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独家视频|2017荣格橡塑大会精彩看点

来源:荣格 发布时间:2017-03-10 764
塑料橡胶材料处理、计量与检测模具及零件添加剂及母粒 展会报道
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 “2017橡塑加工技术及创新材料应用高峰论坛暨小型展览”已经落下帷幕。大会共设置汽车、消费电子、医疗、包装、管道及建材五大会场,着重讨论新能源汽车全面开发与应用, 消费电子领域新增可穿戴产品技术,医疗产品洁净制造高效自动化解决方案,包装膜内贴热成型技术,城市地下综合管廊建设与塑料管道应用等。来自原材料、机械设备、 塑料、终端企业等的专家齐聚一堂,畅所欲言。

3月9-10日,2017橡塑加工技术及创新材料应用高峰论坛暨小型展览在上海龙之梦大酒店顺利举办。本次论坛共开设5大分会场,分别探讨了塑料及其复合材料和先进塑料工艺在汽车、医疗、消费电子、包装和管道行业的热门应用,吸引了超过300位塑料行业下游用户参与。

本次论坛涉及汽车轻量化技术、大型双色注塑技术、微孔发泡工艺、CMF设计、3D打印、色彩与材质设计趋势、石墨烯的潜力应用、美学塑料、表面装饰、可降解医用高分子材等超过40个热点议题,除了会场内的精彩演讲,诸多展商还在主会场外展示了诸多先进的解决方案,茶歇期间的10多场技术专场演讲更是屡屡燃爆参会代表的热情。两天的高峰论坛采取总会场和分会场相结合的形式进行,本次回顾选取了一部分最具亮点的话题进行报道,以飨读者。

在论坛第一天的开幕致辞环节,荣格工业传媒Michael Hay先生提到,“中国已经是塑料生产大国和消费大国,但中国人均塑料消费量与发达国家仍有较大差距,在以塑代钢、以塑代木等方面具有巨大潜力与空间。国家统计局数据显示,2016年1-12月我国塑料制品累计产量为7717万吨,同比增长2.66%,而2015年的产量增长仅为0.9%,因此我们有理由相信整个塑料行业已经出回暖。”

在优化产业结构、消除落后产能、深化供给侧改革的大背景下,塑料行业涌现出诸多创新,环保的功能化材料、节能高效的新型加工成型工艺、智能化、数字化的塑料装备的和回收再利用技术的成为塑料行业发展的重要方向。

去年下半年以来,化工原材料一路涨价,让加工企业瞠目结舌。另外,目前的国家政策也从以前的“发展是硬道理”转向了现在的“严格进行环保方面的监管”,因此,提高化工新材料的附加值和市场竞争力,同时走绿色化发展道路已经成为企业生存的必然选择。

工程塑料是附加值比较高的一类塑料,据中国合成树脂协会副会长兼秘书长郑垲先生介绍,中国工程塑料2014年的用量为339万吨,2015年增长到370万吨,2016年这一数字为405.5万吨,平均年增长率为9.1%。直到2016年,我国工程塑料的自给率才达到51.6%。

“不同应用对塑料的要求也不尽相同。在汽车领域,高质量与低成本的平衡既是整机厂的要求,也是车用材料的发展方向。在家电和电子电气方面、医疗器械方面,要满足厂家轻质高强、免喷涂、可叠加加工、可降解、易回收、抗菌杀菌,并且视觉、嗅觉、触觉都好的材料需求。在轨道交通方面,抗紫外线以及耐候性的要求,耐磨抗疲劳、尺寸稳定的要求需要我们给出肯定的回答。” 郑垲一一指出重要应用领域及它们对塑料的需求方向。

值得注意的是,今后塑料在建材方面的应用会呈快速增长趋势,原来的许多热固性材料将被热塑性材料所替代,而一些复合材料的加工方法反过来又会引领热塑性的成型工艺。比如,塑料模板具有比钢模轻、耐腐蚀、成本低、容易安装、加固更简单等优点,且可以任意调节,符合国家“以塑代木,以塑代钢”的产业政策导向。航空航天应用也具有一定的代表性,随着军需装备向着更轻、更快、更远、更猛、更坚、更灵以及更可靠、长寿命、低成本化方向发展,高性能材料的应用必不可少,热塑性复合材料也因其内在特性,在航空领域越来越受欢迎。

随着人们生活水平的不断提高,消费者对于产品的质量、外观都提出了更高的要求,环保的装饰工艺由此得到了大力发展。丰新科技股份有限公司总经理陈彦成博士在论坛上介绍了最新TOM技术在国内外的应用,他从TOM技术的定义、工艺优缺点比较、国内外的应用情况三大块出发,详细介绍了这种装饰工艺给现代材料加工带来的巨大潜力。

据介绍,TOM(Three dimension Overlay Method)的中文名称叫三次元表面加饰,它是一种将半完成之素材放至专用机台,利用真空及加热动作,将装饰薄膜转印或贴覆至素材,让素材表面展现出装饰薄膜效果的制程。塑料行业很多人都知道模内装饰(IMD)技术,陈彦成博士现场也就这两种技术做了一些比较,概括起来TOM技术最大的优势有几点:第一,TOM技术结合了印刷、纹理结构和金属化特性, 可运用在各种材质,不再局限于塑胶;第二,注塑过程中的压力可以达到每平方公分几百公斤,TOM则不需要这么高的压力,所以触感可以被更好地保存,摸起来更有真实感;第三,可生产曲度小及深度高的产品,线外作业不受射出机配置问题影响;最后,TOM技术最小订购量远低于IMD制程,可实现小批量生产。

