將廢舊塑料回收破碎機熔融造粒制成塑料再生料或經(jīng)高溫催化裂解煉制汽、柴油及油漆、膠粘劑等化工原料是目前廢舊塑料資源再利用的主要途徑，廢舊塑料的破碎是回收利用中必不可少的工序．破碎設(shè)備的選用主要取決于被粉碎物料的種類、形狀以及所需要的粉碎程度，不同材質(zhì)的廢舊塑料應(yīng)采用不同的破碎設(shè)備。
    硬質(zhì)聚氯乙烯、聚苯乙烯、有機玻璃、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚酯樹脂等是一類脆性塑料，一旦受到壓縮力、沖擊力的作用，極易脆裂破碎成小塊，對于這類塑料采用壓縮式或沖擊式破碎設(shè)備即可輕松實現(xiàn)破碎。
    對于在常溫下就具有較高延展性的韌性塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、ABS塑料等薄膜和絲、片狀物，它們受到外界壓縮、折彎、沖擊等力的作用，一般不會開裂，難以破碎，不宜采用脆性塑料所使用的破碎設(shè)備，只適宜采用剪切式破碎設(shè)備．由于破碎過程中摩擦發(fā)熱使塑料粘刀、破碎后因塑料的韌性易堵塞篩孔造成排料不暢等問題，使得這種破碎機在結(jié)構(gòu)上必須采取相應(yīng)的措施來確保破碎工作的穩(wěn)定高效進行。
    筆者針對有較高延展性的韌性塑料膜片的破碎原理和機器結(jié)構(gòu)進行了研究，設(shè)計了一種膜片破碎機，使用效果良好．
1、塑料膜片的特點
    廢舊塑料膜片主要來源于各種包裝膜、農(nóng)用地膜、棚膜、扁絲編織袋、扁絲編織布等．制造薄膜的塑料有聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等，為熱塑性材料，一般薄膜的厚度大約在0.01～0.08 mm左右，有良好的韌性，耐沖擊不易錘擊破碎，必須采用高速剪切的方式才能獲得碎小的片、絲，以方便后續(xù)的回收利用，
    對廢舊塑料膜、絲、片進行破碎加工主要存在以下三個方面問題：①由于塑料薄膜、廢絲體積大質(zhì)量輕，呈大塊、長條和團狀，蓬松纏繞，破碎后每lm3僅重30 kg左右，因此喂入困難，排料也不順暢，影響生產(chǎn)效率；②塑料膜片薄軟，刀片在切割中易發(fā)熱，工作時間稍長即發(fā)生粘刀現(xiàn)象，以致不能連續(xù)工作；③破碎作業(yè)時出料口易產(chǎn)生大量粉塵，造成工作環(huán)境污染，而且廢舊塑料中常帶有泥土、病菌，操作人員在此環(huán)境中工作，對健康很有害．
    要實現(xiàn)塑料膜片的高效和連續(xù)可靠破碎，破碎機必須從原理和結(jié)構(gòu)上采取合理的措施才能達到喂料順、破碎快、排料暢、無粉塵污染的要求．
2、結(jié)構(gòu)及工作原理
2.1總體結(jié)構(gòu)
    為適用廢舊塑料膜片回收加工的特殊要求，筆者研制的破碎機采用由破碎主機和排料吸送除塵系統(tǒng)組合而成機組的構(gòu)造方式。
    破碎主機結(jié)構(gòu)如圖2所示，進料口在主機上方，設(shè)下垂式柔性擋板，防止碎料飛濺，為了安全，進料室設(shè)計較深，避免人手伸入觸及刀輥，轉(zhuǎn)子為臥式多刀轉(zhuǎn)輥式結(jié)構(gòu)，定刀為兩把，固定于機架內(nèi)部，動、定刀均可方便地進行微調(diào)、可重磨，并對動、定刀設(shè)量了水冷卻系統(tǒng)，防止工作中刀片過熱，避免塑料膜粘刀現(xiàn)象．此外在底部出料斗設(shè)置去鐵去石裝置，以利物料的純凈，出料斗側(cè)方有吸料風管用于排料．
    與主機配套設(shè)有吸送料氣力輸送系統(tǒng)，由風機、風管和葉片式旋風分離器及除塵布袋組成，該系統(tǒng)與主機底部出料斗用軟管道相連，起抽風、出料、氣力輸送和料塵分離并卸料的作用．膜片碎料從旋風分離器底部排出，粉塵則被布袋收集．
