2015中国塑料业新形势 单双螺杆塑料颗粒机迅猛发展

2015中国塑料业新形势 单双螺杆塑料颗粒机迅猛发展

　　【中国塑料机械网 国内新闻】2015年9月1日，由“同时具备上游聚合、下游改性技术平台”的佳易容？主办的2015(第三届)聚合物相容化技术国际高峰论坛在上海虹桥元一希尔顿酒店顺利落幕。

　　举办此次会议的主要目的是促进相容剂领域的技术交流，加强下游改性行业对这一领域的理解和认识，从而推动整个产业链的技术创新。

　　主讲人：酒井忠基先生，静冈大学客座教授，日本制钢所社友，塑料成型加工学会名誉会员，高分子学会合作伙伴，美国SPE合作伙伴，合成树脂技术协会副会长。曾获得化学工学会技术奖、塑料成型加工学会技术酱、科学技术厅长管奖、美国SPE协会技术奖等

中国塑料业新形势 双螺杆挤塑机技术迅猛发展

　　以下内容根据会议现场速记整理，未经本人审阅，仅供参考。

　　中国是全球增长最快的塑料市场

　　目前塑料合金方面有很多原创的技术，酒井忠基先生关于塑料合金方面做了近50年的研究，当前的塑料制品已经应用在生活各方面，这是全世界塑料制品使用的趋势。塑料制品主要使用市场是美国、欧洲、日本，但是最近日本的塑料制品市场有所下降，其中一个理由是日本目前正推进塑料回收。在世界其他地方，塑料的消费量还在不断增长，特别是亚洲、尤其是中国，将来要大力发展回收价值比较高的塑料。整个塑料的加工工厂是各个形状的，主要是从原料厂生产出来的原料然后经过挤塑机之后再形成各种制品。关于整个产业链分成两个方面，一方面是大量的大型工厂，每年都有几十吨的生产。还有一种是做高价的塑料，主要是利用塑料合金的技术，为了使用这种技术有各种各样的挤塑机，当中是关于脱硅的机器，五个机器连在一起，机器也越来越大了，最近长度达10米的机器也已经出现，一个小时可以做出几百米的规模。为了生产出高性能的塑料，类似的挤塑机也在不断地开发当中。汽车制品用的注塑机，使用4个轴，主要是做汽车的玻璃窗。我们看到汽车的生产量、消费量在逐年增长，特别是中国的市场成长非常的快。汽车的零部件也有这些零部件组成，塑料的使用量随着年份逐年增长，现在大约汽车10%的部件是用的塑料，汽车的零部件虽然注塑机用得比较多，高分子合金也是用得比较多。在合金的方面，特别是工程塑料方面它的市场前景比较大。中国市场可能是世界所有市场中成长最快的。

　　新需求催生新型注塑机

　　汽车的使用，一个趋势是关于二氧化碳的排放要减少，然后是节省能量的方向，关于安全性的需求也在极速成长。关于对社会的贡献是使用天然的原料，与信息相关的技术也在发展当中，比如说苹果的电子设备。最近有做小型汽车的趋势，这种小型汽车主要是用电动力的。比如说在日本市场，日本老龄化比较严重，老龄人需要开简单操作的汽车，就是不会排放太多二氧化碳，使用燃料电池的汽车也在发展当中。这个汽车在停车的时候按一下按键，人离开汽车，汽车就会自己停在停车场。从塑料使用的加工方法当中看，大部分的塑料制品都是使用挤塑机成型的。在共同使用注塑机的情况下，里面再增加一些薄膜的技术，从基础目标来看，主要是为了节省能源，二是而且安全性，三是为了回收利用。从注塑机的角度看，技术在逐渐发展，最近流行用超能二氧化碳对塑料进行刮炮的技术。注塑有两个发展方向，一个是越做越大，另外一个在保持现在的规模上在精度有所提高。比如在屏幕上面，液晶屏幕有越做越大的技术。在计算机模拟方面，流动模拟技术已经逐渐成熟。除了流动之外还能够模拟其他很多方面，比如说温度。这种使用计算机进行模拟挤塑机，包括高分子合金方面，技术在逐渐的发展。关于注塑机本身技术也在发展，以前都是用液压的，现在逐渐向电的方面发展。除了消费能量降低之外，用电子进行控制，保养能力也在提高，又能够制作出漂亮的制品，应用于医疗电子等方面。

