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挤出技术的创新都围绕着实现更高效、更节能的生产,"汽车轻量化是中国以及中国汽车业的重要发展战略

可口可乐、雀巢、达能、联合利华还有欧莱雅等扎堆加入的“新塑料经济承诺”,竟有望带来550亿美元+500万吨再生塑料大商机!

2018年10月底,总部位于英国的艾伦·麦克阿瑟基金会(Ellen MacArthur Foundation),与联合国环境规划署联合发起“新塑料经济全球承诺书”(以下简称“承诺书”)行动倡议。

当时共有290多家知名企业及关键组织参与承诺书的签署,尝试从源头推动实现更可持续的循环塑料经济。

挤出加工是塑料橡胶工业最为重要的加工技术之一。与注射技术相比,挤出加工具有高效、连续、规模化效益显著的特点。近年来,巿场原料价格高涨,能源成本压力增大以及制品更高功能性需求等都对挤出加工提出了更严格的要求,更精密、更高效、更节能成为挤出技术发展的典型特徵。
中国挤出机供应概况
2006年中国制造的挤出机产量超过25,000台套,是中国塑机出口的主要产品之一。中国从挤出机主机制造到全套生产线供应均有高性价比的全套解决方案。
从主机及其塑料制品区分,中国可以制造的挤出机包括单螺杆挤出机,适合于加工各种材料及各种结构的板、片、膜、丝、棒等产品;平行异向旋转双螺杆挤出机和锥形异向旋转双螺杆挤出机,适于加工温度敏感性材料,如PVC板、管、异型材等;平行同向旋转双螺杆挤出机,适于原料共混、填充、脱挥、改性、造料,增加一定装置如熔体泵,可用于直接成型;适于高填充料生产的磨盘挤出机、往复螺杆挤出机等。
近年来,随着辅助设备与模具技术的不断成熟与发展,挤出生产线渐渐成为中国挤出机巿场的主力。PVC异型材及其后续加工设备、薄膜与管材生产技术与设备、各种线缆包覆技术在中国均有成熟的技术可以提供。
中国已可向国内外巿场提供3-7层的多功能复合膜生产线、3层复合化工包装结构性薄膜生产线、各种农地膜与棚膜生产线和土工膜生产线等挤出吹塑薄膜生产线。此外,各种流延膜与单向、双向拉伸膜生产技术也已发展成熟,并可提供5层复合或宽度超过5米的挤出流延膜生产线。
塑料管材可以满足建筑与巿政工程以塑代钢、以塑代水泥等巿场需求。中国管材生产技术已为全球所注目,可向国内外巿场提供各种实芯管、波纹管、铝塑复合管、聚乙烯交联管、冷热水输送管、各种巿政供排水管、电线电缆护套管、超高分子量管、多孔导管、消音下水管等生产线。
中国挤出机技术创新
近年来,中国常规挤出机及生产线,以优异的性价比逐渐走俏国际巿场。同时,中国在先进挤出技术领域不断创新,开拓出了多种新型挤出产品。
精密挤出技术适应高精加工需要
精密挤出成型可以免去后续加工手段,更好地满足制品应用的需求,同时达到降低材料成本、提高制品质量的目的。如今,满足塑料制品精密直接挤出的需要,多种成熟的技术已经推向巿场,聚合物熔体齿轮泵就是其中一种重要手段。这一技术已经广泛应用于化纤、薄膜、型材、管材、板材、线缆、复合挤出、造粒等生产线。
北京化工大学橡塑机械研究所经过多年对熔体齿轮泵的系统研究,已成功完成塑料熔体齿轮泵的系列开发和研制,现已能够设计制造塑料熔体齿轮泵产品如28/28、56/56、70/70、90/90等,最大出入口压力差可达30MPa,能够满足不同产量的要求,并已在实际中得到应用,取得良好的效果。北京化工大学橡塑机械研究所通过对一体型齿轮泵挤出机进行深入研究,设计开发了115一体型齿轮泵挤出机。
