寧波海達塑料機械有限公司 張友根

節(jié)能是塑料包裝機械綠色化的主要技術內涵。運用現代節(jié)能技術于塑料包裝機械上，并根據塑料包裝機械的實際拓展和創(chuàng)新現代節(jié)能技術，達到提高能源的利用效率、降低成型加工成本、減少對環(huán)境的污染、提高清潔度等方面，是綠色化塑料包裝機械的發(fā)展方向。塑料包裝機械的門類很多，成型制品的能耗主要包括熔融塑料的加熱系統(tǒng)、機構／部件運行的動力驅動系統(tǒng)、成型工藝控制系統(tǒng)、能量回收利用系統(tǒng)、回收料循環(huán)節(jié)能加工能力。本文就上述幾個方面，研究了運用現代節(jié)能技術實現塑機節(jié)能技術的科技進步，指出現代節(jié)能技術與塑機節(jié)能技術相結合，才能實現塑料包裝機械節(jié)能技術的實質上的科技進步。

一、現代節(jié)能加熱技術

塑料原料加熱熔融是成型為制品不可缺少的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的電阻絲加熱是根據熱傳導原理，電阻絲加熱圈本體發(fā)熱將熱量傳導給機筒，由于機筒與加熱圈不可能做到無間隙配合，中間有一層空氣隔熱層，降低了熱效率；同時加熱圈本體向外表面及側面散發(fā)熱量；熱傳導是低效率的熱能利用型式。以上三方面的因素大幅度降低了電能的利用率。傳統(tǒng)的電阻絲加熱效率僅為40～60%，其余的能量以輻射的形式浪費到環(huán)境中去，不但浪費能量，而且惡化周圍工作環(huán)境，造成環(huán)境污染。長期來，在加熱節(jié)能上，僅在傳統(tǒng)的加熱系統(tǒng)上，注重于加熱保溫罩的研究上，僅起到“治標”的作用，加熱節(jié)能收效甚微。運用現代新型的加熱技術，取代傳統(tǒng)的加熱技術，才能達到“治本”的大幅節(jié)能加熱。

1.電磁感應加熱系統(tǒng)

電磁感應加熱是采用磁場感應產生渦流加熱原理，它利用高頻交變電流通過線圈產生交變磁場，當交變磁場內的磁力線通過被加熱的金屬材料時，就會在被加熱的金屬材料表面產生無數的小渦流，使被加熱的金屬材料本身自行高速發(fā)熱。由于感應線圈與被加熱金屬材料之間設有隔熱層不直接接觸，能量通過電磁感應進行傳遞，從而使得熱量損失降至最低，同時該隔熱層還能提高熱效率和控制響應，與電阻絲加熱方式相比減少了熱傳導和空氣熱對流的損耗，熱效率很高。使用電磁感應加熱系統(tǒng)后、表面的溫度在50℃以下，人體完全可以安全觸摸；避免傳統(tǒng)電阻發(fā)熱圈加熱方式輻射到空氣中的能量，可顯著降低環(huán)境溫度。完全避免傳統(tǒng)加熱方式帶來的因表面高溫而造成的燒傷、燙傷事故發(fā)生；更杜絕了因表面高溫引燃附著物發(fā)生不安全事故。由于表面溫度低，它不會燒焦吸附在它表面的異物：如塑料顆粒、油污、灰塵等，不會產生有害氣體，改善了車間的空氣環(huán)境，同時也節(jié)約了降溫設備與二次耗電降溫的電能。

在一臺85t合模力的東芝注射機上進行對比實驗檢測表明：

1）加熱效率極高。非觸式機筒電磁感應加熱裝置加熱電能消耗是電阻絲云母加熱裝置的30%，加熱效率達到95%左右；2）動態(tài)響應靈敏度高，溫度控制及時準確。溫度控制器將動力輸入到感應加熱器時，輸入到機筒的熱量幾乎瞬時達到最大值（也就是在15s內），當動力被控制器切斷時，熱量輸入很快降至零。相比而言，使用電阻絲云母加熱圈，熱輸入速率達到峰值需要2min以上才能達到，陶瓷加熱圈大約需要5min。同樣來說，當電力被切斷時，電阻絲云母加熱圈需要1min以上才會停止向機筒輸入熱量，陶瓷加熱圈大約需要3min；3）塑化質量高。電磁感應線圈對機筒來說是零熱容，加熱直接作用于金屬，這樣感應加熱所需的時間會更少，沿機筒長度和圓周方向的感應熱分布非常均勻，其快速響應轉化為更加均勻的機筒溫度，潛在地提高了塑化質量。

