、瓶底部的厚度的对称部位进行严格测量，并记录最大值与最小值，对照瓶体产品的没计图纸，检验尺寸公差是否在标准要求范围内。
四、药用塑料瓶的物理与化学性能检验
塑料瓶的物理与化学性能检验的主要项目有重金属试验，不挥发性残渣试验，炽灼残渣试验，还原性物质试验，密封性能试验，振荡性能试验，水蒸汽渗透性能试验以及异常毒性试验和细菌培养检验等。以上的试验项目均按照有关YY0057-91固体药用聚烯烃塑料瓶标准内的抽样方法，定期抽查检测。若全部达到这些检测项目的指标，并符合使用要求，便能保证药用塑料瓶包装具有良好的阻隔性能、卫生性能、密封及安全性能，可保证药品在有效期内不变质。 |
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Lear公司研制出了一种所谓的“刀片吹塑工艺”，该工艺可以被用来嵌入模塑出带有毡层的行李箱盖部件。2006 Ford Escape SUV汽车的货物管理系统模块中的盖部件即是由该工艺生产出来的。
一种组合了可移动刀片的新奇的吹塑工艺可以被用来制造有筋骨的可承重汽车部件。位于美国密歇根州Southfield的汽车零部件供应商Lear公司研制出了这项技术，并与俄亥俄州的模具制造商Fremont Plastic Molds合作来生产一种行李箱盖部件，该部件被用在得奖的2006 Ford Escape SUV汽车的货物管理系统模块中。
据说，该工艺可以被用来嵌入模塑出带有毡层的盖部件。与原来的纤维板层积工艺相比，其主要优点是大大节省了成本。这种所谓的“刀片吹塑工艺”可免去多重胶粘贴工步，从而削减了不必要的后续操作，也减少了劳力。在2005 SPE汽车大奖的“Performance & Customization”奖项中，2006 Ford Escape SUV的货物管理系统模块荣获了最高奖项。
一种在模具中放置刀片的独特的吹塑工艺被用来生产具有承载能力的带有筋骨的盖部件，该部件采用了10%玻璃填充的PP材料，它是福特SUV的货物管理系统模块的组成部分
模具中的刀片
据介绍，这个采用10％玻璃填充PP材料的盖部件仅需要一个挤出吹塑模具即可被吹塑成型。其特点是：将聚酯毡层悬挂在型腔内部，并用螺钉和夹具紧密固定，同时在模具里的滚筒上放置9个30in（1in=25.4mm）长的刀片。闭合模具，以对部件进行部分预吹塑，同时空气汽缸从核心处同时驱动所有的9个刀片。这些2mm宽的刀片将塑料材料推入模腔的“B”位置处，材料在经过全面接触并收缩后，形成一个I型结构。随着刀片的拉回，吹塑过程也随即完成，此时塑料自行封装并形成一个肋状结构。据说，刀片在离去时不会留下任何痕迹，并形成一个坚固的内部结构。如果所成型的部件是双面使用的，那么其背部也同样具有坚固的结构。
在上述加工过程中，聚酯毡层熔融并粘合到塑料底层上。在整个过程中，模具所有功能的发挥，包括刀具的运动都是由压力来控制的。整个吹塑过程只需要2.5min。
这个25in×34in的部件从模具中移出来后，在一个由机器人控制的生产单元中去除飞边。
满足承载需求
据说，这个盖部件可承受530 lb的重量，从而满足了Ford公司苛刻的承载/偏差要求。而此前的该类部件采用的则是一种具有较强承载能力的纤维板层积系统，这种系统的缺点是需要多个二级操作过程，两个模具以及多次胶粘连接步骤。
在过去的3～4年里，Lear公司已经将该“刀片吹塑技术”应用在类似的产品生产中，当然大部分是承载地板。虽然Lear说该公司正在开发该技术的其他潜在应用，但行李箱盖部件是目前唯一取得了商业化应用的产品。据说该Ford货物管理系统模块的年生产量可达到110000。
目前这款Ford产品可以局部回收（大约90％）。但Lear公司预计，由PP毡或PP基质构成的全烯烃系统可以100％的回收。(end) |
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对于高速行驶的轿车而言，安装于尾部的扰流板（如图1所示）具有非常重要的作用。除了能够为汽车带来漂亮的装饰效果外，更重要的是，扰流板还能够有效地减小高速行驶状态下轿车的上浮力，保障汽车行驶的稳定性，同时有助于节省燃料。
通常，有4种材料可用于制作汽车扰流板，包括：玻璃钢、铝合金、碳纤维和塑料。这些材料各具优缺点：玻璃钢刚性大，成本低，但环保性差，目前已逐渐被淘汰；铝合金导流效果好，但重量大；碳纤维刚性大，重量轻，但价格昂贵；塑料质轻、美观且设计自由度大，加工容易，是目前应用最广泛的扰流板材料。本文将介绍新的用于扰流板的ABS材料。
图1 扰流板不仅为汽车带了漂亮的外观，还能够有效地减小高速行驶状态下轿车的上浮力
目前，塑料扰流板可采用2种工艺加工成型，即一次性吹塑成型和注塑焊接成型。其中，吹塑成型工艺效率较高，模具费用较低，且后加工量小，因此目前大多数的塑料扰流板都采用吹塑法生产，其基本加工过程如图2所示。注塑焊接法的生产过程是：先注塑成型上下两片，然后再将上下两片焊接在一起。尽管这种方法在注塑成型阶段的速度较快，但往往需要开两副注塑模具，价格昂贵，同时，后续的超声波焊接或热板焊接也需要模具的配合，因而费用较高，且总体效率较低，目前很少采用。
图2 吹塑法生产塑料扰流板的基本流程
由于汽车扰流板体积大，质量重，挤出过程中熔体受热时间长，因此在吹塑成型中对原料的要求较高。一般，普通的ABS材料在中空吹塑成型过程中熔体强度低、重复加工性差，易出现型坯熔体强度不足及下垂快等问题，从而引起制品发黄变脆、壁厚不均及管坯破裂等缺陷。因此，上海锦湖日丽塑料有限公司专门开发了吹塑级的ABS专用牌号BM系列，它具有熔体强度高、延伸率大，以及横向和纵向延伸平衡性好的优点，能够满足大型工业中空吹塑制品的成型需求，可广泛应用于汽车扰流板、侧踏板、座椅及大型压力容器等中空吹塑制品中。其物性见表所示。
上海锦湖日丽塑料有限公司吹塑级ABS物性表
其中，ABS BM510是中耐热、高冲击ABS牌号，具有良好的加工性能，能够为制品带来更平整的表面，因而可减少抛光等后续加工，最终降低成本。ABS BM530则具有更高的耐热性，可以满足大众汽车和通用汽车等主机厂极高的耐热试验要求。同时，它还具有良好的延展性和抗冲击平衡性。其加工成型性好，翘曲变形小，大大提高了制品的尺寸稳定性，有助于加工商生产出更薄壁厚的产品。
然而，汽车扰流板生产中的另一个问题是，边角料较多。一般，根据尾翼设计形状的不同，其边角料通常占制品重量的50%甚至更多，因此吹塑制品厂家时常面临较大的边角料回收压力。如果在新产品的生产中加入的边角回收料性能不稳定，制品的性能会受到不同程度的影响，如变黄、发脆及耐热性能降低等。
图3 带扰流板的柳州五菱SPARK
为此，上海锦湖日丽塑料有限公司对材料配方进行了更多的改进，通过采用KUMHO专用超高分子量ABS原材料，结合优化的抗老化配方，大幅提高了ABS BM系列产品的抗热老化性能，其边角料可100%回收再利用。试验表明，经6次挤出后，ABS BM510的流动性可保持86%，缺口冲击强度保持率为83.4%，耐热性能有小幅上升。显然，该材料具有极佳的抗热老化性能，可以多次回收使用。
基于各种优异的性能，目前，上海锦湖日丽塑料有限公司开发的吹塑级ABS材料已被奇瑞、长城汽车、昌河铃木和柳州五菱（如图3所示）等主机厂用于汽车扰流板的生产中。(end) |
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随着中空吹塑成型技术（挤吹、注吹、注拉吹）的进步，特别是大型中空成型设备、多层共挤中空成型工艺及设备的发展，带动了其它中空成型技术的最新发展，它们包括气体辅助注射成型、半壳注射技术（shell technology）、旋转成型、吸塑成型技术等。
1、挤吹中空成型技术
挤吹中空塑料成型机是中空容器成型的主要设备，世界上80%～90%的中空容器是采用挤吹成型的。在我国中空塑料成型机的发展历程中，挤吹中空塑料成型机是发展最快和最完善的机种。近几年来，挤吹成型工艺技术的最新发展主要体现在三维（3D）吹塑复杂中空容器和大型包装容器上。
(1) 三维（3D）吹塑成型工艺
三维（3D）吹塑成型也称为少废料或者无飞边的吹塑成型。近年来，市场对复杂、曲折的输送管材制件的需求推动了这一技术的进步。3D吹塑成型工艺通常是使用6～8轴的机械手来运送型坯并将其放置在吹塑模具内进行吹胀。
(2) 大型中空吹塑成型技术
大型中空吹塑成型技术属于挤吹工艺。目前，采用大型吹塑机成型的容器主要是IBC桶（500～2000L）和200L双L全塑桶。
大型中空吹塑机一般包括挤出机、机头、合模装置、吹胀装置、型坯壁厚控制系统、制品取出装置、液压站和强弱电控制系统。一般的外辅设备包括混送料系统和余料粉碎回收系统等。按其挤出型坯的方式，大型中空机可分为储料式和连续挤出式，而按型坯的结构又可分为单层或多层。目前，国内的200L双L全塑桶绝大多数都采用单层储料式中空机吹制，下面就以该类大型吹塑机为例，从其最为重要的几个系统组成来介绍一下大型吹塑成型机的技术进展。
挤出机
大型中空机所加工的原料一般是HMWPE，所配置的挤出机若采用常规设计，则其塑化效率明显不足。例如，使用国产的f150/25挤出机来加工HMWPE粉料，其塑化能力仅为250kg/h。因此，大型中空机应采用带强迫喂料结构和强制冷却段结构的单螺杆挤出机，即具有IKV结构的挤出机。这种挤出机在相同长径比条件下，其塑化量较常规设计可提高50%以上，且挤出量稳定，再加之合理的屏障段和混炼段设计，还能获得很高的塑化质量。
储料式机头
储料式机头的流道主要有3种形式，即单层心形包络流道、双层心形包络流道和双层螺旋流道。
早期的中空机机头较多采用单层心形包络流道，这主要是因为当时对成型制品要求不高。而随着用户对容器质量要求不断提高，尤其在大型容器方面，存在熔合缝强度不足的问题，于是又出现了双层心形包络流道和螺旋流道的设计。双层心形包络流道之所以使融合缝区的强度得以提高，是因为可使挤出的型坯被完整的熔料层所覆盖，而不像单层心形包络流道那样会使型坯的圆周存在明显的熔合缝区。双层螺旋流道的优势则是内外层分别由两台挤出机供料，并同时储料。特别是由于制品的内层可以使用非着色料，使这种流道非常有竞争力。
