多层共挤中空塑料成型机绿色技术的分析研究（一）
[ 宁波市塑料机械行业协会 ] 发表于 2013-09-22 10:37:40 浏览量：0
张友根
（宁波海达塑料机械有限公司 宁波 315200）
摘要：提出了多层共挤中空塑料成型机绿色技术的科学技术体系和绿色设计原则，研究了了多层共挤中空塑料成型机的共挤机头、塑化挤出、合模机构、动力驱动、加热、吹塑、控制等部件及系统在提高能源利用率、减少资源消耗、节能加工、清洁生产、能量和回料再生应用等方面的绿色技术的发展及研发要点，论述了智能化实现多层共挤中空成型机的绿色技术科学化发展的研发要点，浅述了多层共挤中空塑料成型机实现挤出中空成型容器“现实需求”和“潜在需求”实现资源节约型、提高阻隔性和环保性等绿色成型加工技术化的进展，指出以绿色技术科学发展体系为研发理念、创新创造多层共挤中空塑料成型机绿色技术的新技术、新设备、新工艺，实现多层共挤塑料中空塑料成型机绿色技术从较低层次向较高层次的跃式可持续发展，在中空塑料包装领域内实现良好的生态环境。
关键词：中空成型机；多层共挤；绿色技术；绿色设计；科学发展；分析研究
Analysis and research on the green technology system of the multi-layer co-extrusion blow plastic molding machine
Zhang You-gen
(Ningbo Haida Plastic Machinery Co., Ltd., Ningbo 315200)
Abstract: Put out the science technology system and green design principles of the multi-layer co-extruded blow plastic molding machine green technology.Research the development main points on the green technology that the mold, plastics extrusion, clamping mechanism、 power driven, heat system, blow, control components and systems of the co-extrusion of multi-layer co-extruded blow plastic molding machine in to improve energy efficiency, reduce resource consumption, energy saving and processing, cleaner production, energy and material back regeneration applications.Analysis of the points of the research and development of green technology and scientific development of intelligent multi-layer co-extruded blow molding machine.Brief introduction of the green molding technology progress on Achieve extrusion blow molded containers “reality needs”and“ potential demand”resource-saving and improved barrier properties and environmental of the multi-layer co-extruded blow plastic molding machine. Point out that the idea of research and development of the system and the connotation of green technology scientific development to create new equipment and new technology and new molding of the green technology on new multi-layer co-extruded blow plastic molding machine, achieve the green technology hop of a lower level to a higher level of sustainable development of the multi-layer co-extruded plastic blow plastic molding machine,achieve a good ecological environment in the blow plastic packaging field
