任何一種塑料機械都是為某種塑料加工工藝服務的，而任一種塑料加工工 藝都用來生產某種塑料製品。另一方麵， 隻要談到塑料加工工藝和製品，都必須涉及到所加工的原料，用的是那一種樹脂以及該樹脂的物理化學性能。

換句話說，對任何從事塑料機械設計、製造和研究工作者說來，必須從機械 製造一加工工藝一製品及材料四方麵來 綜合考慮，才能得到高水平、髙效益的塑 料包裝機械。對任何塑料包裝製品的企 業來說也是如此。從這個觀點岀發，在分 析國外塑料包裝機械發展現狀及前景之 前，必須首先分析塑料包裝材料、包裝製 品及包裝工藝的發展。否則討論塑料機 械的發展動向隻能是無源之水、無本之 木。

一、有關塑料包裝製品、成型工藝及 塑料包裝材料發展趨勢的提綱性小結

目前我國的中空製品、包裝用片材、 發泡包裝材料幾乎都在以每年15%左右 的速度增長，包裝膜和PET瓶等的發展 速度也有9%左右，以B0PP為主的雙向 拉伸膜也達到每年60萬噸的生產能 力°而編織袋年產量已超過60億條，成 為世界第一大國。但此處主要討論發展 趨勢，所以對那些比較成熟的包裝膜、 瓶、周轉箱、編織袋甚至一些發泡包裝品 等此處均不再討論、僅討論如下幾個特 點：

1. 塑料包裝、尤其是各種功能性包 裝已日趨多樣化,例如：

口、對各種肉類、油脂類、食品及酒 類液體的阻透包裝，其目的是阻隔水分、 氧氣、香味甚至光線，防止色、香、味、濕 度、粘度的變化甚至變質；

□、對各種蔬菜、水果等農產品的保 鮮包裝，其目的是調節COz、。、氏0等的 透過性，延長農產品的壽命；

口、適應目前微波爐使用或蒸煮消 毒的耐熱包裝，要求此類包裝袋或容器 必須承受120~20tfC的高溫；

口、為適應電子、信息工業的發展而 發展起來的導電屏敝包裝；

口、為改善塑料製品對環境的汙染 而發展起來的種種降解塑料製品；

口、除此以外，隨著國民經濟各行各 業的發展，還發展了其它各種功能性塑 料包裝製品，如除氧包裝、香味膜、形狀 記憶膜、吸水片材等等；

2. 塑料包裝材料從常用的PE、PP、 PVC 和 PS 發展到 PET、PA、EVOH、PVDC、 ABS.PC等比較高檔價昂的塑料，包括一 部分工程塑料。進一步，紙張與塑料複 合、鋁及其他金屬與塑料複合，作為基本 包裝材料都得到了應用。從最近的資料 分析,LCP（液晶塑料）與PET層間共混比 HDPE-PA共混有更高的阻透性，阻濕 性，強度也大大改善，壁厚比純PET可減 少50%。還有金屬纖維與塑料共混用作 屏蔽包裝，Si02、Mg、Ca0、氧化錮錫，各種 矽膠等都作為塑料包裝材料的組成之 一，在各種包裝材料中得到應用。

3. 為使用上述材料生產各種包裝 製品，下列成型工藝得到了愈來愈迅速 地發展：

口、在阻透包裝技術中，多層共擠複 合技術在我國仍是主流。為充分發揮各 種聚合物材料的特性，已能生產多達9 層的複合膜，6層的複合片材和6層的塑 料瓶。其基本結構是阻透層（PA、EV0H 或PVDC）居中、外層為強度高的材料或 耐磨層，或具有良好的印刷性，內層必須 保持具有衛生性或熱封粘結性。除此之 外，複合擠出製品的中部也可能含有回 收料，或有粘結劑等等；

口、阻透包裝技術的第二個方向是

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采用了層狀共混。如在我國研究較多的 PA加HDPE,這種不連續的PA層狀阻透 層使滲透物分子滲出時必須經過“曲折 迂回的途徑”，從而提高其阻透效果。國 外正在研究通過PET和LCP共混來得到 更薄，更好的阻透包裝製品；

