废旧塑料的粉碎研究
2020-03-01 19:44:40 来源：范文大全收藏下载本文
废旧塑料的粉碎研究
马正先
（辽宁工程技术大学，辽宁阜新123000 ) 摘要：阐述了废旧塑料粉碎再利用所具有的目的和意义；对塑料的基本特性和塑料粉碎的断裂机理及力学行为进行了理论研究；简要介绍了几种典型粉碎设备的结构、原理、特点、应用及粉碎设备的选择原则。希望能对塑料粉碎的研究起到一定的积极作用。
关健词：塑料；粉碎；粒度；粉碎设备；机理 中图分类号：TQ324 文献标识码：人
1 塑料粉碎的目的与意义
随着塑料获得更广泛的应用，废旧塑料制品或塑料垃圾也大大地增长起来，对环境的污染日趋严重。比如：废弃的农地膜散于土壤中，造成土质恶化；抛入海洋中的废塑料污染海洋，毒害海洋生物等等。废旧塑料造成的污染间题已成为全球性问题，它破坏了人类生存的环境。 废旧塑料的主要来源有： ( 1 ）树脂生产厂一一树脂生产过程中产生的废品和附产物，如反应釜中形成的附壁料、无规聚丙稀等等； ( 2 ）塑料成型加工厂一一塑料成型加工中产生的废品及边角料，如料把、飞边等等； ( 3 ）社会上的废弃塑料一一这部分塑料来自工业、农业、商业、家庭等各个领域使用过的废弃物，如废弃的农膜、包装膜、包装用瓶、汽车配件等等。
废弃塑料不仅污染环境，也是对资源的浪费。使用过一次的塑料中，大部分仍具有很高的利用价值。将具有很高价值的塑料仍掉，就不单纯是污染环境的问题了。废旧塑料要作为一种能源来开发利用。
综上所述，废弃塑料的回收利用价值是显而易见的。目前．废弃塑料的回收处理方法主要有：
( l ）掩埋或往海里倾倒，此法虽简单，但容易造成二次污染； ( 2 ）焚烧处理，塑料焚烧时能释放出大量的热量，如聚乙烯和聚苯乙烯的热值为46 000 日／翰，聚抓乙烯的热值为18 8 叨盯／kg ，通过焚烧可以利用热能，同时减少废弃物的体积。但在焚烧时会产生出许多有害气体，如Pvc 燃烧时会产生氯化氢、氰和Nox 等有害气体，而且灰分中残留重金属，因此它不是一种任何条件下都适合的处理方法；
( 3 ）热分解处理，该方法是将废旧塑料加热分解成油或气，或作为能源使用，或再用化工方法加以分离成石油化工产品加以利用； ( 4 ）熔融再生处理．该方法是将废弃塑料进行分选、破碎、清洗，经熔融塑化加工成塑料制品。对于上述废旧塑料来源的前两种废料，可以利用此法生产出质量较好的各种制品。但对于来自社会上使用过的废旧塑料分选清洗较麻烦，所需费用较高，一般用于制作粗低档产品；
( 5 ）复合再生利用，该方法是将废旧塑料．如PS 发泡制品、PU 泡沫等破碎成一定粒度的碎块，然后与溶剂、胶粘剂等混合，制作轻型板及衬垫等。 在上述回收处理方法中，可避免污染或便于再生利用的 后三种方法中，都需要进行废旧塑料的粉碎加工。如聚乙烯、聚丙稀、聚抓乙烯废弃塑料的熔融再生工艺过程中，由于废旧塑料制品形状繁多，大小不一，必须先经粉碎成一定粒度，然后方可配料造粒，这样也便于清洗；热分解工艺过程中，也必须进行破碎，以便将其送入分解器分解。农膜的回收利用中也是一样，粉碎可使废旧农膜首先切成适当大小的碎片，然后方可进行洗涤、脱水干操等工艺过程。废旧聚苯乙烯发泡塑料、聚脂塑料等的回收利用技术中都离不开粉碎作业。因此，对于热塑性塑料，塑料的粉碎是塑料回收利用技术中必不可少的一道工序；对于热固性塑料也是一样，热固性物料经粉碎成为细粉后，可用作其它塑料的填充材料。经过粉碎的大多数废旧塑料都可避免二次污染，并可变废为宝，造福人类。2 塑料的基本特性
