寧波海達(dá)塑料機(jī)械有限公司 張友根

節(jié)能是塑料包裝機(jī)械綠色化的主要技術(shù)內(nèi)涵。運(yùn)用現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)于塑料包裝機(jī)械上，并根據(jù)塑料包裝機(jī)械的實(shí)際拓展和創(chuàng)新現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)，達(dá)到提高能源的利用效率、降低成型加工成本、減少對(duì)環(huán)境的污染、提高清潔度等方面，是綠色化塑料包裝機(jī)械的發(fā)展方向。塑料包裝機(jī)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(jī)構(gòu)／部件運(yùn)行的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(gè)方面，研究了運(yùn)用現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)塑機(jī)節(jié)能技術(shù)的科技進(jìn)步，指出現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)與塑機(jī)節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)塑料包裝機(jī)械節(jié)能技術(shù)的實(shí)質(zhì)上的科技進(jìn)步。

一、現(xiàn)代節(jié)能加熱技術(shù)

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(jù)熱傳導(dǎo)原理，電阻絲加熱圈本體發(fā)熱將熱量傳導(dǎo)給機(jī)筒，由于機(jī)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(shí)加熱圈本體向外表面及側(cè)面散發(fā)熱量；熱傳導(dǎo)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(fèi)到環(huán)境中去，不但浪費(fèi)能量，而且惡化周圍工作環(huán)境，造成環(huán)境污染。長(zhǎng)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(biāo)”的作用，加熱節(jié)能收效甚微。運(yùn)用現(xiàn)代新型的加熱技術(shù)，取代傳統(tǒng)的加熱技術(shù)，才能達(dá)到“治本”的大幅節(jié)能加熱。

1.電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)

電磁感應(yīng)加熱是采用磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生渦流加熱原理，它利用高頻交變電流通過線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)交變磁場(chǎng)內(nèi)的磁力線通過被加熱的金屬材料時(shí)，就會(huì)在被加熱的金屬材料表面產(chǎn)生無數(shù)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(yīng)線圈與被加熱金屬材料之間設(shè)有隔熱層不直接接觸，能量通過電磁感應(yīng)進(jìn)行傳遞，從而使得熱量損失降至最低，同時(shí)該隔熱層還能提高熱效率和控制響應(yīng)，與電阻絲加熱方式相比減少了熱傳導(dǎo)和空氣熱對(duì)流的損耗，熱效率很高。使用電磁感應(yīng)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(huì)燒焦吸附在它表面的異物：如塑料顆粒、油污、灰塵等，不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，改善了車間的空氣環(huán)境，同時(shí)也節(jié)約了降溫設(shè)備與二次耗電降溫的電能。

在一臺(tái)85t合模力的東芝注射機(jī)上進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)檢測(cè)表明：

1）加熱效率極高。非觸式機(jī)筒電磁感應(yīng)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(dá)到95%左右；2）動(dòng)態(tài)響應(yīng)靈敏度高，溫度控制及時(shí)準(zhǔn)確。溫度控制器將動(dòng)力輸入到感應(yīng)加熱器時(shí)，輸入到機(jī)筒的熱量幾乎瞬時(shí)達(dá)到最大值（也就是在15s內(nèi)），當(dāng)動(dòng)力被控制器切斷時(shí)，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(dá)到峰值需要2min以上才能達(dá)到，陶瓷加熱圈大約需要5min。同樣來說，當(dāng)電力被切斷時(shí)，電阻絲云母加熱圈需要1min以上才會(huì)停止向機(jī)筒輸入熱量，陶瓷加熱圈大約需要3min；3）塑化質(zhì)量高。電磁感應(yīng)線圈對(duì)機(jī)筒來說是零熱容，加熱直接作用于金屬，這樣感應(yīng)加熱所需的時(shí)間會(huì)更少，沿機(jī)筒長(zhǎng)度和圓周方向的感應(yīng)熱分布非常均勻，其快速響應(yīng)轉(zhuǎn)化為更加均勻的機(jī)筒溫度，潛在地提高了塑化質(zhì)量。

