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    Chinaplas? 2015塑料工程綠塑創新的現狀及展望(一)

    [ 寧波市塑料機械行業協會 ] 發表于 2015-10-14 00:00:00 瀏覽量:0

    摘要:研究了Chinaplas® 2015國際橡塑展展示的綠塑創新的新成果,展望了塑料工程有關環節綠塑創新的科學發展的特點、要點及方向,指出沿著習近平總書記指出的“創新、創新、再創新”的方向發展,一定能創新出綠色化塑料工程的“強國夢”。

    關鍵詞:Chinaplas®;塑料工程;綠色化;創新;現狀;展望

     

    前言


    綠色化塑料工程已得到世界的共識。Chinaplas® 2015國際橡塑展以綠塑創新?構建永恒作為主題,展示了基于環境優先方針的綠色化塑料工程“資源節約、污染控制、生態保護”等方面綠塑創新的新成果,展示了企業在激烈的競爭中持續綠塑創新理念驅動塑料工程“創新、創新、再創新”健康發展的新氣象本文初步研究了Chinaplas® 2015國際橡塑展展示的綠塑創新的成果,探討并突出了塑料工程及有關環節綠塑創新的科學發展的特點、要點及方向, 指出國內塑料工程綠塑創新與國際先進水平相比,存在相當大的差距,沿著習近平總書記指出的“創新、創新、再創新”的方向發展,一定能創新出綠色化塑料工程的“強國夢”。

    成型加工設備結構調整的綠塑創新的現狀及展望

    成型加工設備結構調整的綠色創新基于生態環境保護原則向綠色低碳、數字化、專業化、差異化、多樣化、智能化柔性化、智慧化、集成化、協同化、敏捷化、綠色化、服務化高技術含量的低碳循環方向發展

    我國是塑料機械制造大國、出口大國,同時也是進口大國,長期來貿易處于逆差。出口是附加值低的低端設備,進口是附加值高的高端設備,也可以說,出口是鋼鐵,進口是技術。中國雖是注塑機數量的制造大國,但其發展很不令人滿意,產量占到世界的2/3,但產值僅占世界的世界1/6~1/7的份額。2014年,注塑機進口7380臺,同比增長29.2%,進口金額7.4多億美元,同比增長9.4%,進口平均單價為出口平均單價的2.5倍,塑機之都的寧波注塑機的出口平均單價的維持在2013年水平,也僅為進口平均單價的57.4%。體現綠色技術的功能化類注塑機的進展更是令人擔憂,進口平均單價為出口平均單價的5.6倍。這種狀況,說明“新常態成型加工設備模仿型排浪式消費階段基本結束,綠塑創新的個性化、差異化、功能化、專用化的高端塑料機械的消費漸成主流。從市場競爭特點看,過去主要是數量擴張和價格競爭,現在正逐步轉向質量技術型、性能高端化、功能多樣化為主的技術競爭。

    成型加工設備結構調整,歐、日的塑機制造商始終走在前面,引領世界塑機的前進。近年來,注塑機專業制造企業Engel公司積極主動與全球各領域中的領導者建立合作根據客戶的個性需求量身定制綠色解決方案在汽車行業積極為實現汽車輕量化、清潔化的制造服務,成為全球三分之二的汽車行業供應商信賴的合作伙伴,成長快速,效益顯著,2012/2013年度銷售總值9.5億美元(約和59億人民幣),2013/2014年的度銷售額達到12.56億美元(約合78億人民幣),超過以注塑機制造為主的海天公司2014年度75億的銷售總值。具有40多年發展歷史的臺灣富強鑫精密工業機械股份有限公司,發揮產品開發和制造的優勢,多年來一致專注設備的高度定制化,為用戶提供功能專用化的注塑機,2001年起即成立專案室及企劃小組,研發醫療制品注射專用機、專用控制系統。