　　关于注塑机的技术，目前能做出相当复杂的注塑。这个工艺叫DSI process，原料的使用是Nyhon6 GF30%，能够减少他的成本。还有一个趋势，现在汽车制品使用纤维的制品多了。这个制品使用的是含有玻纤的，使用含纤维的技术，汽车的重量会下降，成本也会降低。使用这种玻纤的技术还在逐渐的发展，最近比较引人关注的是使用碳纤维的技术，现在使用碳纤维的制品汽车部件、零部件逐渐变多了。本来碳纤维主要是用在飞机上降低飞机的重量，可以减少20%的燃料使用，现在到汽车上使用碳纤维，他能够比玻纤的重量降低，也可以节省能源。丰田公司的汽车使用碳纤维的技术，它的重量只有850公斤。丰田公司新开发的氢气作为燃料，虽然成本很高，但是是未来的发展趋势。因为使用氢气作为原料的话，他的排放是零，所以碳纤维主要为了降低重量，减少流量消耗在日本非常受重视。还有可以直接使用挤塑机在里面加入碳纤维，然后再挤压成型。另一个现在比较受到瞩目的新技术，除了碳纤维之外使用蜘蛛丝作为填料的改进方法，这种蜘蛛丝是人工做的，他是使用基因操作的方法生成的。它可以用在很多的地方。关于高分子复合物未来的使用量，预测2035年使用会达到20%，将来高分子聚合物将会发挥很大的作用。

　　双螺杆挤塑机发展迅猛

　　这是做出来的高分子合金，他主要应用方面还是汽车、家电。高分子复合物制作流程，先放入燃料熔融，再加入相容剂反应，再成型的过程。然后做出来的塑料粒子再经过注塑等，然后制成复制品。为了做出具有特性的材料，最重要是他的微观形态结构，为此要发生化学反应，增加他的相容性。制作成这样的产品，最主要是在双螺杆的挤出技术，要想做成这样的制品，如果没有在挤塑机里面很好地混合，就很难制成符合标准的产品，制作这样的高分子合金，以前开发了很多的机器。现在做高分子的机器主要是1970年开发的机器，双螺杆咬合同方向旋转的挤塑机。从机器的生产量来看，1998年只能生产200公斤，现在已经达到10倍的生产量，其理由主要是因为挤塑机螺杆的螺纹逐渐变深了，还有螺杆的转速原来是100转、200转，现在已经达到800转。现在螺杆的长度也变化了，以前是20，现在是40。螺杆使用的螺面原件也在逐渐开发新的螺面原件。挤塑机的材料原始的分析也能够分析出来。这是螺杆的开发历史，以前主要是三头的螺纹原件，现在是两头的螺纹原件作为枢纽，螺纹的深度逐渐变深了。螺杆轴的厚度越变越窄，各种变窄的螺杆让他保持同样的速度转动，非常很重要。扭矩的密度越来越高了，以前只有3.7，现在是1.22，扭矩的密度逐渐增大，为了保持一定的制冷时间，达到一定的程度的扭矩方能成功。