齿轮泵对橡胶行业精密成型同样大有裨益。为了满足国内对橡胶熔体齿轮泵的需求,北京化工大学还与北京航空制造工程研究所、杭州朝阳橡胶有限公司合作,共同研制开发XCP150/100、XCP120/90两种型号橡胶熔体齿轮泵挤出机组。这一机组具有理想的工作特性,保证挤出量与齿轮泵的转速成线性关系,可以实现对产量精确控制,提高产品的尺寸精度。
多层共挤技术成熟发展
多层复合技术利用具有中高阻隔性能的材料与其他包装材料复合,综合阻隔材料的高阻隔性与其他材料的廉价或特殊的力学、热学等其他性能,实现特定的功能需要。共挤出复合薄膜的结构设计逐步要求能系统地达到集功能、技术、成本、环保、安全、二次加工于一体的理想境界,从而实现复合层数最大化的可能性成为供应商追求的技术之一。广东金明塑胶设备有限公司七层复合薄膜共挤吹塑技术可谓中国在这一领域发展的典型。
该七层复合薄膜共挤吹塑机组采用的关键技术包括:两短一长及螺距变化的螺杆塑化挤出系统,工程分析软件对振动诱导塑化装置的优化设计,平面阀加成型模头和斜式阀加成型模头,内冷技术及双风口负压冷却技术,多组分失重式计量喂料,在线薄膜厚度精确控制系统,计算机集中自动控制系统和总线控制技术等。
在层数增多的同时,适应特殊功能的薄膜生产技术也是巿场发展的热点之一。近日,广东仕诚公司设计制造了一条幅宽为3150mm的PP环保木纹膜流延生产线。该生产线产能超过800kg/h.螺杆设计为高速的剪切、混炼,高效率塑化螺杆,客户可以直接使用高填充碳酸钙粉以及无机颜料色粉,从而节约昂贵的原材料成本。整线除了可以生产PP环保木纹膜生产外,还可以灵活地转换生产其它产品,拓宽客户产品种类。在仕诚公司试生产过程中,不但生产出了美观的PP木纹膜,还生产了CPP薄膜、PP文具薄膜及PP文具片材。
创新的三螺杆配混技术
平行同向旋转双螺杆挤出机用于配混造粒生产线,经过最近20余年的高速发展,技术已经相当成熟。另一方面,传统的啮合盘式与往复螺杆式挤出机适应高填充配混的需求,产业化程度不断提升。但是,技术的开发永远没有止境,北京化工大学与华南理工大学分别开发出了各具特色的三螺杆挤出机。
北京化工大学于2000年开始研发三角排列型全啮合三螺杆挤出机,到2005年8月和2005年12月Φ60/20和Φ65/24两种规格的两台工业样机问世,并成功调试和试生产。
与相同螺杆参数的双螺杆挤出机比,三螺杆挤出机的多个啮合区,熔体经受剪切的频率成倍提高,三螺杆挤出机最大剪切速率分布范围较宽,从剪切分散角度而言三螺杆比双螺杆的分散混合能力强;由于物料在三根螺杆上复杂的运动轨迹和空间交换,有利于获得填充物在材料体系里的均匀分布;三螺杆挤出机特有的挤出性能,使其能以相对短的长径比获得良好的塑炼效果,而且整机能耗较低,比能耗0.2-0.25kwh/kg;三根螺杆的交互作用和中心区的独有作用使三螺杆挤出机对高填充工艺有较好的适应性,能够满足高效和连续化生产的要求。
华南理工大学开发的一字排列同向平行三螺杆挤出机,首次将振动力场引入聚合物三螺杆混炼挤出设备实现强化分散。这一设备是全球首次开发的聚合物三螺杆动态混炼挤出设备,首次采用同向平行等直径的三螺杆结构,可以实现在较小的螺杆长径比的条件下,达到双螺杆要在比较大的长径比条件下才能达到的混炼混合效果。
木塑共挤技术受重视 木塑复合共挤是挤出加工业极为关注的一个发展中巿场。
近年来,木塑巿场开始从最初降低成本的概念更多地转向提高木制品的性能与塑料制品的外观。同时,应用领域也从最初以托盘为主要的目标巿场,向建材、家具、装饰、汽车等高档次的应用领域发展。近期业界的两个活动可以让我们更深刻地感受到木塑共挤的火热。
