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中国塑料挤出技术发展的热点方向

  经历新型挤出机开发的热潮之后,中国塑料挤出技术市场正表现出三个显著的特点:其一,业界对高效、节能技术的关注度日渐高涨,节能高效、高产挤出机成为技术创新的一个重要方向;其二,食品、饮料,以及新能源等工业领域对高性能软包装薄膜的需求持续高涨,推动塑料薄膜多层共挤技术不断推陈出新;其三,中国挤出技术开始在各种配套零部件与辅助设备领域加大研发力度,新技术应用与拓展的步伐加快,推动整体技术水平的迅速提升。

  高效节能技术市场走热

  中国塑料制品行业“十二五”制定的发展战略特别强调“要遵循绿色发展、低碳发展、循环发展、创新发展的发展战略”,塑料加工业的可持续发展离不开塑料加工技术的绿色化发展。正因如此,积极开发高效节能技术已成为挤出业界抢占市场先机的重要举措。

  在CHINAPLAS2011上,南京波利玛展出的CTE-SC同向平行双螺杆挤出机,采用自主研发的高扭矩、高转速齿轮箱,扭矩提升50%以上,转速也提高一倍,使得CTE-SC产能比原来提高2-3倍。该挤出机并可提供多种喂料及切粒方式,满足多种作业的工艺要求,可应用于UMHWPE纤维、BOPET薄膜、XLPE、TPU、PET打包带、WPC型材等以及常规配混造粒。公司宋兆宁总经理介绍,波利玛已完成了25-133mm的高扭矩双螺杆挤出机系列化推广,并预期2012年在上海的CHINAPLAS展会期间展出超高扭矩(11.3)新设备。

  南京科亚在2011年推出新一代AK、HK、SK三个系列成套同向双螺杆挤出机组,AK-Y、HK-Y、SK-Y三个系列双阶挤出机组,WF系列脉动式单螺杆混炼挤出机组,及MD系列连续混炼机。科亚推出的双螺杆挤出机突出的特点是高转速、高扭矩和大产出。据介绍,单机产量比市场一般机器高出20~30%,最高转速可达900r/min。

  挤出加工技术应用广泛,各种建筑与市政设施用管道是挤出加工的重要应用市场之一。

  近年来国内双螺杆挤出机供应商已逐渐向更广阔的领域拓展。笔者从南京越升了解到,越升新近研发成功的BOPET挤出设备,产量可达1-1.5吨/小时,相对于中国国内的单螺杆挤出机,生产等量产品可节能35%。越升公司副总经理张海军介绍说,这款设备将会在2012年上海中国国际橡塑展CHINAPLAS2012隆重推出。

  此外值得一提的是,越升近几年在各种节能设备上有许多收获。如,采用PET免除湿干燥挤出机,节省了结晶、干燥装置,降低了设备成本和能耗。采用结晶干燥挤出技术路线的能耗是0.5kwh/kg,而采用免干燥挤出机能耗为0.3kwh/kg,节能效果显著。

  张海军认为,传统的需要在加工前进行预干燥的技术由于其本身的缺陷必将慢慢退出主流,而无需干燥的PET加工技术由于解决了能耗问题,同时具有很好的灵活性并能促进生产率的有效提高必将成为PET的主流加工方式。

  免除湿干燥PET生产线也是天津恒瑞近年来推广的重点。最近,该公司更向市场推出采用抽真空排气方式的新产品,恒瑞目前正在对相关的设备进行调试。

  广东达诚研发的节能、高效和高产的双螺杆挤出片材机,适用于PET、PLA片材和二次料的生产,同样可减少预结晶干燥所需的能耗,具有高产量、低能耗、优塑化的特点。

  事实上,各种各样的节能新技术已经应用于挤出技术的方方面面,从挤出机本身的螺杆结构改进,到新型驱动电机的应用,以至各种新型加热技术的应用,都在推动挤出技术向着更加高效节能、高产的方向发展。

  多层共挤薄膜技术实现更优异的包装功能

  随着人们对食品饮料包装安全性的重视程度日益提升,以及新能源工业蓬勃发展带动对太阳能封装膜的旺盛需求,高性能薄膜包装材料市场最近几年一直保持超高速发展的态势,与此同时,各种薄膜共挤技术成为塑料加工市场关注度最高的技术之一。

