塑料加工新技術(shù)10則

    木塑復(fù)合塑料 

    木塑復(fù)合塑料的節(jié)能實質(zhì)是利用天然木材加工的廢料（如木屑、木粉、麻纖維、果殼、稻糠、紙漿、桔桿、竹粉等）進(jìn)行超細(xì)化表面處理，與合成樹脂共混，充填量可高達(dá)50%，成型的制品可鋸、刨、鉆，且吸水率低，受潮不變形，不含甲醛，符合環(huán)保、阻燃等安全要求。過去，木屑、木粉、廢料等大都燒掉，既浪費大量資源，又造成環(huán)境污染。木塑復(fù)合料做為一種節(jié)能、節(jié)材、環(huán)境友好材料引起國際上普遍關(guān)注，研究成果也很多。10年來，北美木塑復(fù)合料每年以50% 的速度遞增。發(fā)展木塑復(fù)合塑料在我國更具意義，因為2000年我國木材需求量高達(dá)10190萬m3，供應(yīng)量6390萬m3，缺口高達(dá)3800萬m3。 

    木塑復(fù)合材料主要用在建筑業(yè)（建筑鋪板）、汽車業(yè)（門板、后擱物板、頂蓬、高架箱、防護(hù)板等），倉儲業(yè)（托盤、墊板、包裝箱），交通運輸業(yè)（公路噪音隔板、防護(hù)欄、座倉隔板、鐵軌枕木），農(nóng)業(yè)（棚架、槽、水桶），設(shè)施（地板、露天桌椅、棚欄、梯子等）。以托盤為例，國內(nèi)市場需求量約1億，90%以上要改為木塑，需發(fā)展產(chǎn)量1000萬噸，價值600億人民幣的新興產(chǎn)業(yè)。 

    但是，生產(chǎn)木塑復(fù)合制品有許多關(guān)鍵技術(shù)：樹脂、木粉的制造技術(shù)、木粉的干燥技術(shù)，木粉界面的處理技術(shù)；在注塑、擠出、吹塑設(shè)備中要求單螺桿或雙螺桿對木粉有良好的分散性、浸潤性、混煉、剪切、排氣、脫水、脫揮、排除氣泡功能；塑化部件要耐腐蝕、耐磨損；設(shè)備應(yīng)具有對上述工藝條件及物料在各部位停留時間的精確控制的功能。 

    TPE快速加工技術(shù) 

    據(jù)預(yù)測，在不久的將來，注射成型加工商在加工 SantopreneTM熱塑性橡膠時，通過采用一種新技術(shù)可顯著縮短加工周期。利用這一技術(shù)不僅可大幅度降低生產(chǎn)單個部件的成本，還可提高注射成型的加工能力。通過與這一先進(jìn)的加工工藝相結(jié)合，一個SantopreneTM TPE新系列將很快以嶄新的面貌出現(xiàn)，其加工速度將比通常的SantopreneTM橡膠牌號高25%。這些加工成型性能經(jīng)過改進(jìn)的材料還可顯著降低注射成型加工商的生產(chǎn)費用。 

    據(jù)介紹，通過將這一最新的SantopreneTM橡膠技術(shù)投入市場，可幫助加工商節(jié)省生產(chǎn)費用，并提高生產(chǎn)能力，從而更有利于他們拓展業(yè)務(wù)。同時，這一快速加工新技術(shù)也進(jìn)一步拓展了選擇SantopreneTM橡膠替代熱固性橡膠的經(jīng)濟(jì)性界線。 

    選擇SantopreneTM橡膠替代熱固性橡膠的其它優(yōu)點還包括易于加工、設(shè)計適應(yīng)性、可靠的部件一致性、可回收性，并可高效使用廢料，這包括了在生產(chǎn)過程中以及在部件壽命期后產(chǎn)生的廢料。 

