張友根
(寧波海達塑料機械有限公司,浙江 寧波,315200)
塑料工程綠塑創(chuàng)新的現(xiàn)狀及展望(連載2)
張友根
(寧波海達塑料機械有限公司,浙江寧波,315200)
簡析了塑料工程技術、塑料工程服務模式、塑料工程綠色應用市場等三方面的綠塑創(chuàng)新的現(xiàn)狀及展望,提出了塑料工程有關環(huán)節(jié)綠塑創(chuàng)新的科學發(fā)展的特點、要點及方向。
塑料工程;綠色化;現(xiàn)狀;展望
3.3服務模式結構的綠塑創(chuàng)新
努力培育全套方案服務型創(chuàng)新企業(yè)。當今的市場已從產品導向轉向解決方案導向的時代,市場已經不是對單一設備的需求,二是希望全套解決的方案。從價值鏈來看,獲利最豐厚的在產業(yè)鏈的兩端,前端是能為市場提供尚未有的塑料制品的全套方案,后端是后期服務。研發(fā)成型塑料制品方案的人,可以用這個公司的塑料機械,也可以用另一家公司的塑料機械;塑料機械制造研發(fā)為其塑料制品方案的方案服務,誰為方案提供要求設備,就采用誰家的,并在設備的價格上,制造公司沒有話語權,做方案的人,由于為市場提供了能成型尚未有的塑料制品,完全掌握了價格權和話語權?!靶鲁B(tài)”市場,制造業(yè)市場競爭方式發(fā)生了重大改變,巴斯夫、杜邦等一些大型跨國公司先后做出重大決策:把原有獨立生產的產品都出讓給了競爭對手生產,而不是將市場進入競相降價的惡性循環(huán)。同時,這些跨國大公司集中精兵強將為這些產品的應用領域與客戶群,提供盡善盡美符合他們需要的整套解決方案和全方位服務。經過這樣重大戰(zhàn)略調整的一些大型跨國公司,大都利用這樣的服務扭虧為盈。同時使得那些生產和制造同類產品的競爭對手變成自己的產品供應商,從而把競爭對手推到了產業(yè)價值鏈的低端,而把自己提升到為應用領域提供全方位服務解決問題的價值鏈高端。這不能不說是一次極其智慧的大轉型。
3.4市場競爭模式的綠塑創(chuàng)新
不同類型企業(yè)根據(jù)自身優(yōu)勢和細分市場進行差異化的市場競爭模式,拓展塑料工程綠塑創(chuàng)新的深度和廣度。
大型企業(yè)在積極擴大生產規(guī)模的同時,積極進行產業(yè)鏈上下游兩端的整合與提升,努力提升企業(yè)的應用研發(fā)與市場拓展能力,要以下游塑料制品轉型發(fā)展和產品升級換代需求為導向,不斷提升專業(yè)化生產水平,積極參與下游產品及應用研發(fā),滿足下游用戶的個性化需求,保持行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展
中小型企業(yè)由于自身規(guī)模小,資源相對有限,無法在某一產品的大規(guī)模生產上與大企業(yè)競爭。中小企業(yè)數(shù)量眾多,且生產靈活。中小企業(yè)能夠深入各個細分市場的細枝末節(jié),貼近顧客,針對市場客戶個性化需求快速反應。隨著時代進步和下游行業(yè)的快速發(fā)展,客戶越來越注重個性化需求的滿足,這就需要中小企業(yè)來不斷開拓和經營。中小企業(yè)走以專補缺、以小補大、專精致勝的成長之路。通過差異化經營,避開大企業(yè)的規(guī)?;偁帲荛_其它企業(yè)的同質化競爭,從而徹底甩開低成本競爭市場。同時通過專業(yè)化生產,中小企業(yè)也可贏得大企業(yè)的尊重和重視,同大型企業(yè)建立起密切的協(xié)作關系,有力地支持和促進大企業(yè)發(fā)展。
現(xiàn)代制造均以與客戶共同創(chuàng)新、共同研發(fā)為核心驅動,滿足客戶的終端的個性化需求。傳統(tǒng)的以產品供應商主觀推動的產品升級及結構調整將越來越難以適應市場的變化。企業(yè)應最大限度上建立與客戶的聯(lián)系,及時掌握和滿足客戶的需求,認同客戶的價值,讓客戶滿意。市場發(fā)展表明,標準化單機衰退,客制化設備制造大幅度成長。企業(yè)不但需滿足客戶的要求,更需為客戶當好參謀,以新技術提高客戶的需求,增加產能,降低成本。德國ILLIG RDK公司涉及整條熱成型生產線及單獨部件的開發(fā)、生產、組裝及配送,幫助客戶利用熱塑材料經濟地生產出高精度的優(yōu)質產品。Inoex公司在線管材變徑擠出設備,為市場解決了擠出管材變徑需停機并浪費能耗及材料的接觸缺陷。具有40多年發(fā)展歷史的臺灣富強鑫精密工業(yè)機械股份有限公司,發(fā)揮產品開發(fā)和制造的優(yōu)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(fā)醫(yī)療制品注射專用機、專用控制系統(tǒng)。