对储料式中空机机头而言，衡量其水平的一个重要方面就是其换料的速度。尽管使用者希望换料的速度越快越好，但实际上却是很难实现的。即使是一个设计不错的机头，其换料时间也往往需要几个小时。虽然近几年出现了一种可提升流道的液压装置，通过它可实现外部清理，进而达到加速换料的目的，但该装置同时带来了机头结构庞大、制造和装配精度要求高以及实际清理时工人的劳动环境差等问题。因此，要想加快换料速度，首要任务是采用正确设计的流道，尽量减少滞留区域。
合模装置
近年来，大型中空机的合模装置逐步趋向于采用两板销锁式机构。该装置的移模运动是由油缸或伺服电机通过滚珠丝杠来实现的。由于采用了滚柱直线导轨，使其具有刚性高、运动精度高及运动轻快的优点。这种两板式合模装置的合模力是由两对或三对位置可调的销锁缸来实现的。为了方便模具安装，这些销锁缸可以简单地从模板上取下来，并通过沿轴向的调整来适应不同的模具厚度。与此相似的还有一种被称为“胡氏机构”的锁模装置，它的原理同销锁式机构基本相同，只是可以用在要求锁模力更大的合模机构上。在合模装置的液压控制方面，现在一般都采用比例液压阀，以精确控制合模的速度，进而有利于制品的成型。
型坯壁厚控制
中空吹塑机机头的型坯壁厚控制是中空成型的关键技术之一，其作用在全塑桶成型方面尤其显著。型坯壁厚控制分为轴向控制（AWDS）和径向控制（PWDS）两种形式。目前的大型中空机一般都具有轴向型坯壁厚控制功能，其控制点从24点到256点不等。轴向壁厚控制的作用是使得注出的料坯根据制品不同的吹胀比沿轴向获得不同的厚度，从而保证最终制品有比较均匀的壁厚分布。其原理是芯模根据预设位置作轴向运动，以改变模头的开口量，从而达到改变坯厚的目的。
2、多层共挤中空成型技术
基于多层吹塑中空容器在食品、化学品、化妆品、医疗卫生及其他工业包装方面的广泛应用，多层共挤中空成型技术得到了快速发展。
由于多层共挤中空成型机的复杂性，我国在这方面与先进国家相比还有较大的差距。虽然近几年国内也有一些机种推出，但还很不完善，需要从以下几个方面加强研究开发：研究适应一定范围的共挤机头（模头），以满足不同材料、不同层数及机头直径的要求；研究组合包装系统，它能根据不同的原料特制出可能允许的组合数的机头；研究基础机械程序。
3、气辅注塑与水辅注塑
气体辅助注塑技术（GIT）通过把厚壁的内部掏空，能够成功地生产出厚壁、偏壁制品，在生产形状复杂的介质导管方面具有一定的优势。由于气辅技术可使制品的外观表面性质优异、内应力低、轻质高强，而且可节省材料、缩短生产周期，因此非常适合于家电、家具、汽车、办公用品、日用品以及玩具等领域的制品，其中包括管道状制件、大型扁平结构零件和由不同厚度截面组成的制件。
为了缩短冷却时间并获得较小的管子壁厚，用水代替气体来成型中空结构的注塑技术被称为水辅注塑（WAIM）。利用水辅注塑的产品，壁厚更小，壁面更光滑。目前世界上有很多机构在进行与该项技术有关的研究开发。在水辅注射成型过程中，水像柱塞一样推动熔体迅速向前移动，在这个过程中，要求水不能蒸发，水前面的熔体也不能冻结固化，因而要求水的流量要达到20～80L/min，甚至更高。刚开始注水时，为了避免水的流速过高和压力过大（会在注水口附近产生漩涡而导致制品壁面缺陷），通常要对注水压力实行分级控制，即刚开始时压力较低，然后再把注水压力迅速提高到所需的水平。
4、半壳注塑技术
半壳注塑技术实际上是两种工艺过程的结合，即先用注塑的方法生产两个半壳，然后再将两个半壳焊接起来而成为中空制品。为了保证这两种工艺流程能够很好的匹配，要求注塑的两个半壳的焊接面必须非常平整，毫无翘曲。一般要利用计算机辅助工程（CAE）设计软件进行优化设计，以尽量消除因制件冷却不均匀而产生的内应力。
目前，使用半壳注塑技术生产的中空产品有汽车仪表板上的各种气管、发动机进气管和汽车油箱等。
5、模具滑动注射成型
模具滑动注射成型法是由日本制钢所开发的一种用于制造中空制品的两步注射成型法。其原理是：首先将中空制品一分为二，对两部分分别注射而形成半成品，然后将两个半成品和模具滑动至对合位置。二次合模后，在制品两部分结合缝处注入塑料熔体（第2次注射），最后得到完整的中空制品。与吹塑制品相比，该技术所成型的产品具有表面质量好、尺寸精度高、壁厚均匀且设计自由度大等优点。
在制造形状复杂的中空制品时，模具滑动注射成型法与超声波焊接相比的优点是：不需要将半成品从模具中取出，因而可以避免半成品在模具外因冷却而造成制品形状和精度的下降，此外还可以避免焊接工艺中因产生局部应力而引起的熔接强度的降低。
6、旋转模塑
旋转模塑是指模具在加热的炉子内沿2个轴旋转，装在模具内的塑料熔结在模具表面，冷却后即可以得到与模具形状相仿的中空制品的技术。旋转模塑的优点是成型过程没有压力，从而使制品没有内应力，壁厚比较均匀（与吹塑和热成型相比），同时，模具也比较简单。该技术特别适合于小批量生产大型中空制品。
最初用于旋转模塑的主要材料是PVC糊塑料，目前则更多地使用聚乙烯、聚丙烯和尼龙。常见的旋转模塑产品有玩具、功能性家具、容器和储槽（最大容积可达80m3）、汽车零部件、体育休闲用品、交通隔离标志等。近几年，旋转模塑产品的增长速度较快，平均年增长率为20%，远远高于其他塑料制品的增长率。
旋转模塑可适用的塑料品种很少，因为该技术要求塑料具有较好的热稳定性，同时，由于需要将塑料磨成粉，使材料价格有所提高。此外，很难用成型加强肋的方法提高产品的刚度。
7、热成型工艺技术
热成型是对挤出热塑性片材通过一系列的成型或拉伸而得到制品的方法。具体来说就是通过加热使片材软化，然后借助真空或低压使软化的片材压向整个模面，从而得到既简单又经济的制品。这种成型的优点是模具费用低、模具研制周期短、厂房投资费用低、设备投资小且短时间里就可运转。
普通热成型
热成型需要较多设备，包括烘箱、模具及串联的辅助设备。真空辅助包模成型设备是其中最简单的一种。在单级设备里，切好的片材被夹在一个框架上，通过幅射（红外）加热使其软化。压紧在框架中的热片材被向下拉（预拉伸）到冷凸模上，上面受大气压，下面抽真空，软化的片材受到强压后就会紧贴冷凸模而成型。这种单级设备还可以进行带额外压力的热成型，即使加热的空气穿过多孔板吹向片材，将片材压向凹模里，片材受真空拉伸并紧贴向模壁，在此过程中空气压力可以高达1Mpa。在两级设备里，加热装置在成型区的外面，热片材夹在框架上进行来回输送。在普通热成型中，凸模通常比凹模有较大的拉伸度，但脱模较难，因而制件的外表面清晰度较差，而制件紧贴模具的内表面清晰度则相对较大。
双片热成型
双片热成型的特点是成型快、壁厚均匀，可以制作双色和厚度不同的制品，甚至材料不同的制品。在工艺上可分为双片压力热成型和双片真空热成型两种。其中，双片真空热成型的工艺是：先分别在模具内真空成型出2个片材，再将2个模具合模，施压使制品熔合成为中空制品，如有必要，甚至可以在空腔内放入其他构件。采用该方法成型的典型产品有冲浪板、油箱、小船、门、管道、玩具等。与吹塑工艺相比，用这种方法生产小型或中型产品时，效率更高。而与旋转模塑相比，这种方法不仅生产效率更高，而且可以适用更多的塑料片材，包括多层共挤出片材。(end) |
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随着化学工业的迅猛发展以及化工产品在国际贸易的不断扩大，大型挤吹中空容器的需求增长迅猛，1000L的IBC桶近几年以更快的速度增长，在欧洲以8%速度增长，在美国25%速度增长，并正在取代双L环桶。大型挤吹中空容器的需求增长带动了大型挤吹中空塑料成型机的发展。上海华王工业有限公司在1998年研制出了1000L大型中空塑料成型机，填补了国内空白，并生产出了1000LIBC桶及中空托盘。世界上几家著名的挤吹中空塑料成型机制造商均先后推出了大型挤吹中空塑料成型机，并且近年设备有了许多新的发展，主要在节能、高效等方面有了显著的进步。
上海华王FT聚宝大机系列吹塑机
研发重点
1 提高生产效率
缩短生产周期、提高生产效率是大型挤吹中空塑料成型机技术进步的重要内容。我国的大型挤吹中空塑料成型机比国际上同类同规格的大型中空塑料成型机的生产效率低得多，所以我们不能仅满足于设备能成型出制品，而应当在提高生产效率上作研究开发。与生产效率有关的主要因素是塑化能力与吹塑冷却成型时间。
(1)提高塑化能力（挤出塑化生产能力）
提高塑化能力是提高生产效率的先决条件。国内研制的大型挤吹中空塑料成型机上配制的挤出机的塑化能力普遍低于国际上同规格的挤出机的塑化能力，所以成型周期长，能耗高。国内一些单位在大型挤吹中空塑料成型机上配制的挤出机一般还是采用常规设计的挤出机，没有对大型挤吹中空塑料成型机所需的挤出机的特殊性作深刻的研究，还停留在通用挤出机的理念上，仅满足于能塑化挤出，不去追求高的塑化能力。
提高塑化能力，即提高螺杆机筒的塑化性能和输送能力。在国际上，大型挤吹中空塑料成型机上配制的挤出机早以采用了带强制喂料强制冷却的“IKV”结构。“IKV”结构，它主要是在机筒的加料区的衬套上开有形状不同的深而宽的纵向沟槽，同时在加料区设计强制冷却结构，极大提高了输送效率，由常规的0.3～0.5提高到0.6～0.85,加之合理的屏障段和混炼段的设计，其塑化能力较常规设计的挤出机的塑化能力高50%以上，而且挤出量稳定。国内生产的φ150/25挤出机，在加工HMWHDPE粉料时，其塑化能力仅达到250kg/h，德国Krupp公司“IKV”结构的φ150/25挤出机在加工70%新料和30%粉碎料混合的HMWHDPE，其塑化能力达到600kg/h，名义比功率仅为0.3kw/kg.h-1。“IKV”结构在国内挤出机上未得到采用，值得我们深思。当然，“IKV”结构也存在一些缺陷，比如螺杆与机筒磨损严重，冷却水带走的能量偏高等等，所以，我们在设计螺杆与机筒时，应结合实际情况并不断采用新材料新技术，在“IKV”结构基础上不断研究和改进，提高塑化能力与塑化质量。当然，有的厂家在提高塑化能力方面做出了成绩，广东金明塑胶设备有限公司研制出了不但能加工100%新料还能加工100%粉料以及100%回收料的高产量螺杆，其产量比常规设计的螺杆产量提高40%以上。
(2) 缩短吹塑冷却成型时间
缩短吹塑冷却成型时间的关键是提高吹塑系统性能, 吹塑系统性能的主要技术指标是吹气压力和气体温度。我们现在配备的吹塑设备都是常规的空气压缩机，采用常规的吹气压力，不能满足大型中空制品快速吹胀冷却的需要。大型中空塑料制品的壁较厚，所以吹塑系统性能不但关系到生产效率，而且关系到制品的质量，特别是关系到型坯粘结缝的强度。提高吹气压力，使用低温干燥高压空气吹塑，是缩短吹塑冷却成型时间的关键，提高制品质量的关键。德国Beke公司把空气冷却到-350C到-450C，进行吹塑，加强了制品内壁的冷却，使制品内外壁的冷却速率均匀，极大提高了制品的品质，同时冷却时间缩短不少于20%，提高了生产效率。
