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玖玖热塑料动态成型加工节能技术探究!(振业注塑)

一、技术名称:塑料动态成型加工节能技术

二、技术所属领域及适用范围:主要应用于塑料制品加工领域

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状



与传统设备相比,新设备具有物料热机械历程缩短30%左右、加工温度降低最大达20°C、加工能耗降低30%以上、混炼效果及制品性能提高、噪声降至77分贝以下、对物料适应性广等显著特点,解决了传统技术存在的能耗大、噪音大、对物料适应性窄、塑化效果及制品质量难以控制等国际上一直未能很好解决的问题。新技术使塑料成型加工原理和概念实现了由”稳态”到”动态”的变革,打破了我国引进、跟踪、低水平仿制的局面,推动了塑料成型装备产业技术进步和塑料制品加工业的可持续发展。目前该技术可实现节能量24万tce/a,CO2减排约63万t/a。


四、技术内容


1.技术原理

由于塑料导热性差,塑料熔体又具有高粘度、高弹性等特点,一般情况下在进行成型加工时需要较长的热机械历程。塑料动态成型加工技术与装备,是将振动力场引入到塑料塑化成型加工全过程,使成型加工过程中的各种物理量发生周期性变化,变传统的塑料纯剪切稳态塑化输运机理为振动剪切动态塑化输运机理,达到缩短热机械历程、降低成型加工能耗、提高加工制品质量的目的。塑料动态塑化成型加工技术与装备包括塑料动态塑化挤出设备和动态注射成型设备。


2.关键技术

(1)针对塑料挤出制品包括管材、棒材、片材、薄膜、各种异型材等高效节能加工的需要,将振动力场引入塑料塑化挤出全过程,实现了动态固体压实、动态熔融塑化和动态熔体输送等基本技术原理,变传统的“稳态”塑化挤出成型为周期性的动态塑化挤出成型,发明并研制出塑料动态塑化挤出成套技术装备。


(2)根据成型外形复杂、尺寸精确的塑料注射成型制品高效节能加工的需要,将振动力场被引入物料的塑化、注射、持压和冷却全过程,实现了动态塑化计量、动态注射、动态持压和冷却,即塑料塑化注射成型全过程均处于周期性振动状态,发明并研制出塑料动态塑化注射成套技术装备。


3.工艺流程

塑料动态成型加工的节能技术广泛用于塑料制品的生产,例如挤出类的塑料薄膜、塑料管材、塑料片材、塑料扁丝等等;注射类的塑料制品:如日常生活用的桶、盆、箱体等、电子类、光学类、手机类、五金类及玩具类产品等等。


五、主要技术指标


1.加工成型温度降低最大达20°C,能耗降低30%-60%;

2.机器噪音减少到77分贝以下;

3.塑化效果好,制品质量高:标准试样拉伸强度、弯曲强度等提高10%以上;

4.生产效率及制品精度提高:重复精度≥99%;

5.对物料的适应性广:不需要更换螺杆等硬件,即可加工所有热塑性塑料。

六、技术鉴定、获奖情况及应用现状


该技术获得国家技术发明奖二等奖、国家科学技术进步奖二等奖、中国专利发明创造金奖、中国高校科学技术进步奖一等奖、广东省科学技术进步奖特等奖、广东省科学技术奖励一等奖、教育部科技进步一等奖等。据行业协会统计,预计到2015年和2020年中国塑料制品总产量将分别达到7500万t和12000万t。项目推广至2015年,新设备推广应用于30%以上挤出、注射制品的生产加工,以传统常规加工装备平均单耗为0.6kWh/kg计算,新装备较之常规装备单耗降低40%,当年可节电54亿kWh以上,折合消耗142.5万tce以上,折合CO2排放量376万t以上。以1000元/tce计,节能增效达14亿元/年。项目推广至2020年,新设备推广应用于70%以上挤出、注射制品的生产加工,以传统常规加工装备平均单耗为0.6kWh/kg计算,新装备较之常规装备单耗降低40%,当年可节电201.6亿kWh以上,折合消耗532万tce以上,折合CO2排放量1405万T以上。以标煤1000元 /tce计,节能增效达53亿元/a。


七、典型应用案例


典型案例1

应用单位:广州****公司

技术提供单位:华南理工大学


节能改造情况:对广州一道注塑机械有限公司惠州分公司生产车间内的3台PET瓶胚注塑机进行了动态注射综合节能改造,在原注射缸的控制阀上加入脉动信号,将振动力场引入物料注射、持压和冷却全过程,即注射冲模全过程均处于周期性振动状态,同时利用负载感应型液压驱动与传动技术对原有的液压系统进行了改造升级。


节能效果:改造后设备投入运行稳定,现场测试各设备的制品单耗为:1号机0.32kWh/kg、2号0.35 kWh/kg、3号0.33 kWh/kg,较之前分别较低了35%、33%、40%。该项目节能量:316.8吨标准煤/年;二氧化碳减排量836.4吨CO2/年。


经济效益:该项目共投资45万元。改造后每月节电约10万度电,节约电费开支8万多元,投资回收期1年。单位节能量投资额:1420元/吨标准煤。

典型案例2

应用单位:东莞市****制品有限公司

技术提供单位:华南理工大学


节能改造情况:对东莞市正新包装制品有限公司5条多层共挤吹膜机组的21台挤出机进行了动态挤出节能改造通过在原挤出机上增加轴向振动装置,变传统的”稳态”螺杆塑化挤出为周期性的动态塑化挤出,有效降低了成型温度与电机负载。


节能效果:改造后设备投入运行稳定,现场测试各挤出机的单耗为 0.35-0.42kWh/kg,节能降耗38%-46%。该项目节能量:158.4吨标准煤/年;二氧化碳减排量:418.2吨CO2/年。


经济效益:该项目共投资35万元。改造后每月节电约5万度电,节约电费开支4万多元,投资回收期1年。单位节能量投资额:2210元/吨标准煤。


八、推广前景及节能减排潜力


预计未来5年,该技术在行业内的推广潜力可达到50%,总投入6亿元,预计节能能力60万tce/a,减排能力约158万tCO2/a。

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