隨著塑料產(chǎn)品應(yīng)用的不斷增加，人們對(duì)塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)、制造、使用及回收過程所產(chǎn)生的環(huán)境影響及能源消耗問題的關(guān)注也越來越多。目前很多國家對(duì)產(chǎn)品的生命周期過程陸續(xù)制定了一系列的環(huán)境指令和法規(guī)，要求生產(chǎn)者不僅要考慮產(chǎn)品的性能與成本，還要對(duì)產(chǎn)品的環(huán)境影響負(fù)責(zé)。中國“十一五”發(fā)展規(guī)劃也正式提出了生產(chǎn)節(jié)能降耗的要求，國內(nèi)各類環(huán)境指令法規(guī)也陸續(xù)推出，這些都對(duì)塑料業(yè)的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。
同時(shí)，減少生產(chǎn)和產(chǎn)品的環(huán)境影響，實(shí)施節(jié)能降耗，也正是塑料業(yè)發(fā)展的趨勢。這些新的要求不僅對(duì)環(huán)境和社會(huì)有利，也對(duì)塑料生產(chǎn)企業(yè)有利。應(yīng)對(duì)原油價(jià)格上升、原料成本高企和終端用戶對(duì)低價(jià)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品需求間的矛盾，要求企業(yè)不斷內(nèi)部挖潛，從提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、降低環(huán)境影響與成本等方面加強(qiáng)管理，開發(fā)新技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)與社會(huì)、環(huán)境的雙贏。
新材料研究
在塑料加工過程中，通過應(yīng)用材料復(fù)合技術(shù)，減少昂貴材料和不可再生材料的應(yīng)用，減少生產(chǎn)過程中的廢料或回用料產(chǎn)生量，被看作是最主要的成本和環(huán)境影響控制手段。通過工程新材料的開發(fā)，研發(fā)各種有利于提高加工效率、降低能耗的新材料技術(shù)已經(jīng)成為塑料加工行業(yè)應(yīng)對(duì)新競爭形勢的一種重要手段。
高流動(dòng)性樹脂材料
具有高熔體流動(dòng)指數(shù)的樹脂在較低的溫度下就可獲得較好的流動(dòng)性，這樣在加工中可顯著減少能耗，并能明顯地縮短成型周期。近年來不同原料供應(yīng)商紛紛開發(fā)出創(chuàng)新的高流動(dòng)性產(chǎn)品，以適應(yīng)巿場節(jié)能與提高效率的需求。
德國BASF公司開發(fā)出高流動(dòng)性PBT Ultradur High Speed應(yīng)用于筆記本電腦、電話機(jī)和其他用ISDN或DSL連接的數(shù)據(jù)接線端子。其材料為10%玻纖增強(qiáng)牌號(hào)Ultradur High Speed B 4300G2。這種小型復(fù)雜接線端子僅重1.5g。新牌號(hào)的高流動(dòng)性解決了一般PBT牌號(hào)的加工問題：難以完全充滿8腔模具，空氣會(huì)夾在制品肋條里，形成飛邊。新PBT牌號(hào)不僅可以改進(jìn)充模質(zhì)量和模具排氣，而且可減少模垢，縮短成型時(shí)間20%～25%。據(jù)介紹，Ultradur High Speed流動(dòng)性至少比標(biāo)準(zhǔn)PBT高一倍，具體取決于玻纖含量。
GE塑料集團(tuán)推出Valox超強(qiáng)流動(dòng)性樹脂PBT，以幫助汽車制造商和各級(jí)供應(yīng)商在不降低制品性能的前提下以更低的注射壓力生產(chǎn)出更薄、更大、更復(fù)雜的部件。在較低的注射壓力下，Va1ox超強(qiáng)流動(dòng)性樹脂的薄壁部件模塑成型能力優(yōu)于其他高粘度玻璃和礦物填充樹脂。在螺旋流動(dòng)測試中，這些GE新牌號(hào)的流動(dòng)性達(dá)到了現(xiàn)有PBT樹脂的兩倍以上，優(yōu)異的流動(dòng)特性使得這些牌號(hào)成為配電箱、多針腳連接器和HVAC風(fēng)扇葉片的理想候選材料，而這些部件對(duì)長度和薄度非同尋常的要求則是其他材料難以勝任的。另外，與類似傳統(tǒng)牌號(hào)相比，新型超強(qiáng)流動(dòng)性產(chǎn)品使最大填充壓力降低了25%至30%以上。