采用電磁感應加熱技術，將加熱部分的裝機功率降低50%左右，通過對現有設備進行改造，升溫時間縮短為原來一半，溫度控制精確到±1°，產能提高至少5%，廢品率降低至少在10%以上，對注塑工藝（降低注塑壓力，提高速度，提高熔體質量）有很大提升，從而促進產業(yè)升級。青島某公司單螺桿擠出機、廣東某公司PET瓶坯注塑機、廣東某公司等采用電磁感應加熱系統(tǒng)，提高設備綠色成型加工水平，塑化節(jié)電率達30～50%。

2.石英加熱器

石英加熱器是根據熱能輻射高于傳導的能量利用率原理，提高電能效率。電阻絲穿入石英玻璃管中，制成與普通鑄鋁加熱圈類似的兩個半圓的哈夫型，徑向外表面用保溫材料制成保溫層，保溫層內表面為光反射面。石英管電阻絲產生的熱光能量，直接輻射給機筒外表面，并通過反射作用，再輻射給機筒的外表面，最大限度地減少熱量損耗。體積小，重量輕，裝卸方便，節(jié)能明顯，成本低。與鑄鋁加熱圈相比，成本相當，更加輕便，節(jié)省電能30～50%。大連某公司塑編廠擠出拉絲設備，1號擠出拉絲機機筒用石英加熱圈替換鑄鋁加熱圈，外表面溫度60℃左右，升溫由原來需要1h縮短到26min，熱效率提高一倍以上，每h平均實際消耗功率由43.4kwh降低至25.3kwh，能耗降低41.7%；機筒加熱裝載功率由62kw降低至36kw。

3.納米紅外節(jié)能加熱系統(tǒng)

發(fā)熱體采用新型高分子納米發(fā)熱合金材料，加熱圈表面經高分子遠紅外材料做特殊處理后，能夠產生特定波長紅外線，傳熱過程熱損耗小，傳熱效率在99%以上，并有效提升加熱速度；加熱圈的表面溫度僅為50～70℃，對環(huán)境溫度影響小，且能有效的降低工作車間的室溫5～10℃；升溫速度比傳統(tǒng)電熱圈快20%以上；在通電時只產生熱輻射，熱量通過紅外輻射傳導，不產生高頻輻射，無紫外線；熱慣性小，溫控精度可達±1℃；節(jié)能率高達30～80%。納米紅外節(jié)能電熱圈無任何外接設備，可做到傳統(tǒng)加熱圈的內徑一樣、寬度一致、段數一致、功率一致，直接用于取代傳統(tǒng)的加熱圈。

4.高效率微波加熱系統(tǒng)

微波加熱是通過微波滲透到材料內部并使其產生體積升溫的一種加熱方法，具有加熱速度快，效率高，加熱系統(tǒng)容易控制的特點。微波場中溫度的測量和控制是微波應用的技術關鍵。Krones公司拉伸吹塑瓶坯加熱箱，采用微波加熱系統(tǒng)取代常規(guī)的紅外線燈管加熱系統(tǒng)，達到更加節(jié)能，并且系統(tǒng)不受瓶坯的顏色、初始溫度、材料組成型式等的影響，提高了加熱效率和加熱的靈活性。

5.智能補償加熱節(jié)能罩

智能補償加熱節(jié)能罩由高溫絕緣罩、散熱罩、中空纖維儲能隔熱棉、鈦合金編織層、熱激發(fā)自生熱層等組成?？刂蒲b置由熱激發(fā)定時器、熱激發(fā)附件、熱激發(fā)轉換器等組成。熱激發(fā)自生熱層采用航天熱激發(fā)材料，在高負壓狀態(tài)、超高溫、超音頻磁力線穿透等條件同時具備的條件下可改變自身特性，可使混合物在自然環(huán)境下當溫度超過121℃時在超音頻磁場作用下自身發(fā)熱，其自身溫度和環(huán)境溫度的差保持在10～30℃之間。當加熱圈工作溫度超過121℃時，在超音頻磁場的作用下，熱激發(fā)材料自身發(fā)熱，其自身溫度隨料筒設定溫度的高低而變化。當產生多余熱量時會被鈦合金中空纖維儲能隔熱棉吸收，當環(huán)境溫度低于鈦合金中空纖維儲能隔熱棉時，它會釋放多余的熱量，從而達到為加熱圈補熱的功效。實踐證明：采用本技術，發(fā)熱效率高，節(jié)能40～80%；降低環(huán)境溫度；少用降溫設備，二次節(jié)電；熱能得到充分利用，減少預熱時間，提高工作效率；可使加熱圈工作時間減少一半，明顯延長加熱圈的使用壽命，減少維修費用，降低產品成本。