材料的基本力学性能是反映材料在外力作用下变形、流动和破坏行为的性能。通常研究和表征这种性能，总是利用下述两种参量： ( 1 ）反映材料变形的量，常用刚度（模量）或由模量决定的柔度、泊松比表示。 ( 2 ）反映材料破坏过程的量，常用强度，其中包括材料破坏时的力和能量来表示。然而，应力一应变曲线是综合反映材料的模量和强度这些性能的，因而应力一应变行为是材料的最重要最基本的机械力学行为。
Q 此weU 与Non 曾将各种高聚物的应力一应变曲线分成五大类（如图l 所示）: ( l ）软而硬：这类材料具有低的模量，低的抗张强度和仅为中等的断裂伸长。它们是柔软高聚物凝胶和“干酪状”材料的表征，在塑料中无多大意义（如图1 ( a ) ）。( 2 ）硬而脆：这类材料具有高的模量和相当大的抗张强度，但是它们在小的伸长下就会断裂（2 ％以下），而无任何屈服点。普通有机玻璃、聚苯乙烯和酚醛、脉醛、三聚氰氨甲醛等热固性模塑料属于这一类（如图1 ( b ) ）。( 3 ）硬而强：这类材料具有高模量，高的抗张强度，断裂时的伸长为2 ％一5 ％。通常从这些材料的应力一应变曲线来看，似乎在接近屈服点处发生断裂。共混PS ，某些配方的硬PvC 塑料，芳香尼龙及不熔性聚酞亚胺等多数的刚硬而耐高温塑料，大部分的长玻璃纤热固性塑料都属于这一类（如图1 ( c ) ）。 ( 4 ）软而韧：这类材料的特征是弹性模量低，屈服点或平台区低，伸长很大（25 ％一100 % ) ，断裂强度较高。橡胶、四氟塑料、高压PE 以及高增塑的PvC 塑料等属于此类（如图1
· 收稿日期：2006 一06 一28 作者简介：马正先（1962 一），男，别教授。
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增刊
马正先等：废旧塑料的粉碎研究
( d ) ）。 ( 5 ）强硬而韧：这类高聚物很多，像ABS、硬PvC 塑料、尼龙、聚甲醛、PC 塑料、可熔性聚酞亚胺、纤维素塑料等等均属此类。它们具有很高的弹性模量和屈服点，高的抗张强度和较大的伸长率（百分之几＋到百分之JL 百）（如图l ( e ) ）。 只侧
图1 塑料应力一应变曲线的类型
以上划分是粗略的，有些材料由于组织结构不同，其应力一应变曲线的变化范围很大，既可归属这一类又可归属那一类。影响材料的应力一应变行为的因素很多，故塑料在不同条件下的应力一应变行为变化很大。它随温度、热历史、环境条件和作用时间的不同，将发生很大的变化。 塑料聚合物的机械性能随温度变化很大，有关资料表明：PPO 塑料、聚矾和PC 塑料热机械性能较好；聚芳矾、可焊性聚酞亚胺、聚酞胺一亚胺、聚对经基苯甲酸脂和芳香尼龙等具有优良，的高温机械性能；而不熔性PI、PBI 和聚苯等耐高温塑料质地较脆。值得注意的是，尼龙6、尼龙“、硬PvC、PP 和氯化聚醚等塑料在常温时是韧性的，而在低温时则呈脆性。在设计粉碎设备、选择粉碎方式时应充分考虑材料本身的这一特性，注意粉碎的操作条件和操作环境。如低温粉碎机的设计就是利用了材料在低温时所表现出的脆性，使得塑料的易碎性提高。 3 粉碎机理的研究
塑料的粉碎过程是塑料断裂的概率过程。如何使得塑料聚合物变得容易粉碎，必须考虑其断裂的有关特性，以及影响材料断裂的各种因素。如施力的方式、类型、速率的大小、环境的影响等等。
塑料属于枯弹性材料，它既有刚性固体的弹性，又有粘性液体在外力作用下不可逆的流动性。具有粘弹性的高分子材料宏观的破坏，可分为脆性断裂和塑性断裂。峨变断裂是在应力作用下随着时间推延，过度的应变所引起的。材料内不均匀质点和细微裂纹，由于能量积聚使裂纹不断扩展。裂纹的存在，会增加蠕变和应力松弛的速率，是破坏的内在因素。银纹化和裂纹化结果，使应力更集中；使部分分子链滑动或断裂。拉伸蠕变因此比压缩蟠变更大些快些。充填有低相对分子质量聚合物或矿物油的材料，或侵入液体中，所有使裂纹产生和扩展的因素都会加速粘弹性材料的蠕变和应力松弛。粘弹性材料力学性能主要取决于温度和应变速率。温度会影响固态聚合物的断裂形式。在低温时呈脆性断裂的材料，在较高温度下，可观察到屈服颈缩现象，属于塑性断裂；但断裂伸长率不超过10 ％一加％。当温度更高时，会出现较稳定的颈缩和冷拉现象，有高的伸长率。在很高的温度下，聚合物呈高弹态像橡胶一样被延伸。与冲击断裂的瞬时性不同，持久载荷的断裂过程在1 ，以上。总趋势是应变速率加快，会使材料呈“脆性”。粉碎这类材料时，应利用这一特性，如利用高速冲击式粉碎方式来粉碎。
