中空吹塑成型专利技术概述

徐萍

摘要

中空吹塑成型已成为塑料工业中广泛使用的加工各种塑料制品的第三大加工工艺。本文首先介绍了中空吹塑成型的技术定义，然后对该领域的专利申请量及重要申请人进行了梳理，并对中空吹塑成型的发展趋势作出了展望。

关键词：中空吹塑成型 挤出 注塑 拉伸 3D吹塑

1. 中空吹塑成型的技术定义

中空吹塑成型技术是指借助于气体压力使闭合的模具中的热熔型坯吹胀形成中空制品的方法，是目前仅次于挤出成型和注射成型之外的第三种常用的塑料加工方法，同时也是发展较快的一种塑料成型方法。吹塑用的模具只有阴模，与注塑成型相比，设备造价较低，适应性较强，可成型性能好、可成型具有复杂起伏曲线的制品。

中空制品的吹塑成型加工过程可以分为三个阶段^[1]：

（1）熔融塑化 利用挤出机或注塑机使原料熔融；

（2）型坯成型 利用挤出机机头和口模或注塑模具成型型坯；

（3）吹塑成型 利用辅助的空气压缩机提供压缩空气并用液压夹紧装置夹紧模具成型制品。

在上述成型加工过程中，首先是需要生产管坯，通常称为型坯，可以用挤出机或注塑机生产型坯，常见注塑机生产的型坯称为预成型。在吹塑工程中，热的型坯或坯料被送入吹塑模具内，模具闭合的同时夹紧型坯，然后将热的管坯吹到冷的模具壁上，冷却定型后顶出制品。

由于原料、加工要求、产量及其成本的差异，在加工不同产品时主要包括三种方法：

挤出吹塑：主要用于加工未被支撑的型坯；

注射吹塑：主要用于加工由金属型芯支撑的型坯；

拉伸吹塑：这种技术不能单独成为一种加工方法，必须结合前两种技术形成挤出-拉伸吹塑、注射-拉伸吹塑，主要加工双轴取向的制品。

图1.2 中空吹塑成型种类中国申请量分布 图1.3 中空吹塑成型种类世界申请量分布

图1.2和图1.3分别是三种中空吹塑成型方法在中国以及世界的申请量分布。从图中，我们可以看出挤出吹塑与拉伸吹塑成型方法就申请两而言占据了主导地位。而在工业生产中，吹塑制品的75％是挤出吹塑成型，24％是注射吹塑成型，1％是其它吹塑成型；在所有的吹塑产品中，75％属于双向拉伸产品。

2. 中空吹塑成型重要申请人专利技术分析

1．全球申请量情况

中空吹塑技术专利的主要申请国家近20年来的专利申请中，美国的申请量一直保持稳定，日本的申请量有所下降，而中国的申请量势头正劲，尤其是在2011年后，超越了日本和美国，成为中空吹塑技术专利的世界最大申请量国家。

在中国，随着石化工业、汽车工业、包装工业、及化工对外贸易等行业的发展，塑料工业的发展增长迅速，经过“十五”的跨越式发展，国家塑料工业“十一五”规划中认为中国塑料工业已经成为国内的一个“朝阳产业”^[8]。近年来，塑料制品年产量增幅达到10％以上，塑料工业带动塑料机械的年增长为30％以上。政策的支持带动了中空吹塑成型技术的蓬勃发展，也带来了其专利申请量的迅猛增长。

2．申请人分析

在全球专利申请人国家分布方面，日本申请人占申请总量的41％，其次为美国25％，接着中国11％和德国10％，韩国、法国、加拿大、英国、意大利也都有申请涉及中空吹塑成型技术，该技术在多个国家中使用并受到重视和发展。

在申请人方面，排名居前的分别是克朗斯股份公司，株式会社吉野工业所，侯国山，铨宝工业股份有限公司，YOSHINO KOGYOSHO CO LTD，东洋制罐株式会社，三井化学株式会社，璧山县和金汽车配件有限公司，KHS科波普拉斯特有限责任公司，日精ASB机械株式会社。申请量第一的克朗斯股份公司的专利申请覆盖了PET塑料瓶、玻璃饮料及其他流质食品、药物、化妆品及化学品的灌装和包装。其中，该公司生产的机器设备覆盖了整个灌装生产线，且集成必要而完整的IT系统。另外，从图中我们可以看出，日本企业在前十位申请人中占据了主导地位。在20世纪后期，日本的中空吹塑技术得到空前发展，其专利申请量也呈急速上升趋势，各大日本企业活跃了世界中空吹塑技术的专利领域。

3．主要申请号的分布

B29C49/00 吹塑法，即在模型内将预型件或型坯吹成要求的形状；所用的设备；

B65D1/00 具有用一块板构成主体的刚性或半刚性容器，如用铸造金属材料、用模制塑料、用吹制玻璃材料、用拉坯陶瓷材料、用模制浆状纤维材料、用在薄板材料上作出深拉延操作；

B65B11/00 用挠性材料的薄带、薄片或半成品包裹，如部分或全部封装，物件或大量材料；

C08J9/00 高分子物质加工成多孔或蜂窝状制品或材料：它们的后处理；

与中空吹塑成型有关的专利有工艺、材料、设备之分，因而在IPC的分类上，涉及了多个分类号。从图3.4可知，中空吹塑成型技术主要分在B29C49、B65D1、B65B11、C08J9的小组中，而与包装相关的分在B65B与B65D分类号下。

3. 吹塑成型技术的发展趋势

吹塑将随着市场对其制品的需求，在材料、机械、辅助设备、控制系统、软件等方面有如下发展趋势^[2]。

(1) 原材料为满足吹塑制品的功能、性能（医药、食品包装）要求，吹塑级的原料将更加丰富，加工性能更好。如PEN类材料，不仅强度高、耐热性好、气体阻隔性强、透明、耐紫外线照射，可适用于吹制各种塑料瓶体，并且填充温度高，对二氧化碳气体、氧气阻隔性能优良，且耐化学药品。

(2) 制品包装容器、工业制品将有较大增长，而且注射吹塑、多层吹塑会有快速的发展。

(3) 吹塑机械及设备 吹塑机械的精密高效化；辅助生产（操作）设备的自动化。“精密高效”不仅指机械设备在生产成型过程中具有较高的速度和较高的压力，而且要求所生产的产品在外观尺寸波动和件重波动方面均能达到较高的稳定性，也就是说生产制品各个部位的尺寸和外形几何形状精度高，变形及收缩小，制品的外观及内在质量和生产效率等指标均要达到较高的水准。辅助操作包括去飞边、切割、称重、钻孔、检漏等，其过程自动化是发展的趋势之一。

(4) 吹塑成型模拟吹塑机理的研究更加深入，吹塑模拟的数学模型的合理构建，数值算法的快速、准确是模拟的关键，吹塑成型模拟将会在制品质量预测、控制中发挥越来越重要的作用。

综上所述，对中空吹塑成型技术发展路线和本领域重要申请人的梳理，可以帮助审查员快速理解专利申请的发明构思，准确把握技术方案，提高检索效率。

参考文献：

[1] [美]Norman C. Lee 著，揣成智，李 树（译）.吹塑成型技术[M].北京：中国轻工业出版社，2003.1.

[2] 黄泽雄.未来十年吹塑成型技术展望[J].国外塑料.1999，17(3):17-19.

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