一种新型铝塑分离设备的试验研究报告
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摘要:铝塑板的铝箔和塑料是由粘合剂粘在一起的,由于铝和塑料具有不同的曲张系数,在外力和高温作用下,铝塑板的铝箔和塑料发生不同程度的变形而产生空隙,热水进入空隙后,粘合剂便会失效,从而实现铝塑分离。根据这一发现,发明了可以使塑料板强制有效弯折的“蠕变结构”,进而成功设计了“蠕变式铝塑分离设备”。
Abstract: The aluminum and aluminum plastic are glued together by adhesives. Because the aluminum and plastic have different varicose coefficient, under high temperature and the action of forces in the aluminum-plastic plate, aluminum foil and plastic will take place deformation in different degree and apparence space, and water will enter into space, then adhesives will out of action, thus realize aluminum separation. Based on this finding, people invented"creep structre"which can make plastic compulsory effective kinking and successful designed "creep type aluminum-plastic separation equipment ".
关键词:铝塑板;粘合剂;沸水;机械强制有效弯折;蠕变结构
Key words: aluminum-plastic board;adhesives;boiling water;mechanical force effective bending;creep structure
中图分类号:TF8 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)19-0094-01
0引言
近年来,随着我国装饰装修业和广告业的快速发展,各种废弃铝塑板逐年增多。如何将这些大量废弃铝塑板的铝和塑料成功分离,消除污染,变废为宝,成为摆在社会面前的一个新课题。目前,社会上现有的铝塑板分离设备基本分为两大类,一种是将铝塑板粉碎然后利用静电分离铝和塑料的分离机,另一种是滚筒式搅拌分离设备,我们的选题,就是力图克服以上两类设备的不足,研究发明一种既结构简单,成本低廉,又新颖高效,易被用户接受的新型铝塑分离设备。
1调查试验地
在我国北方一些地区分布着大量比较落后的滚筒式铝塑分离机,这种铝塑分离方法既原始落后,又效率低下。结果见表1。关于静电式铝塑分离机,在调查中发现,因为购置成本较高,工作效率低下,目前使用静电式铝塑分离机的用户很少。结果见表2。
2试验研究目标
根据生产实际需要,我们决定把成本较低、结构简单、操作方便、节能环保、工作效率高做为新型铝塑分离设备的设计目标。
3研究过程、方法、结果与分析
3.1 发现铝塑分离原理在调查滚筒式铝塑分离机时我们发现,大量铝塑板在沸腾的水中互相碰撞后出现铝箔和塑基分离现象,其实质就是由于铝和塑料具有不同的曲张系数,在外力和高温作用下,铝塑板的铝箔和塑料发生不同程度的弯曲变形而产生空隙,热水进入空隙后,粘合剂便失去效用,从而出现铝塑分离。
3.2 验证铝塑分离原理取一小块铝塑板放在沸水中20秒左右,用钳子夹住两端,只需轻轻弯折两三次,铝箔和塑料就可以分离。这说明,滚筒式分离法的实质就是铝塑板互相碰撞而发生有效弯折,从而实现铝塑分离。其中的关键是铝塑板发生有效弯折。
3.3 发明“蠕变结构”当弄懂铝塑分离的原理后,我们就把试验研究的重点放在如何用机械的方法使铝塑板强制“有效弯折”上。①成功发现“蠕变结构”。最初,我们用砖块做模具,在砖块上打磨出像正弦波一样的波形面,在沸水中用两块模具上下击打铝塑板,发现有比较理想的铝塑分离效果。我们把这种弧形面称为“蠕变结构”。②“蠕变结构”的数学模型研究。在蠕变结构的模具试验成功后,我们把研究重点放在了这种蠕变结构的数学模型分析上。我们知道,一个弧形的瓦楞面的大小,由它的弧长和弧高(我们暂且把弦到弧顶的高度称作“弧高”)组成。那么一个弧面到底应该多高、多长?有几个弧面效果最好?围绕这些问题,我们做了大量试验和数据统计分析。试验结果见表3。试验发现,蠕变结构的弧面如果太凸,则铝塑板的破碎率太高,从而无法实现铝塑分离;如果弧面过大,虽然铝塑板破碎问题解决了,但分离率会大幅下降。弧面的最佳数值应为半径21mm,弧高5mm。找到了蠕变结构最佳的弧面,那么几个弧面组合分离效果最好呢?试验中,我们发现,6个弧面组合效果最好,分离率可以达到95%以上,而破碎率不到5%。
3.4 蠕变结构设备研制与调试蠕变结构的数学模型定型后,我们委托与有关部门合作开发出了蠕变结构金属部件等机械设备。在蠕变结构设备的调试中,我们发现蠕变结构上下击打的频率与铝塑板的分离率密切相关。试验结果见表4。试验表明,蠕变结构每秒击打6次,铝塑板的分离率最高,随着频率的提高分离率反而会下降。我们分析,原因可能有两个:一是频率太快,在热水中变软的铝塑板会在瓦楞的弧面形成吸附效应,达不到有效弯折的效果;二是过快的击打,热水被挤出后来不及回流,达不到使粘合剂失效的效果。
3.5 蠕变式铝塑分离设备的设计及样机的研制研制出核心部件蠕变结构设备后,我们对蠕变式铝塑分离设备进行了设计,主要由输入、水槽、铝塑分离(蠕变结构)、输出等部分组成,铝塑板先经过水槽的预热,然后随输送带进入蠕变结构进行铝塑分离,随后输出,可连续作业,既节水、节电,又节约人工。
3.6 和同类产品的比较与分析根据收集到的有关试验数据,将蠕变式铝塑分离法和滚筒式、静电式铝塑分离法的工作效率进行了对比,结果如表5。
4结论
试验表明,与滚筒式和静电式分离机相比,蠕变式铝塑分离设备在日处理能力、处理效果、工作效率、用工用电成本等方面都具有明显的优势。在额定功率相同的情况下,蠕变式分离设备的日处理能力是滚筒式分离机的 2 倍,是静电式分离机的3-5倍;按单位处理能力统计,蠕变式铝塑分离设备比滚筒式分离机节电 3 倍,节约用工 4 倍,比静电式分离机节电30多倍,节约用工3倍;单位原料处理成本只是滚筒式分离机的 1/5 ,是静电式分离机的1/6。可见,蠕变式铝塑分离方法具有独创性、新颖性和实用性,拥有广阔的应用前景。
注:依据该试验结果,作者已申请国家发明专利。
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