冲击载荷下高聚物的断裂机理是复杂的。冲击强度是评价材料抵抗冲击的能力，或判断材料脆性或韧性的程度。抗
冲击性能是难以准确表征的力学参量之一。因此，对这方面的研究还处于发展阶段。
影响冲击性能的因素很多很复杂。聚合物材料冲击试验的结果表明，影响聚合物材料冲击性能的主要因素有：材料本身的特性和粉碎条件；材料缺陷和应力集中因子；温度；冲击速度等。
脆性断裂是在弹性负载下得到的。裂纹尖上不存在塑性带对塑化能量吸收。塑性断裂材料易于达到屈服点，存在塑性带，有塑性变形和能量储存。要促使脆性断裂需从约束塑性考虑采取措施。
冲击载荷下塑料聚合物的断裂形式大致有颈缩断裂、没有屈服点或弱屈服现象的简单断裂和脆性断裂三种类型。应用粘弹性理论和试验，研究热塑性塑料在低温和高速形变下的脆化、断裂应变和应力、最小断裂吸收能和脆性断裂的临界值，可用来揭示其冲击断裂机理。由高分子量聚甲基丙稀酸甲醋HMW 一PMMA 在蠕变和高速拉伸试验中．可得到下述断裂中的重要的临界特性：( l ）断裂时间tf 《 10 ' 25 时，材料进入了脆化范围，而且断裂伸长率汇集在较小范围。 ( 2 ）存在无屈服点的塑性断裂到脆性断裂的转化条件。( 3 ）二线为可见银纹的临界线。在一定应力作用下的较慢变形时，在较小应变下就能见到银纹。但断裂时间tf 在1 : 以下，没有银纹出现就断裂了。
( 4 ）山n 为线性的粘弹性临界线。在高速变形的脆化范围里，该：lin 值有上升趋势。
韧性和脆性随着加载速率的不同而转变。当加载速率增加时，韧性断裂可以转变为脆性断裂。也就是说裂纹不是沿薄弱（即晶粒边缘）结构发展，而是穿晶而过。这是由于开裂速度很大，在裂纹尖端的温度场使晶粒的屈服强度降低。反之，当加载速率减小时，脆性断裂同样可以转变为韧性断裂。Green 等人已证实：PVC 颗粒在几次冲击后发生脆性断裂，而PET 需要多次冲击发生塑性断裂。冲击式粉碎机与其它粉磨技术相比较，由于它施力迅速，物料变形小且具有较高的应力集中，即高速冲击产生较高的应力和较小的变形，可以粉碎塑料等软质物料。 冲击载荷条件下，聚合物的变形机理有着明显的区别。肠w 石即n 认为：抗拉强度是颗粒断裂的决定性因素。Prashar 则表明：冲击和压缩实际上是相同的施力模式，只是施力速度不同。Kausch 的报告认为：冲击的变形机理是弹性压缩和（或）塑性变形。Green 等人证实：在冲击粉磨条件下，PvC 和PET 发生塑性断裂；并指出了温度对粉碎的影响：冲击粉磨条件下，在0 ℃ 时PVC 显示出脆一塑转换（在较低温度下为脆性模式）；而PET 在0 ℃ 以上时为塑性断裂，但在0 ℃ 时脆性和塑性断裂都会发生。 总之，粘弹性的高分子材料的破坏形式受载荷类型、温度和应变速率等综合影响，须用具体条件下的实验来判别。以上研究主要从断裂力学的角度对粉碎的微观力学机理进行分析，尚未考虑顺粒在疲劳作用下的破坏机理和粉碎后粒间的相互作用，这有待于今后进一步研究。 4 几种典型的塑料粉碎设备
由于废旧塑料制品的形状繁多，规格不一。故必须先经粉碎将其粉碎成一定粒度的粒子，然后方可进行下一步工序@ j99平一2009 ChlnaAcademlcJOurnaj 创〔 ctronlcPu 乙jlshl 刀g 瑟取soAjjrl 动tsrosory 。汰htlP ／加、、cn 胶not