陈彦成博士同时指出,没有完美的制程,企业需要找出最适合的产品制程,才能让质感和成本同时达到满意。TOM技术属于模外装饰技术一种,在汽车件内外饰件、机车应用等领域应用广泛,可以打造出高亮印刷效果、高亮金属印刷效果、软质皮革质感和一些特殊效果表现。未来,随着设备、薄膜及设计的配合,TOM技术将迎来进一步发展。

在大型塑料展上,石墨烯的身影出现得越来越频繁。壹行研(InnovaResearch) 总经理厉俊先生在大会上重点介绍了未来五年最有希望胜出的石墨烯应用。据介绍,石墨烯材料拥有优越的导电、导热、耐磨等特性,目前比较大的应用领域包括电子、储能、复合材料等领域。近年来全球石墨烯市场增长迅速,中国市场增长更快,市场促进因素有很多,如石墨烯制备技术日益成熟,自动化技术的应用等将大幅降低石墨烯生产成本;石墨烯供应商与下游应用工业企业的合作日益紧密,技术和资金都日益完备,为大规模应用的产生提供积极的条件;石墨烯应用一旦形成规模,规模经济将使得生产成本进一步下降;政府、投资人及工业企业对石墨烯的投入有增无减;新的石墨烯应用领域不断拓展等。展望未来,厉俊预测未来五年全球石墨烯市场收入将以34.8%的复合增长率增长, 其中增长最快的领域预测在电子领域。

全球领先的热流道系统及针阀控制技术供应商圣万提注塑工业有限公司也亮相本次高峰论坛,PRIAMUS产品经理杨敦贻先生则重点介绍了基于“熔体前端检测”的领先注塑工艺控制,同时表达了圣万提对亚洲市场的坚定承诺。

医疗会场

塑料橡胶是现代社会最重要的基础材料之一,早已广泛应用到医疗器械及医药包装等领域。自20世纪30年代人们首次使用合成高分子材料赛璐璐膜作为透析膜制成的人工肾成功应用于临床以来,高分子材料已逐步代替传统无机材料如金属(或合金)、玻璃、陶瓷、磷灰石等用于制备医疗器械,尤其在广谱类医疗耗材(输液器、输血器、注射器等)、呼吸麻醉(气管插管、呼吸面罩等)、神经外科(颅骨修补片、引流装置等)、透析、心血管(心脏支架、封堵器等)等方面,都已有成熟和广泛的应用。

随着行业的蓬勃发展,各种应用于医疗器械的高性能塑料不断应运而生。目前市场上使用较多的高性能塑料有PP、PVC、PE、硅橡胶等传统产品,但近年来,一些工程塑料也凭借更优的性能进入医疗行业,如应用在各类医疗导管及球囊的医疗级尼龙12、应用于胰岛素笔的医疗级聚碳酸酯共混物等,医疗设备的生产商们也纷纷推出满足医疗洁净度需求的技术。尤其值得塑料业关注的是,用于诊断、治疗、修复或替换人体组织、器官或增进其功能的生物医用材料近年也得到越来越多的关注,医疗器械市场已经为塑料橡胶带来新的机遇。

医用塑料产品的创新源于临床

植根医疗领域30多年,天津市塑料研究所有限公司副总经理王铭先生从自身经历出发,重点介绍了他在医疗产品开发工作中的体会。在主题为“医用塑料产品的设计、开发理念和思路”的演讲中,王铭提出了两个观点,第一点是市场需要最适合的产品,不是最优质的产品。具体来说,最适合的产品有二层含义,首先要符合临床要求如使用方便、安全等,而且不同时期、不同市场对塑料医疗产品的要求也会发生变化;其次医用塑料产品价格要适中,高价格不易为市场接受,低价格则预示着高风险。王铭以预充液过滤器为例,阐述了最合适产品的涵义,“一些医疗水平较为发达的国家会在心脏体外循环回路中使用预充液过滤器,作为预充液及回路装置微颗粒的术前过滤,保证所用液体均通过5μm滤网过滤,从而提高手术的安全性。”

王铭的第二个观点是医用塑料产品的创新一定来源于临床。“我们也可能有好的创意,但因为我们不懂临床知识,不可能全面细致地了解临床诊疗需求,自然不会像医生那样清楚器械的需求和存在的不足。”

最后,王铭也从自身角度给医用塑料的从业者提出一些建议,他认为,做好医用塑料产品开发工作有几个重要方面需要关注,概括起来分别是遵守规则、要有积极的态度、掌握专业知识与技能、熟悉医用塑料产品和企业技术工作与产品开发的特点。以医用塑料产品为例,它们具有一些共同的特点,如绝大部分产品需要二次加工;部分产品市场需求量较小,但临床意义重大;涉及多种加工技术,因此需要具有医学专业、工程技术、材料专业方面知识的复合型人才;大部分产品为一次性使用;对生物相容性、灭菌、生产环境都有要求;具有不同的功能要求,等等,从业者必须熟知特性,才能做出符合要求的塑料医用产品。

塑料医用产品的范围很广,从我们常见的一次性医用制品(输血、输液、注射等)到骨科、创伤修复等产品应用,再到介入的血管支架等,不一而足。对于医疗器械,一般会要求产品耐生物老化、生物稳定性好,还要有良好的物理机械性能,易加工成型,便于灭菌处理。对于可降解高分子材料制成的医疗器械,一般要求产品可生物降解并为新生组织替代,降解产物可为机体吸收,易于加工成型等。

微创伤介入医疗是上世纪70年代非常伟大的发明,它不但减轻了病人开胸的疼痛,而且加速了病人康复。很多介入医疗器械由器械和输送器两部分组成,大部分是细长的导管。微创医疗精密管材技术资深经理李兆敏先生重点介绍了介入医疗器械用精密医用高分子管材技术,作为微创伤介入医疗器械的关键部件,精密医用高分子管材需在复杂血管中弯曲穿行,具有足够的轴向和径向强度、不同部位合适的柔软性和刚性,以满足微创介入医疗对中空纤维穿越性能、跟踪性能、扭控性能和耐压性能等复杂要求。

