行政院國家科學委員會專題研究計畫 期末報告
塑膠厚膜回收專用機之開發
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 100-2622-E-151-019-CC3 執 行 期 間 ： 100 年 11 月 01 日至 101 年 10 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立高雄應用科技大學機械工程系 計 畫 主 持 人 ： 許兆民 計畫參與人員： 助教-兼任助理人員：蕭德慶 大專生-兼任助理人員：林宛儀 公 開 資 訊 ： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 102 年 01 月 08 日
中 文 摘 要 ： 本研究目的是針對電子業產出電子面板所留下的 PE 膜廢料， 進行回收製程處理之設計及規劃；本塑膠厚膜回收專用機採 用乾式處理製程。此構想是將現有的 PE 膜廢料，藉由專用機 進行刮除，使其從甲級廢棄物降為乙級廢棄物，進而可回收 分解作為 PE 顆粒，作為其他產品之原料，間接降低對環境汙 染。 本專用機開發研究共分為四大部份：(一)傳動配速 (二)毛刷 材質及型式(三)消除靜電 (四)廢料刮除與收集回收。 由研究成果得知，驅動軸速度與 PE 輸送流暢性有關，而輸 送流暢性件接影響刮除效果，驅動軸速度增加，刮除效果越 差；而刷毛方向亦直接影響 PE 輸送，以徑向種毛方式最佳； 靜電部份，採用噴水消除靜電，減低機台傳動負荷；本研究 產出之成品，已獲環保署認可為一般事業廢棄物(代碼：D-2704)，大幅度減低甲級廢棄物產出比例。 中文關鍵詞： PE 膜廢料、煞車器、驅動器、氣漲軸 英 文 摘 要 ：
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
□期中進度報告
■期末報告
塑膠厚膜回收專用機之開發
計畫類別：■個別型計畫 □整合型計畫
計畫編號：NSC 100-2622-E-151-019-CC3
執行期間：2011 年 11 月 01 日至 2012 年 10 月 31 日
執行機構及系所：國立高雄應用科技大學機械工程系
計畫主持人：許兆民
共同主持人：
計畫參與人員：林宛儀
本計畫除繳交成果報告外，另含下列出國報告，共 ___ 份：
□移地研究心得報告
□出席國際學術會議心得報告
□國際合作研究計畫國外研究報告
處理方式：除列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢
■涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可公開查詢
目錄
中文摘要 ... II 1.前言 ... 1 2.研究目的 ... 1 3.文獻探討 ... 1 4.研究方法 ... 1 5.結果與討論 ... 3 5.1 膜捲斷裂分析 ... 3 5.2 膜捲偏移分析 ... 3 5.3 塑膠靜電 ... 4 5.4 產品探討 ... 4 5.5 結論 ... 4 6.參考文獻 ... 7 計畫成果自評表 ... 9中文摘要
本研究目的是針對電子業產出電子面板所留下的 PE 膜廢料，進行回收製程 處理之設計及規劃；本塑膠厚膜回收專用機採用乾式處理製程。此構想是將現 有的 PE 膜廢料，藉由專用機進行刮除，使其從甲級廢棄物降為乙級廢棄物，進 而可回收分解作為 PE 顆粒，作為其他產品之原料，間接降低對環境汙染。 本專用機開發研究共分為四大部份：(一)傳動配速 (二)毛刷材質及型式 (三)消除靜電 (四)廢料刮除與收集回收。 由研究成果得知，驅動軸速度與 PE 輸送流暢性有關，而輸送流暢性件接 影響刮除效果，驅動軸速度增加，刮除效果越差；而刷毛方向亦直接影響 PE 輸送，以徑向種毛方式最佳；靜電部份，採用噴水消除靜電，減低機台傳動負 荷；本研究產出之成品，已獲環保署認可為一般事業廢棄物(代碼：D-2704)， 大幅度減低甲級廢棄物產出比例。關鍵字:PE 膜廢料（PE film scrap）、煞車器（Brakes）、驅動器（Drive）、 氣漲軸（Axis Gas Up）
1.前言