口、阻透包裝技術的第三個方向是 表麵處理技術，實際上這包括很大一個 領域。例如，基材的表麵氟化或磺化處 理：各種塗布技術、噴塗技術和浸塗技 術、甚至於包括用稀氟氣體來吹塑中空 製品以得到防滲透的目的。基材是PE、 PP或PET等常規塑料，也可能是非塑料 如金屬罐等。而表麵處理的材料和工藝 卻多種多樣，如真空鍍鋁、環氧塗布、S03 磺化處理，PVDC塗布或噴塗等等。近期 開始用SiOX真空塗覆PET或PP,作為 PVDC的代用品。極薄矽層起到了類似玻 璃的很好阻透作用，而且其阻透性不受 溫度和濕度的影響，也不影響回收，但目 前價格高一些，影響了大範圍的推廣；

口、順便指出，共混技術和表麵處理 技術不僅僅用於解決滲透物的阻透問 題。在電子原器件或成品的屏蔽包裝中 也得到了應用。如:在塑料表麵上噴塗或 塗覆金屬層、共混時在PP、PA、ABS或PC 中混入Fe.Cu.Al等金屬纖維。這些成型 工藝對一般的混煉機械如雙螺杆擠出機 的種種性能（混合質量或機器耐磨性）將 提出更高要求；某些較古老的包裝製品的成型 工藝在縱深發展，例如：熱收縮膜正從 PVC 擴大至 PE、PP、PVDC、PET 和 PA 等，而且出現了複合的雙層膜，即通過成型 時一層拉伸、一層不拉伸導致熱收縮時 出現凹凸花紋；或者是PP發泡層與PE 熱收縮的複合膜。除此之外，與熱收縮相 反，LLDPE的纏繞拉伸膜也正在大力發 展。還有用吹脹比高達2:1的夾壁製品； 深拉伸的真空成型工藝等等。它們可以 是單層的，也可能是共擠複合的。總之， 原來用注塑工藝來生產的深腔製品，由 於其設備投資較貴（尤其是製造多層深 腔製品），如果能用吹塑或熱成型來取代 當然是比較合適的。

口、塑料包裝工業發展的一個要害 問題是如何盡量減少對環境的汙染。人 們冠以很多特殊的名稱，如“綠色包裝”、 “3R1D” （Reduce—減量使用 Reuse一重複 使用Recycle—回收使用Degradable—可 降解）等等。減量和重複使用是一個社會 問題，而回收利用除了是社會問題，同時 也是一個比較複雜的技術問題。

二、塑料包裝機械發展方向探討

塑料包裝機械是塑料機械的一部 分，因此一般塑料機械的發展方向顯然 都是包裝用塑料機械的重要方向，例如： 口、多品種，多規格。

口、更快，因而生產率更高。如目前 B0PP的線速度已達320m/min;

口、更薄，在完成同樣功能的情況 下，盡可能減薄包裝製品的壁厚，從而可 以節約材料、降低成本；

口、低能耗；

口、另部件的耐磨性、機器的高壽 命；

口、先進的計算機自動檢測、反饋和 控製係統等等。

對這些比較普遍性的發展趨勢，我 們不再進一步介紹，而將討論集中於幾 個專業性較強的方向問題。在此之中，複 含包裝機械、發泡包裝機械、拉伸包裝機 械是三個重要的發展方向。這是由於包 裝製品的發展趨勢引起的。

如前所述，幾乎沒有一種塑料具有 目前高檔包裝的綜合性能，因此不得不 采用種種複合方法來生產塑料製品。各 種共擠複合生產線、各種塗布生產線逐 步推廣於膜、板、中空製品直至編織袋 （外層為膜，中間為PP編織層，內層為 紙）等等；與此同時可以分析，考慮到塑 料製品拉伸後具有更好的阻透性，更亮 澤、在同樣強度條件下壁厚可以較多的 減薄，從而降低了成本等等優異性能。因 此，能夠拉伸的製品幾乎都設計了專用 的拉伸機械，如OPE、BOPP、BOPET、 BOPA和BOPI等雙向拉膜機,擠拉吹、注 拉吹等中空吹塑機等等；還有，考慮到塑 料製品發泡後具有良好的隔熱、隔聲、緩 衝、節省物料等優點，因此各種發泡度不 同的膜、板、網、異型包裝用襯墊的專用 設備均已大量使用，幾乎從PE、IT、PS、 PVC至PU等工程塑料都在使用，成為一 類專門的塑料包裝機械。