    高速高效低能耗成為成型加工設備性能綠塑創新的重點,實現為用戶降低生產成本,減少加工的碳排放。巴頓菲爾辛辛那提公司推出最大口徑400mm LeanEX擠出生產線,展示最新的節約原料和能源的管材、型材擠出設備LeanEX生產線提供高品質和高產量以及卓越的性能,極低的能耗和更長壽命。最近向國內市場推出的solEX系列單螺桿擠出機和twinEX系列雙螺桿擠出機與國產擠出機相比,在PE管材生產中可以節約3%原料,每生產1噸PE管材,平均節約200度電能。Chinaplas2015展會上,作為眾多產品中的一部分,巴頓菲爾辛辛那提將展出最新的solEX 60-40-C擠出機和twinEX93-28-C擠出機。其應用范圍涵蓋了PB,PVC和PE,PEXa管材擠出和共擠擠出,最大口徑為2.6米。配備高速擠出機和多點觸控壓輥的創新片材擠出生產線每小時產量高達1.4噸產量取代了4到6條老式國產生產線,可以用于生產厚度從350到2,500微米的片材從而節省空間和運營成本。科倍隆公司的新一代STS 雙螺桿擠出機首次公開亮相于Chinaplas 2015。新的STS Mc11 系列比扭矩從10提高到11.3 Nm/cm³最大螺桿轉速從800提升至900 rpm擠出機產量提高最高達27%,同時由于物料在筒體內填充率的提高,降低了熔體溫度,從而提高了最終產品的品質。

    配套件企業發揮自己技術優勢,綠塑創新高性能、高性價比的配套件,為主機廠綠塑創新提供發展動力。南京科亞化工成套裝備有限公司自主研發的HK73雙螺桿擠出機采用高扭矩齒輪箱設計,螺桿轉速為900rpm,主電機動力配置可達到355kW,產能可比科亞裝備標準AK系列設備提高約50-80%,同時降低30%能耗HK系列雙螺桿擠出機采用了和AK,SK系列設備通用的加工段零部件,不僅方便用戶在升級設備中減少備件庫存和初始投資,最重要的是保證了工藝性一致,可以方便用戶在科亞裝備不同級別設備之間的生產轉換。

    企業堅持綠塑創新,對市場隨時保持敏銳的嗅覺,并作出前瞻性的綠色化的判斷,并具備持續的綠色創新能力,及時調整產品結構,才能在激烈的競爭中永遠保持青春活力。膠片是既耗費不可再生資源,又帶來回收處理及環境污染,必將被綠色化新技術所替代。擁有131年歷史的柯達曾經占據全球2/3的膠片市場, 在1957率先發明出資源節約型的數碼影像技術,但因擔心數碼影像技術對傳統的膠片市場造成不利影響而將之“雪藏”,并固守傳統的膠片市場,成為綠塑化數碼影像技術發展的胖腳石,結果于2012年走到破產的沒落境地。這一事實說明,誰阻擋綠塑創新,必將遭市場淘汰。

    成型加工設備結機構/結構綠塑創新研發要點:1)創新機構,實現資源節約化、能效高效化、運行高速精密清潔化,最大限度提高生態環境保護的性能;2)成型多能化、功能化,最大限度拓展成型加工能力的效率;3)結構模塊化,減少主體的制造量,達到鋼材資源利用的最小化、減少碳排放;

    4)加工綠色化,大力開發低污染、低能耗、無公害的加工工藝,最大限度地利用原材料,減少制造過程中污染物的排放,有害排放物降到最低;5)零件壽命最大化,減少零件報廢給生態環境帶來的污染。

    成型加工設備綠色清潔技術的綠塑創新研發要點:1)微觀污染控制。微觀污染是影響人類健康環境的主要生態環境因素。微觀污染包括:熱污染、靜電污染、潤滑污染、空氣微粒污染、磨損污染、表面銹蝕污染;2)全方位解決方案。從控制局污染向整機、周邊區域聯防聯控轉變,從單純防治一次污染物向既防治一次污染物又防治二次污染物轉變,從單獨控制個別污染物向多種污染物協同控制轉變。全方位解決方案重點在方案確定過程的污染防治,而不是等污染產生后,再研究污染治理措施;3)清潔度分類等級。注塑機清潔生產技術設計就是把設備在成型加工過程中對環境的污染及交叉污染降到不斷發展的清潔度標準上,根據設備成型加工的不同對象的清潔度要求要求,采用不同的清潔度標準;4)清潔度環境質量監測技術。

    塑料原料工程的綠塑創新的現狀及展望

    綠色化循環經濟的發展,對塑料原料賦予新的含義,塑料原料的研發不但首先必須達到無毒無害安全健康的標準,而且需符合生態健康、節能降耗的可持續發展的綠色化技術。資源短缺的今天,對回收利用也賦予了更高的要求,不但要求利用率高,而且要達到資源的再生循環應用。

