任何一种塑料机械都是为某种塑料加工工艺服务的，而任一种塑料加工工 艺都用来生产某种塑料制品。另一方面， 只要谈到塑料加工工艺和制品，都必须涉及到所加工的原料，用的是那一种树脂以及该树脂的物理化学性能。

换句话说，对任何从事塑料机械设计、制造和研究工作者说来，必须从机械 制造一加工工艺一制品及材料四方面来 综合考虑，才能得到高水平、髙效益的塑 料包装机械。对任何塑料包装制品的企 业来说也是如此。从这个观点岀发，在分 析国外塑料包装机械发展现状及前景之 前，必须首先分析塑料包装材料、包装制 品及包装工艺的发展。否则讨论塑料机 械的发展动向只能是无源之水、无本之 木。

一、有关塑料包装制品、成型工艺及 塑料包装材料发展趋势的提纲性小结

目前我国的中空制品、包装用片材、 发泡包装材料几乎都在以每年15%左右 的速度增长，包装膜和PET瓶等的发展 速度也有9%左右，以B0PP为主的双向 拉伸膜也达到每年60万吨的生产能 力°而编织袋年产量已超过60亿条，成 为世界第一大国。但此处主要讨论发展 趋势，所以对那些比较成熟的包装膜、 瓶、周转箱、编织袋甚至一些发泡包装品 等此处均不再讨论、仅讨论如下几个特 点：

1. 塑料包装、尤其是各种功能性包 装已日趋多样化,例如：

口、对各种肉类、油脂类、食品及酒 类液体的阻透包装，其目的是阻隔水分、 氧气、香味甚至光线，防止色、香、味、湿 度、粘度的变化甚至变质；

□、对各种蔬菜、水果等农产品的保 鲜包装，其目的是调节COz、。、氏0等的 透过性，延长农产品的寿命；

口、适应目前微波炉使用或蒸煮消 毒的耐热包装，要求此类包装袋或容器 必须承受120~20tfC的高温；

口、为适应电子、信息工业的发展而 发展起来的导电屏敝包装；

口、为改善塑料制品对环境的污染 而发展起来的种种降解塑料制品；

口、除此以外，随着国民经济各行各 业的发展，还发展了其它各种功能性塑 料包装制品，如除氧包装、香味膜、形状 记忆膜、吸水片材等等；

2. 塑料包装材料从常用的PE、PP、 PVC 和 PS 发展到 PET、PA、EVOH、PVDC、 ABS.PC等比较高档价昂的塑料，包括一 部分工程塑料。进一步，纸张与塑料复 合、铝及其他金属与塑料复合，作为基本 包装材料都得到了应用。从最近的资料 分析,LCP（液晶塑料）与PET层间共混比 HDPE-PA共混有更高的阻透性，阻湿 性，强度也大大改善，壁厚比纯PET可减 少50%。还有金属纤维与塑料共混用作 屏蔽包装，Si02、Mg、Ca0、氧化锢锡，各种 硅胶等都作为塑料包装材料的组成之 一，在各种包装材料中得到应用。

3. 为使用上述材料生产各种包装 制品，下列成型工艺得到了愈来愈迅速 地发展：

口、在阻透包装技术中，多层共挤复 合技术在我国仍是主流。为充分发挥各 种聚合物材料的特性，已能生产多达9 层的复合膜，6层的复合片材和6层的塑 料瓶。其基本结构是阻透层（PA、EV0H 或PVDC）居中、外层为强度高的材料或 耐磨层，或具有良好的印刷性，内层必须 保持具有卫生性或热封粘结性。除此之 外，复合挤出制品的中部也可能含有回 收料，或有粘结剂等等；

口、阻透包装技术的第二个方向是

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采用了层状共混。如在我国研究较多的 PA加HDPE,这种不连续的PA层状阻透 层使渗透物分子渗出时必须经过“曲折 迂回的途径”，从而提高其阻透效果。国 外正在研究通过PET和LCP共混来得到 更薄，更好的阻透包装制品；