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

2.石英加熱器

石英加熱器是根據(jù)熱能輻射高于傳導(dǎo)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(gè)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(nèi)表面為光反射面。石英管電阻絲產(chǎn)生的熱光能量，直接輻射給機(jī)筒外表面，并通過反射作用，再輻射給機(jī)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(dāng)，更加輕便，節(jié)省電能30～50%。大連某公司塑編廠擠出拉絲設(shè)備，1號(hào)擠出拉絲機(jī)機(jī)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(shí)際消耗功率由43.4kwh降低至25.3kwh，能耗降低41.7%；機(jī)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(jīng)高分子遠(yuǎn)紅外材料做特殊處理后，能夠產(chǎn)生特定波長(zhǎng)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(duì)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(shí)只產(chǎn)生熱輻射，熱量通過紅外輻射傳導(dǎo)，不產(chǎn)生高頻輻射，無紫外線；熱慣性小，溫控精度可達(dá)±1℃；節(jié)能率高達(dá)30～80%。納米紅外節(jié)能電熱圈無任何外接設(shè)備，可做到傳統(tǒng)加熱圈的內(nèi)徑一樣、寬度一致、段數(shù)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(nèi)部并使其產(chǎn)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(diǎn)。微波場(chǎng)中溫度的測(cè)量和控制是微波應(yīng)用的技術(shù)關(guān)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(dá)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(bǔ)償加熱節(jié)能罩

智能補(bǔ)償加熱節(jié)能罩由高溫絕緣罩、散熱罩、中空纖維儲(chǔ)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(shí)器、熱激發(fā)附件、熱激發(fā)轉(zhuǎn)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(fù)壓狀態(tài)、超高溫、超音頻磁力線穿透等條件同時(shí)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(dāng)溫度超過121℃時(shí)在超音頻磁場(chǎng)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(dāng)加熱圈工作溫度超過121℃時(shí)，在超音頻磁場(chǎng)的作用下，熱激發(fā)材料自身發(fā)熱，其自身溫度隨料筒設(shè)定溫度的高低而變化。當(dāng)產(chǎn)生多余熱量時(shí)會(huì)被鈦合金中空纖維儲(chǔ)能隔熱棉吸收，當(dāng)環(huán)境溫度低于鈦合金中空纖維儲(chǔ)能隔熱棉時(shí)，它會(huì)釋放多余的熱量，從而達(dá)到為加熱圈補(bǔ)熱的功效。實(shí)踐證明：采用本技術(shù)，發(fā)熱效率高，節(jié)能40～80%；降低環(huán)境溫度；少用降溫設(shè)備，二次節(jié)電；熱能得到充分利用，減少預(yù)熱時(shí)間，提高工作效率；可使加熱圈工作時(shí)間減少一半，明顯延長(zhǎng)加熱圈的使用壽命，減少維修費(fèi)用，降低產(chǎn)品成本。

6.電磁動(dòng)態(tài)塑化加熱

華南理工大學(xué)提出的電磁動(dòng)態(tài)塑化理論與技術(shù)，完全拋棄了傳統(tǒng)螺桿擠出機(jī)基于剪切和摩擦的輸運(yùn)和塑化機(jī)理，而是采用基于正應(yīng)力作用的輸運(yùn)機(jī)理。在CHINAPLAS2009國(guó)際橡塑展上，展示的超切變塑化擠出機(jī)型號(hào)為SSPE-40，演示項(xiàng)目為L(zhǎng)DPE吹膜，從喂料口到模頭連接處只有25kg左右，這臺(tái)擠出機(jī)擠出LDPE的最大產(chǎn)量為55kg／h，能耗只有傳統(tǒng)的螺桿擠出機(jī)的三分之一。

二、現(xiàn)代動(dòng)力驅(qū)動(dòng)節(jié)能技術(shù)

1.交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵節(jié)能技術(shù)

交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵系統(tǒng)應(yīng)用于塑料包裝機(jī)械是近年發(fā)展的一種先進(jìn)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(jī)的控制技術(shù)也日漸完善，但其自身的功率因數(shù)、效率以及發(fā)熱問題始終無法克服。交流伺服電機(jī)技術(shù)越來越成熟，制造成本上也與異步電機(jī)越來越接近，正在越來越多的場(chǎng)合取代異步電機(jī)。根據(jù)交流伺服電機(jī)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性、變參數(shù)的特點(diǎn)，開發(fā)現(xiàn)代非線性控制方法應(yīng)用于塑料包裝機(jī)械上的研究。

主要有以下幾種型式：交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿泵系統(tǒng)；交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪泵系統(tǒng)；交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)柱塞定量泵系統(tǒng)；交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)柱塞變量泵系統(tǒng)；交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙排量變量柱塞泵系統(tǒng)；交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載敏感泵系統(tǒng)。提高交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)反映速度，減少動(dòng)作切換時(shí)間，加快動(dòng)作節(jié)拍，是系統(tǒng)發(fā)展的新特點(diǎn)。

