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塑料挤出机 |
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中国挤出设备技术进展与发展趋势 |
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作者：中国塑料橡胶 来源：中国塑料橡胶 |
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近年来，中国经济快速增长、城市化建设的加快与申奥成功，带动中国建筑业的新一轮发展热潮；与此同时，汽车、农业、包装、电子电器等领域的快速发展，都为中国挤出工业的发展起到推波助澜的作用。中国各种塑料管材和用于塑料门窗的异型材发展十分迅速，年增长率达15%，居世界首位。塑料门窗和塑料管材在塑料制品市场上的占有率分别为13%和10%左右。包装是塑料应用最大的市场，中国塑料包装市场每年的增长速度同样高达两位数。这些都是挤出应用的重要领域。依托市场需求的推动，中国挤出技术不断进步，并涌现出一批具有世界影响力的知名挤出设备供应商与挤出设备新技术。
特种单螺杆挤出机
由于常规单螺杆挤出机与其它挤出机相比，具有结构简单、坚固耐用、维修方便、价格低廉、操作容易等特点，在中国相当长时间内仍有很大市场，如何使常规单螺杆挤出机优质、高效、多功能化，仍然是中国塑机工业发展的艰巨任务。
经业内技术、研发人员的共同努力，一些主要的特殊机种如排气挤出机、串联式磨盘螺杆挤出机、往复式销钉螺杆挤出机、发泡挤出机、带熔体齿轮泵的挤出机、串联式多阶挤出机、行星螺杆挤出机等在国内均有厂家生产，具备了独立研发的能力，并享有自主知识产权，目前己进入系列化开发研制阶段。
磨盘挤出机是适合高填充物料配混的专用设备。双螺杆挤出机用于玻纤增强配混时，若玻纤含量超过45%，加工就会变得相当困难。磁性材料的磁粉含量通常高达60%~70%，有时甚至达到90%以上，用普通挤出机进行磁性材料的加工与造粒几乎是不可能的。国内一些厂家和科研院所，根据国内磁性材料以及其它高填充物料的需要，悉心研发出独立设计的磨盘挤出机。典型例子如北京凤记和北京化工大学。磨盘挤出机可以通过调整磨盘组合以适应不同高填充材料，如玻纤增强、磁性塑料、导电材料、新型陶瓷等物料的挤出加工。
往复螺杆挤出机在近几年的国内市场红火一时，也成为不同厂家显示技术实力的一个标志性产品。往复移动式单螺杆挤出机最大的特点是实现不同物料的高填充加工。用于玻纤增强物料加工时，玻纤的添加量可以达到50%以上。南京瑞亚公司在第十九届国际橡塑展期间特别展出了WXJ-120往复螺杆挤出机，据介绍为目前国内最大规格的往复挤出机。
瑞亚公司开发的WXJ系列往复螺杆挤出机
尽管中国挤出机市场发展迅猛，也有不少新的机型推出，但是，我们不能忽视中国挤出机技术与国外发达国家相比还有较大差距。
新型双螺杆挤出机
双螺杆挤出机是先进挤出技术的代表。随着国内双螺杆企业技术能力的不断提升，适应市场需要，高转速、高扭矩、高产量为主要特征的新型设备不断开发出来。
科倍隆科亚公司在原有产品基础上，经过几年研发，成功推出新一代HTE系列同向双螺杆配混挤出机组。HTE系列机组的技术性能指标达到国际先进水平。该系列机组的螺杆转速为60~600 r/min，螺杆与芯轴采用承载扭矩更高、装拆更为方便的非标准渐开线花键设计，并配以新型齿轮箱，从而使整机的承载能力更高。机组扭矩等级高、制品产量大，产量是现有机型产量的3倍以上，而且功率消耗更低，为新一代高效节能同向双螺杆挤出机。
