酒井忠基:双螺杆挤出技术的研究进展

2018-11-19 01:40:38 65
重庆君正转发:  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闭幕。

  举办此次会议的主要目的是促进相容剂领域的技术交流,增强下游改性行业对这一领域的了解和认识,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,塑料成型加工学会声誉会员,高分子学会合作搭档,美国SPE合作搭档,合成树脂技术协会副会长。曾取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

  以下内容依据会议现场速记整理,未经自己审阅,仅供参考。

水袋气囊

  中国是全球增长较快的塑料市场

  目前塑料合金方面有很多原创的技术,酒井忠基先生对于塑料合金方面做了近50年的钻研,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,但是较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。在世界其他中央,塑料的消费量还在一直增长,特别是亚洲、尤其是中国,将来要鼎力开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,主要是从原料厂消费出来的原料而后经过挤塑机之后再造成各种制品。对于整个工业连分成两个方面,一方面是大量的大型工厂,每年都有几十吨的消费。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,当中是对于脱硅的机器,五个机器连在一起,机器也越来越大了,较近长度达10米的机器也已经呈现,一个小时可以做出几百米的规模。为了消费出高性能的塑料,相似的挤塑机也在一直地开发当中。汽车制品用的注塑机,使用4个轴,主要是做汽车的玻璃窗。我们看到汽车的消费量、消费量在逐年增长,特别是中国的市场生长十分的快。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,如今大概汽车10%的部件是用的塑料,汽车的零部件尽管注塑机用得比较多,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生长较快的。

  做新技术的趋势主要是附加价值的增加,本钱也要下降,而后是能量的勤俭,包括排放量的减少。还有尽量地自动化,因为中国这样的开展趋势出租车的司时机越来越少,所以自动化也是一个趋势。而后就是可持续的材料,零排放的材料,比如说生物材料,还有纤维素纳米材料。对于挤塑机有挤塑技能的剖析,比如说有化学反馈的技术。对于计算机模拟的技术会变得更加重要。对于挤塑机的监督技术,目前相当于进入了一个黑匣子,所以挤塑机的监控也很重要。也就是说挤塑机里面到底发作了什么事越来越重要,通过各种技术的开展,比如说通过光学分子技术,总的来说挤塑机的剖析技术,计算机的模拟技术越来越重要的时代就要来了。对于全世界材料提供量的趋势,美国一所大学给出的数据,随着时代的开展木材的使用量会逐渐减少,而后铝和镁的金属使用量会更多。对于塑料的使用量,它不只是一个量的增长还开展出新的技能型的塑料。将来的塑料行业将更加壮大!

  汽车的使用,一个趋势是对于二氧化碳的排放要减少,而后是勤俭能量的方向,对于平安性的需求也在极速生长。对于对社会的奉献是使用天然的原料,与信息相关的技术也在开展当中,比如说苹果的电子设施。较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,日本老龄化比较重大,老龄人须要开简略操作的汽车,就是不会排放太多二氧化碳,使用燃料电池的汽车也在开展当中。这个汽车在停车的时候按一下按键,人分开汽车,汽车就会自己停在停车场。从塑料使用的加工办法当中看,大部分的塑料制品都是使用挤塑机成型的。在独特使用注塑机的状况下,里面再增加一些薄膜的技术,从根底目的来看,主要是为了勤俭能源,二是而且平安性,三是为了回收利用。从注塑机的角度看,技术在逐渐开展,较近风行用超能二氧化碳对塑料停止刮炮的技术。注塑有两个开展方向,一个是越做越大,另外一个在坚持如今的规模上在精度有所进步。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,活动模拟技术已经逐渐成熟。除了活动之外还可以模拟其他很多方面,比如说温度。这种使用计算机停止模拟挤塑机,包括高分子合金方面,技术在逐渐的开展。对于注塑机本身技术也在开展,以前都是用液压的,如今逐渐向电的方面开展。除了消费能量降低之外,用电子停止控制,颐养才干也在进步,又可以制作出漂亮的制品,应用于医疗电子等方面。