6.電磁動態(tài)塑化加熱

華南理工大學提出的電磁動態(tài)塑化理論與技術，完全拋棄了傳統(tǒng)螺桿擠出機基于剪切和摩擦的輸運和塑化機理，而是采用基于正應力作用的輸運機理。在CHINAPLAS2009國際橡塑展上，展示的超切變塑化擠出機型號為SSPE-40，演示項目為LDPE吹膜，從喂料口到模頭連接處只有25kg左右，這臺擠出機擠出LDPE的最大產量為55kg／h，能耗只有傳統(tǒng)的螺桿擠出機的三分之一。

二、現代動力驅動節(jié)能技術

1.交流伺服電機驅動液壓泵節(jié)能技術

交流伺服電機驅動液壓泵系統(tǒng)應用于塑料包裝機械是近年發(fā)展的一種先進的高性能及高效節(jié)能系統(tǒng)，越來越廣泛使用。盡管異步電機的控制技術也日漸完善，但其自身的功率因數、效率以及發(fā)熱問題始終無法克服。交流伺服電機技術越來越成熟，制造成本上也與異步電機越來越接近，正在越來越多的場合取代異步電機。根據交流伺服電機是一個多變量、強耦合、非線性、變參數的特點，開發(fā)現代非線性控制方法應用于塑料包裝機械上的研究。

主要有以下幾種型式：交流伺服電機驅動螺桿泵系統(tǒng)；交流伺服電機驅動內嚙合齒輪泵系統(tǒng)；交流伺服電機驅動柱塞定量泵系統(tǒng)；交流伺服電機驅動柱塞變量泵系統(tǒng)；交流伺服電機驅動雙排量變量柱塞泵系統(tǒng)；交流伺服電機驅動負載敏感泵系統(tǒng)。提高交流伺服電機驅動液壓泵系統(tǒng)的動態(tài)反映速度，減少動作切換時間，加快動作節(jié)拍，是系統(tǒng)發(fā)展的新特點。

廣東某公司的SH系列伺服注塑機，把交流伺服電機的節(jié)能性能與伺服泵的快速動態(tài)響應性能結合起來，運用高性能的日本油研公司伺服泵，組成全伺服動力驅動系統(tǒng)，實現壓力、流量全閉環(huán)控制系統(tǒng)，運動時壓力流量自動補償，保持壓力與流量的穩(wěn)定性，控制精度及重復精度高，射膠速度從靜止到最大僅需46ms的動態(tài)響應時間，取得了突破性的成果。

東華機械有限公司交流伺服電機驅動雙排量柱塞泵的Se系列注塑機，創(chuàng)新伺服控制系統(tǒng)，解決了一般伺服電機及控制器等長時期保壓出現的溫升問題，達到保壓時間不受應用限制，可加工需較長時間保壓的PMMA等工程塑料制品。

博世力士樂公司把本公司的動態(tài)性能和精度都得到認可的DFE電子變量泵和伺服電機組合成變轉速的DFEn泵控系統(tǒng)，彌補了普通異步電機和變頻器響應慢的缺點，解決了普通伺服電機驅動定量泵系統(tǒng)因保壓時間長電流大易引起伺服電機過度發(fā)熱而退磁的缺點，保證了系統(tǒng)高響應的特性機伺服電機的使用壽命。

2.液電復合互補節(jié)能動力驅動系統(tǒng)

液電復合互補驅動就是把液壓動力驅動和電動動力驅動和諧結合成一體，發(fā)揮各自的性能優(yōu)勢，互補各自的功能缺陷，實現成型高效高速的多能化、節(jié)能化、環(huán)保化、低碳排放化，同時提高了成型性能，擴大了成型功能和應用領域，實現新型的節(jié)能形式。電動驅動技術的發(fā)展使液壓驅動的性能和功能得到更優(yōu)越的發(fā)揮，液壓驅動技術的發(fā)展促進了電動驅動技術的創(chuàng)新開拓，兩者相輔相成使塑料包裝機械的動力驅動系統(tǒng)呈現綠色節(jié)能技術的新型模式。

