近期農膜行業專家金洪波老師一篇介紹文章《中國農用棚膜技術變革與發展》,文章視角從中國農膜應用區域、國內外技術發展,棚膜技術演變歷史等方面,為我們清晰的勾畫出了行業的發展方向。而其中的很多技術應用和技術發展與金明對農膜未來發展判斷相吻合。例如在五層共擠模頭(機頭)發展、過濾器技術、擠出系統優化改進、收卷系統開發和設計,金明已經進行了前瞻性預研,因此金明在大棚膜吹塑設備的很多關鍵技術存在獨特性和創新點,特別是超大寬幅五層棚膜技術在市場上成功獲得驗證,例如我們在山東、天津和河北的幾條五層大寬幅農膜線運行情況來看,在很多工藝參數已經領先于國際同行。
從農膜裝備行業來看,目前中國國內農用棚膜吹塑機廠家普遍規模較小,不具備完整的從擠出系統、模頭、冷卻系統、收卷解決方案,而且加工能力和技術設計能力普遍以3層結構為主,模頭生產尺寸以中小型為主,國內超過2米模頭生產技術的企業屈指可數,而且其部件加工能力、工藝技術和質量控制也缺乏相應穩定性,這也導致市場上棚膜質量參差不齊、價格水平高低差異較大。
隨著2015年,5層共擠大寬幅棚膜進入市場,其優秀的配方適應性和薄膜功能化需求,獲得行業的廣泛認可和興趣,這對薄膜裝備生產企業技術能力提出更高的要求,正如行業現狀大多數企業仍以3層結構1:1:1或3:4:3層厚配置結構,而要實現1:3:1的層厚配置結構或者需要實現其他諸如內層添加功能性材料等需求,對現有3層結構而言難度較大,因此5層結構需求成為必然選項。
為什么金明的五層棚膜技術能夠在市場上具有較好的表現性能?其中至少在幾項關鍵技術方面已經獲得客戶的共識。
口模達3.0米五層共擠模頭技術,源于德國技術專家的設計制造
模具是薄膜裝備的靈魂,產品成型的重要部件。模頭內部的流道設計就顯得非常重要了,流道里不同部位的溫度差異對物料流動速率的影響,這個細節對薄膜質量至關重要,嚴重者甚至會使薄膜成型出現問題,甚至出現模具漏料的現象。特別是對薄膜薄厚均勻度的影響巨大,因為中小型模具流道少,熱傳導的難度不突出,問題不容易暴露。但是大型模具多層流道結構,部件面積大,其熱傳導難度增加,熱控制技術在模頭各層及流道中傳導不僅需要具備豐富經驗積累,還需要大量的數據測算和輔助分析;
而且在市場生產中,用戶經常在薄膜中增加高壓聚乙烯在配方中的比例以避免生產中晶點過多或者糊料的問題,而這些恰恰是國內一般的設備生產廠家經常遇到、卻往往無法解決的問題。
針對上面的問題上,金明掌握了較前沿的技術解決方案和經驗積累,主要表現在4個方面,新的結構設計、計算機輔助參數設計、精密加工中心和先進的流道表面處理技術。從現在市場上運行的幾條5層大寬幅吹膜線來看,基本沒有出現上述問題。總結來看,主要從3個方面,金明在多層大寬幅模頭技術方面奠定行業優勢。
1.德國技術專家對模頭等核心部件全新設計,融于歐洲最新的設計理念
早些年,中國大寬幅棚膜模頭部件主要從德國本土和美國的設備,1998年開始,金明從德國聘請技術專家進行模頭設計,以及人才技術培養,生產出國內第一條20米寬幅3層共擠農膜線,并登上中央電視臺《新聞聯播》節目,金明隨后一路伴隨中國農膜產業由弱變強,成功實現了替代進口的格局。也為金明儲備了豐富的大型棚膜設備生產經驗,而且金明在3層結構基礎上,進一步自主創新,對5層結構進行了成功開發。目前金明5層大寬幅農膜技術成熟度已經超過國際同行。
2.輔助設計和大數據分析
金明是國內行業唯一進口計算機輔助設計和大數據分析軟件的企業,這幾套先進的分析軟件能夠模擬高聚物在流道里的流動情況,并能夠對模頭流速、壓力和溫度的變化規律三位一體的提供動態的數據,因為其中只要有一個條件達不到要求,就會出現副作用。
另外金明運行的多臺大棚膜模頭參數可行性數據分析,對模頭的后續進一步的優化設計帶來很大幫助。換言之,新一代模頭對上一代模頭進行了系列優化。
3.加工中心助力高性能模頭實現
制約中國加工制造業向高端制造轉型,除了研發設計理念、工藝技術能力差距外,對于實現設備的加工母機——加工中心精度和加工性能也起到關鍵因素。因此金明在2011年成功上市后,花巨資進口多臺德國DMG五軸加工中心和Niles高精密磨齒機。