“目前,精密医用高分子管材的制造技术还面临着诸多挑战,特别是在球囊管材、多腔管材、变径管材、编织增强复合管材、Coil增强复合管材等应用方面。工程师要全面掌握原材料、挤出工艺和产品方面的专业知识,才能做出精密医用高分子管材。” 李兆敏介绍道。

创新生物材料的安全性评价

中国食品药品检定研究院生物材料室的冯晓明教授做了主题为“创新生物材料安全性评价和检验”的演讲,他主要从创新生物材料和医疗器械的研究方向、创新生物材料和器械检验及评价新方法概述和创新高分子材料质量控制要点三个方面来阐述。他在介绍创新生物材料器械的研究方向时提到,介入器械(介入血管内降解支架、介入心脏瓣膜等)、新型无增塑剂材料、纳米材料和器械、含药组合器械、再生医学生物材料和其他组合器械将是大势所趋。在生物医疗器械的评价方法上,冯晓明教授针对多种情况一一说明,分别介绍了组织工程医疗器械产品的检验、动物源性医疗器械的检验、纳米生物材料检验方法的研究、三类医疗技术辅助医疗器械产品标准和检验方法的研究、快速检验方法的研究、含药医疗器械检验方法的研究、新型高分子材料的毒代动力学研究、新型生物材料表征技术的研究、3D打印医疗器械的检验方法等。

来自美敦力大中华区研发中心的资深科学家张初航女士则强调了化学表征在医疗器械研发中的应用。“在医疗器械的研发过程中,生物相容性的评价(参照ISO 10993)非常重要,而材料的化学表征就是至关重要的第一步。具体来说,化学表征在医疗器械研发中的重要性体现在以下几点:第一,要先确认材料的身份;第二,工程师在做医疗器械研发时需要选择材料,而化学表征可以支持原材料的筛选;第三,在整个生产中,化学表征可以起到中控的作用;第四,通过化学表征,可以确认有害成分是材料本身带来的还是在生产过程中引入的,对以后工作的纠正和预防有重大意义;第五,通过化学表征确定有害物质的水平,经过毒理学家的评估,也许能避免生物相容性试验,这样能节省一大笔费用;第六,可以对手上材料和临床材料的等效性进行研究;最后,在注册材料的报批中,化学表征是非常重要的有机组成。”

近年来,医疗器械市场已经涌现出一些极具发展前景的应用,如PEEK在骨科的应用,热塑性弹性体在注射器、血袋、输液器等产品的应用等,但最引人关注的当属可吸收材料在骨科、缝合线和防粘连膜方面的应用。数据显示,2014年医用可吸收材料的市场规模已达40亿人民币,展望未来,生物降解高分子材料在医疗器械领域面临着巨大的机会。

生物可降解医疗器械的最新进展

目前可吸收材料在临床上依然面临一些难题,比如大体量的吸收超过人体耐受剂量、生物降解速度与新骨生长的匹配不良,残余物留在体内导致并发症、与药物协同使用的相容性问题等,因此,加快新一代材料和生物可降解医疗器械的研发已经成为行业热点。

上海交通大学医学院附属九院、上海生物材料研究测试中心的孙姣教授重点介绍了可降解高分子材料的生物学评价要点。她在演讲中提到,人们都希望植入医疗器械安全进入人体,在植入材料功能发挥完毕后能逐渐消失,降解的产物也能够被机体吸收掉,这是可降解高分子材料在植入医疗器械领域越来越受关注的原因。惰性器械普遍存在长期相容性差和需要二次手术的问题,而可降解高分子材料器械不存在这些缺陷。

可降解高分子材料在整个降解过程中都需要具有良好的相容性,主要包括以下几点:①植入人体后不引起持续的炎症或毒性反应;②合适的降解周期,这个植入的部位也有关系;③在降解过程中,具有与治疗或组织再生功能相对应的的力学性能;④降解产物是无毒的,能够通过代谢或渗透排出体外;⑤可加工性。影响可降解高分子材料生物相容性的因素很多,材料本身的一些性能,如植入物的形状与结构、亲水亲油性、吸水率、表面能、分子量和降解机理等都需要考虑。

血管支架是可降解器械产品发展中的典型产品。北京大学生物医用材料与组织工程中心主任奚廷斐先生就全降解药物洗脱冠脉支架进展做了详细的讲解。相比传统的搭桥手术,支架介入的创伤小、操作简单、并发症少,其中,药物洗脱支架在全球介入性心血管疾病治疗市场占据着重要地位。2015年,我国药物洗脱冠脉支架销售额达到约100亿元人民币,上海微创、北京乐普、山东吉威、大连垠艺、北京易生科技等11家企业已经上市销售。目前,我国在这个产品上已经基本完成进口替代,国内企业占据80%的市场份额。从支架的演变过程来看,从金属裸支架到药物洗脱支架已经被市场接受,下一步将向生物可降解支架演化。

全降解血管支架需要在恢复病变部分血流畅通并局部给药达到防治血管内膜增生的同时,自行发生腐蚀降解,最终在人体结束自身修复时完全降解消失。使用全降解血管支架能带来诸多优势,它可以克服永久植入金属支架的慢性炎症、晚期支架血栓、需长期抗血小板治疗等问题。据奚廷斐介绍,全降解支架需要经历三个阶段,分别是重构、重建和吸收,目前使用较多的有镁合金支架、聚乳酸类降解支架和铁基支架,其中,全降解镁合金血管支架因其良好的生物相容性、优于聚合物支架的力学性能和优于铁基支架的兼容CT、MRI检查优势得到众多关注。