其他厂家也分别在不同方面取得了一定程度的进展。然而，尽管中国螺杆挤出机市场一片红火景象，但是在多个方面，中国挤出机仍落后于其他领先国家。其中平行异向旋转双螺杆挤出机研发滞后便是一个很明显的不足。与发达国家相比，目前中国生产的异向旋转双螺轩挤出机多为锥形双螺杆挤出机，平行异向双螺杆挤出机很少，并且多为中、小型机，国内所需的大型异向双螺杆挤出机几乎全部依赖进口。在双螺杆挤出机的设计以及制造技术方面仍有不少难点需要克服，这些都制约了中国双螺杆挤出技术与装备的发展。
随着国民经济的发展，大型塑料管材、型材、板材在石化、建筑、农业、国防等领域的应用日渐广泛。大型平行异向双螺杆挤出机的开发研制应受到重视。
塑料复合挤出能力提升
通过复合共挤，多层具有不同特性的物料在挤出过程中彼此复合在一起，使制品兼有几种不同材料的优良特性，如防氧和防湿的阻隔能力、着色性、保温性、热成型和热粘合能力，及强度、刚度、硬度等机械性能。此外，复合挤出还可以大幅度降低制品成本、简化流程、减少设备投资，复合过程不用溶剂、不产生三废物质。因此，共挤出技术被广泛用于复合薄膜、板材、管材、异型材和电线电缆的生产。
中国共挤出复合薄膜的生产已趋于成熟。目前，中国3层及3层以下的共挤复合薄膜已可用于生产功能性复合热封基材、热收缩膜、缠绕膜、双向拉伸膜和大棚膜等；5层及5层以上的共挤薄膜生产仍以进口设备为主。部分企业也已可以生产5层及以上不同结构形式的共挤薄膜，例如广东金明已经具备生产7~9层共挤薄膜的能力。
多色共挤也是挤出加工的重要趋势之一。通过不同的彩色原料赋予塑料型材以不同的外观色彩和特殊性能，可充分发挥各种塑料的固有特性，改变型材的质量。多种塑料一起成型，勿需粘结或贴合，勿需再对产品喷漆、喷涂等表面处理，效率高、成本低。并可构成品种多、花样新、性能优的各种型材，以满足特殊场合使用。中国的多色共挤加工起步较晚，已有的多色异型材大多是引进发达国家和地区的设备和工艺生产的。国内部分企业也已开发成功多色共挤生产线，例如：安富公司开发成功四色管材共挤生产线。
广东金明的共挤薄膜设备竞争力颇强
PVC三层共挤芯层发泡管材(简称PSP管)，是一种新型建筑管道材料，内外层均为PVC，中间层为发泡PVC。内外层PVC具有单壁UPVC管材的所有优良性质。中间层发泡PVC的体密度仅为0.8~0.9，其发泡孔形成空气隔离区，可有效地隔离噪音，降低传热效果，并减轻质量。发泡结构可节省15%的PVC用量，可以有效降低成本。它广泛用作低压力给水管、污水排放管、室内通风管、排气管及电话、电信、电视的电缆套管等。这是近年来值得关注的技术之一。国内已有多家企业开发成功这一新型管材生产线，并有相应的板材生产线开发成功。
此外，国内在各种挤出管材、板材生产线成型技术方面也已相当成熟，并有部分产品达到国际先进水平。
橡胶共挤技术迅速发展
最近几年，橡胶工业飞速发展，带动中国橡胶挤出技术的迅速提升。其中子午胎复合共挤技术可谓橡胶挤出技术水平的典型代表。
据报道，目前部分国产复合挤出设备已可完全替代进口设备。桂林橡胶工业新技术开发实业总公司开发的Φ150冷/Φ250热双复合挤出机组，由于采用了新结构螺杆，胶料输送能力大大提高，挤出量达到4200kg/h；挤出11.00以下规格的胎面速度在16~22m/min之间，超出大多数同类进口设备指标约1倍。其开发的Φ120/Φ200/Φ250冷喂料三复合挤出机组，成为国内首台用于全钢胎生产的三复合挤出设备。中国化学工业桂林工程公司还成功研制四复合挤出机组。该机组价值千万元，是专门生产各类高档子午线轮胎的生产线。这套设备是长达百米的庞然大物，仅挤出机组的一个机头重达23吨，全球只有少数厂商可以提供类似产品。
山东烟台鹏州塑料机械有限公司成功研制SFS系列挤出复合防水卷材生产线，适用于连续生产高分子复合防水卷材。采用该新型生产线，可使改性聚乙烯挤出与二层纺粘法非织造布复合一次完成，与传统的二步复合法相比较，省去了一条片基生产线，简化了涂布复合工艺。
精密挤出技术有待发展