Keywords:blow plastic molding machine; multi-layer co-extrusion; green technology; green design; scientific development; analysis and research
多层共挤中空塑料成型使中空容器具有更优异的阻隔性、阻气性、防潮性、遮光性、保鲜性、健康性、无害性等绿色技术性能，实现中空容器减量化、资源节约化、废弃物资源化的低碳革命、低碳经济、低碳包装的可持续发展。多层共挤中空塑料容器在食品、化学品、化妆品、农药、酒类、医药卫生、物流等中空包装容器领域内占的比例越来越大，展现了多层共挤塑料中空塑料成型机的广阔的市场发展前景。国内多层共挤中空塑料成型机市场被国际上著名公司占领，而且附加值高，塑料中空成型机进口平均单价为出口平均单价的7.5倍，其主要因素是国内多层共挤中空塑料成型机与国际先进水平的绿色技术存在较大差距。绿色技术的开拓成为国内多层共挤中空塑料成型机由低端走向高端的发展分向。本文提出了多层共挤中空塑料成型机绿色技术的科学技术体系和绿色设计原则，重点研究了多层共挤机头、挤出塑化部件、合模机构、塑化加热系统、动力驱动系统等在提高能源利用效率、节能降耗、环保排污、清洁化等方面绿色技术的发展及研发要点，论述了智能化实现绿色技术科学发展方向的研发要点，浅述了功能化专用化多层共挤塑料中空成型机的实现绿色容器成型加工技术化的进展，指出以绿色技术科学发展体系为研发理念、创新创造多层共挤中空塑料成型机绿色技术，实现多层共挤塑料中空塑料成型机绿色技术从较低层次向较高层次阶跃式可持续发展。
1 多层共挤中空塑料成型机绿色技术的科学技术体系
绿色技术的科学技术体系包括科学发展原则和科学发展理念。
1.1 多层共挤中空塑料成型机的绿色技术的科学发展原则 [1]
多层共挤中空塑料成型机的绿色技术的科学发展原则是在传统的技术原则、成本原则和人工工程学原则等基础上纳入生态环境原则，并将生态环境原则置于优先考虑的地位，根据生态环境价值并利用现代科技的全部潜力，以现代能源技术、材料技术、生物技术、污染治理技术、资源回收技术、环境监测技术、清洁生产技术、网络技术、数字技术等科学技术为指导，以先进的生态环境标准为准绳，生命周期内实现减少环境污染，减少原材料、自然资源和能源使用，实现从根本上保护生态环境、防止污染、节约资源和能源，最终达到设备生命周期对资源和能源的最大利用、环境污染和排放的最小化，实现设备与人、自然环境、社会环境的和谐关系。
1.2 多层共挤中空塑料成型机的绿色技术的科学发展体系
以科学发展观指导多层共挤中空塑料成型机的绿色技术的科学发展。科学发展与绿色技术合为一体，组成绿色技术科学发展体系，树立“科学发展绿色技术化，绿色技术发展科学化”为绿色技术的发展理念。以现代科学的新技术、新工艺、新设备、新材料的全部潜力，以更科学更先进的绿色技术实现设备的科学升级，实现多层共挤塑料中空成型机在能源技术、动力技术、热力学技术、材料技术、控制技术、成型加工技术、环保生态技术、清洁技术、网络技术等诸方面的绿色技术从较低层次向较高层次的阶跃式发展。
2 多层共挤中空塑料成型机的绿色技术的绿色设计原则
绿色设计是实现绿色技术的前提。多层共挤中空塑料成型机的绿色设计原则以生态环境体系为指导，在传统技术设计基础上，应用现代化的全部科学的设计技术，在方案设计和技术设计中，不但要达到设备所要求的功能、性能，更重要的是预先防止设备制造及其成型工艺对生态、环境、能耗、资源、污染等生命周期全过程产生的负作用。
绿色设计原则贯穿于设备的成组挤出塑化、多层机头、压射型坯、吹塑系统、合模、动力驱动、控制系统等各个零部件、系统的整个生命周期的全过程。
2.1 服务型全套绿色方案设计
