降低塑料管材的加工成本

作者：瑞士麦拉菲尔公司上海代表处 孙加居    来源：PT现代塑料

欢迎访问e展厅 展厅 8 阀门展厅 球阀, 蝶阀, 闸阀, 电动阀, ... 在塑料管材的总成本中，塑料原料成本通常占有70%～80%的比重。近年来，塑料原料价格的上涨使塑料管材生产企业承受着巨大的成本压力。面对如此现状，塑料管材生产企业应如何通过采用先进的加工技术来应对眼前的困难？在此，请听来自管材挤出设备供应商发出的声音。 问：对于塑料管材的加工而言，通常有哪些因素会导致其生产成本的上升？ 孙加居先生：影响塑料管材加工成本的因素很多，最直接的因素就是原材料和生产效率。通常，原料成本的任何变化都会直接影响到管材成品的加工成本。在塑料管材的总成本中，原料成本一般占80%左右的比重。尽管如此，如果使用良好的工艺技术和加工装备，通过提高生产效率和原料的利用率，完全可以在一定程度上起到降低生产成本的作用。另外，人工成本以及电力等能源的消耗成本也在一定程度上影响着塑料管材的加工成本。 于克涛先生：对于塑料管材而言，通常导致其生产成本上升的因素有： ● 管材对原材料的消耗过大，也就是说，在保证管材具有足够刚性和其它使用性能的前提下，单位长度使用的原料过多，导致成本增加； ● 在生产中，管材生产效率低，废品率高； ● 对管材加工设备的投资成本大，日常折旧费高； ● 管材加工设备的能耗高。 问：在目前塑料原材料价格居高不下的情况下，您认为塑料管材生产企业应从哪些方面来降低管材的生产成本？ 孙加居先生：我认为，选择好的加工设备对降低塑料管材的加工成本将起到很好的作用，这是因为： ● 在塑料原料价格居高不下的情况下，从原料本身的角度可做的文章并不多，而提高原料的利用率则是一个很有前途的方向。例如，通过选用具备自动检测和控制功能的有效的生产设备来提高成品率，降低不合格品率，可使原料的利用率提高5%甚至更多。 ● 通常情况下，由于良好的生产设备可以长时间稳定而精确地运行，不仅使停机次数和故障率大大减少，而且能够很精确地控制好管材制品的断面尺寸。例如，可使管材的外径和壁厚在非常理想的范围内波动，从而在保证制品性能的前提下，将管子的壁厚和直径控制在理想的尺度上，使单位重量达到最优化。仅此一项，就可以节约原料2%～3%。 ● 另外，生产效率高的设备还有助于降低能源消耗。对此，塑料管道生产企业在考察设备的用电情况时，不能仅从设备的装机容量方面来考察，最重要的是要考察设备平均每生产一吨合格产品所消耗的能量。例如，同样生产63mm的PE管，好的设备每生产一吨合格品平均花费的电费为300～400元，而差的设备则需要花费600～900元。 ● 此外，设备的自动化程度对降低劳动强度、人工成本很有帮助。虽然目前国内的劳动力便宜，但这种状况只是暂时的。随着社会的进步，人工成本将会逐年上升，因此提高企业的自动化加工条件是必然的趋势。 于克涛先生：在目前塑料原料价格居高不下的情况下，塑料管材生产企业首先应考虑选择并投资生产新型的工程管材，即在保证管材具有足够刚性和使用性能的前提下，生产质量轻、省材料的管材；其次，选择“物美价廉”的管材加工设备，也就是说，尽量选择投资少、生产效率高、管材成品率高、可靠性强的设备。 目前，一些新型管材，例如：双壁波纹管、钢带螺旋波纹管、克拉管等新型结构壁管与传统的平壁管相比，具有质量轻、材料省、生产能耗低等优点。在同等性能前提下，这几类管材与同材质、同规格的实壁管材相比，能够节省原料40%～60%。目前，国内生产此类管材的加工技术已日趋成熟，且国产设备的价格仅为国外设备的20%～40%左右。例如，潍坊中云机器有限公司生产的SBG1000型HDPE双壁波纹管生产线自投放市场以后，即以其优异的性价比而迅速占领了市场，并替代了进口产品。 问：通常，管子断面结构设计的合理与否是否也将影响到管材对原材料的消耗？在保证塑料管材具有足够刚性或其它使用性能的前提下，什么样的断面结构将有利于节省原材料？ 孙加居先生：管子的断面结构对原材料的消耗当然是有影响的。但是，就某种管子而言，由于其断面结构通常是根据相应的标准被确定下来的，因此基于任何目的而对管子结构所做的更改，不仅会引起管子性能的变化，而且其应用范围、性能指标以及所应采用的标准也都将发生变化。