3.5塑料工程“工業(yè) 4.0”的綠塑創(chuàng)新
工業(yè)4.0本質上是一場生產模式的變革,即從自動化到智能化,其中起主導作用的“人”則是變革的關鍵點?!叭恕笔侵袊呦蚬I(yè)4.0面臨的最大障礙。一方面,長期處在2.0工業(yè)思維之下的技術工程師和管理人員,技術與思維模式相對滯后;另外一方面,中國缺乏精神傳承。
信息化、網絡化是實施“工業(yè)4.0”的主要技術支撐。DM G M ORI系統(tǒng)對“工業(yè)4.0”做了極大的貢獻,因為工藝鏈和供應鏈被系統(tǒng)地聯(lián)系起來,所以客戶生產的靈活性顯著增加。在新成立的DM G M O RI系統(tǒng)公司中,DM G M O RI集合了集團內部整體系統(tǒng)解決方案的全面的專業(yè)實力。從標準自動化系統(tǒng)到柔性自動化生產單元、完整的生產線,系統(tǒng)提供滿足顧客要求的最佳解決方案。DM G M O RI系統(tǒng)的全面供應范圍保證了客戶能夠更快應對未來挑戰(zhàn),進行更高效加工。2015年4月起,DM G M O R推出具有16款應用的最新CELO S版本。CELO S PC版本同樣是一項創(chuàng)新,用戶可以借此直接在加工準備階段對生產與制造流程進行最佳規(guī)劃與控制。此外,還可通過CELO S PC版本將任意機床或設備集成在整體CELOS外圍設備中。用戶可與數(shù)據(jù)管理軟件ERP、PPS以及PDM進行直接連接,并通過CELO S實現(xiàn)從理念到成品的30%的提速。另外,還可以完成和主機廠溝通,最終達到全球的溝通。目前DM G M O RI在歐洲、日本、中國和美國成立了5個系統(tǒng)公司。DM G M O RI位于德國韋爾瑙的全新科技中心將被打造成為全球頂尖系統(tǒng)和自動化專業(yè)技術的共享中心,預計將于2016年正式啟用。
塑料工程各個環(huán)節(jié)只有通過不斷地綠塑創(chuàng)新、合作,整合高端技術和強化銷售與服務網絡為客戶創(chuàng)造更高效率,滿足客戶的需求,才能更好地應對充滿科幻色彩的工業(yè)4.0的到來。
3.6塑機行業(yè)“智能制造+互聯(lián)網經濟”的綠塑創(chuàng)新
工信部印發(fā)《2015年智能制造試點示范專項行動實施方案》,決定自2015年啟動實施智能制造試點示范專項行動,同時給出了具體目標:試點示范項目實現(xiàn)運營成本降低20%,產品研制周期縮短20%,生產效率提高20%,產品不良品率降低10%,能源利用率提高4%。在《中國制造2025》中,智能制造被定位為中國制造的主攻方向。新一輪科技革命和產業(yè)變革正在孕育興起,信息技術、生物技術、新材料技術、新能源技術廣泛滲透,帶動幾乎所有領域發(fā)生群體性技術革命,核心就是智能制造。智能制造會給制造業(yè)帶來“兩提升、三降低”:“兩提升”指生產效率的大幅度提升,資源綜合利用率的大幅度提升;“三降低”指研制周期大幅縮短,運營成本大幅下降,產品不良品率大幅下降。
“智能制造+互聯(lián)網經濟”是未來塑機行業(yè)的兩大引擎。中國塑機行業(yè)進入新常態(tài),行業(yè)企業(yè)開始修煉“內功”,加快從制造大國轉向制造強國的轉變,大力推進“中國制造2025”和“互聯(lián)網+”行動計劃。