口、阻透包装技术的第三个方向是 表面处理技术，实际上这包括很大一个 领域。例如，基材的表面氟化或磺化处 理：各种涂布技术、喷涂技术和浸涂技 术、甚至于包括用稀氟气体来吹塑中空 制品以得到防渗透的目的。基材是PE、 PP或PET等常规塑料，也可能是非塑料 如金属罐等。而表面处理的材料和工艺 却多种多样，如真空镀铝、环氧涂布、S03 磺化处理，PVDC涂布或喷涂等等。近期 开始用SiOX真空涂覆PET或PP,作为 PVDC的代用品。极薄硅层起到了类似玻 璃的很好阻透作用，而且其阻透性不受 温度和湿度的影响，也不影响回收，但目 前价格高一些，影响了大范围的推广；

口、顺便指出，共混技术和表面处理 技术不仅仅用于解决渗透物的阻透问 题。在电子原器件或成品的屏蔽包装中 也得到了应用。如:在塑料表面上喷涂或 涂覆金属层、共混时在PP、PA、ABS或PC 中混入Fe.Cu.Al等金属纤维。这些成型 工艺对一般的混炼机械如双螺杆挤出机 的种种性能（混合质量或机器耐磨性）将 提出更高要求；某些较古老的包装制品的成型 工艺在纵深发展，例如：热收缩膜正从 PVC 扩大至 PE、PP、PVDC、PET 和 PA 等，而且出现了复合的双层膜，即通过成型 时一层拉伸、一层不拉伸导致热收缩时 出现凹凸花纹；或者是PP发泡层与PE 热收缩的复合膜。除此之外，与热收缩相 反，LLDPE的缠绕拉伸膜也正在大力发 展。还有用吹胀比高达2:1的夹壁制品； 深拉伸的真空成型工艺等等。它们可以 是单层的，也可能是共挤复合的。总之， 原来用注塑工艺来生产的深腔制品，由 于其设备投资较贵（尤其是制造多层深 腔制品），如果能用吹塑或热成型来取代 当然是比较合适的。

口、塑料包装工业发展的一个要害 问题是如何尽量减少对环境的污染。人 们冠以很多特殊的名称，如“绿色包装”、 “3R1D” （Reduce—减量使用 Reuse一重复 使用Recycle—回收使用Degradable—可 降解）等等。减量和重复使用是一个社会 问题，而回收利用除了是社会问题，同时 也是一个比较复杂的技术问题。

二、塑料包装机械发展方向探讨

塑料包装机械是塑料机械的一部 分，因此一般塑料机械的发展方向显然 都是包装用塑料机械的重要方向，例如： 口、多品种，多规格。

口、更快，因而生产率更高。如目前 B0PP的线速度已达320m/min;

口、更薄，在完成同样功能的情况 下，尽可能减薄包装制品的壁厚，从而可 以节约材料、降低成本；

口、低能耗；

口、另部件的耐磨性、机器的高寿 命；

口、先进的计算机自动检测、反馈和 控制系统等等。

对这些比较普遍性的发展趋势，我 们不再进一步介绍，而将讨论集中于几 个专业性较强的方向问题。在此之中，复 含包装机械、发泡包装机械、拉伸包装机 械是三个重要的发展方向。这是由于包 装制品的发展趋势引起的。

如前所述，几乎没有一种塑料具有 目前高档包装的综合性能，因此不得不 采用种种复合方法来生产塑料制品。各 种共挤复合生产线、各种涂布生产线逐 步推广于膜、板、中空制品直至编织袋 （外层为膜，中间为PP编织层，内层为 纸）等等；与此同时可以分析，考虑到塑 料制品拉伸后具有更好的阻透性，更亮 泽、在同样强度条件下壁厚可以较多的 减薄，从而降低了成本等等优异性能。因 此，能够拉伸的制品几乎都设计了专用 的拉伸机械，如OPE、BOPP、BOPET、 BOPA和BOPI等双向拉膜机,挤拉吹、注 拉吹等中空吹塑机等等；还有，考虑到塑 料制品发泡后具有良好的隔热、隔声、缓 冲、节省物料等优点，因此各种发泡度不 同的膜、板、网、异型包装用衬垫的专用 设备均已大量使用，几乎从PE、IT、PS、 PVC至PU等工程塑料都在使用，成为一 类专门的塑料包装机械。