2 高性能储料式机头
单层大型挤吹中空容器成型的机头为储料式机头。我国的大型挤吹中空塑料成型机生产的容器基本上都是单层，例如，200L的双L环桶，IBC桶等。单层大型中空容器为HMWHDPE原料成型，HMWHDPE是一种分子取向性很强的结晶形塑料，熔体的“弹性记忆”效应强，所以储料式机头必须能达到使熔体内分子有充分时间重新排列分布，拓宽熔体流MWD分布性，降低熔体径向的温度梯度，以提高熔体融合缝区的强度和型坯表面的质量，保证挤出型坯内部熔体不产生破裂现象以提高制品强度；高性能储料式机头必须具有合理的流道结构，能充分适应塑料熔体的成型工艺要求，能实现快速换色换料。提高储料式机头的性能主要之一是使机头能提高熔体融合缝区的强度。目前，国内还较多采用熔体融合缝区的强度差的单层心形包络的流道设计的储料式机头。双层心形包络的流道的储料式机头是一种高性能储料式机头，其原理是将熔合缝区分成两处并错开分布，型坯被完整的熔料层所覆盖，提高了熔体融合缝区的强度，国际上广泛使用。先进的结构加上先进的设计手段才能取得最佳的效果。应用CAD是使双层心形包络的流道的储料式机头达到高性能的必需的方法，现用于机头设计的计算机软件有FLOW2000大型的计算机分析软件和三维模具设计软件PRO/E等，而目前我国的储料式机头的设计基本上未用先进的CAD手段，单凭经验设计，这是我国的储料式机头性能提不高的主要原因。先进先出，快捷换色换料，清理方便，是高性能储料式机头的重要特性，积极的做法是采用先进的CAD手段加上优质的钢材和精密的加工设备及先进CAE加工方法。
3 机台升降机构
国内大型挤吹中空塑料成型机的机台升降机构大多数为链轮链条机构，实践证明，该种传动机构由于本身缺陷，所以调节不方便，容易咬死，特别在200L以上的机台升降机构中。但由于一些单位互相照搬，不作根本性的改革，仍在沿用。因此，对国内大型挤吹中空塑料成型的机台升降机构必须作实质性的改革，把由单一驱动的链轮链条同步升降机构，改为二个或四个同步驱动机构，杜绝咬死现象。
4 合模机构
合模机构应具有运动精度高、速度快、装卸模具容易等性能。目前，国内大型挤吹中空塑料成型机的合模机构沿用小型中空容器成型机合模机构的结构，采用二拉杆或四拉杆的三板连动及其扩展结构，主要缺点是：模板受力不均匀，易涨模的现象，同时由于拉杆的存在，使模具的空间受到一定限制，使机械手的操作空间受到约束。
插销式无拉杆合模机构是近年来发展起来的一种合模机构，具有锁模力大且分布均匀、装卸模具容易、容模量大、节能等特点，导向运动副采用摩擦系数小、运动平稳、运行精度高的滚珠直线导轨，快速移模由伺服电机通过滚珠丝杆来实现，高压锁模是一模板上的插销插入另一模板上的锁紧套后，分布在一模板左右两侧的两对以上的锁模油缸拉紧另一模板实现高压锁模，反之，则为高压开模。
液压同步驱动无拉杆合模机构。台湾凤记铁工厂股份有限公司的无拉杆合模机构不同于插销式无拉杆合模机构，最大规格达到VSE（DCE）-150（螺杆直径），它是采用互相对称的两套液压驱动机构同步分别驱动各自的模板，由于模板中心受驱动油缸的作用力，所以能降低模板的重量，减小锁紧变形量，装卸模具更容易、容模量更大、更适合机械手的操作，性能上比插销式无拉杆合模机构更具有优越性，值得推广应用。
5 型坯壁厚控制
制品壁厚最佳化是大型挤吹中空塑料成型机制造商追求的一个主要目标，同是也是一项关键技术。我国生产的中空容器存在的突出问题是壁厚不均匀、型坯壁厚控制系统分为轴向壁厚分布系统（AWDS）和径向壁厚分布系统（PWDS），两者互相联合作用，可获得最佳的型坯及更为理想的制品壁厚分布。目前，国内大多数大型挤吹中空塑料成型机制造商都仅使用轴向壁厚分布系统，该系统只对轴向的各个截面有的厚度分布进行控制，但由于挤出的型坯在水平截面内仍呈等厚圆形，对部分在某一对称方向有较大拉伸要求的制品则显得仍不是最佳的壁厚分布。径向壁厚分布系统对于在对称方向有较大拉伸要求的制品进行最佳的壁厚控制，可使挤出的型坯在某要求的区段内呈非圆截面变化，对于提高制品质量，改善曲面部件内外部半径的厚薄均匀性具有重要意义，同时，它还能在保证制品质量的前提下，降低制品重量，以1000L容器为例，采用径向壁厚分布系统，可降低重量5%～10%。径向壁厚分布系统有两种：通过电液伺服系统控制薄壁挠性环在一个或两个对称方向上的变形来改变型胚厚度的挠性环式；靠修形口环的上下移动来实现改变型胚厚度的口缘修形式。作为对径向壁厚分布系统的一种替代，芯模修形法，即在具有轴向壁厚分布系统控制的功能上，对其芯模的特定位置进行修正，近似获得在径向上的非圆变化量。
江苏维达MSZ25注吹中空成型机
型胚壁厚控制伺服系统，至今我国还不能制造出达到性能要求的系统，特别是径向壁厚分布系统还是空白，在一定程度上阻碍了大型中空塑料成型机的技术进步。 |
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【全球塑胶网2006年10月8日网讯】
木塑复合塑料
木塑复合塑料的节能实质是利用天然木材加工的废料（如木屑、木粉、麻纤维、果壳、稻糠、纸浆、桔杆、竹粉等）进行超细化表面处理，与合成树脂共混，充填量可高达50%，成型的制品可锯、刨、钻，且吸水率低，受潮不变形，不含甲醛，符合环保、阻燃等安全要求。过去，木屑、木粉、废料等大都烧掉，既浪费大量资源，又造成环境污染。木塑复合料做为一种节能、节材、环境友好材料引起国际上普遍关注，研究成果也很多。10年来，北美木塑复合料每年以50% 的速度递增。发展木塑复合塑料在我国更具意义，因为2000年我国木材需求量高达10190万m3，供应量6390万m3，缺口高达3800万m3。
木塑复合材料主要用在建筑业（建筑铺板）、汽车业（门板、后搁物板、顶蓬、高架箱、防护板等），仓储业（托盘、垫板、包装箱），交通运输业（公路噪音隔板、防护栏、座仓隔板、铁轨枕木），农业（棚架、槽、水桶），设施（地板、露天桌椅、棚栏、梯子等）。以托盘为例，国内市场需求量约1亿，90%以上要改为木塑，需发展产量1000万吨，价值600亿人民币的新兴产业。
但是，生产木塑复合制品有许多关键技术：树脂、木粉的制造技术、木粉的干燥技术，木粉界面的处理技术；在注塑、挤出、吹塑设备中要求单螺杆或双螺杆对木粉有良好的分散性、浸润性、混炼、剪切、排气、脱水、脱挥、排除气泡功能；塑化部件要耐腐蚀、耐磨损；设备应具有对上述工艺条件及物料在各部位停留时间的精确控制的功能。
TPE快速加工技术
据预测，在不久的将来，注射成型加工商在加工 SantopreneTM热塑性橡胶时，通过采用一种新技术可显著缩短加工周期。利用这一技术不仅可大幅度降低生产单个部件的成本，还可提高注射成型的加工能力。通过与这一先进的加工工艺相结合，一个SantopreneTM TPE新系列将很快以崭新的面貌出现，其加工速度将比通常的SantopreneTM橡胶牌号高25%。这些加工成型性能经过改进的材料还可显著降低注射成型加工商的生产费用。
据介绍，通过将这一最新的SantopreneTM橡胶技术投入市场，可帮助加工商节省生产费用，并提高生产能力，从而更有利于他们拓展业务。同时，这一快速加工新技术也进一步拓展了选择SantopreneTM橡胶替代热固性橡胶的经济性界线。
选择SantopreneTM橡胶替代热固性橡胶的其它优点还包括易于加工、设计适应性、可靠的部件一致性、可回收性，并可高效使用废料，这包括了在生产过程中以及在部件寿命期后产生的废料。
这一技术也可用于注塑、吹塑和挤出成型。然而最能够从这一新技术中获益的是像注射成型那样需要较长加工周期的生产类型。
包装机械控制技术发展新方向
今天的机械控制系统看似单一，但其内部却包含了逻辑和运动控制系统、人-机互动系统、诊断系统，甚至人工智能系统。以下来自包装机械制造业的一些实例，将揭示出机械控制系统的发展新方向。
和大多数技术一样，机械控制技术在发展过程中，也曾经历曲折。它从历史上简单而庞大的控制系统，发展到今天的小型多功能控制系统，将机械、运动控制和通讯系统有机结合在一起。
最初，在包装领域中所应用的第一代包装机械——Dubbed Gen1，结构很简单，是纯机械性的。由一台电机带动直线轴转动，并通过凸轮产生动力。采用可编程控制器（PLC）的控制系统，结构也很简单，由操作员直接控制机器。在大部分情况下，还没有采用人-机互动技术（HMI）。之后，出现了第二代包装机械。此技术诞生于十年前，包装机械仍采用传动轴驱动，只是结构更复杂一些，因为由伺服电机来控制速度，所以可以向一些特殊的动作发出指令，而且也采用了更为复杂的PLC可编程逻辑控制器。的确，第二代包装机械的可调性更好，但这一优点却需要付出更高的费用。这些费用包括更多的线路布置、更多的PLC可编程逻辑控制器输入/输出（I/O）装置，这些装置庞大而复杂，有更多的传感器和程序控制，甚至还包括更多的外围设备；而且对于故障的排除和处理也更加困难。
现在的第三代包装机械，融合了所谓的“机械电子”概念，采用伺服系统和简单的机械装置，以达到执行复杂动作的目的。销售商追求的目标是：机器价格更便宜，工作速度更快、性能更好，占地面积小，所以根据需求而不断有新的技术推出也就不足为奇了。
第三代包装机械诞生于4年前，其开发焦点转移到了单箱控制技术，其具有逻辑性的PLC功能和I/O装置，如果需要，还可以配备HMI技术、甚至是以太网和网络通讯服务系统以方便企业间沟通。以前，第二代包装机械需要一个编码器和可编程限位开关（PLS）来确定伺服位置。现在，由于第三代包装机械拥有I/O装置的缘故，伺服控制系统存在于一个处理器内，当伺服系统就位时，就会产生传感动作，并通过总线发出信号，起动任何一个需要的工艺流程。
工程热塑性塑料的二步法造粒
德国WEIMA机器公司在2006年2月14-18日米兰塑料展上展示了二步法造粒设备的最新成果，其特色是主次两台造粒机。该设备适用于ABS、PA、PBT、PC、POM、PPA、LCP等工程热塑性塑料的经济型造粒，尤其是增强级玻璃纤维的造粒，形式为开机大废料块或大体积生产剩料。
在两步法造粒中，待造粒材料在WLK型坚固单轴主造粒机中被预造粒成约40mm大小的粒子，然后利用 NZ型后续次造粒机被进一步造粒成为约3-10mm的最终颗粒，这是为对于预造粒材料的次级造粒而特别设计的。