智能制造(IntelligentM anufacturing,IM)是基于新一代信息技術,貫穿設計、生產、管理、服務等制造活動各個環(huán)節(jié),具有信息深度自感知、智慧智能自決策、精準控制自執(zhí)行等功能的先進制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱。智能制造包含智能制造技術和智能制造系統(tǒng),智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實踐中不斷地充實知識庫,具有自學習功能,還有搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息,并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。采用IEC61131、PLCopen M otion、B&R等已有的庫函數(shù)來實現(xiàn)系統(tǒng)的開發(fā),Autom ation Studio是目前為止在自動化領域內最為強大的工程設計平臺,能夠使得開發(fā)者實現(xiàn)設備的全流程和全部對象的設計,從項目的管理、版本管理、項目配置、編程、仿真到調試診斷與維護。提供整個工廠的解決方案,硬件已顯得不再那么重要,設備的連線變得更加重要,需能提供整個生產管理與優(yōu)化系統(tǒng)軟件及解決方案。Krones的整廠管理系統(tǒng)架構,各個生產單元的數(shù)據(jù)如機器狀態(tài)、批次控制數(shù)據(jù)等通過標準的數(shù)據(jù)總線到了上位,而設備的配置參數(shù)、配方數(shù)據(jù)、主控數(shù)據(jù)等也通過標準總線下達到生產設備級、生產計劃數(shù)據(jù)、操作控制、文檔、維護、分析、優(yōu)化等在上一級來實現(xiàn),通過用戶接口與ERP系統(tǒng)進行連接,實現(xiàn)整個工廠的數(shù)據(jù)管理。整個生產過程得到有效監(jiān)控,影響產品質量與效率的各種因數(shù)也量化并提交給上位分析工具,以便管理人員能夠及時獲得現(xiàn)場設備及工藝存在的問題并給與及時修正,包括能夠對成本降低進行有效的分析,從而提高整體生產率。
“互聯(lián)網+”是擁抱塑機行業(yè)變革新趨勢成功轉型的關鍵,重點促進云計算、物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)為代表的新一代信息技術與現(xiàn)代制造業(yè)、生產性服務業(yè)等的融合創(chuàng)新。塑機制造不僅要裝上智能化、數(shù)字化的內核,更要展開“互聯(lián)網+”的外延。利用互聯(lián)網的透明、高效、互動等特征,改造現(xiàn)有塑機制造的各個環(huán)節(jié),提高其既有生產效率乃至創(chuàng)生出新的模式。目前,應用工業(yè)互聯(lián)網還面臨著若干挑戰(zhàn),首先是傳統(tǒng)的制造的各個環(huán)節(jié)難以支撐龐大的數(shù)據(jù)處理和管理;其次是如何將海量數(shù)據(jù)轉化為有效服務提供給各個環(huán)節(jié),也是實現(xiàn)智能生產、建成智能企業(yè)。網絡化集成控制技術把現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網、工業(yè)無線網、企業(yè)局域網、互聯(lián)網同現(xiàn)代控制設備(包括工業(yè)PC、可編程序控制器PLC、人機界面HM I、輸入輸出模塊、交換機、網關、通信接口、伺服控制電機等)結合,形成基于通信與控制緊密融合、多種網絡協(xié)議合理組合、有線與無線相互銜接、管理與控制一體化的控制系統(tǒng)。美國M O O G公司且具有遠程診斷功能的模塊化的多軸伺服整機控制器TM C-4,基于PC的人機界面以及兼容IEC61131-3的開發(fā)環(huán)境,不但實現(xiàn)更高的閉環(huán)控制精度而,客戶可根據(jù)自己設備的特點及要求編寫程序。威猛巴頓菲爾機械設備有限公司UN ILO G B6P注塑機控制系統(tǒng)為整合了所有周邊設備的注塑機的方便操作提供了廣泛的操作和控制概念,當然它也被安裝在Sm artPow er上。它確保了這些機器易于集成到PDA系統(tǒng)中,而且尤其是基于互聯(lián)網的服務支持。Sm artPow er配有用于互聯(lián)網和遠程服務以及用于一個現(xiàn)代管理執(zhí)行系統(tǒng)的設施,增補了用戶編程系統(tǒng),并支持更方便、更快速的機器設置,尤其是針對更為復雜的生產循環(huán)。
