机电产品包装低碳化设计与应用技术探讨

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[摘 要]随着生态理念和环境保护理念的深入推进，有关产品包装低碳化设计理念受到了越来越多行业的关注。尤其是机电产品，作为一种高耗能产业，做好低碳化发展是至关重要的。本文主要从四个方面分析了机电产品包装低碳化的设计和应用技术，并在低碳化的产品设计概念上以变压器为例进行深入探讨。

[关键词]机电产品包装；低碳化；应用技术

中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0258-01

引言

机电产品包装是一种保护产品、方便流通、提高产品附加值、提高销售成果的主要方法，是确保产品能安全运行和生产的一道有效供需，对机电企业的经济效益和社会形象有直接影响。以木材消耗为例，机电产品包装的木材消耗量是巨大的，因此，实现机电产品包装的低碳化设计和应用，对缓解我国严峻的木材供需矛盾，缓解人类和大自然的矛盾是有重要意义的。

1 机电产品包装低碳化发展的可行性应用技术

1.1 严格遵循低碳化设计原则

严格遵循低碳化的设计原则，更好的对包装材料制造和低碳化加工技术的应用分析，能很好的节约包装的木材，保护生态环境，达到低碳化发展的目标。机电产品包装的低碳化设计需要遵循的原则有重复利用、减量化和再循环三个。重复利用原则上，要注重对木材材料加工工艺的开发，目的是为了增强新型木材材料的综合机械性能，提高包装代木材的使用周期，逐渐避免使用包装一次性用品。同时，要充分利用好在运输过程中的太阳能、风能等自然资源，实现包装箱内湿度和温度的自动调节功能[1]。减量化原则上，要以节约化生产加工技术为主，实现高性价比。要不断开发新型结构、优化通过结构和组合类型的包装材料，已达到减小木材使用量的目的。再循环原则上，以机电产品包装的标准化为切入点，基于国内的相关制度规范，结合包装材料的组合化技术来更好的优化包装材料，实现木材使用的便捷性和方便对包装材料的回收再利用。

1.2 科学使用机电产品包装材料的绿色制造技术

首先，原料上要以人工林间伐材、速生小径材等为主，将实木锯材用新型的结构材料替代，如大片的刨花层积材。包装箱的围板制造时，使用高性能的定向刨花材取代胶合板，因其木材利用率是胶合板的30倍之多。可以使用人工林间伐材来制作大片的刨花层积材，因其木材利用率是传统的实木锯材的80倍[2]。其次，使用速生树种木材制作包装结构材的一些主要技术，如3-5mm厚单板均匀旋切技术、小径级木材高出材率旋切技术、高强度单板层积材热压技术、增强竹片在板胚结构中的合理配置技术等。再次，使用农作物秸秆制造包装箱用材的一些重要技术，如农作物秸秆的新型胶黏剂技术、农作物秸秆的存储技术等。最后，要循环使用废弃木材的一些重要技术，如废弃木材的清洁技术、废旧家具的破碎技术等。

1.3 借鉴国外先进技术经验，避免过度包装

日韩等国家极为注重包装制品优化设计，我国机电企业层积材结构件的实际使用承载量只有这些国家的三分之一，存在严重的过度包装问题。如820x290x350mm的包装箱，日本的可承重视60吨，我国只有20吨。这就需要积极借鉴其他国家的先进技术经验的，如要按照广义振动有限元法来实现在强度、重心位置等信息系统的可靠建模路径，建立良好的表决系统参数化模型。要积极分析一些通用包装制造材料的性能，加大对结构工程化的研究。如包装制品结构和结构件、不同伐木材料的力学性能、结构连接件等方面的力学性能，以此来给我国机电产品包装低碳化设计和结构的优化提供科学合理的理论依据和实践经验。此外，国家及相关单位要建立健全的机电产品包装低碳化标准化相关政策法规，以更好的保障我国机电产业的生态、可持续发展。

2 案例分析

变压器作为一种高耗能的机电产品，有极强的生命周期，一般而言，其生命周期的能耗成本是产品自身价值的22倍还多，这也是变压器的一大特点。变压器有很多种类，一般由热交换装置、器身、分接开关、出线端子、油保护装置、检测和安全装置、现场油处理等部分组成。而每一个装置又能分为其他各个零件，如油保护装置可以分为净油器、呼吸器、膨胀器等[3]。可见在变压器中，每种不同类型所采用的尺寸、材料都是由差异的，而这种不同结构实现的同一功能却能产生不同碳足迹的是体现了低碳化设计理念的。变压器的能耗成本时高于产品成本的，但仍然致力于解决产品的能耗问题，文章以变压器的核心组成铁心为例进行说明，铁心低碳设计的结构模型见图。

由上图可见，铁心由下至上的层次结构都是在经由相邻层次之间的关系来完成的，材料数据库提供了碳排放因子，新型材料也可以跟踪监测路劲把结果更新和发送到数据库。碳排放因子和材料也是相对应的直属关系，碳足迹和结构的关联建立是通过几何尺寸和材料属性完成的，而结构和功能的吻合度计算是采用FSD模型进行的，最终完成了整个低碳设计。变压器铁心的具体FSD模型见图2。

利用产品的碳足迹来计算出每个结构形式的碳足迹矩阵，与每个结构除刚度等功能外的价值体现出等级矩阵，与相同类型的系列产品结构参数值进行对比后，确定了一个产品功能的低碳结构。该计算模型是能在整个变压器的低碳设计中被广泛应用的，同时，同款产品的变型分析和对比也能很好的体现低碳化设计的创新。

3 结语

总之，在全球经济生态化发展的前提下，机电产品包装已经成为我国低碳化发展的重点产业。这不仅关系这机电产品的生态可持续发展，还对我国的经济发展有重要影响。除了要严格遵循机电产品包装低碳化设计的几个重要原则外，我国还应该积极吸收发达国家的一些有效经验，并结合自身的发展情况，探索和研发出更为科学的低碳技术。

参考文献

[1]苏世伟，聂影，杨红强.关于机电产品包装节材代木发展的思考[J].林业经济，2011，23（11）：14-15.

[2]何玲莉，聂影，苏世伟.机电产品包装节材代木科技成果转化探讨[J].木材加工机械，2012，30（01）：25-26.

[3]苏世伟，陈安，杨红强.机电产品包装低碳化设计与应用技术[J].包装世界，2012，18（05）：43-44.