CN102888030A - 废橡胶高温常压再生工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废橡胶高温常压再生工艺，其特点是，包括以下步骤：对废旧橡胶原料进行检验的检验步骤；将原料进行粉碎的粉碎步骤；将粉碎后的胶粉送入搅拌装置进行搅拌的搅拌步骤；将搅拌的胶粉送入挤出装置进行快速断链反应的断链反应步骤；将挤出的胶料送入冷却装置进行冷却的冷却步骤；对冷却后的胶料进行快速剪切轧炼的剪切步骤；将胶料由粉状捏炼为片状的捏炼步骤；将片状的胶料精炼的精炼步骤；出片成型的步骤。由于在高温常压快速再生，不破坏橡胶线性分子链，在再生过程无需添加任何催化剂、软化剂，既节省石油资源、提高胶料品质，又减少了环境污染，再生胶的PAHS(多环芳烃)含量小于200ppm。产品拉伸强度可达16MPa以上，产品性能是原优级胎面胶的1.5倍。

Description

废橡胶高温常压再生工艺

技术领域

本发明涉及再生橡胶的生产工艺，尤其涉及一种废橡胶高温常压再生工艺。

背景技术

由于国际石油资源紧缺，造成各类橡胶价格不断上涨，因此合理利用再生资源、降低生产成本将是必然选择。

未来几年，橡胶资源紧缺将会一直困扰世界各国，我国也制定了关于循环经济发展的战略，因此橡胶资源再利用也显得越来越重要。

随着国际环保意识不断提高，国际上公示凡带有煤焦油做软化剂的再生胶都拒之出口。目前国内外在用废旧轮胎再生制胶过程中，一般都要加入活化剂、软化剂以及催化剂等组分，且都在200℃～550℃高温、2.3MPa以上压力条件下生产而成。国内有些再生胶厂家还在采用普通胶料混用的方法，使产品质量无法提升。由于在再生胶生产过程中加入了采用煤焦油作为软化剂，生产现场有浓烈的恶臭气味，对环境有很大的污染。

现有的高温动态脱硫工艺由于生产过程中有废气产生，所以达不到环保要求。另外，在脱硫过程中需添加一定的软化剂、活化剂，使再生胶中是PAHS(多环芳烃)含量超标，达不到欧盟环保标准要求。因此对子绿色环保的橡胶再生技术的研究是很迫切的要求。

发明内容

本发明是为打破欧盟规定的PAHS(多环芳烃)指标及REACH法规等绿色贸易避垒，对再生工艺进行深入研究，而提供的一种在橡胶再生过程中不添加任何催化剂、软化剂，无需减压排气，分子快速断链，无氧化损耗，使产品具有优良的理化性能的废橡胶高温常压再生工艺。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：废橡胶高温常压再生工艺，其特点是，包括以下步骤：

对废旧橡胶原料进行检验的检验步骤；

将原料进行粉碎的粉碎步骤；

将粉碎后的胶粉送入搅拌装置进行搅拌的搅拌步骤；

将搅拌的胶粉送入挤出装置进行快速断链反应的断链反应步骤；

将挤出的胶料送入冷却装置进行冷却的冷却步骤；

对冷却后的胶料进行快速剪切轧炼的剪切步骤；

将胶料由粉状捏炼为片状的捏炼步骤；

将片状的胶料精炼的精炼步骤；

出片成型的步骤。

上述废橡胶高温常压再生工艺，其中，所述的粉碎步骤中还包括剔除金属丝的工序。

上述废橡胶高温常压再生工艺，其中，所述的快速断链反应的步骤是在连续、密闭、胶粉流动状态下，将搅拌后的胶粉通过强制喂料装置压入双螺杆挤出装置中进行强力剪切，使废旧橡胶的交链键中能量较低的单硫键、多硫键发生断裂，达到快速断链的目的。

上述废橡胶高温常压再生工艺，其中，所述的双螺杆挤出装置包括三个高温加热区间，温度由高到低依次设定，第一区间为加热软化区间，温度为300～350度，使胶粉迅速软化；第二区间为剪切反应区间，温度为250～300度；第三区间为挤出区间，温度为100～150度，确保挤出的胶料不焦烧氧化。