2.1 液電擠注復合節(jié)能驅動系統(tǒng)

廣東某公司的PET瓶坯注塑機塑化注射普遍采用擠注復合塑化機構，一改以往的采用普通同軸一線式往復式螺桿塑化注射機構成型瓶坯結構。擠注復合塑化機構，交流伺服電機獨立擠出塑化的注射儲料，有利于大容量塑化熔融料的比容均一性，增加成型腔數，達到高速高質量高產量塑化注射。

2.2 液電復合注射及合模的節(jié)能系統(tǒng)

Netstal公司的ELION2800-2000液電混合驅動注塑機，全電動合模單元與液壓注塑單元相結合，成型一模96腔的HDPE料的瓶蓋，成型周期不到2.5s，與傳統(tǒng)的驅動系統(tǒng)ELION2200-2000相比，節(jié)能達30%。

2.3 液電復合注射及吹塑的節(jié)能系統(tǒng)

Jomar公司的85S的液電混合注射吹塑機，發(fā)揮液電獨立平行回路的高速生產性能，展示了用10腔模具成型118mlPP瓶，生產速度達到3500瓶／h。

擠出塑化為變頻電機或交流伺服電機驅動，具有較好的性價比，適用于潔凈度無特殊要求的制品成型。Bekum公司的BM-07系列液電混合式擠出吹塑中空成型機，節(jié)能高達50%，干燥周期縮短15%。

3.全伺服電機動力直接驅動成型機構節(jié)能系統(tǒng)

全伺服電機動力直接驅動成型機構是一種高端節(jié)能系統(tǒng)，把節(jié)能的綠色化提高到一個新的水平。全伺服電機動力直接驅動成型機構的注塑機最早出現在塑機群體中，而后在其他種類的塑機中也逐漸得到應用和推廣。國際上全伺服電機動力直接驅動的注塑機也是一項很成熟的技術，國內還處于研發(fā)的樣機階段。

全電動驅動中空成型機。雅琪集團在Chinaplas 2009上展出了亞洲首臺全電動AE-70-TS吹瓶機。將傳統(tǒng)的液壓驅動更換為交流伺服電機驅動，避免了傳統(tǒng)的液壓驅動常出現漏油而導致機器及產品被受污染，滿足食品、醫(yī)藥、衛(wèi)生等行業(yè)對機器和產品潔凈的要求，機器節(jié)能可達30%。榮獲2009塑料行業(yè)榮格技術創(chuàng)新獎。臺灣鳳記鐵工廠股份有限公司FK／EHB55GT06QS四頭單模全電動式中空成型機，相比傳統(tǒng)液壓設備，省電高達60%；速度快，比傳統(tǒng)設備高30%，如生產200CC的牛奶瓶，產量可達1600個／h，主要應用于食品、醫(yī)療等對衛(wèi)生條件要求較高的“零污染”的領域。意大利Unilon Milacron公司推出了UMA12全電動共擠出雙型坯吹塑機，用于制造3D汽車通風管，以及UMS 12E.D雙工位全電動擠出吹塑機。

三、能量回收利用

能量再生、回收利用是進一步提高能量利用率，實際上是對能量的二次利用。

1.交流伺服電機動力驅動油泵系統(tǒng)的能量回收利用

交流伺服電機制動能量、液壓系統(tǒng)回油能量、機筒加熱散發(fā)能量等能量再生、回收利用是塑機節(jié)能技術不可缺少的一個部分。塑機節(jié)能的本質就是減少能量損耗，提高能量利用率。能量再生、回收利用是提高能量利用率的有效措施之一，開展對此問題的研發(fā)越來越引起人們的重視。不管是液壓驅動，還是全電動，都存在一個能量再生利用、提高能量利用率問題。