医疗会场的演讲亮点满满,篇幅所限,不能一一详述。除了以上精彩演讲,来自弗若斯特沙利文咨询公司的咨询总监毛化先生从宏观的角度介绍了中国医疗器械市场的机遇、挑战与启示;来自赫斯基注塑系统公司全球机器与系统的部门总监Glenn Chessell先生,也系统论述了在注塑医疗产品中采用系统方法的益处。

汽车会场

在汽车会场,行业专家学者共聚一堂就汽车领域橡塑加工技术及创新材料进行了交流和探讨。

兰蒂奇工程塑料(苏州)有限公司战略市场开发经理祁源对兰蒂奇集团历史及生产情况进行了介绍,面对汽车材料市场的需求提出了兰蒂奇对策,即创新材料以满足汽车工业新的要求。介绍了可以替代金属的特种聚合物创新材料,如特别为发动机支架垫开发的结构特性优于标准规格的PA66特种材料;具有良好的机械性能、对水份敏感性较低且有良好的外观质量的PA-GF特殊材料。并做出了兰蒂奇工程塑料对于汽车市场的几点承诺,即满足高度蓬勃市场条件下的新需求;在全球范围内在为客户提供创新解决方案方面成为领导者;为客户提供量身定制材料;Investments in R&D为研发提供持续投入;为产品设计提供先进技术支持,如保持先进材料特性(长期性能如疲劳、蠕变、在不同媒介中的老化性能、高速载荷等)及提供最先进的设计支持(FEA)。

欧特克软件(中国)有限公司技术经理黄明忠介绍了Moldflow如何帮助汽⻋车客户解决产品缺陷问题与发⽣生机理。阐述了以塑代钢的 塑料升降器导轨本体设计初期存在的问题、原因分析及改善方案,及基于Moldflow的发动机罩盖预变形设计。他基于Moldflow进行分析,指出应当优化模具结构、法兰螺栓孔位调整和密封孔平⾯面调。同时对基于Moldflow的某型号发动机罩盖反变形设计进行了案例讲解,通过在Moldflow对产品变形进行预测,直接在产品上加胶,解决了因为调整产品平面度而造成的反复试模,缩短了开发周期,按照顾客要求时间提交样件;通过Moldflow与UG建模技术的结合,对产品装配孔位进行预调整,调试后孔位全部调整到位;通过Moldflow对产品变形的分析,调整密封孔平面角度,解决了产品密封的难题;通过Moldflow软件翘曲分析的应用,节省了一次试模、修模的费用及周期,表示可节省项目成本及模具成本约26万元。

 

百旺塑料设备(苏州)有限公司华东区销售徐燕康进行了百旺汽⻋车应⽤用技术创新和典型案例分享。他介绍了百旺的发展史及组织结构,指出百旺的优势是团队合作精神,技术是核心,创新是发展动力,会从最初的规划阶段到安装和启动系统持续跟进确保设备的最佳运转状态。他以第一台整个外壳由塑料制成的宝马BMW i3为案例,介绍了百旺为提供的解决方案,包括集中存储系统(料仓、储料箱、大包卸料站)、集中干燥系统、集中供料系统及监控系统。介绍了新型多料筒干燥系统及在能耗最小的情况下达到最稳定的工作状况,指出该系统的特性在于可自动调节操作并节省50%能源,风机为变频控制,可控制及自动调整所有的气流并做好原料数据管理。优势为可自动优化、调节每个特殊聚合物的所有干燥参数的节能性,持续控制调节气流及可独立连接12个料斗等。

上海大众汽车有限公司高级经理沈卫东介绍了3D打印技术在汽车工业中的应用和技术发展趋势。指出3D打印技术是上世纪80年代后期发展起来的一种全新制造技术,集CAD 技术、数控技术、激光技术、新材料技术于一体,是基于离散和堆积成型原理,按照三维CAD数据将材料按层堆积的方法制造零件,其优势为突破了产品设计限制,缩短了产品开发周期提高效率,无需模具降低成本,可同步开发提升新产品可靠性。他表示3D打印技术集概念设计、技术验证与小批量制造于一体,为缩短汽车设计研发的周期、提高新产品的成熟度、快速推出新车型、降低产品开发成本和全新设计理念的汽车研发提供了可能。他将常用的3D打印技术进行了对比分析,介绍了国内外该技术在汽车工业中的应用,列举该技术在汽车工业中的应用实例,指出通过3D打印件静态分析和实车安装发现问题,经与结构设计工程师技术沟通,可进一步优化零件结构设计,提高零件强度和可制造性,简化零件结构并验证技术可行性,从而提高产品成熟度。

富强鑫精密工业股份有限公司副总经理李炳贤对大型双色(双料)注塑在汽车部件的应用趋势及实例进行了解析。他介绍了复合注塑即多材质注塑成形的生产和特性分类,提出汽车产业高效能、轻量化、低成本和可回收的发展方向,介绍了汽车轻量化材料的应用情况。着重介绍了汽车零部件的发展趋势,分别为前灯壳双色化、车窗塑化及钣金塑化。他对类玻璃塑料进行了介绍,该材料是一种特殊配方的PC塑料,应用于汽车天窗、车窗及车顶等部位,在欧系车型已应用多年。他表示,该产品拥有轻量化、高强度及造型自由度等优于玻璃的特质,将掀起汽车造型及材料应用的另一波革命。该产品是运用二色或三色成型的技术,其在透明部的塑料、射出压缩+多色模具、成型技术,以及表面硬质涂装处理是环环相扣的关键要素。经过特殊的表面硬化涂装处理,可解决产品的抗刮、耐候及耐化性能。

