산업 재활용, 제약 제조 또는 식품 가공 분야에서 일해 본 적이 있다면 과립화가 지저분한 원자재를 균일하고 사용 가능한 제품으로 바꾸는 비하인드 스토리라는 것을 알고 계실 것입니다. 트레이 제립기는 여기서 중요한 역할을 하는 장치 중 하나입니다. 바인더와 분말을 혼합한 다음 혼합물을 포장, 가공 또는 유통에 적합한 일관된 과립으로 굴립니다. 그러나 트레이 제립기에 도달하기 전의 원료 크기가 전체 제립 공정을 성사시키거나 중단시킬 수 있다고 말하면 어떻게 될까요? 트레이 제립기 공급업체로서 저는 입자 크기의 작은 불일치로 인해 몇 시간의 가동 중지 시간, 재료 낭비, 일관성 없는 최종 제품이 발생할 수 있다는 것을 직접 목격했습니다. 오늘 저는 원료 입자 크기가 트레이 과립화에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 이를 올바르게 수행하기 위해 알아야 할 사항을 정확하게 분석하겠습니다.
먼저 동일한 내용으로 넘어가겠습니다. 여기서 "원료 입자 크기"란 무엇을 의미합니까? 대부분의 경우 이는 과립기에 공급되는 분말, 재분쇄 또는 사전 처리된 덩어리입니다. 예를 들어, 플라스틱 폐기물을 처리하는 경우 너무 크거나(예: 폐기된 쓰레기통의 덩어리) 너무 미세한(예: 재활용 라인의 먼지) 플라스틱 조각으로 시작할 수 있습니다. 또는 타이어 업계에 종사하는 경우 오래된 타이어를 갈아서 고무 부스러기가 생길 수도 있습니다. 두 경우 모두 이러한 입자의 크기는 사소한 세부 사항이 아니라 트레이 조립기의 작동 방식을 결정하는 핵심 변수입니다. 제가 항상 고객에게 말하는 것 중 하나는 원자재가 다른 가공 단계에서 나오는 경우 트레이 과립기에 공급하기 전에 입자 크기를 확인하라는 것입니다. 그렇기 때문에 기업은 종종 다음과 같은 보완 장비에 투자합니다.타이어 조립기 장비또는플라스틱 재활용 과립기과립화 전에 재료를 적절하게 준비합니다.
가장 확실한 효과인 공급 속도와 처리량부터 시작해 보겠습니다. 트레이 제립기는 회전 트레이에서 원료(사용하는 경우 결합제 포함)를 이동시켜 작동하며, 여기서 블레이드나 패들이 원료를 과립으로 혼합합니다. 원자재의 크기가 여기저기에 있는 경우(예: 1mm 미세 조각과 10mm 덩어리가 혼합된 경우) 기계는 이를 일정한 속도로 처리할 수 없습니다. 작은 미세한 입자는 저절로 뭉치는 경향이 있고, 큰 덩어리는 트레이에 남아 고르지 못한 분포를 초래합니다. 플라스틱 재분쇄를 위한 사전 분쇄 단계를 건너뛰고 큰 덩어리를 트레이 분쇄기에 직접 공급하려는 고객이 있었습니다. 결과는? 덩어리가 트레이 블레이드와 벽 사이에 끼어 기계가 15분마다 정지했습니다. 그들은 결국플라스틱 재활용을 위한 산업용 분쇄기업스트림에서 모든 청크를 균일한 크기로 줄였고 처리량이 밤새 40% 증가했습니다. 이는 입자 크기에 주의를 기울일 때 얻을 수 있는 빠른 승리입니다.
다음은 과립 균일성과 품질입니다. 절반은 가루이고 절반은 큰 덩어리인 과립을 원하는 사람은 없습니다. 포장하기 어렵고, 가공 일관성이 없으며, 고객이 종종 거부하는 경우도 있습니다. 원자재의 크기가 너무 다양하면 제본 과정이 제대로 진행되지 않습니다. 미세한 입자는 표면적이 크기 때문에 더 많은 바인더를 흡수하고 너무 쉽게 서로 달라붙어 대형 과립을 형성합니다. 입자가 클수록 표면적이 작아서 충분히 달라붙지 않아 혼합물에 미세한 가루가 많이 남습니다. 나는 몇 달 전에 제약회사 고객과 함께 이것을 보았습니다. 그들은 저장고에서 약간의 덩어리가 있는 원시 분말을 사용했으며 이를 트레이 조립기를 통해 실행했을 때 출력의 60%만이 필요한 2mm-3mm 크기 범위 내에 있었습니다. 응집체를 걸러내고 모든 입자를 일관된 0.5mm-1mm 범위로 가져오기 위해 전처리를 조정한 후 균일성은 최대 92%까지 증가했습니다. 균일한 과립은 최종 제품에 더 좋을 뿐만 아니라 다운스트림 처리 중에도 폐기물을 줄여줍니다. 예를 들어, 플라스틱 제조에서 고르지 않은 과립은 압출기에서 일관되지 않은 용융을 유발하여 부품 결함으로 이어질 수 있습니다.
