小型飲料瓶瓶標剝離機的研制開發

張述功，郭文松，趙　飛

（1.瑪納斯縣祥和農機有限責任公司，新疆瑪納斯　832200；2.塔里木大學機械電氣化工程學院)

小型飲料瓶瓶標剝離機的研制開發

張述功1，郭文松2，趙飛2

（1.瑪納斯縣祥和農機有限責任公司，新疆瑪納斯832200；2.塔里木大學機械電氣化工程學院)

摘要：為了實現飲料瓶的造粒再回收，必須要先將飲料瓶的標紙剝離，目前飲料瓶瓶標的剝離還主要是以手工剝標為主，手工剝標不僅消耗大量的勞動力、而且對人身體危害很大。文中介紹了一種新型、高性能的飲料瓶瓶標剝離機。該機利用滾刀棍和刷輥與圓弧刀的配合作用完成瓶標的剝離，在出口處利用風力的作用將剝離后的標紙和飲料瓶分開，試驗表明：該剝標機生產效率為100 kg/h，剝標干凈率為98%。

關鍵詞：飲料瓶；標紙；剝離機

隨著我國經濟的快速發展，環境與資源問題已經成為了制約經濟發展的瓶頸，所以發展循環經濟、走可持續、資源再利用是我國工業化產業升級的必經之路，飲料瓶是一種質量輕、常溫狀態下無毒、耐摔等特性，因而廣泛用于飲料行業，我國是世界上飲料瓶最大的提供國與消費國，據不完全統計，我國每年生產500多萬t的飲料瓶，廢舊飲料瓶具有巨大的經濟價值，據有關專家測算，回收5萬t舊可樂瓶、礦泉水瓶等聚酯瓶，相當于年減少30萬t石油消耗[1-3]。飲料瓶為了回收造粒，就必須要先將飲料瓶上的瓶標剝離，目前我國大部分地區的剝標依舊采用人工剝標方式，工作量大，效率低，且對人身體傷害較大[4-7]。為此我們研制了一種快速、易操作、易維修、剝標效率高的脫標機來代替人工剝標。

1　飲料瓶瓶標剝離機的結構與工作原理

1.1結構組成

根據我國飲料瓶大部分容量約600 ml，長約為25 cm、瓶體直徑約為6 cm以及大量瓶體都是圓柱形，少數瓶體是類似于矩形的特點，針對這樣的瓶子結構，本文設計了飲料瓶瓶標剝離機[8],其結構如圖1所示。

1.2工作原理

物料從入料口進入，通過滾軸刀卷入軌道，三個滾軸輥與圓弧刀配合剝離標紙，經過三個滾軸輥的轉動，可使瓶標大都從瓶體上剝離下來，只有少數碎標粘在瓶體上，再通過刷輥與圓弧刀配合，便可將碎標徹底的從瓶體上刷離下來，由于機體本身有一定的傾斜角，所以不會像其他剝標機那樣容易堵塞，利用瓶體與瓶標的質量不同的特性，當物料到達出料口之前，風機便可將瓶體與瓶標分離開來，瓶標從出標口出來后，用布袋將瓶標收集起來以避免環境污染；瓶體則從出料口出來，整個剝標過程操作簡單，一人便可操作。

2　主要部件設計

2.1滾刀輥

滾刀輥在整個系統中是比較關鍵的部件，剝標機的滾軸如圖2所示。滾筒表面上焊有輥刀，通過滾刀輥的旋轉，滾刀可以將瓶標切開。滾筒直徑為30 cm，長50 cm，滾刀材料選擇45#鋼。刀體采用20CrMnTi制成，20CrMnTi具有良好的耐磨性、強度和韌度。

