Dezvoltarea continua a productiei si consumului de materiale plastice a determinat, asa cum s-a aratat, o crestere considerabila a cantitatilor de materiale secundare de acest tip. Acestea din urma se caracterizeaza printr-un continut energetic ridicat si capacitate mare de poluare a mediului ambiant, factori care justifica preocuparile intense pentru valorificare lor. h7l10lz
Pentru a se ajunge la o evaluare corecta a posibilitatilor practice si economice de valorificare a SMP1, este necesar sa se ia in consideratie sursele acestora, natura chimica a polimerilor ce stau la baza lor, deosebirile dintre diferitele tipuri de produse din MP1, toti acesti factori contribuind la alegerea procedeelor de valorificare si domeniilor de utilizare a produselor care incorporeaza SMP1 sau sunt fabricate exclusiv din acestea.
Atunci cand se iau in discutie caile de valorificare a SMP1, trebuie avut in vedere atat cele rezultate in instalatiile de sinteza a polimerilor destinati prelucrarii de MP1 si cele rezultate in instalatiile de prelucrare-formare MP1, cat si pe cele sub forma de produse uzate din MP1.
In cele ce urmeaza, vor fi tratate pe larg caile de valorificare a materialelor ssecundare formate in instalatiile de prelucrare-formare a MP1 si cele sub forma de produse utilizate din MP1.

VALORIFICAREA MATERIALELOR PLASTICE SECUNDARE FORMATE IN PROCESELE DE PRELUCRARE

Caracteristicile polimerilor, ca si necesitatile din practica utilizarii acestora, au determinat introducerea in domeniul prelucrarii MP1 aproape a tuturor procedeelor cunoscute pentru alte materiale.
La prelucrarea MP1 prin aceste procedee in afara de produsele finite se formeaza si o cantitate apreciabila de SMP1 ale caror principale surse pot fi considerate SMP tehnologice si rebuturile.
Materialele polimerice secundare tehnologice se considera toate materialele rezultate la prelucrarea MP1, inerente procedeului in stadiul respectiv, tehnologiei si constructiei instalatiei si care nu pot fi evitate, chiar in conditii perfecte de lucru. Ca exemplu de astfel de SMP1 mentionam:
- culeele, materialul din canalul de injectie si bavurile formate la prelucrarea prin injectie;
- bavurile formate la prelucrare prin presare, suflare si turnare;
- materialele rezultate la decuparea produselor fabricate prin termoformare sau alte procedee secundare de prelucrare, confectie etc.
Rebuturile sunt materialele formate ca rezultat al unor conditii necorespunzatoare de lucru, defectiuni ale instalatiei sau variatii in structura materiei prime si compozitiei amestecului supus prelucrarii.
Ambele aceste tipuri de materiale, colectate si pastrate in conditii adecvate, se caracterizeaza printr-o structura unitara si lipsa contaminarii. Drept urmare, cea mai adecvata cale de valorificare a lor se considera a fi recircularea directa in instalatii de prelucrare.
Dar in instalatii de prelucrare a MP1 mai rezulta si alte tipuri de SMP1 cum ar fi:
- maturatura provenita de la spargera sacilor in care se transporta polimerul sau amestecul ce urmeaza a fi prelucrat (cel mai adesea sub forma de granule);
- corzi sau baghete din procesul de granulare si refuzul de la site de sortare a granulelor;
- filme, placi, epruvete distruse etc., rezultate in urma pregatirii si incercarii epruvetelor in cadrul controlului de calitate;
- materale rezultate la pornirea si oprirea instalatiilor de prelucrare sau de la curatirea utilajelor.
Aceste SMP1 se caracterizeaza, de obicei, printr-un grad mai mare sau mai mic de degradare si grade variate de contaminare. Pentru valorificarea lor poate fi luata in considerare si recircularea in procesul de prelucrare dar, cel mai adesea SMP1 de acast tip sunt colectate si vandute unor intreprinderi specializate in recircularea MP1 sau pentru alte cai de valorificare.
In prezent, toti prelucratorii de MP1 sunt preocupati de reducerea productiei de SMP1 formate in propriile intreprinderi. Dar cu toate perfectionarile aduse instalatiilor de prelucrare, chiar in conditiile eliminarii totale a SMP1 rezultate ca urmare a unor conditii neadecvate de lucru, fiecare tehnologie este caracterizata de o anumita cantitate de astfel de materiale. In functie de tehnologia de prelucrare folosita si de produsul fabricat, ponderea SMP1 formate variaza intre 3-60% din cantitatea totala de MP1 introduse in proces. O parte din acestea sunt recirculate direct in procesul de prelucrare, iar restul sunt vandute intreprinderilor specializate in recircularea MP1, sau pur si simplu, aruncate. Prelucratorii de MP1 fac eforturi considerabile in vederea reducerii ponderii SMP1 nerecirculabile, prin cresterea proportiei de astfel de materiale recirculabile in procesele proprii de prelucrare.
Se apreciaza ca proportia de SMP1t formate in instalatiile de prelucrare a MP1 (extrudare, injectie, suflare etc.) va putea fi redusa in viitor, ca urmare a unor perfectionari aduse utilajelor de prelucrare si un control mai riguros al proceselor, bazat pe date noi privind reologia topiturilor de polimeri.
Recurgerea la recircularea directa in propriile instalatii de prelucrare a SMP1, sau vinderea lor catre alti beneficiari depinde in principal de :
- procedeele de prelucrare folosite;
- gradul de integrare pe verticala si pe orizontala a intreprinderii;
- capacitatea de prelucrare a intreprinderii.
In general, se considera ca pot fi recirculate direct in proces, fara dificultati deosebite, SMP1, cu structura unitara, nedegradate si necontaminate. Fac exceptie SMP1t care au in compozitia lor PVC-U a caror recirculare este mai greu de realizat si blocurile mari (formate in principal in cazul prelucrarii prin extrudere si prin injectie) pentru a caror pregatire in vederea recircularii sunt necesare utilaje de mare gabarit si putere de antrenare apreciabila.
Este de preferat, ca recircularea SMP1t sa se faca chiar in timpul prelucrarii MP1 respectiv, putandu-se astfel asigura amestecarea materialului reticulat cu materialul nou si alimentarea amestecului obtinut direct la utilajul de prelucrare.
Posibilitatea utilizarii la maxim, in instalatiile de prelucrare, a SMP1t depinde de marimea intreprinderii si spatiul de depozitare de care dispune aceasta, costul echipamentului de recirculare, numarul de tipuri de MP1 prelucate si varietatea lor coloristica, diversitatea procedeelor de prelucrare utilizate si gama produselor fabricate. In plus, recircularea unor SMP1t pune probleme deosebite cum ar fi:
- MP1 avand la baza PVC-U se reprelucreaza greu datorita stabilitatii lor termice reduse;
- Foliile orientate si fibrele din PA, PETP sau PO sunt voluminoase la depozitare si prezinta dificultati laaglomerare;
- PS expandat este voluminos si necesita un echipament special pentru a-l aduce la o forma acceptata de utilajele de prelucrare;
- Unele SMP1t (PA, PC, ABS etc.) absorb umiditate, acestea avand efecte negative asupra caracteristicilor polimerului prelucrat. Drept urmare se impune o uscare a SMP1t avand la baza astfel de polimeri.
Pentru a rezolva aceste probleme, SMP1t se supun unor operatii adecvate de pregatire (maruntire, macinare fina, aglomerare, aditivare, uscare, granulare etc.).
Unii prelucratori de MP1, din ratiuni care le apartin, nu doresc sa-si complice cu utilaje necesare recircularii SMP1t. Pentru acestia a luat nastere o industrie speciala, care preia SMP1t, le prelucreaza si in final le transforma in MP1 pe care le revand intreprinderilor de prelucrare, sau altor beneficiari. Serviciile oferite de aceste intreprinderi au in vedere: maruntirea sau macinarea fina, aglomerarea, granularea, uscarea etc.
In intreprinderile de prelucrare, SMP1t apar atat in procesele de transformare primara (stadiul 1 de prelucrare) cat si in cele de prelucrare secundara (stadiul 2). Se pot recircula direct numai SMP1t formate in procesele de transformare primara, cele de la transformarea ssecundara sunt, de obicei, vandute celor care asigura primul stadiu de prelucrare.
Indiferent de tehnologiile folosite sau stadiul de transformare, toate intreprinderile de prelucrare a MP1 arunca 1-2% din cantitatea de SMP1t formate. In intreprinderile mai mici, proportia de SMP1t aruncate este mai ridicata (6-10%). SMP1t aruncate se prezinta cel mai adesea sub forma de blocuri, maturatura cu grad mare de impurificare, material rezultat la curatirea utilajelor de prelucrare sau cu grad mare de degradare.