加強數(shù)字化技術及數(shù)字化裝備與網絡化制造技術研究,研發(fā)有效的信息分析工具,以自動、智能和快速地發(fā)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)間隱藏的依賴關系,并從中抽取有用的信息和知識,從而為產品質量的提高提供依據(jù),進而發(fā)展數(shù)字化高端裝備;加快研發(fā)與行業(yè)發(fā)展相關聯(lián)的物聯(lián)網、云計算、智能化技術。
3.7塑料工程“智慧服務”的綠塑創(chuàng)新
近些年,美國通過智慧產業(yè)革命全面拉抬了制造業(yè)的整體效率,并且已經取代中國成為制造業(yè)超級大國。美國用工下跌了28%,但是效率卻大幅提升,相比之下中國人工越來越貴,而效率卻鮮見提升。這指明了制造業(yè)發(fā)展過程中的一個重要出路便是引入智慧產業(yè),優(yōu)化每個生產節(jié)點,提升局部和整體利潤。
“智慧服務”是一種人、機、物協(xié)同制造模式,在互聯(lián)網、物聯(lián)網、內容/知識網、人際網和先進制造技術等的支持下,將各種制造資源連接在一起形成統(tǒng)一的資源池,然后根據(jù)客戶個性化需求和情境感知,做出智能的響應,為客戶提供定制化的、按需使用的全套方案服務?,F(xiàn)在很多企業(yè)都上了很多系統(tǒng)軟件,比如PLM、ERP、M ES、CRM等系統(tǒng),但系統(tǒng)與系統(tǒng)之間缺乏有效關聯(lián),形成了一個個信息孤島。智慧服務信息系統(tǒng)高效集成研發(fā)、設計、工藝、質量、制造執(zhí)行等系統(tǒng),打通產品生命周期的各個環(huán)節(jié),實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)實時整合與控制,為智能制造提供信息支持。IBM智慧供應鏈演示程序基于IBM傳感器解決方案并整合了IBM業(yè)務流程管理軟件, 模擬了一個簡化的供應鏈環(huán)境,從創(chuàng)建訂單開始、工廠生產商品打包并出庫、貨物到達地區(qū)倉庫、貨物離開地區(qū)倉庫,直到貨物到達分銷商倉庫,智慧供應鏈實現(xiàn)了全程可視化追蹤。
智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段,綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術于一體,構建一個高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠?!爸腔酃S”的三大特征:首先是基礎設施高度信息互聯(lián),包括生產設備、機器人、操作人員、物料和成品;其次是制造過程數(shù)據(jù)具備實時性,生產數(shù)據(jù)具有平穩(wěn)的節(jié)拍和到達流,數(shù)據(jù)的存儲與處理也具有實時性;再次是可以利用存儲的數(shù)據(jù)從事數(shù)據(jù)挖掘分析,有自學習功能,還可以改善與優(yōu)化制造工藝過程。RO CKW ELLAUTO M ATIO N公司無線Pow er M onitor W 250功率測量儀,能夠多點監(jiān)測采集生產過程中特定耗能型應用的數(shù)據(jù),自動生成的無線網絡即可將能耗信息直接傳送到Rockw ell Softw are RSenergyM etrix軟件,便于用戶直接查看能耗信息及采取相關技術措施降低能耗,這樣不但降低了網絡成本,還能夠更加方便采集數(shù)據(jù)。意大利M acchi公司與西門子電子產品公司合作推出的吹塑薄膜生產線的控制系統(tǒng),使用一種新的無線操控面板來啟動和控制整條生產線的運轉,生產操作人員可根 據(jù)需要進行簡單的操控和特定的控制這套操控面板包含有一顯示屏系統(tǒng),通過無線(聲頻和視頻) 連接到生產線上,操作人員無論身處何處,都可清楚了解并且解決生產線運轉過程存在的故障,及時解決故障,提高運轉效率。
