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    塑料動態成型加工節能技術探究?。ㄕ駱I注塑)

    一、技術名稱:塑料動態成型加工節能技術

    二、技術所屬領域及適用范圍:主要應用于塑料制品加工領域

    三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀



    與傳統設備相比,新設備具有物料熱機械歷程縮短30%左右、加工溫度降低最大達20°C、加工能耗降低30%以上、混煉效果及制品性能提高、噪聲降至77分貝以下、對物料適應性廣等顯著特點,解決了傳統技術存在的能耗大、噪音大、對物料適應性窄、塑化效果及制品質量難以控制等國際上一直未能很好解決的問題。新技術使塑料成型加工原理和概念實現了由”穩態”到”動態”的變革,打破了我國引進、跟蹤、低水平仿制的局面,推動了塑料成型裝備產業技術進步和塑料制品加工業的可持續發展。目前該技術可實現節能量24萬tce/a,CO2減排約63萬t/a。


    四、技術內容


    1.技術原理

    由于塑料導熱性差,塑料熔體又具有高粘度、高彈性等特點,一般情況下在進行成型加工時需要較長的熱機械歷程。塑料動態成型加工技術與裝備,是將振動力場引入到塑料塑化成型加工全過程,使成型加工過程中的各種物理量發生周期性變化,變傳統的塑料純剪切穩態塑化輸運機理為振動剪切動態塑化輸運機理,達到縮短熱機械歷程、降低成型加工能耗、提高加工制品質量的目的。塑料動態塑化成型加工技術與裝備包括塑料動態塑化擠出設備和動態注射成型設備。


    2.關鍵技術

    (1)針對塑料擠出制品包括管材、棒材、片材、薄膜、各種異型材等高效節能加工的需要,將振動力場引入塑料塑化擠出全過程,實現了動態固體壓實、動態熔融塑化和動態熔體輸送等基本技術原理,變傳統的“穩態”塑化擠出成型為周期性的動態塑化擠出成型,發明并研制出塑料動態塑化擠出成套技術裝備。


    (2)根據成型外形復雜、尺寸精確的塑料注射成型制品高效節能加工的需要,將振動力場被引入物料的塑化、注射、持壓和冷卻全過程,實現了動態塑化計量、動態注射、動態持壓和冷卻,即塑料塑化注射成型全過程均處于周期性振動狀態,發明并研制出塑料動態塑化注射成套技術裝備。


    3.工藝流程

    塑料動態成型加工的節能技術廣泛用于塑料制品的生產,例如擠出類的塑料薄膜、塑料管材、塑料片材、塑料扁絲等等;注射類的塑料制品:如日常生活用的桶、盆、箱體等、電子類、光學類、手機類、五金類及玩具類產品等等。


    五、主要技術指標


    1.加工成型溫度降低最大達20°C,能耗降低30%-60%;

    2.機器噪音減少到77分貝以下;

    3.塑化效果好,制品質量高:標準試樣拉伸強度、彎曲強度等提高10%以上;

    4.生產效率及制品精度提高:重復精度≥99%;

    5.對物料的適應性廣:不需要更換螺桿等硬件,即可加工所有熱塑性塑料。

    六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀


    該技術獲得國家技術發明獎二等獎、國家科學技術進步獎二等獎、中國專利發明創造金獎、中國高??茖W技術進步獎一等獎、廣東省科學技術進步獎特等獎、廣東省科學技術獎勵一等獎、教育部科技進步一等獎等。據行業協會統計,預計到2015年和2020年中國塑料制品總產量將分別達到7500萬t和12000萬t。項目推廣至2015年,新設備推廣應用于30%以上擠出、注射制品的生產加工,以傳統常規加工裝備平均單耗為0.6kWh/kg計算,新裝備較之常規裝備單耗降低40%,當年可節電54億kWh以上,折合消耗142.5萬tce以上,折合CO2排放量376萬t以上。以1000元/tce計,節能增效達14億元/年。項目推廣至2020年,新設備推廣應用于70%以上擠出、注射制品的生產加工,以傳統常規加工裝備平均單耗為0.6kWh/kg計算,新裝備較之常規裝備單耗降低40%,當年可節電201.6億kWh以上,折合消耗532萬tce以上,折合CO2排放量1405萬T以上。以標煤1000元 /tce計,節能增效達53億元/a。


    七、典型應用案例


    典型案例1

    應用單位:廣州****公司

    技術提供單位:華南理工大學


    節能改造情況:對廣州一道注塑機械有限公司惠州分公司生產車間內的3臺PET瓶胚注塑機進行了動態注射綜合節能改造,在原注射缸的控制閥上加入脈動信號,將振動力場引入物料注射、持壓和冷卻全過程,即注射沖模全過程均處于周期性振動狀態,同時利用負載感應型液壓驅動與傳動技術對原有的液壓系統進行了改造升級。


    節能效果:改造后設備投入運行穩定,現場測試各設備的制品單耗為:1號機0.32kWh/kg、2號0.35 kWh/kg、3號0.33 kWh/kg,較之前分別較低了35%、33%、40%。該項目節能量:316.8噸標準煤/年;二氧化碳減排量836.4噸CO2/年。


    經濟效益:該項目共投資45萬元。改造后每月節電約10萬度電,節約電費開支8萬多元,投資回收期1年。單位節能量投資額:1420元/噸標準煤。

    典型案例2

    應用單位:東莞市****制品有限公司

    技術提供單位:華南理工大學


    節能改造情況:對東莞市正新包裝制品有限公司5條多層共擠吹膜機組的21臺擠出機進行了動態擠出節能改造通過在原擠出機上增加軸向振動裝置,變傳統的”穩態”螺桿塑化擠出為周期性的動態塑化擠出,有效降低了成型溫度與電機負載。


    節能效果:改造后設備投入運行穩定,現場測試各擠出機的單耗為 0.35-0.42kWh/kg,節能降耗38%-46%。該項目節能量:158.4噸標準煤/年;二氧化碳減排量:418.2噸CO2/年。


    經濟效益:該項目共投資35萬元。改造后每月節電約5萬度電,節約電費開支4萬多元,投資回收期1年。單位節能量投資額:2210元/噸標準煤。


    八、推廣前景及節能減排潛力


    預計未來5年,該技術在行業內的推廣潛力可達到50%,總投入6億元,預計節能能力60萬tce/a,減排能力約158萬tCO2/a。

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