计算机及其应用技术的迅速发展,是当代人类进步的重要标志,计算机已普及到各个工业领域,为各个工业部门的发展起了巨大的推动作用。塑料制品生产行业应用计算机始于70年代,在短短的20多年中,计算机的应用面迅速扩大,应用深度不断增加,推动着塑料制品生产行业朝着自动化、精密化、高效化、人工智能化的方向发展。
目前塑料制品加工中应用计算机主要有以下6个方面:
(1)成型理论的研究:如对固体输送、固体熔融、熔体输送三大挤出理论的研究,推出了双螺纹螺旋屏障型的混炼螺杆和带轴向槽屏障型的混炼螺杆。
(2)模具设计和制造:如对电视机壳模具的计算机辅助设计(CAD)和辅助制造(CAM),降低了摸具成本,减少了制品的缺陷。
(3)成型设备的控制:如对注射机的阻序控制和自适应控制,提高了注射机的自动化水平和可靠性。
(4)塑料制品成型工艺和制品性能检验:如对熔融指数仪和电子拉力机的计算机控制,提高和增加了仪器的控制精度和功能。
(5)成型物料的配方研究:如对聚氯乙烯管材和酚醛热固性模塑料的配方设计,减少了试验次数。
(6)生产过程的全面质量管理.如对成型用塑料的数据库选用,生产过程中的统计资料分析,塑料配包的综合应用.都有效地使生产过程朝着全面质量均一化的目标发展。
据北京塑联塑料了解:在塑料成型加工中广泛应用计算机,能显著地改善塑料制品的质量和精度,提高生产设备的自动化水平和可靠性,增加产量,减轻劳动强度,提高生产效率,降低成本,使塑料成型加工由经验化朝着人工智能化的方向发展。
三、创新时期
从20世纪50年代中期开始,由于出现了如聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、聚砜、聚酰亚胺、环氧树脂、不饱和聚酯和聚氨醮等一大批高性能的塑料,而这些新塑料品种的成型工艺性又各具特色,这就要求有适合它们的成型加工技术将其高效而经济地制造为产品,加之各种尖端技术的发展对塑料制晶的性能、性能重现性和尺寸精度等提出了更高的要求,这二者都促使塑料成型加工技术向更高的阶段发展。电子计算机和各种自动化控制仪表的普及,塑料成型设备的设计和制造技术不断取得新成果,以及塑料成型加工理论研究的新进展,则为塑料成型加工技术的提高创新提供了条件。
1956年出现的移动螺杆式注射机,以及同时问世的双螺杆挤出机,使热敏性和高熔体粘度的热塑性与热塑性塑料,都能采用高效的成型技术生产优质的制品。这一时期出现的反应注塑技术,使聚氯酯、环氧树脂和不饱和聚酯的液态单体或低聚物的聚合与成型能在同一生产线上一次完成;而滚塑技术的采用,使特大型塑料中空容器的成型成为可能。往复螺杆式注塑、反应注塑和滚塑等一批塑料独有的制品生产技术的出现.标志着塑料成型加工已从以改造各种移植技术为主的时期,转变到开发更能发挥塑料成型工艺性新成型加工技术的时期。
在这一时时期成型加工技术的发展,也促使高效成型技术的制品生产过程从机械化和自动化,进一步向着连续化、程序化和自适控制的方向发展。
进入创新时期的塑料加工技术与前一时期相比,在可成型加工塑料材料的范围、可成型加工制品的范围和制品质量控制等方面均有重大突破。采用创新的成型技术,不仅使以往难以成型的热敏性和高熔体粘度的她料可方便地成型为制品,而且也使以往较少采用的长纤维增强塑料、片状馍型料和团状模塑料也可大量用作高效成型技术的原材料。重量超过100kg的汽车外壳和船体、容积超过50000L的特大容器、幅宽大于30 m的薄膜和宽度大于2m的板材,以及重量仅几十毫克的微型齿轮与微型轴承和厚度仅几微米的超薄薄膜,在成型加工技术进入创新明后都已经成为塑料制品家族中的成员。电子计算机在塑料成型加工中的推广应用.不仅可对成型设备进行程序控制以实现制品成型过程的全自动化;而且通过发挥电子计算饥的监控、反馈和自动训节功能.可使一些塑料制品的成型过程实现自适控制,这对提高塑料制船生产效率、降低制品的不合格率和保证同一批制品的质量指标接近相同等方面,均起重要作用。