廣東某公司的SH系列伺服注塑機(jī)，把交流伺服電機(jī)的節(jié)能性能與伺服泵的快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能結(jié)合起來，運(yùn)用高性能的日本油研公司伺服泵，組成全伺服動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓力、流量全閉環(huán)控制系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)壓力流量自動(dòng)補(bǔ)償，保持壓力與流量的穩(wěn)定性，控制精度及重復(fù)精度高，射膠速度從靜止到最大僅需46ms的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，取得了突破性的成果。

東華機(jī)械有限公司交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙排量柱塞泵的Se系列注塑機(jī)，創(chuàng)新伺服控制系統(tǒng)，解決了一般伺服電機(jī)及控制器等長(zhǎng)時(shí)期保壓出現(xiàn)的溫升問題，達(dá)到保壓時(shí)間不受應(yīng)用限制，可加工需較長(zhǎng)時(shí)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(dòng)態(tài)性能和精度都得到認(rèn)可的DFE電子變量泵和伺服電機(jī)組合成變轉(zhuǎn)速的DFEn泵控系統(tǒng)，彌補(bǔ)了普通異步電機(jī)和變頻器響應(yīng)慢的缺點(diǎn)，解決了普通伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵系統(tǒng)因保壓時(shí)間長(zhǎng)電流大易引起伺服電機(jī)過度發(fā)熱而退磁的缺點(diǎn)，保證了系統(tǒng)高響應(yīng)的特性機(jī)伺服電機(jī)的使用壽命。

2.液電復(fù)合互補(bǔ)節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

液電復(fù)合互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)就是把液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和諧結(jié)合成一體，發(fā)揮各自的性能優(yōu)勢(shì)，互補(bǔ)各自的功能缺陷，實(shí)現(xiàn)成型高效高速的多能化、節(jié)能化、環(huán)?；?、低碳排放化，同時(shí)提高了成型性能，擴(kuò)大了成型功能和應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)新型的節(jié)能形式。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展使液壓驅(qū)動(dòng)的性能和功能得到更優(yōu)越的發(fā)揮，液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的創(chuàng)新開拓，兩者相輔相成使塑料包裝機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)呈現(xiàn)綠色節(jié)能技術(shù)的新型模式。

2.1 液電擠注復(fù)合節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

廣東某公司的PET瓶坯注塑機(jī)塑化注射普遍采用擠注復(fù)合塑化機(jī)構(gòu)，一改以往的采用普通同軸一線式往復(fù)式螺桿塑化注射機(jī)構(gòu)成型瓶坯結(jié)構(gòu)。擠注復(fù)合塑化機(jī)構(gòu)，交流伺服電機(jī)獨(dú)立擠出塑化的注射儲(chǔ)料，有利于大容量塑化熔融料的比容均一性，增加成型腔數(shù)，達(dá)到高速高質(zhì)量高產(chǎn)量塑化注射。

2.2 液電復(fù)合注射及合模的節(jié)能系統(tǒng)

Netstal公司的ELION2800-2000液電混合驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)，全電動(dòng)合模單元與液壓注塑單元相結(jié)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(qū)動(dòng)系統(tǒng)ELION2200-2000相比，節(jié)能達(dá)30%。

2.3 液電復(fù)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(jī)，發(fā)揮液電獨(dú)立平行回路的高速生產(chǎn)性能，展示了用10腔模具成型118mlPP瓶，生產(chǎn)速度達(dá)到3500瓶／h。

擠出塑化為變頻電機(jī)或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有較好的性價(jià)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(jī)，節(jié)能高達(dá)50%，干燥周期縮短15%。

3.全伺服電機(jī)動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)成型機(jī)構(gòu)節(jié)能系統(tǒng)

全伺服電機(jī)動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)成型機(jī)構(gòu)是一種高端節(jié)能系統(tǒng)，把節(jié)能的綠色化提高到一個(gè)新的水平。全伺服電機(jī)動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)成型機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)最早出現(xiàn)在塑機(jī)群體中，而后在其他種類的塑機(jī)中也逐漸得到應(yīng)用和推廣。國(guó)際上全伺服電機(jī)動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)的注塑機(jī)也是一項(xiàng)很成熟的技術(shù)，國(guó)內(nèi)還處于研發(fā)的樣機(jī)階段。