多层共挤中空塑料成型机的绿色技术的创新创造服务于多层共挤中空塑料容器绿色技术“潜在需求”。绿色“潜在需求”多层共挤中空塑料容器包括从塑料制品、塑料原料、设备、成型加工工艺、制品后处理、测试、物流包装等全套绿色方案，每一个环节都包含绿色技术的应用与开发。实现提供从原料、设备、成型加工技术、技术培训等的交钥匙工程的全套绿色解决方案。
多层共挤中空塑料成型机绿色技术的研发，树立“为绿色制品而开发设备，设备为提高制品绿色技术”的服务型制造理念。深入市场、行业，了解和掌握其发展方向，开发“潜在需求”的绿色多层共挤中空塑料容器，也可根据应用行业提出的“潜在需求” 的绿色多层共挤中空塑料容器，然后开发加工成型的全套绿色技术。
2.2 绿色技术设计
传统的技术设计主要考虑设备本身易于制造并满足所要求的功能、性能，较少或基本没有考虑设备对生态环境的影响。绿色技术设计在传统技术设计基础上，将环境、能耗、资源、污染等生命周期的生态环境保护作为设计的出发点和实现目标。
绿色技术设计是一种综合了面向对象技术、并行工程、寿命周期设计的一种发展中的系统设计方法，是集产品的质量、功能、寿命和环境为一体的并行的闭环设计过程，是可持续发展理念的具体表征。
现代化的设计方法运用于绿色技术设计，才能取得绿色技术设计的突破。
2.2.1节能技术设计
多层共挤中空塑料成型机的节能技术，主要包含五个方面：节能成形技术；节能的执行机构；节能的动力驱动系统；节能的控制技术；能量回收利用技术。五者合为一体，才能达到完满的节能性能。
2.2.2可靠性设计
可靠性设计实现整机各零件、部件、系统的关联使用寿命的合理化，资源节约化，把故障率降到可控制的目标，实现设备与人的和谐关系。国内自主开发的设备，绝大多数仍沿用传统的安全系数的设计方法，普遍呈现使用材料不合理、零件结构设计不合理、热处理选用不合理、强度刚度设计不合理等缺陷，导致设备质量大、故障率高等问题。
研究产品的故障物理和故障模型。确定产品的可靠性指标及其等级。合理分配产品的可靠性指标。以规定的可靠性指标值为依据对零件进行可靠性设计。
2.2.3材料选用设计
材料选用是绿色设计环境属性的一个组成部分。在满足使用功能的前提下，尽量减少材料的用量和品种，选用标准型材、型钢，使用可再生、可回收、易于回收利用，易于修复、易于再制造的材料。考虑使用寿命结束后，回收材料的处理和再利用实现第二次使用寿命。报废材料的回收及回收工艺尽量不产生二次污染。
2.2.4模块化技术设计
模块化技术设计是落实可拆卸性、可维修性的环境属性的重要举措。简化产品的连接结构和部件数量，使所设计的产品由多个功能模块组成。每个模块材料力求材料统一，保证产品部件使用寿命的一致性，同时还要保证模块之间的相似性、整体性，模块产品造型采用系列化造型方法，延长产品的使用寿命周期，即减少能源的消耗又能减少空气、水的污染。顺德考特斯机械制造有限公司多层共挤中空塑料成型机按照加工容器多层数量，塑化挤出部件分成模块进行组合，不同层数的模头可互换，可用于生产单层到六层共挤塑料中空制品，可选配液位线、旋转切飞边、径向壁厚控制等装置等模块，可选用上下对吹、斜吹、底吹、在线氟化处理等加工工艺模块。
2.2.5零件工艺性设计
产品在设计应该充分考虑工艺效率和能源消耗，考虑废弃后产品零部件的有效回收，优化零件制造工艺，精简工艺步骤，提高零件的合格率，减少零件在加工过程中污染的排放。力求零件加工过程中，实现切削材料最少化、能源消耗最小化、污染物的排放最少化。
2.2.6清洁技术设计
塑料制品加工的污染已列入环境保护部、发展改革委、财政部三部委去年12月发布的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中的重点监测对象。清洁技术设计显得越来越重要，目的减少生产环境中的污染物排放。
1）清洁动力驱动及传动系统的技术设计
应用无环境污染的动力驱动，设计无环境污染的传动系统，达到设备运行不对环境产生二次污染。
液压传动系统防渗、防漏、防污、防噪等环境设计。
2）表面处理绿色技术设计
先进的表面处理工程技术：纳米表面处理工程技术；高速电弧喷涂技术；纳米电刷镀技术；纳米减摩自修复添加剂技术。等等。
具有洁净度要求的塑料成型加工设备，为杜绝设备对环境、塑料原料、塑料制品的污染及交叉污染，设备及周边设备表面不能涂装，钣金件采用不锈钢皮制作，紧固件采用表面防锈化学处理件及本身具有不锈性能的紧固件，零件材料及结构设计适合表面防锈化学处理。
3）绿色涂装工艺设计