去年10月,中外合资秦川未来塑料机械有限公司举办正式成立庆典。特别值得关注的是,合资方之一的未来公司就是在中国巿场大力推广木塑共挤技术的一个先行者。而秦川机床同样对此次合作寄予厚望,期望在“十一五”末秦川未来的产值可以达到12亿元。相比秦川塑机与未来公司目前的产值而言,无疑是一次巨大的飞跃。这一期望除了显示其对自身技术的自信之外,也是出于对中国未来木塑巿场不断扩大的考虑。
在企业致力开拓这一巿场的同时,国内行业协会同样看好其新一轮的发展前景。2007年3月,中国塑料加工工业协会塑木制品专委会正式成立。而国内挤出设备供应商可以说是组成塑木协会的主力。
国际挤出加工新技术
塑料加工技术的创新涉及到多种不同的方面,包括辅助设备技术、直接挤出技术、高效节能技术等。以下我们列举几家国外供应商将在K2007上展出的挤出新技术。
实现更高产量
德国巴顿菲尔挤出技术公司将在杜塞尔多夫首次展出其新型的高产量挤出机BEX2-135Vplus.这一双螺杆挤出机加工PVC可达到1,000kg/h的高产量,为进一步提高窗型材挤出的产能带来机会。在保持理想的塑化性能的同时,挤出机的加工部件经过了进一步的改良以提高能效。plus同时配置了扭矩为58,000Nm的T1max齿轮箱以及直联的驱动电机。正是由于这些革新,这一挤出机比原来成功的机型在产量上再提高了30%,达到最高产量1,000kg/h.
辛辛那提挤出技术有限公司,将展示其最新型37D长径比的Monos+单螺杆挤出机,比以往又有约40%的产量提高将再次为其客户带来意想不到的惊喜。
创新以实现节能
Brückner为其最新的BOPET生产线开始配套使用双螺杆挤出机作为主挤出设备以实现巨大的成本降低。独特的多间隙MDO拉伸装置可以实现高达400m/min的高速生产。薄膜厚度可达400μm或250μm。
技术融合以实现更新的功能
Davis-Standard和Uth将联合展出一台将90mm冷喂料橡胶挤出机作为roll-ex70齿轮泵挤出机的螺杆式喂料设备。这一首次展示的组合可以实现冷喂料橡胶的精密预成型以用于压缩成型。这一技术充分把Davis-Standard的挤出技术和Uth的齿轮泵技术的优势有机的结合在一起。冷喂料螺杆采用高性能的低剪切设计,而螺筒采用光滑内衬设计以便于维护。
自动变径系统
伊诺艾克斯公司推出的自动变径系统在第一时间里提供了技术上解决管材规格调整的办法。它只需简单地对生产线进行改造就可获得相当的经济效益。系统的核心是一个活性定径套,它可在保持使用原有模头情况下改变管径尺寸和它们的压力等级,可适用于外径为32-400mm的聚烯烃管材。自动变径系统采用模块式结构,可以通过一个控制器动态地或自动地改变管材的规格。系统可以实现在线改变生产规格,所需时间更短,也更方便。
连续换网新方案
随着原材料价格的不断上涨以及回收材料用量的不断增多,聚合物挤出加工过程中的熔体过滤显得越来越重要。Kreyenborg针对这一趋势开发出多种创新的连续换网方案。在换网过程中最容易产生的问题通常是可能产生的压力波动。这些波动或者产生生产质量问题或者甚至使整个生产线停止运转。Kreyenborg根据不同的加工任务、材料以及生产线设计提供不同的换网解决方案。例如,熔体流动换网器K-SWE-4K-75/RS可将料流分为四部分,而且总是有75%的换网面积在工作中,即使换网时也是如此。此外,针对一些敏感材料加工,Kreyenborg也有各自不同的处理方案。
自动检测与修正 Sidel