2.2工作原理
    廢舊塑料膜、絲、片由主機上部進料口手工喂入，經(jīng)寬而深的進料室下落并切向進入粉碎室，粉碎室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的輥子將塑料膜片帶動，在輥子上的動刀與機架上的定刀結(jié)合處高速剪切、撕裂形成碎條塊，細小料從底部開有小圓孔的半圓弧形篩板排出至出料箱，不能穿過篩孔的粗料繼續(xù)在粉碎室進行多次剪切、撕裂，直至完成破碎，出料箱設(shè)有去鐵的永久磁鐵可以吸住碎料中的鐵質(zhì)雜物，而石塊砂子沉落到箱底．出料箱一側(cè)上部為吸風口，碎料由此進入風管經(jīng)風機至專門設(shè)計的旋風分離器卸料，而尾氣進入布袋除塵排空，
    由于氣力吸送系統(tǒng)的作用，進料口、粉碎室和出料室均處于負壓狀態(tài)，有利于順利喂料、碎料過篩、順暢排料和避免碎粉、塵土的外逸擴散，有效改善周圍工作環(huán)境．
3、主要結(jié)構(gòu)方案的確定
3.1進料口和進料室
    進料口設(shè)在粉碎室的上部，用于人工喂料，同時也是風力系統(tǒng)的主要進風口．對于廢舊塑料膜、片、絲狀物，形狀大小差易大，有纏繞，人工喂料比較可行．為了安全，進料口至粉碎室采取較大的高度，避免人手與粉碎轉(zhuǎn)輥的接觸而造成傷害事故．進料室采用大斷面尺寸，有利于進料順暢，另外，進料口設(shè)多塊柔性下垂的擋板，防止粉碎料往外飛濺．
    為了粉碎室的安裝、清理和刀片拆卸調(diào)整，進料室由轉(zhuǎn)軸與機架連接，可以翻轉(zhuǎn)打開．
3.2破碎室結(jié)構(gòu)
    塑料膜、片、絲屬于高延展性的韌性材料，不能采用錘擊的方法破碎，只能采用高速剪切的方式切碎．經(jīng)過對比試驗，本設(shè)計確定了采用多刀轉(zhuǎn)輥結(jié)構(gòu)，如圖3所示．轉(zhuǎn)輥直徑∮360 mm，長度500 mm，動刀片為直刃，刃角42°，長度125mm，共12片．分四段布置刀片，每段圓周均布3片，相鄰兩段刀片錯開30°．定刀設(shè)2片，固定在機架上，動、定刀片均用楔形塊固定在刀座上，便于拆裝刀片重磨．為了調(diào)節(jié)刀刃間隙，動、定刀分別設(shè)有螺釘調(diào)節(jié)刀片伸出量．粉碎室下部設(shè)半圓形底篩，由厚鋼板沖孔制成，孔徑中16 mm，底篩與轉(zhuǎn)輥間隙為9mm。
3.3動刀和定刀的冷卻
    由于塑料膜、片、絲破碎時，刀片高速旋轉(zhuǎn)反復(fù)剪切、撕裂物料，因摩擦而不斷升溫，當溫度達到一定時，就會使塑料膜片熔粘其上，薄膜狀的塑料比其它形狀的塑料遇高溫更容易熔粘，刀刃變鈍，以致不能正常工作．為此在設(shè)計中，對動刀和定刀設(shè)置了循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，對刀片實施降溫，控制升溫過熱，有效避免粘刀現(xiàn)象，使設(shè)備穩(wěn)定工作有了保證，
    動刀和定刀的水冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，定刀座和動刀座均設(shè)有冷卻水通道，由于動刀處于高速旋轉(zhuǎn)中，水道結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，轉(zhuǎn)輥軸設(shè)計為空心結(jié)構(gòu)．轉(zhuǎn)輥動刀座水道由軸右端部進入，通過中心不動的芯管引入至軸左端內(nèi)腔，水流向周圍擴散，吸收動刀傳來的熱量，之后匯集從環(huán)形間隙流至右端水腔，從排水嘴排出．軸右端與水腔內(nèi)壁之間采用機械密封．