　　关于螺纹原件有很多，比如说单头，两头、三头，对使用水的总体进行共混的可容技术，在铜体里面再增加其他的沟槽的技术。使用这个技术之后，在同样生产量的情况下，他的冲击长度会明显地提高。最近这种复杂的共混可以用计算机模拟出来，使用这个计算机模拟技术就做了这样一个数据。通过计算机用普通的铜体做出来的粒子没有沟槽做出来的粒子共混程度高。还有一个数据他的温度控制也比较好，特别是低温共混。红色的技术是高温的部分，普通的铜体保温的部分比较多，上面写普通螺杆344度，下面的螺杆是324度，使用这个计算方法还做了三头起螺原件与圆形螺杆对比的模拟计算，使用的是玻纤的材料。通过计算可以看到，普通三头的螺原件粒子分散不是特别均匀，两头分散粒子就比较均匀。粒子分布方面，三头的分布强的地方很强，弱的地方很弱，不是很均匀。于此相比圆形的压力分散比较好。三头的螺杆原件开始是很高的，之后就不行了。于此相比圆形的螺杆分布比较均匀。也就是说比较强的情况下，玻纤在里面会被切断的。刚才那个例子就是使用计算机模拟技术。PC/ABS的变性尺寸比较大，现在逐渐向纳米结构方向发展。因为这个结构的改变，现在做出来的材料比以前强度更强。这个状态可以通过挤塑机各种封闭程度的条件来控制。如果能够很好地控制封闭的话，粒子可以做得更小。原先是使用相容剂可以进行相互连接，即螺杆已经打碎的高分子通过相容剂进行重新连接，这样就能够把分散的状态固定下来。关于这方面新方面的技术就是在里面添加无机的纳米填料，可以促进相容性，加入炭黑的话已经能达到比较好的效果。在有机的体系里面加入无机材料是将来非常好的研究方向，比如在天然橡胶里面加入黏土。

　　生物塑料和纳米纤维素已成趋势

　　关于电动车对塑料的趋势发展，主要是关于一个生物塑料的发展，预测2025年会有更多的需求。现在日本聚乳酸大概是一年5000吨的使用量，他可以应用在很多材料里面，对核心的材料产生很多的作用。丰田公司有一辆已经在市场销售的汽车，他60%使用生物塑料制作的，这个是几年前做出来的一个汽车，这是一辆生物塑料制作的汽车。最新还有一个趋势使用纳米纤维素的例子，这是一个天然橡胶的例子，这个里面加入3%的纳米纤维素，这是最近纳米纤维素的应用，用在电池里面薄膜。这个技术现在还在开发当中，市场还没有销售，也就是说这只是另外一个可能性。关于各个主体厂的发展，这是关于福特公司的想法，福特公司要求比玻纤还要轻的材料。还有一个方面是关于着色、染色方面，是否纳米纤维素纤维他的染色性比较好。这个例子是金读大学发表的，使用纳米纤维素的染料相比普通染料，染色性比较好，他不止是一个单体的问题，后面的纳米纤维素也是可以应用。不管是纳米纤维素还是碳纳米管，他们的共同尺寸的时候比较容易共聚在一起，这个是一个分散技术，原来是使用水进行分散。这个例子是使用碳纳米管的例子，侧面是设的碳纳米管，这样的技术分散比较好。纳米纤维素也有类似的问题，如果是很紧凑的话，就很容易聚合在一起，先用水混合再聚合比较好。这是金读大学发表新的纳米纤维素分散的方法，在共同体素之前先进行一个前席处理。长时间固体化，就能做出一样分散化的材料，强度也跟以前差不多。相当于实现了一边做纳米纤维，一边做纳米共混。

　　未来属于“技能型”塑料

做新技术的趋势主要是附加价值的增加，成本也要下降，然后是能量的节省，包括排放量的减少。还有尽量地自动化，因为中国这样的发展趋势出租车的司机会越来越少，所以自动化也是一个趋势。接着就是可持续的材料的广泛应用，零排放的材料，比如说生物材料，还有纤维素纳米材料。关于挤塑机有挤塑技能的分析，比如说有化学反应的技术。关于计算机模拟的技术会变得更加重要。关于挤塑机的监视技术，目前相当于进入了一个黑匣子，所以塑料造粒机的监控也很重要。也就是说挤塑机里面到底发生了什么事越来越重要，通过各种技术的发展，比如说通过光学分子技术，总的来说挤塑机的分析技术，计算机的模拟技术越来越重要的时代就要来了。关于全世界材料提供量的趋势，美国一所大学给出的数据，随着时代的发展木材的使用量会逐渐减少，然后铝和镁的金属使用量会更多。关于塑料的使用量，它不仅是一个量的增长还发展出新的技能型的塑料。未来的塑料行业将更加壮大！

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