| 成果名称: | 高性能低能耗共挤纸塑(铝)软包材生产线及关键技术研发 |
| 完成单位: | 江门市辉隆塑料机械有限公司,华南理工大学 |
| 主要人员: | 黄汉雄,黄伟伦,许锦才,李锦棠,蒋果,黄道平,黄耿群,张琪,李钦 |
| 介绍: | 本项目研发完成纸塑(铝)多层软包材共挤复合的生产线,可共挤复合多层纸塑铝软包装材料(如结构为PE+MLLDPE/LDPE/印刷层/原纸/LDPE+纳米材料/EAA/铝箔/EAA/LLDPE/PE+MLLDPE 的软包装材料),所生产的包装材料具有阻隔性、保香性、耐热性和食品安全性良好等优点,可广泛用于鲜奶、果奶、酸奶、果汁、饮料等液态食品的无菌包装。与先采用流延或吹膜技术共挤复合多层薄膜后再与纸或铝复合的两步法相比,本项目研发的一步法具有大大简化生产工序、节约能源、降低加工成本、提高生产率等优点。 本项目由江门市辉隆塑料机械有限公司与华南理工大学共同完成,双方于2009年3月13日共同申请广东省教育部产学研结合项目并签署了本项目研发合作协议。2009年10月23日,广东省教育部产学研结合协调领导小组办公室正式批准了本项目立项,并与江门市辉隆塑料机械有限公司、华南理工大学共同签署了本项目《广东省教育部产学研结合项目合同书》(项目编号:2009B090300118),江门市辉隆塑料机械有限公司、华南理工大学双方共同投入630万元进行研发,其中申请广东省教育部产学研专项资金40万元。 本项目以节能型加工为核心,以提高共挤复合多层软包装材料性能为重点,重点建立共挤出过程的计算机模拟的初步集成系统,对挤出复合材料测试、分析和试验并获取最佳的复合材料组合,研发设计三层共挤挤出机节能新结构,及研发新型的高性能低能耗纸塑(铝)多层软包材共挤复合的生产线等关键装备与技术,实现高性能、低能耗,对于包装材料产业升级换代具有重要意义,让产品具有较高的核心技术价值。 江门市辉隆塑料机械有限公司、华南理工大学双方组建研发团队历时2年完成了本项目且通过了验收,具体研究开发内容如下: (1)共挤出过程计算机模拟初步集成系统的建立 建立了共挤出机头内多层熔体复合的物理模型,采用流变方程(包括连续性方程、运动方程、能量方程和本构方程)建立共挤出过程的数学模型,且分析材料特性(包括剪切粘度、幂律指数、松弛时间等)、共挤出的工艺条件(包括入口流量、流量比、压力等)和机头结构参数(包括支管直径、支管倾斜角度、共挤出段长度等)对共挤出过程中的速度场、压力场等以及界面流动的不稳定性和多层厚度分布不均匀性的影响。建立了共挤出过程的计算机模拟的初步集成系统。采用该系统,可预测相关的参数,以检验共挤出机头设计的合理性,并为优化设计纸塑(铝)多层软包装材料共挤出复合生产线的关键装备、以获得理想的产品提供科学依据和分析手段,并有助于实现共挤出过程的自动化控制,提高劳动生产率。 (2)挤出复合材料测试、分析和试验并获取复合材料组合 本项目研究采用“三文治”式挤出复合工艺新技术,运用混沌混炼效应理论从生产实践上进一步验证,通过对挤出复合材料进行测试、分析和试验研究,如对实际生产出的挤出复合材料(结构为mLLPE -LDPE/印刷层/原纸220g/㎡/(LDPE8μ+纳米材料)-EAA/AL6.3μ/EAA9μ-LDPE9μ-(LDPE+MLLLDPE20%)9μm)分层进行试验分析,测试材料分层效果、粘度比和离散性,并分析材料-粘度比-离散性-剥离强度之间的对应关系,通过数据分析,来获取性能最优和价格最廉的复合材料组合EAA9μ-LDPE9μ-(LDPE+MLLLDPE20%)9μm,并实现最佳的薄膜均匀度及剥离强度,可使挤出复合材料的剥离强度≥2N/15mm(对EAA/LLDPE/PE+MLLDPE),为以后生产高性能包装材料提供指导。 (3)三层共挤挤出机节能新结构的创新设计 为提高剥离强度,提高制品膜的质量,本项目对挤出机和共挤出机头进行创新设计。常规的二共挤的挤出机为避免塑化不好产生“晶点”,在模头前增加静态混炼器(没有动力)再进行混炼,来提高塑化效果且会消耗大量能耗。本项目创新设计三共挤挤出机塑化良好,极少产生“晶点”,无需配静态混炼器,其创新在于除了塑料在挤出机的熔融塑化过程中产生的热能被完全吸收外,通过外加热补充的热能利用保温材料防止热能的损失和温度自动补偿控制也得到完全利用,从而实现优良的节能效果。 本项目主要达到了以下技术指标: (1)节能:整线的能耗降低达到20%。 (2)材料:三共挤生产线材料EAA6μm /LDPE18μm /MLLDPE6μm比同类两共挤出生产线材料EAA10μm /MLLDPE20μm节约材料成本23%。 (3)挤出膜厚度均匀度:挤出膜厚度误差±1.5μm。 (4)复合膜剥离强度:横向≥5.21N/15mm,纵向≥5.32N/15mm。 本项目通过技术成果推广转化,取得了预期效果,成果推广应用于青岛人印、南阳金牛和浙江彩通等公司,已销售4条生产线,新增产值2790万元,销售收入新增2790万元,新增税收405万元,新增利润279万元。 项目达成时,取得的研究开发技术成果: (1)专利知识产权4项,其中:发明专利2项,实用新型2项; (2)发表科技论文2篇。 |
| 批准登记号: | |
| 登记日期: | 2019-09-03 |
| 研究起止时间: | 2008-12-01至2010-12-31 |
| 所属行业: | 制造业 |
| 所属高新技术类别: | 航空航天 |
| 评价单位名称: | 广东省科学技术厅 |
| 评价日期: | 2011-04-12 |