下麵我們著重分析幾種關鍵包裝機 械：

1. 共擠複合生產線是目前我國生 產複合膜、板或中空製品的主流，而發展 這種機械關鍵是如何保證得到各層設定

的厚度及厚度均勻性，從表麵上看這似 乎是機頭設計問題及其相應的製造質量 問題,實質上有關技術要複雜得多。其首 要問題是層間界麵混亂、層間不清，這個 問題涉及到流變學的一個重要問題一一 當兩種擠出物熔體在口模中流動時，高 粘度的熔料總有被低粘度熔料包圍的趨 勢。但是由於熔體粘度取決於溫度及剪 切速率，因此在A、B兩種物料的情況下， 由於溫度與剪切速率等工藝操作參數的 不同，兩種熔體粘度往往不同，這時可能 出現A包圍B（當A的粘度小於B的粘 度時）、或B包圍A（當B的粘度小於A 的粘度時）兩種不同的情況。而當正好處 於某個特定點,即粘度近乎相等時，便有 可能出現界麵混亂、層間不清的共擠廢 品。因此，機械設計得必須首先了解流變 學的基本規律，然後才能通過螺杆槽深 的變化和口模間隙的變化來調節剪切速 率，同時通過溫度的變化來調整熔體的 粘度。必要時還要采取某些特殊的設 計。例如在擠出兩層複合平板時,故意將 低粘度一層的口模流道設計得窄一些， 使得它來不及包圍高粘度層便已擠出並 定型冷卻。

第二個問題，對那些膜片狀機頭，即 使是單層的，也會出現在全寬上厚度不 勻的現象。可以計算膜片機頭全寬上每 一點的壓力降、流動速度、溫度及粘度的 高低，它們都會影響從口模該點擠出的 膜片厚度。複雜的計算機口模計算軟件 成為設計，當然也是製品能否等厚的關 鍵。

第三個問題是，在設計共擠複合生 產線時必須要考慮物料性能中的三個關 鍵性能：物料之間的相容性、熔點差和粘 度比。相容性的重要性人所共知，而熔點 差和粘度比則牽涉到共擠機頭設計時是 將複合部位設計於機頭前麵的接頭處 （當熔點差不大於3CPC,粘度比不大於 2~3）、或在口模中（當熔點差大於3CPC, 粘度比在於3）,或不得不在兩層共擠中 加入粘結劑輸入層。

從上述三個問題可以看出，並不是 圖紙上將複合共擠口模設計成等厚，或 主觀上將某種料置於同心園的外圍，便 能得到等厚或要求的同心園製品，問題 要複雜得多。

第四個問題是，擠出製品的厚度測 量方法，以及根據厚度偏差如何反饋並 自動調整口模間隙來得以均厚製品，這 要求相當高的自動控製及測量水平。在 多層共擠情況下，其難度更大大增加。這 是因為既然要求共擠物相容性或粘結性 好，在量測時便難以將各層剝下而不變 形，這將導致無法用千分尺等機械儀表 分別測量每層的厚度；假設用機械方法 量出尺寸，再根據偏差點所在位置來人 為調整擠出係統某一參數（螺杆轉速、口 模間隙、……）,再重新測出調整後的尺 寸，這種滯後“非實時”的辦法實際上不 僅耗時甚多，由於各參數的幹擾，測量精 度也較低，將產生相當多的不合格產 品。

目前，一般都采用了各種紅外線的、 放射線的、超聲波的、電感或電容式的近代測量儀器，配以實時的、動態的、在線 而無損的計算機檢測與顯示軟件，在很 短的時間通過反饋係統來自動調整機械 執行部門某幾個參數（如通過板、膜機頭 上的多個電熱伸縮棒上電壓變化調整口 模開度；通過壓力信號的變化來控製擠 出機轉速，從而控製擠出量；通過多點環 坯壁厚控製器控製中空吹塑機頭芯棒的 上下來調整環坯壁厚，……）o從而達到 自動檢測、反饋與控製製品尺寸的目 的。但是，上述在其它行業可行的辦法在 塑料加工機械上卻比較困難，這是由於 共擠製品的複雜性引起的。僅舉一例說 明：不同的聚合物其他子結構有可能很 接近（如HDPE、LDPE、LLDPE及它們的 回收料，甚至和PP）,這就使得上述各種 測試方法難以區別出來。因此，在塑料工 程中這種實時、動態、在線和無損的測試 反饋自動控製係統的應用還存在著相當 困難，還有很多研究工作要做。