北京化工大学谢鹏程教授对汽车用微孔发泡注塑制品成型工艺及装备技术进行了分享。他对胀模法微发泡成型工艺进行了实验分析,指出通过控制胀模速度可有效控制制品泡孔形态和结构。他表示添加纳米粘土可有效提高泡孔质量,平均泡孔直径为24.6μm,泡孔密度达到1.14×106个/cm3;随着胀模速度的减小,平均泡孔直径减小到15.9μm,泡孔密度增加到9.88×106个/cm3。他指出纳米粘土可有效降低PLA熔融指数,采用胀模法微孔成型的制品,平均泡孔直径降低到15.9μm,泡孔密度增加72%,与纯PLA发泡制品相比力学强度明显提高。他表示,采用胀模设备微孔成型,可有效控制制品泡孔形态、泡孔分布和泡孔质量,并且改善力学性能和制品表面质量。适当降低胀模速率可使PLA发泡制品泡孔形态由开孔型变为类圆形,平均泡孔直径减小,泡孔密度增加。通过控制注射压力等工艺参数可以进一步调控PLA泡孔结构。

江淮汽车技术中心技术总监黄家奇进行了生产过程VIAQ控制讲解,对江淮汽车车内空气质量工作进行了介绍,江淮编制了车内空气质量管理办法,建立了对应的三层次文件并纳入整车开发流程,从二代车型开始,从研发、组装、管理各方面开展车内空气质量达标工作,已成为江淮制度体系之一。他介绍了零部件“低VOC”生产过程一致性再造工作,分别从物料准备、过程生产、包装仓储、物流流转、成品装配、下线运输及进舱检测方面讲述了生产过程的控制要点,表示下一步将就白车身总成对VIAQ的影响进行研究,分析了材料级、零部件级、整车级VOC散发关系,指出将进一步借助行业资源,研究气味提升的有效方案。

奇瑞汽车股份有限公司造型中心高级经理王杰对汽车新工艺和新材料进行了展望,分别从汽车色彩、面料、灯光和趣味设计方面进行了阐述。指出大面积纯色异形的内饰,不仅对包覆材质的工艺提出新的要求,也要求材质上进行更多的变化。比如突破注塑工艺,来体现更多的艳丽颜色。他表示,3D 打印将不再局限于简单的单色或者单材质的打印,未来将会更偏重于多种颜色和多种材质并重的局面,为大家带来更丰富多彩的视觉体验。纳米材料未来应该更适用人的生活需求,比如自动加热、自动除菌、释放负氧离子等。而汽车内饰光源将不再局限于线性的变化,可以通过更多的线来体现块面的结和进深感,也可以直接采用块面的形式。而采用无缝拉链式防水织物材料,具有极高的坚韧度,可覆盖整个金属结构,基于这种设计,驾驶者可以随意改变车的外形,并可降低整车重量。

北京汽车股份有限公司汽车研究院主管工程师丁伟良介绍了北汽自主品牌新材料、新技术的应用。他表示未来汽车技术创新将在轻量化、智能化、电动化的基础上创造更多可能,这三大趋势将驱动行业的革新发展。轻量化研究和应用力争处于国内领先水平,具有明显的比较优势,逐步形成北汽自主品牌的技术优势。汽车材料是产品技术和功能的载体,在设计中融入新材料的应用,非金属材料零部件的开发与应用已成为汽车轻量化的重要途径。他介绍说,目前北汽重点研究和验证了长玻纤增强聚丙烯材料替代工程塑料应用,其中多个零部件已经通过验证,达到了降本和轻量化目的;长玻纤增强聚丙烯材料的手动换挡底座在个别车型已完成验证实车体现,目前正在开展平台推广;目前也在推进玻纤增强PP材料进气歧管应用,目标是在小排量发动机进气歧管上取得量产,难点在于对爆破压力、可变机构耐久测试的性能保证及提升;通过在绅宝CC车型外饰件的碳纤维材料应用,掌握了装饰件、半结构零件设计及工艺要点,积累碳纤维装饰件评价要求,做到引领自主品牌汽车运动和时尚风潮。同时开展了BJ40碳纤维顶盖课题,研究了碳纤-玻纤复合工艺制备汽车外覆盖零部件的可行性。

包装会场

快消品包装是塑料材料的重要应用领域之一。凭借其重量轻、强度和韧性好,耐腐浊,易加工成型等优点,塑料包装不仅能为内容物提供良好保护,还能显著提高产品的货架吸引力。近年来,随着原材料成本的上涨,“轻量化”已成为包装领域的重点发展方向之一;而快消品的消费升级,则推动着包装企业不断创新。

在“2017橡塑加工技术及创新材料在包装行业的应用研讨会”上,来自塑料及包装行业的专家——圣万提注塑工业有限公司中国区销售副总裁王增辉先生、德马格塑料机械(宁波)有限公司市场主管潘振岳先生、联合利华上海研发中心包装部经理马思文女士、上海创元化妆品有限公司研发中心总监沈弘先生、百加得有限公司亚太区包装经理徐斌先生、凯度消费指数业务发展经理高雁女士、强生消费品全球包装部高级经理董建生先生以及上海海洋大学包装技术研究所所长杨付馨教授,针对塑料包装的加工工艺、包装的轻量化设计、包装的创新理念和技术、消费品行业的趋势、食品防霉包装的开发等话题,进行了深入探讨。下文将摘取部分精彩内容,以飨读者。