  昆信机械集团目前的主要产品为三层薄膜共挤生产线,公司柯季铨在接受

  记者采访时表示,基于多层共挤成型设备的发展趋势和客户对多层薄膜及功能膜不断增大的需求,昆信已在2010年下半年开始研发五层薄膜挤出生产线。

  海精科公司通过产学研联盟研发了具有流延、压花、多层共挤的功能性热熔胶膜生产线,主要针对航空航天、电子、液晶显示器、包装、新能源等应用领域。目前已经成功开发出五层共挤的PE+EVA热熔胶膜生产线,并不断向宽幅化发展。

  新乐华宝机械公司推出的高速五层共挤PE保鲜膜生产线,采用三台新乐华宝高性能单螺杆挤出机,挤出机配备高扭矩齿轮箱,经过优化设计的螺杆和机筒可保证均质的熔体以及稳定的挤出量。除挤出部分之外,完美匹配的下游设备对保证高速高质量挤出PE保鲜膜同样非常重要。新乐华宝专门开发的全自动高速三轴式收卷系统,三轴不停顿无隙换卷,产品换卷前后张力始终恒定如一,保证产品良好的外观,收卷最高速度设计350m/min,自动穿纸管和卸卷系统保证高效率的运转。

  佛山捷勒塑料设备有限公司推出的七层共挤高阻隔吹塑薄膜生产线,已顺利通过国内高阻隔吹塑薄膜龙头企业的验收,投入商业运营。该装备可用于生产高品质的对称结构高阻隔薄膜,如m-PE/Tie/PA/EVOH/PA/Tie/m-PE或非对称结构的高阻隔薄膜,如PA/Tie/PE/Tie/PA/Tie/m-PE。整套系统可以方便地在线更换薄膜层结构,使薄膜膜制品的成本更低,阻隔性能更优越。

  该条7层共挤吹膜生产线配备七台GET-60-30S光滑机筒挤出机、GET-500-7低模体螺旋芯棒七层共挤模头、带116个控制区的自动膜厚控制风环、瑞士KUNDIG公司的阻隔膜专用测厚仪、IBC(膜泡内冷)控制、自动称重系统、水平旋转上牵引和两台背靠背式中心表面收卷机,一台19寸英特尔双核彩色触摸屏平板电脑控制系统实现全线的自动控制。该设备用于生产膜厚范围25μm到200μm,厚度偏差范围小于等于±3%,幅宽最大1800mm的薄膜,产量可达400公斤/小时。

  近年来,捷勒在挤出新技术上收获颇丰,如:采用高扭矩直驱电机和高效的机筒加热系统技术。其采用的模块化翼型铜铝合金散热片和翼型陶瓷加热圈组合,加热效率可达7W/cm2,使螺杆和机筒可快速升温和降温,该技术应用于挤出系统中,单位产品的能耗降低20%左右。

  捷勒公司总经理彭坚强调,中国挤出设备想要提高在国际市场的竞争力,必须从设计上创新,品质上提高,同时在外观上也要改善,这样中国挤出设备才能在国际市场取得一席之地。

  塑木应用迅速发展,其挤出加工成型技术效率近年来不断提升。

  新技术助力中国挤出业竞争力提升

  从挤出机传动系统,到螺杆、机筒、模头的设计与改进,再到加热、冷却技术的创新,以至全新成型方案的提出等,中国挤出技术供应商正在从加工技术的方方面面追赶国际先进水平。

  采用无齿轮直驱电机既可以实现显著的节能效果,同时又可以节省设备占用空间,这一技术在国内挤出业的应用正越来越成熟。

  大连橡塑机械有限公司原总经理刘梦华在接受本刊采访时表示,针对挤出机本身的改造已经越来越少,公司最重要的挤出技术改进聚焦于两个方面:采用直驱电机,在挤出辅助与配套设备技术领域实现更高效率的改进。刘梦华特别介绍说,公司推出的双向拉伸系统已有多套出口日本市场。