2.2刷輥

當飲料瓶通過三個滾刀輥到達刷輥時，大部分標紙已經剝離干凈，刷輥的作用就是將剩余碎標剝離干凈，刷輥如圖3所示。刷輥滾筒的直徑設計為28 cm，長為50 cm，鋼絲的長度設為3 cm。其結構與滾刀輥大致相同。刷輥與滾刀輥配合成為脫標機刀的主動機構，由于瓶體經滾刀輥已經擠壓剝標變形，所以瓶體的尺寸會稍微變小一些，因此刷輥直徑稍大于滾刀輥直徑。刷輥安裝在滾刀輥的后面，通過鋼刷便可將碎標刷掉，避免了人工二次處理，大大節省了人力。

圖2　滾刀輥的三維模型

圖3　刷輥的三維模型

圖4　圓弧座刀體的設計

2.3剝刀與圓弧座的設計

剝刀對飲料瓶脫標的干凈與否起著至關重要的作用。該機剝刀采用鋸齒型剝刀，其結構如圖4所示。采用此種結構增加了刀與瓶體的接觸時間，可使剝標更加干凈。刀體材料采用合金鋼20CrMnTi，其特點是力學性能的強度極限和屈服極限都比較好。鋸齒長度設計為5 mm，寬度依據滾刀輥或者圓弧座的不同而不同，避免鋸齒過長容易打斷，齒距依照安裝在滾刀輥及圓弧刀上的方向不同而改變。將刀體焊接在滾刀輥和圓弧座上，刀體沿軸向分布，如圖1所示，每個滾刀輥上排列6組刀，當滾刀輥和刷輥旋轉時，即可與圓弧刀配合進行剝標，圓弧座的弧度大小以及過度時的角度及其關鍵，滾刀輥的直徑為30 cm，圓弧座排列5組，其弧度要與滾刀輥及刷輥相適應，尤其是每個圓弧座，其角度設置非常關鍵，否則可能造成瓶體阻塞。

3　主要特點及試驗情況

該機帶有滾刀輥和刷輥和圓弧刀，大大的增加了瓶體與刀的接觸面積，并且可以利用刷輥將碎標徹底刷離干凈，不像其他脫標機那樣，瓶體已經擠壓變形而標紙沒有徹底剝離，只能通過人力進行二次剝標。該機具有一定的傾斜角度，當瓶體進入入料口時，可以比較容易的進入滾刀輥進行剝標，不易堵塞，大大的提高了剝標效率，而且機械部件不易受損。當瓶子與標到達出料口之前，會經過風機的風口，通過風機將瓶體和瓶標分開，瓶標從上出標口或側出標口吹出，可用布袋收集。

2014年10月在新疆昌吉州瑪納斯縣祥和農機有限公司對該機進行了試驗，試驗對象：，長約為25 cm、瓶體直徑約為6 cm、容積為600 ml的飲料瓶，試驗數量2000個。試驗結果表明：該剝標機生產效率為100 kg/h，瓶標剝凈率為98%，主要適用于常用的容量約為600 ml的小型飲料瓶，能夠完成飲料瓶剝標作業。

參考文獻：

[1]張志國，張子元.廢舊飲料瓶的智能化回收之路[J].綠色中國，2013（2）：22～25.

[2]鐘證.飲料瓶含致癌物技術層面安全問題仍待解[N].中國工業報，2013-3-20（B020）.

[3]克朗斯.PET瓶回收再利用新技術[J].中國食品衛生雜志，2008(04).

[4]王寧，王益龍，李莉，蕭揚眉.廢飲料瓶的處理利用技術新進展[J].工程塑料應用，2007（12）.

[5]廢舊飲料瓶的回收利用技術[J].技術與市場，2006（2）.

[6]回收系統聯成網絡，飲料瓶罐變廢為寶[J].再生資源研究，2005（2）.

[7]趙飛，郭文松，段海龍.飲料瓶自動瓶標剝離機的研究現狀分析[J].中國科技投資，2013（A32）:416～417.

[8]郭文松,趙飛.一種飲料瓶瓶標自動剝離機[P].中國專利，ZL201320852654.8，2013-12-23.

收稿日期：2014-12-18

文章編號：1007-7782（2015）01-0008-02

中圖分類號：TS206.5

文獻標識碼：A

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.01.003