多层吹塑

吹塑技术

多层吹塑（multi layer blow molding）为满足某些行业如药品、食品及化妆品等对包装容器的特殊要求如气密性、耐蚀性等而发展起来的吹塑技术，其基本工艺原则与单层制品吹塑技术一样，主要有共挤出吹塑及注（射）坯吹塑两种。在用共挤出方法时采用多台挤出帆，同时把不同的树脂挤入多层机头，形成多层同心制品型坯，然后进行吹塑。在用注坯吹塑时。则是在阳模上先注射一层后，即改换模腔在第一层上注射形成第二层，如此重复操作以形成多层制品型坯，再加吹塑。已在工业上采用的多层体系有聚酰胺/聚烯烃、聚苯乙烯/聚丙烯腈/聚丙烯、聚烯烃/聚氯乙烯等

多层吹塑简述

多层吹塑是利用两台以上的挤出机，将同种或异种塑料在不同的挤出机内熔融混炼后，在同一个机头内复合、挤出，然后吹塑制造多层中空容器的技术。

多层吹塑是在注塑吹塑、挤出吹塑的基础上发展起来的，工艺上差别不大，只是制品壁不是单层而是多层而已。采用的多层结构有：尼龙/聚烯烃、聚乙烯醇/聚烯烃、聚乙烯/聚氯乙烯/聚乙烯、聚苯乙烯/聚丙烯腈/聚丙烯等。多层吹塑容器主要是为了满足日益发展的化妆品、药品、食品包装对气密性的要求。因此，多层容器的原料和层数应根据需要来选择。可以采用二种塑料二层结构，二种塑料三层结构，三种塑料四层结构或四种塑料四层结构等，如图1所示。层次越多，技术要求也越高。

多层吹塑的关键是控制各层树脂间的熔粘，其粘接方法有两种。第一种是混入有粘接性能的树脂，这可使层数减少而能保持一定的强度。第二种是添没粘接材料层，这就需要添置挤出粘接材料用的挤出机，使设备、操作复杂。

考虑因素

多层吹塑是将多层型坯直接吹胀或拉伸吹胀形成多层中空容器的一种工艺。多层型坯由多台挤出机共挤制成再吹塑，称为共挤吹塑；多层型坯如由注射机制成再吹塑，则称为共注射吹塑。

采用多层复合工艺通常出于以下考虑：

（1）使用少量阻隔性优良但价格昂贵的树脂置于多层结构的中间层，可在成本不太高的情况下提高容器的阻隔性能，延长保质期。

（2）回收资源、降低成本。例如可将回用料置于中间层，或者将掺有昂贵色料或抗紫外线的一层树脂置于外层，以降低成本。

（3）其他功能上的需要。包括由不同性质物料组合产生的光学效果、手感上的效果和使用上的效果等。

总之，多层复合的最终目的在于不同功能材料的优化组合，相互取长补短，提升产品的价值。使用的材料有同种材料，也有使用化学结构上差异较大的材料，在后一种情况下需要黏合剂，以增加层间的结合力。但不同材料流变行为差异过大将增大工艺上的难度。

多层吹塑制品的典型应用是对阻隔性能要求较高的牛奶、天然果汁、茶饮料、番茄酱、碳酸软饮料、啤酒、调味品和化妆品等的包装。

多层吹塑分类

多层吹塑有：共挤出吹塑和多层注坯吹塑两种。共挤出吹塑工艺，是采用几台挤出机各自塑化的树脂，同时挤入多层机头形成多层而同心的管坯，并通过芯棒成为多层型坯，而后再进行吹塑也有采用特殊储料缸机头成型3～5层型坯的。储料缸内各种塑化树脂是彼此分开的，然后用环形活塞使各种塑料同时沿芯棒顶出而形成多层型坯。

多层注坯吹塑

多层注坯吹塑是在阳模上注射第一层后，改变模腔在第一层上再形成第二层，重复操作即可形成多层型坯，然后进行吹胀成型。

多层注坯吹塑工艺的特点是：无废边；瓶底无切割残痕；不需要热熔或化学作用即能制成多层容器：但是，设备成本较高，仅限于大批量、广口容器的生产

多层共挤出吹塑

（1）多层结构的材质选择

多层共挤出吹塑中空容器技术和设备的开发，使选择最佳材料（层）组合方案和制造理想性能的容器得以实现。

按照制品容量范围及性能要求，可生产3～6层的结构。层结构及材质选择原则如下：阻隔层塑料可选用聚酰胺（ PA）、聚丙烯腈（PAN）或乙烯/乙烯醇共聚物（EVOH）；内、外层塑料可选用聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或聚碳酸酯（PC）等，应具有良好的热封合性，印刷性：再生层可选用型坯的飞边和余料：其中内壳层、再生层或外表层的厚度应大于粘结层和阻隔层。一般选用拼合式可调共挤出机头及程序逻辑控制或微机监控，使多层塑料按选定的物料量均匀分配，共挤成坯，型坯经移动工位顶吹成型。