上述废橡胶高温常压再生工艺，其中，所述的双螺杆挤出装置为高速旋转，转速为60～120转/分钟。

上述废橡胶高温常压再生工艺，其中，所述的冷却步骤中是将挤出的胶料送入夹套冷却装置进行冷却。

上述废橡胶高温常压再生工艺，其中，所述的夹套冷却装置为一双层夹套圆形管道，管道内设有单螺杆输送装置，夹套内为循环冷却水。

上述废橡胶高温常压再生工艺，其中，所述的剪切步骤中所用的设备为变频开放式炼胶机，两辊剪切比为1:1～2。

上述废橡胶高温常压再生工艺，其中，所述的捏炼步骤中所用的设备为开放式炼胶机，通过3～4次过辊轧炼，使胶料由粉状变成片状。

上述废橡胶高温常压再生工艺，其中，在所述的精炼步骤之后与出片成型的步骤之前，还包括采用滤胶机进行过滤的过滤步骤，所述过滤的筛网细度为40～60目。

由于本发明采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：

1、采用高温常压快速再生，不破坏橡胶线性分子链；

2．再生过程无需添加任何催化剂、软化剂，节省石油资源，提高胶料品质；

3．生产的产品再生胶PAHS(多环芳烃)含量小于200ppm，因此无环境污染，能达到欧盟环保标准要求；

4．生产的产品再生胶的拉伸强度达16MPa以上，产品性能是原优级胎面胶的1.5倍；

5．在再生过程中无需高压，因此无需高压容器，也无需减压排放，降低了对生产的设备要求，减少了生产工序，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的工艺流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1。本发明废橡胶高温常压再生工艺包括对废旧橡胶原料进行检验的检验步骤1；将原料进行粉碎的粉碎步骤2；将粉碎后的胶粉送入搅拌装置进行搅拌的搅拌步骤3；将搅拌的胶粉送入挤出装置进行快速断链反应的快速断链反应步骤4；将挤出的胶料送入冷却装置进行冷却的冷却步骤5；对冷却后的胶料进行快速剪切轧炼的快速剪切步骤6；将胶料由粉状捏炼为片状的捏炼步骤7；将片状的胶料进行精炼的精炼步骤8；出片成型的步骤10；还可包括对精炼的胶料进行过滤的过滤步骤9。

其中：

废旧橡胶检验的检验步骤1：

先将废旧橡胶进行检验，剔除不符合要求的废旧橡胶以及杂物。

粉碎步骤2：

采用粉碎机对废旧橡胶进行粉碎。如果废旧橡胶中含有钢丝，需在粉碎前采用大功率破胶机将废旧橡胶进行切块破碎，再采用搓切结构粉碎机例如XKP450型进行粉碎使废旧橡胶中钢丝与橡胶进行分离，橡胶粉细度为20～30目。然后对粉碎后的胶粉采用分离设备将胶粉中的钢丝分离掉。

搅拌步骤3：

将粉碎（或粉碎、分离掉钢丝）后的胶粉送入搅拌装置进行搅拌，以防止胶粉粘结结块，然后通过胶粉输送装置直接送入双螺杆挤出装置中进行快速断链反应。与现有的工艺相比，本步骤在搅拌过程中不添加任何软化剂、催化剂，因此减少了对环境的污染，节省了原料的消耗。

快速断链反应步骤4：

本发明的快速断链技术为连续、密闭，胶粉流动状态下的螺杆压缩剪切断链工艺，输送来的胶粉通过强制喂料装置将胶粉压入双螺杆挤出装置中进行均匀生产。

所述的双螺杆挤出装置为高速旋转，转速为60～120转/分钟。该双螺杆挤出装置包括三个高温加热区间，温度由高到低依次设定，第一区间为加热软化区间，温度为300～350度，使胶粉迅速软化；第二区间为剪切反应区间，温度为250～300度；第三区间为挤出区间，温度为100～150度，确保挤出的胶料不焦烧氧化。所述的双螺杆挤出装置的三个高温加热区间均采用电加热方式，由各加热温度控制模块进行控制温度。