    這一技術(shù)也可用于注塑、吹塑和擠出成型。然而最能夠從這一新技術(shù)中獲益的是像注射成型那樣需要較長加工周期的生產(chǎn)類型。 

    包裝機(jī)械控制技術(shù)發(fā)展新方向 

    今天的機(jī)械控制系統(tǒng)看似單一，但其內(nèi)部卻包含了邏輯和運動控制系統(tǒng)、人-機(jī)互動系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)，甚至人工智能系統(tǒng)。以下來自包裝機(jī)械制造業(yè)的一些實例，將揭示出機(jī)械控制系統(tǒng)的發(fā)展新方向。 

    和大多數(shù)技術(shù)一樣，機(jī)械控制技術(shù)在發(fā)展過程中，也曾經(jīng)歷曲折。它從歷史上簡單而龐大的控制系統(tǒng)，發(fā)展到今天的小型多功能控制系統(tǒng)，將機(jī)械、運動控制和通訊系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起。 

    最初，在包裝領(lǐng)域中所應(yīng)用的第一代包裝機(jī)械——Dubbed Gen1，結(jié)構(gòu)很簡單，是純機(jī)械性的。由一臺電機(jī)帶動直線軸轉(zhuǎn)動，并通過凸輪產(chǎn)生動力。采用可編程控制器（PLC）的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)也很簡單，由操作員直接控制機(jī)器。在大部分情況下，還沒有采用人-機(jī)互動技術(shù)（HMI）。之后，出現(xiàn)了第二代包裝機(jī)械。此技術(shù)誕生于十年前，包裝機(jī)械仍采用傳動軸驅(qū)動，只是結(jié)構(gòu)更復(fù)雜一些，因為由伺服電機(jī)來控制速度，所以可以向一些特殊的動作發(fā)出指令，而且也采用了更為復(fù)雜的PLC可編程邏輯控制器。的確，第二代包裝機(jī)械的可調(diào)性更好，但這一優(yōu)點卻需要付出更高的費用。這些費用包括更多的線路布置、更多的PLC可編程邏輯控制器輸入/輸出（I/O）裝置，這些裝置龐大而復(fù)雜，有更多的傳感器和程序控制，甚至還包括更多的外圍設(shè)備；而且對于故障的排除和處理也更加困難。 

    現(xiàn)在的第三代包裝機(jī)械，融合了所謂的“機(jī)械電子”概念，采用伺服系統(tǒng)和簡單的機(jī)械裝置，以達(dá)到執(zhí)行復(fù)雜動作的目的。銷售商追求的目標(biāo)是：機(jī)器價格更便宜，工作速度更快、性能更好，占地面積小，所以根據(jù)需求而不斷有新的技術(shù)推出也就不足為奇了。 

    第三代包裝機(jī)械誕生于4年前，其開發(fā)焦點轉(zhuǎn)移到了單箱控制技術(shù)，其具有邏輯性的PLC功能和I/O裝置，如果需要，還可以配備HMI技術(shù)、甚至是以太網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)系統(tǒng)以方便企業(yè)間溝通。以前，第二代包裝機(jī)械需要一個編碼器和可編程限位開關(guān)（PLS）來確定伺服位置。現(xiàn)在，由于第三代包裝機(jī)械擁有I/O裝置的緣故，伺服控制系統(tǒng)存在于一個處理器內(nèi)，當(dāng)伺服系統(tǒng)就位時，就會產(chǎn)生傳感動作，并通過總線發(fā)出信號，起動任何一個需要的工藝流程。 

    工程熱塑性塑料的二步法造粒 

    德國WEIMA機(jī)器公司在2006年2月14-18日米蘭塑料展上展示了二步法造粒設(shè)備的最新成果，其特色是主次兩臺造粒機(jī)。該設(shè)備適用于ABS、PA、PBT、PC、POM、PPA、LCP等工程熱塑性塑料的經(jīng)濟(jì)型造粒，尤其是增強(qiáng)級玻璃纖維的造粒，形式為開機(jī)大廢料塊或大體積生產(chǎn)剩料。 