二、改造时期
从20世纪20年代开始,由于大量型料新品种的相继问世,机械加工工业已能为塑料制品生产部门提供多种专用成型设备,塑料成型加工理论研究已取得重大进展,塑料制品从传统材料产品的代用品逐渐成为一些工业部门不可缺少的零、部件。这一切都促使塑料成型加工部门,从以移植为主转变为以改造已有成型加工技术和传统材料成型技术为主。
1936年制成的塑料专用电加热单螺杆挤出机,是塑料成型加工技术进入改造时期的第一项重大成就。塑料单螺杆挤出机的应用,使热塑性塑料各种型材(棒、管、膜、片、板和各种异型材等)的高效连续化生产成为可能。带预塑料筒注射机的问市,有可能将原来的塑化与注射不分的简单柱塞式注塑技术,改造成先将固体塑料塑化为熔体后再注射的预塑化注塑技术;这不仅提高了注塑制品的生产效率,而且也使注塑制品的质量明显提高。其它,如将金属的粉末冶金技术改造为可成型聚四氟乙烯等雄熔塑料的冷压烧结成型技术,将金属的压铸技术改造为适合热塑性模塑料成型的“传递模塑”技术,将搪瓷制品的传统生产技术改造成适合糊塑料成型的“涂凝模塑”技术等,都是这一时期塑料制品生产部门改造传统材料成型加工技术,以满足塑料成型加工需要所取得的重要成果。
塑料加工技术进入改造时期后.与前一时期相比出现了一些明显的新特点:其一是塑料的成型加工技术更加多样化,从前一时期仅有的几种技术发展到数十种技术,借助这几十种技术可将粉状、粒状、纤维状、碎屑状、糊状和溶液状的各种塑料原材料制成多种多样形状与结构的制品,如带有金属嵌件的模制品、中空的软制品和用织物增强的层压制品等;其二是塑料制品的质量普遍改善和生产效率明显提高,成型过程的监测控制和机械化与自动化的生产已经实现,全机械化的塑料制品自动生产线也已出现;其三是由于这一时期新开发的塑料品种主要是热塑性塑料,加之热塑性塑料有远比热固性塑料良好的成型工艺性,因此,这一时期塑料成型加工技术的发展,从以成型热固性塑料的技术为重点转变到以成型热塑性塑料的技术为主。目前塑料制品生产部门广泛采用的注塑、挤塑、压延和中空吹塑等成型技术.都是在这一时期迅速发展起来的。
一、移植时期
19世纪70年代,随着硝化纤维素和酚醛塑料的出现,到20世纪初醋酸纤维素和脲醛塑料的相继问世,将这些新兴材料用有效的技术制造成有直接使用价值的物品,就成为塑料工业当时亟待解决的问题。
由于当时既没有成型塑料的专用设备,也缺乏对塑料成型工艺性的深刻了解,因而很自然地从已问世的几种塑料与某些传统材料在工艺性上有若干相似之处出发,通过移值这些传统材料的成型技术并利用它们的成型设备,或对这些成型技术和设备稍加改进,就将其直接用于制造塑料的生活用品和工业零件。
在这一时期,从酚醛树脂与铸铁等金属材料在加热到熔点以上时都具有良好流动性这一相似之处出发,借鉴金属的铸造技术成型电绝缘用的酚醛树脂铸塑体,从而产生了早期的塑料“浇铸”技术。从酚醛塑料和脲醛塑料与橡胶一样,都能在加热和加压条件下转变成不溶不熔固体物这一相似处出发,将橡胶的压制成型技术移植到塑料制品生产部门,从而产生了现在称作“压缩模塑”的塑料成型技术。此外,热塑性塑料的中空吹塑技术,是从玻璃制品工业的吹瓶技术移植而来;塑料的压延成型技术,是从橡胶工业和造纸工业的辊筒加工技术得到启发;最初的柱塞式注塑,可追溯到金属的压力铸造技术;而现在成为塑料二次成型技术中发展最快的片材热成型技术,显然与金属的钣金加工有密切关系。
处于移植时期的塑料制品加工成型技术,由于各方面条件的限制,塑料容易成型加工这一突出特性尚未得到充分发挥,因而这一时期用移植技术制造的塑料制品性能较差,只能成型加工形状与结构简单的制品.而且制品的生产效率也比较低。这段时问虽然已经出现了几种改性纤维素类热塑性塑料,但其使用性远不如酚醛和脲醛等热固性塑料料,从而使压缩模塑等特别适合成型热固性塑料的制品生产技术,在这一时期受到人们的更大重视。