绿色生产自动化技术

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一、前言 　　
　　如何在塑料成型工厂实现节能降耗、清洁环保的绿色生产？ 即便在日常努力消除浪费的塑料成型工厂现场，从资源生产性的观点上看，还是存在着大量的资源浪费。对此，我们提出以资源生产率为量化指标的「factor4」理念。该理念的核心思想是：用现在一半的资源，创造出双倍的产能，从而实现4倍的财富价值。



二、Factor4之理念
　　所谓「factor 4」，是受到Club of Rome的报告书中所提到的人类危机的影响，在1995年由Amory・B・Robins等人提倡的想法。 用一句话概括「factor 4」，就是通过将全球财富提高2倍，同时将资源消费减半，从而把资源生产性（从一定量的资源中能创造出多少财富与服务）提高至4倍。

　　「factor 4」报告书的主要主张如下: 为了克服全球贫困、保持财富与地球环境的平衡，至少需要将资源生产性提高4倍（factor 4）。反过来说，资源生产性提高4倍后，人类就能得到长期保持财富与环境平衡的基础。 将资源生产性提高4倍，很多领域在技术方面已经是可行的，而且也带来了很多经济收益。 在此报告书中，还举出了实现factor 4后的50个事例，证明了factor 4在很多领域都是可能实现的，在经济性上也是相当可观的。



　　除了factor 4以外，还有factor 10这样的想法，由Schmidt・Blake等人主张。那是指为了实现全球factor 4，需要在美国、欧洲、日本等发达国家实现factor10（也就是将资源生产性提高至10倍）。 针对塑料成型工厂，我们主张以「factor 4」为愿景目标，简明表达为「生产效率提升至2倍」÷「资源消耗降低至1/2」的定义公式。

　　以此定义公式作为依据，可以从‘缩短成型周期’、‘缩短工序衔接时间’、‘提高塑件质量’、‘提高原料利用率’、‘消除电能浪费’、‘消除水资源浪费’等多个方向，展开塑料成型工厂绿色生产自动化技术的应用探索。 比如，为了消除「能源浪费」、「树脂浪费」、「水资源浪费」这3大浪费，可以先进行工厂能耗诊断，然后开发相应的可以降耗节能的自动化机器，从而提出改善工厂资源生产性的提案。



三、干燥节能技术



　　胶成型生产中，在注塑机将树脂溶解射出前，很多情况下需要将树脂原料中含有的水分干燥至特定的含量以下。因此，就需要干燥机。 干燥机的选型，一般按照以下步骤进行。 （例）某条注塑成型生产线，在最适合的成型条件下，最大每小时使用9kg树脂。

需要干燥能力为10kg/h的干燥机。

供货商根据机器能力，选定能发挥12kg/hr干燥能力的机种。

假如正巧没有相当于12kg/hr能力的机种，客户就会选择稍大一点的，例如相当于15kg/hr能力的机种。其结果，就会产生以下情况：
・最大成型量为9kg/hr的生产线设置了能力为15kg/hr的干燥机。

・而9kg/hr是在最大生产条件下的数字，通常情况下不会达到此生产能力。
・成型生产并不是一直处于满负荷连续运转状态，会因为更换模具或保养等临时停止工作。

・但在这种条件下，干燥机往往不会被停掉，一直以15kg/hr的能力满负荷持续运转。 所以，通常有一半左右的能源消耗，都是无谓的。这些多余的能源，很大一部分被放热到工厂内的空气中，有的工厂还要用空调将那部分放热冷却下来，那就要更多多余的电力。



　　【提案】－「风量最适化干燥技术」 为了防止这样无谓的浪费，需要根据树脂的实际使用量，在不影响干燥效果的前提下，灵活地改变干燥机的干燥能力。 「风量最适化干燥技术」就是通过控制干燥风量，将从干燥料斗中返回的空气温度，控制在适合的温度，实现节能。

　　通常干燥机下部排出了材料后，新的材料会从上部进行补给。这些新加入的材料通常温度较低。若材料排出量越大，上部补给的低温材料就越频繁，从干燥料斗返回的空气温度，就为低温状态。但若材料排出较少时，上部就很少供给新的低温材料，从干燥料斗返回的空气温度就会越来越高。 可见，从干燥料斗返回的空气温度，与干燥机的材料排出量多少有关。 利用这个特点，对从干燥料斗返回的空气温度进行监测，从而控制干燥风量，调整加热必要时间，就能简单又低成本的实现干燥机的节能省电。

　　【效果】 对除湿干燥机来说，不仅干燥侧能用该方法实现省电，再生侧也能使用同样方法省电。而且，2重省电效果的迭加，效果更好。 从客户现场的实际使用效果来看，使用了「风量最适化干燥技术」的干燥机，在确保干燥效果的前提下，能最大节省电能40%！