具有热能的橡胶颗粒在高温状态下，通过螺杆旋转进行强力剪切，使轮胎橡胶的交链键中能量较低的单硫键、多硫键发生断裂，达到快速断链的目的，而对键对较高的C-C键破环较少，确保再生胶的质量。

根据双螺杆挤出装置的螺杆的转速快慢，该整个快速断链反应的过程约为5～10分钟。

冷却步骤5：

为保证更好的冷却效果，将挤出的胶料送入冷却装置进行冷却。

快速剪切步骤6：

为提高胶料拉伸强度和伸长率，冷却后的胶料进行快速剪切轧炼。

捏炼步骤7：

捏炼采用开放式炼胶机，通过3～4次过辊轧炼，使胶料由粉状变为片状。

精炼步骤8：

采用精炼机对捏炼后的片状料再精炼为粉状。

过滤步骤9：

为保证物料的质量，还可对精炼后的粉料再进行一次过滤，筛网细度为40～60目，并确保胶粉中无金属杂质。

出片成型的步骤10：

采用开放式炼胶机及卷取成型装置进行成型，使胶料呈块状。

下面结合具体的实施例进一步说明本发明的具体特征、性能。

实施例一：

先将废旧橡胶进行检验。本实施例全部采用直径900以上废旧的全钢子午轮胎，剔除小规格轮胎及斜交胎。然后对检验后的废旧橡胶进行粉碎和除钢丝。粉碎前采用大功率破胶机将整个全钢子午胎进行切块破碎，然后再采用搓切结构粉碎机例如XKP450型进行粉碎，使废旧轮胎中钢丝与橡胶进行分离，橡胶粉细度为20～30目。然后对粉碎后的胶粉采用磁选装置或其他分离设备将胶粉中的钢丝分离干净。然后将粉碎后的胶粉送入搅拌装置进行搅拌，以防止胶粉粘结结块，再通过胶粉输送装置直接送入双螺杆挤出装置中进行快速断链反应。本发明的快速断链技术为连续、密闭，胶粉流动状态下的螺杆压缩剪切断链工艺，对输送来的胶粉通过强制喂料装置将胶粉压入双螺杆挤出装置中进行均匀生产。本实施例选择双螺杆挤出装置的转速为120转/分钟。该双螺杆挤出装置的三个高温加热区间，分别为：第一区间（加热软化区间）温度为350度，使胶粉迅速软化；第二区间（剪切反应区间），温度为300度；第三区间（挤出区间）温度为150度，确保挤出的胶料不焦烧氧化。所述的双螺杆挤出装置的三个高温加热区间均采用电加热方式，由各加热温度控制模块进行控制温度。在高温状态下，通过螺杆旋转进行强力剪切，使轮胎橡胶的交链键中能量较低的单硫键、多硫键发生断裂，达到快速断链的目的，而对键对较高的C-C键破环较少，确保再生胶的质量。然后将挤出的胶料送入夹套冷却装置进行冷却。本实施例的夹套冷却为一双层夹套圆形管道，管道内为单螺杆输送装置，夹套内为循环冷却水。为提高胶料拉伸强度和伸长率，冷却后的胶料进行快速剪切轧炼，所用设备为变频开放式炼胶机，两辊剪切比最佳为1:2。然后采用开放式炼胶机捏炼，通过3～4次过辊轧炼，使胶料由粉状变为片状。再采用例如XKJ560型精炼机精炼，选择精炼机的辊距≤1mm，确保胶料细腻无颗粒。因为本实施例的原料是采用全钢子午胎，为防止胶粉中还含有金属杂质，因此，本实施例还包括一过滤步骤，采用滤胶机进行过滤，筛网细度为60目，并确保胶粉中无金属杂质。最后采用开放式炼胶机及卷取成型装置进行成型，使胶料呈块状，出片成型。