设备表面绿色技术，对涂装提出了更高的要求。常见涂装缺陷主要有：涂膜脱落；附着力不良；开裂；橘皮；平光漆表面粗糙；凹凸不平或有颗粒；光泽不良；咬底；干燥不良；流挂( 流泪)；气泡( 暗泡、针孔等)。这些涂装缺陷都是潜在的污染环境的因素。涂料、涂装技术和涂装管理是涂料涂装的三要素。涂料的施工过程中可能出现的弊病与涂料的固有性能有一定的关联，与喷涂的施工方法和施工环境有着较大的关系。加强对喷涂线、喷涂设备、喷涂环境进行改造和管理。
学习新型涂料的喷涂工艺，及时更新已经习惯了的传统低档喷涂手法。推广高压无气喷涂、静电喷涂等低污染喷涂技术。
推广水基涂料。
2.2.7清洁生产设计
清洁生产设计目的是防止生产过程的污染，意味运用整体预防的环境战略，减少或者消除对人类及环境的可能危害，同时充分满足人类需要，使社会经济效益最大化的一种生产模式。
多层共挤中空塑料成型机清洁生产技术设计就是把设备在成型加工过程中对环境的污染及交叉污染降到不断发展的清洁度标准上；根据设备成型加工的不同对象的清洁度要求要求，采用不同的清洁度标准。
1）清洁生产标准
食品、饮料、医疗塑料制品对洁净度有很高的要求，成型设备应符合清洁、卫生要求，防止对产品产生污染及交叉污染，达到清洁生产的标准。按照GMP的要求，制定成型洁净包装制品的设备的行业标准及国家标准，规范净房注塑包装设备的设计、生产、检测、验收。洁净医疗塑料制品成型设备必须达到美国US联邦标准209E和国际通用标准EN ISO 14644-1的要求，符合GMP认证标准要求。食品、饮料塑料包装制品注塑成型设备应符合《食品用包装、容器、工具等制品生产许可通则》、《食品用塑料包装、容器、工具等制品生产许可审查细则》及相关标准等的具体要求。
2） 整套清洁生产技术设计方案
设备制造企业必须提供从原料的储存、干燥、制品成型及储存等完整的整清洁解决方案。
制品功能的洁净特殊性，要求主机厂商能够提供可实现洁净生产的全套成型加工方案生产线，包括清洁多层共挤中空塑料成型机、洁净室及周边设备等。主机厂商需与其他相关设备厂商展开广泛的联合开发和制造，共同研发清洁生产线。
2.2.8再制造技术设计[2]
每种设备运行中，不可避免都有一些易损金属零件。习惯的做法是易损件一次寿命法，即易损件达到使用寿命，用新的零件更换。在技术设计中也没有考虑易损如何实现二次使用寿命，甚至三次使用寿命，以及废弃后的回收技术。
再制造技术设计是落实设备零件的回收再生循环或者重新利用的绿色“循环经济”的重要举措。无论在设备投资还是在能源和原材料消耗上，再制造都意味着巨大节省。设备平均有70%的原部件都可以被再制造再利用，再制造零件与同类新零件相比，再制造过程中可以节省80%以上的电、水等能源消耗，平均价格只有后者的30%-40%。
在对设备进行最初设计时，设计人员必须考虑设计的每一个模块、零件，如何使其在正常的使用寿命结束后能够更容易地进入再制造环节，恢复、改造或提升其使用寿命，实现第二次使用寿命循环。
积极开展再制造设计技术、废旧零部件与再制造零部件的剩余寿命预测技术、再制造质量控制与检测技术、再制造数字化成形平台关键技术、逆向物流及供应链技术、废旧产品先进高效拆解与回收利用技术研究，促进循环经济的发展。
2.2.9虚拟技术设计
虚拟技术护色剂是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计与制造等技术综合发展的绿色技术，在塑料机械行业有广泛的应用前景，如虚拟设计、虚拟布局、虚拟装配、产品原型快速生成、虚拟成型加工、虚拟维修、虚拟再制造等。
虚拟设计技术在设备设计阶段，实时地并行地模拟出设备开发全过程及其对产品设计的影响，预测设备的性能、制造成本、可制造性、可维护性和可拆卸性等，以达到设备的开发周期及成本的最小化、设计质量最优化、生产效率的最高化、能耗最小化、污染最低化。
虚拟维修技术。虚拟维修是虚拟现实技术的一个重要研究方向，目的是通过采用计算机虚拟仿真和虚拟现实技术在计算机上真实展现装备的维修过程，增强装备寿命周期各阶段关于维修的各种决策能力，包括维修性设计分析、维修性演示验证、维修过程核查、维修训练实施等。虚拟维修是虚拟现实技术在设备维修中的应用,突破了设备维修在空间和时间上的限制, 可以实现逼真的设备拆装、故障维修等操作, 提取生产设备的已有资料、状态数据, 检验设备性能。虚拟维修技术还可以通过仿真操作过程, 统计维修作业的时间、维修工种的配置、维修工具的选择、设备部件拆卸的顺序、维修作业所需的空间、预计维修费用。虚拟维修不但能减少维修投入、降低维修费用提高维修效率，而且还能保障人员安全、降低对环境的污染。