塑料加工成型机械创新技术研究
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摘要：塑料加工成型技术主要是指在物料热机械处理的环境下，所出现的变形过程，这种技术形成通常被称为热机械加工历程，通过热能以及机械能的转换分析，可以实现塑料熔融塑化，并通过特定化的模具形成塑料制成品。所以，在现阶段成型机械创新技术优化的过程中，应该在最大限度上提高能量的转化效率，并提高传热的整体效率，合理降低机械产品设计中的能量的消耗。文章在研究中，对塑化运输方法、塑料制成品的过程进行了系统性的探究，对塑料加工成型机械创新技术进行了探究，旨在通过成品的设计促进塑料加工产业的稳定发展。
关键词：塑料加工；成型机械；创新技术
前言
塑料主要是从石油经过蒸馏并裂解得到各种炔烃，并利用这些炔烃聚合得到的一种高分子化合物。我国经济在快速发展的同时，对自然资源的消耗量也十分庞大，尤其是不可再生的石油资源。由于我国人口众多，塑料制品在我国的使用量巨大，石油作为塑料的主要原料，石油的消耗量也很大。为了响应我国低碳环保、绿色生态的号召，同时考虑到塑料工业对低耗、高能、环保型的加工成型技术的需求也比较高，有必要对塑料加工成型机械创新技术进行研究。
1塑料机械的发展
塑料机械的发展在一定程度上反映出一个国家和地区的国民经济和技术发展水平，我国的塑料机械行业发展于改革开放前，塑料机械企业规模小、设备落后、技术力量薄弱，主要靠引进样机进行仿制，产品种类少，工艺水平低，没有成套的配备设施。改革开放后，随着人们对塑料制品的需求的增大，塑料机械得到了快速的发展，市场对塑料加工成型机械设备的需求也大幅上升，多数企业从国外引进先进的设备和技术，使得塑料机械技术得到了很大的提高。进入二十一世纪，塑料的应用领域不断扩大，从一般民用、农用扩展到几乎所有的工业领域，打破了原本局限于轻工、机械和化工系统的格局，迅速蓬勃发展起来。而塑料机械未来的一个主要发展方向是高效和多能，它能解决能源紧缺和大量生产使用引起的高成本问题。聚酯瓶胚成型机的机头由原来的6个，到现在超过了24个，能够同时进行多个塑料加工成型作业，从原料准备到成型一体化的实现，缩短了操作流程，减少了人力的输出、设备的投资和能量的消耗。目前我国的塑料机械加工成型的精密度不高，成品质量无法保证，也没有大型化、精密化的塑料机械，还需要依靠国外进口大型的、精密性高的塑料机械，这是我国目前的一个短板。塑料机械未来的发展，就需要克服这个问题，发展大型化、精密化的塑料机械。塑料加工成型机械模块化和专业化生产为不同需求的客户提供更多产品，不仅缩短新产品的研发周期，降低生产成本，还提高了产品的质量和精密度。
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，其中核心单元有螺桿挤压系统、叶片塑化输运单元等组成，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过程控制系统
塑料制品加工成型是利用外场如力场、温度场等使塑料产生热机械形变的过程，而塑料机械是实施这一过程的手段与工具，它是一个过程装备。塑料制品加工过程由于存在非线性、不确定性、时变性和不完全性等因素，一般无法获得精确的过程数学模型，因此塑料机械的常规控制系统很难对过程实施精确控制。因此，先进加工成型过程控制系统是衡量塑料机械技术水平的重要标志之一。以往塑料机械的过程控制系统都是采用通过对工艺条件（温度、压力和转速等）控制来达到对制品质量（重量、尺寸、表面质量和性能等）的传统控制。该控制系统由于对工艺条件、物料特性和操作的不同而产生的变化难以很好地响应，很难实现精准控制的目的。在塑料加工过程中，产品质量与工艺参数和过程变量之间的关系是难以确定的，而且塑料种类繁多和加工工艺条件多变，尤其是现在废旧塑料回收循环利用以及可再生植物纤维资源利用对控制系统提出了新的挑战。需要确定控制模型的传统自动控制技术更是难以胜任多相多组分体系加工过程的控制。可以利用先进的测量与传感技术、计算机技术、非线性系统等现代手段，在产品质量与工艺参数和过程变量之间建立反馈与耦合关系，对塑料加工成型过程实施智能化的精准控制控制。只有这种不需要预先知道确定制模模型的智能化控制系统才能满足目前塑料机械发展需要。下面结合叶片塑化挤出和注射成型过程控制简要介绍在塑料机械智能化控制系统研究方面的进展。
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100MPa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10MPa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。
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。近年来，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。
参考文献
[1]朱焕铮.塑料加工成型机械创新技术及运用实践浅析[J].橡塑技术与装备，2016，42（24）：73-74.
[2]杨宁，王恩功.塑料加工成型技术的最新研究进展[J].工业设计，2016（06）：157-158.
[3].功能化 轻量化 微成型 塑料加工技术瞄准“新三化”[J].江苏氯碱，2013（05）：35.
[4]瞿金平.塑料加工成型机械创新技术研究[J].机电工程技术，2013，42（01）：1-7.
[5]瞿金平.塑料加工成型技术的最新研究进展[J].中国工程科学，2011，13（10）：58-68.
（作者单位：新疆天业节水灌溉股份有限公司）
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