    傳統塑料原料正在向環保、高性能等方面尋求突破,并推動了多個行業轉型升級,顛覆了人們以往對塑料難降解、高污染的印象,在電子信息、生物醫學、節能減排、環境保護及智能交通等方興未艾的新領域,都將對功能性、輕量化、微型化、綠色化的新材料產生需求;針對這種情況,塑料在各領域的推廣加快,綠色低碳環保成為了行業發展趨勢。新材料技術與納米技術、生物技術、信息技術相互融合,結構功能一體化、功能材料智能化趨勢明顯,低碳、綠色、可再生循環等環境友好特性倍受關注。

    塑料原料生產環保化是塑料工程綠塑創新的第一環節,綠色化塑料工程的標志。朗盛將首次采用經過優化的彭尼曼工藝,其中改進后的水處理與廢氣凈化工藝將確保高度的環境兼容性。生產流程的優化還將大大減少氮氧化物的生成量。通過高效的后續處理,生產排放的溫室氣體一氧化二氮將完全轉化為天然物質氮氣、水和氧氣。Colortherm®氧化鐵顏料不但節約成本,而且還具有很好的耐光性和耐候性,色度也不會隨著草皮的使用時間而下降。這些產品具備很高的熱穩定性,它們可以加熱到高達260℃,而且在彩色聚丙烯纖維擠出時不會產生不良的影響。Colortherm®氧化鐵顏料可以應用于木塑復合材料領域,為這些材料提供豐富色彩,例如:Colortherm®黑色 318,Colortherm®紅色110M以及Colortherm®綠色GN-M。這些產品具有良好的分散性,即使在短停留時間和相對較低的剪切力的情況下。這三款產品在塑化過程中能迅速分散達到其最終的著色力。

    原料供應商與用戶結成產業聯盟,針對性開發高性能塑料原料。杜邦公司大力發展塑料原料的綠色化技術創新,與客戶展開合作推動增長,同時大力開發綠色化新產品,幫助滿足服務地區隨著綠色化社會工業化發展以及商品供應模式升級而產生的新興需求。Elvaloy無鄰苯二甲酸鹽PVC增塑劑,可以抵抗遷移,且可耐受長期的風吹雨打,產品壽命可長達10年或以上。Surlyn樹脂作為表面薄膜被用于玻纖增強塑料管中,其首個應用是反滲透領域,有助于清潔和節能。

    原料供應商主動式服務于塑料工程,制定和實施全套解決方案,推廣綠色創新的新材料。美利肯公司創新添加劑產品為樹脂制造商及其客戶帶來了一系列優勢,使他們僅需憑借一個解決方案即可實現多方面的競爭目標。從節省能源、縮短加工時間,到提高性能、美化產品外觀,我們通過‘一站式’的解決方案,幫助客戶更高效地制造出差異化的產品,同時也提升了產品的環保性。MilladNX8000透明劑能將聚丙烯的加工溫度降低至190-200℃,最多可比傳統透明劑的工作溫度低40℃。較低的加工環境可以平均減少10%的電能消耗,MilladNX8000透明劑賦予了聚丙烯更出色的光學性能,使其能與PETPS等高透明度的聚合物相媲美。使易于回收的聚乙烯(PE)材料在包裝領域得到更廣泛的應用的Hyperform®HPN成核劑,通過提高聚丙烯和聚乙烯的結晶溫度,縮短零件的脫模時間,因而使生產效率提高10-20%HyperformHPN聚丙烯成核劑則能保證零部件的加工均勻性,從而實現優異的尺寸穩定性,提高物理性能,減少零件的翹曲和收縮情況。HyperformHPN成核劑還可以提高HDPE樹脂抗濕性和抗氧化性,使用該項技術制成的標準藥瓶可以延長藥品的保存期限。美利肯企業管理(上海)有限公司憑借新一代的透明劑、成核劑和增強劑系列,改善聚烯烴樹脂的外觀和材料性能,幫助客戶生產出差異化的產品,實現業務發展和和環境目標。

    原料供應商積極開發特定領域的功能化綠塑創新原料,提高服務領域的綠色創新科學發展水平。荷蘭皇家帝斯曼集團在汽車領域中,著重展出了新一代Diablo耐高溫聚酰胺,因為汽車市場更多地使用渦輪增壓器和超級增壓器,從而也需要更高端的輕量化和耐高溫材料。Stanyl Diablo HDT2700能耐受230攝氏度高溫下的連續使用,而Akulon Diablo HDT2500可耐受220攝氏度下的連續使用。可再生原料制成的帝斯曼高性能EcoPaXX聚酰胺410可以取代以甲烷或氫氣為燃料的兩輪或四輪汽車的復合儲氣罐熱固性樹脂外殼帝斯曼在電子電氣領域的其他方面,走在無鹵阻燃高性能聚酰胺研發的前沿,為塑殼斷路器(MCCBs)中的強化玻璃熱固性復合材料研制出了一種更高效、更經濟、更環保的替代材料

