避免粉碎加工中的意外

作者:科乃尔集团 Dave Miller 文章来源:PT塑料网 点击数:17 发布时间:2019-09-15
通常,粉碎设备不会得到太多关注,除非设备发生故障,或是面对一个全新的应用挑战。那么,在修理或升级这类设备时,可以采取本文中介绍的这些措施来避免令人不快的意外。
避免粉碎加工中的意外

有一句古老的谚语——我越老,能确信的东西就越少(The older I get,the less I know for certain)。在过去的35年时间里,笔者一直在解答粉碎和研磨设备方面的问题。这期间,他对于“设备能做什么,不能做什么”的认知不断更新,对于这句谚语也有了日渐深入的理解。出于这个原因,笔者会针对每个应用提出越来越多的问题,但同时也很意外地发现,不少加工商遇到的所谓的“难题”都是很常见的。

关于产出率

笔者接到过很多关于产量问题的咨询电话。一些涉及潜在客户,他们要根据新应用的大小/产量来确定想要购买的设备;另外一些客户则面临着将现有粉碎设备用于新应用而出现的产量变化。

当面对一台新设备时,有人可能会说:“我正在考虑购买这台机器,因为需要400lb/h(1lb=0.4536kg)的产率。”但当涉及到具体应用时,笔者经常会提出不同的意见,比如: “如果针对这种材料,你需要达到400lb/h的产量,这台机器做不到,可能要考虑另一个型号。”此时,对方往往会反问:“为什么呢?你的网站上说这台设备产率是400lb/h。”“是的。”笔者会如是回答,“但是400lb的这种材料与400lb的那种材料是不同的。”

事实上,与其他材料相比,某一些材料粉碎难度会更大一些。例如,世界上最容易粉碎的材料之一是聚苯乙烯(PS),它的加工速度要比聚乙烯PE)或聚丙烯(PP)快得多。产量的差异也是非常大的,约40%。

但即便你粉碎相同的材料,产量和性能方面仍会存在差异。在一个应用中表现出色的粉碎设备并不一定适合另一个应用。例如,一位客户购买了一台粉碎机,用于处理注塑成型PET瓶胚。这是一种非常致密的小部件,它们将被吹塑成更大的瓶子或罐子。如果你要选择用于粉碎这种PET瓶胚的设备,就不需要很大的料斗或切割室,但要确保设备能切割很厚的部件。因此,可以选择一台较小的粉碎机,配备切向切断室、一个三叶片转子和一点额外增强的马力。另外,由于这种回用料是高密度的,所以也不需要很大的卸料箱。

但是,如果你将这台设备转为处理PET瓶子废料,就会发现切向切割室太狭窄了,与瓶子的大小不匹配,它们无法足够平稳地通过切割室、料斗和转子,来保持产量。不仅如此,由于瓶壁密度较低,因此这些很轻的材料无法轻松地通过筛网落到卸料箱中。即便落到卸料箱中,箱体也很快就会被填满。

因此,如果你想要一台同时能为这两个应用提供所需产量的粉碎设备,就需要预先做一些功课。那么,适合的解决方案是怎样的呢?取决于具体的情况,它可能包括一个更大的料斗、超切向切割室、五叶片转子和更大的卸料箱,此外可能还有一台鼓风机系统。该系统不仅可以排空卸料箱,还可以平稳地将轻质瓶子回用料抽出机器。当设备转回加工瓶胚时,可能就不需要大料斗或鼓风机了,但还会受益于五叶片转子和额外增强的马力。

图中所示是一台带有三叶片转子和切向切割室的粉碎设备,适用于处理PET瓶胚
一台带有三叶片转子和切向切割室的粉碎设备适用于处理PET瓶胚,但不一定适用于PET瓶子

适用于PET瓶胚和瓶子的粉碎方案可能包括:五叶片转子、超切向切割室、较大的卸料箱和马力更足的电动机以及一套能将卸料箱抽空并将轻质瓶子回用料平稳抽出机器的鼓风机系统
粉碎PET瓶胚和瓶子的另一解决方案:五叶片转子、超切向切割室、较大的卸料箱和马力更足的电动机以及一套能将卸料箱抽空并将轻质瓶子回用料平稳抽出机器的鼓风机系统

相同的材料有什么区别?