    在兩步法造粒中，待造粒材料在WLK型堅固單軸主造粒機(jī)中被預(yù)造粒成約40mm大小的粒子，然后利用 NZ型后續(xù)次造粒機(jī)被進(jìn)一步造粒成為約3-10mm的最終顆粒，這是為對于預(yù)造粒材料的次級造粒而特別設(shè)計的。 

    為了避免造粒出現(xiàn)故障，需要向破碎機(jī)持續(xù)地適量加料，而這些要求通過手工操作一般是難以保證的。一旦喂料過量，通常會引起造粒不均勻，產(chǎn)生波動，并伴隨有高標(biāo)噪音的發(fā)生，其結(jié)果便是導(dǎo)致物料累積或正在被粉碎的物料因為摩擦而致使其熱能削弱。此外，對于干擾性材料的較高靈敏性，以及造成頻繁更換刀片的普通較高刀片磨損都還有待觀測。 

    與之相比，二步法造粒能使主造粒機(jī)非連續(xù)加料，在這里料斗發(fā)揮了緩沖器的功效。以這種方式的喂料對整套生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化意義重大，因為那些操作人員不必再不間斷地操作造粒機(jī)，從而使其能夠忙于其它工作。 

    通過一個間停開關(guān)的控制，預(yù)造粒的粒子現(xiàn)在被很好地加入到NZ 型次級造粒機(jī)中。兩臺造粒機(jī)的排列可以選擇為一個在另一個上方或一個在另一個之后。次級造粒機(jī)根據(jù)切割機(jī)的工作原理工作，且專為預(yù)造粒的粒子而設(shè)計。較之于普通型的造粒機(jī)，第二代造粒機(jī)體積要小得多，只需借助較少的整機(jī)驅(qū)動能量。由于其喂料均勻，以近似450min-1的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，都不曾有故障發(fā)生。當(dāng)這樣一個造粒機(jī)用于預(yù)造粒材料的第二次粉碎時，所產(chǎn)生的噪音水平較之于轉(zhuǎn)速相同(n=450-500min-1)的一步法加工也要低得多。 

    考特斯將展示KCC20D擠出吹塑機(jī) 

    全球吹塑機(jī)械制造領(lǐng)域的先驅(qū)——考特斯機(jī)械制造有限公司將再次參加于4月26至29日在上海舉行的國際橡塑展。 

    在今年的展臺（W2展廳，E03站臺）上，考特斯將展示一臺 KCC20D的擠出吹塑機(jī)。它配備有中心距為100 毫米的ZWVP30四型腔模頭。在此次展示中，這臺機(jī)器將以每小時2400只的產(chǎn)量生產(chǎn)0.75升圓形瓶。 

    考特斯可以提供廣泛系列型號的吹塑機(jī)。用于連續(xù)擠出式或蓄料缸模頭的生產(chǎn)，配有移動式合模裝置，或者在生產(chǎn)容量從幾毫升到30升的包裝容器，甚至到10,000升的大型容器，六層或七層共擠燃油系統(tǒng)以及在生產(chǎn)三維旋狀管件時，都裝配有型坯進(jìn)料裝置。這樣可以達(dá)到飛邊最小化，以滿足汽車管道、家用電器和其他技術(shù)部件的使用要求。 

    單夾芯注塑與汽車工藝 

    汽車工業(yè)繼續(xù)面臨著對靈活性和不斷改進(jìn)生產(chǎn)方法的需求所帶來的巨大壓力。與削減成本和滿足日益嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)（例如排放物的減少和舊車輛的處置）的不變要求一起，還有包括五星歐洲NCAP分級系統(tǒng)在內(nèi)的安全問題。 

    現(xiàn)在的趨勢，例如針對特定市場的汽車款式種類越來越多，要求在平臺共享政策、零配件共享系統(tǒng)和組合式設(shè)計方法這些方面有更進(jìn)一步的發(fā)展。其它熱門話題包括增值、功能改善和車重減輕。 