熱塑性彈性體
熱塑性彈性體（TPE）同樣是顯著節(jié)能與提高效率的新產(chǎn)品。TPE具有硫化橡膠的物理機(jī)械性能和熱塑性塑料的工藝加工性能。TPE可直接用橡膠注射機(jī)硫化，硫化時(shí)間顯著縮短；由于TPE需要的硫化時(shí)間很短，也可在擠出過程中直接硫化，生產(chǎn)效率大幅提高。這一特點(diǎn)使橡膠工業(yè)生產(chǎn)流程縮短了1/4，節(jié)約能耗25%-40%，提高效率10-20倍，堪稱橡膠工業(yè)又一次材料和工藝技術(shù)革命。熱塑性彈性體大多不需要硫化或硫化時(shí)間很短，從而可以有效節(jié)約能源。以高壓軟管生產(chǎn)能耗為例：橡膠為188MJ/kg，TPE為144MJ/kg，可節(jié)能達(dá)25%以上。正是由于這一特點(diǎn)，TPE在汽車、電子、建筑、玩具等多個(gè)領(lǐng)域正在代替?zhèn)鹘y(tǒng)只能使用硫化橡膠的應(yīng)用。
新型加工技術(shù)研究
在加強(qiáng)新材料研究與應(yīng)用的同時(shí)，對(duì)于傳統(tǒng)的材料，則主要通過新型加工技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用提高材料的使用效率，減少材料消耗量，從而控制成本、減少環(huán)境影響。近年來比較典型的兩種新型加工技術(shù)，包括微孔發(fā)泡技術(shù)和介質(zhì)輔助技術(shù)。
微孔發(fā)泡技術(shù)
微孔發(fā)泡技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用惰性氣體（CO2、N2），在高壓和玻璃化溫度以下將惰性氣體充入飽和聚合物，然后再利用升高溫度、減小壓力等措施，產(chǎn)生均勻分布的泡孔以形成泡核。隨著泡核增長，成型出密度減少20%-40%的微孔制品，沖擊強(qiáng)度高出6-7倍以上，比剛性3~5倍，疲勞壽命5倍以上；并具有高的熱穩(wěn)定性，低的介電常數(shù)和導(dǎo)熱率。
微發(fā)泡制品由于微孔的存在，在減小密度的情況下，不僅不會(huì)降低材料強(qiáng)度，反而會(huì)使原有裂紋尖峰鈍化，阻止應(yīng)力沿裂紋繼續(xù)擴(kuò)張，吸收沖擊能量可增加5~7倍，從而提高了沖擊強(qiáng)度、韌性、耐疲勞壽命、隔熱、隔音、吸震等能力，是節(jié)能、環(huán)保優(yōu)選材料。在汽車、飛機(jī)、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有特殊的用途，例如，用于注塑成型生產(chǎn)的進(jìn)氣歧管、保險(xiǎn)盒、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、電器模塊、薄壁制件、內(nèi)部裝飾；用于擠出成型生產(chǎn)的微孔薄膜、PVC微孔發(fā)泡共擠型材、木塑微孔發(fā)泡共擠型材，以及鋰離子電池微孔發(fā)泡聚丙烯薄膜等。
介質(zhì)輔助技術(shù)
介質(zhì)輔助技術(shù)目前多用在注塑成型中，其技術(shù)實(shí)質(zhì)是將介質(zhì)（氮?dú)饣蛩┛焖僮⑷霂в腥绷献⑸涓呔畚锶垠w的模腔中，利用介質(zhì)壓力打通介質(zhì)通道，推動(dòng)熔體前沿充滿型腔。與此同時(shí)，介質(zhì)由通道內(nèi)部向四周均衡傳遞壓力，使熔體充實(shí)到型腔各壁面，并進(jìn)行壓力保持，冷卻定型，最終形成帶有部分中空的制品。介質(zhì)的存在有效地防止了制件的收縮，減少應(yīng)力變形，提高了制品的外部質(zhì)量，可成型有特殊形狀的制品。
介質(zhì)輔助技術(shù)的節(jié)能實(shí)質(zhì)在于兩個(gè)方面：一是在加工中，用介質(zhì)推動(dòng)前沿熔體流動(dòng)，極大地減小高聚物傳遞中的能量耗散，縮短了熔體傳遞時(shí)間及其成型周期并降低了模腔壓力及其鎖模力，從而減少加工中的能量消耗；另一方面是缺料定型并保持氣道的存在，形成中空制品，節(jié)約原料，使成本降低20%~40%。由于上述原因，介質(zhì)輔助成型技術(shù)廣泛用于注塑汽車、家電用大型制品，例如汽車儀表板、方向盤、電器外殼以及大型家具等。
