CN102344592B - 连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置及方法，该装置包括由带料斗的橡胶脱硫装置、过渡输送器、单螺杆隔氧冷却装置、片材机头、一对压辊和裁切装置组成的连续生产线，橡胶脱硫装置的出料口通过过渡输送器接单螺杆隔热冷却装置的进料口，单螺杆隔热冷却装置的出料口接片材机头的进料口。本发明采用同向啮合双螺杆橡胶脱硫装置，混合均匀，能耗低；本发明制备方法，具有如下工艺步骤，(a)脱硫；(b)隔氧输送；(c)隔氧冷却混炼；(d)制片；(e)压制；(f)裁切。本发明采用隔氧输送、隔氧冷却和混炼，防止高温脱硫胶粉的高温氧化，提高再生胶力学性能，而且生产连续、安全，没有废弃排放。

Description

连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置及方法
技术领域
本发明涉及废橡胶的回收利用装置及方法技术领域，特别是一种连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置及方法。
背景技术
我国废橡胶的回收利用主要采用化学脱硫工艺技术生产再生胶，占回收废橡胶的90％以上，这种化学脱硫工艺是分段间隙式，尤其从脱硫罐排出的脱硫胶粉进行不密闭冷却和2-3道的开炼制片工艺，生产过程中产生严重的二次污染，生产环境较差。目前国内脱硫胶粉的冷却均采用开放式，由于排出的脱硫胶粉温度高，一般在200℃以上，开放式冷却易使脱硫胶粉氧化，甚至产生明火，影响再生胶性能；再生胶制片都是采用开炼机炼胶出片工艺，一方面有二次污染，其次对操作人员存在隐性的安全问题，因此解决脱硫胶粉的隔氧冷却和再生胶绿色制片问题是废旧橡胶绿色回收利用关键工艺技术。
目前国内研发废旧橡胶绿色脱硫制备再生胶的主要工艺技术如下：
马如琦等人研发一种橡胶脱硫的装置，中国专利200620132011.6，该装置包括粉碎机、筛选机、磁选机、给料机、微波炉、挤出机、过滤装置和打包装置。该技术将废旧橡胶经过粉碎、筛选、磁选后再经过微波炉进行微波脱硫，脱硫后由微波炉出料口直接进入挤出机喂料口，通过挤出机进行塑化、降温、过滤，最后完成整个生产过程。使用该专利装置的生产工艺复杂，效率不高，并且具有二次污染。
刘维义等人研发一种橡胶脱硫挤出机，中国专利89209641.1，其挤压螺杆是一种双头螺纹及主、副螺纹分段设置的螺杆，并且采用以螺杆和支座相连接，圆台形型芯的机头。利用本机对废旧橡胶进行脱硫再生，其质量达到再生胶国家标准二级以上。但是该专利的脱硫效果一般，制得的再生胶性能一般。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述不足，本发明提供一种连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置，包括由带料斗的橡胶脱硫装置、过渡输送器、单螺杆隔氧冷却装置、片材机头、一对压辊和裁切装置组成的连续生产线，橡胶脱硫装置的出料口通过过渡输送器接单螺杆隔热冷却装置的进料口，单螺杆隔热冷却装置的出料口接片材机头的进料口。
为提高硫化胶粉的脱硫效果，所述的橡胶脱硫装置为双螺杆橡胶脱硫装置，所述的双螺杆橡胶脱硫装置具有筒体和位于筒体内的同向啮合的双螺杆，筒体具有料斗，双螺杆包括具有压缩比的加料输送段、两个或两个以上相互间不连续的挤压剪切段和位于相邻两个挤压剪切段间的螺杆过渡段。
为获得完全脱硫与部分脱硫共存的混合型再生胶，所述的挤压剪切段为两个相啮合的组合剪切块，组合剪切块由两个或两个以上的凸轮组成，相邻凸轮的长轴在圆周方向上位置相错开，不同挤压剪切段的组合剪切块其相邻凸轮的长轴在圆周方向上错开角度不同。在不同类型组合剪切块的挤压剪切下，实现胶粉的完全或部分脱硫，生成完全脱硫与部分脱硫共存的混合型再生胶。
为将橡胶脱硫装置挤出的高温脱硫胶粉快速冷却，所述的单螺杆隔氧冷却装置包括夹套式机筒和位于夹套式机筒内的螺杆，夹套式机筒包括外筒体和内筒体，内筒体外表面具有螺旋式连续冷却水道，螺杆中心设置有通冷却水的冷却孔道。
为达到理想的冷却效果并且与橡胶脱硫装置的生产能力匹配，所述的螺杆的长径比L/D为50∶1-80∶1。
为使再生胶的流动性能和力学性能满足使用要求，所述的螺杆分为压缩区、冷却区和混炼区，压缩区为等深变距螺纹，使粘连在一起的脱硫胶粉适度压缩，增加脱硫胶粉与夹套式机筒和螺杆的接触面积，提高冷却效果；冷却区为等深等距螺纹，主要起冷却和输送作用。