    塑料工業(yè)現(xiàn)在能在輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、多功能性和設(shè)計靈活性幾個領(lǐng)域做出不俗的貢獻(xiàn)。而且，類似單夾芯的工藝、多組份解決方案、縮短的周期時間和能耗降低都能幫助整體成本的降低。圖1正是顯示出降低的材料需求和較短的周期時間，即提高的產(chǎn)量，能對與單一組份汽車部件有關(guān)的生產(chǎn)成本起到多大的作用。 

    單夾芯注塑與汽車 

    針對具有不同芯層和皮層材料的單夾芯工藝具有巨大的競爭優(yōu)勢。下表對兩種工藝進(jìn)行了總結(jié)。 

    尤其對大型部件來說，通過在芯層使用回收材料所實現(xiàn)的材料成本降低能對整體成本節(jié)省做出很大的貢獻(xiàn)。Ferromatik Milacron公司在去年舉行的工廠開放日活動中，展示了使用單夾芯注塑來實現(xiàn)部件成本降低的兩個應(yīng)用。 

    代表著典型的單夾芯工藝，裝備有附屬擠出機(jī)的K-TEC 350 MSW機(jī)器被用來生產(chǎn)轎車門的內(nèi)面板。在注塑之前，回收材料被引入到注射裝置當(dāng)中。隨后回收材料與（皮層用）純料被一次性注射到模具當(dāng)中。 

    具有集成式中央剎車燈、為一家法國汽車生產(chǎn)商而制的擾流器在一臺MAXIMA 800 MSW-2F機(jī)器上被生產(chǎn)出來。這種機(jī)器的結(jié)構(gòu)中包括了能用于單夾芯注塑的第二注射裝置。對于這種應(yīng)用，單夾芯工藝將玻璃增強(qiáng)芯料與A級可涂漆的皮層材料結(jié)合在一起了。 

    汽車內(nèi)部的中控臺部件是單夾芯工藝能帶來生產(chǎn)新方法的又一領(lǐng)域。這是要將高品質(zhì)的軟觸表面材料（TPE）和尺寸穩(wěn)定的芯層結(jié)合到一起。單夾芯工藝在這里具有高度的設(shè)計靈活性，例如，筆或信用卡夾的集合，或者地圖與紙張用夾子。象這樣的中控臺部件可以用于避免不需要的縫隙：多虧材料的結(jié)合具有公差。除了這些功能上的優(yōu)勢以外，單夾芯工藝也同樣具有上面所介紹的節(jié)省潛力，因為可以選擇比TPE皮層材料便宜許多的芯層材料趨勢已起步 

    如這些例子所示，F(xiàn)erromatik Milacron公司的單夾芯工藝為汽車工業(yè)帶來了許多東西。頂尖的OEM廠家已經(jīng)在使用或者正在推行單夾芯工藝。 

    注吹工藝的優(yōu)點及缺點 

    注吹工藝的優(yōu)點： 

    1. 塑料瓶從原料到制成品一次成型，自動化程度高，無須人工二次加工，節(jié)省人工，而且衛(wèi)生、符合醫(yī)藥包裝的GMP要求，特別適用于生產(chǎn)藥瓶。 

    2. 產(chǎn)品外觀美觀，瓶口尺寸準(zhǔn)確，塑料瓶重量穩(wěn)定。 

    3. 塑料制品由注射型胚一次吹塑制成，瓶口及瓶底無廢料，瓶口平整密封性能好。 

    4. 適合生產(chǎn)高檔精美的塑料中空制品，如化妝品瓶、嬰兒奶瓶、太空杯、燈球等。 

    注吹工藝對比擠出工藝存在以下幾個缺點： 

    1. 工藝復(fù)雜，模具加工難度大，不易掌握。 

    2. 模具零部件多，生產(chǎn)加工周期長，費用高。 

    3. 不適于多品種，小批量的產(chǎn)品使用。 

    日本研究出塑料陶瓷復(fù)合材料 

    近日，日本研究出一種使塑料與陶瓷一體化的新技術(shù)。其方法是，首先在塑料表面涂上特殊的無機(jī)材料，并應(yīng)用一種特殊的處理方法，使其表面結(jié)構(gòu)具有瞬間的超耐熱性，容易與陶瓷作緊密的結(jié)合；然后再采用等離子熔射法，在攝氏２萬度的超高溫下高速噴出陶瓷粒子，從而使塑料與陶瓷一體成型。這樣制成的復(fù)合材料其表面硬度是鋼鐵的２倍以上，具有重量輕、強(qiáng)度高、耐沖擊、加工性能好等優(yōu)點，用途廣泛。 