挤出成型是一种高效、连续、低成本、适应面宽的加工成型方法，但在人们的思想中，挤出成型又是一种低精密度、低附加值的成型加工方法。随着各种高精密制品市场，如以光导纤维、医用导管、音像片基、照相胶片片基、投影胶片为代表的一系列高精密制品的市场需求与日俱增，对精密挤出成型设备与技术的要求也不断增加。对一些特殊的加工成型，如对一些危险和有毒物料的加工、反应挤出过程等需要严格控制温度、压力、物料停留时间及其分布等过程参数，以及反应物料与外界的热量传递等，这些用普通挤出机往往是不能胜任的，精密挤出成型机为各种复杂的反应挤出工艺提供了必要的装备条件。
目前国内厂家在高速、精密设备方面与世界先进水平相比还有较大差距。专家认为，高产挤出设备无论是在实际水平，还是加工水平上都与国外先进水平存在15~20年的差距。在实时工艺参数和制品参数监测，以及先进控制技术的采用方面存在的差距也很大。先进的高精度在线检测仪器主要依赖进口，国内寥寥可数，且与国外产品的差距在10年以上。整体来说，中国精密挤出成型装备还处在起步阶段，发展空间很大。
挤出成型装备发展趋势
专家认为，中国塑料机械的发展趋势是要朝着组合结构、专用化、系列化、标准化、复合化、微型化、大型化、个性化、智能化方向发展，同时要满足节能、节材、高效的要求。
高速、高产化
挤出机高速、高产，可使投资者以较低的投入获得较大的产出和高额的回报。但是，挤出机螺杆转速高速化也带来了一系列需要克服的难点：如物料在螺杆内停留时间的减少会导致物料混炼塑化不均，物料经受过度剪切可能造成物料急骤升温和热分解，挤出稳定性控制困难会造成挤出物几何尺寸波动，相关的辅助装置和控制系统的精度必须提高，螺杆与机筒的磨损加剧需要采用高耐磨及超高耐磨材质，减速器与轴承在高速运转的情况下如何提高其寿命等问题都需要解决。
高效、多功能化
挤出机的高效主要体现在高产出、低能耗、低制造成本方面。在功能方面，螺杆挤出机已不仅仅用于高分子材料的挤出成型和混炼加工，它的用途己拓宽到食品、饲料、电碳、电极、火炸药、建材、包装、纸浆、陶瓷等领域。此外，将混炼造粒与挤出成型工序合二为一的“一步法挤出工艺”也值得重视。
大型化和精密化
实现挤出成型设备的大型化可以降低生产成本，这在大型双螺杆造粒机组、吹膜机组、管材挤出机组等方面优势更为明显。国家重点建设服务所需的重大技术装备，大型乙烯工程配套的三大关键设备之一的大型挤压造粒机组长期依靠进口，因此必须加快国产化进程，满足石化工业发展需要。而精密化可以提高产品的含金量，如多层共挤复合薄膜等均需要精密挤出，而作为实现精密挤出的重要手段——熔体齿轮泵必须加大力度进行开发研究。
模块化和专业化
“模块化”生产可以适应不同用户的特殊要求，缩短新产品的研发周期，争取更大的市场份额；而“专业化”生产可以将挤出成型装备的各个系统模块部件安排定点生产甚至进行全球采购，这对保证整机质量、降低成本、加速资金周转都非常有利。
智能化和网络化
发达国家的挤出机已普遍采用现代电子和计算机控制技术，对整个挤出过程的工艺参数如熔体压力及温度、各段机身温度、主螺杆和喂料螺杆转速、喂料量，各种原料的配比、电机的电流电压等参数进行在线检测，并采用微机闭环控制。有的公司己采用网上远程监测、诊断和控制，对挤出成型生产线进行网络控制。这对保证工艺条件的稳定，提高产品的精度都极为有利。
中国塑料机械工业已经确定“十一五”发展的战略是：紧紧围绕国家重点工程与支柱产业所需的塑料机械，朝着高效、节能、节材、环保、大型、精密、多层的方向发展，努力提高现有产品的技术含量。相信这一战略将对中国塑料机械工业的发展起到进一步的推动作用。(end)
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(8/27/2005) |
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