一种采用如前述的连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置制备再生胶片的方法，具有如下工艺步骤：
(a)脱硫：将硫化胶粉加入到双螺杆橡胶脱硫装置的进料料斗中，硫化胶粉在双螺杆橡胶脱硫装置中进行脱硫；
(b)隔氧输送：从双螺杆橡胶脱硫装置的出料口挤出的脱硫胶粉由过渡输送器，隔氧输送进入单螺杆隔氧冷却装置的进料口；
(c)隔氧冷却混炼：高温脱硫胶粉进入单螺杆隔氧冷却装置进行冷却和混炼；
(d)制片：单螺杆隔氧冷却装置出料口挤出的混炼后的再生胶经片材机头挤出成型为片状胶片；
(e)压制：片材机头挤出的片状胶片由一对压辊进一步压制和冷却；
(f)裁切：冷却后的胶片由裁切装置切成一定规格尺寸的再生胶片。
所述的硫化胶粉的粒径为0.2mm-1.0mm。
所述的硫化胶粉通过废橡胶粉碎制得，废橡胶的原料可以是废轮胎橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶或乙丙橡胶。
为进一步提高再生胶的流动性能和力学性能，从双螺杆橡胶脱硫装置挤出的脱硫胶粉的温度为180℃-260℃，隔氧冷却混炼单螺杆装置的混炼区的脱硫胶粉温度为80℃以下。
本发明的有益效果是，本发明连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置采用同向啮合双螺杆橡胶脱硫装置，排气性好，混合均匀，生产效率高，能耗低；本发明的再生胶片制备方法，采用隔氧输送、隔氧冷却和混炼，不但防止高温脱硫胶粉的高温氧化，提高再生胶力学性能，而且生产连续、安全，生产过程没有废弃排放，不会对环境造成二次污染。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明制备再生胶片的工艺流程示意图；
图2是本发明连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置的最优实施例的结构示意图；
图3是本发明中的双螺杆橡胶脱硫装置中双螺杆的结构示意图；
图4是本发明中的双螺杆橡胶脱硫装置的第一组合剪切块的结构示意图；
图5是本发明中的双螺杆橡胶脱硫装置的第二组合剪切块的结构示意图；
图6是本发明中的双螺杆橡胶脱硫装置的第三组合剪切块的结构示意图；
图7是本发明中的隔氧冷却混炼单螺杆装置最优实施例的结构示意图。
图中1、橡胶脱硫装置，11、加料输送段，12、挤压剪切段，13、螺杆过渡段，14、料斗，2、过渡输送器，3、单螺杆隔氧冷却装置，31、冷却孔道，32、螺杆，33、外筒体，34、内筒体，35、冷却水道，A、压缩区，B、冷却区，C混炼区，4、片材机头，5、压辊，6、裁切装置。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图2所示的本发明的连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置的最优实施例，包括由带料斗14的双螺杆橡胶脱硫装置1、过渡输送器2、单螺杆隔氧冷却装置3、片材机头4、一对压辊5和裁切装置6组成的连续生产线，双螺杆橡胶脱硫装置1的出料口通过过渡输送器2接单螺杆隔热冷却装置3的进料口，单螺杆隔热冷却装置3的出料口接片材机头4的进料口。
双螺杆橡胶脱硫装置1具有筒体和位于筒体内的同向啮合的双螺杆，筒体具有料斗14。如图3所示，双螺杆包括具有压缩比的加料输送段11、三个相互间不连续的挤压剪切段12和位于相邻两个挤压剪切段12间的二个螺杆过渡段13。
挤压剪切段11为两个相啮合的组合剪切块，组合剪切块由两个或两个以上的凸轮组成，相邻凸轮的长轴在圆周方向上位置相错开，不同挤压剪切段的组合剪切块其相邻凸轮的长轴在圆周方向上错开角度不同。三个相互间不连续的挤压剪切段中，如图4所示第一组合剪切块有五个凸轮，相邻凸轮的长轴在圆周方向上错开角度为90°；如图5所示第二组合有五个凸轮，相邻凸轮的长轴在圆周方向上错开角度为45°；如图6所示第三组合剪切块有七个凸轮，相邻凸轮的长轴在圆周方向上错开角度为30°。
如图7所示，单螺杆隔氧冷却装置3包括夹套式机筒和位于夹套式机筒内的螺杆32，夹套式机筒包括外筒体33和内筒体34，内筒体34外表面具有螺旋式连续冷却水道35，螺杆32中心设置有通冷却水的冷却孔道31。螺杆32的长径比L/D为70∶1。
螺杆32分为压缩区A、冷却区B和混炼区C，压缩区A为等深变距螺纹，冷却区B为等深等距螺纹。