中国消费市场趋势

凯度消费指数业务发展经理高雁女士在题为“双速前行中的中国消费市场趋势”的演讲中介绍到,电商与海外购物将继续成为零售市场的增长引擎,现代渠道的整体增长相对更为挑战;昔日快消巨头面临激烈竞争,更多本土品牌正迎头赶上,购物者仍然愿意为独特性包装支付较高的价格;在乳制品和碳酸饮料品类中,小包装规格、多件购买愈受欢迎;小型业态,如便利店更受消费者的欢迎,特别是在重点城市;户外消费对于食品饮料企业蕴含着巨大的机会,针对不同消费场景建立产品的联系,才能赢得更多户外消费渠道;中高端的价格定位,提供了具有独特性和健康理念的产品,从而推动了消费者升级购买。她建议:企业需要通过不同包装策略适应购买行为的变化,进口或进口产品的本土化是发展的新机会;在颜值时代,要通过包装进行沟通并凸显品牌魅力,才能让产品脱颖而出;还要寻找最佳的渠道策略,在下线城市与大卖场共同成长,在上线城市更好的利用电商平台,并寻找户外消费渠道的增长机遇。

个人护理品包装的创新

强生消费品全球包装部高级经理董建生先生,从快消品包装的设计开发,包装设计的多元价值流,快消品包装的发展趋势,成功的包装解决交叉需求,以及大宝SOD蜜包装创新案例分享五个方面,生动描绘了“亿元”包装的多元设计价值流。

联合利华上海研发中心包装部经理的马思文女士,从设计、加工工艺和材料三方面探讨了日化快消品包装轻量化的解决方案。她指出,可以通过计算机辅助设计,通过全新改变塑料成型(微发泡)工艺,通过使用更环保的力学性能更好地材料来优化包装的重量。

上海创元化妆品有限公司研发中心总监沈弘先生则通过实例生动地介绍了化妆品包装的创新趋势和理念以及创新方法。他说道,随着包装技术的迅猛发展,以及生活方式和消费理念的升级,化妆品包装的作用也在发生改变——从产品沟通媒介逐渐转变为物联网及消费体验的通道。在此新形势下,“体验,新技术,可持续”将成为包装创新的主题。具体来讲,能帮助消费者实现时间操控的包装,如:能单手操作、实现快速化妆、具有去趣味性的包装;体验感升级的包装;智能包装,如:二维码和近场NFC的应用,增强现实AR技术的应用;个性化定制包装;可持续及环保包装都将成为包装的创新趋势。他特别强调,在设计轻量化包装时,千万不能牺牲消费者的体验。

化妆品包装创新的方法有哪些?沈先生总结说,可以通过使用场景的分析和反思,产品核心价值元素的分析,包装体验的拆解,以及其他元素和特点思考,来进行化妆品包装的创新与迭代。

食品饮料包装的创新

霉菌在我们的生活中无处不在,一有合适的环境就会大量的繁殖,防霉包装是重大的研究难题。来自上海海洋大学包装技术研究所所长、中国包装教育委员会副主任委员杨福馨教授,带来题为“防霉保味包装材料与技术研究”的演讲。杨教授介绍到,防霉包装的机理,可分为直接抗菌与间接抗菌两类。直接抗菌是将抗菌物质直接添加在载体内制成薄膜,这类薄膜会不断向与其接触的食品表面释放抗菌物质,从而实现对食品的抗菌防腐;间接抗菌是利用包装膜的选择透过性来调节包装内不利于微生物生长和繁殖的微环境,从而达到抗菌的目的。我们从食品防腐剂中寻找防霉菌因子材料,将防腐保鲜剂、防霉剂分散在包装材料内,在一定时间和空间内,包装材料内部的防霉剂可以缓释到食品内部,从而达到直接抗菌的目的。防霉薄膜试制的技术关键在于,使薄膜内层形成活性层,使包装内层膜具有呼吸毛细孔而不至于被塑料聚合物覆盖,使包装活性层长期处于非饱和状态,使包装内层膜具有抑菌功能而不像现有的干燥剂和脱氧剂只能短时间发挥作用,让抗菌物质在薄膜吹塑成膜中不分解。经过调查,我们知道添加到面包中的防腐剂有几十种之多,我们挑选几种具有代表性并符合国家食品安全标准的防腐剂制膜。

随着消费者对食品品质要求的提升以及对食品安全关注的提高,一种新的标签技术——模内贴标技术(IML)开始崭露头角。来自德马格的市场主管潘振岳先生就IML行业的应用及前景进行了详细阐述。他介绍说,目前食品包装主要采用二次成型产品,比如:塑料容器+PVC套标、塑料容器+纸塑套标。这种包装形式存在一些缺点,比如:需要二次加工,致使生产成本增加;包材堆叠时容易受污染,从而引发食品安全问题;产品运输或储存时表面容易磨损;表面防水效果差,影响营销等等。而模内贴标技术能解决上述问题。

所谓模内贴标,就是将印好的商标标签图像印张(背面带热熔胶)直接放入塑料铸模机内的铸模区域,通过吹塑或注塑使标签和容器结合在一起,形成一个完整的包装容器。 “目前,在国内市场,IML包材主要应用在酸奶容器、乳饮料容器、鲜奶酪、奶粉盖等产品上;冷饮包装目前仍以纸塑容器和热成型容器为主,但是部分冰淇淋品牌,如:和路雪、哈根达斯、八喜等,开始试水IML包材;烘焙食品包装目前也基本以热成型容器为主,然而,随着玛氏的巧克力豆、费列罗巧克力等多个品牌开始在国内生产或寻找IML包材生产厂家,这意味着IML技术将逐步渗透到烘焙行业中。”潘先生说道。

最后,潘先生总结道:“由于模内贴标技术所具备的诸多优势,将使其在食品包装领域拥有广阔的应用前景。”