在現今資訊發達的時代裡，電腦及行動裝置的需求量大幅提升，電子零件 的需求量也隨著高升，在龐大的生產下，所產生的廢棄物汙染相當可觀。在這 些廢棄物中含大量的混合金屬物：如可燃性混合廢料、不可燃混合廢料、重金 屬廢料、有毒廢棄物、石棉廢料及不可燃的醫療廢料，這些物質經過加熱時， 產生之有害物質，會為害相關作業人員健康，亦會產出不可分解的廢棄物，若 沒有妥善的處理方法與制度，會造成嚴重的環境汙染 (如:戴奧辛的汙染或鉻米 之重金屬汙染)。2. 研究目的
本文目的係要針對電子業生產電子面板所產生的 PE 膜廢料，採用乾式製程 來處理 PE 膜廢料，並針對乾式製程進行專用機的設計及生產組裝規畫，開發出 有別於市場上機種。 電子面板生產過程會產生米色 EP 膜廢料，此種廢料被政府列為甲級廢棄物 (混 合 五 金 廢 料 ， 代 碼 ： E-0399)，本研究目的是使 EP 膜能回收再利用， 達到永續資源的成效。透過控管廢料後續處理，將原 PE 膜廢料，由甲級廢棄物 變成乙級廢棄物，藉此，提高廢料價值和降低廢料堆放空間。3. 文獻探討
過去有以濕式製程處理 PE 膜的方式，其是運用一大槽裝水溶液，將 PE 膜 整捲剪碎泡入水中，待其 2~3 天後，PE 膜上的甲級廢棄物會與 PE 膜分解開來， 藉此分開甲級廢棄物及乙級廢棄物，但其方式耗費時間、空間，其汙染後的水 溶液處理也是一大問題；在乾式製程方面，過去靜電問題無法被消除，亦是一 大挑戰，同時刮除之廢料亦有漫天飛舞之情形，過去在刮除膜部分亦有針對不 同厚度進行調節之可調式刮膜裝置。4. 研究方法
本塑膠厚膜回收專用機設計，大致可分為(1) 給料區(2)廢料刮除區(3)轉 向&整膜區(4)成品收取區(5)控制單元，本研究採用每捲為 15Kg 重的廢棄 PE 膜捲。 給料區內配置有一釋放軸，廢棄 PE 膜捲裝配在釋放軸上，釋放軸側設有 磁粉式剎車離合器，該煞車離合器會隨軸轉速做微調，保持送料穩定，避免輸 送過程中膜捲斷裂，PE 廢料膜捲由氣脹軸做夾持，提高膜捲更換效率，；在廢 料刮除區部分，配置有上毛刷輪軸、下毛刷輪軸及廢料回收斗，兩毛刷輪軸各自配有一 1/2 馬力的單相齒輪減速馬達做為動力來源，在廢料刮除的過程中， 首先由上毛刷輪軸進行上層 PE 膜廢料刮除，再由下毛刷輪軸將下層 PE 膜廢料 刮除，兩輪軸下方設置一廢料回收斗，刮除之廢料均會落入廢料回收斗；在轉 向&整膜區裡，配有兩組轉向軸，其目的是確保成品在進入收取區前，保有良 好的平整度；成品收取區內，則配置一收取輪軸，成品在經過刮除區及整膜區 後，極進入成品收捲部份，本收取輪軸亦配置一 1/2 馬力的單相齒輪減速馬達 做為動力來源，成品膜捲由氣脹軸做夾持，提高膜捲更換效率；控制單元採用 東元變頻器(7300CV)，其控管所有動力馬達之相關設定；PE 膜在釋放軸到上毛 刷輪軸間，上方有一供水系統，此系統在產品處理過程中，會持續噴水至 PE 膜上，做為消除靜電用。 圖 1 塑膠厚膜回收專用機設計圖 1.變頻器規格 MODEL : JNTHBCBA0001BE-UMotor Rating : 1HP/0.75kW 2.輸入規格 INPUT : AC 3 phases 50/60Hz VOLTAGE : 380~480V (+10%, -15%) Amps : 4.2A 3.輸出規格 OUTPUT : AC 3 phases 0~400Hz VOLTAGE : 0~480V Amps : 2.3A 圖 2 東元變頻器 7300CV 面板&規格
表 1 單相齒輪減速馬達
5. 結果與討論
本研究在試車過程中，首先遭遇的困難便在 PE 膜捲輸送過程中，會發生膜 捲偏移、膜捲斷裂及塑膠靜電，經多方探討及多次試驗，得到以下結論: 1. 膜捲斷裂與系統轉速及張力值有關 2. 膜捲偏移與毛刷種毛有關，與系統張力值也有關 3. 消除塑膠靜電能有效降低系統負載 5.1 膜捲斷裂分析 膜捲在輸送過程中由於釋放軸無動力驅動，主要動力來自於收取軸的馬達 驅動，因此收取軸轉速過快時，膜捲就有可能會斷裂，在研究過程中，本團隊 發現收取軸的轉速及釋放軸的磁性煞車器的制動力道，兩者間呈現微妙平衡， 收取軸主要是帶動膜捲前行，而磁性煞車器則是要繃緊膜捲，使膜捲在收取時 能平整且順暢的收捲，兩者間有輔助亦有牽制的效果。