有色矿冶 第22 卷
的作业，如配料造粒、清洗、干燥等。但对于品种众多的塑料聚合物，其力学性能相差很大，断裂机理的不同，导致出现了不同类型的塑料粉碎机械．以适应不同的塑料聚合物材料的粉碎加工。能用于塑料聚合物粉碎的粉碎机型式很多，按粉碎机安置形式分有立式和卧式两种；按粉碎机的主要粉碎机理分有剪切式、冲击式、涡流式、涡轮式等多种形式，按操作方式分有低温操作粉碎机和常温操作粉碎机。下面仅就几种较为典型的粉碎机进行简要介绍。 ( 1 ）剪切式粉碎机
剪切式粉碎机是目前用于加工莫氏硬度3 级左右的半硬的、抗冲击、热敏性物料粉碎的重要设备。根据物料的性质，剪切式粉碎机有常温粉碎和深冷粉碎两种形式。下面是几种典型的剪切式粉碎机。 ( A ) JJ 型剪切式粉碎机
JJ 型剪切式粉碎机主要由内、外齿圈，静、动盘壳，机体，进出料口等几部分所组成。其工作原理是物料从静盘中心的进料管定量地进入机器后，在送料风叶和动盘高速旋转产生的离心力的作用下，经两磨盘之间剧烈的冲击碰撞和剪切，迅速被甩至齿圈的外缘而粉碎，细料经出料斗被排出机外。JJ 型剪切式粉碎机的特点：粉碎室的横截面积相当小，且粉碎齿盘垂直安装，故物料能以最快的速度通过粉碎区加以粉碎，不会造成过粉碎，也不会因此提高粉碎温度；粉碎线速度高，结构紧凑、合理，占地面积小，能耗低；齿盘间隙调整方便，产品细度容易控制；性能可靠，可适应不同的工艺流程，能正压生产，也可负压操作；设备运转平稳，处理量大，操作简便，维修方便。 ( B ）单转子与双转子剪切式粉碎机
单转子剪切式粉碎机与双转子剪切式粉碎机的结构类似，只是转子数目不同，双转子型一般为两转子相向回转，它们都是由刀型转子、主轴、机架、筛孔板、水冷室、进出料口等几部分所组成。物料由进料口喂入粉碎腔后，靠高速回转的刀型转子的回转．使物料受到剪切、冲击、压缩或撕裂等作用力而粉碎，粉碎后的合格粒子经筛孔板卸出由排料口排出机外；未达到粒度要求的物料在粉碎腔内继续受到转子的冲击、剪切等．直至达到产品要求为止。
该粉碎机主要用于软质的废旧塑料制品的粉碎，如聚氯乙烯等。 ( C ) SvM 型强力切碎机
对于大块状的废旧塑料和工程塑脂可以采用SVM 型强力切碎机。SVM 型强力切碎机具有新颖独特的结构，由上部的强力切碎机构和下部的细粉剪切机构所组成。上部的强力切碎机构具有低转速、大扭矩、高击碎力等特点；它同时具有割裂、扯断、切碎、撞击、挤压、杂碎等粉碎机理，使塑料聚合物都能得到粗碎成小块状。下部细碎机构主要具有剪切功能，使上部得到的小块状物料得到细碎，达到细度要求的物料从四周排出。它具有高质量、不堵塞、噪音低、振动小、牢固可靠等优点。它除了能粉碎废旧塑料和工程塑脂外，还可以粉碎其创阵金属固体料、城市垃圾、木材、软管、薄片料等物料。（。）FB 系列塑料破碎机
FB 系列塑料破碎机适用于破碎各种热塑性塑料和橡胶．如塑料异型材、管、棒、丝线、薄膜、废旧橡胶制品等。使用时可调整相应剪切角度，具有节能、高效、低噪声、价廉、刀具寿命长、破碎能力大、产量高、工作性能稳定等特点，特别是对薄
膜、编织袋、丝等的破碎效果尤佳。 ( E ) SFJ 系列塑料粉碎机
SFJ 系列塑料粉碎机主要适用于热塑性塑料、聚乙烯、聚丙稀、聚丁稀、聚氯乙烯、尼龙、聚脂等的常温粉碎，细度为25 一120 目，具有产量高、能耗低运转平稳、噪音小、维修简单、安装方便等特点。 ( 2 ）单辊齿形破碎机