  对于注塑机的技术,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%,可以减少他的本钱。还有一个趋势,如今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,本钱也会降低。使用这种玻纤的技术还在逐渐的开展,较近比较引人关注的是使用碳纤维的技术,如今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,如今到汽车上使用碳纤维,他可以比玻纤的重量降低,也可以勤俭能源。丰田公司的汽车使用碳纤维的技术,它的重量只要850公斤。丰田公司新开发的氢气作为燃料,尽管本钱很高,但是是将来的开展趋势。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,减少流量耗费在日本十分受器重。还有可以直接使用挤塑机在里面参与碳纤维,而后再挤压成型。另一个如今比较受到注目的新技术,除了碳纤维之外使用蜘蛛丝作为填料的改进办法,这种蜘蛛丝是人工做的,他是使用基因操作的办法生成的。它可以用在很多的中央。对于高分子复合物将来的使用量,预测2035年使用会抵达20%,将来高分子聚合物将会发挥很大的作用。

  双螺杆挤塑机开展迅猛

  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,再参与相容剂反馈,再成型的过程。而后做出来的塑料粒子再经过注塑等,而后制成复制品。为了做出具有特性的材料,较重要是他的微观形态构造,为此要发作化学反馈,增加他的相容性。制作成这样的产品,较主要是在双螺杆的挤出技术,要想做成这样的制品,假如没有在挤塑机里面很好地混合,就很难制成合乎标准的产品,制作这样的高分子合金,以前开发了很多的机器。如今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。从机器的消费量来看,1998年只能消费200公斤,如今已经抵达10倍的消费量,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,如今已经抵达800转。如今螺杆的长度也变迁了,以前是20,如今是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剖析也可以剖析出来。这是螺杆的开发历史,以前主要是三头的螺纹原件,如今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坚持同样的速度转动,十分很重要。扭矩的密度越来越高了,以前只要3.7,如今是1.22,扭矩的密度逐渐增大,为了坚持一定的制冷工夫,抵达一定的程度的扭矩方能成功。

重庆君正新型复合材料有限公司原为重庆君正橡胶制品有限公司。是重庆比较著名的橡胶制品厂。

  对于螺纹原件有很多,比如说单头,两头、三头,对使用水的总体停止共混的可容技术,在铜体里面再增加其他的沟槽的技术。使用这个技术之后,在同样消费量的状况下,他的冲击长度会明显地进步。较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,使用这个计算办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平均,两头分散粒子就比较平均。粒子散布方面,三头的散布强的中央很强,弱的中央很弱,不是很平均。于此相比圆形的压力分散比较好。三头的螺杆原件开端是很高的,之后就不行了。于此相比圆形的螺杆散布比较平均。也就是说比较强的状况下,玻纤在里面会被切断的。方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,如今逐渐向纳米构造方向开展。因为这个构造的扭转,如今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。假如可以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停止互相连贯,即螺杆已经打碎的高分子通过相容剂停止从新连贯,这样就可以把分散的状态固定下来。对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,参与炭黑的话已经能抵达比较好的成效。在有机的体系里面参与无机材料是将来十分好的钻研方向,比如在天然橡胶里面参与黏土。

  生物塑料和纳米纤维素已成趋势

  对于电动车对塑料的趋势开展,主要是对于一个生物塑料的开展,预测2025年会有更

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  多的需求。如今日本聚乳酸大略是一年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。较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,这个里面参与3%的纳米纤维素,这是较近纳米纤维素的应用,用在电池里面薄膜。这个技术如今还在开发当中,市场还没有销售,也就是说这只是另外一个可能性。对于各个主体厂的开展,这是对于福特公司的想法,福特公司要求比玻纤还要轻的材料。还有一个方面是对于着色、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,他们的独特尺寸的时候比较容易共聚在一起,这个是一个分散技术,原来是使用水停止分散。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。纳米纤维素也有相似的问题,假如是很紧凑的话,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办法,在独特体素之前先停止一个前席解决。长工夫固体化,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。

  将来属于“技能型”塑料

  新需求催生新型注塑机

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