    圣萬提新增MultiZone產(chǎn)品系列向小型應(yīng)用的擴(kuò)展 

    作為全球最大的為注塑工業(yè)提供熱流道系統(tǒng)，機(jī)械噴嘴，溫度控制器及澆口襯套的廠商之一，圣萬提（Synventive）一直被大部分客戶認(rèn)知為一家主要為汽車工業(yè)提供大、中型熱流道系統(tǒng)的供應(yīng)商。但最近公司為了配合日益增長的小型應(yīng)用的需要，開發(fā)了四種新系列熱嘴，從而擴(kuò)展了其MultiZone產(chǎn)品系列；擴(kuò)展后的產(chǎn)品系列射膠量最低可達(dá)0.1克。 

    新開發(fā)的四種系列熱嘴包括04的兩種系列和——全新的——分別采用標(biāo)準(zhǔn)的4.0和3.5mm注塑流道直徑的03的兩種系列。熱嘴“內(nèi)寬外細(xì)”的結(jié)構(gòu)是研發(fā)的關(guān)鍵。除了其細(xì)長的外形和最大可達(dá)186mm的長度，理想的注塑管道直徑范圍，04系列為2.5至6.0mm，03系列為2.0至4.5mm。而實現(xiàn)熱嘴內(nèi)、外徑有效關(guān)系的關(guān)鍵是采用緊湊并可互換加熱器。 

    圣萬提的這四種新系列熱嘴的應(yīng)用范圍十分廣泛。04C01系列代替未采用可互換加熱器的CA系列熱嘴。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，加熱器現(xiàn)在可從前端或后端更換。 

    04 C02系列具有許多特性，可簡化模具制造商的工作。例如，熱嘴頭分離了軸向和徑向定位，節(jié)約了模具制造商一個主要的工步。定位點是模板表面上的平面，不再需要調(diào)整噴嘴底部的間歇。加熱器和熱電偶的電纜平行于注嘴方向上，因此易于從前端進(jìn)行更換。 

    03C01和03C02系列熱嘴是前系列部分，比04系列小一尺寸。03C02系列的特性是它們從前端螺紋連接在熱嘴支撐板上，從而避免塑膠滲出分流板，使其簡便的從前端完成更換。 

    配合新系列熱嘴而開發(fā)的HYC2508液壓針閥油缸，結(jié)構(gòu)十分緊湊，具有該產(chǎn)品系列已經(jīng)成熟的所有重要質(zhì)量特性：為了簡化組件和保證伺服速度，針閥高度可在原位進(jìn)行調(diào)整（＋/-1mm）。針閥的旋轉(zhuǎn)鎖定保證它的尖端始終精確定位，這對于自由形狀或傾斜表面的澆口尤為重要。具有專利的主動冷卻針閥導(dǎo)向和油室分離實現(xiàn)了高穩(wěn)定性，緊湊的結(jié)構(gòu)確保其可用于十分有限的空間中。油缸設(shè)計的另一個重要特性是它直接安裝在分流板上，排除了由于熱膨脹造成油缸和分流板偏移的可能，因此在運行時可實現(xiàn)高可靠性。在2006年，該油缸的氣動型號將可用于滿足潔凈室條件。由于多模腔模具通常只需要完全布線和管道排布的熱半模，圣萬提提供高效的溫度控制器，使得完整和經(jīng)過測試的系統(tǒng)可以選用并隨時可投入使用。 

