隨著塑料產(chǎn)品應用的不斷增加，人們對塑料產(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，還要對產(chǎn)品的環(huán)境影響負責。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，這些都對塑料業(yè)的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。

同時，減少生產(chǎn)和產(chǎn)品的環(huán)境影響，實施節(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環(huán)境和社會有利，也對塑料生產(chǎn)企業(yè)有利。應對原油價格上升、原料成本高企和終端用戶對低價優(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管理，開發(fā)新技術(shù)，從而實現(xiàn)企業(yè)與社會、環(huán)境的雙贏。

新材料研究

在塑料加工過程中，通過應用材料復合技術(shù)，減少昂貴材料和不可再生材料的應用，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)應對新競爭形勢的一種重要手段。

高流動性樹脂材料

具有高熔體流動指數(shù)的樹脂在較低的溫度下就可獲得較好的流動性，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商紛紛開發(fā)出創(chuàng)新的高流動性產(chǎn)品，以適應巿場節(jié)能與提高效率的需求。

德國BASF公司開發(fā)出高流動性PBT Ultradur High Speed應用于筆記本電腦、電話機和其他用ISDN或DSL連接的數(shù)據(jù)接線端子。其材料為10%玻纖增強牌號Ultradur High Speed B 4300G2。這種小型復雜接線端子僅重1.5g。新牌號的高流動性解決了一般PBT牌號的加工問題：難以完全充滿8腔模具，空氣會夾在制品肋條里，形成飛邊。新PBT牌號不僅可以改進充模質(zhì)量和模具排氣，而且可減少模垢，縮短成型時間20%～25%。據(jù)介紹，Ultradur High Speed流動性至少比標準PBT高一倍，具體取決于玻纖含量。

GE塑料集團推出Valox超強流動性樹脂PBT，以幫助汽車制造商和各級供應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、更復雜的部件。在較低的注射壓力下，Va1ox超強流動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。在螺旋流動測試中，這些GE新牌號的流動性達到了現(xiàn)有PBT樹脂的兩倍以上，優(yōu)異的流動特性使得這些牌號成為配電箱、多針腳連接器和HVAC風扇葉片的理想候選材料，而這些部件對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)牌號相比，新型超強流動性產(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硫化，硫化時間顯著縮短；由于TPE需要的硫化時間很短，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25%以上。正是由于這一特點，TPE在汽車、電子、建筑、玩具等多個領(lǐng)域正在代替?zhèn)鹘y(tǒng)只能使用硫化橡膠的應用。

新型加工技術(shù)研究

在加強新材料研究與應用的同時，對于傳統(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，不僅不會降低材料強度，反而會使原有裂紋尖峰鈍化，阻止應力沿裂紋繼續(xù)擴張，吸收沖擊能量可增加5~7倍，從而提高了沖擊強度、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、運輸?shù)阮I(lǐng)域有特殊的用途，例如，用于注塑成型生產(chǎn)的進氣歧管、保險盒、發(fā)動機罩、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)實質(zhì)是將介質(zhì)（氮氣或水）快速注入帶有缺料注射高聚物熔體的模腔中，利用介質(zhì)壓力打通介質(zhì)通道，推動熔體前沿充滿型腔。與此同時，介質(zhì)由通道內(nèi)部向四周均衡傳遞壓力，使熔體充實到型腔各壁面，并進行壓力保持，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)能實質(zhì)在于兩個方面：一是在加工中，用介質(zhì)推動前沿熔體流動，極大地減小高聚物傳遞中的能量耗散，縮短了熔體傳遞時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。

新型成型設備研究

高速、高效、節(jié)能一直是近年來國際塑料機械不斷改進的主旋律。為了降低生產(chǎn)過程的能耗，塑料機械行業(yè)針對注塑機、擠出機、中空吹塑、吹塑薄膜成型等各種成型加工機械的節(jié)能技術(shù)研究都有相當快的發(fā)展。

注塑機節(jié)能技術(shù)應用

目前，普通的超大型注塑機，基本上是單一噴嘴單點注射，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，在短時間內(nèi)射出大量熔融物料，必定會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)能注塑機的關(guān)鍵。

