关于实现牙刷多元利用的工艺改进设计.doc

关于实现牙刷多元利用的工艺改进设计以四川省绵阳市部分地区为例作者：刘大川、李秀兵、赵家勇、赵玉珠、邱忠良、祝涛、吴小龙指导老师：吴栋（西南科技大学制造学院、信息学院、国防学院、外语学院、材料学院 国防学院）摘要: 如今，牙刷已经走进千家万户，消费者对于牙刷的需求量数不胜数，各种品牌的牙刷更是参差不齐，在牙刷业飞速发展得今天，一系列的资源浪费和能耗升高问题也摆在了我们面前。本设计拟采取相应措施来改善其生产和回收现状，提高资源利用率，从而实现节能减排。该新型牙刷的设计灵感来源于实际生活，就当今社会酒店来说，一次性牙刷使用量巨大，废弃率高。据不完全统计，我国旅客每年要消耗一次性牙刷3.8亿支,即每年产生废旧单色聚苯乙烯1800吨,生产这些一次性牙刷需要7600万元，回收这些单色聚苯乙烯需要1000万元。这样，我们每年就要为这些一次性牙刷耗费8600万元，再联想到中国13亿人口，每人每年换四支牙刷，每年就要换掉52亿支牙刷，由此造成了巨大的资源浪费，以及环保压力。减少或杜绝这种资源浪费已经是迫在眉睫，针对这一问题，结合牙刷的结构和功能特点，我们尝试将传统牙刷做成组合式，对卫生条件要求较高的部分（刷头）作为可替换部分，刷柄作为消毒可循环利用部分。这样一来在生产环节就节约了大部分材料，降低了成本。该设计的关键部分不单是实现刷柄的重复利用，通过大量更换的牙刷头，组装成马桶刷等生活中必不可少的清洁装备，实现牙刷的多元利用。把这种思想传递下去，为节能减排在全球的发展奉献出一点微薄之力。1 研究背景及意义1.1研究背景随着社会的发展，以及人口量急剧上升的严峻形势下，消费者对牙刷的需求量也在逐渐趋于多样化，精美化，据不完全统计，我国服务业每年要消耗一次性牙刷3.8亿支,即每年产生废旧单色聚苯乙烯1800吨,生产这些。这样，我们每年就一次性牙刷需要7600万元，回收这些单色聚苯乙烯需要1000万元要为这些一次性牙刷耗费8600万元，再联想到中国13亿人口，每人每年大约更换4支牙刷，每年就要换掉52亿支牙刷，造成巨大的资源浪费。由此可见，牙刷的多元利用的工艺势在必行。1.2 研究意义随着我国经济建设的飞速发展，人民生活水平的不断提高，环境意识普遍增强，节能减排的环保理念深入人心。特别是党的“十八大”召开，提出了“五个城市”理念，其中，生态城市尤为重要。本产品综合可更换牙刷头的优点，将废弃牙刷头整合成大型、中型、小型毛刷，将废弃的刷柄做成梳子、刮胡刀等日常用品的手柄，真正做到了对废弃刷头、刷柄的二次利用，减少了巨大的资源浪费，产生经济效益，使节能减排深入人心，并对国家 “十二五”提出的建立资源节约型、环境友好型社会产生一定的影响，应用前景十分广阔。2 设计方案2.1 设计思路当代社会是一个人口流动型社会，出差，旅游等出行活动直接促进了服务行业的快速发展。但是在酒店等服务型行业gdp迅速增长的同时，一系列的资源浪费和能耗升高问题也摆在了我们面前。一次性牙刷是酒店“六小件”的典型，其巨大的浪费尤为严重，本设计拟采取相应措施来改善其生产和回收现状，提高资源利用率，从而实现节能减排。减少这种资源浪费已经是迫在眉睫，针对这一问题，结合牙刷的结构和功能特点，我们尝试将一次性牙刷做成组合式，对卫生条件要求较高的部分（刷头）作为可替换部分，刷柄作为消毒可循环利用部分。这样一来在生产环节就节约了大部分材料，降低了成本。该设计的关键部分不单是实现刷柄的重复利用，而是通过宾馆配套服务将更换量巨大的刷头进行再利用。实现被替换刷头在卫生指标要求相对较低的场合的二次使用，节约了替代品的生产成本。2.2 设计原理（1）毛刷部分约占整体1/6-1/5，手柄部分约占整体4/5-5/6，即废弃部分约16.7%-20.0%，第一次重复利用约80.0%-83.3%。综合单次资源利用率，重复利用率超过90%，远远超越现有的0%的指标。社会效益明显，很大程度上真正实现资源节约。（2）牙刷满足正常使用要求。（3）转换的产品有实际应用效果。图一如图一为设计的可更换刷头的牙刷及数据图二如图二为组装废弃牙刷模板各部件及数据图三如图三为组装废弃刷头后的毛刷及数据本设计软件包括proe三维绘图和solidworks，制作模板仪器是3d打印机批量生产需要使用的设计软件包括proe/solidworks三维建模和autocad以及开模具的软件，制作产品需要的仪器是注塑机、机械加工仪器、数控加工机床和数控线切割等等2.3设计应用2.3.1服务行业的应用酒店及宾馆等服务型行业每天会产生大量的废弃一次性牙刷，造成巨大的资源浪费，因此，本产品针对一次性牙刷做了多元利用的工艺改进，把传统的一次性牙刷改装成可更换牙刷头和刷柄组合的形式，刷柄消毒后可以继续当刷柄，也可以作为刮胡刀、梳子等日常用品的手柄；废弃牙刷头可填充毛刷模板，用作鞋刷、地板刷、马桶刷等日常用品的刷毛。除了供应服务型行业使用之外，还可以进行二次低价组装后的售卖，充分体现其二次利用的价值。2.3.2 家庭生活的应用专家建议，至少要1-3个月更换一次牙刷，如果按照每人每月换一支牙刷，一个三口之家两个月可以更换9次牙刷头和1次大毛刷，一年可以节省54支牙刷柄和6个大毛刷（注：大毛刷可用于耍鞋，刷地板等），或者18个小毛刷（注：小毛刷只能用于刷鞋）据不完整调查，中国大约有4亿户家庭。3 效益分析3.1 经济效益牙刷的二次利用带来的经济效益是不可估量的。仅拿宾馆的牙刷来计算，每年就有3.6亿支废弃牙刷，一个毛刷需要12个刷头，可以做0.3亿个毛刷，市场上的毛刷价值大约10块，二次利用的牙刷价值可高达5块，0.3亿个毛刷价值就是1.5亿元，除去生产和回收牙刷的8600万元，可以产生了7400万元的纯利润。如果把全国五十多亿的牙刷回收利用，其效果可想而知。牙刷柄可以用来做刮胡刀、梳子等日常用品的手柄，同样能产生巨大的经济效益。3.2 环保效益废弃牙刷中，我国服务业每年要消耗一次性牙刷3.8亿支,除了酒店、宾馆等服务型行业有定时收购，生活中的废弃牙刷完全是随意丢弃，由此计算，每年产生的50多亿个废弃牙刷，所产生的大量废弃不可降解聚苯乙烯，造成极大的白色污染。如果使用我们的新型牙刷，仅服务行业每年就能节省废旧单色聚苯乙烯1800吨,真正符合国家“十二五”的节能减排政策。3.3 生态效益由于聚苯乙烯不可降解，废弃牙刷一旦流入到自然界，不仅污染环境，而且对动植物的影响也很大。它们会污染大量的土地，而处理这些已经丢弃到土地里的废弃牙刷，需要花费大量的人力物力；并且对植物的生长也是不利的；如果被动物误食，也会影响动物的生存。因此，对于废弃牙刷对整个食物链的影响是巨大的，牙刷的回收和利用势在必行。3.4 社会效益在中国，节能减排的政策并没有深入人心，服务性行业把牙刷头进行二次利用做成毛刷、马桶刷等各种刷子使用的同时，也可以进行售卖。在社会上能唤起大众对环保的意识，大家在购买毛刷等生活用品的同时，也为环境和社会做出一点贡献，使节能减排深入人心，产生的社会效益是不可估量的。4 创新点分析（1）充分实现牙刷的再利用市场上虽然已经出现了可更换牙刷头的牙刷，本产品在保持刷头可替换的同时，又充分发掘废弃刷头以及废弃刷柄的优点，配套制出毛刷的模板，实现了废弃刷头的再利用。（2）让“可再利用的材料充分发挥其优点”的思想传承下去。目前节能减排的理念只是国家提倡，企业贯彻，并没有全面地向群众