| 塑料技術的發展與廣泛應用，與材料及應用技術的創新發展密不可分，同樣不可忽視的是加工設備與技術的創新。面對着新能源、建築新材料、醫療新技術、高性能新包裝等領域對材料應用提出的全新要求，擠出供應商不僅積極研發針對性的應用解決方案，在擠出機的塑化機理、更高效率的配混與成型技術等方面，通過積極創新，為擠出技術應用拓展了更寬更廣的新空間。 |
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| 用於建造行業的PUR/PIR夾層隔熱物料 |
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目前，電阻加熱與螺桿輸送塑化依然是塑料熔融塑化最主要的方式，但業界對於不同熔融方法的探索從來不曾終止過。早前幾年，華南理工大學就提出了電磁動態塑化理論與技術，而電磁感應加熱技術也正為越來越多的擠出、注射加工與設備製造企業所接受。最近，市場上又出現多種新的熔融塑化技術。
在CHINAPLAS 2009國際橡塑展上，華南理工大學瞿金平教授發明的超切變塑化擠出機獲得廣泛的關注，有兩家公司分別在不同展位展出了兩台應用該機理的產品——超切變塑化擠出機。其中，3.1號館展示的超切變塑化擠出機型號為SSPE-40，演示項目為LDPE吹膜，從喂料口到模頭連接處只有25公分左右，這台擠出機擠出LDPE的最大產量為55kg/h，能耗只有傳統的螺桿擠出機的三分之一；在13.1號館展示的設備更大，型號為SSPE-80，擠出產量可達到200kg/h，現場演示PP中空格子板的成型。
這一基於新型原料的塑化擠出機，完全拋棄了傳統螺桿擠出機基於剪切和摩擦的輸運和塑化機理，而是採用基於正應力作用的輸運機理。該擠出機由若乾組葉片塑化擠出單元串聯而成，每一組葉片塑化擠出單元的結構都類似於液壓系統中的葉片泵，由泵體、偏心轉子及葉片組成。工作時物料從偏心腔體的大端進入，然後被葉片推動到腔體小端並擠出到下一單元，期間物料完全在正應力的作用下被研磨、壓實、排氣和塑化。這一過程中物料的輸運量是由泵中腔體的容積變化量決定的，輸運效率基本上不受物料流變性能的影響。因此在擠出過程中擠出量受模頭壓力影響很小，擠出特性硬。而且物料在擠出機中的停留時間更均一，減小了物料的熱歷程差異。
“另類”熔融塑化機理
在2009年9月底於常州舉行的先進成型國際論壇期間，中南大學現代複雜裝備設計與極端製造教育部重點實驗室蔣炳炎教授介紹了另一項非常具有創新意義的塑化理論——功率超聲熔融塑化技術。
超聲波應用於塑料焊接已經發展得非常成熟，而對於超聲塑化，國內外研究者也已經進行了一些相關的實驗研究。據蔣炳炎教授介紹，與加熱塑化相比，超聲波熔融塑化能夠獲得微觀組織結構更均勻的聚合物熔體，而且結晶的晶粒更小。雖然中南大學主要側重於將超聲塑化應用於微注射成型的研究，但對以往對這一技術的的應用研究實際上更多集中於擠出成型領域。
高效配混的多螺桿技術
擠出技術的應用領域之廣，在塑料加工業整體而言，其實很難用一個百分數來評價。因為，基於擠出加工的配混造粒技術，可以應用於塑料加工的大多數領域。正因為如此，滿足更廣泛的材料配混需求，甚至提高材料配混的效率是擠出業積極開發的一個重要方向。
在先進成型技術論壇上，廣東輕工職業技術學院輕化系高分子教研室徐百平博士介紹了其關於混沌流強化技術的嘗試。通過在單螺桿螺槽內插入小螺桿實現動邊界擾動，將分散熔融、混沌混合及強化傳熱技術應用於新的螺桿造型，這一技術獲得了國家發明專利。徐博士介紹，由於小螺桿的螺距設計不同，其軸向輸送能力及大小螺桿在運轉過程中漏流間隙周期性變化，強化了分散混合，使得整個螺槽內的壓力場也呈現出組合的波動效應，實現更好的混合與脫揮效果。
