趙勇龍

（重慶長麒物資有限公司，重慶400021）

當前合成材料工業(yè)已成為化學工業(yè)的主體，而塑料工業(yè)則是這個主體的核心。同時，石油工業(yè)的發(fā)展，促進了塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)。但伴隨著塑料生產(chǎn)和應(yīng)用的擴大，廢塑料的污染環(huán)境問題亦日益嚴重。我國廢塑料回收利用技術(shù)經(jīng)過了近30年的探索，有一定的進展，回收利用企業(yè)也初具規(guī)模。但技術(shù)的局限性很大，回收方式單一，目前僅在熔融再生利用方法上具備一定的基礎(chǔ)，而在熱分解回收油和氣、回收化工原料、焚燒回收熱能等利用方面，進展較緩慢，可以說才剛剛起步。而且，廢塑料回收利用的加工企業(yè)，絕大部分是小型企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，甚至很多是個體企業(yè)。由于條件所限，普遍存在工藝技術(shù)落后、生產(chǎn)設(shè)備簡陋、工人素質(zhì)不高、產(chǎn)品質(zhì)量低下等現(xiàn)象，直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟效益。同時在高新技術(shù)設(shè)備利用上，大部分引進設(shè)備存在著能耗高等問題，直接增大了運行費用，影響回收利用效益；由于設(shè)備吞吐量大，因回收環(huán)節(jié)原因，造成一些設(shè)備“吃不飽”，處于半開機或停機狀態(tài)，易損件配套跟不上，致使整機性能難于充分發(fā)揮；引進的設(shè)備并不適合國情，因國內(nèi)廢塑料品種、成分等與國外有差異，設(shè)備的運用效果受影響。本文為此具體探討了其中塑料模壓成型工藝的開發(fā)與利用情況。

1 模壓成型工藝簡介

塑料材料模壓成形工藝，在各種成形工藝方法中占有重要地位，主要用于異型制品的成型，因而所用的成型壓力比其他工藝方法要高。由于模壓成型工藝所需設(shè)備簡單，又能對纖維科、碎布、氈料、層壓制品、纏繞制品、編織物等各類材料進行模壓成型，因而被各種規(guī)模的復(fù)合材料生產(chǎn)廠家所普遍采用。本試驗以對廢舊垃圾袋和廢舊地膜的熱壓成型為基礎(chǔ)，為以后利用熱壓成型來處理各種廢塑料提供理論參考。

2 模壓制品質(zhì)量的影響因素

塑料模壓成型工藝的基本過程，是將一定量的經(jīng)過一定預(yù)處理的模壓料放人預(yù)熱的壓模內(nèi)，施加較高的壓力使模壓料充滿模腔，在預(yù)定的溫度條件下，模壓料在模腔內(nèi)逐漸固化，然后將制品從壓模內(nèi)取出，再進行必要的輔助加工即得到最終制品。其制品質(zhì)量的具體影響因素如下所述。

2.1 壓制模具

制品用的模具除應(yīng)保證在工作壓力下的強度、剛度條件外，主要應(yīng)考慮能給制品的各部位、各方向較均勻地加上壓力。一定的拔模斜度既能保證制品順利出模，又能起到側(cè)向加壓的作用。模具設(shè)計盡量使制品整體成型，既可保證制品的強度、剛度，又可減少輔助加工工序和工裝模具數(shù)量。在模具上應(yīng)開有溢流槽使多余的料順利排出。壓模的成型表面應(yīng)至少進行拋光或鍍鉻，表面租糙度最大為0.25 μm，以保證順利脫模。應(yīng)在模具靠近型腔部位，開設(shè)測溫孔。模具本身必要時考慮設(shè)計一定的附件，以保證實現(xiàn)并方便脫模。本試驗所用的壓制模具為抗拉、抗彎模具。

2.2 壓機

壓機的尺寸和噸位，應(yīng)能滿足制品及所選材料、模具結(jié)構(gòu)的要求。壓機的溫度和壓力最好能有手控和自動控制兩種模式；壓機的工作臺或上下加熱板應(yīng)，盡量使工件保持水平以避免樹脂向一側(cè)流聚，加熱板在有效工作范圍內(nèi)，溫度差控制在±5℃左右。

3 壓制工藝過程

在模壓過程中，模壓料中的樹脂將經(jīng)歷粘流、膠凝和固化三個階段，而樹脂分子本身也將由線形分子鏈變成不溶不熔的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。模壓料轉(zhuǎn)化合格制品所需的外部條件，就叫做模壓工藝的模壓工藝參數(shù)。實際生產(chǎn)中常稱為壓制制度，包括溫度制度、壓力制度、脫模及后加工等方面（如圖1所示）。

圖1 塑料材料模壓制品壓制工藝的基本流程

3.1 溫度制度

溫度是模壓料所包含的熱量的量度。熱能的作用，是促進模壓料塑化和樹脂的固化，初期隨著溫度的升高，模壓料從軟固態(tài)逐漸變成粘流態(tài)，溫度達到一定程度后，模壓料的粘度升高，樹脂的固化反應(yīng)開始，最終變成不溶不熔的固態(tài)。從分子的運動來看，溫度升高，樹脂分子獲得的能量增加，樹脂分子的熱運動加劇，引發(fā)劑開始起作用，引發(fā)樹脂分子的固化反應(yīng)。在模壓過程的各個階段所需的熱量是不同的，這就需要控制相應(yīng)的溫度指標，包括裝料溫度、升溫速度、模壓成型溫度、恒溫溫度、降溫溫度和后處理溫度等。