新型成型設(shè)備研究
高速、高效、節(jié)能一直是近年來國際塑料機(jī)械不斷改進(jìn)的主旋律。為了降低生產(chǎn)過程的能耗，塑料機(jī)械行業(yè)針對(duì)注塑機(jī)、擠出機(jī)、中空吹塑、吹塑薄膜成型等各種成型加工機(jī)械的節(jié)能技術(shù)研究都有相當(dāng)快的發(fā)展。
注塑機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用
目前，普通的超大型注塑機(jī)，基本上是單一噴嘴單點(diǎn)注射，大約50%以上的注射壓力在物料通過噴嘴過程中損失掉，僅有一小部分的注射壓力起到注射制品成型的作用，在大型塑料制品的注射成型中注射壓力損失尤為明顯。而且單一射嘴，在短時(shí)間內(nèi)射出大量熔融物料，必定會(huì)造成噴嘴處局部物料過熱，制品性能劣化。注射塑化的能耗約占注射能耗的70%，所以降低塑化能耗是節(jié)能注塑機(jī)的關(guān)鍵。
寧波海天以HTFW為設(shè)計(jì)平臺(tái)研發(fā)的HTFW1/J5伺服節(jié)能注塑機(jī)系列，通過配備高性能的伺服變速動(dòng)力控制系統(tǒng)，在注塑機(jī)成型過程中針對(duì)不同的壓力流量，調(diào)整相應(yīng)的頻率輸出，形成對(duì)壓力流量的精確閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)對(duì)注塑機(jī)能量需求的自動(dòng)匹配和調(diào)整。在使用過程中可節(jié)省電量40%~80%，結(jié)合了傳統(tǒng)液壓注塑機(jī)與全電動(dòng)注塑機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，具備較好的節(jié)能環(huán)保、低噪音特點(diǎn)。
節(jié)能已經(jīng)成為市場競爭的必然要，各供應(yīng)商紛紛推出配備不同節(jié)能技術(shù)的注射機(jī)。
寧波海航塑機(jī)公司根據(jù)低壓高速模外熱流道節(jié)能注塑成型原理，實(shí)現(xiàn)低壓多點(diǎn)熱流道注射成形，降低注射壓力損失，減小模塑流長比，實(shí)現(xiàn)注射節(jié)能，能耗僅為普通臥式注塑機(jī)的50%。
雙螺桿擠出機(jī)連續(xù)反應(yīng)器
在塑料合成業(yè)，近年開始應(yīng)用雙螺桿擠出機(jī)作為連續(xù)反應(yīng)器以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的間歇性操作的釜式反應(yīng)器，進(jìn)行本體聚合、接枝、共聚、交聯(lián)、偶聯(lián)，實(shí)現(xiàn)管道化、連續(xù)化、規(guī)?；?、高效率地合成，從而極大地節(jié)省能源和資源。雙螺桿擠出機(jī)作為反應(yīng)器在雙螺桿的不同部位，通過正反螺紋塊的大小螺距的組合、正反向捏合塊的不同組合，通過嚙合區(qū)的縱向和橫向開放程度、螺棱所圍成的容積和通道來控制物料的交換、混合、輸送，聚合引發(fā)、增長、終止和脫除殘留單體；用螺紋塊和捏合的組合長度控制物料在各部位的停留時(shí)間和壓力分布；通過排氣段的組合結(jié)構(gòu)控制脫揮和防止冒料，將合成好的聚合物通過擠出機(jī)機(jī)頭、口模直接擠出造粒。
Engel的X-Melt膨脹注射加工技術(shù)以熔體壓縮蓄能，用于下一循環(huán)注射，可以實(shí)現(xiàn)薄壁制品的高速高效成型。（
振動(dòng)成型技術(shù)
近年來，把振動(dòng)技術(shù)引入注塑和擠出成型在國外已有不少例子，國內(nèi)最著名的例子是電磁動(dòng)態(tài)擠出機(jī)，其本質(zhì)是高聚物振動(dòng)機(jī)理在擠出成型中的運(yùn)用，螺桿的振動(dòng)源就是電磁振動(dòng)。
