一、中國(guó)農(nóng)用棚膜市場(chǎng)發(fā)展概況

新年伊始，萬(wàn)象更新，新的起點(diǎn)，新的希望，新的夢(mèng)想，在這辭舊迎新的日子里，我們回顧一下中國(guó)農(nóng)用棚膜市場(chǎng)發(fā)展情況。

據(jù)統(tǒng)計(jì)2015年全國(guó)企業(yè)農(nóng)膜產(chǎn)量達(dá)230.95萬(wàn)噸，繼續(xù)為歷史新高，是整個(gè)塑料行業(yè)中正增長(zhǎng)的子行業(yè);2015年全國(guó)農(nóng)膜使用量260萬(wàn)噸，其中棚膜118萬(wàn)噸，覆蓋面積約6160萬(wàn)畝，可以說(shuō)全世界70%的農(nóng)膜產(chǎn)量在中國(guó)，亞洲90%的農(nóng)膜產(chǎn)量在中國(guó)。中國(guó)現(xiàn)已連續(xù)多年成為世界上農(nóng)用塑料使用量最大的國(guó)家。

近幾年來(lái)，農(nóng)膜行業(yè)發(fā)展速度趨于緩慢增長(zhǎng)，產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，農(nóng)膜行業(yè)也已由高速發(fā)展向技術(shù)創(chuàng)新上轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了棚膜在功能性和品種上不斷向前發(fā)展。在原材料使用方面從傳統(tǒng)的聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、茂金屬聚乙烯(mPE)向著聚烯烴(PO)材料方面發(fā)展，在功能上由原來(lái)的長(zhǎng)壽、流滴、消霧、高透光、高保溫向著3-5年長(zhǎng)壽流滴消霧、超透光(或散射光)、光選擇、拉力強(qiáng)、高保溫等綜合多功能同步發(fā)展。

從應(yīng)用地域發(fā)展來(lái)看，最早發(fā)展的地區(qū)為山東以及周邊五省，山東、遼寧、河北、河南、安徽、江蘇業(yè)已成為棚膜用量最大、最發(fā)達(dá)地區(qū)，緊接著是浙江、福建、廣東、廣西、海南等沿海地區(qū)向內(nèi)陸發(fā)展，現(xiàn)在黑龍江、吉林、內(nèi)蒙、甘肅、新疆、山西、陜西、湖南、湖北、四川、江西、貴州、云南等地已快速發(fā)展起來(lái)，今后棚膜會(huì)逐漸朝著青海、西藏等偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)展。

從應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展來(lái)看，蔬菜的設(shè)施栽培種植成為主導(dǎo)，份額超過(guò)了50%，其次是甜瓜占比15%，西瓜、花卉各占11%，其余是葡萄、水產(chǎn)養(yǎng)殖、獼猴桃、油桃、畜牧業(yè)養(yǎng)殖等。應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，專業(yè)性的增強(qiáng)，以及專業(yè)薄膜發(fā)展的加快，這就需要特殊結(jié)構(gòu)和特殊性能薄膜，針對(duì)性極強(qiáng)的賣點(diǎn)占領(lǐng)市場(chǎng)。

中國(guó)棚膜市場(chǎng)發(fā)展，隨著新材料、新工藝、新技術(shù)、新裝備的應(yīng)用，產(chǎn)品構(gòu)架不斷創(chuàng)新朝著多功能化、環(huán)保生態(tài)化方向發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)不斷開(kāi)發(fā)具有中國(guó)特色的、滿足用戶新需求的功能性棚膜產(chǎn)品，加快和實(shí)現(xiàn)農(nóng)膜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐。


二、中國(guó)農(nóng)用棚膜市場(chǎng)技術(shù)變革

中國(guó)栽培設(shè)施園藝技術(shù)，黃河流域及以北地區(qū)，多見(jiàn)溫室暖棚，近幾年向大型化園藝設(shè)施結(jié)構(gòu)發(fā)展，究其原因是適應(yīng)發(fā)展的需求，而長(zhǎng)江流域以南地區(qū)，則以冷棚為主流，近幾年二膜的發(fā)展趨勢(shì)迅猛。