MODIFICAREA CARACTERISTICILOR MATERIALELOR PLASTICE IN CURSUL PRELUCRARII

Cele mai raspandite procedee de prelucrare a MP1 au la baza procese termomecanice. Sub actiunea combinata a energiei termice si a fortelor mecanice se asigura transformarea MP1 in semifabricate sau produse finite, dar concomitent cu aceasta, in amestecul supus prelucrarii au loc si o serie de reactii chimice.
Dintre acestea, importanta deosebita prezinta cele de reticulare si reactiile de degradare a compusilor macromoleculari care stau la baza amestecurilor supuse prelucrarii.
Reactiile de reticulare sunt caacteristice polimerilor termoreactivi si au loc la prelucrarea MP1 care au la baza compusii macromoleculari de acest tip.
Exista insa si cazuri de procese de prelucrare in care se urmareste realizarea reticularii si la alti polimeri decat cei termoreactivi (PE, PVC), dar assemenea situatii sunt mai rare in industria de MP1.
Prin reticularea polimerilor sub actiunea caldurii, sau a unor agenti de reticulare, se asigura modificari chimice ireversibile care determina formarea de produse insolubile si infuzabile, iar materialul odata format nu mai poate fi adus din nou in stare fluid-vascoasa pentru a putea fi prelucrat.
Degradarea polimerilor in cursul prelucrarii termomecanice a MP1 constituie rezultatul conditiilor ssevare de lucru, principalii factori care pot contribui la acest proces fiind solicitarile mecanice (degradare mecanica) si termice (degradare termica), la care se adauga actiunea apei (degradare hidrolitica) si a oxigenului (degradare termooxidativa). Toate procesele de degradare care au loc in timpul prelucrarii MP1 pot fi activate catalitic, fie sub actiunea diferitelor substante ramase in polimer din faza de sinteza sau introduse special in amestecul supus prelucrarii, fie autocatalitic, cand chiar fragmentele de distructie pot activa in continuare scindarea lanturilor macromoleculare.
Solicitarile la care sunt supusi polimerii in cursul prelucrarii sunt diferite in functie de tehnologia de lucru utilizata, dar, in majoritatea cazurilor, procesele de degradare pe care acestia le sufera constituie rezultatul actiunii combinate (solicitari mecanice, termice etc.) cu efect marit in comparatie cu actiunea separata a fiecareia dintre acestea.
Se considera (tabelul 1.1) ca solicitarea mecanica este predominanta la prelucrarea MP1 in stare amorf-sticloasa ca si la formarea prin injectie si extrudere (la gradientii de forfecare peste 10³s¯¹). Solicitarea termica puternica este caracteristica tehnologiilor de prelucrare prin presare, formare rotationala, turnare etc., in timp ce la valtuire si calandrare procesele de degradare ce au loc se datoresc aproape exclusiv actiunii oxigenului atmosferic.

Tabelul 1.1. Tipul solicitarilor in functie de procedeul de prelucrare

Procedeul de prelucrare Gradientul de Forfecare, s¯¹ Solicitare termica Actiuneaoxigenului
Presare 10 In functie de material si conditii de lucru Mica
ValtuireClandrarea 10² In functie material si conditii de lucru Mare
Extrudere 10³ In functie de material si conditiile de lucru Mica
Injectie 104 In functie de material si de conditiile de lucru Mica

Prelucrarea termomecanica a MP1 termoplastice determina o serie de modificari in structura polimerilor ce stau la baza lor. Aceste modificari sunt mai greu de observat dupa primul proces de prelucrare, aceasta atat datorita masurilorce se iau pentru reducerea lor la minim (alegerea adecvata a compozitiei amestecului, stabilirea unor conditii optime de lucru etc.), cat si lipsei unui standard de referinta. Situatia se schimba atunci cand se pune problema reprelucrarii (recircularii) MP1 intru-cat modificarile ce au loc se accentueaza, iar ca standard de referinta se poate folosi produsul obtinut de la prima operatie de prelucrare.
Exista numeroase studii privind comportarea la prelucrarea repetata a diferitelor tipuri de MP1. Unele dintre acestea se refera la prelucrarea polimerilor in stare amorf-sticloasa sau cristalina, dar majoritatea lor privesc prelucrarea MP1 in stari fluid-vascoase.
Daca se analizeaza in ansamblu influenta prelucrarii repetate asupra principalelor caracteristici ale diferitilor polimeri termoplastici se constata urmatoarele:
- in timpul prelucrarii au loc procese de degradare a lanturilor moleculare cu formare de macroradicali capabili sa participe la reactii de recombinare, disproportionare si transfer;
- degradarea este mai redusa, respectiv numarul posibil de recirculari ale materialului creste, daca se reduce intensitatea si in special durata solicitarilor mecanice si termice;
- scindarea lanturilor macromoleculare, urmata de recombinarea macroradicalilor determina modificarea distributiei masei molare a polimerilor supusi prelucrarii. Se observa o crestere a proportiei de fractiuni cu masa molara mica si aparitia de fractiuni cu masa molara mare, acastea din urma ca rezultat al recombinarii unor macroradicali cu grad de polimerizare ridicat;
- cresterea proportiei de catene ramificate ca urmare a reactiilor de transfer in lant;
- reticularea lanturilor macromoleculare, respectiv cresterea fractiunii de gel, fapt datorat recombinarii macroradicalilor de pe catena;
- inchiderea la culoare si pierderea transparentei polimerilor;
- modificarea caracteristicilor reologice (tabelul 1.2) si a celor fizico-mecanice ale polimerilor (tabelul 1.3). Pentru acestea din urma se constata ca atat timp cat scaderea masei molare nu depaseste limita valorii caracteristice compusilor macromoleculari, modificarile inregistrate sunt putin insemnate. Din aceasta constatare se desprinde concluzia ca, urmarirea caracteristicilor fizico-mecanice nu poate constitui o metoda suficient de concludenta pentru a stabili modificarile care au loc ca rezultat al prelucrarii repetate a polimerilor.
Datele din literatura referitoare la rezultatul prelucrarilor repetate asupra caracteristcilor structurale, reologice si fizico-mecanice ale diferitilor polimeri termoplastici trebuie luate ca informatii si nu ca valori absolute, intru-cat ele sunt functie de particularitatile polimerului, tipul de utilaj folosit si caracteristicile constructive ale acestuia, conditiile de lucru si alti factori.

Polimeri Temperatura de lucru, °C Indicele de fluiditate, g.10 min¯¹ Variatia indicelui de fluiditate
Dupa 5 cicluri de injectie Dupa 10 cicluri de injectie
PMMA 210 1.45 +0.68 +1.58
PS 190 1.65 +0.77 +1.96
SAN 200 7.64 +2.07 +2.98
PC 240 0.76 +8.47 +50.80
CA 185 5.58 +3.62 +7.10
PE-HD 190 3.62 -0.55 -0.55
PE-LD 190 16.0 -0.14 -0.23
PP 250 1.42 +1.76 +7.3
PA 610 230 5.96 +4.5 +9.12
Tabelul 1.2. Variatia indicelui de fluiditate la prelucrarea repetata prin injectie pentru diferiti polimeri termoplastici

