淺談塑料加工成型機(jī)械技術(shù)模式的創(chuàng)新

鄧加

摘 要：在技術(shù)水平的進(jìn)步下，塑料加工成型機(jī)械技術(shù)也得到了一定的發(fā)展，實現(xiàn)了小體積、輕量化生產(chǎn)，塑料制品在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個領(lǐng)域之中都有著廣泛的使用，是輕工業(yè)的一個支柱性產(chǎn)業(yè)，在輕工業(yè)的發(fā)展下，塑料加工產(chǎn)業(yè)開始朝著高效、環(huán)保、低耗的方向發(fā)展，每一次的技術(shù)革新都有效推動了塑料加工成型機(jī)械技術(shù)的發(fā)展。該文主要針對塑料加工成型機(jī)械技術(shù)模式的創(chuàng)新進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：塑料加工成型 機(jī)械技術(shù)模式 創(chuàng)新

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

塑料工業(yè)作為我國輕工行業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一，近幾年增長速度一直保持在10%以上。塑料制品行業(yè)中，規(guī)模以上企業(yè)產(chǎn)值總額在輕工19個主要行業(yè)中位居第三，實現(xiàn)產(chǎn)品銷售率97.8%，高于輕工行業(yè)平均水平。塑料制品在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個領(lǐng)域之中都有著廣泛的使用，是輕工業(yè)的一個支柱性產(chǎn)業(yè)，在輕工業(yè)的發(fā)展下，塑料加工產(chǎn)業(yè)開始朝著高效、環(huán)保、低耗的方向發(fā)展，每一次的技術(shù)革新都有效推動了塑料加工成型機(jī)械技術(shù)的發(fā)展。

1 現(xiàn)行的塑料加工成型機(jī)械技術(shù)

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(jié)構(gòu)、性能與形狀，才能夠生產(chǎn)出具備價值的塑料制品，其中，使用的主要加工成型設(shè)備就是塑料機(jī)械，一般情況下，塑料機(jī)械的主要構(gòu)成部分包括擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、制品成型系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)等。目前，我國關(guān)于塑料加工成型機(jī)械技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了一定的進(jìn)步，驅(qū)動與傳動方式開始從傳統(tǒng)間驅(qū)動轉(zhuǎn)化為智能化化驅(qū)動，實現(xiàn)了創(chuàng)新性的發(fā)展。

2 塑化輸運方法的創(chuàng)新

在塑料機(jī)械之中，擠壓系統(tǒng)是其中的核心，肩負(fù)著塑料塑化、材料融化與產(chǎn)品輸送的過程，能夠為產(chǎn)品生產(chǎn)提供熔體，直接影響著塑料制品的生產(chǎn)質(zhì)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(shù)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(zhì)傳熱的，為此，可以使用振動力場。振動力場的應(yīng)用有效解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)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(yīng)用并非簡單的疊加，而是應(yīng)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(chǎn)質(zhì)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(xiàn)階段的不相容塑料，往往無法直接進(jìn)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(tǒng)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(xué)者提出在拉伸流變塑料加工法基礎(chǔ)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(tǒng)（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(tǒng)。在VPCU系統(tǒng)中，定子、轉(zhuǎn)子、葉片、擋板共同組成了集合空間，其容積會表現(xiàn)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(tǒng)則需要一定的停留時間，這一系統(tǒng)與PP/PS體系并不相容，與傳統(tǒng)螺桿塑化輸送技術(shù)相比，可以降低30%左右的能耗，縮短50%以上的物料熱機(jī)械歷程，尤其適宜應(yīng)用在生物質(zhì)復(fù)合材料與不相容塑料的混合加工中。