为了避免造粒出现故障，需要向破碎机持续地适量加料，而这些要求通过手工操作一般是难以保证的。一旦喂料过量，通常会引起造粒不均匀，产生波动，并伴随有高标噪音的发生，其结果便是导致物料累积或正在被粉碎的物料因为摩擦而致使其热能削弱。此外，对于干扰性材料的较高灵敏性，以及造成频繁更换刀片的普通较高刀片磨损都还有待观测。
与之相比，二步法造粒能使主造粒机非连续加料，在这里料斗发挥了缓冲器的功效。以这种方式的喂料对整套生产流程进行优化意义重大，因为那些操作人员不必再不间断地操作造粒机，从而使其能够忙于其它工作。
通过一个间停开关的控制，预造粒的粒子现在被很好地加入到NZ 型次级造粒机中。两台造粒机的排列可以选择为一个在另一个上方或一个在另一个之后。次级造粒机根据切割机的工作原理工作，且专为预造粒的粒子而设计。较之于普通型的造粒机，第二代造粒机体积要小得多，只需借助较少的整机驱动能量。由于其喂料均匀，以近似450min-1的转速运转，都不曾有故障发生。当这样一个造粒机用于预造粒材料的第二次粉碎时，所产生的噪音水平较之于转速相同(n=450-500min-1)的一步法加工也要低得多。
考特斯将展示KCC20D挤出吹塑机
全球吹塑机械制造领域的先驱——考特斯机械制造有限公司将再次参加于4月26至29日在上海举行的国际橡塑展。
在今年的展台（W2展厅，E03站台）上，考特斯将展示一台 KCC20D的挤出吹塑机。它配备有中心距为100 毫米的ZWVP30四型腔模头。在此次展示中，这台机器将以每小时2400只的产量生产0.75升圆形瓶。
考特斯可以提供广泛系列型号的吹塑机。用于连续挤出式或蓄料缸模头的生产，配有移动式合模装置，或者在生产容量从几毫升到30升的包装容器，甚至到10,000升的大型容器，六层或七层共挤燃油系统以及在生产三维旋状管件时，都装配有型坯进料装置。这样可以达到飞边最小化，以满足汽车管道、家用电器和其他技术部件的使用要求。
单夹芯注塑与汽车工艺
汽车工业继续面临着对灵活性和不断改进生产方法的需求所带来的巨大压力。与削减成本和满足日益严格的环境法规（例如排放物的减少和旧车辆的处置）的不变要求一起，还有包括五星欧洲NCAP分级系统在内的安全问题。
现在的趋势，例如针对特定市场的汽车款式种类越来越多，要求在平台共享政策、零配件共享系统和组合式设计方法这些方面有更进一步的发展。其它热门话题包括增值、功能改善和车重减轻。
塑料工业现在能在轻质结构、多功能性和设计灵活性几个领域做出不俗的贡献。而且，类似单夹芯的工艺、多组份解决方案、缩短的周期时间和能耗降低都能帮助整体成本的降低。图1正是显示出降低的材料需求和较短的周期时间，即提高的产量，能对与单一组份汽车部件有关的生产成本起到多大的作用。
单夹芯注塑与汽车
针对具有不同芯层和皮层材料的单夹芯工艺具有巨大的竞争优势。下表对两种工艺进行了总结。
尤其对大型部件来说，通过在芯层使用回收材料所实现的材料成本降低能对整体成本节省做出很大的贡献。Ferromatik Milacron公司在去年举行的工厂开放日活动中，展示了使用单夹芯注塑来实现部件成本降低的两个应用。
代表着典型的单夹芯工艺，装备有附属挤出机的K-TEC 350 MSW机器被用来生产轿车门的内面板。在注塑之前，回收材料被引入到注射装置当中。随后回收材料与（皮层用）纯料被一次性注射到模具当中。
具有集成式中央刹车灯、为一家法国汽车生产商而制的扰流器在一台MAXIMA 800 MSW-2F机器上被生产出来。这种机器的结构中包括了能用于单夹芯注塑的第二注射装置。对于这种应用，单夹芯工艺将玻璃增强芯料与A级可涂漆的皮层材料结合在一起了。
汽车内部的中控台部件是单夹芯工艺能带来生产新方法的又一领域。这是要将高品质的软触表面材料（TPE）和尺寸稳定的芯层结合到一起。单夹芯工艺在这里具有高度的设计灵活性，例如，笔或信用卡夹的集合，或者地图与纸张用夹子。象这样的中控台部件可以用于避免不需要的缝隙：多亏材料的结合具有公差。除了这些功能上的优势以外，单夹芯工艺也同样具有上面所介绍的节省潜力，因为可以选择比TPE皮层材料便宜许多的芯层材料趋势已起步
如这些例子所示，Ferromatik Milacron公司的单夹芯工艺为汽车工业带来了许多东西。顶尖的OEM厂家已经在使用或者正在推行单夹芯工艺。
注吹工艺的优点及缺点
注吹工艺的优点：
1. 塑料瓶从原料到制成品一次成型，自动化程度高，无须人工二次加工，节省人工，而且卫生、符合医药包装的GMP要求，特别适用于生产药瓶。
2. 产品外观美观，瓶口尺寸准确，塑料瓶重量稳定。
3. 塑料制品由注射型胚一次吹塑制成，瓶口及瓶底无废料，瓶口平整密封性能好。
4. 适合生产高档精美的塑料中空制品，如化妆品瓶、婴儿奶瓶、太空杯、灯球等。
注吹工艺对比挤出工艺存在以下几个缺点：
1. 工艺复杂，模具加工难度大，不易掌握。
2. 模具零部件多，生产加工周期长，费用高。
3. 不适于多品种，小批量的产品使用。
日本研究出塑料陶瓷复合材料
近日，日本研究出一种使塑料与陶瓷一体化的新技术。其方法是，首先在塑料表面涂上特殊的无机材料，并应用一种特殊的处理方法，使其表面结构具有瞬间的超耐热性，容易与陶瓷作紧密的结合；然后再采用等离子熔射法，在摄氏２万度的超高温下高速喷出陶瓷粒子，从而使塑料与陶瓷一体成型。这样制成的复合材料其表面硬度是钢铁的２倍以上，具有重量轻、强度高、耐冲击、加工性能好等优点，用途广泛。
圣万提新增MultiZone产品系列向小型应用的扩展
作为全球最大的为注塑工业提供热流道系统，机械喷嘴，温度控制器及浇口衬套的厂商之一，圣万提（Synventive）一直被大部分客户认知为一家主要为汽车工业提供大、中型热流道系统的供应商。但最近公司为了配合日益增长的小型应用的需要，开发了四种新系列热嘴，从而扩展了其MultiZone产品系列；扩展后的产品系列射胶量最低可达0.1克。
新开发的四种系列热嘴包括04的两种系列和——全新的——分别采用标准的4.0和3.5mm注塑流道直径的03的两种系列。热嘴“内宽外细”的结构是研发的关键。除了其细长的外形和最大可达186mm的长度，理想的注塑管道直径范围，04系列为2.5至6.0mm，03系列为2.0至4.5mm。而实现热嘴内、外径有效关系的关键是采用紧凑并可互换加热器。
圣万提的这四种新系列热嘴的应用范围十分广泛。04C01系列代替未采用可互换加热器的CA系列热嘴。根据模具结构，加热器现在可从前端或后端更换。
04 C02系列具有许多特性，可简化模具制造商的工作。例如，热嘴头分离了轴向和径向定位，节约了模具制造商一个主要的工步。定位点是模板表面上的平面，不再需要调整喷嘴底部的间歇。加热器和热电偶的电缆平行于注嘴方向上，因此易于从前端进行更换。
03C01和03C02系列热嘴是前系列部分，比04系列小一尺寸。03C02系列的特性是它们从前端螺纹连接在热嘴支撑板上，从而避免塑胶渗出分流板，使其简便的从前端完成更换。
配合新系列热嘴而开发的HYC2508液压针阀油缸，结构十分紧凑，具有该产品系列已经成熟的所有重要质量特性：为了简化组件和保证伺服速度，针阀高度可在原位进行调整（＋/-1mm）。针阀的旋转锁定保证它的尖端始终精确定位，这对于自由形状或倾斜表面的浇口尤为重要。具有专利的主动冷却针阀导向和油室分离实现了高稳定性，紧凑的结构确保其可用于十分有限的空间中。油缸设计的另一个重要特性是它直接安装在分流板上，排除了由于热膨胀造成油缸和分流板偏移的可能，因此在运行时可实现高可靠性。在2006年，该油缸的气动型号将可用于满足洁净室条件。由于多模腔模具通常只需要完全布线和管道排布的热半模，圣万提提供高效的温度控制器，使得完整和经过测试的系统可以选用并随时可投入使用。
在2006年4月26-29日在上海举行的亚洲最大橡塑业国际展会Chinaplas上，圣万提（Synventive）将展出其先进的热流道系统产品及应用。本次展会将在位于浦东的上海新国际博览中心举行，圣万提将在E2展厅M01展位展出在其位于苏州新工厂生产的热流道系列产品；该工厂是圣万提于04年投资建立的，主要负责设计、制造和服务提供其亚洲市场的所有系统产品。展会期间，公司还将于28日上午10：00 – 12：30主办“热流道技术在汽车工业注塑工艺里的应用”的专题研讨会（ 地点设在E2展厅外的M14室），以回应客户对上述领域产品的高度关注。
国外废旧塑料回收利用措施介绍
随着塑料工业的迅猛发展，废旧塑料的回收利用作为一项节约能源、保护环境的措施，普遍受到重视。尤其是发达国家，这方面的工作起步早，已经收到了明显的效益，我国有必要借鉴其经验。
美国是世界塑料生产大国。据统计，到2000年，美国年生产塑料3400余万吨，废旧塑料超过1600万吨。美国早在20世纪60年代就已展开废旧塑料回收利用的广泛研究，但若不加速回收废旧塑料的步伐，也将无法承受日益增长的废旧塑料所产生的环境污染及给经济带来的损失。美国回收利用废旧塑料品种的比例为：包装制品占50％，建筑材料占18％，消费品11％，汽车配件5％，电子电气制品3％，其塑料品种所占比例分别为聚烯烃类占61％，聚氯乙烯占13％，聚苯乙烯占10％，聚酯类占11％，其他占5％。80年代末，美国的废旧塑料回收率近10％。据统计，美国在20世纪末废旧塑料回收率达35％以上。其中，燃烧废旧塑料回收能源由80年代的3％增至18％；废旧制品的掩埋率从96％下降到37％。美国在燃烧废旧塑料利用热能，热分解提取化工原料等方面进行了大量工作并取得了一些成果。另外，美国各州为解决塑料废弃物问题，使用了立法这样的强硬措施。
日本是塑料生产第二大国。20世纪80年代，其年均废旧塑料排放量占生产量的46％。可见，废旧塑料的回收已成为日本的严重社会问题。而且日本是能源短缺的国家，所以对废旧塑料的回收利用一直保持积极态度。90年代初，日本回收利用废旧塑料率为7％，燃烧利用热能率为35％。日本在混合废旧塑料的开发应用方面也处于世界领先地位。如三菱石油化学株式会社研制的REVERZER设备可以将含有非塑料成分达2％（如废纸）的混合热塑性废旧塑料制成各种再生制品，如栅栓、排水管、电缆盘、货架等。日本约有20多台这样的设备，世界上有30多家公司使用这种设备加工再生制品。
意大利是目前欧洲回收利用废旧塑料工作做得最好的国家。意大利的废旧塑料约占城市固体废弃物的4％，其回收率可达28％。意大利还研制出从城市固体垃圾中分离废旧塑料的机械装置。意大利对废旧塑料回收一般是将塑料碎片和纸片一起收集，并用干法分眩分离后的废旧聚乙烯制品经粉碎后，用磁筛除去铁等金属杂质，经清洗、脱水、干燥后，通过螺杆挤出机进行造粒。这种回收料加入新料，可保证其具有足够的力学性能，可生产垃圾袋、异型材、中空制品等。 |