采用前述的连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置制备再生胶片的方法，如图1所示，具有如下工艺步骤：
(a)脱硫：将粒径为0.2mm-1.0mm的硫化胶粉，加入到双螺杆橡胶脱硫装置的进料料斗中，硫化胶粉在双螺杆橡胶脱硫装置中进行脱硫；硫化胶粉由废橡胶粉碎制得，废橡胶的原料可以是废轮胎橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶或乙丙橡胶；
(b)隔氧输送：从双螺杆橡胶脱硫装置的出料口挤出的温度为180℃-260℃的脱硫胶粉由过渡输送器，隔氧输送进入单螺杆隔氧冷却装置的进料口；
(c)隔氧冷却混炼：高温脱硫胶粉进入单螺杆隔氧冷却装置进行冷却和混炼，隔氧冷却混炼单螺杆装置的混炼区的脱硫胶粉温度为80℃以下；
(d)制片：单螺杆隔氧冷却装置挤出的混炼再生胶经片材机头挤出成型为片状胶片；
(e)压制：片材机头挤出的片状胶片由一对压辊进一步压制和冷却；
(f)裁切：冷却后的胶片由裁切装置切成一定规格尺寸的再生胶片。
将双螺杆转速控制在100rpm，脱硫温度控制在180-210℃。再生胶试样制备按GB13460-2003，拉伸性能和断裂伸长率测试标准：GB/T 1040-92，门尼粘度的测试标准：GB/T 1232.1-2000。经过测试反映，再生胶获得了极佳的再硫化效果，拉伸强度14.9MPa、断裂伸长率478.5％，门尼粘度60。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置，其特征是：包括由带料斗（14）的橡胶脱硫装置（1）、过渡输送器（2）、单螺杆隔氧冷却装置（3）、片材机头（4）、一对压辊（5）和裁切装置（6）组成的连续生产线，橡胶脱硫装置（1）的出料口通过过渡输送器（2）接单螺杆隔热冷却装置（3）的进料口，单螺杆隔热冷却装置（3）的出料口接片材机头（4）的进料口，
所述的橡胶脱硫装置（1）为双螺杆橡胶脱硫装置，所述的双螺杆橡胶脱硫装置具有筒体和位于筒体内的同向啮合的双螺杆，筒体具有料斗，双螺杆包括具有压缩比的加料输送段（11）、两个或两个以上相互间不连续的挤压剪切段（12）和位于相邻两个挤压剪切段间的螺杆过渡段（13），
所述的挤压剪切段（12）为两个相啮合的组合剪切块，组合剪切块由两个或两个以上的凸轮组成，相邻凸轮的长轴在圆周方向上位置相错开，不同挤压剪切段（12）的组合剪切块其相邻凸轮的长轴在圆周方向上错开角度不同，
所述的单螺杆隔氧冷却装置（3）包括夹套式机筒和位于夹套式机筒内的螺杆（32），夹套式机筒包括外筒体（33）和内筒体（34），内筒体（34）外表面具有螺旋式连续冷却水道（35），螺杆（32）中心设置有通冷却水的冷却孔道（31），
所述的螺杆（32）的长径比L/D为50:1-80:1，
所述的螺杆（32）分为压缩区、冷却区和混炼区，压缩区为等深变距螺纹，冷却区为等深等距螺纹。
2.一种采用如权利要求1所述的连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置制备再生胶片的方法，其特征在于具有如下工艺步骤：
（a）脱硫：将硫化胶粉加入到双螺杆橡胶脱硫装置的进料料斗中，硫化胶粉在双螺杆橡胶脱硫装置中进行脱硫；
（b）隔氧输送：从双螺杆橡胶脱硫装置的出料口挤出的脱硫胶粉由过渡输送器，隔氧输送进入单螺杆隔氧冷却装置的进料口；
（c）隔氧冷却混炼：高温脱硫胶粉进入单螺杆隔氧冷却装置进行冷却和混炼；
（d）制片：单螺杆隔氧冷却装置出料口挤出的混炼后的再生胶经片材机头挤出成型为片状胶片；
（e）压制：片材机头挤出的片状胶片由一对压辊进一步压制和冷却；
（f）裁切：冷却后的胶片由裁切装置切成一定规格尺寸的再生胶片。
3.如权利要求2所述的制备再生胶片的方法，其特征在于：所述的硫化胶粉的粒径为0.2mm-1.0mm。
4.如权利要求2所述的制备再生胶片的方法，其特征在于：所述的硫化胶粉通过废橡胶粉碎制得，废橡胶的原料为废轮胎橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶或乙丙橡胶。
5.如权利要求2所述的制备再生胶片的方法，其特征在于：从双螺杆橡胶脱硫装置挤出的脱硫胶粉的温度为180℃-260℃，隔氧冷却混炼单螺杆装置的混炼区的脱硫胶粉温度为80℃以下。
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