3 塑料加工成型機(jī)械技術(shù)驅(qū)動與傳動方式的創(chuàng)新

驅(qū)動與傳動屬于塑料加工機(jī)械的一項核心技術(shù)，其工作效率是評估加工設(shè)備的一項主要標(biāo)志，在技術(shù)水平的發(fā)展下，塑料機(jī)械對于節(jié)能技術(shù)也提出了更高的要求，驅(qū)動與傳統(tǒng)方式開始從傳統(tǒng)間接驅(qū)動法轉(zhuǎn)化為直接驅(qū)動法。在以往使用的“電動機(jī)+擠壓系統(tǒng)+減速箱”的驅(qū)動方式效率低、能耗大、相應(yīng)速度慢，在使用“電動機(jī)+擠壓系統(tǒng)”的直接驅(qū)動方式后，有效減小了減速箱能量消耗，提升了擠出機(jī)的驅(qū)動效率和傳統(tǒng)效率。

從20世紀(jì)90年代開始，塑料塑化擠出電磁換能概念被提出，學(xué)界發(fā)明了塑料電磁動態(tài)塑化擠出設(shè)備，該種設(shè)備直接將驅(qū)動電子轉(zhuǎn)子置入到系統(tǒng)內(nèi)部，物料塑化擠出過程全部在內(nèi)腔中進(jìn)行，與傳統(tǒng)方式相比，可以減少50%以上的體積，節(jié)能效率達(dá)到15%以上。隨著稀土材料和功率電子技術(shù)的發(fā)展，低速大扭矩稀土永磁伺服電機(jī)開始在塑料機(jī)械上嶄露頭角。采用低速大扭矩稀土永磁伺服電機(jī)和葉片擠壓系統(tǒng)可組成稀土永磁伺服直接驅(qū)動葉片塑化擠出設(shè)備，低速大扭矩稀土永磁伺服電機(jī)可以實現(xiàn)葉片擠壓系統(tǒng)負(fù)載感應(yīng)動控制式驅(qū)動系統(tǒng)在注塑機(jī)液壓驅(qū)動與傳動系統(tǒng)中，其能量損失是由節(jié)流損失與溢流損失兩大部分組成的，節(jié)能降耗的關(guān)鍵就在于減少這兩類的損失。

4 模內(nèi)層壓技術(shù)的創(chuàng)新

模內(nèi)層壓技術(shù)最早出現(xiàn)在德國，在時代的變遷下，各類新型材料開始得到了應(yīng)用，在成型工藝方便，型腔主要覆蓋物開始應(yīng)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(shù)改進(jìn)的過程中，需要逐步改進(jìn)注射料溫技術(shù)。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(yīng)用低壓注射作為輔助成型方法，保證成型機(jī)制品與要求相符。在原有的注射成型中，一般的注射壓力應(yīng)該在 100 MPa 上下浮動，而通過技術(shù)改進(jìn)后的模內(nèi)層壓技術(shù)，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(chuàng)新，而其余與傳統(tǒng)黏附工藝相比，在原有的成型工藝模內(nèi)層壓下，具備了更多的特性。

5 螺桿擠壓技術(shù)的創(chuàng)新

利用普通螺桿是無法完成保證傳質(zhì)傳熱質(zhì)量的，在螺桿擠壓系統(tǒng)的影響下，螺桿會出現(xiàn)軸向振動，物料在系統(tǒng)擠壓因素的影響，不僅會出現(xiàn)塑料的問題，且會對分體系統(tǒng)產(chǎn)生傳質(zhì)交流問題。采用螺桿擠壓技術(shù)，可以更好的進(jìn)行熱交換，縮小螺桿的長徑，減少系統(tǒng)運行中的能量消耗，在引入振動力場時，擠壓系統(tǒng)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(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

6 結(jié)語

塑料工業(yè)在近年來得到了蓬勃的發(fā)展，其塑化輸運方法已經(jīng)從傳統(tǒng)剪切形變加工轉(zhuǎn)化為振動剪切形變加工，控制系統(tǒng)也從以往的數(shù)字化系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為智能化系統(tǒng)。近年來，在塑料行業(yè)前沿技術(shù)不斷取得突破的基礎(chǔ)上，主攻當(dāng)前關(guān)鍵共性的核心技術(shù)，努力縮小與發(fā)達(dá)國家高新生產(chǎn)技術(shù)之間的差距。技術(shù)進(jìn)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(jīng)濟(jì)的需求。相信在技術(shù)的進(jìn)步下，必然可以得到更進(jìn)一步的發(fā)展。

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