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Chinaplas? 2015塑料工程绿塑创新的现状及展望(一)

[ ju111net九州手机版 ] 发表于 2015-10-14 00:00:00 浏览量:0

摘要:研究了Chinaplas® 2015国际橡塑展展示的绿塑创新的新成果,展望了塑料工程有关环节绿塑创新的科学发展的特点、要点及方向,指出沿着习近平总书记指出的“创新、创新、再创新”的方向发展,一定能创新出绿色化塑料工程的“强国梦”。

关键词:Chinaplas®;塑料工程;绿色化;创新;现状;展望

 

前言


绿色化塑料工程已得到世界的共识。Chinaplas® 2015国际橡塑展以绿塑创新?构建永恒作为主题,展示了基于环境优先方针的绿色化塑料工程“资源节约、污染控制、生态保护”等方面绿塑创新的新成果,展示了企业在激烈的竞争中持续绿塑创新理念驱动塑料工程“创新、创新、再创新”健康发展的新气象本文初步研究了Chinaplas® 2015国际橡塑展展示的绿塑创新的成果,探讨并突出了塑料工程及有关环节绿塑创新的科学发展的特点、要点及方向, 指出国内塑料工程绿塑创新与国际先进水平相比,存在相当大的差距,沿着习近平总书记指出的“创新、创新、再创新”的方向发展,一定能创新出绿色化塑料工程的“强国梦”。

成型加工设备结构调整的绿塑创新的现状及展望

成型加工设备结构调整的绿色创新基于生态环境保护原则向绿色低碳、数字化、专业化、差异化、多样化、智能化柔性化、智慧化、集成化、协同化、敏捷化、绿色化、服务化高技术含量的低碳循环方向发展

我国是塑料机械制造大国、出口大国,同时也是进口大国,长期来贸易处于逆差。出口是附加值低的低端设备,进口是附加值高的高端设备,也可以说,出口是钢铁,进口是技术。中国虽是注塑机数量的制造大国,但其发展很不令人满意,产量占到世界的2/3,但产值仅占世界的世界1/6~1/7的份额。2014年,注塑机进口7380台,同比增长29.2%,进口金额7.4多亿美元,同比增长9.4%,进口平均单价为出口平均单价的2.5倍,塑机之都的宁波注塑机的出口平均单价的维持在2013年水平,也仅为进口平均单价的57.4%。体现绿色技术的功能化类注塑机的进展更是令人担忧,进口平均单价为出口平均单价的5.6倍。这种状况,说明“新常态成型加工设备模仿型排浪式消费阶段基本结束,绿塑创新的个性化、差异化、功能化、专用化的高端塑料机械的消费渐成主流。从市场竞争特点看,过去主要是数量扩张和价格竞争,现在正逐步转向质量技术型、性能高端化、功能多样化为主的技术竞争。

成型加工设备结构调整,欧、日的塑机制造商始终走在前面,引领世界塑机的前进。近年来,注塑机专业制造企业Engel公司积极主动与全球各领域中的领导者建立合作根据客户的个性需求量身定制绿色解决方案在汽车行业积极为实现汽车轻量化、清洁化的制造服务,成为全球三分之二的汽车行业供应商信赖的合作伙伴,成长快速,效益显著,2012/2013年度销售总值9.5亿美元(约和59亿人民币),2013/2014年的度销售额达到12.56亿美元(约合78亿人民币),超过以注塑机制造为主的海天公司2014年度75亿的销售总值。具有40多年发展历史的台湾富强鑫精密工业机械股份有限公司,发挥产品开发和制造的优势,多年来一致专注设备的高度定制化,为用户提供功能专用化的注塑机,2001年起即成立专案室及企划小组,研发医疗制品注射专用机、专用控制系统。

