2.2.2    浇口料直接回收塑化的绿色设计

        浇口料在线直接粉碎后塑化，省却浇口料清冼、粉碎料挤出造粒的能耗，以及杜绝了在此造粒过程中外界污染的渠道。根据不同的塑料采用不同的直接回收塑化的绿色设计。常规螺杆上增加混炼的设计，实现非结晶型浇口料直接回收塑化。结晶型浇口料直接回收塑化，单一的改变螺杆设计不能解决问题，应从整个塑化部件进行整体的绿色设计。

        赫斯基HyPET再生粉碎料（RF）系统，采用食用级再生PET粉碎料生产瓶坯的注塑系统。HyPETTMRF食品级再生粉碎瓶坯注射系统，经过不断改进，由使用50%比例的再生粉碎料提高到100%的再生粉碎料，降低了生产成本。作为一套经过专门优化的注塑系统，增加了新的功能，如：在线溶料过滤可防止出现可能影响瓶体质量的黑斑和其他污染物；全新的挤出塑化设计能够更好地处理颗粒与粉碎料的混合物，从而解决了使用再生PET粉碎料生产PET瓶特定的技术难题。

2.2.3    本色粒料直接染色塑化的绿色设计

        本色粒料直接用染料伴混染色，省却价格昂贵的色母料，降低制品成本和碳排放量。国内PP有色日用制品的注塑，都采用本色粒料直接用染料伴混染色塑化，但普遍存在的问题是成品内部的颜色分布不均，说明螺杆的混炼性能差，往往在螺杆设计上增加混炼段，但未能取得实质性的改进。PP为半结晶高分子材料，混炼的作用主要增加剪切能力，对剪切不敏感PP的塑化基本不产生作用，唯有增加螺杆的长径比，从常规的20增加到23~25，达到增加PP塑化的逗留的时间，使PP料塑化质量均一，染料也达到均匀分布。

2.2.4    挤注复合的塑化注射结构

        挤注复合的塑化注射结构，塑化由挤出螺杆完成，注射由柱塞完成。挤出塑化与当今先进的挤出设备相结合，实现普通往复式螺杆塑化无法达到的注塑成型加工，例如，挤出塑化配以适合高填充物料配混的磨盘挤出机，实现不同高填充材料，如玻纤增强、磁性塑料、导电材料、新型陶瓷等物料的注塑成型加工，扩大了注塑成型加工领域。如何使塑化挤出实现优质、高效、多功能化，仍是研发的重点。

        宁波海航塑料机械制造有限公司开发的40000g超大型节能立式注塑机的挤注复合的塑化注射系统，利用其具有超强的混炼塑化性能，可实现100%的PE回料直接成型加工，塑化为45kW变频电机驱动直径100mm的挤出螺杆连续不间断塑化，塑化熔融料进入储料缸，与循环周期配合，达到40000g的塑化量，这样在达到塑化量的前提下，大大减小了塑化螺杆的直径，能量得到充分利用，同时大幅度降低了系统的装载功率及塑化驱动力，减小了熔融料的轴向温差。

        加拿大Husky公司PET瓶坯立式注塑机的挤注复合塑化注射系统，交流伺服电机直接驱动挤出螺杆塑化，可实现100%的PET粉碎回料直接成型加工，系统结合该公司的国际领先的热流道模具，成型一模96个瓶坯，周期不到7.5s，即每小时产量达到46000支；PET300瓶坯专用立式注塑机，成形一模72个瓶坯，周期不到5.5s，即每小时产量达到47100支。值得一提的是螺杆注料动作，该机在将熔融料注射动作是螺杆的注射不是单纯直线向前运动而是以同塑化旋转方向的极低速度旋转的向前运动，降低了注射活塞与注射缸内壁的剪切力，降低了乙醛分解的几率，同时杜绝了注射可能产生的熔融料回流。

2.2.5    加热系统的绿色设计

        长期应用表明，传统的电阻丝加热装置和系统在能耗和性能两方面存在明显的缺陷。电阻丝加热是根据热传导原理，电阻丝加热件本体发热将热量传导给被加热件，由于被加热件与加热圈不可能做到无间隙配合，中间有一层空气隔热层，降低了热效率，同时加热件本体向周围环境散发热量，能耗损失大，而且恶化工作环境，造成环境污染。

        加热系统的绿色设计的研发重点：加热系统实现节能、环保，提高电能利用率，实现清洁化塑化加热生产；应用现代节能绿色化技术的加热系统；创新加热控制理论；开发实时性控制软件和系统。

2.2.5.1    机筒加热装置的绿色设计

        立式注塑机筒加热装置积极应用社会上开发的机筒加热绿色装置及热能回收利用技术，实现节能、低污染的塑化加热。

        （1）电磁感应加热装置

        电磁感应加热的工作原理是高频电磁感应原理，交变磁场的磁力线通过金属材料时产生强大的涡流，导致金属材料自行快速发热，具有优异的节能、环保、实时的绿色化性能，热效率能够达到90%。