单辊齿形破碎机是用于废旧塑料、橡胶及其它废弃物料的回收再利用时的颗粒加工设备，也是微粉生产线的处理设备；尤其是废旧电缆、电线的再生利用，经过该设备的破碎，使废旧电缆、电线的外部绝缘层及内部金属导电层各自成颗粒状，使绝缘层粉末与金属导电粉末容易得到充分利用。该机具有高效节能、噪音低、运转平稳等特点，动刀和定刀等易损件采用特殊耐磨材料制作，因此运转率高、寿命长。( 3 ）低温粉碎机
低温粉碎机是一种具有九十年代先进水平的微粉生产设备，特别适合加工热塑性、纤维性等热敏性物料，如聚乙烯、橡胶、尼龙等。该机由冷却、输送、粉碎、分离、收集等系统组成，具有工艺流程合理，结构简单，操作、维修方便，运转平稳等优点。
DFJ 系列低温粉碎机与常温粉碎机相比具有以下特点：可以防止被粉碎物料发热而变质、变性等；对几种不同性质组成的复合材料或混合物，可以进行选择性粉碎，最终各自分离成纯净单一的物质；可明显减少粉碎机所需动力，提高生产率和节约能耗；对热敏性物料的可回收次数和回收率大大提高。( 4 ）涡流磨 ( A ) CWM 系列涡流磨
CWM 系列涡流磨具有超声波粉碎和喷射功能，能产生高频振动．能连续工作，并具有同时进行干燥和粉碎的双重功能。它不但粉碎效率高，产品细，还能自动调节细度，适合特殊物料和热敏性物料的粉碎，能加工一般微粉机难于粉碎的韧性、纤维性和含水较多的潮湿物料，解决了常温下对塑料、聚乙烯等有机物料的超细粉碎。
( B ) T 系列涡轮磨
T 系列涡轮磨是由日本某公司制造的特殊细粉碎机械，其旋转体是由许多叶片和叶片侧面连接的隔板形成的多个小室组成，机罩里面装有许多带有沟槽的衬里，转子与衬里之间在保持较大的间隙下进行高速旋转，此时在叶轮片的后面生成主涡流，并在其边缘不断产生断续的高速涡流，从而形成高频振动区。由定量给料装置的给料与在旋转轴的一端安装的风机所吸入的空气一起进入涡流室，在其中一面与空气进行均匀混合，同时沿旋转体的切线方向受到充分加速，然后通过分配装置，均匀地送入旋转体的第一段转子的各个小室，物料被卷人到小室中的搅动区，受到粉碎后再进入第二段。由于这种多段反复粉碎，不仅有单纯的冲击和剪切力的作用，同时，通过无数的超音速涡流所产生的颗粒之间的相互磨碎以及由高频振动产生的压碎等复杂的机理，使物料受到粉碎，然后排出机外。此外，在机器内部，由入口到排出口之间沿轴的方向存在有相当高的气流，在这种气流中浮动的颖粒，被完全分别送入各小室，完成粉碎作业后，给到下一段，从而，在机械设计上不会使粉碎的颗粒保留或接近原状被排出，因此，排出的粉碎产品粒度分布很窄。
该机在与轴中心线成45 ’角的平面上分成上下机壳两部@ j99平一2009 ChlnaAcademlcJOurnaj 创〔 ctronlcPu 乙jlshl 刀g 瑟取soAjjrl 动tsrosory 。汰htlP ／加、、cn 胶not 增刊
马正先等：废旧塑料的粉碎研究 乙烯涂料
｛方便检修、清扫等作业。它在常温下工作，可以粉碎聚聚氯乙烯，环氧树脂、酚醛树脂类等热硬化树脂，树脂类颜料、色素材料，橡胶等。
临）机械冲击式粉碎机
( : ZM 型机械冲击式粉碎机的原理和特点为：
① 将粉碎室和粉磨室两大部分组合为一体，依次完成物料的破碎、粉碎和超细粉碎；
（〕 粉碎室由装有锤头的中速圆盘、定子板所组成．腔体呈扩大型的锥体，可容纳较多的物料滞留。下部中速圆盘的边缘线速度为10 一30 m / s ，装有6 一12 只锤头。块状物料在这里受到中速圆盘端部锤头的冲击而被粉碎，块状物料之间产生弧烈的自磨而成为细粉；
住）粉磨室由装有小锤头的高速圆盘、上定子板组成，高速圆盘边缘锤头的线速度为60 一150 时s 。粉碎室产生的细粉在空气流的携带下，通过上部圆盘和定子板之间的缝隙时，受到强涡流的剪切作用而被粉碎成徽细粉体； ④ 上下两个粉碎圆盘同时固定在主轴上，采用同一电机带动其旋转；