膜捲在刮除廢料的過程 中，收取軸輸出力大於磁性煞車器過多，此時煞車器僅有牽制效果，磁性煞車 器本身已無法微調膜捲在運行中的張力，這將導致膜捲張力值超除膜捲材質本 身的負荷值，則膜捲會直接斷裂， 反之，收取軸輸出力小於磁性煞車器過多， 則系統無法作動，因此，收取軸轉速與磁性煞車器之間的配速，攸關系統整體 作動的流暢性，本研究中收取軸轉速及煞車器輸出皆非定值，兩者皆在製程中 隨時調整，而調整的範圍與膜捲的材質特性及外觀尺寸有關，目前製程進行全 憑經驗公式，相關數據尚未完整建立。 5.2 膜捲偏移分析 膜捲在輸送過程中，除了斷裂問題外，尚有偏移問題，膜捲左右偏移會導 致收取軸收捲成果參差不齊，亦可能造成膜捲偏離毛刷輪，導致廢料刮除不完 全或膜捲皺曲，無論是哪一種均不是我們樂見的，而最直接影響 PE 膜左右偏移的原因，是刷毛方向及系統張力值，刷毛方向如有明顯的左右旋情形，就產生 有如螺紋推送一般的效果，則會導致膜捲左右位移，而毛刷軸轉速則僅是影響 刮除效果，並不會直接影響偏移問題，系統張力值如果太小會導致膜捲鬆動， 則會造成偏移或皺曲現象。 因此，本研究最後結論以徑向種毛方式為最佳法，毛刷輪轉速並不會直接 影響膜捲位移，而系統張力值則還是與膜捲材質及外觀尺寸有關。 5.3 塑膠靜電 本研究處理的目標產品就是塑膠膜，而塑膠膜在處理過程中很容易因為固 體摩擦或剝離而產生靜電作用，而就靜電而言，小至毛髮靜電大至森林大火等 災害，而靜電可能造成靜電電擊、火災及爆炸、產品品質不良、工程作業不便、 絕緣設備的破壞等等影響，在本專用機開發過程中，發現靜電會導致機台傳動 負荷上升，是本開發研究必須正視的問題之一。 本研究中採用消除靜電的方式，為最簡易的噴水方式，藉由電離子水噴灑 在 PE 膜上，讓水帶走電荷，消除靜電，藉此降低傳動負荷。 5.4 產品探討 由本專用機處理後的產品，可以大幅降低廢棄 PE 膜捲的存放空間，亦可減 少廢棄物的處理經費，本機台產出之產品已經符合環保署乙級廢棄物(一般事業 廢棄物(代碼：D-2704))標準，僅剩於少量甲級廢棄物(混合五金廢料，代碼： E-0399)，大幅減少廢棄物產出，而本機台產出之產品，亦可回收做為 PE 顆粒 的原料來源。 5.5 結論 本研究為塑膠厚膜回收專用機開發初期研究，目的是要做出有別市面上的 處理機台，並解決製程中相關問題。本研究得到以下結論: 1. 膜捲斷裂與系統轉速及張力值有關，釋放軸及收取軸之配速相當重要，配速 範圍與產品材質有關。 2. 解決膜捲偏移問題，以徑向種毛方式為最佳。 3. 消除靜電採用最簡易的噴水方式，可降低機台傳動負荷。 4. 經本專用機處理後，可以大幅減少甲級廢棄物產出，產出之 PE 膜捲可作為 PE 顆粒的製作原料。
圖 3 塑膠厚膜回收專用機測試運作
圖 3 塑膠厚膜回收專用機測試運作
(a)
(b)
圖 5 (a)(b)塑膠厚膜回收專用機運作圖
圖 6 處理中的 PE 膜 圖 7 處理後的 PE 膜成品
6.參考文獻
[1] 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所，1996，製造業靜電危害現況調查 及防止對策探討，勞工安全衛生研究所 85 年度研究計劃報告。 [2] IOSH 安全資料表 靜電消除設備[3]行政院環保署 資源回收管理基金管理委員會 Recycling Fund Management Board 回收處理流程
[4]UNIVERSITY PHYSICS/ Benson, Harris， John Wiley & Sons Inc 歐亞出版社 出版日期：1996/06/01 [5] 最新無刷直流馬達 孫清華/編譯， 全華科技， 出版日期：2002/02/15 [6] 機械原理(含概論與常識) 張育稱， 千華， 出版日期：2009/01/15 [7]正鋼科技股份有限公司 MINPLY Ind.Co., Ltd [8] UNION [9]愛德利科技股份有限公司
國科會補助專題研究計畫成果報告自評表
請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價
值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）、是否適