全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)中空成型機(jī)。雅琪集團(tuán)在Chinaplas 2009上展出了亞洲首臺(tái)全電動(dòng)AE-70-TS吹瓶機(jī)。將傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)更換為交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，避免了傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)常出現(xiàn)漏油而導(dǎo)致機(jī)器及產(chǎn)品被受污染，滿足食品、醫(yī)藥、衛(wèi)生等行業(yè)對(duì)機(jī)器和產(chǎn)品潔凈的要求，機(jī)器節(jié)能可達(dá)30%。榮獲2009塑料行業(yè)榮格技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)。臺(tái)灣鳳記鐵工廠股份有限公司FK／EHB55GT06QS四頭單模全電動(dòng)式中空成型機(jī)，相比傳統(tǒng)液壓設(shè)備，省電高達(dá)60%；速度快，比傳統(tǒng)設(shè)備高30%，如生產(chǎn)200CC的牛奶瓶，產(chǎn)量可達(dá)1600個(gè)／h，主要應(yīng)用于食品、醫(yī)療等對(duì)衛(wèi)生條件要求較高的“零污染”的領(lǐng)域。意大利Unilon Milacron公司推出了UMA12全電動(dòng)共擠出雙型坯吹塑機(jī)，用于制造3D汽車通風(fēng)管，以及UMS 12E.D雙工位全電動(dòng)擠出吹塑機(jī)。

三、能量回收利用

能量再生、回收利用是進(jìn)一步提高能量利用率，實(shí)際上是對(duì)能量的二次利用。

1.交流伺服電機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)油泵系統(tǒng)的能量回收利用

交流伺服電機(jī)制動(dòng)能量、液壓系統(tǒng)回油能量、機(jī)筒加熱散發(fā)能量等能量再生、回收利用是塑機(jī)節(jié)能技術(shù)不可缺少的一個(gè)部分。塑機(jī)節(jié)能的本質(zhì)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(duì)此問題的研發(fā)越來越引起人們的重視。不管是液壓驅(qū)動(dòng)，還是全電動(dòng)，都存在一個(gè)能量再生利用、提高能量利用率問題。

交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵源系統(tǒng)制動(dòng)能源再生利用技術(shù)。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)本身發(fā)出電能，如果得不到應(yīng)用，就造成浪費(fèi)。在交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵的液壓系統(tǒng)中增加伺服驅(qū)動(dòng)制動(dòng)回收單元，達(dá)到存儲(chǔ)伺服永磁同步電機(jī)在剎車制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能，同時(shí)能夠?qū)⒋穗娔茚尫诺阶⑺軝C(jī)的工作過程中。在直流母線上串入伺服驅(qū)動(dòng)制動(dòng)回收單元，以減少制動(dòng)電阻消耗的能量。制動(dòng)電阻和伺服驅(qū)動(dòng)制動(dòng)回收單元并聯(lián)一起，用以消耗伺服驅(qū)動(dòng)制動(dòng)回收單元儲(chǔ)存完成后多余的電能，保護(hù)伺服驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。伺服電機(jī)在剎車及減速過程中產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為電能，通過伺服驅(qū)動(dòng)器中的逆變模塊單元和直流母線，將電能存儲(chǔ)在伺服驅(qū)動(dòng)制動(dòng)回收單元中。而當(dāng)系統(tǒng)重新提供電能開始工作時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)制動(dòng)回收單元中的電能首先釋放，能源再生單元儲(chǔ)存的能量將通過直流母線回放到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存能量和釋放能量的雙向作用，當(dāng)電壓低于整流模塊輸入的電壓時(shí)，才使用外部電能，從而達(dá)到節(jié)能的目的。在注射成形工況須要頻繁的啟動(dòng)及制動(dòng)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件的慣量動(dòng)能在制動(dòng)時(shí)可通過伺服電機(jī)產(chǎn)生電能，在經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡?chǔ)存在電容內(nèi)，當(dāng)伺服電機(jī)在下一周期啟動(dòng)時(shí)，電容放電再經(jīng)驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)成所需脈沖電流驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。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(jī)，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中增加了交流伺服電機(jī)制動(dòng)能源再生利用和蓄能器輔佐驅(qū)動(dòng)，節(jié)能可達(dá)到40%。Se系列伺服驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)應(yīng)用制動(dòng)能源再生利用裝置，通過實(shí)際應(yīng)用，在中型機(jī)上能普遍體現(xiàn)到3～5%的節(jié)約，達(dá)到注塑機(jī)1級(jí)能耗標(biāo)準(zhǔn)。

