隨著電子產品更新換代的加快，廢舊電路板（Printed Circuit Board，簡稱PCB）的產生量越來越大，通過機械方法對PCB進行處理不僅可以回收有用金屬、樹脂、塑料等，而且還能夠避免其對環境的污染及對人類健康的危害。
破碎是廢舊電路板處理的一個重要環節。電路板主要是由一些不可降解的高分子材料和重金屬組成，材料組成和結合方式復雜，單體解離粒度小時不容易實現分離，使用常規破碎機很難達到理想效果，原因在于：一是廢舊電路板與礦石及采礦、化工部門可能遇到的材料有明顯的不同；二是廢舊電路板不易彎曲，在制造過程中，要求基板有良好的抗彎曲性能；三是廢舊電路板主要是由強化樹脂板和附著其上的銅線等金屬組成，硬度較高，韌性較大。本研究旨在開發一種適用廢舊電路板破碎的剪切破碎機。
1、國內外廢舊電路板破碎研究的現狀
針對廢舊電路板的組成與結構特點，國內外專家、學者進行了廣泛深入的研究，研制成功了用于廢舊電路板破碎的新型破碎機，其中有代表性的有以下幾種。
(1)瑞典SR公司開發的旋轉式破碎機與日本NEC公司的剪切式破碎機均利用剪切作用破碎PCB．采用這種方法可減小解離后金屬的纏繞作用。NEC公司還使用了沖擊式磨碎機，將廢舊電路板粉碎成0.1~0.3mm左右的碎塊。特制的磨碎機中使用復合研磨轉子，并選用特種陶瓷作為研磨材料。德國Daimler Benz Ulm研究中心則在破碎階段用旋轉切刀將廢舊電路板切成20mm×20mm的碎塊，磁選后再用液氮冷卻，然后送入錘磨機碾壓成細小顆粒。
(2)北京航空航天大學開發了破碎PCB的設備，其基本原理是通過二次機械粉碎，使PCB成為金屬與非金屬的混合粉。中國礦業大學使用新型立軸錘式沖擊破碎機和普通的臥軸錘式沖擊破碎機對廢舊電路板進行破碎‘引。臥軸錘式沖擊破碎機效率高，易于控制出料粒度；，立軸式沖擊破碎機容易實現選擇性破碎。
綜上所述，目前國內仍沒有技術成熟的可用于廢舊電路板粗碎的破碎機，而購買國外設備價格較r高。為此，決定自行研制對PCB進行粗碎的ZKB剪切破碎機。
2、ZKB剪切破碎機結構特點及作用機理
2.1結構特點
破碎機的施力大小、機構設計、性能指標等都同被破碎物料的強度密切相關。通常使用在靜載荷下測定的抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度、抗彎曲強度來表示物料的強度。本文從破碎機的設計考慮，對廢舊電路板進行了層間剪切強度、沖擊韌性及彎曲強度測試：對廢舊主板（來自廢棄計算機）先拆除電子元器件和打磨處理，然后進行力學測試；對廢舊線路板（來自生產電路板時產生的廢板）直接進行測試。兩種PCB的平均厚度約1.5 mm，測試結果如表1所示。從表1數據可以看出，廢舊線路板的三項參數均高于廢舊主板：兩種廢舊電路板的層間剪切強度都小于其彎曲強度。
ZKB剪切破碎機樣機主要由電動機、減速系統、工作輥子等部分組成。主要的技術參數如表2所示。
2.2作用機理
根據物料破碎時的受力分析，研究ZKB剪切破碎機的作用機理。兩個轉動的輥子相向運動，嚙合距離通過調整輥間距實現。破碎過程分為兩個階段：一是物料下落與輥子接觸，在重力的作用下進入破碎腔；二是物料在破碎腔中被破碎。
板形PCB的破碎機理如圖l所示（圖中只畫出一個輥子上的作用力，另一輥子上的作用力與此對稱），輥子的半徑為r，直徑為∮，輥間距為e，輥子對物料的正壓力為F，由壓力產生的摩擦力為f，物體的重力與正壓力相比較小，忽略不計。分別將F與分解為圖1所示的力，只有在滿足一定條件下，物料才不在輥面上打滑，被兩個相向旋轉的輥子卷入破碎腔。圖2所示為物料在破碎腔中被破碎的過程，破碎輥對物料的作用力F形成一對剪切力，當該剪切力大于廢舊電路板的破碎極限時，物料被破碎，摩擦力fF推動物料向下運動。物料從破碎腔中排出，達到破碎效果。使用純剪切力的作用對廢舊電路板進行破碎是ZKB剪切破碎機的顯著優點。
3、廢舊電路板的破碎結果研究
3.1破碎效果
為了研究ZKB剪切破碎機的適用性，對計算機廢舊主板及廢舊線路板進行破碎試驗。從試驗結果看出，該破碎機對廢舊線路板的破碎效果很好。經過一次破碎后，廢舊線路板被破碎成寬度為20mm的長條狀物（圖3a）；然后對長條進行二次破碎，在入料不傾斜的情況下，可破碎成規則20mm×20mm的方塊（圖3b、圖3c）。當人料上有電子元器件時，破碎后的形狀不規則（圖3d）。因為實驗樣機破碎輥的嚙合角較小，要保證人料平衡，且入料厚度不宜過大。
3.2 ZKB剪切破碎機生產能力研究
對廢舊電路板進行破碎時，由于電路板是成塊給入的，因此不可能充滿整個破碎腔，其生產能力的計算比較簡單，處于正常破碎狀態時，處理量主要與輥子轉速有關，計算公式如下：按上式，取物料填充系數K為0.8，分別計算不
同功率下的破碎機生產能力和單位功耗，計算結果如表3所示。隨輥子轉速增加，單位功耗降低。
值得注意的是，由生產能力的計算公式可以看出，提高輥子的轉速，破碎功耗降低，并在一定程度上提高了生產能力，但破碎速度不宜太大。
ZKB剪切破碎機轉速較大時，破碎斷面不整齊，對入料的平衡性要求高；但是速度降低，單位功耗增加。因此可通過在低速下，增加輥子的有效長度來增加處理量。綜合考慮以上因素，ZKB剪切破碎機工作頻率以20~30Hz為宜。
4、結語
在對廢舊電路板性質研究的基礎上，采用ZKB剪切破碎機對廢舊電路板進行粗碎，并根據相關試驗結果，提出了ZKB剪切破碎機的生產能力計算公式，可以得到如下結論：①ZKB剪切破碎機使用純剪切力對廢舊主板與廢舊線路板進行破碎，效率比較高，基本上沒有粉塵污染，證明該破碎機的研制是成功的；②隨著ZKB剪切破碎機轉速的增加，其生產能力提高，單位功耗降低；③綜合考慮生產能力、單位功耗以及破碎效果，ZKB剪切破碎機的工作頻率以20~30Hz為宜。