⑤ 分级室直接与粉碎室固连在一起，分级室由离心转子分级机构成，转子的高速旋转在叶片间形成较强离心场，细顺粒由于受到较小的离心力而作为产品排出；粗顺粒被抛向筒壁，沿推形筒璧落回粉碎室再次粉碎。
另外，它还具有处理量大、产品细度无级可调、占地面积小、结构简单、整体性强等特点。经多次试验表明：利用该机粉碎具有高温软化特性的高密度聚乙烯（J 一0 ) ，此材料为白色粉末，密度为0 .92 以c 衬，物料粒度为＋20 目．最大顺粒约5 ～左右，约40 ％大于10 目，0 大部分小于3 mm ，说明它粒度分布较宽，粗细分明。对于给定的物料，在粉碎盘转速为4 000 r / rlin ，分级机转速为300 : / min ，风量为1 000 袱／h 的条件下，粉碎成品粒度为98 ％通过40 目（450 脚），产量为12 kg / h 。无热软化现象发生，电耗约0 .83 姗h ／吨物料。在常温下利毛机械冲击式粉碎机粉碎聚乙烯塑料可以简化系统，降低成本。在相同的条件下，采用CzM 一600 型，装机功率50kw ，相同细度时的产量可达18 。呵h ；采用CzM 一1000 型．装机功率120 kw ，相同细度时的产量可达500 叼ho ( 6 ：微粒粉碎机
v 型微粒粉碎机最初是由法国乌尔特拉芬公司出品，后来日本、德国等国家也有生产。其粉碎机构在冲击式磨机中具有独特的特点：转子是由。组的水平圆盘和b 组的垂直平板所组成。a、b 组分别为弹性体制作，可自由进行徽小的振动，构造成交错状。转子的圆周速度140 耐，以上，另外通过转子与衬里之间的间隙．向轴方向流动气流约达55 时s ，因a、b 两组的振动板产生4 000 一巧00 。次／：的微小振动，在粉碎机内部发生140 分贝以下的可听音和超声波．且在局部发生0 .025 左右大气压的压力差，从而发生音速程度的喷流和涡流，据称这可以引起粉粒之间的相互摩擦而促进粉碎。采用v 一巧微粒粉碎机粉碎聚氛乙烯，产品粒度93 ％通过100 目，处理量为106k 岁h ；粉碎碳酸树脂，产品粒度80 % 通过300 目，产量为300k 以h 。 5 粉碎设备的选择原则
粉碎设备的类型很多，除了上述介绍的几种外，还有球磨 机、气流磨等多种型式的粉碎设备可供选择。选择粉碎设备时，主要应考虑原料的性质、原料的状态、原料的大小、处理能力、粉碎方式等基本条件。 ( 1 ）原料的性质
原料的性质包括可粉碎性、比重等。对于塑料聚合物，与可碎性有关的因索很多，但影响比较大的主要有机械力学特性、热物理特性等。塑料的机械性能变化很大，从柔顺到坚韧、刚脆都有。选择粉碎机时应充分考虑这一特点。( 2 ）原料的状态
原料的状态主要是指湿度和温度。因为塑料大多属于热敏性材料，在选择粉碎设备时，不仅要考虑原料的初始状态，还应考虑粉碎过程中的材料状态的变化。如温度或温升太高时，则应考虑采用低温粉碎或采用常温粉碎进行适当的冷却处理等。例如．苯醛树脂的粉碎是先经过辊式破碎机等粗碎后，通过添加六亚甲荃四胺作业和细粉碎作业而获得产品，苯醛树脂的软化点在90 ℃ 左右，但在小于该温度下如施加压力也会发生溶合现象。另当湿度大时，树脂本身会吸收水分，六亚甲基四胺也有吸水性，因此，必须加以注意。对于粘接剂一类树脂，因其具有溶合性和吸湿性，要求尽可能磨成细粉，通常所用细粉碎设备不宜采用球磨机，而应在调整气流的环境中使用冲击粉碎机、喷雾式磨机和徽粉碎机等。在进行粉碎作业中须注意的是，当长期连续运转时，由于粉碎条件（转速、给料速度、筛孔大小）不同形成的发热，有时可能引起树脂的热胶着；其次，当混入了铁片等异物时．粉碎机的某一部分由于冲击发生火花，会引起粉尘的爆炸。( 3 ）原料和产品粒度的大小
