张友根

（宁波海达塑料机械有限公司 宁波 315200）

前言

基于生态环境保护原则的绿色低碳循环发展方式是注塑机产品结构调整的新常态，实现“量增质更优”科学发展的指导原则。习近平强调指出，要正确处理好经济发展同生态环境保护的关系，牢固树立保护生态环境就是保护生产力、改善生态环境就是发展生产力的理念，更加自觉地推动绿色发展、循环发展、低碳发展，决不以牺牲环境为代价去换取一时的经济增长。环境保护部、发展改革委、财政部三部委发布的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中，“塑料产品制造、装备制造涂装”的生态环境属性进入国家VOC（挥发性有机化合物）排放和PM2.5指数的重点关注的视野。对污染环境、破坏生态，损害公共利益的行为，列入向人民法院提起诉讼的范围。欧盟自2014年8月11日起，强调生态环境保护的 EuP指令正式转化为欧盟成员国的法规，这是继RoHS和WEEE两项绿色指令之后，欧盟设置的第三项“绿色壁垒”。EuP绿色指令的核心是生态环境保护，要求产品在设计之初，就要一揽子解决从设计、原料选用、加工、运输、安装维护直至废弃物的处理的全套生态环境保护的解决方案。本文分析了基于生态环境保护原则的绿色注塑机的属性，研究了绿色注塑机的机构、结构、动力驱动系统、控制系统、成型功能等基于生态环境保护原则的特点及存在的问题和研发重点，论述了基于生态环境保护原则的绿色注塑机服务于绿色注塑工程的发展领域，指出基于生态环境保护原则的绿色注塑机科学发展持续过程中其内涵与外延也在不断地动态变化和发展，培育和树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明新理念，遏制生态环境的进一步恶化，提升我国注塑机领域在生态环境保护方面的国际形象。

1 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的属性内涵

基于生态环境保护原则的绿色注塑机内涵：生态环境保护原则惯穿注塑机的设计、制造、维护、物流、成型加工、废弃物处理等整个生命周期内的各个环节，减少能源和不可再生自然资源的消耗，实现更加清洁化、人性化、科学化、合理化、可持续化的清洁注塑工程，有利于保护生态环境、建设绿色社会。

1.1 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的核心理念属性

基于生态环境保护原则的绿色注塑机是绿色注塑工程全套解决方案的主要环节，构建有益于人的生理舒适健康的运行环境、人的心理健康的空间场所和氛围。整合生态环境保护原则与科学的有效的现代科学技术集成的绿色注塑机，其核心是实现注塑工程与生态环境之间和谐共生和发展。

树立基于生态环境保护原则的绿色注塑技术“你无我有，你有我精，你精我变，你变我新”的“天下先”的科学发展观，提高注塑机的绿色附加值,实现注塑机制造的“强国梦”。

1.1.1 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的生命周期属性

基于生态环境保护原则的绿色注塑机的生态环境生命周期理念是从“设备的制造到投入使用”延伸到“使用回收利用及处理处置”；生命周期“使用”理念，由传统的狭义“单一成型功能”扩展到广义“多种成型功能”。实现设备能满足当前和将来相当长一段时间内的市场需求，最大限度地减少产品过时，延长产品的“使用”周期，降低了社会物质资源的消耗及制造能源消耗。

生态环境生命周期优先策略。产品生命周期分析中使用的一个主要原则是生态环境优先策略，即考虑设备对人类健康、资源消耗和生态系统的各种影响，优先选择对生态环境影响较小的设计、制造、成型技术。一个零件/部件的绿色化生命周期评估，应用生态环境优先策略分析其从原材料选择、生产、使用到报废处理的全过程对生态环境的影响进行评估。

1.1.2 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的生态环境责任属性

传统设备的责任属性，只对本企业承担责任。基于生态环境保护原则的绿色注塑机提出了生产企业在环境保护、节约资源方面应承担的社会责任。发达国家已实施，企业不但要承担设备“三包”，还应承担设备制造过程中生态环境的责任、产品回收和再利用的义务。

1.1.3 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的成型加工属性

基于生态环境保护原则的绿色注塑机更重要的是实现塑料制品的绿色化：成型加工过程、产品和服务持续运用整体预防的环境战略，以期增加生态效率并降低人类和环境的风险。成型加工低成本化、节能化、无害化；成型制品减量化、薄壁化、复合化、低应力化、大型化、精密化、高端化；制品应用领域宽广化、深度化。