그러면 바인더 복용량에 영향이 있습니다. 바인더는 과립을 하나로 묶는 역할을 하므로 적절한 양을 얻는 것이 중요합니다. 원자재가 너무 미세하면 필요한 것보다 바인더를 적게 추가하게 될 수 있습니다. 잠깐, 아니요. 실제로는 그 반대가 발생합니다. 미세 입자는 더 많은 표면적이 노출되므로 모든 입자를 코팅하고 안정적인 과립을 형성하려면 더 많은 바인더가 필요합니다. 바인더 복용량을 조정하지 않으면 취급 중에 과립이 약해지고 부서지기 쉽습니다. 반대로, 지나치게 큰 입자로 작업하는 경우 큰 덩어리가 충분히 흡수되지 않기 때문에 바인더를 낭비하게 되므로 보상하기 위해 더 추가하여 처리하기 어려운 끈적하고 덩어리진 과립이 생성됩니다. 나와 함께 일하는 플라스틱 재활용 고객은 바인더로 전환하기 전까지 재분쇄에 15% 바인더를 사용했다고 말했습니다.플라스틱 재연마 장비입자 크기를 2mm로 표준화했습니다. 입자가 균일해지면 바인더 사용을 8%로 줄였습니다. 이는 특히 연중무휴로 운영되는 경우 엄청난 비용 절감 효과입니다.
너무 작거나 너무 큰 원자재와 같은 극단적인 경우는 어떻습니까? 너무 작은 것부터 시작해 보겠습니다. 0.1mm 미만의 분말 먼지를 생각해 보세요. 이를 트레이 제립기에 공급할 때 트레이 내 공기 이동으로 인해 미세한 입자가 혼합되지 않고 주변으로 날아가서 일관성 없는 제립이 발생할 수 있습니다. 결국에는 과립이 거의 없고 폐기물로 걸러지는 먼지 구름만 남게 될 수도 있습니다. 반면에 너무 큰 입자(예: 10mm 이상)는 트레이 블레이드가 균일하게 분해되기 어렵습니다. 알갱이로 굴러가는 대신 트레이 주위로 튀어오르면서 마찰을 일으켜 기계 부품을 더 빨리 마모시킵니다. 유지비가 많이 드는군요. 트레이 제립기는 대형 입자를 분쇄하기 위해 지속적으로 작업하기 때문에 3개월마다 새 블레이드가 필요한 반면, 적절한 크기의 원자재를 사용하는 고객은 6~9개월 동안 지속되는 블레이드를 얻는 것을 보았습니다.
이제 좋은 소식은 이 문제가 완전히 해결 가능하다는 점입니다. 입자 크기를 추측할 필요가 없습니다. 올바른 크기를 알아내는 간단한 단계가 있습니다. 먼저, 원료를 과립기에 공급하기 전에 원료의 입자 크기 분석을 수행하십시오. 체 셰이커와 같은 도구를 사용하면 재료의 비율이 너무 가늘거나, 너무 거칠거나, 딱 맞는지 정확히 알 수 있습니다. 둘째, 전처리 장비에 투자해 사이즈를 표준화한다. 플라스틱이나 고무로 작업하는 경우 다음을 사용하는 것을 의미할 수 있습니다.플라스틱 재활용 분쇄기 장비덩어리를 일정한 크기로 분쇄하거나 크기가 너무 크거나 작은 입자를 선별합니다. 많은 고객이 스크리닝과 제립기 공급을 결합하므로 적절한 크기의 재료만 들어갑니다. 셋째, 입자 크기에 맞게 트레이 제립기 설정을 조정하십시오. 더 미세한 재료로 작업하는 경우 입자가 달라붙을 시간을 주기 위해 트레이 회전 속도를 약간 늦출 수 있습니다. 더 거친 경우 더 나은 혼합을 위해 블레이드 속도를 높일 수 있습니다.
