浅谈塑料加工成型机械技术模式的创新

邓加

摘 要：在技术水平的进步下，塑料加工成型机械技术也得到了一定的发展，实现了小体积、轻量化生产，塑料制品在国民经济发展的各个领域之中都有着广泛的使用，是轻工业的一个支柱性产业，在轻工业的发展下，塑料加工产业开始朝着高效、环保、低耗的方向发展，每一次的技术革新都有效推动了塑料加工成型机械技术的发展。该文主要针对塑料加工成型机械技术模式的创新进行分析。

关键词：塑料加工成型 机械技术模式 创新

中图分类号：TQ320.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0118-02

塑料工业作为我国轻工行业支柱产业之一，近几年增长速度一直保持在10%以上。塑料制品行业中，规模以上企业产值总额在轻工19个主要行业中位居第三，实现产品销售率97.8%，高于轻工行业平均水平。塑料制品在国民经济发展的各个领域之中都有着广泛的使用，是轻工业的一个支柱性产业，在轻工业的发展下，塑料加工产业开始朝着高效、环保、低耗的方向发展，每一次的技术革新都有效推动了塑料加工成型机械技术的发展。

1 现行的塑料加工成型机械技术

塑料原型与塑料塑料都必须要采取一定的加工成型措施，来改变其结构、性能与形状，才能够生产出具备价值的塑料制品，其中，使用的主要加工成型设备就是塑料机械，一般情况下，塑料机械的主要构成部分包括挤压系统、传动系统、驱动系统、制品成型系统、过程控制系统等。目前，我国关于塑料加工成型机械技术的发展已经取得了一定的进步，驱动与传动方式开始从传统间驱动转化为智能化化驱动，实现了创新性的发展。

2 塑化输运方法的创新

在塑料机械之中，挤压系统是其中的核心，肩负着塑料塑化、材料融化与产品输送的过程，能够为产品生产提供熔体，直接影响着塑料制品的生产质量，在这一过程中，对于材料的消耗量也是最大的。以振动剪切形变加工技术为例，这是塑化运输方法中的重点，如果使用普通的螺杆，是无法完成塑料加工传质传热的，为此，可以使用振动力场。振动力场的应用有效解决了传统生产中熔融速率小、输运历程长、熔体粘度高的不足，该种方式的应用并非简单的叠加，而是应用高分子材料俗话输运中的非线性特征来提升制品的生产质量。在引入振动力场之后，有效降低了聚合物的熔体粘度，也减少了能量的消耗。

由于现阶段的不相容塑料，往往无法直接进行混合加工，在剪切力的影响下，塑料的输运方向与速度梯度为垂直性状，在拉伸力场之中，输运方向与速度梯度是平行的，在螺杆挤压系统之中，由于传热效率不佳，塑化输送工作的完成需要花费较长的时间。为了解决这一问题，有学者提出在拉伸流变塑料加工法基础上利用物料加工体积周期性变化法来混炼物料，其中核心单元有螺杆挤压系统（screw extrusion system，SES）、叶片塑化输运单元（vane plasticating and conveying unit，VPCU）等组成，被称之为叶片挤压系统。在VPCU系统中，定子、转子、叶片、挡板共同组成了集合空间，其容积会表现出从小到大的变化，在定子外加热的影响下，熔融塑化物会被直接排出，而叶片挤压系统则需要一定的停留时间，这一系统与PP/PS体系并不相容，与传统螺杆塑化输送技术相比，可以降低30%左右的能耗，缩短50%以上的物料热机械历程，尤其适宜应用在生物质复合材料与不相容塑料的混合加工中。

3 塑料加工成型机械技术驱动与传动方式的创新

驱动与传动属于塑料加工机械的一项核心技术，其工作效率是评估加工设备的一项主要标志，在技术水平的发展下，塑料机械对于节能技术也提出了更高的要求，驱动与传统方式开始从传统间接驱动法转化为直接驱动法。在以往使用的“电动机+挤压系统+减速箱”的驱动方式效率低、能耗大、相应速度慢，在使用“电动机+挤压系统”的直接驱动方式后，有效减小了减速箱能量消耗，提升了挤出机的驱动效率和传统效率。

从20世纪90年代开始，塑料塑化挤出电磁换能概念被提出，学界发明了塑料电磁动态塑化挤出设备，该种设备直接将驱动电子转子置入到系统内部，物料塑化挤出过程全部在内腔中进行，与传统方式相比，可以减少50%以上的体积，节能效率达到15%以上。随着稀土材料和功率电子技术的发展，低速大扭矩稀土永磁伺服电机开始在塑料机械上崭露头角。采用低速大扭矩稀土永磁伺服电机和叶片挤压系统可组成稀土永磁伺服直接驱动叶片塑化挤出设备，低速大扭矩稀土永磁伺服电机可以实现叶片挤压系统负载感应动控制式驱动系统在注塑机液压驱动与传动系统中，其能量损失是由节流损失与溢流损失两大部分组成的，节能降耗的关键就在于减少这两类的损失。

4 模内层压技术的创新

模内层压技术最早出现在德国，在时代的变迁下，各类新型材料开始得到了应用，在成型工艺方便，型腔主要覆盖物开始应用真皮与PVC皮，这对于注射速率与注射压力提出了更高的要求，在技术改进的过程中，需要逐步改进注射料温技术。由于制品涉及到大量因素，对于工艺的要求也更高，为了保障层压材料的性能，需要应用低压注射作为辅助成型方法，保证成型机制品与要求相符。在原有的注射成型中，一般的注射压力应该在 100 MPa 上下浮动，而通过技术改进后的模内层压技术，在对注射压力的要求上变更为 10 MPa 左右。这就完成了很大程度的工艺体系的创新，而其余与传统黏附工艺相比，在原有的成型工艺模内层压下，具备了更多的特性。

5 螺杆挤压技术的创新

利用普通螺杆是无法完成保证传质传热质量的，在螺杆挤压系统的影响下，螺杆会出现轴向振动，物料在系统挤压因素的影响，不仅会出现塑料的问题，且会对分体系统产生传质交流问题。采用螺杆挤压技术，可以更好的进行热交换，缩小螺杆的长径，减少系统运行中的能量消耗，在引入振动力场时，挤压系统会缩短物料塑化输过程，减小其熔体粘度。这种力场能量并非单一的叠加，而是相互塑化，非线性特征也会随之降低，有效提升了产品的生产质量。

6 结语

塑料工业在近年来得到了蓬勃的发展，其塑化输运方法已经从传统剪切形变加工转化为振动剪切形变加工，控制系统也从以往的数字化系统转化为智能化系统。近年來，在塑料行业前沿技术不断取得突破的基础上，主攻当前关键共性的核心技术，努力缩小与发达国家高新生产技术之间的差距。技术进步的加快将赋予塑料材料和塑料制品更多新功能，以满足国民经济的需求。相信在技术的进步下，必然可以得到更进一步的发展。

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