淺談塑料加工成型機械技術模式的創新

鄧加

摘 要：在技術水平的進步下，塑料加工成型機械技術也得到了一定的發展，實現了小體積、輕量化生產，塑料制品在國民經濟發展的各個領域之中都有著廣泛的使用，是輕工業的一個支柱性產業，在輕工業的發展下，塑料加工產業開始朝著高效、環保、低耗的方向發展，每一次的技術革新都有效推動了塑料加工成型機械技術的發展。該文主要針對塑料加工成型機械技術模式的創新進行分析。

關鍵詞：塑料加工成型 機械技術模式 創新

中圖分類號：TQ320.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0118-02

塑料工業作為我國輕工行業支柱產業之一，近幾年增長速度一直保持在10%以上。塑料制品行業中，規模以上企業產值總額在輕工19個主要行業中位居第三，實現產品銷售率97.8%，高于輕工行業平均水平。塑料制品在國民經濟發展的各個領域之中都有著廣泛的使用，是輕工業的一個支柱性產業，在輕工業的發展下，塑料加工產業開始朝著高效、環保、低耗的方向發展，每一次的技術革新都有效推動了塑料加工成型機械技術的發展。

1 現行的塑料加工成型機械技術

塑料原型與塑料塑料都必須要采取一定的加工成型措施，來改變其結構、性能與形狀，才能夠生產出具備價值的塑料制品，其中，使用的主要加工成型設備就是塑料機械，一般情況下，塑料機械的主要構成部分包括擠壓系統、傳動系統、驅動系統、制品成型系統、過程控制系統等。目前，我國關于塑料加工成型機械技術的發展已經取得了一定的進步，驅動與傳動方式開始從傳統間驅動轉化為智能化化驅動，實現了創新性的發展。

2 塑化輸運方法的創新

在塑料機械之中，擠壓系統是其中的核心，肩負著塑料塑化、材料融化與產品輸送的過程，能夠為產品生產提供熔體，直接影響著塑料制品的生產質量，在這一過程中，對于材料的消耗量也是最大的。以振動剪切形變加工技術為例，這是塑化運輸方法中的重點，如果使用普通的螺桿，是無法完成塑料加工傳質傳熱的，為此，可以使用振動力場。振動力場的應用有效解決了傳統生產中熔融速率小、輸運歷程長、熔體粘度高的不足，該種方式的應用并非簡單的疊加，而是應用高分子材料俗話輸運中的非線性特征來提升制品的生產質量。在引入振動力場之后，有效降低了聚合物的熔體粘度，也減少了能量的消耗。

由于現階段的不相容塑料，往往無法直接進行混合加工，在剪切力的影響下，塑料的輸運方向與速度梯度為垂直性狀，在拉伸力場之中，輸運方向與速度梯度是平行的，在螺桿擠壓系統之中，由于傳熱效率不佳，塑化輸送工作的完成需要花費較長的時間。為了解決這一問題，有學者提出在拉伸流變塑料加工法基礎上利用物料加工體積周期性變化法來混煉物料，其中核心單元有螺桿擠壓系統（screw extrusion system，SES）、葉片塑化輸運單元（vane plasticating and conveying unit，VPCU）等組成，被稱之為葉片擠壓系統。在VPCU系統中，定子、轉子、葉片、擋板共同組成了集合空間，其容積會表現出從小到大的變化，在定子外加熱的影響下，熔融塑化物會被直接排出，而葉片擠壓系統則需要一定的停留時間，這一系統與PP/PS體系并不相容，與傳統螺桿塑化輸送技術相比，可以降低30%左右的能耗，縮短50%以上的物料熱機械歷程，尤其適宜應用在生物質復合材料與不相容塑料的混合加工中。

3 塑料加工成型機械技術驅動與傳動方式的創新

驅動與傳動屬于塑料加工機械的一項核心技術，其工作效率是評估加工設備的一項主要標志，在技術水平的發展下，塑料機械對于節能技術也提出了更高的要求，驅動與傳統方式開始從傳統間接驅動法轉化為直接驅動法。在以往使用的“電動機+擠壓系統+減速箱”的驅動方式效率低、能耗大、相應速度慢，在使用“電動機+擠壓系統”的直接驅動方式后，有效減小了減速箱能量消耗，提升了擠出機的驅動效率和傳統效率。