下面我们着重分析几种关键包装机 械：

1. 共挤复合生产线是目前我国生 产复合膜、板或中空制品的主流，而发展 这种机械关键是如何保证得到各层设定

的厚度及厚度均匀性，从表面上看这似 乎是机头设计问题及其相应的制造质量 问题,实质上有关技术要复杂得多。其首 要问题是层间界面混乱、层间不清，这个 问题涉及到流变学的一个重要问题一一 当两种挤出物熔体在口模中流动时，高 粘度的熔料总有被低粘度熔料包围的趋 势。但是由于熔体粘度取决于温度及剪 切速率，因此在A、B两种物料的情况下， 由于温度与剪切速率等工艺操作参数的 不同，两种熔体粘度往往不同，这时可能 出现A包围B（当A的粘度小于B的粘 度时）、或B包围A（当B的粘度小于A 的粘度时）两种不同的情况。而当正好处 于某个特定点,即粘度近乎相等时，便有 可能出现界面混乱、层间不清的共挤废 品。因此，机械设计得必须首先了解流变 学的基本规律，然后才能通过螺杆槽深 的变化和口模间隙的变化来调节剪切速 率，同时通过温度的变化来调整熔体的 粘度。必要时还要采取某些特殊的设 计。例如在挤出两层复合平板时,故意将 低粘度一层的口模流道设计得窄一些， 使得它来不及包围高粘度层便已挤出并 定型冷却。

第二个问题，对那些膜片状机头，即 使是单层的，也会出现在全宽上厚度不 匀的现象。可以计算膜片机头全宽上每 一点的压力降、流动速度、温度及粘度的 高低，它们都会影响从口模该点挤出的 膜片厚度。复杂的计算机口模计算软件 成为设计，当然也是制品能否等厚的关 键。

第三个问题是，在设计共挤复合生 产线时必须要考虑物料性能中的三个关 键性能：物料之间的相容性、熔点差和粘 度比。相容性的重要性人所共知，而熔点 差和粘度比则牵涉到共挤机头设计时是 将复合部位设计于机头前面的接头处 （当熔点差不大于3CPC,粘度比不大于 2~3）、或在口模中（当熔点差大于3CPC, 粘度比在于3）,或不得不在两层共挤中 加入粘结剂输入层。

从上述三个问题可以看出，并不是 图纸上将复合共挤口模设计成等厚，或 主观上将某种料置于同心园的外围，便 能得到等厚或要求的同心园制品，问题 要复杂得多。

第四个问题是，挤出制品的厚度测 量方法，以及根据厚度偏差如何反馈并 自动调整口模间隙来得以均厚制品，这 要求相当高的自动控制及测量水平。在 多层共挤情况下，其难度更大大增加。这 是因为既然要求共挤物相容性或粘结性 好，在量测时便难以将各层剥下而不变 形，这将导致无法用千分尺等机械仪表 分别测量每层的厚度；假设用机械方法 量出尺寸，再根据偏差点所在位置来人 为调整挤出系统某一参数（螺杆转速、口 模间隙、……）,再重新测出调整后的尺 寸，这种滞后“非实时”的办法实际上不 仅耗时甚多，由于各参数的干扰，测量精 度也较低，将产生相当多的不合格产 品。