POSIBILITATI DE RECIRCULAREA MATERIALELOR SECUNDARE REZULTATE LA PRELUCRAREA MATERIALELOR PLASTICE

Atunci cand se discuta posibilitatile de reintroducere in circuitul de productie a SMP1t trebuie sa avem in vedere, in primul rand, structura polimerilor care stau la baza acestora si modificarile pe care ei le sufera in timpul formarii.
In cazul MP1 care au la baza polimeri termoreactivi, acestia sufera modificari chimice importante ireversibile, ei devin rigizi, infuzibili si insolubili, iar materialul odata format nu mai poate fi adus din nou in stare fluid-vascoasa pentru a fi reprelucrat. SMP formate la prelucrarea acestui tip de MP1 sunt rareori recirculate direct in procesul de productie si atunci numai in scopuri cu totul speciale.
In ceea ce priveste SMP rezultate la prelucrarea pulberilor de formare pe baza de rasini fenolformaldehidice s-a incercat recircularea acestora ca componenta a masei de presare, incluzandu-le in procesul de formare.
Rasina continuta in SMP se deosebeste de cea din pulberea de formare initiala prin gradul sau de polimerizare, care variaza in functie de stadiul de reticulare ( A, B sau C) la care s-a ajuns in timpul prelucrarii. Atat timp cand in rasina ce sta la baza SMP exista inca destule grupe metilolice libere (rasina se gaseste sub forma de rezol sau rezitol), materialul poate sa se inmoaie atunci cand este incalzit la temperaturi de peste 100°C. Continutul de grupe metilolice libere din rasina cuprinsa in SMP depinde de temperatura de lucru si de durata procesului de formare; cu cat valoarea acestor parametrii este mai mare cu atat reticularea rasinii este mai completa (se atinge stadiul de rezit). Daca intru-n amestec de rasina fenolformaldehidica, faina de lemn si alte adaosuri auxiliare se introduc SMP foarte fin macinate, iar compozitia se supune unei amestecari pe cald la valt, atunci o parte din rasina continuta in SMP, respectiv cea sub forma de rezol sau rezitol, poate fi solvita de rasina nou introdusa, restul infuzibil comportandu-se ca material de umplutura.

Tabelul 1.3 Variatia principalelor proprietati fizico-mecanice la prelucrarea repetata prin injectie pentru diferiti polimeri termoplastici

polimerul Densitatea, kg.m¯³ Rezistenta la rupere, 10-5N.m-2 Rezistenta la soc, 10-3 Nm.m-2
Materialulinitial Dupa 10 cicluri de injectie Material initial Dupa 5 cicluri de injectie Dupa 10 cicluri de injectie Material initial Dupa 5 cicluri de injectie Dupa 10 cicluri de injectie

PMMA 1191 1191 770±2% 695±5% 661±5% 32.8±21% 21.3±12% 17.2±12%
PS 1054 1050 551±1% 513±1% 496±1% 40.7±9% 36.8±14% 36.8±14%
SAN 1034 1038 336±3% 331±3% 324±2%
PC 1201 1201 630±1% 657±5% 172±13%
AC 1298 1300 295±2% 283±4% 268±4% 110±6% 81±36% 81±36%
PE-HD 949 950 231±2% 81.5±2% 236±2%
PE-LD 918 918 72.2±2% 296±3% 82.5±2%
PP 905 904 342±2% 248±1% 300±2%
PA 610 1083 1091 557±2% 596±2% 572±5%

· valorile in procente reprezinta variatia de la 10 determinari

Caracteristicile produselor obtinute in urma prelucrarii unui amestec de pulbere de formare noua si pulbere obtinuta prin macinare fina a SMP depind de cantitatea de SMP introduse si de tipul acesteia. SMP provenite din bavuri, cu grad de reticulare mai mic decat cele sub forma de rebuturi, pe langa faptul ca pot inlocui total materialul de umplutura din pulberea de formare fenolformaldehidica, determina chiar si o imbunatatire a proprietatilor mecanice si rezistentei la apa a produselor fabricate (tabelul 1.4).

Tabelul 1.4 caracteristicile produselor obtinute din pulberi de formare fenolformaldehidice la care o parte din materialul de umplutura a fost inlocuit cu SMP1t

Tipul de material secundar Raportul faina de lemn/SMP Indicele de curgere, mm Rezistenta la incovoiere, 10-3N.m-2 Rezistenta la soc in crestatura, 10-3 Nm.m-2 Stabilitatea termica, Martens, ºC Absorbtia de apa, 106, kg.mm10-3, 24 ore
Rebuturi 57:0 47 780 2.6 161 166
52:5 46 764 2.7 160 95
47:10 44 763 2.7 156 94
42:15 43 737 2.4 146 85
Bavuri 57:0 33 799 2.6 162 116
52:5 34 882 3.6 166 110
47:10 30 810 2.8 160 105
42:15 41 798 2.7 158 75

S-a constatat ca produsele obtinute dintr-o pulbere de formare continand pana la 50% SMP fin macinate (0.08 -; 0.5 mm) se deosebesc destul de putin in ceea ce priveste aspectul, proprietatile fizice si valoarea de intrebuintare de cele realizate numai din material nou. Formarea acestor amestecuri poate fi realizata atat prin presare watt si prin injectie.
Prin introducerea in pulberile de formare fenolformaldehidice a SMP fin macinate se inrautatesc caracteristicile de prelucrare ale acestora. Daca pulberea obtinuta prin macinarea SMP este supusa unui tratament cu fenoli sau rasini fenolice, se constata o reducere a influentei pe care acestea o au asupra prelucrabilitatii amestecului.
Din punct de vedere economic, recircularea SMP formate la prelucrarea pulberilor de formare fenolformaldehidice prezinta unele inconveniente, legate de conditiile grele de macinare a acestora si consumul mare de energie necesitat de utilajele folosite in acest scop.
Matricele secundare rezultate la prelucrarea pulberilor de formare carbamidice, dupa macinare, pot fi reintroduse la prelucrare (pana la 10% din compozitia amestecului), dar, cel mai adesea se utilizeaza ca material de umplutura la fabricarea materialelor cu structura celulara de tip ureoformaldehidic.
Daca se au in vedere SMP format la fabricarea materialelor compozite ce au la baza polimeri termoreactivi si fibre de sticla, recircularea acestora poate fi realizata prin macinare fina si adaugarea pulberii obtinuta in rasina folosita ca liant, indiferent de tipul acesteia (epoxidica, poliesterica etc.) sau ca materiale
De umplutura la fabricarea vopselelor etc.
In cazul prelucrarii poliuretanilor, aproximativ 10%din materiile prime introduse se regasesc sub forma de SMP. La recircularea acestora trebuie sa se tina seama de configuratia (reticulata sau nereticulata) a PUR care sta la baza lor.
Daca avem in vedere numai SMP cu structura celulara pe baza de PUR reticulati, pentru reprelucrarea acestora se are in vedere in primul rand maruntirea sau macinarea fina a lor si introducerea produsului obtinut in compozitiile de turnare poliuretanice. Desi adaugarea unor cantitati stabilite de SMP determina diminuarea unor caracteristici ale amestecului supus prelucrarii, aceasta nu are nici o importanta asupra functionalitatii produsului fabricat (talpi, spume etc.).

In cazul in care SMP maruntite sau macinate sunt supuse unor procese de plastifiere (pe valt, extruder etc.) se reduce gradul de reticulare a acestora, iar modificarea proprietatilor pe care ekle o determina este mai mica.
La prelucrarea MP1 avand la baza polimeri termoplastici, in conditii de lucru ce nu depasesc o anumita limita de temperatura si durata, nu se observa modificari chimice esentiale ale acestora. Drept urmare, ele pot fi supuse unor cicluri repetate de trecere din starea amorf-sticloasa in stare de fluid-vascoasa si invers, fara a-si modifica sensibil caracteristicile lor de baza. Aceasta inseamna ca SMP1 termoplastice vor putea fi introduse in circuitul de prelucrare fara dificultati.
Cu toate ca prelucrarea SMP1t ce au la baza polimeri termoplastici nu ridica probleme deosebite si in acest caz intervin o serie de factori de care trebuie sa se tina seama la recircularea lor.
Posibilitatile de refolosire a acestor SMP sunt variate, ca urmare a diversitatii mari de materiale termoplastice prelucrate, oportunitatea recircularii si proportia de recirculare la produsul initial, sau alegerea unui alt domeniu de utilizare fiind determinate de calitatea SMP si de caracteristicile cerute produsului fabricat.
Practica a demonstrat ca, in cazul produselor de culori deschise sau transparente, la care aspectul are o deosebita importanta (bunuri de larg consum, ambalaje de prezentere, piese decorative etc.) trebuie sa se evite reciclarea SMP1t sau acestea sa se introduca in proportii mici. Aceasta restrictie este valabila si pentru diferite repere tehnice carora la se impun limite restranse a tolerantelor dimensionale si caracteristici macanice superioare. In schimb, in cazul produselor de uz industrial, pentru care se admit culori inchise, opace, proportia de SMP1t recirculate, poate sa fie mare, pana la limita la care produsele fabricate mai corespund din punct de vedere al caracteristicilor mecanice, electrice si de stabilitate dimensionala.
In cazul fabricarii unui anumit produs, lucrand pe aceeasi instalatie, se pot obtine calitati diferite ale acestuia, in functie de proportia SMP1t recirculate.
Astfel, la fabricarea prin extrudere a foliilor tubulare din PE, folosind materie prima noua, se obtine un produs transparent cu proprietati mecanice foarte bune. Daca PE noua se amesteca cu o cantitate de SMP1 rezultate dintru-n proces anterior de prelucrare, folia obtinuta nu va mai avea aceeasi transparenta, in schimb proprietatile vor fi aceleasi. In cazul in care proportia de SMP1t introiduse in amestecul supus prelucrarii este mare, nu va mai fi posibila fabricarea unei folii subtiri, dar se vor putea obtine folii mai groase, eventual colorate, ale caror proprietati mecanice vor fi apropiate de cele obtinute din materia prima noua.
Primele MP1 la care s-a pus problema recircularii SMP1t au fost cele de mare tonaj (PE, PVC, PS, ABS), aceasta ca urmare a cantitatilor mari de astfel de materiale rezultate la prelucrarea lor. In ultimii ani insa, o importanta deosebita s-a acordat recircularii SMP1t rezultate le prelucrarea tehnopolimerilor (PA, PC, POM, PSF, PTFE etc.) la care, chiar daca cantitatile de SMP1 formare sunt mici ele au un cost ridicat si in multe cazuri sunt deficitare.