实施例二

先将废旧橡胶进行检验。本实施例采用一般的废橡胶，包括废橡胶轮胎（不含带钢丝的废轮胎），剔除杂物。然后对检验后的废旧橡胶搓切结构的粉碎机进行粉碎，橡胶粉细度为20～30目。再将粉碎后的胶粉送入搅拌装置进行搅拌，以防止胶粉粘结结块，然后通过胶粉输送装置直接送入双螺杆挤出装置中进行快速断链反应。同样本实施例是采用在连续、密闭，胶粉流动状态下的螺杆压缩剪切断链工艺，对输送来的胶粉通过强制喂料装置将胶粉压入双螺杆挤出装置中进行均匀生产。本实施例选择双螺杆挤出装置的转速为60转/分钟。该双螺杆挤出装置的三个高温加热区间，分别为：第一区间（加热软化区间）温度为300度，使胶粉迅速软化；第二区间（剪切反应区间），温度为250度；第三区间（挤出区间）温度为100度，确保挤出的胶料不焦烧氧化。所述的双螺杆挤出装置的三个高温加热区间均采用电加热方式，由各加热温度控制模块进行控制温度。在高温状态下，通过螺杆旋转进行强力剪切，使轮胎橡胶的交链键中能量较低的单硫键、多硫键发生断裂，达到快速断链的目的，而对键对较高的C-C键破环较少，确保再生胶的质量。然后将挤出的胶料送入夹套冷却装置进行冷却。为提高胶料拉伸强度和伸长率，冷却后的胶料进行快速剪切轧炼，所用设备为变频开放式炼胶机，两辊剪切比最佳为1:1.5。然后采用开放式炼胶机捏炼，通过3～4次过辊轧炼，使胶料由粉状变为片状。再采用例如XKJ560型精炼机精炼，选择精炼机的辊距≤1mm，确保胶料细腻无颗粒。最后采用开放式炼胶机及卷取成型装置进行成型，使胶料呈块状，出片成型。

实施例三

本实施例与实施例二的方法先将废旧橡胶进行检验。本实施例采用一般的废橡胶，包括各种废橡胶轮胎，剔除杂物。然后对检验后的废旧橡胶搓切结构的粉碎机进行粉碎，橡胶粉细度为20～30目。因为本实施例的原料是采用所有废旧橡胶，包括含全钢子午胎的各种废旧轮胎，因此粉碎前先采用大功率破胶机将整废旧轮胎进行切块破碎，再采用搓切结构粉碎机进行粉碎，使废旧轮胎中钢丝与橡胶进行分离。然后对粉碎后的胶粉采用磁选装置或其他分离设备将胶粉中的钢丝分离干净。再将粉碎后的胶粉送入搅拌装置进行搅拌，以防止胶粉粘结结块，然后通过胶粉输送装置直接送入双螺杆挤出装置中进行快速断链反应。同样本实施例是采用在连续、密闭，胶粉流动状态下的螺杆压缩剪切断链工艺，对输送来的胶粉通过强制喂料装置将胶粉压入双螺杆挤出装置中进行均匀生产。本实施例选择双螺杆挤出装置的转速为90转/分钟。该双螺杆挤出装置的三个高温加热区间，分别为：第一区间（加热软化区间）温度为325度，使胶粉迅速软化；第二区间（剪切反应区间），温度为275度；第三区间（挤出区间）温度为125度，确保挤出的胶料不焦烧氧化。所述的双螺杆挤出装置的三个高温加热区间均采用电加热方式，由各加热温度控制模块进行控制温度。在高温状态下，通过螺杆旋转进行强力剪切，使轮胎橡胶的交链键中能量较低的单硫键、多硫键发生断裂，达到快速断链的目的，而对键对较高的C-C键破环较少，确保再生胶的质量。然后将挤出的胶料送入夹套冷却装置进行冷却。为提高胶料拉伸强度和伸长率，冷却后的胶料进行快速剪切轧炼，所用设备为变频开放式炼胶机，两辊剪切比为1:1。然后采用炼胶机捏炼，通过3～4次过辊轧炼，使胶料由粉状变为片状。再采用例如XKJ560型精炼机精炼，选择精炼机的辊距≤1mm，确保胶料细腻无颗粒。因为本实施例的原料是采用各种废旧橡胶，包括含全钢子午胎的各种废旧轮胎，为防止胶粉中还含有金属或其他杂质，因此，本实施例还包括一过滤步骤，采用滤胶机进行过滤，筛网细度为40～60目，并确保胶粉中无金属杂质。最后采用开放式炼胶机及卷取成型装置进行成型，使胶料呈块状，出片成型。