聚合物废料进行粉碎并重新利用的需求总是存在的,但在一个拥有数百种添加剂和填料的世界中,变化也是无法避免的。在这种情况下,笔者越来越少地去假设某种材料与其他材料相比是更容易粉碎还是更难粉碎。如果有疑问,他就会进行试验。

笔者最近进行的一组对比试验是对装满两个盖洛德箱的清机废料进行粉碎和细化,每箱重量约1000lb。所有这些清机废料都由相同的基体材料组成——含有添加剂的PP/HDPE共混物,并且大小(10~40lb)和颜色也十分接近。无论从哪点来看,这些清机废料看上去都完全相同。

根据产生这些清机废料的加工商的经验和输入,笔者选择了一台试验粉碎机来完成这项工作。该加工商需要一种解决方案,产量要能满足每次生产转换时发生的“清机浪涌”。

在试验中,笔者先打开粉碎机,放入了第一个盖洛德箱中的清机废料。大约25min后,粉碎效果很好,颗粒尺寸合适且均匀,切割干净利落,产量大,机器运行状态也没有问题。

但将第二批料投入粉碎机后,问题就出现了。尽管这批材料和第一批废料十分相似,但加工并不顺利。这匹材料是有弹性的,切割难度更大。摩擦产生并积聚了热量。一些回用料开始软化和熔融。转子筛中积聚了粘性物质。尽管进行了清洁、检查和调整,但这个过程仍耗费了数小时。

试验后的一些检查工作解释了出现这个问题的原因:第一批清机废料产生于生产线设置早期,其内部的碳酸钙含量更高。而这种填料对之后的粉碎过程起到了软化和润滑的作用。第二批清机废料是更具代表性的生产材料,它们的填料含量要低很多,但增粘剂含量类似,从而导致了摩擦、熔融等问题。

最终的解决方案是采用更大、动力更强且带有水冷切割室的粉碎机。通过保持转子冷却,这种类型的设备能最大限度地减少摩擦热,使材料更冷、更紧密,从而使刀具能够“抓住”材料并对其进行更清洁的切割。

由此可见,没有试验,我们无法猜测出这种差异。而这种差异的存在会导致意料之外的问题出现。

清机料配方的变化可能导致其粉碎过程出现意外
切碎重的、密度大的清机废料可能是一项挑战,它取决于清机料的配方

韧性的粉碎料易产生摩擦热,对此可以采用一个水冷却转子和更强的马力​​​​​​​
对于韧性大的清机废料,为了减少摩擦热并提高粉碎机性能,可以采用一个水冷却转子和更强的马力​​​​​​​

是否需要一台新的粉碎机

笔者还会接到一类加工商的电话,他们说:“我需要一台新的粉碎机。我的设备不行。”而当笔者问及他们遇到的问题时,答案通常涉及以下几个方面:

1.回用料质量太差;

2.粉尘太多,以至于物料无法顺畅移动。喂料机过滤器经常堵塞,需要不断清洁;

3.无法在不停顿或不堵塞的情况下粉碎部件;

4.这台粉碎机产率不够,粉碎速度不够快。

笔者在关于塑料加工的整个职业生涯中一直都碰到这个问题,并且给出的答案总是一样的:“在考虑更换新的粉碎机之前,先做一件事,就是将设备打开,检查刀具并将它们磨快,然后再检查刀具间隙。”

笔者经常帮助加工商去查看他们因为上述问题而想要放弃的粉碎设备。导致这些问题的潜在因素有几个,但其中最重要的原因之一是刀具钝或者调整不良。对于一些比较旧的粉碎设备来说,更换、磨快或调整刀具比较难,甚至有点危险,但仍是可以实现的。除非加工的是磨蚀性材料或玻璃纤维填充材料,否则每年可能只需要磨两到三次刀具即可。而且刀具磨快/更换不需要很长的停机时间,一般只有几小时或更短,即便是大型设备最多也只要4~5h。

新一代的粉碎机通常拥有可预调节的刀具,在设备外部即可进行固定和调整,这使锋利刀具的安装和维护变得容易且安全。对于一些考虑投资新设备的加工商而言,这是一个十分关键的考量因素。

综上,对于特定的应用,通常可以通过磨快刀具和调整间隙来解决粉碎机的性能问题。但如果这些操作不起作用,可能就真的需要拨打服务电话或者一台新设备。

像许多其他塑料加工机械一样,粉碎设备不会受到太多的关注,除非发生问题或面对一个全新的应用挑战。因此,当你需要维修或升级这类设备时,请在供应商的帮助下做好两件事:首先,检查它的维护/维修历史并优化未来的维护(尤其是刀具磨快),以最大限度地提升设备性能并延长使用寿命;其次,探索新型粉碎设备的广泛可配置性,因为精心选择的配置可以减少劳动力输入和马力要求,消除过多的噪声,减少能耗,并提高灵活性,以满足不同的应用要求。

夹具简化了刀具的重新安装和定位
夹具简化了刀具的重新安装和定位。将刀具放入夹具后,使用者只需转动刀具上的可调螺栓,直到它们到达正确的位置即可

如果没有“预置”的夹具,需要手动进行调节
如果没有“预置”的夹具,那么在刀具被重新安装到粉碎设备中时,必须使用扳手和测隙规连续调整刀具间隙​​​​​​​

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