合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一綜合評估。
1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估
■ 達成目標
□ 未達成目標（請說明，以 100 字為限）
□ 實驗失敗
□ 因故實驗中斷
□ 其他原因
說明：
2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：
論文：□已發表 □未發表之文稿 □撰寫中 ■無
專利：□已獲得 ■申請中 □無
技轉：□已技轉 □洽談中 ■無
其他：（以 100 字為限）
3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價
值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以
500 字為限）
本專用機處理後的產品，可以大幅降低廢棄 PE 膜捲的存放空間，亦可減少廢棄物的處理 經費，本機台產出之產品已經符合環保署乙級廢棄物(一般事業廢棄物(代碼：D-2704))標準， 僅剩於少量甲級廢棄物(混合五金廢料，代碼：E-0399)，大幅減少廢棄物產出，而本機台產 出之產品，亦可回收做為 PE 顆粒的原料來源。國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表
日期:2012/11/20國科會補助計畫
計畫名稱: 塑膠厚膜回收專用機之開發 計畫主持人: 許兆民 計畫編號: 100-2622-E-151-019-CC3 學門領域: 加工與製造無研發成果推廣資料
100 年度專題研究計畫研究成果彙整表
計畫主持人：許兆民 計畫編號：100-2622-E-151-019-CC3 計畫名稱：塑膠厚膜回收專用機之開發 量化 成果項目 實際已達成 數（被接受 或已發表） 預期總達成 數(含實際已 達成數) 本計畫實 際貢獻百 分比 單位 備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ... 等） 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 0 0 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 申請中件數 1 1 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 1 1 100% 件 技術移轉 權利金 41 41 100% 千元 碩士生 0 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國內 參與計畫人力 （本國籍） 專任助理 0 0 100% 人次 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 0 0 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 章/本 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 0 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國外 參與計畫人力 （外國籍） 專任助理 0 0 100% 人次其他成果
![圖 6 處理中的 PE 膜 圖 7 處理後的 PE 膜成品 6.參考文獻 [1] 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所，1996，製造業靜電危害現況調查 及防止對策探討，勞工安全衛生研究所 85 年度研究計劃報告。 [2] IOSH 安全資料表 靜電消除設備](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/9libinfo/8832351.235719/12.892.188.701.111.962/行政院全衛究所造業靜電危害現況調查生研年度研究計劃報告靜電消.webp)