以上我們比較詳細地論述了共擠複 合生產線發展過程中存在的重要問題。 鑒於本文是在全國包裝協會塑料包裝委 員會上的一個發言稿，而不是技術性的 專業論文，因此對下麵幾個發展方向不 再作如上詳盡的討論。

2. 發展各種塗覆設備。

顯然，在上述共擠複合時，如果層數 愈多，設備將愈複雜，投資也愈大。再加 要上麵介紹的操作工藝和物料性能上的 複雜性，操作與質量保證也不容易o邊角 料回收也相對困難。為此，國外發展了根 據各種工作原理研製出來的各種塗覆設 備，它們采用了各種塗覆材料，分別使用 於不同的樹脂、織物和紙張。

到目前為止，有關塗布、塗覆、塗層、 噴塗以至鍍塗設備之間的關係及原理， 還沒有人（尤其在我國）進行係統地研 究。日本學者針穀孝之將普通的常規的 塗布分為17大類（刮刀式、輾舔式、棒 式、擠壓輾式、反輾式、凹印式、刮板式、 鑄型式、浸漬式、氣刀式、轉移式、簾流 式、融體塗輾式、刷塗式、噴塗式、靜電式 和擠出塗布），而用擠出機擠出熔體與基 材之間的塗布僅是17類中的一類，其餘 的16類都沒有擠出機。在我國，對這種 古老的比較價廉的裝備，塑料機械廠幾 乎不屑一顧，大多為製品廠自製。事實上 開發高水平、高質量塗布機也相當複雜， 因為這同樣牽涉到大量的流變學和高分 子物理方麵的知識。

近二十年來，塑料表麵的金屬化處 理得到了高度發展，除了古老的電鍍工 藝外，真空金屬塗鍍和金屬濺射塗覆也 得到了廣泛地應用o這三種方法相比，電 鍍法由於水汙染嚴重，已用得愈來愈 少。目前用得最多的當推真空金屬塗 鍍。

真空金屬塗鍍機包括真空排氣係 統、金屬蒸發源係統、薄膜放巻及收卷係 統、其它（加熱、冷卻、控製等）係統四大 部分，Al、Zn、Sn、Cu甚至Ag等金屬在高 真空金屬噴鍍室中高溫氣化並以霧狀沉 積到基材上，形成很薄的大約200埃的 金屬薄層，不僅美觀而且提高了阻透 性。在此之中由於金屬A1價廉，光澤、阻透等性能也很好，因而得到了廣泛地應用。

國外真空金屬塗鍍機已發展到相當 高的水平，幅寬達2.3m,鍍層厚2~ 3Mm,厚度誤差在±10%內，工作速度達 750m/min,生產率達5400m2/h。而我國僅 上海曙光機械廠等少數幾個廠生產了一 些裝飾鍍膜設備，性能離國外還有較大 距離。

在我國，使用進口設備，將A1金屬 通過真空塗鍍的方法鍍於PET、OPE、PA 和PVC膜上，目前已用得比較多。但這種 製品的缺點是無法看見被包裝的商品。 國際上目前發展了將SiOx在1300^左 右直接從固態升華成氣體。然後蒸鍍於 基材上的技術與設備。SiOx是SiO和 Si02之混合物，具有軟塑料的特性，且有 類似玻璃的透明及阻透等性能。一般塗 覆500埃左右便有良好的阻透效果。這 種方法國外稱為PVD法（物理蒸鍍法）， 隨後又發展了 CVD法（化學蒸鍍法），以 及在後者基礎上改良的CPD法、M0法 和QLF法等等。另一個正在設法改進的 技術是用普通砂子取代處理後的SiOx 以大大降低這種方法的成本。目前正處 於研究階段。

