中空塑料成型機技術發展趨勢(二)
單層小型擠吹中空塑料成型機
目前，單層小型擠吹中空塑料成型機的生產技術相對比較成熟，今后，主要是向高效率、高生產率、多工位、多功能方向發展。
“一步法”注拉吹中空塑料成型機
對“一步法”注拉吹中空塑料成型機的研究開發包括主機和模具兩個方面。由于注拉吹中空塑料成型機是主機與模具兩者結合的設備，所以，從對整機的重要性來說，主機只占整機的40%，而模具要占整機的60%。因此，模具是“一步法”注拉吹中空塑料成型機的研制重點，而注射型坯的模具又是模具中的研制重點。主機的研究重點則是轉盤運轉的高速度及定位的穩定性。例如，推廣應用齒輪、齒條同步吹塑合模機構，以提高合模機構的重復精度及生產效率。
拉吹中空塑料成型機
提高成型速度是拉吹中空塑料成型機努力追求的目標，其關鍵技術是：優化加熱系統以減少加熱時間；提高瓶坯的運轉輸送傳動速度；提高瓶坯快速穩定定位性能；縮短模具開合以及吹塑壓緊頭的升降時間；增加成型腔數。另外，研究開發能夠檢測瓶坯的同心度和內徑的質量檢測系統對降低拉吹中空塑料成型機的廢品率、提高生產效率也是非常重要的。
總之，應大力開發將瓶坯的加熱拉伸吹塑成型、原料的灌裝、貼標、包裝等多道工序集于一次完成的聯機作業拉吹中空生產線。該生產線的特點是：灌充液體原料時，可直接在封閉無污染的環境中進行，而不需要對瓶進行再清洗。例如，采用凈化壓縮空氣吹塑成型輸液瓶后，可立即注入藥液，再由傳送機構輸送到包裝工位進行包裝。
多層共注射瓶坯設備
多層復合瓶是中空容器的發展方向，它是專為啤酒的包裝而開發的，有三層和五層兩種類型。要發展多層復合瓶，開發多層注射瓶坯設備是其前提條件。多層共注射瓶的吹塑成型與單層PET瓶的吹塑成型相似，可用單層拉吹中空設備完成。
注吹中空塑料成型機
注吹中空塑料成型機不對注射型坯進行拉伸，只對型坯進行吹塑，是以“一步法”完成從原料到塑料瓶的整個生產過程。這種設備自動化程度高，特別適于大批量成型形狀復雜的、帶有螺紋瓶口的小型中空容器。
注吹中空成型機是把注塑機同中空成型機的吹塑系統結合成一體的設備。該設備具有所用材料廣泛、成型的瓶口螺紋精度高且密封性好、制品無接縫且強度高、無邊角料而使成本更低等方面的優點，尤其在醫藥包裝行業得到了更廣泛的應用。
注吹中空塑料成型機的發展方向是縮短成型周期以提高產量，為此，必須提高單機、單模生產率，減少換模停機時間，提高吹塑速度，優化傳熱系統。
三維（3D）擠吹中空塑料成型機
三維（3D）擠吹中空塑料成型機是為了成型形狀復雜的中空工業零部件而新發展的設備，是一種廢料少或無飛邊的中空成型機。這種成型機主要具有以下優點：
●對合模力的要求較低；
●減少了切除料邊的工作量，不必對成型品的外表面重新修正；
●熱敏性塑料成型過程中的降解幾率明顯減少。
三維（3D）擠吹中空成型工藝是：型坯被擠出后，通過預吹漲使其貼緊在一邊的模具壁上；然后，擠出頭或模具按編制的成型程序進行2軸或3軸的轉動，當類似腸形的型坯充滿模腔時，另一邊模具開始閉合并包緊型坯，使之與后續的型坯分離，這時整個型坯被吹脹并貼緊在模腔的壁上而完成成型。
開發三維（3D）擠吹中空塑料成型機時，應該在充分了解適用于3D導管的新型樹脂及其發展趨勢的前提下，開發三維運行機構及其控制系統，尤其要開發適合新型樹脂塑化的機構和機頭，在消化吸收國外先進技術的基礎上，盡可能站在高起點上開發三維（3D）擠吹中空塑料成型機。
注射中空塑料成型機
注射中空塑料成型是無吹塑的特殊中空成型，它在模具、控制系統、成型工藝、后處理等方面均不同于普通的注塑和擠吹成型。該成型方法的主要優點是：制品強度高，制品的外形及表面質量高。因此，該成型方法特別適合于成型一些形狀復雜的工業用中空制品。
注射中空塑料成型機主要包括以下成型方式：
●模具滑動注射中空塑料成型。其原理是：首先將中空制品一分為二，兩
部分分別被注射形成半成品；然后，將兩部分半成品及其模具滑動至對合位置，二次合模后，在制品的兩部分結合縫處再注射入塑料熔體（二次注射）；最后得到完整的中空制品。