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全球塑胶网2010年3月22日网讯】
PP通称聚丙烯，因其抗折断性能好，也称“百折胶”。PP是一种半透明、半晶体的热塑性塑料，具有高强度、绝缘性好、吸水率低、热就形温度高、密度小、结晶度高等特点。改性填充物通常有玻璃纤维、矿物填料、热塑性橡胶等。
不同用途的PP其流动性差异较大，一般使用的PP流动速率介于ABS与PC之间。
1、 塑料的处理。
纯PP是半透明的象牙白色，可以染成各种颜色。PP的染色在一般注塑机上只能用色母料。在华美达机上有加强混炼作用的独立塑化元件，也可以用色粉染色。户外使用的制品，一般使用UV稳定剂和碳黑填充。再生料的使用比例不要超过15%，否则会引起强度下降和分解变色。PP注塑加工前一般不需特别的干燥处理。
2、 注塑机选用
对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性。需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/m2来确定，注射量20%-85%即可。
3、 模具及浇口设计
模具温度50-90℃，对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温度比型腔温度低5℃以上，流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的50-60%）。均聚PP制造的产品，厚度不能超过3mm，否则会有气泡（厚壁制品只能用共聚PP）。
4、 熔胶温度
PP的熔点为160-175℃，分解温度为350℃，但在注射加工时温度设定不能超过275℃。熔融段温度最好在240℃。
5、 注射速度
为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用（人地幔现气泡、气纹）。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。
6、 熔胶背压
可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。
7、 注射及保压
采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。
8、 制品的后处理
为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。 |
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【全球塑胶网2010年3月22日网讯】
塑料加工中吹瓶是什么意思
相当于吹气球，不过在吹气球的时候气球外面加了一个模具。当然这个直观的解释太牵强。
PET吹塑瓶可分为两类，一类是有压瓶，如充装碳酸饮料的瓶；另一类为无压瓶，如充装水、茶、油等的瓶。茶饮料瓶是掺混了聚萘二甲酸乙二酯(PEN)的改性PET瓶或PET与热塑性聚芳酯的复合瓶，在分类上属热瓶，可耐热80℃以上；水瓶则属冷瓶，对耐热性无要求。在成型工艺上热瓶与冷瓶相似。笔者主要讨论冷瓶中的有压饮料瓶成型工艺。
1 设备
随着科技的不断进步和生产的规模化，PET吹瓶机自动化程度越来越高，生产效率也越来越高。设备生产能力不断提高，由从前的每小时生产几千个瓶发展到现在每小时生产几万个瓶。操作也由过去的手动按钮式发展为现在的全电脑控制，大大降低了工艺操作上的难度，增加了工艺的稳定性。
目前，注拉吹设备的生产厂家主要有法国的SIDEL公司、德国的KRONES公司等。虽然生产厂家不同，但其设备原理相似，一般均包括供坯系统、加热系统、吹瓶系统、控制系统和辅机五大部分。
2 吹塑工艺
PET瓶吹塑工艺流程。
影响PET瓶吹塑工艺的重要因素有瓶坯、加热、预吹、模具及环境等。
瓶坯
制备吹塑瓶时，首先将PET切片注射成型为瓶坯，它要求二次回收料比例不能过高(5％以下)，回收次数不能超过两次，而且分子量及粘度不能过低(分子量31000-50000，特性粘度0.78-0.85cm3／g)。注塑成型的瓶坯需存放48h以上方能使用。加热后没用完的瓶坯，必须再存放48h以上方能重新加热使用。瓶坯的存放时间不能超过六个月。
瓶坯的优劣很大程度上取决于PET材料的优劣，应选择易吹胀、易定型的材料，并制定合理的瓶坯成型工艺。实验表明，同样粘度的PET材料成型的瓶坯，进口的原料要比国产料易吹塑成型；而同一批次的瓶坯，生产日期不同，吹塑工艺也可能有较大差别。瓶坯的优劣决定了吹塑工艺的难易，对瓶坯的要求是纯洁、透明、无杂质、无异色、注点长度及周围晕斑合适。
加热
瓶坯的加热由加热烘箱来完成，其温度由人工设定，自动调节。烘箱中由远红外灯管发出远红外线对瓶坯辐射加热，由烘箱底部风机进行热循环，使烘箱内温度均匀。瓶坯在烘箱中向前运动的同时自转，使瓶坯壁受热均匀。
灯管的布置在烘箱中自上而下一般呈"区"字形，两头多，中间少。烘箱的热量由灯管开启数量、整体温度设定、烘箱功率及各段加热比共同控制。灯管的开启要结合预吹瓶进行调整。
要使烘箱更好地发挥作用，其高度、冷却板等的调整很重要，若调整不当，吹塑时易出现胀瓶口(瓶口变大)、硬头颈(颈部料拉不开)等缺陷。
预吹
预吹是二步吹瓶法中很重要的一个步骤，它是指吹塑过程中在拉伸杆下降的同时开始预吹气，使瓶坯初具形状。这一工序中预吹位置、预吹压力和吹气流量是三个重要工艺因素。
预吹瓶形状的优劣决定了吹塑工艺的难易与瓶子性能的优劣。正常的预吹瓶形状为纺锤形，异常的则有亚铃状、手柄状等，造成异常形状的原因有局部加热不当，预吹压力或吹气流量不足等，而预吹瓶的大小则取决于预吹压力及预吹位置。在生产中要维持整台设备所有预吹瓶大小及形状一致，若有差异则要寻找具体原因，可根据预吹瓶情况调整加热或预吹工艺。
预吹压力的大小随瓶子规格、设备能力不同而异，一般容量大、预吹压力要小；设备生产能力高，预吹压力也高。
即使采用同一设备生产同一规格的瓶子，由于PET材料性能的差异，其所需预吹压力也不尽相同。玻纤增强的PET材料，较小的预吹压力即可使瓶子底部的大分子正确取向；另一些用料不当或成型工艺不适当的瓶坯，注点附近有大量的应力集中不易消退，如果吹塑，常会在注点处吹破或在应力测试中从注点处爆裂、渗漏。根据取向条件，此时可如所示把灯管移出2-3支至注点上方开启，给予注点处充分加热，提供足够热量，促使其迅速取向。
对于已加热二次使用的瓶坯或存放时间超标的瓶坯，由于时温等差效应，二者成型工艺相似，与正常瓶坯相比，其要求的热量要少，预吹压力也可适当降低。
辅机及模具
辅机主要指维持模具恒温的设备。模具恒温对维持产品的稳定性有重要作用。一般瓶身温度高，瓶底温度低。对冷瓶来说，由于其底部的冷却效果决定了分子定向的程度，将温度控制在5-8℃为佳；而热瓶底部的温度则要高得多。
模具是影响PET瓶吹塑工艺的重要因素，模具形状的优劣会减轻或加大工艺调整的难度，如加强筋、过渡区的弧度及底部的散热状况等都对工艺调整有影响。
环境
生产环境的好坏对工艺调整也有较大影响，恒定的条件可以维持工艺的稳定及产品的稳定。PET瓶吹塑成型一般在室温、低湿状态下为佳。
3 其它要求
有压瓶应同时满足应力测试与耐压测试的要求。应力测试是为防止PET瓶灌装饮料时瓶底与润滑剂(碱性)接触过程中产生分子链的降解而发生开裂、渗漏等进行的内在质量控制；耐压测试则是防止瓶内充入一定压力气体后产生爆裂而进行的质量控制。为满足这两种需要，中心点厚度要控制在一定范围内，一般情况是中心点薄，应力测试较好，耐压较差；中心点厚，耐压测试较好，应力测试较差。当然，应力测试的结果还与中心点周围过渡区域料的堆积有很大关系，这要根据实际经验进行调整。
4 结语
PET瓶吹塑工艺的调整，是针对相应的材料进行的，如果材料不佳，对工艺的要求就很苛刻，甚至于难以吹塑出合格的瓶子 |
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医药瓶是产销量最大的医用塑料制品之一。随着国内医疗产业的快速发展，国内医药瓶的用量将会呈现大幅的增长。对此，国内的中空设备制造商应当以此为契机，把握塑料药瓶的发展趋势，研发新型高效、高性能的药瓶成型设备，努力缩短与国际先进技术及设备的差距。
主要成型设备
塑料药瓶中空成型设备根据成型方式不同，主要分为三种：挤出吹塑成型机、注射吹塑成型机，以及“挤-拉-吹”或“注-拉-吹”成型机。挤出吹塑与注射吹塑成型机主要用于生产药用中小型塑料瓶，“挤-拉-吹”或“注-拉-吹”成型机则用于大型瓶体的生产。目前在我国，应用挤出吹塑与注射吹塑成型机的塑料药瓶生产企业最多。
挤出吹塑成型机
挤出吹塑机械（包括吹塑模具）的造价较低，例如成型相同的产品时，吹塑机械的造价约为注塑机械的1/3或1/2。同时，产品的生产成本也较低。由于型坯是在较低压力下通过挤出机头成型并在低压（多数为0.2～1.0MPa）下吹胀的，因而产品的残余应力较小，且耐拉伸、冲击、弯曲与环境等各种应变的性能较高，具有较好的使用性能。由于吹塑模具仅由阴模构成，故通过简单地调节机头模口间隙或挤出条件即可改变瓶体的壁厚。另由于吹塑模具上可设置滑动式底模块，故瓶体底部形状的设计灵活性较大。挤出吹塑可成型形状复杂、不规则且为整体式的产品，因而更适于成型HDPE、PP原料的硬质塑料药瓶。
注射吹塑成型机
注射吹塑成型机主要用来加工HDPE、PP原料的医药瓶。采用注射吹塑设备成型的小型塑料药瓶普遍受到制药厂家的欢迎。由于注射吹塑的瓶体在成型过程中，设备的注嘴可以对瓶口进行注塑，因而保证了瓶口的精度；随后再由机械配置的芯棒吹塑瓶体，则保证了塑料瓶体的外形尺寸精度。