    稱作綠色塑料”的生物基高分子材料以可再生資源為主要原料,在減少塑料行業對石油化工產品消耗的同時,也減少了石油基原料生產過程中對環境的污染,是實現“節能減排”、發展“低碳經濟”的重要手段之一,具有重要的實際價值和廣闊的發展空間。生物基塑料實現結構件的應用,提高了應用對象的資源循環利用的綠色化科技含量。汽車配件供應商佛吉亞(Faurecia SA)在歐洲生產一種麻和聚丙烯結合的注塑生物復合材料,生產出更薄壁但結構能力不變的零部件。同時,該公司還在開發一種全天然復合材料,將天然纖維和一種植物基樹脂結合在一起。這兩項開發都是為了幫助汽車業減重和規避傳統材料的價格波動為了實現到2025 年達到每加侖54.5 英里的美國燃油經濟性標準。佛吉亞三菱化學成功開發出生物降解性樹脂PBS用于汽車內飾材料豐田汽車公司的混合動力車SAI的坐墊、地墊、行李艙托盤和行李艙內表面,三菱汽車公司的純電動汽車i-MiEV的部分席面等,均采用了生物PET。

    安全健康化綠色化添加劑。增塑劑是塑料原材料不可缺少的輔助材料,其健康水平直接關系到原材料的健康水平。傳統的PVC增塑劑為鄰苯二甲酸酯類,對生殖系統有潛在的危害,其使用已經越來越受到限制。而法國羅蓋特公司研發的100%植物基增塑劑異山梨醇二酯,可以等量替代來自石化類的含苯類增塑劑或其他環保增塑劑而達到同等塑化效果。目前國內使用的80%的增塑劑都是已被國外淘汰的對人體健康有害的價格低廉DOP、DBP(鄰苯二甲酸二丁酯)等增塑劑,塑料原料的健康衛生標準得不到保證,加快淘汰有毒增塑劑和開發推廣新型無毒增塑劑已成為一種必然趨勢,國內生產企業要下大力氣研究新的催化分離工藝,盡快將性價比更高、安全性更可靠、對環境友好的新一代增塑劑產品推向市場。

    節能降耗環保型添加劑。添加劑從改變塑料的性能發展到提高塑料的功能,提高其綠塑創新的科技含量。吸收紅外線提高燃油效率的聚碳酸酯車頂。全世界最大的能吸收紅外線透明涂層第三代SmartFortwo車型車頂采用了拜耳公司的加入的紅外吸收劑Makrolon輕型聚碳酸酯注塑材料,只要汽車不過熱,基本上不太需要使用空調,從而降低耗。聚碳酸酯材質的車頂比玻璃車頂要輕50,有助于降低油耗

    實現制品輕量薄壁化的添加劑。制品輕量薄壁化首先取決于塑料原料的性能,而添加劑起到關鍵作用。美利肯公司隆重推出了用于注射成型高密度聚乙烯(HDPE)應用的新型成核劑Hyperform® HPN 210 M。通過獨特的調整結晶取向特性,這款革命性的產品可顯著提高HDPE的機械性能,使其與抗沖共聚聚丙烯相媲美。成核后的高密度聚乙烯(HDPE)與普通材料相比,剛度(彈性模量)可提高多達50%。剛度的改善使制品商可采用薄壁設計,從而減輕最終零件產品的重量。此外,Hyperform HPN 210 M成核劑可提高高密度聚乙烯(HDPE)的耐熱性,因而顯著擴大高密度聚乙烯(HDPE)的應用范圍,使其進入聚丙烯的許多應用領域。根據ASTM D648-07標準進行的測試表明,Hyperform HPN 210 M成核劑可使高密度聚乙烯(HDPE)的熱變形溫度上升10-40°C。美利肯Hyperform HPN 210 M成核劑的誕生進一步提高了高密度聚乙烯(HDPE)的加工優勢,例如,其冷卻時間較短,因而加工效率更高。

    廣品種功能化服務。RTP公司是一家塑料改性企業,擁有60多種工程樹脂、100多種添加劑,形成超過5000個產品,而且每年還有1000多個新產品被開發出來,滿足客戶的需求。 
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