一、中國農用棚膜市場發(fā)展概況

新年伊始，萬象更新，新的起點，新的希望，新的夢想，在這辭舊迎新的日子里，我們回顧一下中國農用棚膜市場發(fā)展情況。

據(jù)統(tǒng)計2015年全國企業(yè)農膜產量達230.95萬噸，繼續(xù)為歷史新高，是整個塑料行業(yè)中正增長的子行業(yè);2015年全國農膜使用量260萬噸，其中棚膜118萬噸，覆蓋面積約6160萬畝，可以說全世界70%的農膜產量在中國，亞洲90%的農膜產量在中國。中國現(xiàn)已連續(xù)多年成為世界上農用塑料使用量最大的國家。

近幾年來，農膜行業(yè)發(fā)展速度趨于緩慢增長，產能嚴重過剩，競爭日趨激烈，農膜行業(yè)也已由高速發(fā)展向技術創(chuàng)新上轉變，促進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，在功能上由原來的長壽、流滴、消霧、高透光、高保溫向著3-5年長壽流滴消霧、超透光(或散射光)、光選擇、拉力強、高保溫等綜合多功能同步發(fā)展。

從應用地域發(fā)展來看，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)向內陸發(fā)展，現(xiàn)在黑龍江、吉林、內蒙、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，今后棚膜會逐漸朝著青海、西藏等偏遠地區(qū)發(fā)展。

從應用領域發(fā)展來看，蔬菜的設施栽培種植成為主導，份額超過了50%，其次是甜瓜占比15%，西瓜、花卉各占11%，其余是葡萄、水產養(yǎng)殖、獼猴桃、油桃、畜牧業(yè)養(yǎng)殖等。應用領域的拓寬，專業(yè)性的增強，以及專業(yè)薄膜發(fā)展的加快，這就需要特殊結構和特殊性能薄膜，針對性極強的賣點占領市場。

中國棚膜市場發(fā)展，隨著新材料、新工藝、新技術、新裝備的應用，產品構架不斷創(chuàng)新朝著多功能化、環(huán)保生態(tài)化方向發(fā)展，生產企業(yè)不斷開發(fā)具有中國特色的、滿足用戶新需求的功能性棚膜產品，加快和實現(xiàn)農膜產品結構調整和企業(yè)轉型升級的步伐。


二、中國農用棚膜市場技術變革

中國栽培設施園藝技術，黃河流域及以北地區(qū)，多見溫室暖棚，近幾年向大型化園藝設施結構發(fā)展，究其原因是適應發(fā)展的需求，而長江流域以南地區(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，長度130米，投資控制在4-6萬，但穩(wěn)定性差。對鋪設棚膜性能要求：長壽期1年，流滴期4-6個月，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，長度150米，投資在15萬上下，穩(wěn)定性強。對鋪設要求也有所提高，長壽期可達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，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。從農用棚膜的功能發(fā)展的角度來看，正在由長壽、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。為了實現(xiàn)上述多功能的要求，就必須控制薄膜層間結構，這個是現(xiàn)有大多數(shù)農膜生產企業(yè)所忽視的問題。

在參閱了日本和以色列農膜專利文獻后，可以得到結論無論內添加法還是外涂覆法，棚膜層間分布毋庸置疑都是技術的核心焦點，如左圖的一家日本農膜企業(yè)棚膜三層結構電鏡照片，層間比是1:3:1，而我國棚膜產品的三層結構大多數(shù)企業(yè)仍停留在1:1:1結構，只有少數(shù)企業(yè)采用了3:4:3結構，對比結構之后我們不難發(fā)現(xiàn)，綜合成本控制和質量要求的考量，1:3:1是最佳結構，而1:1:1結構則遜色很多，右面照片是國產薄膜結構電鏡照片，大多數(shù)企業(yè)一直忽視層間結構問題，而且我們現(xiàn)有的三層塑料設備能力也生產不了1:3:1結構，如果我們研發(fā)這樣的裝備，需要大量的時間和驗證費用，且解決這個問題的難度很大，無法在短期內實現(xiàn)，投入的成本也會很大。那么，較好的解決的辦法是什么呢?使用五層共擠設備來生產三層薄膜的技術在此大環(huán)境下應運而生。