Equinox自动吹塑成型规整系统,可以在生产过程中系统监督和修正瓶子质量而不需要进行破坏性测试。其通过测试瓶子本身的重量来判断是否出现质量问题。如果检测到任何重量偏离,就会立即重新调整吹塑成型参数而不需要机器停机,从而可以最优化生产效率。这一系统尤其适合轻型瓶,因为其对材料分布的偏离更加敏感。
可以看出,挤出技术的创新都围绕着实现更高效、更节能的生产,这也正印证了挤出技术发展的必然趋势。

上海一家在中国专注于用塑料取代金属实现汽车轻量化的技术联盟的负责人呼吁中国汽车制造商之间加强合作,同时政府应给予更有力的支持这一市场的全面发展。
国际绿色汽车轻量化技术联盟的执行主席、也是中国汽车制造商长安汽车集团研究管理者的曹渡在近期举行的行业论坛上说道,中国企业需要更多地对政府施压,同时加强彼此间的合作,促进知识共享。
他在11月19日-21日在上海召开的中国国际汽车轻量化塑料及创新材料发展论坛上说道:"汽车轻量化是中国以及中国汽车业的重要发展战略。"
但曹表示,政府在复合材料研究上对航空业的扶持要多于汽车业,他还批评汽车业内对资源的共享非常欠缺。
曹在接受美国《塑料新闻》采访时说:"政府并未认识到复合材料在汽车轻量化中发挥的重要作用。"
他补充说,政府出资的机构并未提供这方面的规划与投资详情。
以曹为首的这家技术联盟的成员包括众多跨国树脂供应商,如罗地亚集团、帝斯曼集团和阿科玛公司,此外还有大型的中国汽车制造商,如长安汽车集团和吉利控股集团有限公司。该联盟的发起方是总部位于上海的中国——欧盟化学品制造商协会,为其提供行政管理支持。
曹同时也是长安汽车集团设在重庆的全球研发中心的副总裁。
在本次论坛上,曹呼吁原始设备生产商采取措施鼓励轻量化发展,并建议他们发布有关这一话题的白皮书。
在会议结束时他告诉美国《塑料新闻》说,通过多家企业之间的非正式谈话,现已签约成立一家OEM汽车制造商协委员会,就轻量化项目展开合作和共享知识。
他说,四家国有汽车制造商计划在未来几周里联名向政府提交建议书申请批准成立该委员会。
曹说,例如,通过OEM讨论让大家认识到了,几乎所有与会者都在开发碳纤维增强塑料罩。
他说:"我们讨论了为什么我们不能分享技术难点,或是分享工作量和成就。这样的话将会更好。虽然我们未找出最可行的方法,但我们的讨论内容是根据北美汽车业的经验来展开的。"
他说,新委员会将展开合作并制定未来5年的发展规划,并把工作量分派给不同的OEM.
曹将此次签约称为一个信号,从中该联盟看到了中国OEM更积极的参与。他说,过去几乎没有中国OEM会生产塑料含量较多的样件。
他说:"但今年有所不同。要推动发展,我们必须建立起全面的产业链。好消息是已经有一些生产商与供应商在展开合作了,并且已经取得了一定的成绩。"
他说,尽管中国产和国外产汽车在塑料用量上仍存在差距,许多中国产汽车每辆车的塑料用量要少30-40公斤,但IALTA联盟对未来充满乐观。
他说:"很明显我们是落后的。但我认为我们要弥补差距是相对容易的,而且这也是我们眼下要做的,因为OEM在中国,而他们使用的材料也是在中国采购的。我们应当用过去生产中被我们忽视的塑料复合材料来取代钢材。"
他说:"汽车轻量化是大势所趋。我们必须走上这条路,不然我们就会被远远甩在后面。"
他说,过去五年里中国的汽车产量跃居世界第一,应当把握契机在技术上进一步向前发展。
他说:"不仅政府应扶持汽车轻量化,而且整个汽车业应形成蓬勃的产业链。当我们行动一致时,我们将具有更好的发言权,从而将赢得政府的支持。"

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