交流伺服電機驅動泵源系統(tǒng)制動能源再生利用技術。交流伺服電機驅動泵源系統(tǒng)，系統(tǒng)基本上無多余能量損害，但在工作過程中，頻繁剎車及減速過程中，伺服電機本身發(fā)出電能，如果得不到應用，就造成浪費。在交流伺服電機驅動泵的液壓系統(tǒng)中增加伺服驅動制動回收單元，達到存儲伺服永磁同步電機在剎車制動過程中產生的電能，同時能夠將此電能釋放到注塑機的工作過程中。在直流母線上串入伺服驅動制動回收單元，以減少制動電阻消耗的能量。制動電阻和伺服驅動制動回收單元并聯一起，用以消耗伺服驅動制動回收單元儲存完成后多余的電能，保護伺服驅動制動單元和伺服驅動系統(tǒng)。伺服電機在剎車及減速過程中產生的能量轉換為電能，通過伺服驅動器中的逆變模塊單元和直流母線，將電能存儲在伺服驅動制動回收單元中。而當系統(tǒng)重新提供電能開始工作時，伺服驅動制動回收單元中的電能首先釋放，能源再生單元儲存的能量將通過直流母線回放到系統(tǒng)中，實現儲存能量和釋放能量的雙向作用，當電壓低于整流模塊輸入的電壓時，才使用外部電能，從而達到節(jié)能的目的。在注射成形工況須要頻繁的啟動及制動，伺服電機驅動組件的慣量動能在制動時可通過伺服電機產生電能，在經過驅動器轉變?yōu)橹绷麟姡Υ嬖陔娙輧?，當伺服電機在下一周期啟動時，電容放電再經驅動器轉成所需脈沖電流驅動伺服電機。這種能源再生利用裝置可節(jié)能3～5%。阿博格公司Allrounder H系列注塑機，動力驅動系統(tǒng)中增加了交流伺服電機制動能源再生利用和蓄能器輔佐驅動，節(jié)能可達到40%。Se系列伺服驅動注塑機應用制動能源再生利用裝置，通過實際應用，在中型機上能普遍體現到3～5%的節(jié)約，達到注塑機1級能耗標準。

2.交流伺服電機動力直接驅動系統(tǒng)的能量回收利用

伺服直接驅動塑化的新型能量回收利用系統(tǒng)。Netstal的ELION系列全電動注塑機，把伺服電機直接驅動塑化制動過程產生的能量直接進入過渡電路，儲存在電容電路中，這意味著產生的制動能量不必轉化成熱量，尤其是在注射循環(huán)期間，可以成為總能耗的一個重要部分，例如，當塑化過程發(fā)生在模具打開時，產生的制動能量可從過渡電路中汲取旋轉螺桿所需的能量。因此，該能量并不是取自電源供應網路，并且產生的能耗相應減少。在成型塑料花瓶生產表明，從伺服電機制動過程直接進入過渡電路的能量占所需循環(huán)能量的15%，成型總能耗為0.25kwh／kg。對熔化塑料所需能量的計算表明：這僅比每個循環(huán)所需的總能量略少一點。同樣，驅動機器所需的能量幾乎全部來自各軸的制動過程，并未通過制動電阻轉化為熱量。與液壓注塑機相比，ELION系列注塑機能耗減少了70%，比常規(guī)的全電動注塑機能耗低10%以上。

3.能量熱交換回收利用

模具能量熱交換回收利用。德國SINGL研發(fā)了冷卻水循環(huán)是用冷風箱取代部分能耗較高的模具除濕機。冷風箱需配合冰水機或冰水系統(tǒng)使用，利用換熱器與冷卻進水將高溫進風進行熱交換和除濕。由離心式風機吸取冷風，在通過風機的出口把處理后的冷風送出，進行熱交換后的冷水從冷卻水口送回冰水機或冰水系統(tǒng)循環(huán)使用。

吹瓶壓力空氣回收再利用節(jié)能吹瓶系統(tǒng)。開發(fā)空氣回收系統(tǒng)，減排二氧化碳，節(jié)約能源成本。國際上早就重視開發(fā)吹瓶空氣回收系統(tǒng)，達到降低二氧化碳的排放量及節(jié)能的雙重目的，國內無一公司研發(fā)空氣回收系統(tǒng)，應吸收先進技術，創(chuàng)新開發(fā)，實現環(huán)保吹瓶。SMI公司旋轉式拉伸吹瓶設備，開發(fā)空氣回收系統(tǒng)，使部分吹瓶回路中的4Mpa的高壓氣體得以重復利用于預吹瓶，可以有效減少40%的壓縮空氣的消耗量，節(jié)約了能源成本。預吹瓶回路的工作壓力可由電子控制器調節(jié)，伺服回路通過手動減壓閥控制。如預吹瓶不需要回收氣體，剩余的高壓氣體還可以用于設備中的其他低壓裝置。SIPA公司的RAS氣體回收系統(tǒng)，當吹瓶排氣階段，RAS截取1～1.5Mpa壓力的氣體，并分配給吹瓶的預吹應用，吹瓶機自身工作用氣，剩余氣體返回至工廠的低壓管網供灌裝及貼標用氣，RAS氣體回收效率為吹瓶氣總體消耗的50%以上，節(jié)省20～30%的電力能耗。西得樂公司HR空氣回收系統(tǒng)，60%的生產空氣成功回收并投入二次使用，其中20%用作預吹空氣以及拉伸／噴嘴空氣，剩余40%則回收用于壓縮空氣系統(tǒng)等其他應用，與未安裝空氣回收系統(tǒng)前相比，設備自身的氣耗減少了20%。東莞可口可樂在安裝了SBO 20 HR空氣回收系統(tǒng)后，每年節(jié)省273495度電和減少267t二氧化碳的排放。