此外在5層農膜上,金明也擁有2項國家發明專利,及1項德國PCT專利,其中“同心套筒式多層共擠機頭”獲得省第四屆專利優秀獎。以上進一步奠定金明在五層大寬幅農膜設備技術的優勢。
金明節能型高質量擠出系統,最大螺桿直徑可達Φ200mm,擠出量1100kg/h
擠出機是聚合物成型加工的重要方法,機筒、螺桿是擠出機的重要部件,它們的改進與發展關系到棚膜產品競爭力,目前金明在大棚膜擠出系統方面的研究主要集中在提高產量、提升產品質量穩定性、降低消耗。反映到具體的技術上主要集中在主機驅動技術、加熱技術和螺桿技術等三個方面。
1.機筒結構的改進
機筒采用強制進料,開螺旋槽,精確控制進料槽的溫度。增加原料與機筒內壁間的磨擦力,減少螺桿扭力,從而提高出擠出量及穩定性。
2.螺桿結構的改進
螺桿設計打破傳統的正壓縮比,采用負壓縮比(壓縮比小于1),降低剪切熱,降低扭力,實現低溫塑化,高產高速。首先進行計算機仿真設計,并在金明實驗中心驗證。同時為了檢驗螺桿與原料物性的適應性,金明早在20年前就開始與全球知名原料商合作,深入掌握原料加工特性。制作出高性能的螺桿。目前金明螺桿材質主要采用雙金屬耐磨合金,這樣保證高速擠出螺桿的壽命。
3.減速器的改進
目前棚膜吹塑機配置的減速器屬于金明最新一代減速器,減速器和電機采用聯軸器鏈接,并通過高精度激光定位校準。首創的硬齒面齒輪齒頂自動修磨,在德國Niles納爾斯磨齒機一次性精磨完成,消除齒輪干涉產生的震動。震動給齒輪、軸承、螺桿造成極大的傷害。
4.加熱技術提升熱效率和節能
在擠出系統中,耗能最大兩塊主要是擠出電機的能耗和加熱部分,因此加熱系統不僅影響設備的能耗,而且對制品的質量影響也很大,通常市場上常用的家人方式為鑄鋁電熱管加熱,壽命和質量雖然已經比較穩定,但因為采用間接加熱,效率較低,加熱質量不容易控制,因此金明這邊已經成熟掌握電磁感應加熱技術,提升較熱效率,節能達30%以上。
自動高效冷卻風環提升產能高達30%,提高薄膜均勻度
在吹膜成型工藝中,風環的冷卻是吹膜工藝中非常重要的一個控制環節,它對薄膜的產量、外觀質量及物理性能都起到了非常重要的決定作用。
在吹膜設備技術提升過程中,風環的結構也從傳統的單風口風環、雙風口風環,精密型風環到自動風環的不斷提升。
1.低風阻,大風量的雙風口風環結構,提供薄膜冷卻效率。
2.高靈敏度的風量式自動風環,提高薄膜均勻度。
3.高穩定性的風溫式自動風環,提高薄膜均勻度。
4.精密加工,降低風阻,提供薄膜均勻度。
金明公司精密、均勻加工的風環風道
其他公司粗糙、不均的風環風道
金明多選擇,高性能收卷設備,技術來源德國。
收卷系統是除模頭、擠出系統、冷卻系統外,影響薄膜質量最為關鍵因素之一,是薄膜裝備四大核心技術系統,而針對超大型寬幅的農用薄膜,薄膜對收卷技術的要求更高,而且收卷需求也具備多樣化,如插邊、折邊等。金明的收卷技術也來源于德國技術,早在2000年初,金明與德國收卷技術的領先企業進行了技術合作,并實現了技術的吸收與轉化,因此在農膜領域,金明能夠提供代表國際新技術的收卷設備。目前針對收卷系統,金明能夠提供3種不同類型的收卷機供客戶選擇。
1.翻轉式中心收卷機,有收卷軸的收卷機,適合傳統農膜生產使用,對操作人員要求不高。
2.翻轉式中心收卷機,無收卷軸的收卷機,適合傳統農膜生產使用,減輕操作人員取卸收卷軸的勞動強度。
3.全自動表面收卷機,消除中心收卷軸的彎曲,減小張力的波動,使收卷的薄膜更平正,提高薄膜收卷質量。自動化切膜、自動卸卷又減輕勞動強度。
4.全自動間隙收卷機,收卷的薄膜張力小,薄膜更平正,提高薄膜收卷質量。同時適應薄膜厚度薄的和厚的轉換時生產。自動化切膜、自動卸卷又減輕勞動強度。
全自動表面收卷機
隨著中國制造2015相關規劃在薄膜制造傳統領域推進,膜企在如何減少人工,提高效率以及自動化生產應給予更多的考慮。基于這種發展趨勢,金明除了為客戶提供整機服務外,也根據客戶實際情況,向客戶提供四大核心產品(模頭、擠出系統、冷卻系統和收卷系統)的部件方案,金明將于行業內膜企客戶共同提升農膜產品品質,推動中國農業科技的發展。