    在2006年4月26-29日在上海舉行的亞洲最大橡塑業(yè)國際展會Chinaplas上，圣萬提（Synventive）將展出其先進(jìn)的熱流道系統(tǒng)產(chǎn)品及應(yīng)用。本次展會將在位于浦東的上海新國際博覽中心舉行，圣萬提將在E2展廳M01展位展出在其位于蘇州新工廠生產(chǎn)的熱流道系列產(chǎn)品；該工廠是圣萬提于04年投資建立的，主要負(fù)責(zé)設(shè)計、制造和服務(wù)提供其亞洲市場的所有系統(tǒng)產(chǎn)品。展會期間，公司還將于28日上午10：00 – 12：30主辦“熱流道技術(shù)在汽車工業(yè)注塑工藝?yán)锏膽?yīng)用”的專題研討會（ 地點設(shè)在E2展廳外的M14室），以回應(yīng)客戶對上述領(lǐng)域產(chǎn)品的高度關(guān)注。 

    國外廢舊塑料回收利用措施介紹 

    隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展，廢舊塑料的回收利用作為一項節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的措施，普遍受到重視。尤其是發(fā)達(dá)國家，這方面的工作起步早，已經(jīng)收到了明顯的效益，我國有必要借鑒其經(jīng)驗。 

    美國是世界塑料生產(chǎn)大國。據(jù)統(tǒng)計，到2000年，美國年生產(chǎn)塑料3400余萬噸，廢舊塑料超過1600萬噸。美國早在20世紀(jì)60年代就已展開廢舊塑料回收利用的廣泛研究，但若不加速回收廢舊塑料的步伐，也將無法承受日益增長的廢舊塑料所產(chǎn)生的環(huán)境污染及給經(jīng)濟(jì)帶來的損失。美國回收利用廢舊塑料品種的比例為：包裝制品占50％，建筑材料占18％，消費品11％，汽車配件5％，電子電氣制品3％，其塑料品種所占比例分別為聚烯烴類占61％，聚氯乙烯占13％，聚苯乙烯占10％，聚酯類占11％，其他占5％。80年代末，美國的廢舊塑料回收率近10％。據(jù)統(tǒng)計，美國在20世紀(jì)末廢舊塑料回收率達(dá)35％以上。其中，燃燒廢舊塑料回收能源由80年代的3％增至18％；廢舊制品的掩埋率從96％下降到37％。美國在燃燒廢舊塑料利用熱能，熱分解提取化工原料等方面進(jìn)行了大量工作并取得了一些成果。另外，美國各州為解決塑料廢棄物問題，使用了立法這樣的強(qiáng)硬措施。 

    日本是塑料生產(chǎn)第二大國。20世紀(jì)80年代，其年均廢舊塑料排放量占生產(chǎn)量的46％。可見，廢舊塑料的回收已成為日本的嚴(yán)重社會問題。而且日本是能源短缺的國家，所以對廢舊塑料的回收利用一直保持積極態(tài)度。90年代初，日本回收利用廢舊塑料率為7％，燃燒利用熱能率為35％。日本在混合廢舊塑料的開發(fā)應(yīng)用方面也處于世界領(lǐng)先地位。如三菱石油化學(xué)株式會社研制的REVERZER設(shè)備可以將含有非塑料成分達(dá)2％（如廢紙）的混合熱塑性廢舊塑料制成各種再生制品，如柵栓、排水管、電纜盤、貨架等。日本約有20多臺這樣的設(shè)備，世界上有30多家公司使用這種設(shè)備加工再生制品。 

    意大利是目前歐洲回收利用廢舊塑料工作做得最好的國家。意大利的廢舊塑料約占城市固體廢棄物的4％，其回收率可達(dá)28％。意大利還研制出從城市固體垃圾中分離廢舊塑料的機(jī)械裝置。意大利對廢舊塑料回收一般是將塑料碎片和紙片一起收集，并用干法分眩分離后的廢舊聚乙烯制品經(jīng)粉碎后，用磁篩除去鐵等金屬雜質(zhì)，經(jīng)清洗、脫水、干燥后，通過螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒。這種回收料加入新料，可保證其具有足夠的力學(xué)性能，可生產(chǎn)垃圾袋、異型材、中空制品等。