原料尺寸的大小在粗碎时对粉碎机的处理量的影响比较小，但在细碎和超细碎时则有很大的影响。因此，可以认为原料粒度的大小是表征粉碎机处理量的要素之一。产品粒度主要依据产品要求而定，它在一定程度上决定了粉碎级数的选择和粉碎机类型的取舍。例如，成型材料与前述粘接剂类材料不同，它一般不要求碎成细粉，而是保持粒度分布，粒级在40 一300 目之间。由于用热辊进行调和后的片状材料冷却后呈脆性状态，首先将其破碎到小于20 mm 。在破碎中一般使用辊式破碎机或锤式破碎机。对于破碎产品的粉碎系使用冲击式粉碎机，不同种类和用途所需的粒度可用粉碎机所附属的筛子的筛孔大小进行调节，通常所用筛孔尺寸在0 .3 一1 .0 mIn 左右。 ( 4 ）处理能力
粉碎设备的处理能力是以原料粒度、产品粒度为前提的．处理能力是选择粉碎机的第一要素。即使可以得到相同粒度的产品，也需根据所要求的处理能力、再对机械品种、规格和粉碎方式等进行合宜的选择。 ( 5 ）粉碎方式
粉碎方式有湿式和干式、闭路和开路、单级和多级之分。选择时孺视具体的工艺条件、产品要求、操作条件等而定。总之，在选择粉碎机时，必须了解被粉碎物料的性质、状态、物料尺寸大小、物料端面厚度及其它基本情况，还应注意清扫的方便性等，或者可根据相似物料的粉碎实践作为参考依据，并充分考虑粉碎设备的类型、处理能力、适用范围、操作条件等必要情况。否则，应根据实验磨机详细地获取数据，经过研究后再行决定。（下转第80 页）@ j99平一2009 ChlnaAcademlcJOurnaj 创〔 ctronlcPu 乙jlshl 刀g 瑟取soAjjrl 动tsrosory 。汰htlP ／加、、cn 胶not 有色矿冶 第22 卷
动机由三角皮带传动增速，借以运转所装备的销钉（或钢刷）转轮磨碎装置，而通过转轮上所装设的锐利的销钉尖（或钢刷）磨碎轮胎的踏面。销钉由优质钢制造，当其磨钝后还可以进行拆换。选择不同的钢刷上钢丝的粗细及硬度，可控制产品的粒度。 ( d ）橡胶粉碎机组，橡胶粉碎机组由切碎机、中碎机、细碎机、筛粉、除纤维等装置组成。它统一输送，集中过滤，具有工艺流程设计合理、操作方便、占地面积小、能耗低等特点。其主要技术参数见表1 。 表l 恤胶粉碎机组的主要技术参数 型号功率（kw ）转速（r / ? ) 进料粒度( rnr 。） 粉碎细度( " m ) 处理量（掩／h )
560 20060 一｝一00 5050 8 月31 22 22
700 ? 800 10ee20 9002 ? 5 1 0002 一5
一次切碎5 一二次切碎2 ? 20 ? 40 目40 一60 目
( 2 ）采用可视和红外线激光产生光液压脉冲，在室温下粉碎脆性状态的橡胶制品
光液压效应的主要特点是脉冲持续时间，特别是前波，要比各种方法产生的液压波短得多。机械和电动液压脉冲持续时间不少于10 " “一10 ' 35 ，而光液压脉冲的持续时间可达到10 ' 6 一10 ' 95 。在如此短的加载时间内，胶料的破坏具有脆性性质，因为要使胶料保持弹性，必须让聚合物高分子在外加载荷下取向及所有原子均匀移动，这要求加载时间不少于10 一45 。
如果能造成扩大胶料脆性裂纹的条件，胶料的脆性破坏将更加有效。当胶料在应力状态下，可产生这种条件。拉伸轮胎胎圈，便能在应力状态下粉碎旧轮胎。因为轮胎的断面呈马蹄形，而钢丝圈靠近轮胎的内表面，胎圈拉伸产生的应力会使大部分胶料脱离胎圈。此外，由于钢材的强度和塑性在室温下与不同加载的速率关系不大，选择冲击能量可按不破坏钢丝圈为限。
这一工艺过程可采用可视和红外线范围的激光做光源。当聚焦于水中的金属表面，或者水中有足够的杂质（工业水）, 并且辐射强度足以使水沸腾时，水整齐中会产生非线性效应，致使因大量吸收能量而压力急剧升高，导致浸入水中的物体表面受到强烈的机械作用。只要有足够的能量，在大多数情 况下．将产生压差很大的液压波。