五層共擠設備在我國已經有了很多應用案例，從產品設計到系統(tǒng)工程的完整性已經具有國際先進水平，硬件水平也基滿足了市場要求，五層裝備的優(yōu)勢也會隨著應用深入而逐步顯現(xiàn)出來。但是，五層棚膜的配方設計和結構設計，以及商業(yè)策劃和市場定位等軟件方面仍需要進一步加強。

三、配套裝備的改進與發(fā)展

裝備是工業(yè)生產的基礎，是產品質量保證的重要條件之一，配置的優(yōu)化可以使設備達到效能最大化、生產效率達到極限。裝備是個系統(tǒng)工程，既要考慮到每個部件的局部特殊性，還要考慮它的全局系統(tǒng)性，減少系統(tǒng)的副作用，使裝備達到最佳效果，下面就幾個核心部件改進與發(fā)展談談自己的看法。

1、模具的改進與發(fā)展

由于農用棚膜是朝著大規(guī)格、多功能方向發(fā)展，所以模具也相應朝著大尺寸、多層結構方向發(fā)展。模具是裝備的靈魂，產品成型的重要部件。那么流道設計就顯得非常重要了，專業(yè)性強的企業(yè)采用了計算機輔助設計，應用高聚物流變學理論，分析高聚物在流道里的流動情況，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，只要有一個條件達不到要求，就會出現(xiàn)副作用。舉例說明：增加高壓聚乙烯在配方中的占比才能避免生產中晶點過多或者糊料的問題，而這些恰恰是生產廠家經常遇到、卻往往無法解決的問題。再有就是流道里不同部位的溫度差異對物料流動速率的影響，這個細節(jié)對薄膜質量也至關重要，嚴重者甚至會使薄膜成型出現(xiàn)問題，且出現(xiàn)模具漏料的現(xiàn)象。特別是對薄膜薄厚均勻度的影響巨大，像大型模具多層流道結構，其熱傳導難度增加很多，小型模具流道少，熱傳導的難度不突出。

中國農用棚膜技術變革及發(fā)展

多層結構流道分配器設計難度很大，特別是五層結構分配器設計合理性是非常重要的，具有專業(yè)手段采用計算機輔助設計，加工中心加工完成是模具質量的保證手段，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，也是薄膜細膩精度的基礎，這個問題不容忽視;特別是分配流道采用O形設計，減少滯留，確保切換的快速實現(xiàn)，如上圖所示，目前這種多段組合式星形分配器是最先進的設計，完成制造也需要具有加工中心的手段才可實現(xiàn)。

2、過濾器的改進與發(fā)展

過濾網是擠出機一個很重要的部件，通過濾網過濾才能生產出合格的產品。擠出機的過濾網被固定在一個多孔的保護板上，這樣可以使擠出機和模具之間形成密封。干凈的過濾網所產生的壓力較小，可能只有50～100lb/in2(1lb=0.4536Kg,1in=25.4mm)。隨著時間的增加，過濾網上所截留、殘存的樹脂中的雜質數(shù)量就變多，壓力逐漸增大，從而堵塞過濾網。過濾網的主要作用就是保證產品品質、減少消耗、降低成本，所以選擇優(yōu)質、長效的過濾器就顯得非常重要，過濾器的種類有：長效過濾器、快速換網過濾器、不停機換網過濾器等。

長效過濾器換網具有間隔時間長，投資小等優(yōu)點，前些年備受農膜生產企業(yè)歡迎，但是它必須長時間停機換網、高溫下操作難度大，能耗高廢品多，有且90度拐角的結構缺陷造成了產量低的問題，大有被淘汰的趨勢。

快速換網過濾器發(fā)展趨勢迅猛，投資比原來大2倍，但是操作簡便，換網時，利用人工和液壓裝置將濾網快速更換，換網速度從原來接近2小時到現(xiàn)在幾分鐘即可完成。但濾網面積過小，換網間隔時間短是需要改進提高的問題，如果換網器設計不合理，就會產生熱傳導問題，也需要非常注意。