目前，一般都采用了各种红外线的、 放射线的、超声波的、电感或电容式的近代测量仪器，配以实时的、动态的、在线 而无损的计算机检测与显示软件，在很 短的时间通过反馈系统来自动调整机械 执行部门某几个参数（如通过板、膜机头 上的多个电热伸缩棒上电压变化调整口 模开度；通过压力信号的变化来控制挤 出机转速，从而控制挤出量；通过多点环 坯壁厚控制器控制中空吹塑机头芯棒的 上下来调整环坯壁厚，……）o从而达到 自动检测、反馈与控制制品尺寸的目 的。但是，上述在其它行业可行的办法在 塑料加工机械上却比较困难，这是由于 共挤制品的复杂性引起的。仅举一例说 明：不同的聚合物其他子结构有可能很 接近（如HDPE、LDPE、LLDPE及它们的 回收料，甚至和PP）,这就使得上述各种 测试方法难以区别出来。因此，在塑料工 程中这种实时、动态、在线和无损的测试 反馈自动控制系统的应用还存在着相当 困难，还有很多研究工作要做。

以上我们比较详细地论述了共挤复 合生产线发展过程中存在的重要问题。 鉴于本文是在全国包装协会塑料包装委 员会上的一个发言稿，而不是技术性的 专业论文，因此对下面几个发展方向不 再作如上详尽的讨论。

2. 发展各种涂覆设备。

显然，在上述共挤复合时，如果层数 愈多，设备将愈复杂，投资也愈大。再加 要上面介绍的操作工艺和物料性能上的 复杂性，操作与质量保证也不容易o边角 料回收也相对困难。为此，国外发展了根 据各种工作原理研制出来的各种涂覆设 备，它们采用了各种涂覆材料，分别使用 于不同的树脂、织物和纸张。

到目前为止，有关涂布、涂覆、涂层、 喷涂以至镀涂设备之间的关系及原理， 还没有人（尤其在我国）进行系统地研 究。日本学者针谷孝之将普通的常规的 涂布分为17大类（刮刀式、辗舔式、棒 式、挤压辗式、反辗式、凹印式、刮板式、 铸型式、浸渍式、气刀式、转移式、帘流 式、融体涂辗式、刷涂式、喷涂式、静电式 和挤出涂布），而用挤出机挤出熔体与基 材之间的涂布仅是17类中的一类，其余 的16类都没有挤出机。在我国，对这种 古老的比较价廉的装备，塑料机械厂几 乎不屑一顾，大多为制品厂自制。事实上 开发高水平、高质量涂布机也相当复杂， 因为这同样牵涉到大量的流变学和高分 子物理方面的知识。

近二十年来，塑料表面的金属化处 理得到了高度发展，除了古老的电镀工 艺外，真空金属涂镀和金属溅射涂覆也 得到了广泛地应用o这三种方法相比，电 镀法由于水污染严重，已用得愈来愈 少。目前用得最多的当推真空金属涂 镀。

真空金属涂镀机包括真空排气系 统、金属蒸发源系统、薄膜放巻及收卷系 统、其它（加热、冷却、控制等）系统四大 部分，Al、Zn、Sn、Cu甚至Ag等金属在高 真空金属喷镀室中高温气化并以雾状沉 积到基材上，形成很薄的大约200埃的 金属薄层，不仅美观而且提高了阻透 性。在此之中由于金属A1价廉，光泽、阻透等性能也很好，因而得到了广泛地应用。

国外真空金属涂镀机已发展到相当 高的水平，幅宽达2.3m,镀层厚2~ 3Mm,厚度误差在±10%内，工作速度达 750m/min,生产率达5400m2/h。而我国仅 上海曙光机械厂等少数几个厂生产了一 些装饰镀膜设备，性能离国外还有较大 距离。

在我国，使用进口设备，将A1金属 通过真空涂镀的方法镀于PET、OPE、PA 和PVC膜上，目前已用得比较多。但这种 制品的缺点是无法看见被包装的商品。 国际上目前发展了将SiOx在1300^左 右直接从固态升华成气体。然后蒸镀于 基材上的技术与设备。SiOx是SiO和 Si02之混合物，具有软塑料的特性，且有 类似玻璃的透明及阻透等性能。一般涂 覆500埃左右便有良好的阻透效果。这 种方法国外称为PVD法（物理蒸镀法）， 随后又发展了 CVD法（化学蒸镀法），以 及在后者基础上改良的CPD法、M0法 和QLF法等等。另一个正在设法改进的 技术是用普通砂子取代处理后的SiOx 以大大降低这种方法的成本。目前正处 于研究阶段。