格諾斯公司開發的MRS多螺桿擠出機主要針對PET片材生產線而開發，與常規的擠出機相比，創新的MRS系統能夠將回收的PET瓶裝薄片直接加工成片材，而不需要預先結晶和乾燥的步驟。據介紹，由於採用專利技術的多螺桿結構，MRS具備非常大的交換面積，從而可以提供無可比擬的排氣功能。
筆者在2009國際橡塑展期間邀請華南理工大學晉剛教授撰寫展會觀感時，晉教授也介紹了華南理工大學曾於“九五”期間開發了一種12螺桿擠出機，主要用於脫揮。
可以看出，多螺杆擠出技術正受到越來越多的關注。
用WPC材料建成整座房屋的“集約化居住理念”示意圖。 |
造房子 塑木的大膽應用
塑木複合材料(WPC)具有巨大的市場應用潛力，幾乎所有要求高硬度、強耐受性和抵御惡劣環境、抗風化及低維護、高壽命的領域均能找到它的身影，因此，塑木技術受關注程度不斷升溫，從最近幾年塑木行業各種各樣的會議及其受歡迎程度即可見一斑。盡管如此，將塑木應用於整座房屋建設恐怕還是讓人不能不有些惊嘆。
日前，辛辛那提擠出公司介紹了一幢“用WPC材料建成的整座房屋”，其中涉及一個新的建築理念——“集約化居住理念”，即利用WPC材料快速、簡便建造全套房屋的模塊化系統理念。這一理念由Tech-Wood公司提供。目前，第一批此類房屋正在歐洲和美國興建。
Tech-Wood公司依靠天然木纖維含量75%的配方用於生產建造此種房屋的木塑材料。配方中採用了長纖維，從而實現了6000-7000MPa的高硬度。用於承載部分的WPC型材更添加了金屬或玻璃纖維成分，用於強化其承載力，以防止塑性流動並使其硬度達到1萬-1.4萬MPa。Tech-Wood公司將此技術連同辛辛那提公司為其度身定製的異向旋轉雙螺桿擠出機一並進行了注冊，以吸引更廣泛的市場關注。這一系統優化的抽真空系統用於天然木纖維含量達85%的混料加工，正適應了當前市場對此種熱門原料進行加工的特殊需要。
關注WPC市場的廠家已非常之多。KraussMaffei Berstorff公司強調其產品包括基於PVC和聚烯烴的整個WPC產業鏈的技術，包括物料配混、材料處理、造粒和擠出成型，直到提供完整的解決方案。該生產線還有一個顯著的特點，那就是天然纖維不需要進行預乾燥就可直接計量加入擠出機內。
醫用導管微成型精益求精
醫用導管應用前景廣闊。世界年銷售各種導管已達數十億美元，僅在美國應用於冠心病治療的醫用導管數量就達數十萬套，價值數億美元。在國內，各種介入治療等應用導管的治療技術已普及到大部分的三甲醫院，對醫用導管的需求劇增，但絕大部分使用進口導管。
筆者在IPF2008參觀時，非常驚詫於PLA-C公司展示的三複合微型管成型技術。生產這一微型導管的是該公司專門開發的專用機型。其生產的三複合微型導管，三段管材的硬度、直徑均不同，而最大的外徑只有約0.5mm。這是該公司標準機型之外的特殊規格專用機型，所需安裝空間極小，操作性好，並經過非常精巧的設計。整個系統包括的卷繞機、3台擠出機、3個齒輪泵、模頭的同步系統、冷卻槽、牽引裝置、切割裝置、廢舊材料的撿取裝置等都非常緊湊。通過觸摸屏即可調整產品的外徑並實現高品質的生產。
事實上，國內近年來也在抓緊進行微型精密醫用導管技術的研發。北京化工大學塑料機械與塑料工程研究所開發的用於醫學用途的精密醫用導管的成套生產技術及裝備，可以生產各種單腔管、多腔管、多層複合管等醫學用途的精密導管。據介紹，成套技術已經在北京、浙江、遼寧等地得到成功應用。本項目採用精密擠出核心技術，包括精密塑化技術、串聯穩壓系統、並聯穩壓系統、穩流模具技術、在線測徑技術、在線側厚技術、統計過程控制技術、基於DSC的多重閉環控制技術等，解決了精密醫用導管的特殊生產要求。
層倍增技術日新月異
層倍增技術在高性能阻隔包裝領域將有巨大的發展潛力。 |
層倍增技術的發展日新月異。也許今天這一技術的應用還不那麼普遍，但技術發展的進程與應用的潛力讓我們實在不敢小覷。