沒有萎縮的市場,只有未開發(fā)的市場。創(chuàng)新市場開發(fā)者看到的是遍地黃金,色盲者看到的是遍地黃土。塑料工程的黃金市場向我們召喚,有待有志者去挖掘。
4.1汽車碳纖維復合材料應用市場的開發(fā)
幾十年前,就有專家曾預言碳纖維復合材料將會取代金屬用來制造汽車結構件?,F(xiàn)在這個預言已成為事實。實現(xiàn)汽車材料革命的節(jié)能資源化、安全輕量化、環(huán)保人性化、車型個性化、清潔壽命化的碳纖維復合材料已經代表了未來材料發(fā)展的一種趨勢,特別是超輕量化第一性能的電動、新能源汽車,實現(xiàn)碳纖維復合材料化是唯一的選擇。碳纖維復合材料已經成為各廠家出奇制勝的法寶。寶馬公司、三菱麗陽、西格里集團三方合作,碳纖維首次大規(guī)模地用于量產車型的一款車身結構和框架完全采用碳纖維增強塑料制造的寶馬電動汽車i3,車重1260kg,于2015年4月在日本上市,售價僅為499萬日元(約25萬元人民幣)起。i3通過革新碳纖維的疊加方式等成型技術,CFRP的成型要耗費大量的人工和成本,在三家公司的合作下,成型的時間縮短到10分鐘之內,使成本降低到了實用水平。西格里(SGL)使用三菱麗陽開發(fā)的碳纖維原紗將其加工成CFRP。繼i3之后,寶馬的插電式混合動力車"i8"也采用CFRP車身。i3市場表現(xiàn),為碳纖維復合材料在通用汽車領域的商業(yè)化普及應用邁出了重要的一步,將在很大程度上決定未來10 年碳纖維復合材料在通用汽車領域的發(fā)展方向。
國內碳纖維生產有了很大發(fā)展,缺乏碳纖維復合材料的應用研究,特別是沒有形成碳纖維復合材料的全套解決方案的產業(yè)聯(lián)盟,影響了產業(yè)的發(fā)展。
中國汽車制造業(yè)發(fā)展很快,但在應用碳纖維復合材料于汽車工業(yè),遠遠落后于日本、歐美等工業(yè)發(fā)達國家,形成汽車“大國”,而非“強國”。汽車新一輪的革命,其中最突出的標志是碳纖維復合材料的應用。可以預測,誰引領碳纖維復合材料應用技術,誰就引領汽車的發(fā)展方向,誰就有汽車發(fā)展的話語權。我國在碳纖維復合材料應用于汽車工業(yè)也取得了一些成果,2012年6月,包頭的翼、北京藍星、中材科技共同研發(fā)的我國首輛碳纖維復合材料的輕型自卸車成功下線,取得12項發(fā)明專利與9項實用新型專利,整車自重4.8噸,比同規(guī)格的金屬車減少2噸;使用壽命4倍于金屬車達到20年;油耗降低8%。
碳纖維復合材料的回收利用是實現(xiàn)在汽車上大規(guī)模應用的綠塑創(chuàng)新的技術關鍵。碳纖維復合材料在回收過程中,最大限度的保持纖維強度,以提高利用價值。日本N EDO從2006年起在日本經濟產業(yè)省的資助下進行的題為“碳纖維回收技術的研發(fā)示范”項目,利用熱分解法,在高溫常壓下回收復合材料中的碳纖維,使得日本生產商加速了對碳纖維復合材料在汽車領域應用的市場布局,包括碳纖維絲束原材料、復合材料預浸料和注塑顆粒材料在內的產能投入。英國的先進復合材料公司(Um eco復合材料結構材料公司的一部分)、英國Exel復合材料公司、N etCom posites、Sigm atex、Tilsatec和利茲大學組成碳纖維復合材料的回收利用的聯(lián)合體,開發(fā)回收廢棄碳纖維的技術,將其與聚對苯二甲酸乙二醇酯等樹脂混合,使碳纖維從制造的全部階段復原,且其開發(fā)再生技術處于有代表性的供應鏈中,制備成不同形式的材料,生產的復合材料層合板由重量百分比50%回收碳纖維及50%的回收聚對苯二甲酸乙二醇酯制成,與由原始纖維制備的復合材料相比,保持至少90%拉伸模量,50%拉伸強度。
