塑料成型加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及研究進(jìn)展

謝 暉

（武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院科教園區(qū)管委會(huì)，湖北 武漢 430074）

塑料作為現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)性新型材料，已越來(lái)越廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。2018 年全國(guó)塑料制品行業(yè)完成塑料制品產(chǎn)量達(dá)6042 萬(wàn)噸。塑料成型加工技術(shù)的發(fā)展水平，在很大的程度上反映出一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平。生態(tài)化、功能化、信息化、智能化、低能耗的塑料成型加工技術(shù)成為塑料加工行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。人民不斷增長(zhǎng)的對(duì)美好生活的需求，對(duì)于塑料制品質(zhì)量以及品種多樣性有了更高的需求，這就需要對(duì)塑料成型加工技術(shù)不斷進(jìn)行深入研究。

1 塑料成型加工主要方法

1.1 塑料注射成型

注射成型主要是利用注塑機(jī)將熱塑性塑料熔體在一定的壓力和速度下注入模具內(nèi)部冷卻，通過(guò)固化獲取制品的方法。塑料注射成型對(duì)于泡沫塑料或者是熱固性塑料均能夠進(jìn)行。注塑具備的優(yōu)點(diǎn)是不僅生產(chǎn)的速度快、效率高，而且完全可以操作自動(dòng)化，易完成結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜制品的生產(chǎn)，非常適合大批量生產(chǎn)，缺點(diǎn)是設(shè)備和模具的投入成本較大。

1.2 塑料擠出成型

塑料擠出成型簡(jiǎn)稱(chēng)是擠塑，對(duì)物料進(jìn)行加熱讓其成為一種粘流狀，利用塑化系統(tǒng)螺桿進(jìn)行擠壓，將粘流態(tài)的物料擠入機(jī)頭，利用口模截面形狀形成具有一定截面形狀和尺寸的連續(xù)制品的成型方法。擠塑成型的優(yōu)點(diǎn)就是能夠形成各種各樣的具有一定截面形狀和尺寸的連續(xù)制品，具有較高的生產(chǎn)效率，易自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)。塑料擠出成型對(duì)熱固性塑料制品的生產(chǎn)控制難度較大，因?yàn)槔脭D出成型的方法對(duì)熱固性塑料進(jìn)行加工，很容易讓制品的尺寸存在相應(yīng)的偏差，生產(chǎn)產(chǎn)品中具有多種材料，管、絲等[1]。

1.3 塑料壓延成型

壓延成型就是在樹(shù)脂中添加或不添加助劑，并實(shí)施混配預(yù)處理，利用壓延機(jī)各壓延輥間間隙進(jìn)行壓延加工，使其形成薄膜、人造革或片材板材，然后通過(guò)壓延機(jī)輥筒進(jìn)行剝離，冷卻并定型。壓延成型主要用于聚氯乙烯樹(shù)脂成型的過(guò)程，制造出相應(yīng)的薄膜以及板材片材。

1.4 塑料模壓成型

塑料模壓成型的簡(jiǎn)稱(chēng)為壓塑，使用的塑料類(lèi)型有脲醛樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等，這些材料都屬于熱固性塑料。使用這種方法的時(shí)候主要是利用模壓機(jī)，確保模壓成型之后再進(jìn)行加熱，確保發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之后讓其交聯(lián)固化。這種工藝和設(shè)備相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，具有廣泛的適應(yīng)性。成型的主要過(guò)程為準(zhǔn)備好物料和模具，讓液壓機(jī)能夠產(chǎn)生相應(yīng)的壓力并傳遞到模具中，讓物料上能夠發(fā)生相應(yīng)的作用，將模腔填滿物料，通過(guò)加熱作用出現(xiàn)熔融軟化的狀態(tài)，確保其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

1.5 中空吹塑成型

中空吹塑成型簡(jiǎn)稱(chēng)為吹塑，主要是利用壓縮空氣使模具中加熱塑化的塑料坯料膨脹之后形成一種空心制品，利用吹塑這種方法可以制造各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的中空容器和各類(lèi)包裝塑料制品。其優(yōu)勢(shì)在于便于生產(chǎn)各種“口小腹大”中空塑料制品。

1.6 塑料發(fā)泡成型

塑料發(fā)泡成型主要是建立在樹(shù)脂熔體的粘性膨脹基礎(chǔ)之上，發(fā)泡塑料中泡的形狀可以是開(kāi)孔型，也可以是閉孔型。發(fā)泡塑料制成之后可以是硬質(zhì)的，相應(yīng)的還可以是軟質(zhì)的。發(fā)泡塑料在發(fā)泡的過(guò)程中其變化范圍會(huì)非常大，這就會(huì)讓發(fā)泡塑料的容重在很大的范圍中波動(dòng)[2]。塑料在發(fā)泡成型的時(shí)候主要的方法有：一是機(jī)械式發(fā)泡，這種方法主要是將氣體混入其中，并機(jī)械的進(jìn)行攪拌產(chǎn)生氣體發(fā)泡；二是物理發(fā)泡，發(fā)泡成型的時(shí)候需要在其中加入惰性氣體。

2 塑料成型加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)塑料成型加工技術(shù)已經(jīng)形成了門(mén)類(lèi)比較齊全、體系比較完整、低端轉(zhuǎn)向中高端的塑料成型加工技術(shù)，基本能滿足國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，仍然存在較大的差距。特別是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級(jí)的推進(jìn)，在生態(tài)化、功能化、數(shù)字化、智能化、低能耗的塑料成型加工技術(shù)方面的瓶頸亟待突破，尤其是生物降解技術(shù)和循環(huán)再生利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用。