（1）裝料溫度。將模壓料裝入模腔時的溫度叫裝料溫度，由模壓料的品種和制品的質(zhì)量要求而定，同時還應(yīng)考慮到模壓料中溶劑的揮發(fā)溫度、制品的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)效率。

（2）升溫速度。升溫速度指裝料溫度到最高溫度時的升溫速率。對快速壓制工藝來講，裝料溫度就是壓制溫度，不存在升溫速度。而對于普通模壓工藝來講，就需要慎重選擇并控制升溫速度，這一點對壓制厚壁制品時尤其重要。

（3）成型溫度及恒溫。最高溫度是指通過差熱分析測得的樹脂固化反應(yīng)的峰值溫度，實際就是模壓料的成型溫度。在模壓工藝中，成型溫度重要取決于模壓料的品種。在達到成型溫度后，為使樹脂固化完全并消除模壓制品的內(nèi)應(yīng)力，一般應(yīng)在成型溫度下保溫一定時間，這一過程叫恒溫過程。恒溫過程所持續(xù)的時間，主要取決于兩個因素：一是模壓料固化所需的時間；另一個是不穩(wěn)定導(dǎo)熱時間，即加熱元件通過模具向模腔導(dǎo)熱，使模腔中的模壓料的溫度達到成型溫度所需的時間，它與模壓料的品種、加熱裝置、制品結(jié)構(gòu)和尺寸以及環(huán)境溫度有關(guān)。

（4）降溫。在模壓過程恒溫時間結(jié)束后，在保持壓力的情況下開始降溫過程。降溫方式有自然降溫和強制降溫兩種。通常是在模具周圍的預(yù)流孔道中，通入冷水或用風機吹入冷風，來使模具和模壓制品強制降溫。

3.2 壓力制度

壓力制度是指模壓過程中成型壓力的大小、加壓時機和卸壓放氣等三方面的要求。

（1）成型壓力。成型壓力的作用，是克服模壓料在模內(nèi)流動時的內(nèi)摩擦力、模壓料與模腔內(nèi)壁之間的摩擦力，使模壓料充滿模腔，克服模壓料被加熱時揮發(fā)物產(chǎn)生的蒸汽壓力，從而得到結(jié)構(gòu)密實的制品。成型壓力的大小，取決于模壓料的品種、模壓制品的結(jié)構(gòu)和尺寸。

（2）加壓時機。加壓時機，是指裝料后經(jīng)過一段時間，在一定溫度下的加壓操作。合理的加壓時機，是確保制品質(zhì)量的關(guān)鍵性參數(shù)之一。加壓過早，模壓料中樹脂分子的反應(yīng)程度還較低，分子量較小，粘度低，樹脂組分極易流失，從而在制品中產(chǎn)生局部樹脂聚集，而另一部分則樹脂量不足；加壓過遲，樹脂反應(yīng)程度過高，分子量過大而導(dǎo)致粘度過高，模壓料的流動性過差，而不能完全充滿模腔。這兩種情況都導(dǎo)致出現(xiàn)次品。只有合理的加壓時機，才能獲得最佳性能的模壓制品。我們認為最佳加壓時機，應(yīng)在樹脂發(fā)生固化反應(yīng)放出大量氣體前夕。

（3）卸壓放氣。模壓料中均含有一定的揮發(fā)成分。某些模壓料如酚醛型模壓料，在固化反應(yīng)中還會生成一些揮發(fā)性副產(chǎn)物。這些揮發(fā)成分及副產(chǎn)物，在壓制過程中如果不能有效排出，將使制成品產(chǎn)生氣泡、開裂等現(xiàn)象。對一些快速反應(yīng)的模壓料，這一現(xiàn)象將尤其嚴重。因此實際生產(chǎn)中，一般在加壓后需要放氣措施，即加壓后，隨即減壓放氣，再加壓，如此反復(fù)幾次，即可達到排出揮發(fā)成分及副產(chǎn)品的效果。

3.3 脫模

在一個壓制周期結(jié)束后，應(yīng)將已成型的制品從模具中取出，以便進行下一次的模壓操作。脫模時的溫度應(yīng)在60℃以下。溫度太高，所得制品易產(chǎn)生變形、收縮等劣變現(xiàn)象，并導(dǎo)致外觀質(zhì)量下降；溫度太低，將使模壓周期延長，成本上升。

3.4 后加工

模壓制品在脫模后，往往還需要進行一定的后處理過程，才能達到使用要求。其第一道工序，是除去制品的毛刺飛邊，可通過手工或機械打磨的辦法進行，以提高制品的外觀質(zhì)量，此外往往還需要對制品進行必要的機械加工，如進行鉆孔攻絲等。由于復(fù)合材料制品對機械加工十分敏感，應(yīng)盡量避免，如需開孔，可通過在模具中設(shè)置型芯的辦法來解決，攻絲則可通過設(shè)置帶螺紋的型芯或帶內(nèi)螺紋的型環(huán)，直接將螺紋成型在模壓制品上，否則對復(fù)合材料模壓制品加工不當，極易產(chǎn)生“掉碴”現(xiàn)象，導(dǎo)致模壓制品報廢。

4 結(jié)束語

本文只是對廢舊塑料袋的熱壓成型進行了初試，未來的發(fā)展可以嘗試將廢舊地膜換成廢舊垃圾袋與廢舊砂子進行復(fù)合，測試其性能，進一步確定廢舊塑料袋的可置換性。

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