1.2 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的设计属性

基于生态环境保护原则的绿色注塑机的设计在设备开发之前建立基于生态环境保护因素的设计规范，以保证制造及装配过程、运输销售过程、成型加工过程、回收再生过程都不会引起的生态环境问题。

传统设计是以设备的质量、成本为设计主要素。基于生态环境保护原则的注塑机设计在传统的设计要素上增加环保、资源、能耗的三个生态环境属性，而且质量、成本的要素属性的内涵也不同。

1.2.1 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的设计目标属性[1]

传统的注塑机设计目标是设备达到设计方案的各项指标，主要包括技术参数、性能、功能、目标成本，对设备的生态环境属性考虑很少，特别是往往不予考虑设备在后续生命周期内的生态环境属性。

基于生态环境保护原则的绿色注塑机的设计目标突出生命周期内生态环境属性，并把生态环境属性统率设计目标。在设计阶段纳入设备在整个生命周期内(设计、制造、运输、销售、使用或消费、废弃处理)产品的生态环境属性(自然资源的利用、对环境和人的影响、可拆卸性、可回收性、可重复利用性等)，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，从设备及其系统、部件，直至零件的设计必须实施从方案的确定、设计的方法、材料的选择、加工型式及工艺、回收利用及处理等生命周期的各个环节，围绕绿色材料、绿色结构、绿色制造、绿色成型加工、绿色能耗、绿色包装、绿色再制造、绿色维修、绿色服务等全套绿色方案进行发展和研发，预先防止设备对生态、环境、能耗、资源、清洁等产生负作用，实现设备与人、自然环境、社会环境的和谐关系。

1.2.2 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的环境质量设计属性

基于生态环境保护原则的绿色注塑机的环境质量设计属性：加强对原生生态系统的保护，避免和减少对生态系统的干扰和破坏。把改善环境影响的努力凝固到产品设计之中。在产品的设计阶段考虑设备生命周期内对环境所产生的影响，最大限度地减少在制造、使用和废弃／回收再生过程中对生态环境的负面影响。

1.2.3 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的安全设计属性

基于生态环境保护原则的绿色注塑机的安全设计要以解决损害群众健康安全的突出生态环境问题为重点，坚持预防为主、综合治理，强化水、大气等污染生态环境的防治，着力推进大气污染治理，保护生态环境。注塑机及其外围设备是造成注塑生态环境污染的主要根源，这包括因磨损和氧化作用而导致的微粒传播以及来自油料、润滑剂和聚合物熔体的分解产物或气体的传播。

基于生态环境保护原则的绿色注塑机的安全设计内涵包括“有形”安全设计和“隐形”安全设计，更强调生态环境保护的“隐形”安全设计。

“有形”安全设计指防止人体外在伤害的所谓液压、电气、机械“三保险”的操作人员的个性化安全的传统设计。“隐形”安全设计指防止人体内在伤害的诸如噪音、振动、热辐射、化学物质及高分子材料的分解等污染的损害社会群体利益的生态环境保护设计。“有形”安全事故，伤害单体。“隐形”安全缺陷，往往是看不见，摸不着，长期累积侵入，对社会公共利益的危害性更大，影响面更广，伤害群体及生态环境。长期来，社会对于挥发性有机污染物重视程度不够，该污染物数量超过二氧化硫和氮氧化物，是形成PM2.5和臭氧的前提，对人体健康危害也很大，所以应引起全社会高度重视。

“隐形”安全设计从方案确定开始，强化从源头防治污染，从源头上扭转生态恶化趋势。杜绝/尽量减少设备运行污染的排放源及排放量，设计有效的措施收集/处理设备排放的污染，污染不破坏周边生态健康环境。