2.交流伺服電機(jī)動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量回收利用

伺服直接驅(qū)動(dòng)塑化的新型能量回收利用系統(tǒng)。Netstal的ELION系列全電動(dòng)注塑機(jī)，把伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)塑化制動(dòng)過程產(chǎn)生的能量直接進(jìn)入過渡電路，儲(chǔ)存在電容電路中，這意味著產(chǎn)生的制動(dòng)能量不必轉(zhuǎn)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(gè)重要部分，例如，當(dāng)塑化過程發(fā)生在模具打開時(shí)，產(chǎn)生的制動(dòng)能量可從過渡電路中汲取旋轉(zhuǎn)螺桿所需的能量。因此，該能量并不是取自電源供應(yīng)網(wǎng)路，并且產(chǎn)生的能耗相應(yīng)減少。在成型塑料花瓶生產(chǎn)表明，從伺服電機(jī)制動(dòng)過程直接進(jìn)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(duì)熔化塑料所需能量的計(jì)算表明：這僅比每個(gè)循環(huán)所需的總能量略少一點(diǎn)。同樣，驅(qū)動(dòng)機(jī)器所需的能量幾乎全部來自各軸的制動(dòng)過程，并未通過制動(dòng)電阻轉(zhuǎn)化為熱量。與液壓注塑機(jī)相比，ELION系列注塑機(jī)能耗減少了70%，比常規(guī)的全電動(dòng)注塑機(jī)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(guó)SINGL研發(fā)了冷卻水循環(huán)是用冷風(fēng)箱取代部分能耗較高的模具除濕機(jī)。冷風(fēng)箱需配合冰水機(jī)或冰水系統(tǒng)使用，利用換熱器與冷卻進(jìn)水將高溫進(jìn)風(fēng)進(jìn)行熱交換和除濕。由離心式風(fēng)機(jī)吸取冷風(fēng)，在通過風(fēng)機(jī)的出口把處理后的冷風(fēng)送出，進(jìn)行熱交換后的冷水從冷卻水口送回冰水機(jī)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(guó)際上早就重視開發(fā)吹瓶空氣回收系統(tǒng)，達(dá)到降低二氧化碳的排放量及節(jié)能的雙重目的，國(guó)內(nèi)無一公司研發(fā)空氣回收系統(tǒng)，應(yīng)吸收先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)新開發(fā)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保吹瓶。SMI公司旋轉(zhuǎn)式拉伸吹瓶設(shè)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(fù)利用于預(yù)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(yù)吹瓶回路的工作壓力可由電子控制器調(diào)節(jié)，伺服回路通過手動(dòng)減壓閥控制。如預(yù)吹瓶不需要回收氣體，剩余的高壓氣體還可以用于設(shè)備中的其他低壓裝置。SIPA公司的RAS氣體回收系統(tǒng)，當(dāng)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(yù)吹應(yīng)用，吹瓶機(jī)自身工作用氣，剩余氣體返回至工廠的低壓管網(wǎng)供灌裝及貼標(biāo)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(chǎn)空氣成功回收并投入二次使用，其中20%用作預(yù)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(yīng)用，與未安裝空氣回收系統(tǒng)前相比，設(shè)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(jī)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(jī)筒散發(fā)的熱能轉(zhuǎn)為烘料干燥的熱量使用，節(jié)省烘料機(jī)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(zhuǎn)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(shí)不會(huì)對(duì)注塑機(jī)的正常使用產(chǎn)生任何影響；由于阻止了加熱圈熱能外傳，達(dá)到降低生產(chǎn)車間溫度、改善周邊環(huán)境的效果；在收集熱能的同時(shí)也可以對(duì)剛開啟的機(jī)筒達(dá)到保溫的作用，縮短注塑機(jī)的開機(jī)的機(jī)筒預(yù)熱時(shí)間；減少企業(yè)內(nèi)部電力系統(tǒng)的負(fù)載容量，減少電損，緩解變壓器的負(fù)荷。

四、回收料再生利用綠色節(jié)能設(shè)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(shè)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(jī)和注塑機(jī)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(dòng)性能的新料和再生料的混合料到達(dá)喂口的速度更快；獨(dú)特的干燥系統(tǒng)和隔熱結(jié)構(gòu)，混合過程中物料干燥不需要熱量輸入。