注射吹塑成型医药瓶可以使用1步法2工位或3工位注射吹塑成型机加工。由于2工位注射吹塑成型机缺少一个专用的脱瓶和冷却工位，难以实现全自动计数包装，致使生产效率低于3工位。因此，在实际生产中应用更多的是3工位机器。该机的3个工位以120°角成等边三角形分布，第一工位为注射成型工位，第二工位为吹塑成型工位，第三工位为脱瓶和冷却工位。三个工位可同时运行，生产效率高，周期短，可与传送带连接自动计数包装，真正实现药用塑料瓶生产全过程中与人手的“无接触”，从而确保产品卫生洁净。注射吹塑成型机不能成型形状复杂的产品，且成型的瓶子多数容积较小（一般为10～300ml）。但由于注射吹塑成型瓶的瓶口平整度高，瓶壁壁厚均匀，特别是瓶口与瓶盖间有很好的密封性能，能达到防止塑料瓶内的药品气体的挥发和外部气体向瓶内渗透的性能要求，从而使得这种瓶子完全符合药品包装的特殊要求。国家药品监督局早在“九五”期间就提出采用注射吹塑成型方法生产优质的塑料药瓶。目前，我国从国外引进的注射吹塑成型医药瓶生产线达40余条，总生产能力约7亿个／年。
“注-拉-吹”成型机
“注-拉-吹”PET、PP药瓶（用于液体药物灌装）成型机分为1步法和2步法两种机型。一步法机型是指注射型坯、加热型坯、拉伸型坯与吹塑、成型制品脱模等工序可在同一台设备上连续进行的高效设备。根据成型工序，一步法机型分为3工位（以日本青木固机器为代表）和4工位（以日本日精机器为代表）两种机器。二者的主要区别是：“3工位”是指注射型坯与加热型坯在一个工序上完成，“4工位” 则是指注射型坯与加热型坯在2个工序上完成。 一步法机型不会造成产品的二次污染，且产品同一性好。尽管价格较高，但为达到药瓶的高洁净要求 ，近年来国内的制药厂家更趋向于使用一步法“注-拉-吹” 药瓶成型机。为此，国内的一些设备厂家在消化吸收国外先进技术的基础上加紧研制可代替国外设备的一步法机型，并取得了一定的成果。
二步法机型是指注射及拉伸吹塑工序由独立的两台机器分开进行。第一步：由一台普通注塑机注射成型管坯，管坯的瓶头部分(瓶口、螺纹)就此完成成型；第二步：将管坯放在蜂窝状加热器或自动循环加热传送带上加热调温，然后移到吹瓶工序用压缩空气进行拉伸吹塑成型。瓶口较平整、密封良好、品种开发快、模具费用及成本价格较低是“二步法”机型的优势，但由于注射管坯与吹塑成型分步进行，产品同一性差，且易传递污染，难于通过菌检。
研发方向
塑料药瓶成型设备同比于其他中空塑料制品成型设备，规格小，速度快，精度高，效率高。对其研发的主要方向是高速、高效、节能、环保及自适应质量控制。
全电动一步法“注-拉-吹” 中空成型机
近年发展的一种高响应的交流伺服电机驱动定量泵节能系统，在注塑机上已得到了成功应用。同样，注射吹塑、“注-拉-吹”塑料药瓶成型设备的主系统动力驱动也可移植这种系统。该系统通过对压力流量进行精确的闭环控制，实现伺服电机对执行机构能量需求的最佳匹配和自动调整，从而达到节能、提高性能及减少环境污染的多重目的。
全电动一步法“注-拉-吹” 中空成型机以其精确定位、速度快、无震动、自洁性高以及效率高的优点，成为高性能塑料药瓶成型机的开发热门。研制该机种的关键主要是实现转盘机构、瓶坯成型合模机构、拉伸吹塑同步合模机构以及注射塑化机构等的全电动驱动。全电动的瓶坯成型合模机构及拉伸吹塑同步合模机构的设计，可参考注塑机的全电动合模机构。对于全电动注射塑化机构，则可完全照搬注塑机的全电动注射塑化机构。可以说，有了全电动注塑机的成熟技术，开发全电动一步法“注-拉-吹”中空成型机的难度并不十分大。
目前国内市场上的全电动一步法“注-拉-吹” 中空成型机，以上海爱思必机械有限公司研制的ASB-15N/10E机型为代表。该机采用闭环伺服系统，比原液压系统的控制稳定性大大提高，节电可达40%，并一改液压传动的液体油污（液压系统中的阀件、管道等处易发生泄漏，使用年代较久的设备尤甚）对环境、产品的污染。
高速、高质量的PET、PP瓶坯油电复合注射机构
注射塑化机构的性能直接关系到瓶坯的质量。普通的往复式螺杆塑化注射，由于前、后塑化质量不一致，导致瓶坯质量不一致；又因为注射与塑化两者之间不能同时进行，降低了生产效率。而采用挤注复合塑化注射系统（将塑化与注射两种功能由常规的一个部件分为两个部件，即伺服马达驱动挤出螺杆独立塑化及液压柱塞独立注射，两者之间互不干扰），则能够稳定PET、PP熔体轴向温度进而实现塑化质量的一致性，同时还大大提高了生产率。
提高成型速率和产量
提高生产效率是国内药品包装容器注射吹塑成型设备的开发重点。江苏维达机械有限公司于国内率先开发成功一步法3工位注射吹塑成型机，近年来更是以每年推出100条生产线的规模高速发展。采用维达的MSZ60L机型，生产30ml×12腔常规塑料药瓶的典型生产周期仅为10S。张家港市绿环降解成套设备有限公司吸收欧洲NOVVAPAX、BEKUM之技术，开发了适于生产固体颗粒药用聚烯烃瓶的高效3工位注射吹塑中空成型机，生产周期最短可达8s。该机采用双连杆机械保护,转台升降与开合模同步运行,大大缩短周期；采用挤出螺杆塑化，加大螺杆长径比，满足透明PP、PE、PS及PC等中空制品的工艺需要；瓶坯温度上下一致，制品无双线；具有单横梁合模结构，更换模具方便快捷；机器外形简洁，有利于净化，符合GNP规范要求。磐安县三联药品包装有限公司针对药用塑料瓶生产的共性技术难题，独创了高压气体调温技术。该技术采用变频系统代替电磁调速系统，缩小了整机体积、降低了能耗，并且提高了设备的使用性能与产品质量。
高性能模具的开发
虽然最近几年国内多家企业在“注-拉-吹”设备上投入较大精力和资金，使设备已经达到或接近国际先进水平，但由于忽视与之配套的高效“注-拉-吹”模具的开发，因而不能发挥设备应有的作用。这是制约行业发展的瓶颈。对于国内相关企业来说，要想开发出高水平的“注-拉-吹”模具，就必须采用先进的计算机辅助工程(CAE)技术来对“注-拉-吹”加工过程进行模拟，从而避免由经验、反复试验和修正的方式所带来的盲目性，最终使模具材料、模具型腔的不同吹张比例、热流道喷嘴结构设计，以及温度控制等方面都能获得最优化的结果。
多层共挤中空塑料药瓶成型机
多层复合药瓶具有避免透光以及防止C02等气体渗透的性能，可满足某些需要特殊贮存条件的生物工程药物的要求，目前已成为医药包装市场上的主要产品之一。例如，3层共挤塑料药瓶（最外层为PA材料,中间层为PET材料,里层为PC材料），具有良好的透明度和密封性，能隔绝潮气和氧气，不仅可用作常规血液制品，如人血白蛋白和纤维蛋白胶原等产品的直接外包装，也可作为各种生物工程药品，如干扰素、各种单克隆抗体药品的包装材料。
多层共挤中空药瓶成型机与其他中空成型机相比，复杂性大大提高，特别是在机头设计方面。当前对于该机种的研发，主要集中于以下三点：（1）研究具有一定使用范围的共挤出机头，以满足不同材料、不同层数及机头直径等要求。机头是多层共挤中空塑料成型机的“心脏”，它的性能应达到：控制每一层达到最佳状态以实现完满的圆周及侧向材料分布；可不受材料分布的影响而加工变化广泛的塑料原料。螺旋芯棒组合系统具有高度适应性，应是多层共挤机头优先采用的系统。（2）研究组合包装系统，从而可根据不同的原料特制出可能允许的组合数的机头。（3）研究基础机械程序，以确定模塑工位的数量、生产速度以及制品设计的平台尺寸。
结语
医药瓶是产销量最大的医用塑料制品之一，同时也是一种增长较快的大宗医用塑料制品。该产品的生产离不开高效、高性能的中空成型设备（包括模具）。由于国产中空成型设备与国外设备相比尚有不小的差距，因此，国内中空成型设备厂家唯有把握塑料药瓶的发展趋势，研发新型塑料药瓶成型设备，才能逐步缩小与国外厂家的差距，并在市场上与之分庭抗礼。 |
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塑胶挤出吹塑中空成型设备由机架、挤出机、储料式机头、合模机构、吹胀装置、机械手、冷却装置、安全防护装置、自动上料机、电气控制系统、液压控制系统、气动控制系统组成，主要适用於高密度聚乙烯（HDPE）或高分子量高密度聚乙烯（HMWHDPE）为原料的各种中空吹塑包装制品的加工。目前国内最大的中空吹塑设备可生产1250升IBC桶。
塑胶挤出吹塑中空成型设备的质量好坏决定了可操作性、稳定性和安全性，更决定了生产中空吹塑制品的效率和成本高低。
本文站在用户的角度，就多年对不同厂家、不同型号的各种塑胶挤出吹塑中空成型设备的使用经验，进行总结和探讨。总的来说，目前市场上的挤出吹塑中空成型设备中仍存在一些影响设备能耗和效率的不足之处，迫切需要改进和解决。不同型号设备的不足之处有很多不同点，但也有相同的地方，建议从如下8个方面进行改进和完善。
提高挤出机塑化和挤出能力
有些挤出机只适用全新的原色颗粒料，在回料超过配料30%的时候，挤出量降低20%-30%；在配料中色粉用量较多的时候，挤出量降低50%-60%。由於挤出效率太低，长时间处於等料现象，造成循环周期长，因此，无论设备的其他功能、性能有多好，都已严重影响了生产效率，导致生产成本趋高。特别是双工位中空吹塑和大中空吹塑设备由於需要储料多，等料时间长，就更不能充分发挥其作用。
原料中使用色母粒代替色粉，效果要好一些。但对於设备用户来讲，一是使用色母粒成本高，二是中空塑胶制品品种多，单量少，不可能每种产品都用色母粒，而不用色粉。
建议1：由於使用回收料和含色粉的配料导致挤出效率低，严重影响部分产品的生产，因此建议设备厂家研发设备时，考虑如何提高挤出机使用含色粉料和回收料的塑化和挤出能力。
优化机头流道结构
塑胶挤出吹塑中空成型设备的机头流道形式有多种，如衣架式包络流道、衣架式心型流道、单层流道、双层流道、双包流道、单面汇合流道、双面汇合流道等。
中空制品生产效率极高，应用领域广阔，而其加工设备在效率和节能方面仍有潜力。
有些流道由於结构存在死角，容易使低浅颜色的中空吹塑制品的合模线位置出现两条长长的污痕。生产原色、黄色、奶白色等浅颜色产品时，要求生产出的中空吹塑制品上无杂色，就必须把机头内清洗得很乾净。然而，洗机总时间长达12-18小时，有时甚至更长，其中洗去污痕的耗时大约为整个洗机时间的2/3，大大增加了洗机换色成本。如果频繁洗机转色，那更是不堪重负了。
目前，设备用户尽量采用色母粒为颜料，洗机时原料中加白矿油和其他一些方法来解决洗机难的问题。虽然能降低一部分成本，但总的来说，洗机成本仍然很高。不过也有些设备厂家设计的机头流道，比较成熟，洗机成本相对低一些。
建议2：设备厂家在机头流道设计方面，不断优化流道结构，为用户降低洗机换色成本。
提高伺服壁厚控制能力
中空吹塑制品的壁厚分布的均匀与否主要与三个因素有关：一是壁厚曲线的设置，二是与伺服壁厚配套控制的传感器的跟踪，三是伺服壁厚控制配置的油阀。
由於有些设备的伺服壁厚控制技术不成熟，不能满足特殊结构的中空吹塑制品的生产技术要求，一般在曲线驼峰位跟踪不良，这就容易导致中空吹塑制品出现明显的环状波纹。