高速高效低能耗成为成型加工设备性能绿塑创新的重点,实现为用户降低生产成本,减少加工的碳排放。巴顿菲尔辛辛那提公司推出最大口径400mm LeanEX挤出生产线,展示最新的节约原料和能源的管材、型材挤出设备LeanEX生产线提供高品质和高产量以及卓越的性能,极低的能耗和更长寿命。最近向国内市场推出的solEX系列单螺杆挤出机和twinEX系列双螺杆挤出机与国产挤出机相比,在PE管材生产中可以节约3%原料,每生产1吨PE管材,平均节约200度电能。Chinaplas2015展会上,作为众多产品中的一部分,巴顿菲尔辛辛那提将展出最新的solEX 60-40-C挤出机和twinEX93-28-C挤出机。其应用范围涵盖了PB,PVC和PE,PEXa管材挤出和共挤挤出,最大口径为2.6米。配备高速挤出机和多点触控压辊的创新片材挤出生产线每小时产量高达1.4吨产量取代了4到6条老式国产生产线,可以用于生产厚度从350到2,500微米的片材从而节省空间和运营成本。科倍隆公司的新一代STS 双螺杆挤出机首次公开亮相于Chinaplas 2015。新的STS Mc11 系列比扭矩从10提高到11.3 Nm/cm³最大螺杆转速从800提升至900 rpm挤出机产量提高最高达27%,同时由于物料在筒体内填充率的提高,降低了熔体温度,从而提高了最终产品的品质。

配套件企业发挥自己技术优势,绿塑创新高性能、高性价比的配套件,为主机厂绿塑创新提供发展动力。南京科亚化工成套装备有限公司自主研发的HK73双螺杆挤出机采用高扭矩齿轮箱设计,螺杆转速为900rpm,主电机动力配置可达到355kW,产能可比科亚装备标准AK系列设备提高约50-80%,同时降低30%能耗HK系列双螺杆挤出机采用了和AK,SK系列设备通用的加工段零部件,不仅方便用户在升级设备中减少备件库存和初始投资,最重要的是保证了工艺性一致,可以方便用户在科亚装备不同级别设备之间的生产转换。

企业坚持绿塑创新,对市场随时保持敏锐的嗅觉,并作出前瞻性的绿色化的判断,并具备持续的绿色创新能力,及时调整产品结构,才能在激烈的竞争中永远保持青春活力。胶片是既耗费不可再生资源,又带来回收处理及环境污染,必将被绿色化新技术所替代。拥有131年历史的柯达曾经占据全球2/3的胶片市场, 在1957率先发明出资源节约型的数码影像技术,但因担心数码影像技术对传统的胶片市场造成不利影响而将之“雪藏”,并固守传统的胶片市场,成为绿塑化数码影像技术发展的胖脚石,结果于2012年走到破产的没落境地。这一事实说明,谁阻挡绿塑创新,必将遭市场淘汰。

成型加工设备结机构/结构绿塑创新研发要点:1)创新机构,实现资源节约化、能效高效化、运行高速精密清洁化,最大限度提高生态环境保护的性能;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)结构模块化,减少主体的制造量,达到钢材资源利用的最小化、减少碳排放;

4)加工绿色化,大力开发低污染、低能耗、无公害的加工工艺,最大限度地利用原材料,减少制造过程中污染物的排放,有害排放物降到最低;5)零件寿命最大化,减少零件报废给生态环境带来的污染。

成型加工设备绿色清洁技术的绿塑创新研发要点:1)微观污染控制。微观污染是影响人类健康环境的主要生态环境因素。微观污染包括:热污染、静电污染、润滑污染、空气微粒污染、磨损污染、表面锈蚀污染;2)全方位解决方案。从控制局污染向整机、周边区域联防联控转变,从单纯防治一次污染物向既防治一次污染物又防治二次污染物转变,从单独控制个别污染物向多种污染物协同控制转变。全方位解决方案重点在方案确定过程的污染防治,而不是等污染产生后,再研究污染治理措施;3)清洁度分类等级。注塑机清洁生产技术设计就是把设备在成型加工过程中对环境的污染及交叉污染降到不断发展的清洁度标准上,根据设备成型加工的不同对象的清洁度要求要求,采用不同的清洁度标准;4)清洁度环境质量监测技术。

塑料原料工程的绿塑创新的现状及展望

绿色化循环经济的发展,对塑料原料赋予新的含义,塑料原料的研发不但首先必须达到无毒无害安全健康的标准,而且需符合生态健康、节能降耗的可持续发展的绿色化技术。资源短缺的今天,对回收利用也赋予了更高的要求,不但要求利用率高,而且要达到资源的再生循环应用。

