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瞿金平院士:30年与螺杆“较劲”
2012-01-18  来源:中国聚合物网


  科研灵感:从潮汕牛肉丸中获得

  瞿金平说,从塑料加工的学术角度讲,螺杆是靠给物料施加具有“剪刀差”的剪切形变而工作的,同时物料也承受了少量拉压形变的作用。他们过去十几年在研究塑料动态塑化加工过程中发现,螺杆之所以能缩短,是由于其轴向振动增加了对物料的拉压形变作用。如果反其道而行之,塑料加工时主要承受拉压形变作用,而剪切形变作用是次要的,是否就可以不需要螺杆呢?一个大胆的设想就这么诞生了。“这就是我提出以拉伸流变为主导的塑料塑化输运机理的背景”。

  对于“拉伸流变”的原理,瞿金平说其灵感源于颇具广东特色的潮汕牛肉丸。“潮汕牛肉丸是不是越吃越有嚼头?其之所以有韧劲耐嚼不就是因为牛肉不是切碎而是打出来的,做牛肉丸的人实在是太聪明了,我们何不也试试塑料加工不用螺杆呢?”由此,他们团队想到了要拿掉螺杆!但用什么取而代之呢?叶片!他们想到叶片在由定子、转子及叶片组成的特定几何空间中转动时带动物料输送,同时随流道截面积由小到大再由大到小周期性变化过程中承受拉伸和压缩作用,这样就摆脱了在使用螺杆输送塑化过程中对物料很强的剪切作用从而使其大分子链断裂的过程,如此一来,既加快了物料的输送塑化效率,又避免了物料大分子结构的改变,从而大大提高了生产效率和塑料制品的生产质量。

  技术推广:推动新技术在广东产业化

  新设备样机生产出来之后,瞿金平非常关心样机在企业的实际生产情况,毕竟只有一线的员工才最有资格判定机器是不是真的合格。“经过在东莞、汕头、武汉、深圳等地企业的实际生产状况统计,我们的物料损耗大大降低,能耗下降约30%左右,污染自然也就跟着得到大大下降。”同时,塑料无螺杆塑化挤出技术及设备经行业有关专家鉴定,是国内外高分子材料成型加工领域的重大创新,处于国际领先水平。

  新技术摆脱了塑料加工机械200年来都未曾离开过的螺杆,也酝酿着塑料加工机械及相关行业的一场技术升级换代“风暴”。早在2009年5月,参加广州国际橡胶塑料机械展览会的时候,就有德国、意大利、日本等国从事塑料加工设备生产的大公司向瞿金平及其团队递出了橄榄枝,表示出了强烈的转让技术的意愿。“虽然此前有个国内企业老总愿意出1.3个亿买断我的技术,但我还是要在广东投资设厂进行新设备的产业化。毕竟广东才是孕育这一技术的发源地。”瞿金平说,广东的塑料产业产量占据全国四分之一强,稳居全国第一,在本省投产最合适。“这是塑料生产行业洗牌的大好时机,也是我们在国际塑料加工机械领域打翻身仗的绝佳机会。”

  在他的塑料无螺杆塑化挤出技术及设备取得成功后,瞿金平教授又开始了新的重大课题的研究工作。面对日益严重的塑料污染问题和石油枯竭问题,瞿金平基于他自己的无螺杆塑化加工技术给出了他的思路:“既然当下我们的生活还离不开塑料制品,那就不妨试着在生产过程中减少塑料的使用量。”他打算利用废弃的中药渣、甘蔗渣以及秸秆等这些废弃生物与少量的原本只用石油提炼而来的塑料颗粒一起作为塑料生产的物料,从而减少石油的使用量,加快废弃塑料的降解速度。这种物料用螺杆加工机械是无法加工的,而如何改利用新的无螺杆塑化加工技术并找到废弃生物质和塑料颗粒的合理混合比例的同时又不降低塑料制品性能则成了他要重点攻克的问题。

  而针对我国石化工业乙烯工程使用的大型螺杆挤压造粒机组长期被国外企业垄断、备件供应联手抬价等使我国企业处于不利的局面,瞿金平还计划开发大型无螺杆叶片挤压造粒机组,这一有自主知识产权又不需要制造大直径长螺杆的技术设备,完全可以打破国外技术壁垒。“如果这些目标实现了,那这个产业就更大啰!”他信心满怀地说。

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