中空吹塑100升以下的设备可选用伺服比例阀，有不易堵、易清洗的优点，壁厚控制能达到使用要求。100升以上（含100升）的设备，由於需要壁厚跟踪更准确，制品质量要求更高，则选用射流管型电液伺服阀，效果更佳。
建议3：设备厂家完善伺服壁厚控制技术，提高伺服壁厚控制能力。
配置足够的功率
塑胶挤出吹塑中空成型设备功率的配置也是非常重要的一方面。很多设备厂家为了降低成本、降低能耗，在功率配置上降低很多。特别是液压系统用的电机和油泵的功率在原来的基础上降低了30%-40%，虽然油路增加了蓄能器，但在使用新机相关动作时，压力泄压20-30kg，动作结束後压力又渐渐恢复，只能说暂时对使用无大碍。
但由於功率余量偏小，在质量三包期一年内使用，执行个别动作压力就越来越跟不上，主要表现在大中空吹塑设备在注射型坯的过程中，伺服压力和注射压力逐渐达不到使用的压力要求，导致型坯下坠，产生壁厚控制不准，严重影响用户的使用。相关电机、油泵、蓄能器的损坏，是正常情况以外的因素了。
近年来，10L-50L的塑胶挤出吹塑中空成型设备多为两个工位，挤出能力相对单工位的要求高很多。由於有些设备的挤出机本身配置较小，在自动循环中，到注射压料时，储料还不够，加长了等料时间，导致设备用户的生产效率提高不上去。
建议4：在预算设备各方面的功率时，应多一些余量，因为实际使用功率和预算功率是有较大差距的，不可能长时间处於最理想的状态。
增大水路和气路管道
中小型塑胶挤出吹塑中空成型设备的水路和气路管道的内径一般为8mm，通过管道的冷却水和压缩空气的流量不够大，导致成型和冷却速度慢，生产周期长。
建议5：水路和气路的管道内径为10-12mm左右为合适，因为中空吹塑制品主要靠快速成型、快速冷却来缩短生产周期，提高生产效率。
提高设备的安全性能
设备的安全主要依靠设备本身的设计结构和动作联锁条件控制以及用户使用中的正规操作。有些塑胶挤出吹塑中空成型设备由於结构和动作联锁条件控制不成熟，存在安全隐患。
建议6：提高设备的安全性能。
设计合理的筛网清理结构
为了确保机头安全，塑胶挤出吹塑中空成型设备在挤出机螺杆头前面位置装有隔离塑胶以外的杂物的筛网。设备使用时间一长，清理筛网上的杂质时，就需要把机头和挤出机连接处分开，花费时间较长。
建议7：在挤出机螺杆头前面位置设计自动换网结构，或其他合理的不停机（或不分离）换网结构，以便省时省力，提高生产效率。
提高整机的稳定性
塑胶挤出吹塑中空成型设备整体的稳定性是由各系统的技术成熟程度、布局的合理性及使用用户的操作所决定的。主要应避免在使用过程中出现死机或个别动作失控或时好时坏的现象。
建议8：要提高整机的稳定性，设备生产厂家要具备从设计到生产到检测的成熟技术，对电路、油路、气路、水路要合理布局；选用的主要元、器件质量要过硬；同时设备使用用户的操作要正规、熟练。
设备各方面的性能都好了，其稳定性自然好很多，生产效率也相应提高，设备的平均能耗也会降低。
每个设备生产厂家都希望自己生产的设备是最完美、最受用户欢迎的设备；而设备用户也希望选择一种能耗最低、效率最高的设备。虽然世界上没有完人，也没有完美的设备，但是设备生产厂家和设备用户之间都在不断改进，不断追求完美，同时也有责任为促进社会生产力的发展付出共同的努力。以上提出的塑胶挤出吹塑中空成型设备8个方面的改进建议，也希望其他用户和设备生产厂家共同探讨，使中空吹塑包装行业技术不断完善，更加成熟。 |
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Sabel塑料公司勇于挑战吹塑成型的极限。两年前，总部位于俄亥俄州的一家研究设计咨询公司使用重达5kg的PET瓶坯制造出了一种大型拉吹PET产品，这是业内最大的拉吹PET制品之一。现在，进入塑料名人纪念馆的Sam Belcher带领Sabel公司开发了堪称业内最小的注吹成型PET容器。
这种直销的单次量小瓶将在2008年下半年商品化。该瓶的瓶颈直径为6mm，重1.3g。Belcher曾经参与过许多独有的塑料技术的细节工作。他承认在为该项目寻找技术合作伙伴时遇到了困难，因为他们大都认为这不可能完成。
该微型瓶生产的主要挑战是微型模芯杆的同心度要在0.05mm以内。为此Broadway公司制造了5.36mm直径的金属杆，并外涂金刚石/PTFE涂层增加润滑性，以利于模芯杆从膜泡中的脱出。
模具制造公司Big 3 Precision的Abramo分公司对产品的设计经过几次修改之后，最终确定了一种专利的枕头式设计，以使瓶子能够进行挤压和分流操作。该瓶0.56mm厚，使用的是DAK Americas公司的PET树脂。这种剂量瓶为单层结构，能够有效地阻隔氧，瓶子容量为30ml。
Belcher没有透露该项目所用的全电动注吹成型机的制造商。这种多腔设备拥有一个特殊的空气过滤系统，使之能够用于洁净室的生产。该机的其他特征还包括：一个直径762mm的触发杆、镀镍模板以及模板中的水管线。
制造这种小型瓶子的难点在于注射量的控制。该产品的成型周期为10～12s，Belcher希望每年能够生产4000万个这种透明或彩色的瓶子。
咬合盖为LDPE注射成型，由于其尺寸太小也成为一个很大的挑战。0.1g的瓶盖加上有一根与盖呈45°的管而使这种盖子的设计独一无二。这根管长25.4mm，末端有一个0.64mm直径的开口，并使用超声波密封。用户扭转管的末端就可以使瓶内液体流出。目前这种带有特殊盖子的注吹微型PET瓶正在进行最后的应用测试。 |
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自从上世纪90年代中期以来,由聚乙烯制造的具有阻隔性能的塑料吹塑油箱已经成为大多数汽车的标准装备，由此带来了汽车塑料油箱的高速增长。现如今汽车类型的层出不穷是这个行业面临的最大挑战，因为车型的快速变化导致了各式油箱和加油管系统的数量不断增加。汽车类型的日益增多缘于市场的细化如在传统的紧凑型中级车和高级车的价格区段又加入了诸如运动型轿车（SUV）、多功能轿车（MPV）等类似车型，以及人们对于个性化车型的追求。
因此，令人毫不意外的是，尽管车辆总体生产的车辆数量增加了，但是每批单独吹塑成型的产品数量却越来越少了。最终导致的结果是，燃油系统制造商们必须保有数量越来越多的吹塑模具，并且必须在更短的间隔时间内更换他们的模具工装系统。例如，我们的客户也是中国最大的燃油系统生产厂家——亚普汽车部件有限公司（以下简称亚普），拥有11台用于生产油箱的吹塑机和超过40种不同的吹塑模具。
亚普在扬州、上海、重庆、长春、芜湖和武汉共有6个生产基地（其中一些是合资经营），每年生产大约200万只油箱（2007年为170万只，2008年的目标是210万只），以及其他加油管和风道产品。该公司的客户包括大众、奥迪、PSA集团以及通用汽车、丰田、福特、起亚和一些本土的汽车制造商。
与其他油箱生产厂家一样，亚普也面临着吹塑机上的模具装备更换频率越来越高的问题。有时甚至必须在一天内两次更换油箱吹塑模具，这样才能及时满足所需的批量要求和“及时供货”的需求。
减少模具更换时间
为了减少更换工装所耗费的时间，德国考特斯机械制造有限公司（以下简称考特斯）为亚普提供了快速换模装置，并将一些相关的功能整合到亚普的吹塑机上。这样，客户在更换产品的时候，从上批验收合格的产品抽取部分开始测量，一直到测量出新一批的合格产品，仅用不到1h就能完成，而在过去则需要花费几个小时。该快速换模装置是按照模块式集成的，客户可以根据自己的需求选择单独或者整体购买。另外，考特斯为其提供的用于6层共挤塑料油箱生产的多层共挤模头，也减少了模具更换时间。因为在产品更替间隔时间短于2h的情况下，省去了使用聚乙烯清洗EVOH和回料层的步骤（停机时间长于2h必须清洗，否则热敏感的EVOH原料会逐渐恶化）。这在整个行业内来说都是十分少见的。
图1：快速模头更换装置 (卡环结构)
在采用快速换模装置时，模具机械对中可以采用磁铁或者是液压锁紧；电气、气动和液压连接模块都采用防错快速接头结合吹模上固定配置的冷却水分流器。以此使亚普更换塑料油箱吹塑模具所需的时间从原来的50min减少到15min以内。 “我们尤为欣赏考特斯技术的成熟性和灵活性，这是考特斯独一无二的优势。” 亚普汽车部件有限公司的孙总这样评价。
对于像亚普这样的公司来说，一套快速口模更换工具和快速换模装置同样重要。为此，考特斯为更换口模、芯棒以及芯棒连接件专门开发了一套特殊的卡环式系统。该系统配合口模更换小车一起使用，使得更换时间从两个多小时缩短到45min 。为使新的模头更换好后马上可以开始油箱生产，还可以通过在一个预加热工位对新的口模进行事先加热，以达到生产所需温度。
吹塑模具下方所有装置，包括诸如吹针、扩张杆和型坯闭合装置也是工装更换需要耗费大量时间的因素所在。只要存在可能性，考特斯就会将这些装置组合到一块基板上。由于带有对中的快速夹手，使得以前需要60min的安装工作可以在15min内全部完成。组装该装置和吹塑模具也可以打包一起存放。
图2：生产塑料油箱的KBS系列吹塑机
应对成本压力
应对上升的成本压力的方法之一便是降低能源的消耗。所以最近发运到亚普的KBS系列吹塑机，其挤出机电机都配备了交流水冷式电机。这些电机不需要任何保养，却在整个速度范围内享有卓越的功率因数(cosφ)。另外，考特斯新推出的Q系列挤出机，配有螺旋槽进料段和带有阻隔块的螺杆。这样不仅可以促使加料均匀，而且相比于普通型用直流电机驱动的加料槽挤出机，可降低能源消耗高达30%。
针对被越来越多的应用于混合燃料汽车的小型油箱尺寸，以及高度复杂几何形状的油箱，优化壁厚分布来节省原材料并降低箱体重量就显得越发关键。通过使用已经被完全集成在考特斯的快速更换理念之中的静态可调节变形环(SFDR)和局部壁厚控制系统（PWDS），可以节约5～10%的原料。此外，为进一步提高原料使用的高效性及保证完全稳定的生产状态，亚普还使用了考特斯独家研发的用于塑料油箱生产的壁厚位置控制系统(WDLS) 与SFDR/PWDS结合的技术。
总结
通过使用考特斯的新设备和新系统，不仅使亚普减少了模具更换时间、降低了能源消耗和原材料成本，而且使油箱的各项性能指标（跌落，内压以及阻燃性等）丝毫不减。亚普汽车部件有限公司的孙总表示，我们作为中国最大的塑料油箱生产厂家而倍感自豪（占据50%市场份额），与考特斯的通力合作是我们取得成功的重要因素。预计汽车行业在未来的几年内将继续以两位数的增长速度赶超中国其他产业，相信凭借考特斯高性能吹塑机，亚普将继续在中国塑料油箱产业中领跑。 |