從20世紀90年代開始，塑料塑化擠出電磁換能概念被提出，學界發明了塑料電磁動態塑化擠出設備，該種設備直接將驅動電子轉子置入到系統內部，物料塑化擠出過程全部在內腔中進行，與傳統方式相比，可以減少50%以上的體積，節能效率達到15%以上。隨著稀土材料和功率電子技術的發展，低速大扭矩稀土永磁伺服電機開始在塑料機械上嶄露頭角。采用低速大扭矩稀土永磁伺服電機和葉片擠壓系統可組成稀土永磁伺服直接驅動葉片塑化擠出設備，低速大扭矩稀土永磁伺服電機可以實現葉片擠壓系統負載感應動控制式驅動系統在注塑機液壓驅動與傳動系統中，其能量損失是由節流損失與溢流損失兩大部分組成的，節能降耗的關鍵就在于減少這兩類的損失。

4 模內層壓技術的創新

模內層壓技術最早出現在德國，在時代的變遷下，各類新型材料開始得到了應用，在成型工藝方便，型腔主要覆蓋物開始應用真皮與PVC皮，這對于注射速率與注射壓力提出了更高的要求，在技術改進的過程中，需要逐步改進注射料溫技術。由于制品涉及到大量因素，對于工藝的要求也更高，為了保障層壓材料的性能，需要應用低壓注射作為輔助成型方法，保證成型機制品與要求相符。在原有的注射成型中，一般的注射壓力應該在 100 MPa 上下浮動，而通過技術改進后的模內層壓技術，在對注射壓力的要求上變更為 10 MPa 左右。這就完成了很大程度的工藝體系的創新，而其余與傳統黏附工藝相比，在原有的成型工藝模內層壓下，具備了更多的特性。

5 螺桿擠壓技術的創新

利用普通螺桿是無法完成保證傳質傳熱質量的，在螺桿擠壓系統的影響下，螺桿會出現軸向振動，物料在系統擠壓因素的影響，不僅會出現塑料的問題，且會對分體系統產生傳質交流問題。采用螺桿擠壓技術，可以更好的進行熱交換，縮小螺桿的長徑，減少系統運行中的能量消耗，在引入振動力場時，擠壓系統會縮短物料塑化輸過程，減小其熔體粘度。這種力場能量并非單一的疊加，而是相互塑化，非線性特征也會隨之降低，有效提升了產品的生產質量。

6 結語

塑料工業在近年來得到了蓬勃的發展，其塑化輸運方法已經從傳統剪切形變加工轉化為振動剪切形變加工，控制系統也從以往的數字化系統轉化為智能化系統。近年來，在塑料行業前沿技術不斷取得突破的基礎上，主攻當前關鍵共性的核心技術，努力縮小與發達國家高新生產技術之間的差距。技術進步的加快將賦予塑料材料和塑料制品更多新功能，以滿足國民經濟的需求。相信在技術的進步下，必然可以得到更進一步的發展。

參考文獻

[1] 原京龍，張國輝，張永超.當前經濟形勢下塑料改性行業的現狀與發展機遇[J].塑料制造，2011（10）：13-15.

[2] Kit-Fai Pun，Ip-KeeHui，Winston G Lewis，Henry C.W.Lau.A Multiple-criteria Environmental Impact Assessment for the Plastic Injection Molding Process：a Methodology[J].Journal of Cleaner Production，2009.

[3] 孫俊杰，徐懋生.走進現代工藝系列之八 塑料成型加工工藝[J].電氣制造，2008（11）：31-36.

[4] 吳裕農，王樹輝，許中明.塑料擠出吹塑中空成型壁厚均勻性的控制[J].中國塑料，2011，25（1）：106-109.

[5] 賈明印，薛平.長玻纖增強熱塑性塑料的成型技術及應用進展[J].新材料產業，2011（6）：39-44.