ASPECTE TEORETICE

In ultimii ani s-au facut incercari de tratare teoretica a problemei recircularii SMP1t. Acestea au avut ca scop stabilirea continutului de material recirculat in produsele fabricate, calcularea cantitatii totale de material nou prelucrat si a procentului de SMP1 la fiecare ciclu de prelucrare. De asemenea, s-a urmarit gasirea unor ecuatii de bilantde materiale pentru instalatiile de prelucrare cu recirculare a SMP1t, precum si calcularea diferitelor caracteristici ale MP1 avand in compozitia lor materiale prelucrate de mai multe ori.
Avand in vedere faptul ca recircularea SMP1 se face continuu, inseamna ca in produsul obtinut vor fi inglobate materiale care au fost supuse unui numar diferit de cicluri de prelucrare. Continutul de material care a suferit un anumit numar de prelucrari depinde de raportul de amestecare dintre materialul nou si SMP1, asa cum rezulta din tabelul 1.5.
Cu ajutorul unor tabele de acest tip se poate stabili care este proportia optima de SMP1 care pot fi reintrodusse in proces, astfel ca materialul ce a fost supus unui numar de cicluri de prelucrare sa dispara din produsul fabricat, sau sa se gaseasca in acesta intr-o proportie mica (sub 0.5%) care sa nu-i influenteze defavorabil caracteristicile.
Pentru cantitatii totale de material nou necesar si a procentului de SMP1 formate la prelucrarea prin injectie s-au stabilit urmatoarele relatii:

SN = V a Q- 2n/ (Q+1)i/(Q-1) (1.1.)

D = a 2n(Q-1)100i/a Q(Q+1)n+1 -; 2n(Q+1)i (1.2.)

In care SN eate cantitatea totala de material nou, utilizata pentru a realiza n recirculari;

D -; proportia de SMP1 formata dupa n recirculari, %;
V -; cantitatea de material luata initial in lucru; n -; numarul de recirculari;
Q -; raportul dintre masa produsului fabricat si a SMP1 formate in urma unui ciclu de injectie.

Prin transpunere grafica a relatiilor de mai sus, pentru un raport material nou /SMP1 de 1/1 si valori ale lui Q de la 1/7 la 7, se obtin familiile de curbe din fig. 1.1:

SMP1, % Q
0 7.0
5 6.0
10 5.0
15 4.0
20 3.0
25 2.0
30 1.6
35 1.4
40 1.2
45 1.0
50 0.80
55 0.60
60 0.50
65 0.333
70 0.250
75 0.200
80 0.166
85 0.141
90

Din analiza curbelor prezentate in aceasta figura se constata ca, pentru un raport material nou/SMP1 dat, recircularea este cu atat mai avantajoasa cu cat Q are valori mai mici. Pentru o valoare Q data, proportia de SMP1 formate scade odata cu reducerea raportului dintre materialul nou si SMP1 din amestecul supus prelucrarii.
Astfel, pentru Q = 1 si raport material nou/SMP1 de 1/1 rezulta ca, in timp ce dupa prima injectie, proportia de SMP1 este de 50%, daca se opreste recircularea dupa al patrulea ciclu de prelucrare, procentul de SMP1 este de 20%, iaar dupa 10 injectii se reduce la circa 7.5%.
Pentru aceeasi valoare a lui Q, daca raportul de amestecare matrial nou/SMP1 este de 1/2 dupa al saptelea ciclu de prelucrare, proportia de SMP1 scade la 3.75% (tabelul 1.5).
Stabilirea ecuatiilor de bilaant pentru instalatiile de prelucrare cu recircularea SMP1 este deosebit de importanta, deoarece cu ajutorul acestora se poate calcula, atat cantitatea de SMP1 recuperabile formate, cat si capacitatea de productie a instalatiilor de prelucrare.
Daca se are in vedere un proces de prelucrare in doua stadii (fig. 1.2) din care primul corespunde instalatiei de transformare a MP1sub forma pulverulenta sau de granule in produse intermediare (semifabricate, placi, folii etc.), iar al doilea priveste instalatiile de prelucrare a acestora in scopul transformarii in produse (articole de consum etc.), se obtine un sistem complex de ecuatii cu ajutorul carora se poate calcula rapid differite ecuatii de bilant, corespunzator situatiilor intalnite in practica.
Aplicarea siatemului de ecuatii stabilit, la o instalatie de prelucrare in doua stadii, la care primul stadiu este alimentat cu un debit de 100t pe zi granule noi, SMP1 formate in proces reprezentand 16% in primul stadiu si 24% in cel de-al doilea, iar pierderile de SMP1 nerecuperabile 10%, permite sa se constate urmatoarele:
- cantitatea de SMP1 formate la prelucrarea granulelor si care poate fi valorificata reprezinta 21.3% din materia prima noua;
- cantitatea de SMP1 formata la prelucrarea produselor intermediare (stadiul 2) si care poate fi valorificata (la stadiul 1) reprezinta 26.9%.

Tabelul 1.5 Compoziztia produselor obtinute la prelucrarea prin injectie cu recircularea SMP1t (raportul material nou/SMP1t = 1/2)

Nr. de recirculari Material nou, % Material recirculat ( R ), %
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10
1 33.3 66.6
2 33.3 22.2 44.4
3 33.3 22.2 14.8 29.6
4 33.3 22.2 14.8 9.87 19.74
5 33.3 22.2 14.8 9.87 6.58 13.16
6 33.3 22.2 14.8 9.87 6.58 4.38 8.76
7 33.3 22.2 14.8 9.87 6.58 4.38 2.92 5.94
8 33.3 22.2 14.8 9.87 6.58 4.38 2.92 1.95 3.90
9 33.3 22.2 14.8 9.87 6.58 4.38 2.92 1.95 1.30 2.60
10 33.3 22.2 14.8 9.87 6.58 4.38 2.92 1.95 1.30 0.87 1.14

Fig. 1.2. Bilantul de materiale al instalatiilor de prelucrare in doua stadii a MP1

SMP1 SMP1 nerecuperabile recuperabile

produs finit finit

SMP1 SMP1
Recuperabile nerecuperabile

Aceste cantitati de SMP1 trebuie luate in consideratie la proiectarea capacitatilor suplimentare de prelucrare necesare si anume: capacitatea suplimentara de 48.2% (21.3 + 26.9) pentru stadiul 1 de prelucrare, ceea ce corespunde cu o crestere a capacitatii cu 24.5% pentru stadiul 2 de prelucrare.
Daca se impune ca numarul de cicluri de prelucrare a SMP1 recirculatie sa fie limitat, forma ecuatiilor de bilant, se modifica, dar rezultatele obtinute cu acestea difera foarte putin de cazul in care numarul de prelucrari este infinit.
In cazul prelucrarii prin injectie s-a incercat stabilirea de ecuatii care sa permita calcularea valorii unei proprietati a produsului, avand in vedere faptul ca acesta contine, in cazul prelucrarii cu recirculare a SMP1, cantitati de material care a fost supus unui numar diferit de cicluri de formare.
Daca se presupune ca utilajul de formare are capacitatea de injectie de o unitate, iar c reprezinta fractiunea corespunzatoare produsului fabricat, rezulta ca fractiunea de SMP1 formate la un ciclu de prelucrare va fi (1 -; c). SMP1 sunt colectate direct la masina de injectie si depozitate intru-n container special. In cazul in care produsul obtinut in urma unui ciclu de formare are valoarea P1 a unei proprietati, iar Pn reprezinta valoarea aceleiasi proprietati dupa n cicluri de injectie (n -; 1 recirculari), proportiile de material avand valorile P1, P2, P3, … ,Pn, din containerele 1, 2, 3, … ,n vor fi cele din tabelul 1.6.