4.機筒散發(fā)熱能回收利用

原料節(jié)電干燥裝置由熱能回收系統(tǒng)組成，能將塑化機筒散發(fā)的熱能轉為烘料干燥的熱量使用，節(jié)省烘料機因烘料而損耗的電能。原料節(jié)電干燥裝置熱能回收系統(tǒng)從能量回收利用的思路出發(fā)，把加熱圈散發(fā)的熱量收集起來，將熱能收集，送入干燥加料斗，轉為烘料熱量使用，節(jié)省干燥料斗原需電加熱供給的烘料熱能，同時不會對注塑機的正常使用產生任何影響；由于阻止了加熱圈熱能外傳，達到降低生產車間溫度、改善周邊環(huán)境的效果；在收集熱能的同時也可以對剛開啟的機筒達到保溫的作用，縮短注塑機的開機的機筒預熱時間；減少企業(yè)內部電力系統(tǒng)的負載容量，減少電損，緩解變壓器的負荷。

四、回收料再生利用綠色節(jié)能設備

熱塑性塑料是可循環(huán)再生利用的資源。提高回收料的利用率、性能、特性等綠色節(jié)能設備研發(fā)越來越引起重視。

1.回收料混合器

回收料混合器，始終保持回收材料和新料在被喂入擠出機和注塑機之前處于分離狀態(tài)，可避免在喂入過程中可能造成的物料比例的變化；具有不同體積密度和流動性能的新料和再生料的混合料到達喂口的速度更快；獨特的干燥系統(tǒng)和隔熱結構，混合過程中物料干燥不需要熱量輸入。

2.回收料優(yōu)質再生

低水平回收造粒越來越不適合綠色技術的開拓，提高回收料的附加值，實現優(yōu)質再生，成為回收料循環(huán)利用的發(fā)展方向。回收料在擠出造粒過程中，加入各種助劑來賦予材料新的功能，進行共混改性，拓展其使用范圍。適合不同回收料、達到優(yōu)質再生料的不同性能和功能的綠色技術擠出造粒設備應運而發(fā)展，例如：一體化擠出造粒、雙螺桿改性擠出造粒、低剪切低降解擠出造粒、雙階單螺桿造粒，等等。

五、回收料直接循環(huán)節(jié)能成型

降低回收料循環(huán)利用過程中的成型能耗，是成型設備加工能力發(fā)展的方向?；厥樟铣尚?，一般都需把回收料經擠出造粒后才能再次成型制品，在這一過程中，擠出的高溫塑料粒子經強制冷卻后，再經成型設備高溫熔融后加工成制品，二次加熱，損耗了大量的能量?；厥樟现苯友h(huán)節(jié)能成型就是把二次加熱變成一次加熱，節(jié)約其中一次的加熱能量。

1.“瓶到瓶”循環(huán)利用加工設備

“瓶到瓶”，即將廢舊PET瓶子做成食品級PET切片，然后再生產出新的瓶子，瓶子用完后，再做切片，這樣，資源就可以多次循環(huán)，實現用PET回收料生產PET飲料瓶。由此，減少廢品排放量，有效利用PET原料，引領PET瓶坯成型的低碳時代。2010年廢棄PET全球回收利用量不超過430萬t，綜合回收率不超過30%。這個數據說明廢棄PET回收潛力還很大，但也說明沒有發(fā)達國家回收率的大幅提高，全球廢棄PET資源的充分利用還有相當長的距離。