以上的实施例仅为举例性说明，并非用以限定本发明。因此，任何本技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，对本发明作出的非实质性的改进和调整，仍应属于本发明的保护范围。

本发明与现有技术相比，其优点是：

1、采用本发明方法生产的再生胶，其产品拉伸强度可以达到≥16MPa、伸长率420％以上，产品性能几乎与天然橡胶媲美，具有极高的市场竞争力；

2、由于在脱硫过程中无需添加软化剂、活化剂，因此再生胶中的PAHS(多环芳烃含量≤200ppm，因此无环境污染，能达到欧盟环保标准要求；

3、又由于在脱硫过程中是在高温常压状态下工作，因此无需减压排气；通过250～350℃高温及剪切力作用，分子快速断链，无氧化损耗，使产品具有优良的理化性能；

4、在生产过程中无废气产生，净化了环境，并节约了环保设备的投资。

Claims (10)

1.废橡胶高温常压再生工艺，其特征在于，包括以下步骤：

对废旧橡胶原料进行检验的检验步骤；

将原料进行粉碎的粉碎步骤；

将粉碎后的胶粉送入搅拌装置进行搅拌的搅拌步骤；

将搅拌的胶粉送入挤出装置进行快速断链反应的快速断链反应步骤；

将挤出的胶料送入冷却装置进行冷却的冷却步骤；

对冷却后的胶料进行快速剪切轧炼的快速剪切步骤；

将胶料由粉状捏炼为片状的捏炼步骤；

将片状的胶料精炼的精炼步骤；

出片成型的步骤。

2.根据权利要求1所述的废橡胶高温常压再生工艺，其特征在于，所述的粉碎步骤中还包括剔除金属丝的工序。

3.根据权利要求1所述的废橡胶高温常压再生工艺，其特征在于，所述的快速断链反应的步骤是在连续、密闭、胶粉流动状态下，将搅拌后的胶粉通过强制喂料装置压入双螺杆挤出装置中进行强力剪切，使废旧橡胶的交链键中能量较低的单硫键、多硫键发生断裂，达到快速断链的目的。

4.根据权利要求3所述的废橡胶高温常压再生工艺，其特征在于，所述的双螺杆挤出装置包括三个高温加热区间，温度由高到低依次设定，第一区间为加热软化区间，温度为300～350度，使胶粉迅速软化；第二区间为剪切反应区间，温度为250～300度；第三区间为挤出区间，温度为100～150度，确保挤出的胶料不焦烧氧化。

5.根据权利要求3所述的废橡胶高温常压再生工艺，其特征在于，所述的双螺杆挤出装置为高速旋转，转速为60～120转/分钟。

6.根据权利要求1所述的废橡胶高温常压再生工艺，其特征在于，所述的冷却步骤中是将挤出的胶料送入夹套冷却装置进行冷却。

7.根据权利要求6所述的废橡胶高温常压再生工艺，其特征在于，所述的夹套冷却装置为一双层夹套圆形管道，管道内设有单螺杆输送装置，夹套内为循环冷却水。

8.根据权利要求1所述的废橡胶高温常压再生工艺，其特征在于，所述的剪切步骤中所用的设备为变频开放式炼胶机，两辊剪切比为1:1～2。

9.根据权利要求1所述的废橡胶高温常压再生工艺，其特征在于，所述的捏炼步骤中所用的设备为开放式炼胶机，通过多次过辊轧炼，使胶料由粉状变成片状。

10.根据权利要求1所述的废橡胶高温常压再生工艺，其特征在于，在所述的精炼步骤之后与出片成型的步骤之前，还包括采用滤胶机进行过滤的过滤步骤，所述过滤的筛网细度为40～60目。

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