4.2塑料包裝應用市場的開發(fā)
塑料包裝是塑料應用中最多的領域。全球每年約生產塑料制品1億噸,其中一次性包裝材料3000萬噸,近幾年,我國塑料包裝材料總產量約占包裝材料總產量的1/3,居各種包裝材料之首,增幅較大,發(fā)展前景不可估量。塑料包裝工程行業(yè)緊密成一體,共同開拓塑料包裝工程的綠塑創(chuàng)新。
生物基塑料應用于塑料包裝的綠塑創(chuàng)新。在Chinaplas? 2015上,多種新型生物基塑料的出現(xiàn)告訴我們,生物基塑料包裝不再遙不可及,盡管尚未完全替代石油基塑料,但是應用比例有望逐年提高。全球最大的生物塑料制造商NatureW orks將展示Ingeo生物塑料,這是一種通過高科技獲取生物碳并將其轉化成Ingeo天然先進的材料,不含苯乙烯、雙酚A、鄰苯二甲酸鹽以及丙烯腈,滿足對健康安全方面的關注。而來自本土的金暉兆隆,也將帶來其生物降解塑料Ecow orld PBAT,在堆肥條件下,可以在180天內被微生物分解成二氧化碳、水和有機肥料,降解過程不會產生有毒氣體。
綠色專用包裝塑料原料的綠色創(chuàng)新。巴斯夫(中國)有限公司ecovio?是巴斯夫推出的通過認證的可堆肥、可生物降解聚合物。ecovio?的主要應用領域為有機餐廚垃圾袋、購物袋、農膜及可堆肥包裝產品。主要應用領域為塑料薄膜,如有機餐廚垃圾袋、兩用袋(先用于購物,后用于收集有機餐廚垃圾)或農用薄膜。此外,ecovio?也可用于其它可堆肥包裝解決方案,如紙面涂層、收縮膜、泡沫包裝及注塑成型產品等。
高速節(jié)能包裝設備的綠塑創(chuàng)新。紹興縣皇冠機械有限公司推出的塑料瓶蓋模壓機,生產成本低、效益高、低能耗,與同螺桿的注塑機相比,能耗是注塑機的1/3,產量是注塑機的3倍,無注塑點,更加美觀,印刷效果更佳。陜西北人印刷機械有限責任公司FR250ELS智能電子軸凹版印刷機,250米/分鐘智能電子軸凹版印刷機,印刷速度250米/分鐘,套準誤差<=0.1毫米,主要適用于食品、藥品、日化等塑料包裝的多色印刷。上海珂明注塑系統(tǒng)科技有限公司推出提供獨步全球的真正的“系統(tǒng)成套解決方案”:注塑、貼標、取出、打包一次成型,無人工操作,提高生產效率,降低勞動力成本。應用于食品、醫(yī)療、化妝品包裝,乳制品、冷凍食品包裝、快餐包裝等行業(yè)。汕頭市安平食品包裝機械有限公司推出從加熱、成形、堆迭、計數(shù)全部實現(xiàn)全自動的翻轉制杯機,適用于PP/PS/PVC/PET的加熱成形,可做成飲料杯、牛奶杯、果凍杯。
綠色包裝推動多層共擠吹膜設備的綠塑創(chuàng)新。阻隔功能隨層數(shù)的增加而有利于較薄的厚度實現(xiàn)高的阻隔性能。薄膜由單層發(fā)展到三層,現(xiàn)在五層逐漸成為主力,國際上已發(fā)展到11層,向更多層數(shù)的“群層化”方向發(fā)展。“群層化”不但提高薄膜的阻隔性能,而且有效降低薄膜厚度,即實現(xiàn)薄膜降低資源利用的減量化。精密控制各薄膜層及總體厚度的精密公差,有利于節(jié)約高分子材料,提高資源的利用率。德國W&D公司的Varex吹膜生產線,九層阻隔膜的總體厚度只有0.030m m,EVOH阻隔膜的膜厚僅為0.001m m,寬度最大2400m m。加拿大M ACRO公司的5層共擠吹膜設備,加工薄膜的厚度誤差5%,比同類多層薄膜節(jié)約原料20%以上。佛山捷勒塑料設備有限公司的九層共擠高阻隔吹膜設備,用于生產高品質的對稱如m-PE/ Tie/PA/EVO H/PA/Tie/m-PE結構和非對稱如PA/Tie/PE/Tie/ PA/Tie/m-PE結構的高阻隔薄膜,可以很方便地在線更換薄膜層結構,使膜制品的成本更低,阻隔性能更優(yōu)越。金明精機股份有限公司公司的九層共擠高阻隔吹膜設備,特殊設計的螺桿和模頭適于加工PA、EVO H等具有氣體阻隔性能的樹脂,主要用于生產各種規(guī)格的五層及以上薄膜,滿足用戶對于氣體(O2、N2、CO2...)高阻隔性能的包裝要求達到保香、保鮮、防腐、氣密、延長保質期的包裝目的。