壽光地區(qū)的傳統(tǒng)型溫室大棚舉架高度約4.2米，跨度12米，長(zhǎng)度130米，投資控制在4-6萬(wàn)，但穩(wěn)定性差。對(duì)鋪設(shè)棚膜性能要求：長(zhǎng)壽期1年，流滴期4-6個(gè)月，消霧期4-6月，高透光、高保溫，每年要求換新膜，造成扣棚成本增高。

今年壽光地區(qū)新型大棚的逐漸出現(xiàn)，此類大棚舉架高度約8.5米?？缍?米，長(zhǎng)度150米，投資在15萬(wàn)上下，穩(wěn)定性強(qiáng)。對(duì)鋪設(shè)要求也有所提高，長(zhǎng)壽期可達(dá)2-3年，流滴期2年，消霧期2年，此類大棚具有高透光、高保溫，效果提升等優(yōu)勢(shì)，且減少了需每年扣棚的人工成本。

綜上所述，薄膜大型化是一種發(fā)展的趨勢(shì)。從農(nóng)用棚膜的功能發(fā)展的角度來(lái)看，正在由長(zhǎng)壽、流滴、減霧朝著高透光、高保溫，散射光或光選擇方向的EVA、PO(EVA)多功能方向發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)上述多功能的要求，就必須控制薄膜層間結(jié)構(gòu)，這個(gè)是現(xiàn)有大多數(shù)農(nóng)膜生產(chǎn)企業(yè)所忽視的問(wèn)題。

在參閱了日本和以色列農(nóng)膜專利文獻(xiàn)后，可以得到結(jié)論無(wú)論內(nèi)添加法還是外涂覆法，棚膜層間分布毋庸置疑都是技術(shù)的核心焦點(diǎn)，如左圖的一家日本農(nóng)膜企業(yè)棚膜三層結(jié)構(gòu)電鏡照片，層間比是1:3:1，而我國(guó)棚膜產(chǎn)品的三層結(jié)構(gòu)大多數(shù)企業(yè)仍停留在1:1:1結(jié)構(gòu)，只有少數(shù)企業(yè)采用了3:4:3結(jié)構(gòu)，對(duì)比結(jié)構(gòu)之后我們不難發(fā)現(xiàn)，綜合成本控制和質(zhì)量要求的考量，1:3:1是最佳結(jié)構(gòu)，而1:1:1結(jié)構(gòu)則遜色很多，右面照片是國(guó)產(chǎn)薄膜結(jié)構(gòu)電鏡照片，大多數(shù)企業(yè)一直忽視層間結(jié)構(gòu)問(wèn)題，而且我們現(xiàn)有的三層塑料設(shè)備能力也生產(chǎn)不了1:3:1結(jié)構(gòu)，如果我們研發(fā)這樣的裝備，需要大量的時(shí)間和驗(yàn)證費(fèi)用，且解決這個(gè)問(wèn)題的難度很大，無(wú)法在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)，投入的成本也會(huì)很大。那么，較好的解決的辦法是什么呢?使用五層共擠設(shè)備來(lái)生產(chǎn)三層薄膜的技術(shù)在此大環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生。

五層共擠設(shè)備在我國(guó)已經(jīng)有了很多應(yīng)用案例，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到系統(tǒng)工程的完整性已經(jīng)具有國(guó)際先進(jìn)水平，硬件水平也基滿足了市場(chǎng)要求，五層裝備的優(yōu)勢(shì)也會(huì)隨著應(yīng)用深入而逐步顯現(xiàn)出來(lái)。但是，五層棚膜的配方設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及商業(yè)策劃和市場(chǎng)定位等軟件方面仍需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

三、配套裝備的改進(jìn)與發(fā)展

裝備是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是產(chǎn)品質(zhì)量保證的重要條件之一，配置的優(yōu)化可以使設(shè)備達(dá)到效能最大化、生產(chǎn)效率達(dá)到極限。裝備是個(gè)系統(tǒng)工程，既要考慮到每個(gè)部件的局部特殊性，還要考慮它的全局系統(tǒng)性，減少系統(tǒng)的副作用，使裝備達(dá)到最佳效果，下面就幾個(gè)核心部件改進(jìn)與發(fā)展談?wù)勛约旱目捶ā?br />
1、模具的改進(jìn)與發(fā)展