    刀片的水冷卻系統(tǒng)流程：外置水箱一循環(huán)水泵一定刀座水道一轉(zhuǎn)輥動刀座水道一外置水箱，水流量3～5m3/h.試驗證明水冷卻系統(tǒng)對動、定刀冷卻效果良好，有效避免了粘刀問題．
3.4出料箱
    出料箱設(shè)在底篩下部，收集破碎的物料，并導(dǎo)入氣力輸送系統(tǒng)．
    廢舊塑料膜、編織袋等物料中往往存在一些鐵絲、鐵釘及泥土、砂石，在破碎前應(yīng)盡量清除，減少對刀片的破壞，但難有合適的機械方法，只能人工清理，不可避免會有部分進入破碎機，所以破碎料中必然會存在一些鐵、石雜物，為了有利于破碎料的后續(xù)加工利用，設(shè)計中我們給出料箱附加了去鐵和去石兩項功能．
    去鐵裝置為抽屜式結(jié)構(gòu)，設(shè)在出料箱上部，內(nèi)裝多個條形永久磁鐵，破碎料從磁鐵間隔通過，鐵質(zhì)雜物即被磁鐵吸住，可定期抽出清除，起到除鐵作用，
    去石裝置即出料箱下部設(shè)一較大空間，氣流夾帶破碎料在其上部流動折向，砂石粒由于重力作用而沉人底部不被氣流帶走，可以定期打開底板排除．
3.5吸送系統(tǒng)
采用氣力吸送系統(tǒng)輸送破碎料，是破碎主機的關(guān)鍵配套設(shè)備，該系統(tǒng)由吸送風管，風機、旋風分離器和除塵布袋組成，
    廢舊塑料膜片、編織袋、廢絲破碎時，由于處理料形狀不規(guī)整，破碎后密度小，Im3僅30 kg左右，出現(xiàn)喂入困難和排料不暢的現(xiàn)象，大大影響了生產(chǎn)率．此外，由于廢舊塑料膜（農(nóng)用地膜、棚膜等）、塑料袋、編織袋等作為待處理的垃圾常常有不少塵土、病菌，破碎時，出料口易產(chǎn)生大量粉塵，使周圍環(huán)境惡化，操作工人極易受病菌感染，危害健康．
    由于采用了氣力吸送除塵系統(tǒng)，在破碎機進料口、主機內(nèi)部及出料口處形成負壓，產(chǎn)生內(nèi)部吸力，處理料容易喂人，破碎料容易穿過篩孔，粉塵不會外逸，從而有效解決了進排料不暢的問題和粉塵污染問題．同時，大量冷空氣從粉碎室流過，對刀片也起到冷卻作用．
    該系統(tǒng)從破碎機排料口吸出破碎物料及灰塵在封閉狀態(tài)下經(jīng)管道輸送到旋風分離器實施料氣分離，尾氣再經(jīng)布袋除塵后排出．取系統(tǒng)風量3 400 rr13/h，風壓1.8 kPa.旋風分離器采用多葉片式芯筒結(jié)構(gòu)，有利于低密度的絲片碎料與空氣的分離，布袋由多個組成布置在分離器之后．在設(shè)備布置中將主機與輔機以墻相隔，以進一步改善主加工車間的工作環(huán)境．
4、主要技術(shù)參數(shù)
    1)破碎能力    ≥450 kg/h
    2)動刀轉(zhuǎn)輥尺寸φ360 mm×500 mm
    3)動刀數(shù)量    12片
    4)定刀數(shù)量    2片
    5)系統(tǒng)風量    3 400 m3/h
    6)裝機容量    21.5 kW
    7)粉塵濃度    ≤10 mg/m3
5、結(jié)論
    對有高延展性的韌性薄膜和絲、片狀塑料采用高速剪切方式破碎是可行而有效的，對刀片冷卻是確保破碎工作穩(wěn)定進行所必需，設(shè)計的定刀、動刀的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，可實現(xiàn)對刀片的冷卻降溫，避免了塑料膜的剪切摩擦升溫而粘刀的問題．作為配套，采用氣流吸送系統(tǒng)，使進料口、破碎室和出料口處于負壓狀態(tài)，產(chǎn)生內(nèi)部吸力，處理料容易喂入，破碎料容易穿過篩孔，粉塵不會外逸，可有效解決了進排料不暢和粉塵污染問題，同時，大量冷空氣從粉碎室流過，對刀片也起到冷卻作用。


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