EDI公司作為層倍增器領域的領先供應商，日前又推出一種全新的層倍增器，供流延膜生產廠家使用，不僅可以顯著改進微層結構的性能，而且與其他層倍增系統相比（包括EDI以往提供的層倍增器），新型層倍增器的部署更容易，體積更小、通用性更強。公司技術副總裁Gary D. Oliver指出，新設計的模具有各種寬度規格，並已成功用於一種4.3米的產品。根據設計要求，系統進行倍增操作的熔融原料可以是三路、五路、七路、九路或更多路。EDI這套新系統體積小，該型號五層共擠塊的長度只有152毫米，是早前版本的三分之一。
國內廠家在這一技術領域同樣不甘人後。知名的擠出平模頭品牌運營商精誠模具最近成功開發微層共擠複合模頭。微層共擠複合模頭屬“多層、微層共擠複合”技術，由微層分配器、複合倍增器、包覆分配器和歧管式或衣架式模頭共同組成，由三台或三台以上的擠出機提供原料，實現在0.01-0.1mm範圍內的50-1000層以上的微層共擠。它較以往的單層擠出而言，大幅度的提升了製品的柔韌性和強度，有效的減少製品斷裂情況，特別是在雙向拉伸和擠壓的生產中所產生的裂紋問題。例如：一張普通薄膜，在相互作用下會因拉伸而立即破碎，但經過錯層叠加的微層薄膜具有非常好的粘性、柔韌性和抗撕裂性，能夠抵消超負荷力量，避免製品破碎。
除模頭外，輥架系統同樣可以實現薄膜的層叠倍增。Davis-Standard 的XP Express輥架系統已証明了其應用的廣泛性和效率。在阻隔領域，XP Express利用層倍增器技術微層複合可以加工超過100層的片材。
新能源領域機遇廣闊
太陽能被看作一種廣受推崇的新能源產業而迅速發展，用於太陽能系統的封裝膜擠出技術近來廣受業界關注。常用於電子產品（如太陽能電池板）的塑料封裝膜，生產過程中需要克服的最大難題是其自然收縮的特性。收縮不單會影響層合工藝，而且還會破壞晶片，造成浪費，致使生產成本提高。因此，用於生產封裝膜的擠出生產線一定要嚴格控制加熱過程，延長層合時間，確保薄膜維持低收縮水平，令層合更平穩和快速。
德國Breyer公司推出的新擠出工藝能夠在高速擠出EVA薄膜的情況下，保持較低的收縮率。對於模塊製造商而言，使用低收縮薄膜，就可以使層合機在盡可能高的速度下穩定工作。採用低收縮薄膜可減少生產過程中的故障，使製造過程可靠、高效地進行。由於普通擠出系統的生產速度和產量都有限，所以Breyer公司開發了一種可生產EVA薄膜和其他粘性材料的、可獲取高額利潤的系統。除了生產低收縮膜外，與普通擠出系統相比，該系統還能夠以更高的速度運行，從而可實現更高的產量。
中國也有多家企業推出了用於太陽能電池膠膜加工的新型生產線。據新樂華寶機械公司介紹，其已成功為國內外客戶提供多套不同寬度EVA太陽能電池膠膜的流延生產線，用於光伏電池工業和汽車工業。此生產線採用觸摸屏控制，配有線速跟蹤系統確保線性穩定，整體形成閉環系統。為方便售後服務，配有遠程診斷功能。回火定型裝置，採用烘箱定型，紅外加熱；輸送採用防粘專用輸送帶，具有膜片跑偏校正功能。系統可以有效實現膠膜良好的定型、低收縮率，並可根據客戶要求定做寬度1000-2100mm的成品，不同規格和產量的生產線。
鋰電池在我們的生活中應用得越來越廣泛。EDI在鋰離子電池方面進行了多年的工作，研製出一種能一次性在金屬箔基材的兩面塗上陽極或陰極漿料的模頭系統。EDI提供兩種類型的縫口模頭塗層系統，可用於鋰離子電池製造時塗敷液體，也可塗敷漿料。其中，Ultracoat®模頭採用可調模唇，已用於大多數陽極和陰極塗層作業，包括雙面塗層作業。Liberty®縫口模頭採用固定模唇，尤其適合於超薄型塗層作業，例如在電極基材上塗敷低黏度底料。EDI製造的ContourTM流延薄膜模頭也被鋰離子電池製造企業用於生產隔離膜。
總而言之，擠出塑料製品廣泛的應用性實際上不斷為擠出設備製造業提出全新的加工需求，因應市場需求，擠出技術在每一應用領域都表現出“新”潮湧湧之勢。
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