电子专场

大到冰箱、洗衣机、空调,小到鼠标,手机,键盘等等,当下,这些电子产品充斥在人们生活的方方面面,而塑料在这些电子产品的设计中扮演了重要的角色。今年由荣格展览有限公司举办的“2017橡塑加工技术及创新材料应用高峰论坛暨小型展览”的电子分会场,众多演讲嘉宾带来了他们领域中最前沿的市场讯息和最独家的资讯发布。

“要掌握CMF的趋势,首先要清楚了解不同产品的生命周期。”齐天创新工业产品设计有限公司的CMF设计总监赵世雷先生作为电子会场的第一位演讲嘉宾详述了CMF近些年宏观的发展趋势。他认为,当下CMF设计已经从基层的功能质量性的满足阶段提升到了尊重需求的高度,如何提高产品品质,提升用户体验是设计考虑的重点。赵先生还强调了整体的产品体验外观与CMF的高度统一和融合的重要性。他认为,Smart Material智能可交互材质是未来可能的发展重点,包括金属质感、皮革、精加工以及各类真材实料的应用。在演讲后半段,赵先生指出市场上各个品牌就像在同一赛道上,大品牌应当定义如何引领(Leader),小品牌则侧重跟随(Follower),CMF设计也应当根据不同的品牌做出相应的调整。作为领导品牌CMF的创新,赵先生强调了三个关键词“敢想、敢创、敢造”,即敢于想象和设计;敢于尝试和研发;敢于生产和制造。他以海尔公司的冰箱及洗衣机为例,分析了该品类近几年面板造型的更新换代及主流市场。最后,赵世雷先生强调:“理解、探索、分析、定位、迭代到执行,CMF应用正确的方法做正确的事。”

接着上述话题,上海锦湖日丽塑料有限公司的塑可丽事业部部长周雷刚先生对免喷涂美学塑料的价值体现以及落地应用解决方案做了更深入细致的报告。如何提升塑料美学外观?如何解决外观缺陷问题?周先生认为:“应当从客户需求分析入手,其次进入新色彩/效果开发以及材料开发两个阶段,最后进入生产验证与指导,以上是塑可丽事业部完整的CMP工作模式。”在流行趋势研究方面,流光(Flowing Radiance)、触感(Touch)和呼吸(Breath)是周先生给出的2016年三大关键词。

针对2017-2019年中国色彩与材质设计的流行趋势,YANG DESIGN公司的策略总监兼合伙人黄晓靖女士则表示:“体现未来生活形态的CMF元素在转化为产品设计之后,具有迎合消费者心理诉求的魅力,从而吸引更多潜在消费者,获得市场的成功。” YANG DESIGN最新提出的宏观主题是“愈虚拟,愈真实”。随着第三次工业革命的浪潮席卷而来,网络和社交媒体在中国的大量普遍,人们的生活在虚拟世界不断寻找着新的刺激体验,关注遍布于社交网络上的纷繁复杂的各类信息。 而另一方面,在人们的生活愈来愈网络虚拟化后,对虚拟世界的厌倦又让人产生了对真实的渴求。近年,以手工艺为主题的设计层出不穷,真实或自然材质、充满文化与生活记忆的传统手工艺成为了越来越稀缺的奢侈品。基于这一现状,YANG DESIGN提出了四大趋势风格,分别是“幻次元、微冷系、趣守艺和御感官”,通过相关的市场研究归纳出对应四大主流设计趋势的目标消费群,从而使企业预测产品的风格、色彩、图案、材质及表面处理等更为精准。

而针对具体单一产品,例如家家户户必备的空调,节能、智能、静音、舒适、健康、环保是美的集团家用空调事业部主任工程师林勇强先生从材料的视角分析的空调的未来。林勇强先生具体分析了五种类型的材料。其一是先进相变储能材料,具备合适的熔点,高熔解潜热、高导热系数、密度大等特点;其二为气体传感器用材料,通常是半导体材料,当被测气体在其表面吸附后,引起其电学特性(如电导率)发生变化。如应用于甲醛、可燃气体等监测;其三是隔声减振材料,如由多种不同面密度的PVC材料叠加复合而成的隔声卷材,声波在不同阻抗特性的层状界面产生多次反射而发生声衰减;其四是长效缓释材料,能够缓慢释放特定香味,起到环境改善等作用;最后一种即负离子释放材料,在材料中添加纳米托玛琳(碧玺)粉体,可释放出负离子。

珠海市魅族科技有限公司的高级经理曹贱文先生则就材料在通讯产品的创新应用浅析了近些年的变化。他认为优秀的产品的开发思路,应当围绕优秀产品的定义,适合工艺的结构设计&CMF,适合产品的工艺方法以及适合工艺的优秀供应商四大块。根据他多年新产品开发的经验,他认为3D陶瓷或许是被预估的适合未来需求的优秀材料,其质感更为真实,具有高强度、高硬度和高耐磨度,并且因其低屏蔽更适合信号的传播。当然,他也指出目前陶瓷还处在产能低,优良率低等现状,适合消费类电子产品的技术和工艺还需不断提升。

此外,两天的电子会场中,还有兰蒂奇工程塑料(苏州)有限公司的市场开发经理张喜良先生就迎接未来连接器市场的兰蒂奇高性能尼龙的挑战做了精彩演讲,制程、易加工性、低析出/低腐蚀性、无卤阻燃、高强度和规格齐全是产品得以适应市场的优势所在;东莞市汉维科技股份有限供公司的技术经理胡丹先生就几种助剂在塑料加工中的应用效果研究进行了详尽的解说;罗技公司外观设计主管路遥先生就近些年罗技及旗下品牌在电子产品设计中的众多新品做了介绍。