由于農(nóng)用棚膜是朝著大規(guī)格、多功能方向發(fā)展，所以模具也相應(yīng)朝著大尺寸、多層結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。模具是裝備的靈魂，產(chǎn)品成型的重要部件。那么流道設(shè)計(jì)就顯得非常重要了，專業(yè)性強(qiáng)的企業(yè)采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，應(yīng)用高聚物流變學(xué)理論，分析高聚物在流道里的流動(dòng)情況，這里主要考慮到流速、壓力和溫度的變化規(guī)律，三位一體缺一不可，只要有一個(gè)條件達(dá)不到要求，就會(huì)出現(xiàn)副作用。舉例說(shuō)明：增加高壓聚乙烯在配方中的占比才能避免生產(chǎn)中晶點(diǎn)過(guò)多或者糊料的問(wèn)題，而這些恰恰是生產(chǎn)廠家經(jīng)常遇到、卻往往無(wú)法解決的問(wèn)題。再有就是流道里不同部位的溫度差異對(duì)物料流動(dòng)速率的影響，這個(gè)細(xì)節(jié)對(duì)薄膜質(zhì)量也至關(guān)重要，嚴(yán)重者甚至?xí)贡∧こ尚统霈F(xiàn)問(wèn)題，且出現(xiàn)模具漏料的現(xiàn)象。特別是對(duì)薄膜薄厚均勻度的影響巨大，像大型模具多層流道結(jié)構(gòu)，其熱傳導(dǎo)難度增加很多，小型模具流道少，熱傳導(dǎo)的難度不突出。

中國(guó)農(nóng)用棚膜技術(shù)變革及發(fā)展

多層結(jié)構(gòu)流道分配器設(shè)計(jì)難度很大，特別是五層結(jié)構(gòu)分配器設(shè)計(jì)合理性是非常重要的，具有專業(yè)手段采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，加工中心加工完成是模具質(zhì)量的保證手段，分配器是配合模具薄膜成型的重要部件，也是薄膜薄厚均勻度控制的基礎(chǔ)，也是薄膜細(xì)膩精度的基礎(chǔ)，這個(gè)問(wèn)題不容忽視;特別是分配流道采用O形設(shè)計(jì)，減少滯留，確保切換的快速實(shí)現(xiàn)，如上圖所示，目前這種多段組合式星形分配器是最先進(jìn)的設(shè)計(jì)，完成制造也需要具有加工中心的手段才可實(shí)現(xiàn)。

2、過(guò)濾器的改進(jìn)與發(fā)展

過(guò)濾網(wǎng)是擠出機(jī)一個(gè)很重要的部件，通過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。擠出機(jī)的過(guò)濾網(wǎng)被固定在一個(gè)多孔的保護(hù)板上，這樣可以使擠出機(jī)和模具之間形成密封。干凈的過(guò)濾網(wǎng)所產(chǎn)生的壓力較小，可能只有50～100lb/in2(1lb=0.4536Kg,1in=25.4mm)。隨著時(shí)間的增加，過(guò)濾網(wǎng)上所截留、殘存的樹(shù)脂中的雜質(zhì)數(shù)量就變多，壓力逐漸增大，從而堵塞過(guò)濾網(wǎng)。過(guò)濾網(wǎng)的主要作用就是保證產(chǎn)品品質(zhì)、減少消耗、降低成本，所以選擇優(yōu)質(zhì)、長(zhǎng)效的過(guò)濾器就顯得非常重要，過(guò)濾器的種類有：長(zhǎng)效過(guò)濾器、快速換網(wǎng)過(guò)濾器、不停機(jī)換網(wǎng)過(guò)濾器等。