光液压效应的标准参数由激光辐射参数而定：脉冲持续时间为10 一6 一10 一’s ，功率为109w ，频率可达10 kHz 。这种工艺可以采用各种结构的加工装置，可以加工大型轮胎（见室温中脆性状态下粉碎废旧轮胎）。加工装置有一支承框架，用来支承装置的其它部件和承受工作负荷；支承框架中设置轴线对称的活水防护室，用于脉冲粉碎轮胎，必要时进行胶料的补充粉碎；防护室中的轮胎夹持器为上下夹持盘，夹持盘与支承框架和防护室活动连接；轮胎轴向拉伸器是防护室中的活动架；激光器设在防护室的底部，光通道有一用耐冲击玻璃制成的可更换的端盖；为了更有效地利用光液压脉冲能量，还设有锥形反射器。
此方法与电液压冲击冷冻粉碎法比较，电液压冲击波巧x10 一35 的能耗为20 目，而光液压脉冲（脉冲功率相同）7x 10 ' 65 的能耗为10 ）。即使考虑到激光的有效功率（2 % ）比电液压脉冲（90 % ）小，它仍然是非常经济的粉碎方法。电液压冷冻法粉碎1 kg 胶料的能量消耗是235 幼／kg ，而用激光只需要12 盯／kg 。当脉冲频率为50Hz 时，加工一条轮胎的时间是0 .4 ：。此外，该方法还具有以下优点：加工过程生态安全；能加工任何型号和规格的轮胎；通过调节光液压粉碎条件或（和）工作液体的成分，能使制成的胶粉粒径达到所需要的极小的范围；能无限制重复利用工作介质。参考文献： 【 1 ］袁立．橡胶的回收利用【 J ］世界橡胶工业．1998 , 1 ( 1 〕 ：29 一36 .〔 2 ］吕百龄废轮胎的粉碎加工及应用【 J ] ．橡胶工业！997 , 44 ( 6 ) : 373 一374 〔 3 ］王屏，刘思永．采用空气涡轮制冷制取精细胶粉的低温粉碎技术［J 〕 ．橡胶工业．1999 , 46 ( 1 ) : 45 一48 .〔 4 」张镇制取精细胶粉的空气循环低温粉碎法〔 J ］橡胶工业．1997 , 44 ( 3 ) : 170 ? 172 .【 5 ］柯钢夏，洪飞，刘华建，等．压缩空气冷冻胶粉生产技术研究[ J ] ．橡胶工业．1997 .44 ( 5 ) : 299 一302 .【 6 ］张国柱，孙福海．气流磨生产精细胶粉的探讨【 J ] ．橡胶工业1998 , 45 ( 5 ) : 297 一30 ( ) .L71 李慧，马正先．常温下聚合物冲击粉碎机理的试验研究及其应用［J ］中国塑料，2001 .15 ( 6 ) : 70 一73 .[ 8 ] Janet L .Green , Charles A .Pe 御．and Eric A .Grulke .Impact G 山ding of Thermoplastics : a Size Distribution Function Model [ JJ .POI 灿erEn 颐nee 。刀gandscience , 1997 , 37 ( 5 ) : 888 一895 . （上接第77 页） 6 结论
废旧塑料的回收利用具有十分重要的意义，粉碎又是回首利用过程中非常关键的步骤。为了对废旧塑料进行有效的粉碎，首先应该弄清塑料粉碎的机理；其次是根据不同的粉碎机理的要求设计出先进合理的粉碎设备；而对于塑料粉碎回收单位来讲，关键是如何选择现有的粉碎设备，使其发挥应有的作用。正是基于以上几点，本文着重讨论了粉碎机理、粉碎设备的选择原则以及可供选择的几种典型设备。由于目前我国塑料粉碎的应用还较少，对粉碎的机理研究还很不够，粉碎设备的设计也还停留在较低的水平上，因此希望本文能对废 旧塑料的粉碎起到一定的积极作用。 参考文献：
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