美國某公司研發(fā)的“瓶到瓶”成套回收設備，該流程生產出的PET絮狀料，可以作為直接與食品接觸的原料，符合美國食品藥品管理局（FDA）的規(guī)定和德國聯邦風險評估所（BfR）的準則。該公司設備方案采用模塊式結構，能力分別為500kg／h和1000kg／h。PET回收流程由一個清洗模塊和一個瓶到瓶模塊（B2B）組成。流程步驟包括材料處理、浸泡、清洗、沖洗、分離PET和PO、后續(xù)機械、熱力干燥和厚薄分離，最終在“超級清洗”中去除游離的內含雜質。

赫斯基HyPET再生粉碎料（RF）系統(tǒng)，引領PET瓶坯成型的低碳時代。全球首款可大量采用食用級再生PET粉碎料生產瓶坯的注塑系統(tǒng)。HyPETTMRF食品級再生粉碎瓶坯注射系統(tǒng)，經過不斷改進，由使用50%比例的再生粉碎料提高到100%的再生粉碎料，降低了生產成本。作為一套經過專門優(yōu)化的注塑系統(tǒng)，增加了新的功能，如：在線溶料過濾可防止出現可能影響瓶體質量的黑斑和其他污染物；全新的擠出塑化設計能夠更好地處理顆粒與粉碎料的混合物，從而解決了使用再生PET粉碎料生產PET瓶特定的技術難題。HyPET RF300注塑系統(tǒng)，配一副72腔的模具，對含有50%新料和50%再生粉碎料的混合料進行加工，以10.5s的周期生產34.7g的EcoBaseTM瓶坯。再生粉碎料的利用，降低了碳的排放量，起到了環(huán)保作用。

2.“材到材”循環(huán)利用加工設備

提高塑化能力，即提高螺桿機筒的塑化性能和輸送能力。廣東某公司研制出了不但能加工100%新料還能加工100%粉料以及100%回收料的高產量螺桿，其產量比常規(guī)設計的螺桿產量提高40%以上。

寧波某公司BFPET-Z生產線，可以全部用PET廢舊瓶片做原料直接生產打包帶。PET打包帶又稱塑鋼帶，是一種直接取代鋼帶的高強度打包帶。

MAS擠出機，行星輪式多螺桿結構，8條衛(wèi)星小螺桿通過環(huán)形齒輪，使用非常簡單的水封真空泵去加工未經預干燥的PET回收料成高質量的制品。

廣東某公司雙螺桿片材擠出機，可利用100%邊角料、回收料生產，并且無需預結晶干燥，直接擠出片材，并達到高產低能耗。

青島某公司PET片材生產線，體現出回收料再生利用的理念?？墒褂?00%的回收料，無需干燥結晶。螺桿機筒經過優(yōu)化設計，塑化均勻、擠出穩(wěn)定、產量高、壽命長。精密的定型壓光裝置具有調整功能，可確保片材的良好定型。制得片材具有良好的氣體阻隔性、韌性、延伸性和優(yōu)良的回收性，可經成型加工成各種包裝產品。該公司的三條PET片材生產線于2010年底銷往英國。

太倉摩丹卡勒多尼塑料機械公司MINICOLOR定量給料裝置，有效解決了由于散裝材料特性而導致的螺桿喂料不夠精確的情況，給料可以與注塑設備的塑化同步，也可以連續(xù)與擠出機的螺桿轉速同步，成為快速循環(huán)注塑成型和壓力進給擠出機的理想選擇。

張家港市某公司LDYW-200型紅外線結晶除濕干燥系統(tǒng)，結晶—除濕—干燥三位一體一次完成，時間短、效率高、能耗低，幾乎不破壞原料發(fā)展結構。

六、節(jié)能成型工藝

1.超低溫空氣節(jié)能吹瓶系統(tǒng)

吹瓶系統(tǒng)性能的主要技術指標是吹氣壓力和氣體溫度。常規(guī)配備的吹塑設備都是常規(guī)的空氣壓縮機，采用常規(guī)的吹氣壓力，不能滿足大型中空制品快速吹脹冷卻的需要。大型中空塑料制品的壁較厚，所以吹塑系統(tǒng)性能不但關系到生產效率，而且關系到制品的質量，特別是關系到型坯粘結縫的強度。提高吹氣壓力，使用低溫干燥高壓空氣吹塑，是縮短吹塑冷卻成型時間的關鍵，提高制品質量的關鍵。德國Beke公司把空氣冷卻到-35～-45℃，進行吹塑，加強了制品內壁的冷卻，使制品內外壁的冷卻速率均勻，極大提高了制品的品質，同時冷卻時間縮短不少于20%，提高了生產效率。