        实时性：被加热的金属是通过自身发热，热能是由料筒、模头的金属整体产生，热量几乎瞬时达到最大值，当动力被控制器切断时，热量输入很快降至零；温度控制实时准确，内外温度一致，明显改善了产品的质量和提高了生产效率。模头采用电磁感应加热装置，加热速度快，可以缩短60%以上初始加热时间，提高生产效率；各层分温区温度控制精确、稳定，日常的拆卸和维护工作量小。

        环保性：使用电磁感应加热系统后、表面的温度在人体完全可以安全触摸50℃以下，如工作环境温度10℃，铸铝加热圈表面温140℃，感应加热表面温度50℃。避免传统电阻发热圈加热方式辐射到空气中的能量，可显著降低环境温度。完全避免传统加热方式带来的因表面高温而造成的烧伤、烫伤事故发生；更杜绝了因表面高温引燃附作物发生不安全事故。由于表面温度低，它不会烧焦吸附在它表面的异物：如塑料颗粒、油污、灰尘等，不会产生有害气体，改善了车间的空气环境，保证了设备及员工的安全。

        节能性：高频电磁感应加热使机筒本身自行高速发热，能量转换效率（电能转换成热能）在98%以上，远高于一般加热产品。温度控制实时准确，塑化节电率可达40%~70%。

        经济性：降低装载的加热功率约40%，如4500kN立式注塑机的机筒加热装载的铸铝加热圈功率为23.4kW，改用电磁感应加热仅需12kW。机筒电磁感应加热初装费用较高，连续运行一年可收回。第二年开始产生节能带来的经济效益。电磁感应加热使用寿命大大高于电阻丝加热，明显降低维修费用。上海物豪塑料有限公司各种规格的15台立式注塑机，改造为电磁加热后，供电变压器功率缩减一半，产量提高10%~15%。

        功能性：用绝缘层把模头与外界隔开，不受外界影响，不存在温差，整体受热均匀。

        中国科学院自动化所研发的具有自主知识产权的三博电磁加热节能系统，提供加热改造、温度控制的完整解决方案，自带温度控制器和相关的控制算法，实现温度的精确控制，避免加热、冷却等设备之间的内耗，节能效果更优，且不改变原控制系统的联锁关系和操作模式；采用全工业级设计，包括合理热设计和电磁兼容设计，支持多机并联运行：支持多机同时加热一个对象；对要求可靠性特别高的场合，可选用具有冗余功能控制器实现双机无扰动切换。

        （2）石英加热装置

        石英加热器是根据热能辐射高于传导的能量利用率原理，提高电能效率。电阻丝穿入石英玻璃管中，制成与普通铸铝加热圈类似的两个半圆的哈夫型式，径向外表面用保温材料制成保温层，保温层内表面为光反射面。石英管电阻丝产生的热光能量，直接辐射给被加热体外表面，并通过反射作用，再辐射给被加热体的外表面，最大限度地减少热量损耗。体积小，重量轻，装卸方便，节能明显，成本低。与铸铝加热圈相比，成本相当，更加轻便，节省电能30%~50%。

        （3）纳米红外加热装置

        纳米红外节能加热圈采用高分子纳米发热合金，加热圈表面经高分子远红外材料做特殊处理后，能够产生特定波长红外线，传热过程热损耗小，传热效率在99%以上，并有效提升加热速度；加热圈的表面温度仅为50~70℃，对环境温度影响小，且能有效的降低工作车间的室温5~10℃。节能率高达40%~70%。

        纳米红外节能电热圈无任何外接设备，可做到与传统加热形式一样、宽度一致、段数一致、功率一致，直接用于取代传统的电阻丝加热形式。

2.2.5.2    机筒热能回收利用系统

        深圳市百年业工贸有限公司开发的立式注塑机热能回收利用的干燥系统，凸显了节电和环保的绿色技术，为立式注塑机进一步节能开辟了一条新的途径。

        把塑化机筒的电阻丝加热圈辐射散发的热量收集起来，送入干燥加料斗，转为烘料热量使用，节省干燥料斗原需电加热供给的烘料热能。整个系统为气体循环的封闭系统，采用独立式的双重过滤进气系统，机筒集风罩具有空气过滤功能，保证了能量交换媒体的热风空气的清洁度。系统根据设定的干燥温度及收集的散发热量进行分析对比，智能控制冷、热气体量的混合比，以及原料的干燥度。机筒和干燥机的总体节电40%~70%，相对干燥机本身节电80%以上。

        节能环保：由于阻止了加热圈热能外传，达到降低生产车间温度、改善周边环境的效果；在收集热能的同时也可以对刚开启的机筒达到保温的作用，缩短立式注塑机开机的机筒预热时间；减少企业内部电力系统的负载容量，减少电损，缓解变压器的负荷。