四、ecobrid system技术
　　其中一种应用是生产坚硬的金属切割工具。完全自动化生产的切割刀具，同时在轴上塑造内部螺纹，而且浇口非常短，这些都可以确保节省材料和时间。

　　【问题】冷却水会带来哪些问题和损耗？ 大多数塑料成型工厂，会使用水来对模具或其它机器进行冷却。冷却水在工厂内循环，从工厂内各处吸收热量。所吸收的热量，需要通过某些形式向工厂外释放。 作为将循环冷却水的热量放出到工厂外部的方法，有以下几种：

　　1. 开放式冷却塔 最普遍的，就是开放式冷却塔。这种方式中外部杂质容易进入水系统，并且水会被大量蒸发。还存在循环的冷却水中的杂质会不断地被浓缩，和因此引起的配管中的水垢的堆积等问题。

　　2. 密闭式水冷式冷却塔 为了避免上述开放式冷却塔的问题，出现了密闭式水冷式冷却塔，欧洲等地被普遍使用。循环的冷却水在密闭的配管内循环，不会造成杂质和不断浓缩。但是相对的，要在工厂外的热交换器外侧直接注水，因水的蒸发，而带走热交换器内部流动循环水的热量。因此水还是会被大量消耗，而且热交换器内杂质还是易浓缩堆积，需要定期的清洁与更换。

　　3. 中央空冷冷水机 为了在不蒸发水的情况下将循环水冷却，有时常使用中央空冷冷水机。使冷却水在密闭的配管中循环，杂质不会被浓缩。使用将水冷却的空冷式冷水机，由于不需要用外部冷却水，也就无需保养。但是，它的初期费用比上述方法高出很多。并且因为需要压缩机，就会消耗很多的电力能源。 而且，特地用了很多电力资源才冷却下来的低温水，在进行模具冷却时再次被模温机的加热器加热使用，所产生的浪费显而易见。



　　【提案】－「ecobrid system技术」 ecobrid system是一种空冷密闭式冷却循环系统。 循环的洁净冷却水在密闭的配管内循环，不会造成杂质和不纯物的浓度堆积。通过外部冷却风扇使空气流动来冷却热交换器内的循环水，这样就不会有大量的水被蒸发浪费。同时热交换器不和水直接接触，不会堆积氧化膜等不纯物质，也无需对热交换器进行清洁与更换。

　　在炎热的夏天，若仅靠空气流动是无法达到完全冷却效果的。ecobrid system在外界气温超过30℃时，会对流动空气先进行喷雾降温。比如，湿度40%的42℃的外部空气，通过水的喷雾，就变成湿度70%温度30℃了。降温后的空气再对热交换器冷却，即使是夏季炎热季节也能轻松获得25～35℃以下的冷却水。

　　在寒冷的季节， 冷却风机的free cooling机能自动运转，节省能源消耗。当外界温度为0℃以下并可能发生冻结时，ecobrid system装置内的水会被自动回收，从而有效防止装置的冻结和龟裂。所以在不能使用乙二醇等防冻液的场合也可安心使用。


　　【效果】 以天津地区某客户工厂为例（44台注塑成型机•总热负荷：238kW）：和中央冷水机方式相比，1年节省了水、电费用225,700元！CO2相当于减排133ton！ 从使用了ecobrid system技术的实绩来看，无论是经济效益（节能）还是社会效益（减排）都获得了令人振奋的优异成果。



五、结论
　　即便在日常努力消除浪费的塑料成型工厂现场，从资源生产性的观点上看，还是存在着大量的资源浪费。对此，我们提出以资源生产率为量化指标的「factor4」理念。该理念的核心思想是：用现在一半的资源，创造出双倍的产能，从而实现4倍的财富价值。并有针对性的定义公式。

　　以此定义公式作为依据，可以从提高生产效率或者降低能源消耗的多个方向，展开塑料成型工厂绿色生产自动化技术的应用探索。比如，为了消除「能源浪费」、「树脂浪费」、「水资源浪费」这3大浪费，可以在进行工厂能耗诊断的基础上，开发相应的可以降耗节能的自动化机器技术，以使塑料成型工厂的资源生产率有一个质的飞跃，从而实现塑料成型工厂的真正绿色生产。


六、单位介绍
         1912年（明治45年），从制造医疗・理化学器械的城镇小工厂起步，伴随着塑料成型加工业的兴起，松井制作所成为业内首屈一指的合理化设备供货商。从业界首位的实绩，到生产・服务据点的全球布局，成长中闪现的是与用户一起废寝忘食于技术改善的、明治工匠气质的诚实。传承"日月革新"的精神传统，今后，构筑能共享喜悦的信赖关系「rapport」，帮助塑料成型工厂实现真正的绿色生产「Factor4」，将成为松井制作所的主旋律。
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