所以，就某种管子来说，通常是不改变其断面结构，但可以考虑用一种产品代替另一种产品。例如，在排水管方面，根据实际应用的不同情况可以用波纹管和缠绕管相互替代；在汽车管方面，可以用PA12/PA6多层管替代PA12单层管。通过采取这样的方式，也可以达到降低原料成本的目的。 于克涛先生：管子断面结构设计的合理与否将直接影响到管材对原材料的消耗。在保证塑料管材具有足够刚性和其它使用性能的前提下，管材的断面面积越小、同时又能保证断面惯性矩不变的断面结构将有利于节省原材料。例如，内径为500mm、环刚度为4的双壁波纹管有两种截面形状，请见图1。这两种截面的惯性矩相同，但A的截面面积大于B的截面面积，所以A的米重比B的米重重1.0㎏ 。 又如，环刚度均为8、内径均为1200mm的双壁波纹管与钢带螺旋波纹管相比，双壁波纹管的米重为89㎏，而钢带螺旋管的米重仅为73kg。 问：为了使设备能稳定地运行，客户在选择加工设备时应注意哪些问题？ 孙加居先生：不同结构的管子，对设备的要求是不一样的。例如，5-6层的汽车输油管对设备的要求就要比单层管高。因为5层管本身的结构变化多样，因此要求设备具有很宽的加工范围以适应多种聚合物。此外，当改变管子结构时，还要求设备操作起来简单易行。为了使管子的每一层都成型均匀，分层清晰，并严格将层厚控制在设计范围内，往往需要很精密的挤出技术以及模头精密的分流能力。 在这一方面，麦拉菲尔多层管挤出机组可以说是一个典范。其中，高性能挤出机和有核心技术的挤出模头是实现这一目标的保障。模头采用螺旋流道，分层设计，模块化组合，一套模头可变化出上百种管壁结构组合。配合麦拉菲尔的NOMOS控制系统和软件及生产线的各测控设施，在保证生产完美产品的情况下，使生产效率大大提高。 于克涛先生：客户应根据自己所选择的管材种类来选择相应的加工设备。在选择设备时，建议客户应考虑如下问题：生产此类管材所用原料的价格、设备的产量、设备的能耗、管材的成品率以及设备的价格。只有对上述几方面的问题加以综合考虑后，才能针对自身产品的特点进行设备的选型，以尽可能地减少管材加工中的成本。 问：在实际生产中，应如何通过提高生产效率、减少废料或废品的产生来更有效地降低生产成本？对此，贵公司可提供哪些更好的技术？ 孙加居先生：实际生产中，提高生产效率，减少废品率非常重要。当然，这是一个系统工程。 在提供塑料管材加工设备领域中，瑞士麦拉菲尔已有60多年生产挤出机的经验，对相应的管材生产和应用拥有完全的解决方案。 麦拉菲尔的挤出机使用了专利设计的屏障螺杆和螺筒开槽技术，为挤出生产提供了高超的稳定性、连续性和精密性。设备不仅能够长时间可靠运行，而且能够对挤出参数进行精密控制，操作起来简易方便。采用麦拉菲尔的挤出机可以获得严格线性的挤出量，从而可以在不同的挤出速度下，确保获得稳定的管材截面结构。 于克涛先生：在实际生产中，要提高生产率，首先必须保证设备能够长时间可靠地运行，同时，采用合理的生产工艺来减少废料或废品的产生。对此，潍坊中云的双壁波纹管生产线生产效率高，性能稳定可靠，能帮助企业有效减少废料和废品的产生。其主要技术优势是： ● 采用“大波峰”的波形设计，不仅能保证管材具有高的环刚度，同时又降低了管材的米重； ● 挤出机的螺杆和机筒均采用德国最新技术，螺杆为四段式分离型结构，机筒喂料采用最新的非对称开槽结构，大大提高了输送效率。同时，自动温控水冷却系统也可保证高效高质的均化挤出； ● 机头采用高刚度螺旋式机头，且设备具有壁厚无级可调的功能，可以确保内、外层壁厚均匀成型； ● 使用了与国际最新技术同步的铝合金材质的冷却定径水套，不仅使冷却效率大大提高，而且改善了波纹管的质量，并提高了产量。此外，通过采用压力铸造工艺，既克服了钢质定径套传热系数低、铜质定径套较软、较重的缺点，又保持了质轻、强高度、散热效果好的优点，从而实现了高导热系数与高强度、低重量的完美结合，有力地确保了设备的高效生产； ● 具有先进的在线扩口功能。通过PCC中央控制系统，可实现自动在线的单层扩口和双层扩口功能，并且可有效增加扩口壁厚，扩口成品率达100％； ● 切割机由PCC控制系统和特殊的机械结构进行双重控制，可确保切割的准确性。尤其在生产扩口管材时，具有极高的精度，可确保切刀绝对处于设定位置，提高了管材的成品率。 