塑料包裝工程綠塑創(chuàng)新的重點:1)創(chuàng)新和研發(fā)塑料新材料和新加工技術,使更多性能優(yōu)異的塑料成為包裝材料,并利用新材料的高性能,實現(xiàn)包裝材料減量化;2)推動塑料共混技術、塑料助劑新品及應用技術的進步和發(fā)展,在保證塑料包裝材料無毒、衛(wèi)生、環(huán)保的前提下,利用低成本技術使塑料包裝材料性能提升,為減量化提供可能;3)提高和改進塑料回收利用加工技術,使塑料包裝材料回收利用率大幅提升,改善和消除塑料包裝材料造成“白色污染”的隱患,提高資源利用率;4)發(fā)展生物基塑料,有效地調控生物塑料降解時間和周期,在充分發(fā)揮生物塑料包裝材料功用的同時,減少和消除塑料包裝材料對生態(tài)環(huán)境的污染和影響;5)通過自主研發(fā)和技術創(chuàng)新,降低塑料包裝新材料、新技術的成本,避免因成本過高,許多符合綠色包裝的塑料材料不能大面積應用的問題;6)發(fā)展智能化等先進包裝技術手段,利用部分塑料包裝材料具有的可食性、水溶性等特點,減少包裝廢棄物的產生量,提高塑料包裝的安全環(huán)保性能。
4.3塑料醫(yī)療工程市場的開發(fā)
醫(yī)療器械行業(yè)具有典型的正值型正周期特征,這個特征決定了國際醫(yī)療器械行業(yè)具有很大的發(fā)展?jié)摿?,而塑料以其?yōu)良的性質、可靠的性能、方便的成型工藝在醫(yī)療領域獲得了越來越廣泛的應用。高分子材料已逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)無機材料如金屬(或合金)、玻璃、陶瓷、磷灰石等用于制備醫(yī)療器械,尤其在廣譜類醫(yī)療耗材(輸液器、輸血器、注射器等)、呼吸麻醉(氣管插管、呼吸面罩等)、神經外科(顱骨修補片、引流裝置等)、透析、心血管(心臟支架、封堵器等)等方面,都已有成熟和廣泛的應用。目前市場上使用較多的高性能塑料有PP、PVC、PE、硅橡膠等傳統(tǒng)產品,如SABIC研發(fā)的透明聚丙烯(PP)材料具有玻璃般優(yōu)異的透明度,有助于在常規(guī)或預灌裝塑料注射器和計量系統(tǒng)中提高計量準確性,并更好地檢測污染物,其材料被用于生產醫(yī)用計量杯。瓦克(W aker)的醫(yī)用有機硅薄膜可用作柔韌型傷口敷料、透氣型薄膜,或作為電介質彈性體用于傳感器和人造肌肉等。近年,一些工程塑料也憑借更優(yōu)的性能進入醫(yī)療行業(yè),如醫(yī)療級尼龍12。相對于傳統(tǒng)的醫(yī)療聚合物產品,尼龍12具有更加優(yōu)異的生物兼容性、穩(wěn)定性、物理機械性能及加工性能,目前成熟應用在各類醫(yī)療導管及球囊。生物醫(yī)用材料近年也得到越來越多的關注,主要用于診斷、治療、修復或替換人體組織、器官或增進其功能。
設備生產商們也紛紛推出滿足醫(yī)療潔凈度的技術,如瑞士機器制造商Netstal通過一個8+8腔生產系統(tǒng)展示了其高性能解決方案,在一臺ELIO N 3200-1000注塑機上制造出直徑為90毫米的滅菌盤,生產周期小于3.7秒,采用聚苯乙烯材料。寧波偉立機器人科技有限公司聯(lián)合德國阿博格(Arburg)、意大利百旺(Piovan)以及臺灣百士佳(PassCard)等企業(yè),打造出針對一次性醫(yī)療產品的自動化解決方案——采血管高速取出裝箱系統(tǒng),更好地滿足了醫(yī)療市場對潔凈、無污染產品日漸增長的需求。
4.4塑料軌道交通市場的開發(fā)
塑料工程實現(xiàn)軌道交通在節(jié)約能源、減少震動和噪音方面具有龐大市場,高分子復合材料成為列車實現(xiàn)更高速不可取代的材料。