不停機換網過濾器的技術還在發(fā)展之中，它有很多優(yōu)點但也存在問題，這種換網器具有不停機換網、不中斷正常生產情況下將濾網更換，增產、節(jié)能、無廢料，配備于生產周期長、高效擠出機生產線效果尤為突出，一次性投入雖然略大，但鑒于農膜行業(yè)旺季生產周期長，連續(xù)生產長達數(shù)月，訂單積壓不希望停機等行業(yè)現(xiàn)狀，這種換網器應該引起農膜生產企業(yè)的重視了。

3、機筒螺桿改進與發(fā)展

擠出成型是聚合物成型加工的重要方法之一，機筒、螺桿是擠出機的重要部件，它們的改進與發(fā)展關系到棚膜產品競爭力，提高產量、提升產品質量穩(wěn)定性、降低消耗是我們不斷追求的主題，改進細節(jié)是容易被忽視的，我們提出改進思路，推動棚膜制品向前發(fā)展。

機筒的改進主要包括機筒材質和工藝、機筒壁厚、調質處理、滲氮處理或雙金屬、開槽等方面，下面就淺析一下機筒開槽等問題：

目前單螺桿擠出機大部分采用直開槽襯套的強制進料結構，其固體輸送區(qū)具有壓力過高，擠出過程不平穩(wěn)，螺桿、料筒磨損嚴重等缺點。螺旋溝槽單螺桿擠出機，采用螺旋開槽襯套的強制進料結構，可以改善固體輸送特性，提高擠出產量，降低擠出能耗。

螺桿的作用非常重要，它推動物料前行，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、屏障翻轉段、銷釘混煉段、過度段等，以非常重要的參數(shù)叫長徑比來衡量，即螺桿的長度和直徑之比，多年來，大多數(shù)農膜業(yè)者對螺桿長徑比這一概念存在著誤區(qū)，認為長徑比越大塑化越好，其實長徑比是功能段和過渡段的組合，功能段是起到主導作用的，過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：

銷釘段過渡段屏障段過渡段塑化段供料段

螺桿的銷釘段減為三排，兩個過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，螺桿長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，提高了產量，降低能耗，減小了投資成本和減速箱的負擔。功能段為螺桿的有效長度，非功能段屬于無效長度，過渡段就屬于非功能段，無效長度應盡量壓縮，來減少螺桿的副作用。

四、五層共擠將成為未來發(fā)展方向

中國農用棚膜對裝備的要求是：單機產能高，加工范圍更寬，生產成本低廉且具有較高的產品質量，節(jié)省場地和投資。五層共擠技術的出現(xiàn)，不亞于當年三層共擠薄膜取代單層薄膜的技術跨越，所以說五層共擠必將成為未來的發(fā)展方向。

從棚膜用原材料的發(fā)展來看，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)......等材料的應用，過多的原材料使用，又使三層共擠薄膜回到多種原料共混加工的年代，要想解決這個問題就要通過增加層數(shù)來達到減少共混和降低成本的目的。

從棚膜工藝需求發(fā)展來看，各層的功能分工日益明顯：阻隔、強度、柔軟、保溫、流滴、消霧、開口、爽滑、成本......，不同原料的加工條件不同，物理性能各異，應該減少他們的摻混，都需要通過增加層數(shù)來解決。五層共擠和三層共擠的任意轉換，層間比例1:1:1～1:5:1比例的靈活調整，生產1:2:2等不對稱的結構，這一系列的革新都是以前三層共擠無法實現(xiàn)的技術。

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

五層共擠在給我?guī)砭薮蠛锰幍耐瑫r，也會帶來一些問題，比如聚合物流變學設計應用效果非常突出，要完全實現(xiàn)它必須依靠4軸或5軸加工中心，沒有加工中心是很難實現(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技術的應用。所以說五層共擠的應用，必須依靠科學的方法和手段，從設計、加工、裝配、調試到應用的每一個細節(jié)都要考慮全面，并且配套設施的標準化也非常重要，對生產環(huán)境的要求和防止干擾因素控制都非常重要，五層技術的完整性將推動棚膜行業(yè)的發(fā)展，五層共擠將成為未來發(fā)展方向。