Tabelul 1.6. Proportia de SMP1 cu valoarea proprietatii P, in functie de numarul ciclurilor de prelucrare

Val. proprietatiiNr containera P1 P2 P3 … Pn
1 1
2 c 1-c
3 c c(1 -;c) (1-c)2
. . . .
. . . .
. . . . n c c(1-c) c(1-c)2 … (1 -; c)n-1

Cand o parte a continutului din cel de-al n-lea container este amestecat cu o fractiune k de material nou (avand valoarea proprietatii P0) in proportii de (1-k)/k, fractiunea de SMP1 fiind (1-k), valoarea proprietatii in stare stationara (Ps) poate fi calculata cu o serie de forma: n-1
Ps = kP0 + (1+k) c S (1-c)j-1Pj + (1-k) (1-c)n-1 Pn (1.3.)
1

Ecuatia de mai sus poate fi exprimata ca suma a (i-1) termeni a unui rest Pr

i-1
Ps = kPn + (1-k)c S (1-c)n-1 Pn + Pr (1.4.)
1

in care: Pr este suma de la i la (n-1)

Valoarea proprietatii in stare stationara poate fi calculata daca se cunoaste forma functiei P = f(n).
Pentru a se realiza astfel de calcule s-a avut in vedere forma curbelor experimentale ce redau variatia diferitelor proprie3tati ale MP1 in functie de numarul de cicluri de prelucrare (fig. 1.3.).

111111

Numarul de injectii

Din analiza curbelor prezentate in figura 1.3. se constata ca acestea pot fi liniare (curba 1), pot prezenta o scadere mai rapida in cursul primelor cicluri de prelucrare (curba 2), prezinta o perioada de inductie si apoi o usoara scadere dupa un numar mic de procese de injectie (curba 3) sau o forma care indica o marire a vitezei de degradare odata cu cresterea numarului de recirculari (curba 4). Toate aceste tipuri de curbe sunt cunoscute experimental.
Pentru cazul in care P = f(n) este o functie liniara descrescatoare (?P < 0) ecuatia 1.4. este o serie aritmetica, putand fi folosita asa cum este scrisa. Insumarea este oprita la Pn = 0, adica atunci cand n>= i+Pi/?P.
Daca P = f(n) este o functie logaritmica descrescatoare, ea pote fi scrisa:

Pn = Pi(1 + ?P/Pi)n-1 , in care ?P < 0 (1.5.)

Ecuatia (1.4) va fi atunci transformata intr-o serie geometrica infinita, iar Pr este data de relatia:

Pr = (1-k) c(1-c)i-1 Pi/a 1- (?P/Pi)(1-c)/c (1.6)

Recircularea SMP1 poate fi astfel facuta, incat o fractiune constanta de material nou k sa fie adaugata acestora la fiecare ciclu de prelucrare. Proportia de material cu valorile proprietatilor P1, P2, P3, … , Pn dupa recircularile 1, 2, 3,…,n este data in tabelul 1.7.
Pentru proprietatile in stare stationara a materialelor prelucrate Ps, se poate scrie o ecuatie analoaga in care c este inlocuit cu k:

n-1
Ps = kP0 + k(1-k)S (1-k)j-1 Pj + (1-k)n Pm (1.7.)
1

Rezolvarea pe calculator a acestor ecuatii permite calcularea lui Ps pentru variatii liniare si logaritmice ale lui Pi.

Tabelul 1.7. Proprietatile de material ce se regaseste in produsele obtinute la prelucrarea prin injectie prin recirculare a SMP1t

ValoareaProprietatiiNr. de re-prelucrari P1 P2 P3 P4 … Pn

1 1-k
2 k (1-k) (1-k)2
3 k(1-k) k(1-k)2 (1-k)3
4 k (1-k) k (1-k)2 k (1-k)3 (1-k)4
. . .
. . .
. . . n k (1-k) k (1-k)2 1(1-k)3 k (1-k)4 …….. (1-k)n

Utilitatea acestor calcule este dovedita de curbele din fig. 1.4 si 1.5, cu ajutorul carora se poate stabili care este numarul de recirculari dupa care, in functie de forma de variatie a functiei P= f(n), valoarea proprietatii se reduce la un procent dat (fig. 1.4 ), sau ce cantitate de material nou trebuie adaugat amestecului supus prelucrarii, asfel incat valoarea proprietatii produsului sa se mentina la un anumit nivel fata de valoarea initiala (fig. 1.5 ).
Daca se analizeaza curbele din figurile 1.4 si 1.5 se constata ca reducerea valorii proprietatii la 50% din cea initiala se realizeaza dupa 2,5 si 8 recirculari, corespunzator celor trei tipuri de variatie a functiei P=f(n), iar

Fig. 1.4. 1 -; liniara; fig. 1.5. 1 - liniara
2, 3 -; logaritmica 2, 3 - logaritmica

pentru a mentine valoarea proprietatii la 90% din cea initiala este necesara adaugarea a 37,52 si respectiv 72% material nou, in amestecul supus prelucrarii.

OPERATII DE PREGATIRE

Pentru a putea fi reintroduse in circuitul de productie SMP1t trebuie,in marea majoritate a cazurilor, supuse unor operatii de pregatire care au ca scop aducerea acestora la forma si dimensiunile materialului nou ( granule sau pulbere ) cu care, de obicei, se amesteca (fig. 1.6 ).