長(zhǎng)效過(guò)濾器換網(wǎng)具有間隔時(shí)間長(zhǎng)，投資小等優(yōu)點(diǎn)，前些年備受農(nóng)膜生產(chǎn)企業(yè)歡迎，但是它必須長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)換網(wǎng)、高溫下操作難度大，能耗高廢品多，有且90度拐角的結(jié)構(gòu)缺陷造成了產(chǎn)量低的問(wèn)題，大有被淘汰的趨勢(shì)。

快速換網(wǎng)過(guò)濾器發(fā)展趨勢(shì)迅猛，投資比原來(lái)大2倍，但是操作簡(jiǎn)便，換網(wǎng)時(shí)，利用人工和液壓裝置將濾網(wǎng)快速更換，換網(wǎng)速度從原來(lái)接近2小時(shí)到現(xiàn)在幾分鐘即可完成。但濾網(wǎng)面積過(guò)小，換網(wǎng)間隔時(shí)間短是需要改進(jìn)提高的問(wèn)題，如果換網(wǎng)器設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)產(chǎn)生熱傳導(dǎo)問(wèn)題，也需要非常注意。

不停機(jī)換網(wǎng)過(guò)濾器的技術(shù)還在發(fā)展之中，它有很多優(yōu)點(diǎn)但也存在問(wèn)題，這種換網(wǎng)器具有不停機(jī)換網(wǎng)、不中斷正常生產(chǎn)情況下將濾網(wǎng)更換，增產(chǎn)、節(jié)能、無(wú)廢料，配備于生產(chǎn)周期長(zhǎng)、高效擠出機(jī)生產(chǎn)線效果尤為突出，一次性投入雖然略大，但鑒于農(nóng)膜行業(yè)旺季生產(chǎn)周期長(zhǎng)，連續(xù)生產(chǎn)長(zhǎng)達(dá)數(shù)月，訂單積壓不希望停機(jī)等行業(yè)現(xiàn)狀，這種換網(wǎng)器應(yīng)該引起農(nóng)膜生產(chǎn)企業(yè)的重視了。

3、機(jī)筒螺桿改進(jìn)與發(fā)展

擠出成型是聚合物成型加工的重要方法之一，機(jī)筒、螺桿是擠出機(jī)的重要部件，它們的改進(jìn)與發(fā)展關(guān)系到棚膜產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，提高產(chǎn)量、提升產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、降低消耗是我們不斷追求的主題，改進(jìn)細(xì)節(jié)是容易被忽視的，我們提出改進(jìn)思路，推動(dòng)棚膜制品向前發(fā)展。

機(jī)筒的改進(jìn)主要包括機(jī)筒材質(zhì)和工藝、機(jī)筒壁厚、調(diào)質(zhì)處理、滲氮處理或雙金屬、開(kāi)槽等方面，下面就淺析一下機(jī)筒開(kāi)槽等問(wèn)題：

目前單螺桿擠出機(jī)大部分采用直開(kāi)槽襯套的強(qiáng)制進(jìn)料結(jié)構(gòu)，其固體輸送區(qū)具有壓力過(guò)高，擠出過(guò)程不平穩(wěn)，螺桿、料筒磨損嚴(yán)重等缺點(diǎn)。螺旋溝槽單螺桿擠出機(jī)，采用螺旋開(kāi)槽襯套的強(qiáng)制進(jìn)料結(jié)構(gòu)，可以改善固體輸送特性，提高擠出產(chǎn)量，降低擠出能耗。

螺桿的作用非常重要，它推動(dòng)物料前行，保證融體塑化良好，形成剪切，按一定壓縮比定量定壓向模具提供物料。螺桿有很重要的功能段，如供料段、壓縮塑化段、屏障翻轉(zhuǎn)段、銷釘混煉段、過(guò)度段等，以非常重要的參數(shù)叫長(zhǎng)徑比來(lái)衡量，即螺桿的長(zhǎng)度和直徑之比，多年來(lái)，大多數(shù)農(nóng)膜業(yè)者對(duì)螺桿長(zhǎng)徑比這一概念存在著誤區(qū)，認(rèn)為長(zhǎng)徑比越大塑化越好，其實(shí)長(zhǎng)徑比是功能段和過(guò)渡段的組合，功能段是起到主導(dǎo)作用的，過(guò)渡段是銜接功能段的。

