تغير الكثافة الظاهرية قبل وبعد الضغط
في خطوط إعادة تدوير أغشية البولي إيثيلين منخفض الكثافة، عادةً ما تشكل رقائق الأغشية المغسولة تحديًا كبيرًا لعمليات المناولة والخدمات اللوجستية اللاحقة نظرًا لـ كثافة منخفضة للغاية ومحتوى رطوبة عالٍ.
أ مكبس لولبي (يُشار إليه أيضًا باسم مُكثِّف الفيلم) يُستخدم على نطاق واسع لمعالجة هذه المشكلة من خلال الجمع بين التجفيف الميكانيكي والتكثيف الفيزيائي, مما يقلل حجم المادة بشكل كبير دون الحاجة إلى تكويرها.
يشرح هذا الدليل كيف ولماذا تتغير الكثافة الظاهرية قبل وبعد عملية التكثيف بالضغط اللولبي, وماذا يعني ذلك بالنسبة للنقل والمعالجة اللاحقة.
1. فهم الفرق بين الكثافة الظاهرية وكثافة المادة
قبل مراجعة البيانات، من المهم توضيح مفهوم خاطئ شائع:
- الكثافة الظاهرية يشير إلى الكتلة لكل وحدة حجم من كومة من المواد، بما في ذلك الفراغات الهوائية بين الجزيئات.
- الكثافة الحقيقية للمادة يشير إلى الكثافة الجوهرية للبوليمر نفسه (LDPE ≈ 0.91–0.93 جم/سم³).
تتناول هذه المقالة موضوع الكثافة الظاهرية فقط, لأنه يؤثر بشكل مباشر على:
- كفاءة النقل
- حجم التخزين
- استقرار التغذية في المعدات النهائية
2. الكثافة الظاهرية النموذجية لغشاء البولي إيثيلين منخفض الكثافة قبل التكثيف
حالة المادة الخام: رقائق أغشية البولي إيثيلين منخفض الكثافة المغسولة
بعد التقطيع والغسل، عادةً ما يوجد غشاء البولي إيثيلين منخفض الكثافة على شكل رقائق رقيقة وغير منتظمة مع وجود هواء محبوس ورطوبة سطحية.
نطاقات الكثافة الظاهرية النموذجية:
- غشاء البولي إيثيلين منخفض الكثافة السائب / رقائق خفيفة: 30-80 كجم/م³ (0.03–0.08 جم/سم³)
- رقائق البولي إيثيلين منخفض الكثافة المغسولة والرطبة (رطوبة 20-30%): 60-100 كجم/م³ (0.06–0.10 جم/سم³)
على الرغم من غسلها، إلا أن المادة تبقى ضخم وغير مستقر, مما يجعل النقل الفعال والتغذية المنتظمة أمراً صعباً.
الآثار اللوجستية:
لا يجوز أن تحمل حاوية مكعبة عالية بطول 40 قدمًا (≈76 مترًا مكعبًا) محملة بالكامل إلا 1.5–2.5 طن من المواد، أقل بكثير من حدود الوزن المسموح بها.
3. الكثافة الظاهرية بعد التكثيف بالضغط اللولبي
حالة المنتج النهائي: بولي إيثيلين منخفض الكثافة مُجفف ميكانيكياً ومضغوط
أثناء عملية تشغيل مكبس البرغي، تتعرض المادة لما يلي:
- الضغط الميكانيكي التدريجي
- إزالة الماء والهواء من خلال أقسام الشاشة
- التليين الناتج عن الاحتكاك والتكتل الجزئي
الكثافة الظاهرية النموذجية للمنتج:
- تكتلات البولي إيثيلين منخفض الكثافة المكثفة / الكتل المضغوطة: 400–600 كجم/م³ (0.40–0.60 جم/سم³)
- تشغيل مُحسَّن تحت ضغط عالٍ (النطاق العملي الأعلى): تصل إلى حوالي 650-700 كجم/م³
في هذه المرحلة، يتم تحويل غشاء البولي إيثيلين منخفض الكثافة من بنية ثنائية الأبعاد منخفضة الكثافة إلى شكل ثلاثي الأبعاد ومضغوط مناسب للنقل أو للتغذية في أماكن مستقرة.