許多鐵路車輛制造商已開始借鑒國外經驗利用高性能工程塑料替代金屬,向小型化、輕質化的方向發(fā)展。不過,高性能塑料在國內的使用具有很大拓展空間,如車廂之間的緩沖器或車輛轉向架上的許多部件就可采用熱塑性工程塑料。2008年,德國勒沃庫森化學工業(yè)園為改進生產基地與德國鐵路網之間的鐵路連接,安裝了一套道岔系統(tǒng),使用136根名為“埃爾森新木材(EslonN eoLum berFFU)”的枕木,這些枕木采用了由拜耳材料科技BaySystem s日本蘇米加拜耳聚氨脂有限公司提供的長纖維增強Baydur*60整皮泡沫聚氨酯體系。循環(huán)彎曲與長期負荷試驗證明:聚氨酯枕木即使在投入使用15年后仍可保持遠高於木材的彎曲強度。由于其出眾的機械性能,該聚氨酯材料也非常適合于建造高速鐵路。這已通過日本新乾線高速列車順利運行超過25年成功經驗得以證明。因質輕,這些枕木也適合于建造橋梁。一種具有持久彈性的軌道上層結構系統(tǒng)—拜耳材料科技Durflex緩減了軌道系統(tǒng)的振動,較之普通道碴上層結構,能有效減少約40%的結構噪音。根據(jù)城際快車、區(qū)際快車或貨運列車等不同列車類型,空氣傳播噪音可降低1.5-3分貝。
綠塑創(chuàng)新是塑料工程發(fā)展的主旋律。綠塑創(chuàng)新適應經濟發(fā)展方式從規(guī)模速度型粗放增長轉向質量效率型集約增長,經濟結構從增量擴能為主轉向調整存量、做優(yōu)增量并存的深度調整。新常態(tài)綠色創(chuàng)新,觀念上要適應,認識上要到位,方法上要對路,工作上要得力。企業(yè)只有保持持續(xù)的綠塑創(chuàng)新理念和能力,才能在激烈的競爭中立于不敗之地。
綠色化是動態(tài)發(fā)展的,持續(xù)更新其內涵與外延。特別是由于人們對環(huán)境生態(tài)的價值觀的提升,以之為價值基礎的綠色創(chuàng)新也隨之而深化,不斷提高。
國內塑料工程綠塑創(chuàng)新與國際先進水平相比,存在相當大的差距。習近平總書記在中國科學院第十七次院士大會、中國工程院第十二次院士大會開幕會上發(fā)表重要講話強調:廣大科技工作者要敢于擔當、勇于超越、找準方向、扭住不放,牢固樹立敢為天下先的志向和信心,敢于走別人沒有走過的路,在攻堅克難中追求卓越,勇于創(chuàng)造引領世界潮流的科技成果。沿著習近平總書記指出的“創(chuàng)新、創(chuàng)新、再創(chuàng)新”的方向發(fā)展,一定能創(chuàng)新出綠色化塑料工程的“強國夢”。
Present situation and prospects on green innovation of plastic engineering(part2)
Zhang You-gen
(Ningbo Haida plastic machinery co., LTD. ZhejiangNingbo 315200)
Discusses the plastic engineering, plastics engineering service mode, green plastic engineering application market in three aspects, such as plastic green innovation present situation and prospects, puts forward the green plastic plastic engineering process related to the characteristics of the innovation of scientific development, key points and directions.
Plastic engineering; Greening; The status quo. Looking forward to
張友根,教授級高工,終生享受國務院政府特殊津貼。1982年畢業(yè)于上海交通大學。從事塑料機械的科學發(fā)展工作。以第一完成人,獲得上海市科技進步二等獎三項,機電部科技進步三等獎二項,上海市優(yōu)秀新產品二等獎四項及三等獎二項。曾獲得上海市工業(yè)戰(zhàn)線優(yōu)秀科技工作者、上海市“講理想、比貢獻”先進個人、上海市機電工業(yè)局先進工作者及先進科技工作者等榮譽。發(fā)表論文近400篇,約400萬字。