目前国外还开发了一机两用的装 备，即既可真空镀铝，又可蒸镀SiOxo这 时并不需机器停车，只需要更换盛涂层 料的堪堪即可。

第三种塑料表面的金属化处理装备 已开始投入工业化生产，即金属溅射涂 覆机，这种方法是以金属作阴极靶子，在 高真空下受离子化分子的轰击，被轰击 出来的原子在氯等离子体下离化，并在 强大磁能推动下，在塑料基材上堆涂，形 成比真空涂镀法更致密、粘结性更好的 涂层。这是一个不需加热的“冷过程”，电 能消耗和成本均下降。

近年来，以真空金属涂镀为代表的 表面处理技术年增长率达15 - 20% ,很 值得我们注意。显然，此种装备已经不再 是普通塑料机械，包含了更多的电磁学 和真空技术等高科技内容。

3. 中空吹塑机是最重要的塑料包 装机械之一。它已从挤出机的一种辅机 “分离”出来，继挤塑、注塑之后，成为第 三大类塑料成形加工机械，各方面都得 到迅猛地发展。发展了挤吹、注吹、挤拉 吹、注拉吹、多层复合吹塑、多维吹塑等 各种吹塑工艺和吹塑机械。概括起来，大 概有下面几个基本方面：

口、以应用最广的挤出吹塑机为例， 发展趋势第一是大型化，目前一次成型 的最大容器体积已达一万立升以上；第 二是小型但高速化，生产小瓶的高速成 形机每小时产量达1 ~ 1.5万个，这往往 和多模头，多模腔模具和回转工作台结 合在一起；第三个普遍趋势是设法减薄 壁厚，以1.25升PET可口可乐瓶身为 例，由于拉伸技术日趋完善，其重量已从 每个59克减少到49克，并在力争再减 少至40克；缩短成型周期是第四个发展 方向，除改善模具冷却系统设计外，在吹 塑空气中加入水分，甚至用液态C02来 吹塑以提高冷却效率。也采用了预吹塑、三级吹塑、交替吹气与排气各种缩短循 环周期的方法；第五个趋势是比较普遍 地采用型坯壁厚控制器，其伺服控制系 统也由液压的发展为电子的，这一技术 提高了壁厚均匀性，节省了物料，尤其对 那些大型制品……。

口、复合阻透吹塑是一个重要的发 展趋势。以最近风行的HMWHDPE汽油 箱为例，人们采用氮氟混合气来吹塑， 同时进行了氟化处理，防止了汽油渗透； 最近还开发了共挤复合六层汽油箱的吹 塑机，即由HDPE层、粘结层、乙烯一乙 烯醇共聚物层、粘结层、再生料层和 HDPE层复合而成，它使汽油渗透率每天 小于0.1克；或者是上述两种方法共用； 还有另外一些防止汽油渗漏的方法与装 备。

口、另一个重要的发展趋势是由日 本PLAC0公司首先开发的三维中空吹 塑机。由于其模具能在垂直方向50”内自 由任意倾斜；计算机控制模具在倾斜面 内作二维摆动'；其合模机构能根据成型 制品形状进行哉左或右的移动。这些运 动构成了一个复杂的运动体系，从而能 生产在x、y、z三个方向自由变化的异型 中空制品。

口、吹塑机的发展使得生产那些特 殊的制品、如长度和宽度大于厚度200 倍左右的双层中空壳板形零件或容器成 为可能。如一些包装箱或汽车车体等。这 种中空双层吹塑制品作为容器或结构 件，可以有更好的缓冲、保温作用，还可 浇铸其它材料或安放管道与电缆等等， 其强度重量比较大、即用较少的塑料获 得同样强度的包装制品。

中空吹塑机另一个发展方向是吹塑 深拉伸比的大型夹壁深腔容器。这实际 上是将大型、薄壁、夹层、深拉伸等现代 吹塑工艺集为一体，对机械、尤其是对模 具、吹胀系统和控制系统提出了更高的 要求。实际上这反映了用比较价廉的的 吹塑机取代部分价昂的大型注射机的一 种发展趋势。可以预见，如果能进一步提 高吹塑制品的表面质量与尺寸精度这种 取代也不是完全不可能。