3 塑料成型加工技術(shù)研究進(jìn)展與發(fā)展展望

3.1 塑料成型加工技術(shù)研究進(jìn)展

近年來(lái)，我國(guó)塑料加工成型技術(shù)取得了前所未有的進(jìn)步，總體發(fā)展的趨勢(shì)是需要對(duì)原材料的成型做好加工，最大限度對(duì)加工技術(shù)的潛力進(jìn)行挖掘，主要的研究進(jìn)展體現(xiàn)在這樣幾個(gè)方面。

3.1.1 精密化

對(duì)塑料進(jìn)行成型加工的時(shí)候需要采用高晶化加工的方法，如采用一些超微指令的激光唱盤(pán)或者是一些光導(dǎo)纖維。

3.1.2 高性能化

對(duì)原來(lái)的技術(shù)實(shí)施相應(yīng)的評(píng)價(jià)，對(duì)工序進(jìn)行簡(jiǎn)化，讓能源的消耗能夠最大程度節(jié)約，選擇一個(gè)最佳的原料配方，對(duì)材料實(shí)施一體化的加工，讓材料能夠達(dá)到高性能，并且能夠?qū)Τ杀酒鸬揭欢ǖ目刂谱饔谩Ｈ缋没瘜W(xué)方法或者物理方法對(duì)光倍率的發(fā)泡制品進(jìn)行控制，這樣離子膜就會(huì)存在一種分離機(jī)能，或者存在一種透析機(jī)能。

3.1.3 納米化

納米尺寸效應(yīng)通常都處于分散的狀態(tài)，尺寸較大的會(huì)和界面結(jié)合在一起，納米材料具有的優(yōu)異性能也比較大[3]。這種材料需要具備較高的強(qiáng)度，同時(shí)還需要具備較高的耐熱性。可以充分體現(xiàn)出無(wú)機(jī)物的剛性，讓尺寸能夠具有一定的穩(wěn)定性，確保材料能夠具有較高的韌性，能夠有機(jī)將介電性以及加工性結(jié)合在一起。

3.2 塑料成型加工技術(shù)發(fā)展展望

3.2.1 生態(tài)化、低能耗

隨著塑料制品在電商、外賣(mài)、快遞等新業(yè)態(tài)的爆炸性發(fā)展，在方便人們生活促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，后回收處理問(wèn)題凸顯，"禁塑令"的不斷逼近，將對(duì)一次性不可降解塑料制品市場(chǎng)帶來(lái)很大制約性的影響，倒逼廢棄塑料的回收再利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也將促進(jìn)生物可降解塑料成型技術(shù)的發(fā)展，引發(fā)塑料產(chǎn)業(yè)生態(tài)化進(jìn)程。

3.2.2 高速度、高產(chǎn)能

高速度、高產(chǎn)能將成為塑料成型加工設(shè)備性能的重要判別標(biāo)準(zhǔn)，成型設(shè)備高效率的主要表現(xiàn)形式為具備較高的產(chǎn)出，能量消耗低，花費(fèi)的制造成本也比較低下，高速度、高產(chǎn)能成就高效益。

3.2.3 高端化、多功能

國(guó)家調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式戰(zhàn)略的實(shí)施，企業(yè)要適應(yīng)不同客戶的需求，必將不斷開(kāi)發(fā)功能多、效用高的新產(chǎn)品，逐漸由單一品種、單一功能、低端化，轉(zhuǎn)向多品種、多工藝、多功能、多用途、高端化方向發(fā)展，不斷拓展新的市場(chǎng)。

3.2.4 大型化、精密化

我國(guó)進(jìn)口的一些設(shè)備大多都是大型的，而且在構(gòu)造上比較緊密。大型設(shè)備可以讓生產(chǎn)成本不斷降低，這就會(huì)讓各種機(jī)組的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)出來(lái)[4]。設(shè)備的精密化較高也可以讓產(chǎn)品的含金量不斷提高。

3.2.5 數(shù)字化、智能化

信息技術(shù)、人工智能在塑料工業(yè)領(lǐng)域廣泛滲透必將引發(fā)成型加工技術(shù)體系重大變革，協(xié)同、智能逐漸成為塑料加工業(yè)的核心價(jià)值體現(xiàn)，產(chǎn)品個(gè)性化、高端化，小批量、定制生產(chǎn)將是未來(lái)塑料加工業(yè)新趨勢(shì)。塑料加工業(yè)將繼續(xù)推進(jìn)數(shù)字化、智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)塑料加工智能化轉(zhuǎn)型。

3.2.6 模塊化、專(zhuān)業(yè)化

實(shí)際實(shí)施成型設(shè)備的時(shí)候需要彰顯出模塊化，確保能夠滿足不同用戶提出的特殊需求，讓新的產(chǎn)品能夠在較短的時(shí)期內(nèi)研發(fā)出來(lái)。實(shí)施專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)可以讓設(shè)備的按照相應(yīng)的生產(chǎn)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行采購(gòu)，這就會(huì)讓整體質(zhì)量得到保證，讓成本能夠大幅度降低，完善各種零件的配套生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

塑料作為現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)性新型材料，越來(lái)越廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。先進(jìn)的塑料成型加工技術(shù)，讓制品的性能進(jìn)一步提高，讓制造成本進(jìn)一步降低。生態(tài)化、功能化、信息化、智能化的塑料成型加工技術(shù)成為塑料加工行業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)。這就會(huì)讓科研人員暢游，利用精湛的技術(shù)讓塑料來(lái)代替各種材料，避免資源出現(xiàn)的浪費(fèi)和消耗，讓社會(huì)經(jīng)濟(jì)能夠高質(zhì)量持續(xù)發(fā)展。