2.回收料優(yōu)質(zhì)再生

低水平回收造粒越來越不適合綠色技術(shù)的開拓，提高回收料的附加值，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)再生，成為回收料循環(huán)利用的發(fā)展方向?；厥樟显跀D出造粒過程中，加入各種助劑來賦予材料新的功能，進(jìn)行共混改性，拓展其使用范圍。適合不同回收料、達(dá)到優(yōu)質(zhì)再生料的不同性能和功能的綠色技術(shù)擠出造粒設(shè)備應(yīng)運(yùn)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(shè)備加工能力發(fā)展的方向。回收料成型，一般都需把回收料經(jīng)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(jīng)強(qiáng)制冷卻后，再經(jīng)成型設(shè)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(shè)備

“瓶到瓶”，即將廢舊PET瓶子做成食品級(jí)PET切片，然后再生產(chǎn)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(shí)現(xiàn)用PET回收料生產(chǎn)PET飲料瓶。由此，減少?gòu)U品排放量，有效利用PET原料，引領(lǐng)PET瓶坯成型的低碳時(shí)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(gè)數(shù)據(jù)說明廢棄PET回收潛力還很大，但也說明沒有發(fā)達(dá)國(guó)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(dāng)長(zhǎng)的距離。

美國(guó)某公司研發(fā)的“瓶到瓶”成套回收設(shè)備，該流程生產(chǎn)出的PET絮狀料，可以作為直接與食品接觸的原料，符合美國(guó)食品藥品管理局（FDA）的規(guī)定和德國(guó)聯(lián)邦風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估所（BfR）的準(zhǔn)則。該公司設(shè)備方案采用模塊式結(jié)構(gòu)，能力分別為500kg／h和1000kg／h。PET回收流程由一個(gè)清洗模塊和一個(gè)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(jī)械、熱力干燥和厚薄分離，最終在“超級(jí)清洗”中去除游離的內(nèi)含雜質(zhì)。

赫斯基HyPET再生粉碎料（RF）系統(tǒng)，引領(lǐng)PET瓶坯成型的低碳時(shí)代。全球首款可大量采用食用級(jí)再生PET粉碎料生產(chǎn)瓶坯的注塑系統(tǒng)。HyPETTMRF食品級(jí)再生粉碎瓶坯注射系統(tǒng)，經(jīng)過不斷改進(jìn)，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(chǎn)成本。作為一套經(jīng)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(xiàn)可能影響瓶體質(zhì)量的黑斑和其他污染物；全新的擠出塑化設(shè)計(jì)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(chǎn)PET瓶特定的技術(shù)難題。HyPET RF300注塑系統(tǒng)，配一副72腔的模具，對(duì)含有50%新料和50%再生粉碎料的混合料進(jìn)行加工，以10.5s的周期生產(chǎn)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(shè)備

提高塑化能力，即提高螺桿機(jī)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(chǎn)量螺桿，其產(chǎn)量比常規(guī)設(shè)計(jì)的螺桿產(chǎn)量提高40%以上。

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

MAS擠出機(jī)，行星輪式多螺桿結(jié)構(gòu)，8條衛(wèi)星小螺桿通過環(huán)形齒輪，使用非常簡(jiǎn)單的水封真空泵去加工未經(jīng)預(yù)干燥的PET回收料成高質(zhì)量的制品。

廣東某公司雙螺桿片材擠出機(jī)，可利用100%邊角料、回收料生產(chǎn)，并且無需預(yù)結(jié)晶干燥，直接擠出片材，并達(dá)到高產(chǎn)低能耗。

青島某公司PET片材生產(chǎn)線，體現(xiàn)出回收料再生利用的理念。可使用100%的回收料，無需干燥結(jié)晶。螺桿機(jī)筒經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，塑化均勻、擠出穩(wěn)定、產(chǎn)量高、壽命長(zhǎng)。精密的定型壓光裝置具有調(diào)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(jīng)成型加工成各種包裝產(chǎn)品。該公司的三條PET片材生產(chǎn)線于2010年底銷往英國(guó)。

太倉(cāng)摩丹卡勒多尼塑料機(jī)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(dǎo)致的螺桿喂料不夠精確的情況，給料可以與注塑設(shè)備的塑化同步，也可以連續(xù)與擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速同步，成為快速循環(huán)注塑成型和壓力進(jìn)給擠出機(jī)的理想選擇。