4. تم تحقيق تخفيض عملي في الحجم
بناءً على نطاقات الكثافة الظاهرية المذكورة أعلاه:
- نسبة انخفاض الحجم النموذجية: من 6:1 إلى 10:1
- انخفاض الحجم المكافئ: ما يقارب 70-85%
على سبيل المثال:
- من 80 كجم/م³ → 500 كجم/م³ ≈ زيادة الكثافة بمقدار 6.25 مرة
- من 60 كجم/م³ → 600 كجم/م³ ≈ زيادة الكثافة بمقدار 10 أضعاف
هذا المستوى من التكثيف هو متسق وقابل للتكرار في خطوط إعادة التدوير الصناعية.
5. كيف تعمل عملية التكثيف بالضغط اللولبي
الضغط الميكانيكي ونزح المياه
يؤدي البرغي المخروطي أو ذو الخطوة المتغيرة إلى تقليل الحجم المتاح تدريجياً، مما يجبر على:
- مياه مجانية
- الرطوبة المحتبسة
- تتسرب الفراغات الهوائية عبر أقسام الأسطوانة المثقبة.
التليين الحراري والتكتل
يؤدي الاحتكاك والضغط إلى رفع درجة حرارة المادة (عادةً من 60 إلى 90 درجة مئوية)، مما يؤدي إلى تليين البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) والسماح للرقائق بـ الترابط عند نقاط التلامس, ، مما يؤدي إلى إزالة الفراغات الداخلية.
نموذج التسريح النهائي
يظهر الناتج عادةً على النحو التالي:
- تكتلات مضغوطة غير منتظمة
- شرائط أو كتل قصيرة وكثيفة
هذا النموذج غير مُحَبَّب و لا يتطلب الأمر قطعًا, مما يجعله مثالياً عندما يكون الهدف هو النقل أو التخزين المؤقت, ، وليست حبيبات نهائية.
6. الفوائد الرئيسية لزيادة الكثافة الظاهرية
كفاءة النقل
تسمح الكثافة الظاهرية العالية للحاويات والشاحنات بالاقتراب من حدود الوزن القانونية بدلاً من "شحن الهواء"، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة الخدمات اللوجستية لكل طن.
تغذية مستقرة للمعدات النهائية
تتغذى المواد المكثفة بشكل موثوق إلى:
- الطاردات
- المجمعات
- خطوط التكوير (إذا تمت إضافتها لاحقاً)
بدون ربط أو إنتاجية غير متسقة.
كفاءة الطاقة
تستهلك عملية التجفيف الميكانيكي طاقة أقل بكثير من التجفيف الحراري، ويمكن للحرارة المتبقية في المادة أن تقلل من الطلب على الطاقة في العمليات اللاحقة.
7. نتائج التشغيل النموذجية (ملخص)
- زيادة الكثافة الظاهرية: ~6–10×
- تقليل الرطوبة: ~20–40% → من 1 إلى 31 طن/6 ساعات
- الغرض الأساسي: تقليل الحجم وكفاءة النقل
- التكوير: غير مطلوب
خاتمة
في إعادة تدوير أغشية البولي إيثيلين منخفض الكثافة، يُعدّ التكثيف بالضغط اللولبي أحد العوامل المؤثرة. خطوة وسيطة حاسمة التي تحول رقائق الأغشية المغسولة منخفضة الكثافة إلى مادة مضغوطة وجاهزة للنقل.
عن طريق زيادة الكثافة الظاهرية من حوالي من 50-100 كجم/م³ إلى 400-600+ كجم/م³, تتيح هذه العملية لوجستيات فعالة، ومعالجة مستقرة، ومعالجة لاحقة قابلة للتطوير - دون الحاجة إلى التكوير.