  开发新型减速系统也是近年来国内挤出业者提高设备性能的一个重要关注点。南京创博公司黄晓彬介绍,创博最近推出全新的传动箱设计,打破了沿用十几年的设计风格,并且正在就该设计申请专利。“新的传动箱具有更大的安全系数,并且能轻松实现普通扭矩和高扭矩之间的互换。”黄晓彬介绍,“此外,创博正着力推出CM系列连续密炼机新机型,并采用该设备针对一些特殊的应用做了许多实验,效果良好。”创博公司认为,连续密炼机未来几年会有很大的发展,因而在这一领域投入了很大的精力和资源。

  改进挤出系统的加热冷却效果也是提高挤出系统设备性能与效率的一个重要途径。

  宁波康润机械有限公司通过在挤出生产线的不同领域实现合理的冷却系统设计,成功开发出新型大口径PE管材超强冷却技术挤出生产线。宁波康润机械有限公司设计的HDPE挤出生产线采用真空定径法,将6m或12m长的真空定径水箱分融成几个真空冷却室,以满足各个冷却阶段对真空度的不同要求。为了克服挤出管坯与定径筒间的磨擦阻力和熔体粘附在定径筒上,保证管材表面外观良好,定径筒前端采用水环冷却和水膜式冷却润滑结构,将水流当润滑介质,保证在一定长度的定径筒内管材得到均匀的冷却与润滑,同时在箱体内加装几道定径环,以弥补修复管材的椭圆度。生产线采用公司自己发明的超强内部冷却技术,实现优异的冷却效果。

  挤出模具技术同样是提升挤出生产线整体效率不可忽视的方面。北京长城牡丹模具推出的新型模具技术,采用定型套技术,能够达到更好的冷却效果,同时设计了专门的异型水孔,对型材关键尺寸的保证很有帮助。

  针对各种高性能包装的需求,多层复合薄膜包装市场迅速发展。

  精诚模具作为中国流延膜模头的专业生产厂家,配套上海格莱纳公司进口的兰精设备,研制出七层共挤分配器,实现了与国际先进技术的同步。

  精诚的专利成果“在线自动控制”装置,与模唇温控系统红外线、β射线、X射线的相互配合作用下,经测厚仪自动横向往返准确检测后反馈数据,采用特殊的热膨胀螺栓对模唇的开口厚薄进行自动微调,从而快速有效的达到控制产品的精度。在每分钟20多次的扫描频率中,能够非常准确的动态显示制品的厚度尺寸。

  在微层复合技术领域,国内供应商与研发机构均有最新进展。2009年初,精诚成功研制出“微层共挤复合”技术,实现了复合倍数的层数叠加,制品可达到更强的柔韧性和相当效果的色彩光度。据浙江义乌用户反馈,2010年订购的两套超过130层共挤复合彩虹膜产品很好地满足了终端生产要求。

  北京化工大学杨卫民教授开发的纳米叠层复合挤出技术可生产尺度达到纳米级的微层材料。与国内外已有技术相比,该技术提供的流道平顺性提高,流程路径缩短,相应压力损失大幅度减小,不仅可获得更薄的微层厚度,而且橡胶类高粘度材料也可以采用。目前已经研制成功的“一分为四”的塑料层叠器在四节以内串联试验中取得了满意的叠层复合挤出效果。

  随着中国制造业技术水平的整体提升,以及中国挤出应用市场的全面发展,中国挤出设备技术供应商在国内外市场已经赢得了自己的一席之地。但我们不能不看到,中国挤出业依然面对着高附加值设备大量进口的状况。

  据中国海关统计,2011年前三季度,中国累计出口塑料造粒机2255台,金额3976万美元,其他挤出机约4157台,金额1.52亿美元,而前三季度,中国累计进口塑料造粒机244台,金额1.31亿美元,其他挤出机约2844台,金额3.1亿美元。挤出机出口与进口之间巨大的单位产品价差实际上也为我们明确指出了中国挤出业研发与发展的重要方向——大力开发高水平、高档次的高附加值技术。

  尽管中国塑料挤出设备技术近年来得到迅速发展,国际竞争力也明显提升,但是,如何提高设备附加值,如何实现中国造挤出设备“优质优价”,依然是中国挤出业面对的最大挑战。

 

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