produse finite

Material nou

Fig.1.6. Fluxul operatiilor de pregatire a SMP1t

Prima operatie din fluxul operatiilor de pregatire a SMP1 este cea de spalare a acestora de produsul fabricat. Separarea se realizeaza prin debavurare, taierea marginilor, operatii ce pot fi acute manual sau mecanizat, precum si prin retinerea produselor necorespunzatoare din punct de vedere calitativ. La SMP1t astfel colectate se adauga si cele rezultate la pornirea si oprirea instalatiilor de prelucrare.
In cadrul operatei de sortare a SMP1t trebuie sa se tina seama de gradul de degradare, forma si dimensiunile acestora. Materialele secundare care prezinta semne evidente de degradare se elimina din sistemul de recirculare. Cele de dimensiuni mari se separa de SMP1t cu dimensiuni mici, ultimile fiind trimise direct la maruntire in timp ce primele sunt supuse mai intai unei operatii de taiere si apoi sunt dirijate la maruntire. Exista si cazuri in care sortarea pe dimensiuni nu este necesara, morile de maruntire avand deschideri si dispozitive adecvate prelucrarii SMP1t indiferent de marimea acestora.
Atunci cand este necesara taierea in bucati a SMP1t cu dimensiuni mari (tevi, cuve mari etc.), aceasta operatie se realizeaza cu ajutorul unor fierastraie (circulare sau cu banda) sau cu ghilotina.
Pentru SMP1t sub forma de folie sau ghemuri incalcite de fibre, prin aglomerare se asigura cresterea densitatii la gramada a SMP1t, facandu-le apte pentru a fi alimentate la utilajele de prelucrare.
In unele cazuri, inainte de a fi amestecate cu material nou sau prelucrate, SMP1t trebuie supuse unor operatii de aditivare, uscare, omogenizare si granulare. Toate aceste operatii au ca scop evitarea degradarii polimerilor care stau la baza SMP1t recirculate si o cat mai buna omogenizare a acestora.
Operatiile de pregatire a SMP1t in vederea prelucrarii, mentionate in fig. 1.6, fac parte integranta din fluxul instalatiilor de recirculare dar nu toate sunt necesare in fiecare dintre acestea. In functie de tehnologia de prelucrare, tipul si forma de prezentare a SMP1t si complexitatea schemei de recirculare, una sau mai multe dintre aceste operatii pot sa lipseasca. Indiferent insa de SMP1t trebuie sa se tina seama de prelucrare care se adopta, la alegerea schemei de recirculare a SMP1t trebuie sa se tina seama de urmatoarele recomandari:
- materialul obtinut in instalatia de pregatire a SMP1t (maruntire aglomerat sau granulat) trebuie sa aiba o distributie uniforma a dimensiunilor particulelor si sa fie lipsit de praf sau de bucati mai mari;
- sa se evite amestecarea diferitelor tipuri de SMP1t, chiar daca au la baza acelasi tip de polimer dar de proveniente si caracteristici diferite sau tipuri diferite de polimeri din aceeasi clasa;
- sa se evite contaminarea SMP1t cu praf, impuritati metalice, alte tipuri de MP1 etc. ;
- depozitarea SMP1t sa se faca in locuri curate si uscate pentru a evita contaminarea lor si absorbtia de umiditate de catre acestea;
- sa nu se recircule SMP1t prezentand semne evidente de degradare (arsuri, inchiderea pronuntata a culorii);
- in cursul fabricarii unui anumit produs, proportia de SMP1t sa fie constanta pentru a asigura uniformitatea prelucrarii. Aceasta proportie se stabileste experimental pentru fiecare caz in parte, avandu-se in vedere tipul MP1, calitatea SMP1t, tehnologia de prelucrare si caracteristicile cerute produsului finit fabricat;
- sa se tina seama de modificarea indicelui de fluiditate si sensibilizarea la actiunea caldurii a MP1 la reprelucrare si sa se adopte parametrii corespunzatori de lucru;
- sa se aiba in vedere tipul MP1 recirculat; pentru polimeri care absorb usor umiditatea din aer (PA, PC, POM, ABS) trebuie sa se prevadainstalatii corespunzatoare de uscare inainte de reintroducerea SMP1t in circuitul de productie;
- unele MP1, cum ar fi cele pe baza de POM, PS etc., contin lubrifianti care se pierd in timpul primei treceri prin utilajul de formare, si, drept urmare, trebuie inlocuiti. In alte cazuri (PVC, PP etc.) este necesara adaugarea in amestec a unor cantitati suplimentare de stabilizatori.

Maruntirea. SMP1, asa cum rezullta ele in urma separarii de produsul fabricat sau sunt colectate la utilajele de prelucrare, nu pot fi reintroduse in circuitul de productie deoarece se prezinta sub forme si dimensiuni care nu sunt acceptate de catre masinile de formare ( masini de injectie, extrudere etc.). Prima operatie din fluxul de pregatire la care sunt supuse aceste materiale este cea de maruntire. In acest scop pot fi folosite diferite tipuri de agregate, dar cel mai adesea se recurge la morile cu cutite .
In principiu, aceste mori au la baza un rotor cu cutite care, impreuna cu carcasa (pe care sunt montate de asemenea cutite ) si sita de sortare alcatuiesc camera de maruntire. (fig.1.7 ).
Materialul ce urmeaza a fi supus prelucrarii este introdus in camera de maruntire, folosind in acest scop deschiderea de alimentare. Aici el este prins intre cutitele fixe de pe carcasa si cele mobile de pe rotor avand loc astfel o prima taiere a materialului. Bucatile rezultate, se aseaza dezordonat, in camera de maruntire, fapt ce face a urmatoarele operatii de taiere, sa determine reducerea considerabila a dimensiunilor particulelor, pana ce acestea ajung la marimi comparabile cu cele ale ochiurilor sitei de sortare si pot sa treaca pprin aceasta. Marimea ochiurilor sitei determina dimensiunea maxima a particulelor rezultate la maruntire.

Fig.1.7. Sectiunea transversala prin camera de maruntire a unei mori cu cutite: 1 -; rotor; 2 -; cutitele rotorului; 3 -; cutitele de pe carcasa; 4 -; sita de sortare; 5 -; alimentare; 6 -; evacuare.

Pentru maruntirea SMP1 se pot folosi mori cu cutite simple sau duble, drepte (cu muchiile paralele) in unghi simplu, sau in unghi dublu. Montarea in pozitie inclinata a cutitelor de pe rotor asigura o taiere prin forfecare, mai convenabila, fapt ce permite reducerea considerabila a zgomotului si a consumului de energie. Deoarece inclinarea intr-o singura directie a cutitelor de pe rotor determina transportul unilateral in directie axiala a materialului din camera de maruntire, acestea se fixeaza oblic, alternativ (in unghi dublu).
Cutitele de pe carcasa se monteaza in pozitia cea mai favorabila de intrare a materialului care urmeaza a fi maruntit. Modul de fixare a acestor cutite este determinat de tipul si dimensiunile SMP1 pentru care s-a proiectat moara.
Numarul cutitelor de pe rotor si carcasa (Zr, Zc ), lungimea cutitelor (l) si viteza de rotatie a rotorului (n) determina capacitatea de taiere a morilor (S) de acest tip:

S = f(Zr, Zc, l, n) ls = Zr×Zc×l×n in care: ls este lungimea de taiere in unitatea de timp.
Lungimea de taiere poate servi la aprecierea capacitatii de maruntire a unei mori cu cutite numai in mod conditionat, deoarece nu da nici o indicatie in legatura cu masura in care aceasta lungime este efectiv utilizata.
Avand in vedere relatia liniaradintre capacitatea de maruntire (exprimata prin ls) si principalele marimi constructive ale morilor cu cutite, se considera ca acestea pot fi variate in limite largi, in functie de necestitati. Exceptie face viteza de rotatie a rotorului care nu poate fi aleasa oricum, deoarece viteze periferice mari ale acestuia pot determina incalzirea rapida a materialului supus maruntirii si, prin aceasta, blocarea morii.
S-a stabilit ca o vitaza periferica a cutitelor de 10 -; 15 m×s-1 constituie o limita ce, in cazul morilor fara posibilitati de racire nu trebuie depasita.
In cazul SMP1 casante, viteze mari ale cutitelor determina cresterea fractiunii constituite din particule de dimensiuni mici, fapt ce reprezinta o dificultate la utilizarea in continuare a materialului maruntit.
Pentru a realiza o maruntire buna, in special in cazul SMP1 sub forma de folie sau fibre, cutitele trebuie sa fie bine ascutite, iar distanta dintre cutitele de pe rotor si cele de pe carcasa sa nu depaseasca 0.1 -; 0.2 mm. Deoarece tocirea cutitelor impune ascutirea lor periodica, sistemul de prindere a acestora trebuie sa fie astfel ales, incat sa permita scoaterea si reglarea lor din pozitii nepericuloase pentru operator.
Forma si marimea rotorului si a cutitelor, numarul cutitelor, viteza rotorului si distanta dintre cutite se aleg in functie de tipul si forma de prezentare a SMP1 care urmeazaa fi supus maruntirii.
Morile cu cutite pot avea rotorul cu ax vertical sau orizontal (fig. 1.8. si fig. 1.9.). morile avand rotorul cu ax vertical se caracterizeaza printr-o echilibrare mai buna, solicitare mai mica la incovoiere a rotorului si gabarit mai mic in plan orizontal, motiv pentru care acestea sunt de preferat ori de cate ori este posibil.

Fig. 1.8. Moara cu rotor cu ax vertical: 1 -; dispozitiv de maruntire preliminara; 2 -; cutitele de pe rotor; 3 -; cutitele de pe carcasa; 4 - sita

In cazul morilor avand rotor cu ax orizontal, proiectate pentru maruntirea SMP1 cu pereti grosi sau a bucatilor masive de material, sita de sortare se monteaza deasupra rotorului, in timp ce la agregatele destinate maruntirii SMP1 sub forma de folie sau fibre, acestea se monteaza sub rotor (fig. 1.9.).

Fig. 1.9. Moara cu cutite avand sita montata in diferite pozitii: 1 -; rotor; 2 -; carcasa; 3 -; sita montata deasupra rotorului; 4 -; sita montata sub rotor; 5 -; palnie de alimentare; 6 -; clapeta.