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

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(shù)指標(biāo)是吹氣壓力和氣體溫度。常規(guī)配備的吹塑設(shè)備都是常規(guī)的空氣壓縮機(jī)，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(guān)系到生產(chǎn)效率，而且關(guān)系到制品的質(zhì)量，特別是關(guān)系到型坯粘結(jié)縫的強(qiáng)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(shí)間的關(guān)鍵，提高制品質(zhì)量的關(guān)鍵。德國(guó)Beke公司把空氣冷卻到-35～-45℃，進(jìn)行吹塑，加強(qiáng)了制品內(nèi)壁的冷卻，使制品內(nèi)外壁的冷卻速率均勻，極大提高了制品的品質(zhì)，同時(shí)冷卻時(shí)間縮短不少于20%，提高了生產(chǎn)效率。

2.注射壓縮節(jié)能成型技術(shù)

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(shí)制品，低壓注射，使得制品表面具有均勻的壓力分布，制品內(nèi)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(yīng)壁厚2～5mm的托盤之類大型制件的復(fù)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(jī)構(gòu)與30000kN的合模機(jī)構(gòu)，兩者的制造成本是無法比較的，大幅度降低了社會(huì)物質(zhì)資源，降低了社會(huì)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(jī)，成型系統(tǒng)采用塑化與注射、開合模、頂出、機(jī)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(jī)械手；群腔瓶坯成型模具。通過以上科學(xué)的手段，大大縮短了成型周期，達(dá)到了高速節(jié)能生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)展示的48腔PET瓶坯成型加工，周期12s，最大產(chǎn)能達(dá)到14400個(gè)/h，實(shí)現(xiàn)低成本高產(chǎn)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(duì)大型注塑機(jī)的伺服多泵動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，把注塑機(jī)特點(diǎn)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(fù)合控制系統(tǒng)，與單純的多泵合流控制系統(tǒng)相比，動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快、更節(jié)能、成型周期更短，把注塑機(jī)的能效發(fā)揮到最佳狀態(tài)。

2.智能化能源檢測(cè)系統(tǒng)

節(jié)能布魯克納公司在BOPET、BOPP薄膜拉伸線上，特殊設(shè)計(jì)“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(dá)到精確的控制，達(dá)到既提高制品質(zhì)量又降低能耗和成本的效果。

3.智能質(zhì)量控制系統(tǒng)

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

4.節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)

布魯克納公司優(yōu)化各項(xiàng)節(jié)能的潛力，認(rèn)為除了實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)能技術(shù)極限，節(jié)能還取決于生產(chǎn)線操作工藝，特別設(shè)計(jì)了“能源監(jiān)控工具”，顯示各種操作狀態(tài)時(shí)真實(shí)的能源消耗。在K2010上，展示膜片溫度優(yōu)化控制，設(shè)備冷卻段可變換，膜片溫度控制取決于厚度與生產(chǎn)線速度，冷卻到剛好設(shè)定的溫度，再加熱拉伸。與1990年機(jī)型相比，生產(chǎn)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(jī)管理系統(tǒng)，與該公司的PETWall Profiler?系統(tǒng)相結(jié)合，可對(duì)吹瓶機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)管理。PETWall Profiler?測(cè)帶有基于LED的傳感器，能夠從每個(gè)瓶子上獲取上千個(gè)壁厚測(cè)量數(shù)據(jù)，并構(gòu)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(zhǔn)確的識(shí)別出來。Process Pilot?吹瓶機(jī)管理系統(tǒng)根據(jù)PETWall Profiler?測(cè)量系統(tǒng)提供的信息，管理和自動(dòng)調(diào)節(jié)吹瓶機(jī)的可控參數(shù)，形成了從瓶料分配的測(cè)量和吹瓶運(yùn)行之間的有效閉環(huán)，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定和最佳的質(zhì)量控制。

八、結(jié)語

節(jié)能是一個(gè)重要的研究課題，是一項(xiàng)綜合技術(shù)。開發(fā)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)把節(jié)能作為主要研究課題，根據(jù)制品成型的特點(diǎn)，運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，創(chuàng)新開發(fā)出新穎的達(dá)到節(jié)能要求的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、成型工藝。運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)于塑機(jī)上，是深化塑料包裝機(jī)械節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵。