Введение: Куски пластика и пленки попадают в один и тот же поток отходов, но оказывают противоположное влияние на давление подачи, нагрузку на ротор и разгрузку сита.
Линия по переработке отходов промышленного пластика редко сталкивается с одним чистым материалом. В утреннюю смену могут поступать толстые формованные куски, во вторую — тонкая сельскохозяйственная пленка, а в смешанном виде — тканые мешки. Измельчитель должен постоянно перемалывать весь материал, и машина редко испытывает трудности из-за того, что пластик «слишком твердый» — трудности возникают из-за того, что пластик обладает широким диапазоном свойств, и эти различия проявляются именно там, где одноосевой измельчитель наиболее чувствителен: в загрузочном отверстии, вдоль ротора и на сите, определяющем, что выходит из камеры. Данные Агентства по охране окружающей среды США показывают, что пластик остается одной из крупнейших и наиболее часто захораниваемых категорий материалов, поэтому механическая предварительная обработка продолжает привлекать внимание в сфере переработки. Понимание того, как прочность, плотность и склонность к сворачиванию влияют на работу машины, делает установку для измельчения пластика предсказуемой, а не реактивной.
Почему пластиковые комки и пленки ведут себя по-разному внутри одноосного шредера?
Первое отличие — прочность. Большая часть термопластичных отходов — бочки из ПЭВП, ящики из ПП, куски ПЭТ-преформ — не раскалывается так, как стекло или хрупкий минерал. Полимерные цепи растягиваются и поглощают энергию, прежде чем разделиться, поэтому режущий наконечник должен проникать в материал и срезать его, а не разламывать. Именно это срезание и отражает нагрузку на ротор. Плотный кусок сопротивляется лезвию до тех пор, пока не накопится достаточный крутящий момент, чтобы протолкнуть его, а затем нагрузка снова падает, как только кусок поддается. Такая прерывистая схема подачи является нормальной для кусковой подачи, и именно поэтому для толстого пластикового блока требуется достаточная мощность привода и вращающаяся масса, чтобы ротор продолжал движение при каждом разрезе. Второе и третье отличия — насыпная плотность и склонность к обматыванию, и они взаимосвязаны. Пленка и тканые мешки в основном состоят из воздуха по объему; тюк пленки из ПЭНП может весить лишь малую часть от аналогичного по размеру куска того же полимера, поэтому измельчитель, рассчитанный по массе, может заполнить свою режущую камеру задолго до достижения номинальной производительности. Система подачи перемещает объем, а не вес. Тканые волокна и пленка также образуют длинные непрерывные нити, которые могут скользить вдоль вала ротора между режущими элементами, вместо того чтобы разрезаться, и это трение генерирует тепло и создает сопротивление. Полностью исключить обмотку невозможно — в любом измельчителе, обрабатывающем пленку, часть материала будет следовать за валом, — но баланс между разрезанием и скольжением в значительной степени зависит от давления подачи и скорости вращения ротора.
Как давление подачи и режущее действие ротора влияют на обработку твердых пластмасс
Давление подачи и скорость вращения ротора — это два рычага, которые оператор регулирует при изменении материала. Давление подачи определяет скорость подачи материала к ротору; скорость вращения ротора определяет количество проходов резки в минуту и крутящий момент, передаваемый каждым проходом. Если подавать слишком мало материала, ротор будет вращаться против воздуха; если слишком много, камера заполнится материалом настолько, что лезвие не сможет измельчать его достаточно быстро. Правильная настройка обеспечивает стабильную нагрузку на ротор, не допуская его остановки. Мощный одновальный измельчитель, предназначенный для пластиковых отходов, обычно сочетает в себе внутренний гидравлический цилиндр, частотно-регулируемый привод и ограничитель крутящего момента для поддержания баланса в пределах рабочего диапазона.
1. Для плотных пластиковых комков необходимы стабильное давление подачи и крутящий момент.
Толстостенный кусок материала ведет себя как твердый объект до тех пор, пока лезвие не выиграет резку, а для этого требуется крутящий момент, а не скорость. В случае частотно-регулируемого привода это означает работу на низких скоростях — в серии SRD это всего 73 об/мин — где каждый оборот несет большую силу, и режущие кромки врезаются в материал, а не скользят по поверхности. Затем гидравлический цилиндр удерживает кусок материала у ротора, чтобы лезвие не отскакивало от поверхности материала. Здесь важна стабильность давления: кусок, смещающийся в середине резки, теряет оборот, а многократные отскоки сокращают срок службы лезвия. Подача плотных кусков равномерным потоком, а не одним большим количеством материала, предотвращает столкновение ротора со стенкой материала, которую он не может разрезать за один проход.
2. Для тонких пленок и тканых мешков необходим контролируемый ритм резки.
Пленка и тканые мешки лучше реагируют на более быстрый и легкий ритм резки. Более высокая скорость вращения ротора означает больше проходов ножниц по неподвижным контрножам в минуту, поэтому каждая нить получает больше возможностей для резки, прежде чем она сможет свернуться и намотаться. Работа на максимальной скорости — серия SRD достигает 347 об/мин — увеличивает частоту резки без изменения геометрии ножей. В этом случае давление подачи должно быть плавным и непрерывным. Переполнение камеры дает пленке время свернуться и намотаться; слишком медленная подача приводит к тому, что ротор работает с пустым запасом и расходует энергию. Постоянное, умеренное усилие обеспечивает лезвиям многократные проходы по одной и той же нити. Даже при таком ритме некоторое наматывание на вал является нормальным явлением при обработке пленки, и операторы обычно проверяют камеру во время смены.
Что говорят размеры сита и параметры выгрузки о результатах измельчения пластика?
Сито является последним контрольным пунктом и определяет как размер частиц на выходе, так и объем работы, выполняемой ротором над каждой частицей. Материал остается в режущей камере до тех пор, пока не станет достаточно мелким, чтобы пройти через отверстия; меньшее отверстие означает больше разрезов на одну частицу, больше мелких частиц, больше тепла и меньшую эффективную производительность. Большее отверстие высвобождает частицы раньше, что повышает производительность, но приводит к более крупному выходу. Серия SRD охватывает сита с отверстиями от 40 до 100 мм, и выбор обычно зависит от последующего процесса, а не от самого измельчителя: гранулятор или линия промывки требуют более плотного продукта, в то время как этап измельчения перед прессом часто может принять более крупное сито. Комки и пленки взаимодействуют с ситом по-разному. Срезанный комок, как правило, образует блочные, крупные частицы, которые чисто проходят через отверстие среднего размера. Пленки и тканые мешки выходят плоскими и волокнистыми, и если их не разрезать достаточно мелко, они могут застревать на сите, цепляться за ротор или проходить через него только после нескольких дополнительных проходов. Это одна из причин, почему линии для производства пленки часто используют меньшее отверстие, чем линии для производства кускового пластика, даже несмотря на то, что материал легче. Поэтому сравнение «тонн в час» между двумя потоками пластика на одной и той же машине вводит в заблуждение. Компания SOYU указывает максимальную проектную производительность 30 т/ч для серии SRD, и эта цифра предполагает благоприятные условия для материала; реальная производительность при производстве пластика сильно зависит от плотности, влажности, прочности и выбора сита. Что касается металлов, то та же платформа рассчитана только на легкий алюминий и UBC — тяжелые черные металлы и блоки цилиндров двигателей выходят за рамки ее проектных возможностей.
Заключение
Для измельчения пластиковых отходов и пленок от одной и той же машины требуются противоположные параметры, и управление становится понятным только после того, как это станет ясно. Для твердых отходов необходимы крутящий момент, стабильное давление подачи и достаточно низкая скорость вращения ротора, чтобы лезвия могли эффективно резать. Для пленок и тканых мешков требуется частота резки, более легкое непрерывное усилие и достаточно высокая скорость вращения ротора, чтобы разрезать волокна до того, как они намотаются. Размер ячейки сита определяет размер частиц, выходящих из камеры, и то, какая часть работы ротора становится полезной. На одноосном измельчителе, предназначенном для пластиковых отходов — например, на серии SRD от SOYU, оснащенной внутренним гидравлическим поршнем, частотным преобразователем в диапазоне 73–347 об/мин и ситами 40–100 мм — оператор регулирует эти три параметра при изменении материала. Любой желающий может ознакомиться с опубликованными техническими характеристиками, изучив информацию о серии SRD напрямую.
Часто задаваемые вопросы
В: Как одновальные шредеры уменьшают количество упаковочного материала при обработке полиэтиленовой пленки?
А: Они уменьшают это за счет резки, а не протягивания. Более высокая скорость вращения ротора создает больше проходов ножниц по неподвижным контрножам в минуту, поэтому пленочная нить обрезается раньше и у нее меньше времени, чтобы согнуться и намотаться на вал. Контролируемое, умеренное давление подачи предотвращает плотное заполнение камеры, а сито среднего размера способствует выходу материала, как только он станет достаточно мелким. Наматывание нельзя полностью исключить — любая машина, обрабатывающая тонкую пленку, будет наблюдать, как часть материала следует за валом, — но стабильный ритм резки ограничивает количество материала, находящегося в камере достаточно долго для намотки.
В: Какой размер сита используется для измельчения пластиковых комков по сравнению с ткаными мешками?
A: Линии для производства комков часто используют сита среднего размера, поскольку измельченные комки выходят в виде блоков и легко проваливаются. Линии для производства пленок и тканых мешков обычно стремятся к ситам с меньшим размером ячейки, поскольку плоские, волокнистые куски необходимо разрезать на более мелкие части, прежде чем они пройдут без проблем. Серия SRD охватывает сита с размером ячейки от 40 до 100 мм, и выбор обычно определяется последующим технологическим процессом — гранулятор или линия промывки требуют более мелкого помола, в то время как этап более грубого измельчения может использовать сита с большим размером ячейки.
В: Может ли один промышленный одновальный шредер перерабатывать как куски пластика, так и тонкие пленки?
A: Да, с оговоркой относительно настроек. Частотно-регулируемый привод позволяет одной и той же машине работать на низкой скорости и высоком крутящем моменте для плотных комков, а затем переключаться на более высокую скорость для пленки и тканых мешков, при этом сито можно менять при изменении материала. Серия SRD предназначена для обработки пластиковых комков, пленок и тканых мешков, хотя производительность не будет оставаться постоянной для этих потоков. Плотность, влажность и прочность влияют на реальную производительность, и указанная производительность в 30 т/ч является расчетным максимумом, а не фиксированным числом.
Источники / Ссылки
Пластмассы: данные по конкретным материалам | Агентство по охране окружающей среды США
Схема CPC - B02C ДРОБЛЕНИЕ, ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ИЛИ РАЗРУШЕНИЕ В ЦЕЛОМ; ПОМОЛОТЬ ЗЕРНО
Примеры из практики
Одновальный измельчитель для тяжелых условий эксплуатации серии SRD