Deoarece s-a constatat ca materialul maruntit strabate sita de sortare in prima zona a acesteia, dispunerea corecta ar fi o alternanta de cutite pe carcasa si site. O asemenea dispunere este greu de realizat si dificil de exploatat, deoarece blocarea sitei impune ca, in vederea desfundarii si curatirii acesteia, sa se scoata sita din sortare.
Deschiderea de alimentare a morilor cu cutite se realizeaza sub forma de palnie (fig. 1.9.). Forma, marimea si dispunerea palniei de alimentare sunt de o deosebita importanta in procesul de exploatare a morilor cu cutite.
Forma palniei trebuie aleasa astfel incat alimenterea morii, care cel mai adesea se face manual, sa nu permita aruncarea in afara, datorita fortei centrifuge a materialului maruntit. De aceea, palniile de alimentare sunt concepute sub forma cotita si sunt prevazute cu clapete de inchidere (fig. 1.9.).
La dimensionarea palniilor de alimentare trebuie sa se aiba in vedere ca SMP1 ce urmeaza a fi maruntite sa treaca usor prin sectiunea transversala cea mai ingusta, fara pericol de intepenire si blocare in aceasta zona. Deoarece infundarea palniilor de alimentare se poate produce si din alte cauze decat cele legate de dimensiunile SMP1, este necesar ca acestea sa fie prevazute cu dispozitive speciale de deblocare, evitandu-se in acest mod metoda manuala, periculoasa, de desfundare. In acest scop, se poate folosi fie un heblu actionat manual, fie un dispozzitiv special format dinttr-un cilindru pneumatic cu piston si un carlig, prin a carui miscare verticala se realizeaza afanaea materialului, fapt ce favorizeaza desfundarea palniei de alimentare.
Nici dispunerea palniei nu poate fi facuta la intamplare, asa cum rezulta din fig. 1.10. In primul caz (fig. 1.10. a) materialului este aruncat de catre rotor aproximativ dupa directia sagetii, fapt ce face dificila patrunderea acestuia in camera de maruntire. Dispunerea palniei de alimentare conform pozitiei indicate in fig. 1.10.b asigura o buna intrare a SMP1, in schimb bucatile de dimensiuni mari nu pot ajunge in fata cutitului fix, ceea ce face imposibila maruntirea lor.
In plus, in spatiul format intre rotor si peretele palniei se produce o frecare puternica a materialului si drept urmare o incalzire excesiva a acestuia. Pentru a evita aruncarea materialului supus maruntirii cat si incalzirea acestuia, este obligatoriu ca palnia de alimentare sa fie dispusa in pozitia indicata in fig. 1.10.c.

Fig. 1.10. Posibilitati de dispunere a palniei de alimentare la morile cu cutite avand rotorul cu axul orizontal: a, b -; gresit; c -; corect.

Exista si cazuri in care, datorita marimii exagerate a bucatilor de SMP1, palnia de alimentare are dimensiunile cele mai mari cu putinta, adica egale cu diametrul partii cilindrice a morii (fig. 1.11).

Fig. 1.11. Moara cu cutite cu deschidere larga a palniei de alimentare: 1 -; rotor cu cutite; 2 -; carcasa; 3 -; sita; 4 -; palnie de alimentare.
Probleme asemanatoare apar si in cazul morilor cu cutite avand rotorul cu ax vertical, a caror palnie de alimentare poate fi montata la una din pozitiile indicate in fig. 1.12.

Fig. 1.12. Posibilitati de dispunere a palniei de alimentare, la morile cu cutite avand rotorul cu axul vertical: a -; alimentare normala cu camera de volum mare; b -; alimentare normala; c -; alimentare tangentiala.

Palniile de alimentare prezentate se utilizeaza intotdeauna atunci cand SMP1 au forme neregulate. Pentru maruntirea SMP1 sub forma de placi folie sau benzi, morile sunt echipate cu cilindrii de tragere (fig. 1.13.), cu ajutorul carora materialul este alimentat continuu in camera de taiere. In vederea asigurarii unei alimentari cat mai uniforme, se reccomanda ca ambii cilindri sa fie antrenati.
Probleme deosebite apar la maruntirea SMP1 sub forma de teava in special a celor pe baza de PVC. Din cauza evolutiei neregulate a rupturilor la astfel de produse, ghidejele de sustinere trebuie sa fie lungi si foarte bine etansate. In afara de acestea, pentru fiecare diametru de teava este necesar un ghidaj cu dimensiuni corespunzatoare, iar daca teava nu este inchisa, materialul maruntit poate fi aruncat in afara prin interiorul acesteia.

Fig. 1.13. Sistem de alimentare cu cilindri de tragere: 1 -; rotor cu cutite; 2 -; cilindri de tragere.

Desi in cazul tevilor de diametre mici construirea unor palnii de alimentare lungi, orientate vertical, ofera o solutie, numai in putine cazuri se gasesc spatii corespunzatoare pentru montarea unor asemenea mori. Pentru tevi cu dimensiuni mari, pana la 1000 mm diametru, aceasta solutie nu este practicabila si drept urmare s-au cautat solutii adecvate de alimentare. O asemenea solutie este prezentata in fig. 1.14.

Fig. 1.14. Sistem de alimentare a SMP1 sub forma de teava cu diametrul mare.

In acest caz, SMP1 sub forma de teava sunt taiate la dimensiuni care pot fi transportate manual, iar bucatile obtinute sunt alimentate cu ajutorul unei benzi transportoare intr-o camera de asteptare care se gaseste deasupra camerei de maruntire. Aceasta camera este prevazuta cu doua clapete (4 si 5) care functioneaza alternativ si asigura atat evitarea aruncarii materialului in afara cat, si protectia rotorului impotriva eventualelor socuri produse de teava in cadere (clapeta 4).
Pentru alimentarea morii se procedeaza dupa cum urmeaza: se deschide clapeta 5 cu ajutorul benzii transportoare 1, capatul de teava 2 este aruncat in camera de asteptare. Forta de lovire este preluata de clapeta 4 care in acest caz, este inchisa. Dupa aruncarea in interior a tevii, clapeta 5 se inchide si apoi se deschide clapeta 4. drept urmare, capatul inferior al tevii cade pe rotorul 3 si incepe maruntirea. In momentul in care capatul superior al tevii ajunge sub nivelul clapetei 4, aceasta se inchide si ciclul de alimentare este reluat. Actionarea clapetelor se face pneumatic, fapt ce permite o functionare complet automata a instalatiei.
In scopul asigurarii unei game cat mai largi de utilizare, s-au construit si mori cu cutite, cu doua palnii de alimentare, una pentru SMP1 de dimensiuni mici, iar cealalta pentru tevi (fig.1.15.). Jgheabul de alimentare pentru tevi este actionat hidraulic avand posibilitatea sa-si modifice unghiul de inclinare.
Reducerea zgomotului produs la maruntirea SMP1 dure poate fi asigurata prin folosirea unor palnii de alimentare tip inchizator de aer, palnii cu pereti dubli sau izolate fonic.
Pentru maruntirea SMP1 sub forma de folie sau fibre, precum si a celor care au la baza polimeri sensibili la actiunea caldurii, morile cu cutite pot fi prevazute cu sisteme de racire cu apa (atat pentru rotor cat si pentru carcasa), sau sunt prevazute cu un sistem de evacuare fortata a materialului maruntit. In acest ultim caz, sub sita de sortare se gaseste un recipient de captare, in forma de palnie, prin care trece continuu un curent de aer care antreneaza materialul maruntit. Absorbtia cu ajutorul aerului a matreialului colectat in recipient asigura transportul acestuia, racirea lui, precum si marirea capacitatii de maruntire a morii.

Fig. 1.15. Moara cu cutite cu doua palnii de alimentare: 1 -; jgheab pentru SMP1 sub forma de teava; 2 -; palnie de alimentare pentru SMP1 de dimensiuni mici; 3 -; rotor cu cutite.

Acelasi rezultat se obtine si prin amplasarea sub sita de sortare a unui ventilator de constructie speciala (fig. 1.16). Separarea materialului maruntit de curentul de aer se face cu ajutorul unui ciclon; aerul, dupa purificare printr-un filtru cu saci, este refulat in atmosfera, iar materialul granular este colectat intr-un buncar de depozitare sau in saci.

Fig. 1.16. Moara cu cutite si racire cu aer a materialului maruntit: 1 -; palnie de alimentare; 2 -; motor electric pentru antrenarea rotorului cu cutite; 3 -; suport metalic; 4 -; ventilator; 5 -; conducta de evacuare; 6 -; ciclon.