 

管道会场

PVC管道的非铅化

出于环保和安全的要求,PVC管道的非铅化是当前最重要的方向。江南大学环保助剂研究中心的蒋平平教授分享了管道管材中环保助剂的创新制备及其工业应用。他强调,虽然热稳定剂在PVC配方中一般只有1.5%-2%的比重,但是它对制品的质量影响巨大。加工企业必须首先弄清楚稳定剂的作用机理,才能选择对热稳定剂的种类。一般来说,个性化的设计经常在不改变主稳定剂的基础上对辅助热稳定剂做一些改变。

无毒复合热稳定剂将是热稳定剂的发展趋势。钙锌稳定剂无毒、廉价、润滑性好,而且,它与铅盐配方体系在配方、润滑机理及加工工艺方面很相似,替代转换铅盐比较容易。但是,钙锌稳定剂热稳定性较差,在制品要求较高的领域,其使用受到了一定程度的限制。蒋平平教授重点介绍了甘油基钙锌热稳定剂的配方设计及优化和其在管材中的应用。他的团队通过诸多实验得出了两个重要的结论:第一,生物基甘油钙是一种性能十分优良的长期稳定剂,与管道的其他助剂有良好的配伍性能,产品性能达到了工业化产品的要求。第二,热稳定剂中锌含量增加,长期稳定性会降低。甘油锌的初期白度仍有提高空间,可应用低锌高钙配方技术,同时可以加入第三种组分热稳定剂进行协同,增加初期白度。

共挤压技术

随着人们对高性能包装膜越来越高的要求:阻隔性、选择性渗透、避免损坏、热封性、在高速包装下的机械加工性、对消费者的吸引力,为了达到这些性能,人们在选材和膜层方面做出了努力,共挤压技术解决了膜厚问题。

来自台湾高雄应用科技大学模具工程系主任黄俊钦教授说:“共挤押产品具有多项塑料功能的加成效果,由加成效果的要求作为层厚设计的依据。”进行共挤压的塑料,应选择黏度相近的塑料,尤其在接触面的剪切黏度若差异太大容易造成界面的翻转,造成层厚比不均匀;界面位置靠近高剪切区域,造成界面的剪切应力过高,造成接触面不稳定,或相溶性差的熔胶在界面分子纠缠少,发生滑移现象;当层厚比差异大,界面移往模壁附近,界面位置处在高剪切区,界面应力会逐渐增加,将造成界面出现不稳定现象。

聚烯烃弹性体技术

橡胶是软质产品,塑料是硬质产品,两者的加工方式完全不一样,弹性体具有橡胶的柔韧性,但其生产方式又和塑料一样,为粒子状,所有的加工方式与塑料一样。陶氏化学技术开发科学家明明先生说道:“弹性体的性能广受塑料企业欢迎。最新的弹性体研究可以做到,将PE和PP通过嵌入的方式,结合两者的优点,从而满足管道性能的需求。”

管道的材料主要为聚乙烯和聚丙烯两种材质,聚烯烃具有高韧性、耐久性、高熔体强度、密封及粘结性,而聚丙烯具有高模量、耐热性、高透明度和耐环境应力开裂等性质,弹性体作为两者的相容之桥,把两者的性质很好地融合在一起。难能可贵的是,聚乙烯在加入弹性体之后,提高其环刚度,但又不损失其韧性;聚丙烯在加入弹性体之后,则提高了其管道的耐低温冲击性。

弹性体在管道的应用中体现出很好的优良性,它提升了管道材料的刚韧平衡、提升管道材料配方相容性、使管道易于加工、管道品质稳定。

大口径管道沙箱实验

由于诸多背景原因和当前现状问题,埋地塑料管道的应用研究无法满足管材的需求,因而开展了沙箱实验的研究。上海清远管业科技有限公司总工程师杨永喆先生详细介绍了背景原因:上海市防汛标准提高、市政排水管网新建工程增多、管道口径不断增大,与传统排水管道相比,埋地塑料管道具有重量轻、水力阻力系数小、耐腐蚀、密闭性能好、运输安装方便、施工速度快等优点。

当前,大口径排水管道(DN>1200mm)埋深通常较深,管材承受的荷载也相应增大。出于对管道质量安全和使用寿命的顾虑,大口径塑料排水管道应用较少,这主要是基于:设计理论计算依据不充分,我国DN1000以上的理论计算仅是参照执行;我国缺少大口径埋地塑料排水管的实验数据;施工达不到规范要求等原因。

目前,国际上有代表性的标准有三种:ISO标准、澳洲标准、日本标准。其中澳洲标准只要求箱体宽度为管径两边各留200mm,对于箱体长度和高度都没有具体要求;日本标准则更接近真实施工的条件,对于埋设管道两边的宽度要求较宽,可减少箱体对管道应力影响的大小。

在综合考虑了国内外沙箱标准的基础上,我们对拟建设的沙箱试验系统提出了更高的要求。沙箱试验系统硬件部分:由四立柱门式框架结构压力试验机、液压加载装置及油路、风冷却器、变形传感器、力传感器及信号处理控制系统等组成。 最大试验荷载200吨,最长保压时间60天,变形测量精度1微米,沙箱长2米*宽6米*高3.5米;沙箱试验系统软件部分:具有:可编程、可视化、可定制的操作界面,并融入了“+互联网”概念可远程掌握、控制系统运行情况。

借助于沙箱试验系统,可开展大口径塑料管材长期稳定性的模拟试验,积累管材破坏模式和破损特征的基础数据,从而提供管材材质及结构优化的方案(管材企业),提供工程设计、选型的依据(设计院所),提供工程质量安全的分析数据(施工、监理单位)。

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