寧波海天以HTFW為設計平臺研發(fā)的HTFW1/J5伺服節(jié)能注塑機系列，通過配備高性能的伺服變速動力控制系統(tǒng)，在注塑機成型過程中針對不同的壓力流量，調(diào)整相應的頻率輸出，形成對壓力流量的精確閉環(huán)控制，實現(xiàn)伺服電機對注塑機能量需求的自動匹配和調(diào)整。在使用過程中可節(jié)省電量40%~80%，結(jié)合了傳統(tǒng)液壓注塑機與全電動注塑機的優(yōu)點，具備較好的節(jié)能環(huán)保、低噪音特點。

節(jié)能已經(jīng)成為市場競爭的必然要，各供應商紛紛推出配備不同節(jié)能技術(shù)的注射機。

寧波海航塑機公司根據(jù)低壓高速模外熱流道節(jié)能注塑成型原理，實現(xiàn)低壓多點熱流道注射成形，降低注射壓力損失，減小模塑流長比，實現(xiàn)注射節(jié)能，能耗僅為普通臥式注塑機的50%。

雙螺桿擠出機連續(xù)反應器

在塑料合成業(yè)，近年開始應用雙螺桿擠出機作為連續(xù)反應器以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的間歇性操作的釜式反應器，進行本體聚合、接枝、共聚、交聯(lián)、偶聯(lián)，實現(xiàn)管道化、連續(xù)化、規(guī)?；⒏咝实睾铣?，從而極大地節(jié)省能源和資源。雙螺桿擠出機作為反應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機頭、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，可以實現(xiàn)薄壁制品的高速高效成型。（ 

振動成型技術(shù)

近年來，把振動技術(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態(tài)擠出機，其本質(zhì)是高聚物振動機理在擠出成型中的運用，螺桿的振動源就是電磁振動。

振動成型技術(shù)的實質(zhì)是利用聚合物吸收振動能量，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，帶有振動功能的塑化裝置及設備有利于提高聚合物的塑化質(zhì)量和熔體平均流動速率，降低能耗，提高產(chǎn)量。聚合物性質(zhì)在振動場的作用下所產(chǎn)生的效應，主要是流變的非線型性、壁滑移效應、振動觸變效應和振動分解效應。

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)高壓預壓縮的熔體自膨脹實現(xiàn)高速注射。該設備在充模時并不需要普通注塑機的螺桿前移過程。X-MELT充模過程是：當針閥打開后，受壓熔體急劇膨脹，從而迅速充滿模腔。整個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難以實現(xiàn)的薄壁、長流路的精密制件成型。

設備的節(jié)能化設計與改造

對于現(xiàn)已定型的成型設備，可以通過節(jié)能改造、創(chuàng)新和研發(fā)較好地實現(xiàn)節(jié)能降耗。這種改進可以被歸納為兩方面的內(nèi)容。

一方面是針對某種節(jié)能樹脂或節(jié)能復合材料的加工特性，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、振動等成型機理制定合理的工藝路線，把主機與機頭口模、冷卻定型、拉伸、牽引等各種裝置相結(jié)合起來進行研發(fā)，例如多層復合機組、雙向拉伸機組或微發(fā)泡機組、振動成型機組或者上列的組合機組；研發(fā)多層復合、雙向拉伸、中空、結(jié)構(gòu)發(fā)泡、微孔發(fā)泡、振動成型注塑機和中空吹塑機等。

另一方面是解決塑料成型設備自身的節(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、機械能的消耗大戶。因此，必須要改造，要創(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)能的動力傳遞系統(tǒng)和穩(wěn)定可靠的自動化控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)；建立保護系統(tǒng)和人性化的智能系統(tǒng)。以大型兩板式注塑機為例，因為首先省去一塊笨重的后模板，包括拉桿、機架在內(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、變頻電機的使用，實現(xiàn)對塑料機械中壓力、速度、轉(zhuǎn)速的多級變換，多級控制；與微機相結(jié)合，能更方便地實現(xiàn)數(shù)字控制和反饋的閉環(huán)控制，極大地提高對溫度、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)機器設計的軟件系統(tǒng)，進行合理的、經(jīng)濟的匹配。

（轉(zhuǎn)載）