以下面的螺桿參數(shù)為例，我們把這顆30:1的螺桿壓縮到28:1的具體方案：

銷釘段過(guò)渡段屏障段過(guò)渡段塑化段供料段

螺桿的銷釘段減為三排，兩個(gè)過(guò)渡段可以壓縮最小至1.5D(D是螺桿直徑)，屏障段、塑化段和供料段不動(dòng)，螺桿長(zhǎng)徑比完全可以壓縮至28:1，壓縮后節(jié)省廠房安裝空間，在保證塑化完好前提下，提高了產(chǎn)量，降低能耗，減小了投資成本和減速箱的負(fù)擔(dān)。功能段為螺桿的有效長(zhǎng)度，非功能段屬于無(wú)效長(zhǎng)度，過(guò)渡段就屬于非功能段，無(wú)效長(zhǎng)度應(yīng)盡量壓縮，來(lái)減少螺桿的副作用。

四、五層共擠將成為未來(lái)發(fā)展方向

中國(guó)農(nóng)用棚膜對(duì)裝備的要求是：?jiǎn)螜C(jī)產(chǎn)能高，加工范圍更寬，生產(chǎn)成本低廉且具有較高的產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省場(chǎng)地和投資。五層共擠技術(shù)的出現(xiàn)，不亞于當(dāng)年三層共擠薄膜取代單層薄膜的技術(shù)跨越，所以說(shuō)五層共擠必將成為未來(lái)的發(fā)展方向。

從棚膜用原材料的發(fā)展來(lái)看，除了傳統(tǒng)的低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、茂金屬聚乙烯(mPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)以外，還有超低密度聚乙烯(VLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)、塑性體(EPPE)、彈性體(POE)......等材料的應(yīng)用，過(guò)多的原材料使用，又使三層共擠薄膜回到多種原料共混加工的年代，要想解決這個(gè)問(wèn)題就要通過(guò)增加層數(shù)來(lái)達(dá)到減少共混和降低成本的目的。

從棚膜工藝需求發(fā)展來(lái)看，各層的功能分工日益明顯：阻隔、強(qiáng)度、柔軟、保溫、流滴、消霧、開(kāi)口、爽滑、成本......，不同原料的加工條件不同，物理性能各異，應(yīng)該減少他們的摻混，都需要通過(guò)增加層數(shù)來(lái)解決。五層共擠和三層共擠的任意轉(zhuǎn)換，層間比例1:1:1～1:5:1比例的靈活調(diào)整，生產(chǎn)1:2:2等不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，這一系列的革新都是以前三層共擠無(wú)法實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。

五層共擠多功能棚膜所具有的優(yōu)勢(shì)：原材料可選擇的余地更加廣泛了，配方設(shè)計(jì)具有更多靈活性和方案，層間比例控制方面更具有優(yōu)勢(shì)，原材料成本控制更加容易，棚膜產(chǎn)品性能和質(zhì)量可以提升。裝備的產(chǎn)能可以提升，操作更加簡(jiǎn)便靈活，使用更少的添加劑達(dá)到更高的效果要求，便于開(kāi)拓新市場(chǎng)。

五層共擠在給我?guī)?lái)巨大好處的同時(shí)，也會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題，比如聚合物流變學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)用效果非常突出，要完全實(shí)現(xiàn)它必須依靠4軸或5軸加工中心，沒(méi)有加工中心是很難實(shí)現(xiàn)這種新的理念。另外，超大規(guī)格的五層模具，還要充分考慮熱傳導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用。所以說(shuō)五層共擠的應(yīng)用，必須依靠科學(xué)的方法和手段，從設(shè)計(jì)、加工、裝配、調(diào)試到應(yīng)用的每一個(gè)細(xì)節(jié)都要考慮全面，并且配套設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化也非常重要，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求和防止干擾因素控制都非常重要，五層技術(shù)的完整性將推動(dòng)棚膜行業(yè)的發(fā)展，五層共擠將成為未來(lái)發(fā)展方向。