多层共挤容器具有高耐化学药品性（抗氧化、耐光老化）、防有害物质透过性、防气味的迁移性；具有抗压能力、耐冲击、表面光滑、耐热性及防止表面划伤等。

（2）多层共挤出设备

各层塑料的挤出机可选用通用挤出机，多用直流电机无级调速。挤出机料斗喉部设计成曲线形。阻隔层挤出机的进料采川温控预热。各挤出机都应装有扭矩监控装置。共挤出的各挤出机为并联运行，分级监控：各挤出机系联合启动，当某一台挤出机扭矩下降或进料中断，可使整机停车，并可按程序联合动作；控制型坯长度，依赖流量分配，能自动同步调节来实现；各台挤出机的熔体温度与扭矩超出并联运行条件时、粘接层和阻隔层在机内压力超出允许范围时均由故障显示进行监控调节。

多层共挤出的机头结构如图2所示。

多层共挤出机头常没计成拼合式：机头外壳由几块法兰式外模组成，内模由几件模芯拼装而成。外模及内模芯块经精确加工，机头流道经镀铬抛光处理，以减少塑料熔体流动阻力。整个机头采用四段式可调功率陶瓷加热器加热，配合机头快速启动，并具有良好的隔热措施，确保机头有最佳的温度环境：整机选择程序逻辑控制或微机控制。模具开模和合模阶段的速度分布，吹塑泡管的移动速度均可采用液压比例阀和数值位置变换器来控制。

多层共挤出拉伸吹塑

多层共挤出吹塑容器充分显示出各种塑料的优点并能相互取长补短，但是容器的透明性差，不能显示内装物的特征，降低了商品价值。

经过对乙烯-乙烯醇共聚物/聚丙烯多层双向拉伸吹塑技术的开发，发现单层聚丙烯的双向拉伸吹塑容器与乙烯-乙烯醇共聚物/聚丙烯双向拉伸吹塑多层容器比较，后者氧气透过率减至1/20，而对水的阻隔性无变化。双向拉伸多层容器与未拉伸多层容器比较，透明性明显提高，同时改进了机械强度，降低了容器的破损率，减轻了容器重量。

由于塑料种类不同，其玻璃化转变温度、熔点、弹性模量、屈服应力、破断拉力等物理性质各异，因而拉伸方法、工艺条件等也不尽相同。例如，乙烯-乙烯醇共聚物因含有极强的氢键，较难进行双向拉伸。

采用双向拉仲吹塑制得的多层容器，解决了多种性质完全不同的塑料的双向拉伸，层间不发生剥离的问题而制得满意的多层容器，是多层吹塑成型技术的新成就。多层吹塑的缺点是，设备投资大，生产控制复杂，产品成本较高。

多层吹塑应用

多层吹塑是用注塑法或挤出法制取的多层型坯，以制造中空制品的吹塑方法。所得制品具有隔离氧、二氧化碳和湿气之特点，而且还具有耐化学性等优点，但成本较高。它可作饮料瓶、燃料罐和化学药品的容器。

多层吹塑一般采用共挤法制得型坯，再经吹塑即得制品。例如制造农药瓶，可用PA-6为内层，高分子量聚乙烯为外层，中间层则用离子型树脂作粘接剂；在设备上，如采用贮料缸口模，可用三台挤出机分别将PA-6、离子型树脂和HMWPE进行塑炼，分别进入各自的贮料缸；当对三个贮料缸的活塞施压时，物料在模口汇合而形成三层型坯，经吹胀、冷却定型，即得中空制品。

如果所用聚酰胺树脂的熔点为220℃，则选用的HMWPE在225～230℃下应具有足够的熔体强度，聚酰胺通过粘接剂而黏附于聚乙烯表面，这时型坯的垂伸主要依赖于聚乙烯的分子量。但是，聚酰胺的吹塑则要求高聚合度的树脂，或通过接枝、交联使黏度上升，以减少垂伸。

汽车用塑料油箱自1973年开始生产以来，在2000年，这种油箱已经占到90%的市场份额。在油箱材料方面，已从高分子量聚乙烯单层制品向多层挤出中空制品发展。例如，使用乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）作为阻隔层的6层共挤出吹塑油箱，其24h的碳氢化合物渗漏量为0.1g。在6层共挤出时，材料结构为：HDPE/粘接剂/EVOH/粘接剂/回头料/HDPE；各层份额（%）为：38/2/3/2/43/12。由于EVOH的耐热性不好，只能采用连续挤出工艺。为了充分利用6台挤出机组成的机组，废料降低到最少，可以配置两套吹塑模具，并用两个6轴的机械手分别输送型坯和取走制品。

在共挤中空吹塑设备方面，德国Rikufec公司在2000年为西班牙客户生产了世界上最大的三层共挤吹塑设备，型号为GBMS4000/A300/Coex3，其非连续操作系统有一个300L环形推料压力口模；一台挤出量为1500kg几、合模力为5000kN的挤出成型机，模板尺寸为405mm～3350mm，可生产容积达25m3的制品。

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