目前國外還開發了一機兩用的裝 備，即既可真空鍍鋁，又可蒸鍍SiOxo這 時並不需機器停車，隻需要更換盛塗層 料的堪堪即可。

第三種塑料表麵的金屬化處理裝備 已開始投入工業化生產，即金屬濺射塗 覆機，這種方法是以金屬作陰極靶子，在 高真空下受離子化分子的轟擊，被轟擊 出來的原子在氯等離子體下離化，並在 強大磁能推動下，在塑料基材上堆塗，形 成比真空塗鍍法更致密、粘結性更好的 塗層。這是一個不需加熱的“冷過程”，電 能消耗和成本均下降。

近年來，以真空金屬塗鍍為代表的 表麵處理技術年增長率達15 - 20% ,很 值得我們注意。顯然，此種裝備已經不再 是普通塑料機械，包含了更多的電磁學 和真空技術等高科技內容。

3. 中空吹塑機是最重要的塑料包 裝機械之一。它已從擠出機的一種輔機 “分離”出來，繼擠塑、注塑之後，成為第 三大類塑料成形加工機械，各方麵都得 到迅猛地發展。發展了擠吹、注吹、擠拉 吹、注拉吹、多層複合吹塑、多維吹塑等 各種吹塑工藝和吹塑機械。概括起來，大 概有下麵幾個基本方麵：

口、以應用最廣的擠出吹塑機為例， 發展趨勢第一是大型化，目前一次成型 的最大容器體積已達一萬立升以上；第 二是小型但高速化，生產小瓶的高速成 形機每小時產量達1 ~ 1.5萬個，這往往 和多模頭，多模腔模具和回轉工作台結 合在一起；第三個普遍趨勢是設法減薄 壁厚，以1.25升PET可口可樂瓶身為 例，由於拉伸技術日趨完善，其重量已從 每個59克減少到49克，並在力爭再減 少至40克；縮短成型周期是第四個發展 方向，除改善模具冷卻係統設計外，在吹 塑空氣中加入水分，甚至用液態C02來 吹塑以提高冷卻效率。也采用了預吹塑、三級吹塑、交替吹氣與排氣各種縮短循 環周期的方法；第五個趨勢是比較普遍 地采用型坯壁厚控製器，其伺服控製係 統也由液壓的發展為電子的，這一技術 提高了壁厚均勻性，節省了物料，尤其對 那些大型製品……。

口、複合阻透吹塑是一個重要的發 展趨勢。以最近風行的HMWHDPE汽油 箱為例，人們采用氮氟混合氣來吹塑， 同時進行了氟化處理，防止了汽油滲透； 最近還開發了共擠複合六層汽油箱的吹 塑機，即由HDPE層、粘結層、乙烯一乙 烯醇共聚物層、粘結層、再生料層和 HDPE層複合而成，它使汽油滲透率每天 小於0.1克；或者是上述兩種方法共用； 還有另外一些防止汽油滲漏的方法與裝 備。

口、另一個重要的發展趨勢是由日 本PLAC0公司首先開發的三維中空吹 塑機。由於其模具能在垂直方向50”內自 由任意傾斜；計算機控製模具在傾斜麵 內作二維擺動'；其合模機構能根據成型 製品形狀進行哉左或右的移動。這些運 動構成了一個複雜的運動體係，從而能 生產在x、y、z三個方向自由變化的異型 中空製品。

口、吹塑機的發展使得生產那些特 殊的製品、如長度和寬度大於厚度200 倍左右的雙層中空殼板形零件或容器成 為可能。如一些包裝箱或汽車車體等。這 種中空雙層吹塑製品作為容器或結構 件，可以有更好的緩衝、保溫作用，還可 澆鑄其它材料或安放管道與電纜等等， 其強度重量比較大、即用較少的塑料獲 得同樣強度的包裝製品。

中空吹塑機另一個發展方向是吹塑 深拉伸比的大型夾壁深腔容器。這實際 上是將大型、薄壁、夾層、深拉伸等現代 吹塑工藝集為一體，對機械、尤其是對模 具、吹脹係統和控製係統提出了更高的 要求。實際上這反映了用比較價廉的的 吹塑機取代部分價昂的大型注射機的一 種發展趨勢。可以預見，如果能進一步提 高吹塑製品的表麵質量與尺寸精度這種 取代也不是完全不可能。