In cazul in care SMP1 ce urmeaza a fi recirculate se prezinta sub forma unor produse (placi, profile cu sectiune rotunda, patrata, ovala etc.), pentru maruntirea lor se pot folosi agregate de constructie speciala de tipul celor din fig. 1.17.

Fig. 1.17. Schema de principiu a agregatului de maruntirea SMP1 continuu: 1 -; rotor; 2 -; cutite; 3 -; contracutit; 4 -; gura de evacuare; 5 -; capac rabatabil; 6 -; material supus maruntirii.

Alimentarea agregatului cu SMP1 se face sub un unghi de 45° fata de axa rotorului, folosind in acest scop doi cilindrii antrenati, dintre care cel superior este mobil, putand fi ridicat si coborat in functie de grosimea materialului supus maruntirii. La astfel de agregate, cutitele de pe rotor sunt fixe, iar cel de pe carcasa (contracutitul) este regrabil. Diversele tipuri de cutite care pot fi montate la acest agregat ofera posibilitatea obtinerii unor granule de forma cubica de 1.5 -; 6 mm pe latura.
Pentru maruntirea SMP1 sub forma de folie (rezultate la termoformare, margini neparalele de la extrudare, calandrare etc.) se pot utiliza masini de tipul celor din fig. 1.18. Acestea lucreaza dupa principiul morilor de taiat folie, executand taierea atat in directie longitudinala cat si transversala. Se livreaza in doua variante constructive:
- cu doi arbori mobili (2 axe);
- cu patru arbori mobili (4 axe).
Fiecare arbore mobil, atat la tipul de doua axe (fig. 1.18a) cat si cel cu patru axe (fig. 1.18b), are montate o serie de cutite tip roata (in forma unor freze de disc). Cutitele se monteaza in linie si se separa intre ele prin distantiere. Varfurile cutitelor se suprapun pe o lungime de 14 mm, iar distanta dintre doua cutite opuse este de 0.1 mm. Muchiile taietoare ale cutitelor sunt astfel orientate, ca folia in timpul taierii sa fie trasa intre cutite; mai intai varful cutitului patrunde in material iar apoi acesta este tras in paralel, cu muchia cutitului, care executa taierea in lungime. Bucatile de SMP1 obtinute nu depasesc 2.5·7 mm si au forma regulata.

Fig. 1.18. Schema de principiu a agregatelor de maruntire a foliilor continue: 1 -; arbori mobili cu cutite; 2 -; axe fixe cu raclete pentru curatirea cutitelor; 3- tambur de ghidare; 4 -; carcasa superioara.

Plecand de la principiile descrise s-au construit numeroase tipuri de mori cu cutite care se diferentiaza prin:
- conceptie, robustete, pozitia axului rotorului;
- marimea si locul de fixare a sitei de sortare;
- numarul de cutite de pe rotor si carcasa;
- viteza rotorului;
- marimea si dispunerea palniei de alimentare;
- modul de montare si reglare a cutitelor etc.
Multe dintre ele sunt proiectate pentru un anume tip de SMP1 dar, exista si mori cu cutite cu destinatie universala (profile de diferite tipuri, corpuri, cave voluminoase, folii etc.). Acestea din urma au o geometrie speciala a rotorului si sunt dotate cu mai multe seturi de cutite. Acestea se monteaza de obicei in unghi, pentru a asigura o linie de taiere controlata care sa nu produca socuri.
Capacitatea de maruntire a morilor cu cutite este determinata de puterea motorului de antrenare (fig.1.19), ele alegandu-se in functie de tipul SMP1 pentru care urmeaza a fi folosite si de caracteristicile lor constructive.

Puterea de antrenare, kw Capacitate de maruntire, kg ·h-1
1 10
2 20
4 40
6 60
8 80
10 100
20 200
40 400
60 600
100 800
1000

Principalele conditii impuse morilor cu cutite se refera la realizarea unui material granular cu muchiile taiate drept, fara praf sau aschii, functionarea fara zgomot si in deplina siguranta privind normele de protectia muncii.
Faptul ca functionarea continua si in siguranta a morilor cu cutite implica echiparea acestora cu motoare puternice, de multe ori supradimensionate, a facut ca operatiile de maruntire a SMP1 in astfel de utilaje sa fie mari consumatoare de energie. Drept urmare, s-a trecut, acolo unde a fost posibil, la inlocuirea morilor cu cutite cu alte tipuri de agregate destinate aceluias scop. Dintre aceste agregate de inlocuire le mentionam in primul rand pe cele de tip Zerglomat.

Fig. 1.20. Agregat Zerglomat pentru maruntirea SMP1 sub forma de folie: 1 -; cuva cilindrica; 2 -; cutite fixe; 3 -; axul cu cutite mobile; 4 -; motor pentru antrenarea axului cu cutite

Acestea au la baza o cuva cilindrica verticala deschisa la partea superioara si inchisa la cea inferioara. Prin capacul inferior al cuvei patrunde un ax care se fixeaza o traversa, iar pe aceasta doua cutite ce pot fi antrenate in miscare de rotatie. Deasupra traversei mobile sunt fixate, in peretele cuvei, cutite dispuse radial (fig.1.20).
Maruntirea SMP sub forma de folie are loc prin sfasiere, ca urmare a prinderii acestora intre cutitele fixe si cele mobile. Viteza periferica a acestora din urma poate sa ajunga pana la 70 m·s-1. Evacuarea materialului maruntit se poate face direct, printr-un stut de evacuare amplasat la baza cuvei, dar exista si cazuri in care se recurge mai intai la spalarea SMP1 si apoi evacuarea lor. Inrtr-o serie de instalatii, cuvele de tip Zerglomat asigura si aglomerarea SMP1 maruntite.

Fig. 1.21. Cuva Zerglomat cu doi arbori mobili: 1 -; cuva agregatului; 2 -; arbori cu traverse portcutit.

Tot in scopul maruntirii SMP1 sub forma de folie pot fi folosite si cuve Zerglomat ovale (fig. 1.21). Spre deosebire de cele de mai sus, care au un singur ax cu cutite, acestea sunt prevazute cu doi arbori pe care se monteaza traverse portcutit. Cei doi arbori se rotesc in acelasi sens.
Deoarece montarea cutitelor mobile pe traversa diagonala favorizeaza formarea unor pachete de marerial intre acesta si fundul cuvei, s-a trecut la fixarea lor pe un disc (fig. 1.22).

Fig. 1.22. detaliu la o cuva Zerglomat cu cutite mobile montate pe disc: 1 -; peretele cuvei; 2 -; disc; 3 -; cutit.

Transportul si distributia materalului in zona de taiere a acestor cuve poate fi imbunatatit prin montarea pe disc a unor nervuri.
Cuvele de tip Zerglomat pot fi folosite si pentru maruntirea buteliilor cu pereti subtiri.
Maruntirea SMP1 sub forma de folii sau de butelii in cuve Zerglomat este avantajoasa din punct de vedere economic numai pentru capacitati mari de productie, ceea ce inseamna agregate de volum mare, costisitoare si greu de exploatat.
Un principiu de lucru intrucatva asemanator cu al cuvelor Zerglomat are si agregatul de maruntire prezentat schematic in fig. 1.23. Deosebirea consta in aceea ca pe axul care patrunde prin capacul inferior al cuvei se dispun cateva cutite sub forma de disc, care se intercaleaza cu mai multe cutite fixe montate in peretii cuvei. Cutitele sub forma de disc se prelungesc pana in apropierea peretelui interior al cuvei, iar sub ele se monteaza narvuri care inlatura depunerile de folie in zona centrala a agregatului.

Fig. 1.23. Agregat cu cutite disc pentru maruntirea SMP1 sub forma de folie: 1 -; cuva agregatului; 2 -; ax cu cutite disc; 3 -; cutite fixe; 4 -; motor de antrenare.

Tot pentru maruntirea SMP1 sub forma de folie, pot fi folosite si agregatele cu cutite de taiere sub forma de elice (fig. 1.24). Acestea au la baza o cuva cilindrica verticala cu partea inferioara conica, in centrul caruia se gaseste un ax pe care sunt montate mai multe cutite tip elice. Prin antrenarea in miscare de rotatie a axului central, cutitele de p