잠깐, 산업별로 입자 크기에 따른 최적의 지점이 다르다는 점도 언급하고 싶습니다. 예를 들어, 식품 가공에서는 트레이 과립화를 위해 약 0.5mm-2mm 정도의 원료가 필요할 수 있습니다. 왜냐하면 이러한 과립은 쉽게 정제로 압축하거나 건조 혼합물로 혼합할 수 있기 때문입니다. 타이어 재활용에서 고무 부스러기는 일반적으로 약 1mm-5mm입니다. 이는 재활용 고무 제품을 만드는 데 가장 적합한 크기이기 때문입니다. 그리고 플라스틱 재활용의 경우 압출기에서 양호한 용융을 보장하기 위해 재분쇄되는 경우가 종종 있습니다. 2mm-6mm입니다. 특정 제품에 어떤 크기가 적합한지 잘 모르겠으면 주저하지 말고 트레이 과립기 공급업체에 문의하세요. 우리는 수십 개의 산업 분야와 협력해왔기 때문에 시행착오 없이 이를 알아낼 수 있도록 도와드릴 수 있습니다.
제가 많이 보는 또 다른 점은 고객이 "일률적인" 입자 크기가 모든 것에 적용된다고 생각하지만 이는 사실이 아니라는 것입니다. 원자재의 종류도 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 부드러운 플라스틱은 단단한 금속 분말과 다르게 반응합니다. 부드러운 재료는 응집을 방지하기 위해 약간 더 큰 입자 크기가 필요할 수 있지만, 단단한 분말은 균일하게 혼합하기 위해 더 작은 입자가 필요합니다. 입자 크기와 재료 특성 및 최종 제품 요구 사항의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 동물 사료 펠렛을 만드는 고객이 과립화를 위해 옥수수 가루(3mm)에서 옥수수 가루(0.2mm)로 전환했습니다. 밀가루가 너무 미세해서 사료 펠릿에 먼지가 너무 많았고 펠릿당 영양가가 떨어졌습니다. 소량의 미세 분말(총 입자 크기 1mm-4mm)을 혼합한 그릿으로 다시 교체한 후 펠렛은 균일하고 먼지가 덜 발생했으며 고객은 더 행복해졌습니다.
이제 신규 고객이 흔히 범하는 실수에 대해 이야기해 보겠습니다. 한 가지 큰 문제는 선별 단계를 건너뛰는 것입니다. 그들은 트레이 제립기를 구입한 다음, 거기에 있는 원자재를 모두 버립니다. 이로 인해 앞서 언급한 가동 중지 시간, 일관성 없는 과립, 재료 낭비 등 모든 문제가 발생합니다. 또 다른 실수는 장비를 정기적으로 교정하지 않는 것입니다. 좋은 사전 분쇄기가 있더라도 시간이 지남에 따라 마모될 수 있으므로 입자 크기가 자신도 모르게 표류하기 시작할 수 있습니다. 원자재 크기를 매월 확인하면 이를 방지할 수 있습니다. 마지막으로, 작은 배치를 먼저 테스트하지 마세요. 전체 생산 실행에 뛰어들지 마십시오. 현재 원자재 크기로 작은 샘플을 테스트하고 과립 품질이 어떤지 확인한 다음 규모를 확대하기 전에 조정하십시오. 그러면 시간과 돈이 많이 절약됩니다.
결국 트레이 제립기는 공급하는 재료만큼만 우수합니다. 원자재의 입자 크기는 사소한 세부 사항이 아닙니다. 이는 처리량, 품질, 비용 및 기계 유지 관리에 영향을 미치는 기본 요소입니다. 트레이 제립기 공급업체로서 제 임무는 단순히 기계를 판매하는 것이 아니라 전체 프로세스가 원활하게 작동하도록 돕는 것입니다. 일관되지 않은 과립화 문제를 다루고 있고 입자 크기가 문제일 수 있다고 생각하거나 더 나은 결과를 얻기 위해 전처리 장비를 업그레이드하려는 경우, 제가 도와드리겠습니다. 혼자 알아낼 필요는 없습니다. 귀하의 특정 요구 사항에 대해 이야기하고, 재료 샘플을 테스트하고, 귀하의 작업에 적합한 설정을 찾으십시오.
참고자료
- McCabe, WL, Smith, JC, & Harriott, P. (2005). 화학 공학 단위 운영(7판). 맥그로힐.
- 존스, DH (1996). 제약 산업의 과립화. CRC 프레스.
- 플라스틱 재활용: 가공 및 지속 가능성에 대한 가이드. (2021). 산업재활용협회.
- 타이어 재활용 기술 및 응용. (2019). 글로벌 자원 협의회.
- 입자 크기 분석: 원리 및 실습. (2018). 와일리-블랙웰.