振動(dòng)成型技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用聚合物吸收振動(dòng)能量，具有提高加工性能和制品質(zhì)量、縮短成型周期、節(jié)能和節(jié)約原料消耗等效果，帶有振動(dòng)功能的塑化裝置及設(shè)備有利于提高聚合物的塑化質(zhì)量和熔體平均流動(dòng)速率，降低能耗，提高產(chǎn)量。聚合物性質(zhì)在振動(dòng)場的作用下所產(chǎn)生的效應(yīng)，主要是流變的非線型性、壁滑移效應(yīng)、振動(dòng)觸變效應(yīng)和振動(dòng)分解效應(yīng)。
膨脹注射加工技術(shù)
Engel依托ENGEL X-MELT膨脹注射加工技術(shù)推出一種薄壁成型技術(shù)。
膨脹注射加工過程采用經(jīng)高壓預(yù)壓縮的熔體自膨脹實(shí)現(xiàn)高速注射。該設(shè)備在充模時(shí)并不需要普通注塑機(jī)的螺桿前移過程。X-MELT充模過程是：當(dāng)針閥打開后，受壓熔體急劇膨脹，從而迅速充滿模腔。整個(gè)充模過程只有幾分之一秒。由于這一注塑技術(shù)具有極高的前端速度，所以特別適用于一般高速注射機(jī)難以實(shí)現(xiàn)的薄壁、長流路的精密制件成型。
設(shè)備的節(jié)能化設(shè)計(jì)與改造
對(duì)于現(xiàn)已定型的成型設(shè)備，可以通過節(jié)能改造、創(chuàng)新和研發(fā)較好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。這種改進(jìn)可以被歸納為兩方面的內(nèi)容。
一方面是針對(duì)某種節(jié)能樹脂或節(jié)能復(fù)合材料的加工特性，結(jié)合節(jié)能加工技術(shù)，諸如多層、雙向拉伸、發(fā)泡、介質(zhì)輔助、振動(dòng)等成型機(jī)理制定合理的工藝路線，把主機(jī)與機(jī)頭口模、冷卻定型、拉伸、牽引等各種裝置相結(jié)合起來進(jìn)行研發(fā)，例如多層復(fù)合機(jī)組、雙向拉伸機(jī)組或微發(fā)泡機(jī)組、振動(dòng)成型機(jī)組或者上列的組合機(jī)組；研發(fā)多層復(fù)合、雙向拉伸、中空、結(jié)構(gòu)發(fā)泡、微孔發(fā)泡、振動(dòng)成型注塑機(jī)和中空吹塑機(jī)等。
另一方面是解決塑料成型設(shè)備自身的節(jié)能、節(jié)材和環(huán)保問題。從廣義上來說，塑料機(jī)械加工的是節(jié)能產(chǎn)品，在節(jié)能領(lǐng)域里充分地發(fā)揮著作用，但是其自身卻又是鋼鐵、電能、機(jī)械能的消耗大戶。因此，必須要改造，要?jiǎng)?chuàng)新，要減小自身重量，減少鋼鐵及有色金屬的用量，必須建立節(jié)能的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)和穩(wěn)定可靠的自動(dòng)化控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)；建立保護(hù)系統(tǒng)和人性化的智能系統(tǒng)。以大型兩板式注塑機(jī)為例，因?yàn)槭紫仁∪ヒ粔K笨重的后模板，包括拉桿、機(jī)架在內(nèi)的所有在橫截面上與拉桿平行的管道線路等，使其縱向尺寸大為縮短，有效地降低了鋼鐵等資源的消耗；通過伺服電機(jī)、變頻電機(jī)的使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料機(jī)械中壓力、速度、轉(zhuǎn)速的多級(jí)變換，多級(jí)控制；與微機(jī)相結(jié)合，能更方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制和反饋的閉環(huán)控制，極大地提高對(duì)溫度、壓力、速度、位移等控制精度，極大地節(jié)約了生產(chǎn)能耗。塑料機(jī)械上的節(jié)能問題并不是簡單的裝置問題，而必須結(jié)合有關(guān)機(jī)器設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)，進(jìn)行合理的、經(jīng)濟(jì)的匹配。
（轉(zhuǎn)載）