传统塑料原料正在向环保、高性能等方面寻求突破,并推动了多个行业转型升级,颠覆了人们以往对塑料难降解、高污染的印象,在电子信息、生物医学、节能减排、环境保护及智能交通等方兴未艾的新领域,都将对功能性、轻量化、微型化、绿色化的新材料产生需求;针对这种情况,塑料在各领域的推广加快,绿色低碳环保成为了行业发展趋势。新材料技术与纳米技术、生物技术、信息技术相互融合,结构功能一体化、功能材料智能化趋势明显,低碳、绿色、可再生循环等环境友好特性倍受关注。

塑料原料生产环保化是塑料工程绿塑创新的第一环节,绿色化塑料工程的标志。朗盛将首次采用经过优化的彭尼曼工艺,其中改进后的水处理与废气净化工艺将确保高度的环境兼容性。生产流程的优化还将大大减少氮氧化物的生成量。通过高效的后续处理,生产排放的温室气体一氧化二氮将完全转化为天然物质氮气、水和氧气。Colortherm®氧化铁颜料不但节约成本,而且还具有很好的耐光性和耐候性,色度也不会随着草皮的使用时间而下降。这些产品具备很高的热稳定性,它们可以加热到高达260℃,而且在彩色聚丙烯纤维挤出时不会产生不良的影响。Colortherm®氧化铁颜料可以应用于木塑复合材料领域,为这些材料提供丰富色彩,例如:Colortherm®黑色 318,Colortherm®红色110M以及Colortherm®绿色GN-M。这些产品具有良好的分散性,即使在短停留时间和相对较低的剪切力的情况下。这三款产品在塑化过程中能迅速分散达到其最终的着色力。

原料供应商与用户结成产业联盟,针对性开发高性能塑料原料。杜邦公司大力发展塑料原料的绿色化技术创新,与客户展开合作推动增长,同时大力开发绿色化新产品,帮助满足服务地区随着绿色化社会工业化发展以及商品供应模式升级而产生的新兴需求。Elvaloy无邻苯二甲酸盐PVC增塑剂,可以抵抗迁移,且可耐受长期的风吹雨打,产品寿命可长达10年或以上。Surlyn树脂作为表面薄膜被用于玻纤增强塑料管中,其首个应用是反渗透领域,有助于清洁和节能。

原料供应商主动式服务于塑料工程,制定和实施全套解决方案,推广绿色创新的新材料。美利肯公司创新添加剂产品为树脂制造商及其客户带来了一系列优势,使他们仅需凭借一个解决方案即可实现多方面的竞争目标。从节省能源、缩短加工时间,到提高性能、美化产品外观,我们通过‘一站式’的解决方案,帮助客户更高效地制造出差异化的产品,同时也提升了产品的环保性。MilladNX8000透明剂能将聚丙烯的加工温度降低至190-200℃,最多可比传统透明剂的工作温度低40℃。较低的加工环境可以平均减少10%的电能消耗,MilladNX8000透明剂赋予了聚丙烯更出色的光学性能,使其能与PETPS等高透明度的聚合物相媲美。使易于回收的聚乙烯(PE)材料在包装领域得到更广泛的应用的Hyperform®HPN成核剂,通过提高聚丙烯和聚乙烯的结晶温度,缩短零件的脱模时间,因而使生产效率提高10-20%HyperformHPN聚丙烯成核剂则能保证零部件的加工均匀性,从而实现优异的尺寸稳定性,提高物理性能,减少零件的翘曲和收缩情况。HyperformHPN成核剂还可以提高HDPE树脂抗湿性和抗氧化性,使用该项技术制成的标准药瓶可以延长药品的保存期限。美利肯企业管理(上海)有限公司凭借新一代的透明剂、成核剂和增强剂系列,改善聚烯烃树脂的外观和材料性能,帮助客户生产出差异化的产品,实现业务发展和和环境目标。

原料供应商积极开发特定领域的功能化绿塑创新原料,提高服务领域的绿色创新科学发展水平。荷兰皇家帝斯曼集团在汽车领域中,着重展出了新一代Diablo耐高温聚酰胺,因为汽车市场更多地使用涡轮增压器和超级增压器,从而也需要更高端的轻量化和耐高温材料。Stanyl Diablo HDT2700能耐受230摄氏度高温下的连续使用,而Akulon Diablo HDT2500可耐受220摄氏度下的连续使用。可再生原料制成的帝斯曼高性能EcoPaXX聚酰胺410可以取代以甲烷或氢气为燃料的两轮或四轮汽车的复合储气罐热固性树脂外壳帝斯曼在电子电气领域的其他方面,走在无卤阻燃高性能聚酰胺研发的前沿,为塑壳断路器(MCCBs)中的强化玻璃热固性复合材料研制出了一种更高效、更经济、更环保的替代材料