污染排放主要包括：废弃物、废水、废气、粉尘排放、高分子材料热分解污染、噪声污染、电磁电子干扰等。

基于生态环境保护原则的注塑机设计的设备安全属性扩展了注塑机安全领域及安全标准的内涵，所以，注塑机的安全标准也应做相应的修改，以符合生态环境原则。

设备制造者应提供设备排放的主要污染物名称、排放方式、排放浓度和总量、超标排放情况以及防治污染设施的建设和运行情况等环境信息。

1.2.4 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的资源应用设计属性

节约资源是保护生态环境的根本之策。要大力节约集约利用资源，推动资源利用方式根本转变，加强全过程节约管理。基于生态环境保护原则的绿色注塑机应着力提高在设备生命周期中对资源利用效率，以减少不可再生资源的消耗，提高对可再生资源和再生资源的利用领域，进而从源头就注意节约资源，实现低碳排放。资源消耗主要包括：原材料消耗、制造中的物料消耗、包装消耗、运输消耗、使用消耗等。

资源循环经济属性。基于生态环境保护原则的绿色设计不仅研究在制造过程中物资的有效利用，初期充分考虑在销售、使用和废弃／回收再生过程中物资的回收的可能性、回收价值的大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等于回收性有关的一系列技术，最终达到零部件材料资源、能源的最大利用，并对环境污染为最小。可回收性设计包括可回收材料、可回收工艺、可回收性经济评介、可回收性结构设计等内容。要求生产出来的物品在完成其功能后能重新变成可以利用的资源，而不是不可利用的垃圾。

资源循环回收利用有两种情况：一是原级再循环，即废物质被循环用来产生同种类型的物质；另一种是次级再循环，即将废物资源转化为其他产品的原料。从对这两种循环的定义来看，原级再循环能够更好的节省自然资源，也是绿色设计中提倡的方式。

1.2.5 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的能耗设计属性

基于生态环境保护原则的 绿色注塑机的能耗设计就是设计合理的产品结构、功能、工艺或利用新技术、新理论使产品在使用过程中消耗能量最少、能量损失最少、能耗污染最低。高效节能也是环境保护的重要一环，减少能源，消耗即意味着减少对环境的污染。

清洁能耗。传统的能耗设计仅考虑设备的装载功率、能量利用率，而对能耗的清洁性则没有顾及到。现在，越来越多的人都在关注产品的使用过程中所消耗的资源及其给环境带来的负担。因此，在产品的设计阶段，对其使用造成的能源消耗问题应给予足够的重视。例如，注塑机的能效考核，仅考核设备本身的模拟能效，而对设备的能耗可能给环境带来的污染，没有一个考核的指标。

基于生态环境保护原则的注塑机设计的能耗包括：使用原材料的能耗、制造过程的能耗、成型加工的能耗、回收处理的能耗、物流的能耗以及能耗对生态环境的影响等。

1.2.6 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的成本设计属性

基于对设备生命周期成本的估算，以及评估设计方案的投入和产出，基于生态环境保护原则的绿色注塑机的设计应提出有利于成本控制的具有经济运营现实可操作性的优化方案；进而，根据具体项目的经济条件和要求选用技术措施，在优先采用被动式技术的前提下，实现主动式技术与被动式技术的相互补偿和协同运行。在整体设计策略上，从总体规划到单体设计全过程都要考虑绿色设计，从经济性、阶段性出发选择适宜的技术路线。采取个性化的定位、定性的精细化分析，再利用现代科技的手段，通过计算机模拟定量化，达到成本的最优化。

基于生态环境保护原则的绿色注塑机的成本分析与传统的成本分析有很大的不同，不仅要考虑设计、制造和销售成本的核算，还有考虑包括使用和废弃／回收再生过程中用户和社会所承担的成本、污染物的替代、产品拆卸等生态环境成本。

基于生态环境保护原则的绿色注塑机的成本效益。以用户的成本效益为优先原则，通过技术的创新，使得用户以最小的单位成本生产出最高质量的绿色制品，实现设备制造经济效益的最大化和科学化。传统设计成本效益着力考虑企业的成本效益，往往把需化一定成本的绿色技术简化掉，导致设备的绿色技术含量低，不但降低了企业的经济效益，而且降低了社会效益。