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我们经常在超级市场货架上遇到的大多数PET瓶（软饮料和水）其口径为28-33毫米，而果汁瓶口径一般为43毫米。口径大于43毫米的瓶被认为是广口容器。广口塑料包装容器在一定程度上更加人性化，因此近年来在包装市场开始被广泛使用。
生产商面临的问题是：能否在现有的设备上，在不需要太多投入情况下，也能生产出广口容器？
塑料瓶口径尺寸的增加引起加工过程中的多个参数随之改变。无论是一步法的注吹工艺还是两步法的注－吹工艺，当使用传统方式用新模具在注射机器上生产塑料瓶的时候，很少数的新模具适合现有的机器结构，相比于小口径的产品，生产大口径产品就不得不使用更大的机器才能得到相同数量的预制型坯。（大多数机器可以生产最大口径为30毫米）。
图 1: 传统工艺中，瓶坯的口径决定了最终产品的口径
大型机器相对运行较慢，这就给加工增加了周期。广口塑料瓶通常首选一步法生产，这是因为预制型坯和口径部分紧密保持在一起。当注塑合模力和吹塑设备足够大的时候，广口容器相对容易加工。不足之处更高容积的机器变得非常大并且很难运行，同时没有标准机器能够达到3千万个容器/年的产量。
以更高产量为标准的两步法加工情形更为困难。
许多广口的预制型坯使用从瓶颈到底部的大锥度。这就容易产生不希望出现的预制型坯基体彼此套合在一起的“套装”行为，使得预制型坯进入重新加热的吹塑设备时更加难以分离。
两步法在开始加热过程中出现另一个问题是口径部分需要预防吹塑设备的红外加热器，因为它一旦接近或者高于玻璃化转变温度，口径部分本身就会变形。通常的保护措施是沿着预制型坯的边放置屏蔽栏，刚好高于瓶颈支持环（也被称为夹环）来实现的。当瓶颈尺寸增大时，通过屏蔽栏能保护的瓶颈较小。另外吹塑模具中的瓶颈圆周压力增加随着直径的二次方增加，这样56毫米瓶颈得承受28毫米瓶颈的4倍圆周压力。这就促使设备制造商去开发新的保护和冷却在红外加热器前旋转的大型瓶颈方法。不必说它们给加工增加了费用并且提高了难度。另外，在两个吹塑设备回转杆之间，典型的50毫米辊距对于任何大于43毫米的尺寸来说都显得不够大，因此需要使用特殊的且更昂贵的设备。
图 2: 红外加热流程是对不同口径瓶坯的制约因素
总而言之在二次加工的拉伸吹塑成型设备上，运行超过43毫米的瓶颈当然是可能的，但是昂贵且复杂。广口容器生产成本昂贵。
吹塑-冲边工艺能够解决这些难题并且增加了其自己的一些要素。
这一技术的主要特征是，大口径的产生是在吹塑过程中，而不是在注射过程中。由于预制瓶坯必须依靠环境进行密封，并且压在一个回转杆上，瓶颈只能通过增加大于瓶颈的拱顶结构成型。在辅助工艺中采用特殊的拱顶裁剪机将它们切断。
在这个产生大口径的过程中，造成大量需要重新进行加工的飞边。而且对于这些粉碎后的薄片，从干燥设备向机械挤出机进料口传送时，由于静电和其它原因有超过20%的量趋向于粘附。卖掉这些粉碎回收料不是一个经济的方法。针对这个难题可以考虑两个解决方案。可以采用振动设备将粉碎料直接振动加入，这样就避免了架空和粘附。另一个解决方法是回收造粒，然后按比例加入，这样增加的成本。
图 3: 更换不同的模具是对原有注塑设备的考验
吹塑-冲边扩口工艺还有很多需要考虑的方面：
·对于瓶坯注射成型来说，需要比普通模具更长的尺寸。
·能否利用现有的预制瓶坯直接生产。
·当大口径部分没有复杂的设计，非常容易生产的时候，能否使加工成本更低。
·如何在标准的二次加热吹塑设备中，对更大尺寸的预制瓶坯进行加热。
·如何使标准吹塑工艺不被复杂化。
·如何通过设计节省树脂使用量。
总之，吹塑-冲边扩口工艺可以节约大量美元，这给于塑料瓶生产商无比广泛的吸引力。
图 4: 图片显示的是从预制瓶坯（图左）到吹塑容器、完成容器的逐步演变。前面是两个溢料片，右边是最终完成的包装产品
当然，在你打算设计一个吹塑-冲边扩口项目之前， 还有一些需要认真考虑的问题。
大型加工厂商使用这一工艺生产多层容器，仅仅是找出切割后分层的裁切瓶颈边缘。这些原本可以避免。
·来自裁剪工艺的废料和碎片常常散落在容器内。
·拱顶裁割机是一项工厂员工可能需要学习的有难度技术。高速设备更加昂贵
·切边太锋利而不能让消费者直接通过它们进行饮用
如果生产商期望从该项技术中获益，就需要他们有经验的工程师和该价值链上的所有参与方进行交流，从而使得吹塑-冲边扩口工艺应用有效，同时尽可能达到节约成本。 |
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--发达国家塑料行业的战略调整
一、中空成型
中空成型产品跨国竞争的的关键在于运输。按照我们塑料行业的平均统计值，运输半径大于800公里经济性就要大打折扣。另外就是中空制品的装载物的价值，一般装载物是低价位的饮水或者是日用品时，容器成本的增加会直接影响内容商品的销售。因此，低成本区域在小型中空容器和医药、化妆品、礼品包装方面才可能有竞争优势。
一些非容器类中空制品如，玩具、中空家具、货箱等，还是有机会在低成本地区对发达国家形成竞争压力。
小型产品制造商面对可能出现的竞争，其对策是开发独到的产品特别是在产品外观设计和装潢上做到与众不同。年销售额达二千二百万美元的加州传统容器公司就是用这种方法设计、生产香水和高档洗浴个人产品包装的典型，他们的策略使得其产品难以被他人模仿。
对于一些运输因素敏感的产品，如汽车油箱、导风管、车内工具箱和贮藏箱，由于汽车工厂向低成本地区的迁移，这些部件的制造也相应地转移而对发达国家的原有企业形成了压力。年接单额为一亿二千多万美元的富兰宝公司由于在汽车、家电、动力、农机等领域感受到了来自远东和墨西哥的压力，而将大部分人力敏感的业务如喷漆等业务转移至墨西哥等地以降低整体成本。
同是一亿二千万美元销售额的卡斯通包装公司，生产家电、医疗、汽车、农业、园艺和电子产品部件的中空部件，由于他们产品的劳力密集度较高，也感觉到了来自中国、印度和东南亚的竞争压力。他们的策略是将劳力密集产品区分出来迁移到贴近市场的低成本地区。他们在10年前就开始建立墨西哥的工厂；为了对付远东的威胁，他们将生产技术许可于数年前转让给了一家香港公司，返销美国并抽提转让金。同时也使公司在低成本地区有了一席之地。
犹他州的长寿产品公司早在2003年就在厦门成立了独资企业生产中空折叠桌等室外塑料家具产品，它们实际上是数量大的低端产品。这种入门产品虽然对劳动力敏感，但由于设计上考虑了紧凑化而易于运输到美国和欧洲，因此也具有相应的国际竞争能力。也就是说，作为一般原则，他们的对策是只要易于运输同时难于自动化而降低劳动成本的中空产品就可以放到低成本地区。反之则要留在欧洲或美国。
二、热成型
运输成本同样影响到热成型产品的竞争。发达国家包括电子、医药、电讯行业在内，厚重的产品受到的竞争压力较小，而轻薄产品如一次性包装物遭到海外竞争者挑战的比较严重。目前北美的动向是，轻薄热成型产品的制造商在紧跟自己在海外的客户。
由于大箱式零售商如沃尔玛、家庭仓库所面临的定价压力，大量用于售卖场陈列产品的轻薄热成型包装倍受他们的推崇。除了食品和药品之外，进口的泡罩包装和翻盖包装在消费品的各个领域都大幅增长。
美国一家私营轻薄热成型包装产品商威斯康星州的普兰克公司，年销售额为一亿美元，在感觉到自己的很多客户逐渐离开美国之后，作为防御手段决定在中国设厂。工厂雇员30人，生产零售包装，如为美国本土生产五金工具和渔具的包装物等，同时以多余的能力为中国生产食品包装物。这种预防性战略可谓一举两得：在解决自身困境的同时，又使自己站在了一个新的、巨大市场的门口。普兰特，另一家同在威斯康星为药品、电子产品作包装盘的热成型公司总裁表示，不要认为自己是受迫追随客户到了海外，实际上你在市场中确实有自己的优势。在电子OEM厂家移师远东之际，普兰特也在中国和马来西亚开设了自己的工厂。
当然，低值包装物确实是发达国家热成型厂家的软肋，为了适应全球供需环境的变化，他们必须寻求保护自己的小气候或高科技环境。某些轻薄热成型产品厂家由于其对市场的适应速度和能够满足特定要求而可以抵御来自海外的威胁。
厚重热成型产品由于其运输费用，除了在复杂程度较低而附加值较高的电器外壳和隔栅受到一些来自海外的压力之外，大多数产品尤其是低值产品的制造商均没有紧张的感觉，并且几乎没有厂家在海外设厂。
对于热成型产品来说，有一些竞争压力反而来自于亚洲的注塑、结构发泡和聚氨酯反应注射的成型商。北美的许多专业制造商索性生产一些复杂程度较高、公差较严格的制品，而这类制品对海外竞争者来说难度较大。我国的竞争者一般都倾向于复杂程度低而附加值高的产品，而不愿意也无力介入美国的许多低值高精度产品制造商所营造的“小气候”。从另一角度来看，很多国外厂家也得益于所谓的“中国威胁”而更加注重降低消耗、改进质量以及减少综合成本，从而改进了原有的粗放经营状况。
一些美国热成型厂家由于OEM客户向远东的迁移而损失了部分市场，特别是中小型电器外壳和隔栅，但是他们在大型制件方面却有较大的进展，甚至还出口到了中国，原因是那些OEM客户在当地找不到合适的资源。像美国西海岸的瑞制品公司就转而制造成型面积达3×6米旋转成型制品以营造自己的生存小气候。
结论
总体来看，发达国家塑料制品制造商的战略主要是“避其锋芒，敛练内功、另辟蹊径”。这实质上就是企业基于正确的竞争观念、市场理念而形成的战略、战术调整。
他们不是以牺牲企业的盈利和员工的收入为代价来比拼价格，也不仅仅是像上世纪大多数日本企业那样用各种方法挖掘内部潜力、把每个员工的效率提到极限，将运营效率提高到极致而争取一段时期的价格优势，而是进行战略调整。因为上述两种方法到头来还是回到价格竞争的起点上。
在现代市场经济的环境下，正和博弈（positive-sum competition）的观念在市场经济发达国家已比较成熟。市场竞争与政治和战争不同，“有你没我”、“两败俱伤”的个案是越来越少见了。相当多的竞争对手努力追求正和的效果，从而达到“双赢”的局面。而尚处于市场经济的初级阶段的我们，许多观念还是比较原始的，比如在国际和国内市场均大打恶性的价格战就是一个十分典型的低级策略。从长远利益和总体利益来讲这种原始竞争对博弈双方都没有好处，其结果充其量就是零和（zero-sum）甚至成为负和（negative sum）。 |
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