口、吹塑工藝的發展導致了各種新 型吹塑機的發展，這些新型吹塑機與傳 統的吹塑機有較大的不同。如旋轉注射 吹塑機、注塑壓縮吹塑機、蘸料吹塑機以 及另外一些譯者一時未曾命名的吹塑 機。如Cuius吹塑機、Co-Pak吹塑機、 Pressblowing吹塑機等等。這些目前在中 國都是空白，此處不再詳述。

4. 塑料包裝製品回收機械能否發 展是塑料包裝能否進一步發展的製約因 素。

在四大類（紙、金屬、塑料、和玻璃） 包裝材料中，塑料已占第二位。目前全世 界僅用於食品包裝的塑料即達每年1100 萬噸。在我國，水泥、糧食、化肥等的編織 袋已近百億條，全國近三千家化妝品廠 需用的塑料瓶也正以每年20%左右的速 度增長，一百多條雙向拉伸生產線幾十 萬噸的生產能力，幾千條包裝生產線正 在生產各種塑料包裝袋。在每年近千萬 噸塑料製品中，塑料包裝已是年消耗200萬噸左右的塑料大用戶。

但是反過來說，大量的廢棄塑料造 成的嚴重的環境汙染，從環境保護的角 度來說。是否繼續使用塑料包裝受到了 巨大的壓力，一批城市紛紛作出了禁用 PS發泡快餐盒及薄型購物袋的規定，白 色汙染幾乎成為70年代白色革命的反 意代名詞，事實上，無論是在科學技術 上，或者在社會輿論上不解決汙染問題 已嚴重地影響了塑料包裝的發展。

在這裏，我們不去討論那些“以紙代 塑”包裝的荒唐提法，也不討論降解塑料 是否真正解決塑料汙染、僅從一個國際 公認的觀點——到21世紀，一個國家科 技水平高低的最重要標誌之一便是資源 的再生利用——來說，大力開發各種塑 料包裝製品的回收裝備及工藝是塑料包 裝工業能否進一步發展的要害問題。

一般說來，普通的塑料回收已經得 利甚微，而近代塑料包裝的發展如多層 複合、金屬塗鍍等更從技術上增加了這 些高檔包裝製品回收的困難。為此，除焚 燒取能和熱分解以提取化學物質（包括 燃油）這兩種回收方法與裝備的研究外， 在機械回收方麵，國外進行了大量的研 究工作，按傳統的機械回收工序，現將我 國尚未發展的機種的一部分羅列如下：

破碎：重型粉碎機、衝擊粉碎機、動 態除紙機、……;

磨碎：冷凍磨碎機、渦輪式磨碎機、

分選:靜電分選機、光學分選機、溶 劑分選機、電感分選機、 ；

除此以外，像減容機、特種混煉機、 融體過濾器、……等等，國內幾乎都無人 問津。

上述傳統的機械回收工藝路線雖然 很重要，但往往由於機械複雜導致成本 增高而限製了它們的廣泛使用。為此，國 外專門開發了第二類機械回收的工藝路 線，這條路線刪去了複雜的清洗、分選等 工藝裝備。如日本三菱公司的回收生產 線，加入的紙張、砂石、碎玻璃、甚至銅絲 等雜物或垃圾，隻要不大於50%,便可和 各種塑料的混合物（UPVC不應大於 50%以防分解，PS小於20%以免製品脆 性過高）一起加入專門的擠出機直接擠 出成型，生產那些代替混凝土、木材的 “粗笨”製品，如柵欄、立柱、排水溝、鋪路 板、貨物導軌等等。德、英、比、意等都研 製了類似設備。

5. 除上述四個重要發展方向外，事 實上還存在著大量值得注意的塑料包裝 機械發展趨勢，例如：

口、深拉伸熱成型機；

口、特種熱收縮——拉伸纏繞膜設 備；

口、各種發泡包裝製品的生產設備；

口、開發大型滾塑成型機生產大型 包裝容器；

口、各種後處理設備；

口、吹塑機的各種自動控製係統；