称作绿色塑料”的生物基高分子材料以可再生资源为主要原料,在减少塑料行业对石油化工产品消耗的同时,也减少了石油基原料生产过程中对环境的污染,是实现“节能减排”、发展“低碳经济”的重要手段之一,具有重要的实际价值和广阔的发展空间。生物基塑料实现结构件的应用,提高了应用对象的资源循环利用的绿色化科技含量。汽车配件供应商佛吉亚(Faurecia SA)在欧洲生产一种麻和聚丙烯结合的注塑生物复合材料,生产出更薄壁但结构能力不变的零部件。同时,该公司还在开发一种全天然复合材料,将天然纤维和一种植物基树脂结合在一起。这两项开发都是为了帮助汽车业减重和规避传统材料的价格波动为了实现到2025 年达到每加仑54.5 英里的美国燃油经济性标准。佛吉亚三菱化学成功开发出生物降解性树脂PBS用于汽车内饰材料丰田汽车公司的混合动力车SAI的坐垫、地垫、行李舱托盘和行李舱内表面,三菱汽车公司的纯电动汽车i-MiEV的部分席面等,均采用了生物PET。

安全健康化绿色化添加剂。增塑剂是塑料原材料不可缺少的辅助材料,其健康水平直接关系到原材料的健康水平。传统的PVC增塑剂为邻苯二甲酸酯类,对生殖系统有潜在的危害,其使用已经越来越受到限制。而法国罗盖特公司研发的100%植物基增塑剂异山梨醇二酯,可以等量替代来自石化类的含苯类增塑剂或其他环保增塑剂而达到同等塑化效果。目前国内使用的80%的增塑剂都是已被国外淘汰的对人体健康有害的价格低廉DOP、DBP(邻苯二甲酸二丁酯)等增塑剂,塑料原料的健康卫生标准得不到保证,加快淘汰有毒增塑剂和开发推广新型无毒增塑剂已成为一种必然趋势,国内生产企业要下大力气研究新的催化分离工艺,尽快将性价比更高、安全性更可靠、对环境友好的新一代增塑剂产品推向市场。

节能降耗环保型添加剂。添加剂从改变塑料的性能发展到提高塑料的功能,提高其绿塑创新的科技含量。吸收红外线提高燃油效率的聚碳酸酯车顶。全世界最大的能吸收红外线透明涂层第三代SmartFortwo车型车顶采用了拜耳公司的加入的红外吸收剂Makrolon轻型聚碳酸酯注塑材料,只要汽车不过热,基本上不太需要使用空调,从而降低耗。聚碳酸酯材质的车顶比玻璃车顶要轻50,有助于降低油耗

实现制品轻量薄壁化的添加剂。制品轻量薄壁化首先取决于塑料原料的性能,而添加剂起到关键作用。美利肯公司隆重推出了用于注射成型高密度聚乙烯(HDPE)应用的新型成核剂Hyperform® HPN 210 M。通过独特的调整结晶取向特性,这款革命性的产品可显著提高HDPE的机械性能,使其与抗冲共聚聚丙烯相媲美。成核后的高密度聚乙烯(HDPE)与普通材料相比,刚度(弹性模量)可提高多达50%。刚度的改善使制品商可采用薄壁设计,从而减轻最终零件产品的重量。此外,Hyperform HPN 210 M成核剂可提高高密度聚乙烯(HDPE)的耐热性,因而显著扩大高密度聚乙烯(HDPE)的应用范围,使其进入聚丙烯的许多应用领域。根据ASTM D648-07标准进行的测试表明,Hyperform HPN 210 M成核剂可使高密度聚乙烯(HDPE)的热变形温度上升10-40°C。美利肯Hyperform HPN 210 M成核剂的诞生进一步提高了高密度聚乙烯(HDPE)的加工优势,例如,其冷却时间较短,因而加工效率更高。

广品种功能化服务。RTP公司是一家塑料改性企业,拥有60多种工程树脂、100多种添加剂,形成超过5000个产品,而且每年还有1000多个新产品被开发出来,满足客户的需求。