塑料加工性能优化探究

塑料的加工性能是指其树脂转变成制品的易难程度。不同树脂品种的加工性能大不相同，有的树脂很容易加工，而有的树脂则很难加工。在具体选用树脂时，一定要考虑所选树脂的加工性能如何。一般要考虑的内容有：树脂的可加工性、加工成本、加工废料三方面问题。

1.塑料的可加工性

不同树脂品种的可加工性能不同。在选材时，如几种树脂其他性能相近，此时必须考虑其可加工性，应尽可能选用那些易加工的树脂品种。有时不得不选用难加工树脂，要详细考虑其加工特性，以制定正确的加工方法。

一般可将难加工树脂分为如下三类。

（1）易热分解类树脂 是指熔融温度与分解温度接近或熔融温度超过分解温度的一类树脂。具体有PVC、PVDC、CPE、PVF及纤维素等，其中PVC为最典型的代表品种，PVC的熔融温度为170℃，而其热分解温度为140℃，因此PVC树脂在熔融之前就已经分解，难以用熔融的方法加工。

在易分解类树脂的加工中，必须加入增塑剂以降低熔融温度或加入热稳定剂以提高热分解温度，从而使其分解温度在熔融温度以上，差距越大越好。常用的增塑剂有：邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类、磷酸酯类、环氧化合物类等，常用的热稳定剂有：铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类及稀土类等。

另外，POM、TPU、PA等在加工中易发生热氧化降解，常加入抗热氧稳定剂如抗氧剂等。

（2）热固性树脂 包括PF、AF、EP及UP等，其纯树脂的性能不好，而且熔融粘度特别低，几乎成为流体，因此难以用熔融方法加工，属难加工类树脂。

在热固性树脂的加工中，要加入可使大分子交联（又称为固化）的助剂即固化剂（又称为交联剂）以及固化促进剂等。

常用的固化剂有：胺类、酸酐类、咪唑类等，以及硫磺类和过氧化物类。

热固性树脂常用压制方法加工成型。近年来开发出可注塑的PF及AF料，其注塑工艺比较难控制，且需用专用注塑机。因此，除非塑料制品形状特别复杂和精度要求较高，否则尽可能不用注塑方法加工。

（3）高熔融粘度类树脂 包括F4、UHMWPE、PPO及聚苯酯等。这类树脂的共同特点为：在达到熔融温度时，树脂处于熔融状态，但由于其熔融粘度十分高，虽熔融但不流动，具有类似金属的非粘性流动特性。

高熔融粘度类树脂一般采用烧结或冷挤压的方法加工成坯料，再用机械手段加工成具体尺寸的制品。因此，高熔融粘度类树脂难以加工出复杂形状的制品。

如果塑料制品的性能要求不高，可对高熔融粘度类树脂进行共混改性，即在其中混加易加工树脂。例如，在PPO中混入PS等，可使PPO用常规方法加工，但原有性能会下降。

2.塑料的加工成本

塑料的加工成本包括加工设备成本和加工能耗两个方面。其中加工能耗又包括加工前的干燥处理、加工中的加工温度高低、加工时间长短、制品的后处理等。

在具体选材时，对塑料的加工成本主要考虑如下几方面的因素。

（1）在加工设备成本方面

1）要选用设备投资小的塑料加工设备。塑料有很多加工方法，主要有：压延成型、注塑、挤出、中空吹塑、压制、真空吸塑等成型方法。不同塑料加工方法的设备投资大小不同，而且相差往往很大。(www.xing528.com)

在具体选材时，尽可能选用加工设备投资少的成型方法。例如，生产一次性饮水杯，既可注塑也可吸塑成型；从设备投资上考虑，要采用吸塑成型方法加工。又如，同是HDPE面包用周转箱，可用注塑和压制两种方法加工，但压制方法投资小，建议尽可能选用压制方法加工。

2）要选用本生产企业现有的塑料加工设备。利用现有设备，可大大节省设备投资。例如，要生产PVC农用大棚膜，可用压延和挤出吹塑两种方法加工，而本生产企业现有压延设备，则应选用压延法生产PVC膜。虽然挤出吹塑法的投资远少于压延法，但毕竟要增加新的投资。

（2）在加工能耗方面 尽可能选用加工能耗低的加工方法，具体应注意以下几个方面。

1）尽可能选用不需干燥可直接加工的塑料原料。如PE、PP、PVC及F4等塑料原料都不需干燥；而大部分工程塑料和透明性塑料如ABS、POM、PA、PC、PM_- MA、PS、PET、AS及MPPO等都需要干燥，这势必要增加能耗。

2）尽可能选用不需加工后处理的塑料原料。有些刚性分子链聚合物如POM、PS、PC及MPPO等，制品中容易残留内应力，在使用中易产生应力开裂现象。为此，对这些材料要进行加工后处理，以消除残留内应力，这也会引起能耗的增大。

3）尽可能选用加工温度低的塑料原料。塑料的加工温度越低，加工中的能量消耗则越低。在塑料材料中，PC、MPPO等通用工程塑料或特种工程塑料的加工温度高，加工能耗也高，尽可能少选。

4）尽可能选用对加工设备磨损和腐蚀小的塑料原料。以延长设备的使用寿命，降低设备的年折旧成本。

（3）在加工精度方面 不同的塑料加工方法，制成制品的精度不同。注塑的制品精度最高，而真空吸塑成型的制品精度最低，不同成型方法的成型精度由大到小的顺序为：注塑＞挤出＞注吹成型＞挤吹成型＞压制成型＞压延成型＞真空吸塑成型。

在具体选用材料时，要视制品的尺寸精度要求来确定加工方法。

（4）在加工形状方面 不同加工方法加工的制品形状不同。从制品形状复杂程度上看，注塑可制成形状复杂的制品。从制品尺寸大小上看，压延成型、真空吸塑成型、压制成型、缠绕成型可制成大面积的制品；如大型化工储罐及游船等，都可用缠绕成型制成。

3.塑料加工的废料

不同的加工方法，产生的废料比例大小不同；不同的塑料材料，废料的可利用率不同。在具体选用时，应尽可能选用产生废料少的加工方法和废料可重复利用的塑料原料，以最大限度地增加原料利用率。在这方面，具体应注意如下问题。

1）对于透明性塑料制品，其加工废料不能重复使用。因重复使用会影响制品的透明性。

2）对于卫生性要求很高的塑料制品，其加工废料不能重复使用。因重复使用会影响制品的卫生性。

3）对于易分解性树脂，其加工废料不能重复使用。因废料已产生分解，重复使用会影响制品的性能。

4）对于其他品种的塑料材料，其加工废料可多次重复使用，如POM塑料，加工废料可加入30％，并可循环使用10次左右。再如，MPPO塑料，废料可加入20％，可循环使用5次以上。

5）对于不同的加工方法，废料的产生率不同，具体大小顺序如下：真空吸塑成型＞挤出吹塑成型＞注塑＞压延成型＞压制成型＞挤出。

其中，以真空吸塑成型一次性口杯为例，其废料率高达30％。