从德国K2019看全球注塑行业创新技术发展新趋势

0 前言

三年一届的K展于2019年10月23日在德国杜塞尔多夫完美落幕。在国际形势复杂动荡、全球经济整体下行的当下，K展作为全球领先、最具影响力的橡塑行业展会依然展现出强大吸引力：来自全球63个国家的3330家展商吸引了165个国家的共计22.5万名观众。这充分表明，塑料仍旧是极具创新、不可或缺和面向未来的基础材料［1］。

K2019围绕橡塑材料产业链中循环经济主题展出了一系列具体解决方案，参展观众对回收系统、可持续原材料和资源节约工艺表现出浓厚兴趣和强烈的投资意向。效率优先是德国专业观众的首要关注问题，而扩大产品和服务组合则是欧洲其他国家和欧洲以外地区的专业观众关注的重点。K2019期间以可再生能源、材料效率和零废弃物等议题组织了精彩纷呈的配套活动，聚焦于材料和行业在资源节约工艺流程、数字化、功能性、可再生能源、循环性和可持续性等五大主题的创新成果。同时还重点关注海洋垃圾、与塑料包装相关的“用完即弃”以及在生产过程中使用有限资源等关键主题。本文将结合现场参观体会简要介绍此次K展的展出亮点，探讨注塑行业代表性的技术发展趋势。

1 以循环经济为中心主题：塑料可持续发展推动注塑成型技术创新

本届K展就如何应对全球气候变化和白色污染等塑料垃圾处理问题，重点推出了循环经济理念。参展商从使用可回收材料、创新生产工艺和循环生产产业链三个方面纷纷推出了各自的技术解决方案。

（1）源于产品设计源头的循环经济模式。

塑料循环利用已逐渐成为社会共识，其三个关键点是收集、分类处理以及终端利用。正确的循环经济模式应贯穿于塑料生产的整个过程，必须从产品的源头设计开始就遵循循环经济的原则，如图1所示。回收再生设计意味着在产品开发阶段就应尽早考虑后续回收过程，并在产品设计中考虑循环经济和可持续性的要求。克劳斯玛菲（Kraussmafei）、恩格尔（ENGEL）、阿博格（ARBURG）等公司均在展会现场展示了循环经济的整体解决方案。在包装工业和轻质复合材料设计中已经有良好的典范，例如，在模内贴标签工艺（IML）中生产薄壁包装时，使用单一材料系统已经形成一种趋势，其中标签和颗粒使用相同材料制成。如陶氏与瓶盖及一次性胶囊生产商联合开发反向喷口密封技术，采用单一材料薄膜制成喷口袋等。

图1 源于产品设计源头的循环经济模式Fig.1 Circular economy model from the source of product design

（2）工艺稳定性调控是再生材料高质量生产的关键。

采用机械方式回收塑料时，需要重点解决共混配色稳定性问题。克劳斯玛菲Edelwiss Compounding技术［2］通过采用液体颜料方案使得在工艺运行时调整颜色成为可能。液体颜料由于无需在加工中熔化，因此可在靠近挤出机头位置注入，如图2所示。完全不同颜色的切换在几秒钟内就可完成，这为缩短颜色更换时间和减少材料消耗带来了显著优势。结合光谱光度在线检测系统，共混配色系统能够实现共混料亮度或颜色偏差的实时监控并持续保持配色质量。K展现场展示了红、黄、蓝三原色再生料的在线混配过程，回收再生料之后又被加工成为汽车A柱支架装饰件。此外，回收再生料相比初生料具有更大的批次质量波动，恩格尔使用iQ weight智能工艺控制系统来确保完全回收的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）注塑制品品质稳定性。从这个角度上来说，工业4.0也将成为循环经济的重要推动力。

（3）热塑性复合材料利于回收策略的制定。

热塑性复合材料在汽车行业轻量化应用方面正变得日益重要，本届展会重点展示拥有目标载荷分布的复合材料部件的设计和制造。恩格尔的Organomelt成型工艺通过多个不同厚度有机板材的组合应用，使汽车车门模块部件在不同区域具备不同载荷承受能力，如图3所示。不同厚度（0.6～2.5 mm）有机板通过多个红外加热炉分别加热，利用模具闭合对受热的有机板材预成型。随后，采用玻璃纤维增强聚丙烯在同一副模具中对其进行二次注塑，在部件背部成型出加强筋并在可见的一面成型出皮革纹理的外观。其中，不同厚度的有机板材是由金发科技股份有限公司提供的聚丙烯基料的玻璃纤维复合板。

图2 采用液体颜料的回收再生料在线混配系统Fig.2 Online mixing system for recycled materials of liquid paint

（4）工艺创新用于提升回收材料利用比例。

文章来源：《塑料》 网址: http://www.slzzs.cn/qikandaodu/2021/0112/712.html