與吹塑中空制品相比，該法成型的中空制品具有表面和尺寸精度高、壁厚均勻、設計自由度大的優點。在制造形狀復雜的中空制品時，模具滑動注射中空塑料成型法與超聲波焊接法相比的優點是：不需將半成品從模具中取出，因而可避免半成品在模具外冷卻所造成的制品形狀精度下降以及焊接法產生局部應力而引起的熔接縫區強度下降等問題。
●半殼注射中空塑料成型。其原理是：首先用注射的方法生產兩個半殼，然后將兩個半殼焊接起來而成為中空制品。半殼注射中空塑料成型的關鍵在于制品的設計。通常，汽車發動機的進氣管和汽車油箱等制品可用這種方法成型。
●可熔型芯注射中空塑料成型。其原理是：利用低熔點的金屬作為注射模具的型芯來生產內外表面形狀復雜、光潔度高以及內部尺寸要求精確的中空塑料制品。這一技術的關鍵是：塑料注射時，型芯不得熔化；用作型芯的金屬在熔化時以及用來熔化型芯的介質不會腐蝕塑料；在熔化型芯的溫度下，制件不會發生變形。
目前，可熔型芯注射中空塑料成型技術在汽車發動機的全塑多頭集成進氣管領域內已得到廣泛應用，其新的用途有：汽車水泵、離心熱水泵、航天器油泵、水泵推進輪等。
電動中空塑料成型機
電動中空塑料成型機是今后需要積極開發的產品，它包括兩種類型：驅動機構以電動為主，以液壓或氣動為輔；全電動驅動，包括伺服電機驅動和變頻電機驅動。
全電動擠吹中空塑料成型機是用高效率電驅動取代液壓驅動，用節能電驅動取代傳統電驅動，具有節能、減少噪聲和污染以及提高整機性能等優點。
由于“一步法”注拉吹中空塑料成型機主要用于成型飲料瓶、果汁瓶、輸液瓶等，所以，使用全電動驅動裝置可以提高這些制品的自潔性。全電動驅動裝置的關鍵技術是實現轉盤機構、瓶坯成型合模機構、拉吹同步合模機構、注射塑化機構的全電動驅動。在全電動驅動裝置中，全電動拉吹中空塑料成型機的主要優點是：定位精確，速度快，無振動，自潔性高，效率高。若要實現“一步法”拉吹中空塑料成型機的全電動化，需要把合模機構的驅動變為電驅動，例如采用伺服馬達傳動、滾珠絲杠驅動的肘桿合模機構。
滾塑中空成型機
對于用其他成型方法難以成型的異型復雜的中空制品，選用滾塑中空成型則具有明顯的優勢，這種成型方法特別在化工行業中大有發展前途。這是因為所有的熱塑性粉狀塑料都可以滾塑成型，并已擴展到交聯和熱固性塑料領域。
滾塑中空成型機總體的技術發展趨勢是向自動化、高速化方向發展。在加熱方式上，是由熱風循環法及明火加熱法向油套加熱法、熔鹽加熱法及紅外線加熱法等可自動控制的加熱系統方向發展。
目前，已開發出多種汽車用多層滾塑中空成型制品。例如，多層滾塑燃料油箱在成本和性能方面可與多層共擠出燃料油箱相媲美。
中空制品后處理設備及工藝
中空制品后處理設備及工藝的開發，直接關系到主機的推廣應用。中空制品有其特殊性，例如，有的中空制品對阻隔性、阻透性、耐化學性等有特殊要求。
為了滿足中空制品的這些要求，除了采用多層共擠出技術以外，還可以對某些單層中空制品采用特殊的后處理工藝。一般，單層中空制品采用后處理法可比共擠出多層中空制品的成本更低，更能適應市場需求。
中空制品后處理工藝主要是針對制品的表面涂層進行處理，具體方法包括物理法和化學法。例如，對單層PET瓶采用等離子增強化學蒸氣沉淀技術（簡稱ACTIS技術），在瓶內涂以0.1μm高度氫化無定型碳后,可使瓶子對氧的阻隔性提高30倍,對CO2的阻隔性提高7倍,從而使PET瓶包裝的啤酒味道與玻璃瓶包裝的味道沒有差別。
總之，中空塑料成型機的發展方向是向著多品種、大型化、高效、高產、高速、節能、電動化、網絡診斷、智能化等方向發展。中空塑料成型機的潛在應用市場是汽車零部件領域。我國的中空塑料成型機制造企業只有立足于新產品的開拓和產品設計的創新，才能夠跟上國外先進水平的步伐。
作者簡介
張友根，畢業于上海交通大學，現在寧波海航塑料機械制造有限公司任總工程師，主要從事塑料機械的研發工作，教授級高級工程師，享受國務院政府特殊津貼。到目前為止，張友根已撰寫論文121篇，曾獲得了3項上海市科技進步二等獎、2項機電部科技進步三等獎、4項上海市優秀新產品二等獎以及2項三等獎。另外，還榮獲上海市工業戰線優秀科技工作者、上海市“講理想、比貢獻”先進個人、上海市機電工業局先進工作者及先進科技工作者等榮譽。