口、吹塑工艺的发展导致了各种新 型吹塑机的发展，这些新型吹塑机与传 统的吹塑机有较大的不同。如旋转注射 吹塑机、注塑压缩吹塑机、蘸料吹塑机以 及另外一些译者一时未曾命名的吹塑 机。如Cuius吹塑机、Co-Pak吹塑机、 Pressblowing吹塑机等等。这些目前在中 国都是空白，此处不再详述。

4. 塑料包装制品回收机械能否发 展是塑料包装能否进一步发展的制约因 素。

在四大类（纸、金属、塑料、和玻璃） 包装材料中，塑料已占第二位。目前全世 界仅用于食品包装的塑料即达每年1100 万吨。在我国，水泥、粮食、化肥等的编织 袋已近百亿条，全国近三千家化妆品厂 需用的塑料瓶也正以每年20%左右的速 度增长，一百多条双向拉伸生产线几十 万吨的生产能力，几千条包装生产线正 在生产各种塑料包装袋。在每年近千万 吨塑料制品中，塑料包装已是年消耗200万吨左右的塑料大用户。

但是反过来说，大量的废弃塑料造 成的严重的环境污染，从环境保护的角 度来说。是否继续使用塑料包装受到了 巨大的压力，一批城市纷纷作出了禁用 PS发泡快餐盒及薄型购物袋的规定，白 色污染几乎成为70年代白色革命的反 意代名词，事实上，无论是在科学技术 上，或者在社会舆论上不解决污染问题 已严重地影响了塑料包装的发展。

在这里，我们不去讨论那些“以纸代 塑”包装的荒唐提法，也不讨论降解塑料 是否真正解决塑料污染、仅从一个国际 公认的观点——到21世纪，一个国家科 技水平高低的最重要标志之一便是资源 的再生利用——来说，大力开发各种塑 料包装制品的回收装备及工艺是塑料包 装工业能否进一步发展的要害问题。

一般说来，普通的塑料回收已经得 利甚微，而近代塑料包装的发展如多层 复合、金属涂镀等更从技术上增加了这 些高档包装制品回收的困难。为此，除焚 烧取能和热分解以提取化学物质（包括 燃油）这两种回收方法与装备的研究外， 在机械回收方面，国外进行了大量的研 究工作，按传统的机械回收工序，现将我 国尚未发展的机种的一部分罗列如下：

破碎：重型粉碎机、冲击粉碎机、动 态除纸机、……;

磨碎：冷冻磨碎机、涡轮式磨碎机、

分选:静电分选机、光学分选机、溶 剂分选机、电感分选机、 ；

除此以外，像减容机、特种混炼机、 融体过滤器、……等等，国内几乎都无人 问津。

上述传统的机械回收工艺路线虽然 很重要，但往往由于机械复杂导致成本 增高而限制了它们的广泛使用。为此，国 外专门开发了第二类机械回收的工艺路 线，这条路线删去了复杂的清洗、分选等 工艺装备。如日本三菱公司的回收生产 线，加入的纸张、砂石、碎玻璃、甚至铜丝 等杂物或垃圾，只要不大于50%,便可和 各种塑料的混合物（UPVC不应大于 50%以防分解，PS小于20%以免制品脆 性过高）一起加入专门的挤出机直接挤 出成型，生产那些代替混凝土、木材的 “粗笨”制品，如栅栏、立柱、排水沟、铺路 板、货物导轨等等。德、英、比、意等都研 制了类似设备。

5. 除上述四个重要发展方向外，事 实上还存在着大量值得注意的塑料包装 机械发展趋势，例如：

口、深拉伸热成型机；

口、特种热收缩——拉伸缠绕膜设 备；

口、各种发泡包装制品的生产设备；

口、开发大型滚塑成型机生产大型 包装容器；

口、各种后处理设备；

口、吹塑机的各种自动控制系统；