2.注射壓縮節(jié)能成型技術

注射壓縮成型不是依靠螺桿向型腔傳遞壓力，而是通過壓縮行為來壓實制品，低壓注射，使得制品表面具有均勻的壓力分布，制品內部分子取向分布均勻，保證了成型制品的尺寸精度高且穩(wěn)定。注射壓縮成型特別適應壁厚2～5mm的托盤之類大型制件的復合材料注塑成型。由于注射壓縮成型降低了模腔壓力，從而降低了鎖模力，例如，采用普通成型注射工藝需30000kN鎖模力才能成型的制件，采用注射壓縮成型工藝僅需10000kN鎖模力就能成型，注射壓力僅為普通注射成型的二分之一，能耗僅為普通注射成型的二分之一。從制造方面來講，10000kN的合模機構與30000kN的合模機構，兩者的制造成本是無法比較的，大幅度降低了社會物質資源，降低了社會能耗。

3.高速節(jié)能成型同步平行回路

廣東某公司48A-PET瓶坯注塑機，成型系統(tǒng)采用塑化與注射、開合模、頂出、機械手取出等工序的同步平行回路控制系統(tǒng)；多工位帶冷卻的取坯機械手；群腔瓶坯成型模具。通過以上科學的手段，大大縮短了成型周期，達到了高速節(jié)能生產。現場展示的48腔PET瓶坯成型加工，周期12s，最大產能達到14400個/h，實現低成本高產出。

七、節(jié)能控制系統(tǒng)

1.高速節(jié)能成型控制系統(tǒng)

上海某公司針對大型注塑機的伺服多泵動力驅動系統(tǒng)，把注塑機特點的工藝需求融入到控制元件算法中，研發(fā)了伺服多泵多組分流與合流的控制的多模式復合控制系統(tǒng)，與單純的多泵合流控制系統(tǒng)相比，動態(tài)響應更快、更節(jié)能、成型周期更短，把注塑機的能效發(fā)揮到最佳狀態(tài)。

2.智能化能源檢測系統(tǒng)

節(jié)能布魯克納公司在BOPET、BOPP薄膜拉伸線上，特殊設計“能源監(jiān)控系統(tǒng)”，優(yōu)化包裝流延膜溫度控制，在降低原材料成本和薄膜厚度上達到精確的控制，達到既提高制品質量又降低能耗和成本的效果。

3.智能質量控制系統(tǒng)

Aqr Intemational公司的智能質量控制和成型工藝檢測系統(tǒng)，OptiCheck成品瓶密封表面單元能夠通過照相機成像系統(tǒng)監(jiān)控瓶子的完好性程度和密封性能，確保產品符合質量要求。

4.節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)

布魯克納公司優(yōu)化各項節(jié)能的潛力，認為除了實現設備節(jié)能技術極限，節(jié)能還取決于生產線操作工藝，特別設計了“能源監(jiān)控工具”，顯示各種操作狀態(tài)時真實的能源消耗。在K2010上，展示膜片溫度優(yōu)化控制，設備冷卻段可變換，膜片溫度控制取決于厚度與生產線速度，冷卻到剛好設定的溫度，再加熱拉伸。與1990年機型相比，生產薄膜能耗降低了30%。

節(jié)能拉吹能耗管理系統(tǒng)Agr Internationnal公司的Process Pilot?吹瓶機管理系統(tǒng)，與該公司的PETWall Profiler?系統(tǒng)相結合，可對吹瓶機的生產運行進行自動管理。PETWall Profiler?測帶有基于LED的傳感器，能夠從每個瓶子上獲取上千個壁厚測量數據，并構建出完整的瓶形輪廓，即便瓶料的分布有極微小的變化，也能高度準確的識別出來。Process Pilot?吹瓶機管理系統(tǒng)根據PETWall Profiler?測量系統(tǒng)提供的信息，管理和自動調節(jié)吹瓶機的可控參數，形成了從瓶料分配的測量和吹瓶運行之間的有效閉環(huán)，確保生產的穩(wěn)定和最佳的質量控制。

八、結語

節(jié)能是一個重要的研究課題，是一項綜合技術。開發(fā)產品時，應把節(jié)能作為主要研究課題，根據制品成型的特點，運用現代先進的節(jié)能技術，創(chuàng)新開發(fā)出新穎的達到節(jié)能要求的動力驅動系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、成型工藝。運用現代先進的節(jié)能技術于塑機上，是深化塑料包裝機械節(jié)能技術的關鍵。