成本的绿色平衡原则。不一定在每个绿色要素上都做到最好、最精，但是可以使综合成本与技术、环境、功能、性能、艺术等方面之间达到整体绿色的最优化。

1.2.7 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的质量设计属性

传统设计的设备质量仅考虑设备本身技术参数、运行性能、加工的尺寸及形位质量、装配质量。绿色注塑机的质量设计在传统设备质量基础上增加环境设计质量，并把环境设计质量放在设备质量的首位，而且设备的所有质量必须符合环境设计质量的要求，例如污染排放设计，设备的密封结构的设计及密封件的选取必须符合污染排放的要求，而且密封件的寿命系数必须符合设备运行寿命周期的要求，而不是仅仅设备出厂的验收要求，同时还必须考虑密封副磨损对周边环境质量的影响。

质量的寿命周期特性。设备在额定寿命周期内，设备的运行质量稳定性，保护生态环境能力的持衡性，实现可靠地运行。

1.2.8 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的性能设计属性

基于生态环境保护原则的绿色注塑机的性能设计必须考虑设备与周边设备等各相关要素关联耦合、协同作用以实现其高效、可持续、最优化地生态环境保护实施和运行。

实现注塑高效高速稳定成型是基于生态环境保护原则的绿色注塑机的性能设计属性。高效高速稳定成型，意味着可降低成型设备的数量，即减少设备制造资源的消耗，直接降低碳排放。追求低端低效设备制造数量增长的模式将被高端高效高速稳定成型的精品设备制造模式所取代。高效高速稳定成型，意味着可降低成型设备的数量，即减少设备制造资源的消耗，直接降低碳排放。低速低效是对资源的最大浪费，是脱离生态环境保护的“竭泽而渔”的发展方式，追求低端低效设备制造数量增长的模式将被高端高效高速稳定成型的精品设备制造模式所取代。

1.2.9 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的接口设计属性

在基于生态环境保护原则的绿色注塑机的接口设计中充分考虑各相关方法与技术更新、持续进化的可能性，并采用弹性的、对未来发展变化具有动态适应性的策略，在设计中为后续技术系统的升级换代和新型设施的添加应用留有操作接口和载体，并能保障新系统与原有设施的协同运行。也可称作弹性原则、适应性原则等。

1.3 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的设计模式属性

并行工程设计是基于生态环境保护原则的绿色注塑机的设计模式。长期以来的传统的新产品设计模式是按照创意来源-方案遴选-概念与产品测试-试产-正式投放市场的各个阶段呈顺序或串行方式进行，这种开发模式的缺陷是设计阶段无法预见后续制造及使用过程中可能出现的问题。并行工程设计是对设备及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、相互渗透、一体化设计的一种全套绿色技术方案的工作模式。并行工程的设计模式下设计人员从一开始就考虑到产品全生命周期（从概念形成到产品报废）内各阶段的因素（如功能、制造、装配、质量、成本、能耗、环保等），并强调各部门的协同工作，综合考虑各相关因素的影响，使后续环节中可能出现的问题在设计的早期阶段就被发现，以避免或减少那些导致方案运行到后期不得不返工的设计错误。运用并行工程进行设备设计不仅能缩短研发周期、减少研发及制造费用，还能充分考虑产品全生命周期内的各项因素，从而提高产品的质量、绿色度，更好地满足顾客需求，增强产品的竞争能力。

1.4 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的数据库

研究和建立 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的设计数据库，例如，材料数据库、制造数据库、LCA数据库及各种知识库，开发绿色产品设计和实施绿色制造的支撑软件，为设计者提供绿色设计依据及研发方向。数据库应包括设备生命周期中与环境、经济、技术、对策等有关的全过程数据，如材料成分、各种材料对环境的影响以及制作、装配、销售、使用过程中所产生的附加物数量对环境的影响，环境评估准所需的各种判断标准、设计经验等。

1.5 基于生态环境保护原则的绿色注塑机的设计评价体系

对产品从设计、制造、包装、运输、报废整个生命周期中每一个环节对环境影响做出评价，并且要在整个生命周期中、集成环境下建立绿色产品的评价体系。

遵循ISO9000系列国际质量标准和ISO1400国际环保标准，全面考虑从原材料提炼、材料加工、部件制造、产品装配、产品包装、产品运输、产品使用、产品废弃后的回收、重用和处理等整个周期中对环境造成的总负荷为最小。其中每一个技术方案的确定都应该要生态环境保护生命周期中、集成环境下建立绿色产品的评价体系，以评估的结果为基础，同时结合企业的产品战略，制定出当前采取的设计方案和未来改进的方向。 （未完待续）