问：在塑料管材生产线上，控制系统和测量检测设备对控制管材的生产成本起着怎样的作用？对此，您是否有一些好的建议以使它们更有效地工作？ 孙加居先生：毋庸置疑，生产线的控制系统以及在线检测设备对生产的有效性、稳定性以及产品的精确性起着重要作用。 在麦拉菲尔的塑料管材生产线上，配置了壁厚测量和直径测量设备，可对相应的牵引速度/挤出量以及真空度形成闭环控制，从而把产品的直径和壁厚自动锁定在指定的范围内，以保证生产线能够稳定连续地生产。 于克涛先生：在塑料管材生产线上，控制系统和测量检测设备对控制管材的生产成本起着至关重要的作用。如果没有一个良好的控制系统，就不能精准地控制整个设备的正常运行，不能保证主、辐机的同步；如果没有在线的测量检测设备对管材进行即时检测，那么一旦管材下线后被检测出有部分性能指标不合格，则整批管材有可能就全部成为废品。因此，对于大口径管材和一些成型工艺复杂的管材加工而言，必须安装在线检测装置。例如，生产铝塑复合管时，应安装在线探伤装置，以便即时检测出中间层铝管焊合的缺陷；生产大口径波纹管时，需要安装光电定心装置，以便自动检测出管材壁厚的大小，并进行在线调节，确保生产出合格的管材。 问：降低能耗对于一个生产企业来说也是非常重要的。在管材生产线上，企业应如何根据产品口径的大小来配置合理的挤出系统？ 孙加居先生：使生产线达到最大的产能将有利于节约能源。为此，企业应根据原料的特性和产品的特点来配置适合的生产设备。通常，应根据管材口径和原料特性来确定可以达到的生产速度，在此生产速度条件下，再确定需要的挤出机产量，以使挤出量和牵引速度能够适度平衡，从而最大程度地发挥整条生产线的能力。例如，在生产小口径的PE燃气/供水管道方面，麦拉菲尔所提供的生产线可达到60m/min的生产速度；而对于4mm的小汽雾管而言，麦拉菲尔的生产线可达到300m/min的生产速度。 于克涛先生：在管材生产线上，企业应根据自己所生产的管材的米重G以及此管材在生产线上最佳的成型速度V，来配置合理的挤出系统。通常，挤出系统最大的在线产量为G×V/（70%～80%），这样的产量既可以降低能耗，又可使挤出机的主电机处于合理的工作状态，有利于设备的稳定运行。 问：在管材原材料的选择方面，您是否有更好的建设以帮助管材生产企业降低成本？ 于克涛先生：为了降低管材的成本，制造商可以选择复合材料来生产管材。例如，大口径钢带螺旋波纹管所选用的材料是由钢带、高密度聚乙烯和热熔胶复合而成，请见图2。 通常，这三种原材料的用量比为：42：50：8（钢带：高密度聚乙烯：热熔胶）。如果按高密度聚乙烯11000元/吨、钢带4500元/吨、热熔胶16000元/吨计算，钢带螺旋波纹管原材料的每吨造价为8670元/吨，仅为纯聚乙烯原料价格的78%。 这种复合材料的管材不仅具有钢材料的耐压刚性，而且具有塑料的耐磨、耐腐蚀性和卫生性。此外，这种管材施工方便而可靠，可采用热熔焊接联接，也可采用密封圈加哈夫块连接。如果仅从节省生产成本的角度来看，大口径钢带螺旋波纹管优于大口径克拉管、大口径中空壁缠绕管和大口径波纹管。当然，根据目前国外对这种管材的使用情况来看，还很难对钢带螺旋波纹管的使用寿命做出一个确切的定论。这是因为，这种管材有着钢和塑料的双重物理性质，由于这两种材料的热膨胀系统不同，在不同的环境、不同的传输介质及不同的温度条件下使用后，将会导致结合层的脱落。因此，欧洲的一些国家严令禁止使用此类管材。 但我认为，在目前其它大口径管材原料成本太高的情况下，在短期内考虑用钢带螺旋波纹管来替代水泥管，应该是一个折中的办法，因为这种管材能够克服水泥管所具有的使用寿命短、易渗漏、环保性差的缺点。在此，需要特别强调的是，虽然现阶段投资钢带螺旋管不失为一个好时机，但一定要慎重。从企业的长远利益和管材的使用寿命方面来看，企业最佳的选择应该是大口径双壁波纹管。 近年来，中云公司通过引进并消化国外的先进技术，推出了GDLG1500型、GDLG2500型、GDLG3500型等三种型号的钢带螺旋波纹管加工设备。该设备使用了奥地利贝茄莱公司的PCC控制系统，可以对设备进行精准控制，使成品率能够达到95%以上。(end)

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