RU2006144749A - Способ получения высокодисперсного порошка из полимерного материала и устройство для его осуществления - Google Patents

Claims (26)

1. Способ получения высокодисперсного порошка из полимерного материала, включающий уплотнение материала при воздействии давления от 0,1 до 100 МПа в условиях деформаций сдвига, и последующее измельчение при воздействии деформаций сдвига 0,5-1000 при снижении давления и при охлаждении, отличающийся тем, что уплотнение осуществляют в два этапа: сначала уплотнение материала осуществляют при возрастании давления и воздействии деформаций сдвига от 0,1 до 3 в условиях охлаждения, затем уплотнение осуществляют при одновременной гомогенизации и нагревании материала путем воздействия на него деформаций сдвига от 1 до 1000 в изобарических и адиабатических условиях, а измельчение осуществляют при скорости охлаждения 3-49°С/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уплотнение материала при воздействии на него деформаций сдвига в изобарических и адиабатических условиях осуществляют в течение 5-50 с.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для дополнительного улучшения качества полимерного порошка за счет придания ему функциональных свойств, перед уплотнением материала в него вводят модифицирующие добавки, в том числе, органические и/или неорганические высокомолекулярные и/или низкомолекулярные вещества.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала используют смесевые отходы полимерных материалов.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что перед уплотнением смесевых отходов полимерных материалов указанные отходы полимерных материалов подвергают смешению.

6. Устройство для получения высокодисперсного порошка из полимерного материала, содержащее снабженный загрузочным и выгрузным отверстиями (2, 3) полый корпус (1), на внутренней поверхности которого жестко закреплена съемная гильза (4) корпуса, а внутри корпуса коаксиально и с возможностью вращения установлен вал (5) вращения, на поверхности которого жестко закреплена съемная гильза (6) вала вращения, при этом вдоль оси корпуса расположены рабочие зоны: зона (I) компрессии и зона (III) измельчения, причем, в зоне (I) компрессии расположен напорный шнек (7), образованный спиральными канавками (8), выполненными на внешней поверхности съемной гильзы (6) вала вращения прилегая к загрузочному отверстию (2), разделенными спиральными гребнями (9) и способствующими перемещению материала от загрузочного отверстия (2) к выгрузному отверстию (3), и при этом между поверхностью напорного шнека (7) и внутренней поверхностью съемной гильзы (4) корпуса образована кольцевая камера (21) компрессии, а в зоне (III) измельчения расположен подпорный измельчающий элемент (12), выполненный на внешней поверхности съемной гильзы (6) вала вращении в виде кольцевого выступа, на поверхность которого нанесены спиральные канавки прямого и/или обратного направлений, при этом внутренняя поверхность съемной гильзы (4) корпуса в зоне (III) измельчения выполнена цилиндрической и между поверхностью подпорного измельчающего элемента (12) и указанной внутренней поверхностью съемной гильзы (4) корпуса образована кольцевая камера (23) измельчения, и кроме того, устройство снабжено системой (14) охлаждения, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит расположенные вдоль оси корпуса рабочие зоны: зону (II) сдвигового нагрева и зону (IV) быстрого охлаждения, при этом зона (II) сдвигового нагрева расположена между зоной (I) компрессии и зоной (III) измельчения, на внешней поверхности съемной гильзы (6) вала вращения в зоне (II) сдвигового нагрева выполнено кольцевое углубление (10) и на внутренней поверхности съемной гильзы (4) корпуса в зоне (II) сдвигового нагрева выполнено кольцевое углубление (11) с образованием между поверхностями указанных кольцевых углублений кольцевой форкамеры (22) сдвигового нагрева, а зона (IV) быстрого охлаждения расположена непосредственно после зоны (III) измельчения по ходу продвижения материала, при этом в зоне (IV) быстрого охлаждения на внешней поверхности съемной гильзы (6) вала вращения выполнена выгрузная кольцевая проточка (13) с образованием кольцевой камеры (24) быстрого охлаждения между поверхностью указанной выгрузной кольцевой проточки (13) и внутренней поверхностью съемной гильзы (4) корпуса, при этом внутренняя поверхность съемной гильзы (4) корпуса в зоне (I) компрессии, в зоне (II) сдвигового нагрева и в зоне (IV) быстрого охлаждения выполнена цилиндрической, и кроме того, в зоне (II) сдвигового нагрева на внутренней поверхности съемной гильзы (6) вала вращения выполнена кольцевая канавка (17), при этом между поверхностью указанной кольцевой канавки (17) и прилегающей к ней поверхностью вала (5) вращения образована замкнутая теплоизолирующая полость (15) вала вращения, а также в зоне (II) сдвигового нагрева на внешней поверхности съемной гильзы (4) корпуса выполнена кольцевая канавка (18), при этом между поверхностью указанной кольцевой канавки (18) и прилегающей к ней поверхностью корпуса (1) образована замкнутая теплоизолирующая полость (16) корпуса, при этом замкнутая теплоизолирующая полость (15) вала вращения и/или замкнутая теплоизолирующая полость (16) корпуса по меньшей мере частично заполнены теплоизолирующим материалом, при этом система (14) охлаждения выполнена с возможностью охлаждения кольцевой камеры (I) компрессии, кольцевой камеры (III) измельчения и кольцевой камеры (IV) быстрого охлаждения.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что спиральные канавки (8) напорного шнека выполнены или с постоянной глубиной или с глубиной, уменьшающейся в 1,05-3 раза в направлении от загрузочного отверстия (2) к выгрузному отверстию (3).

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что спиральные канавки (8) напорного шнека выполнены однозаходными или многозаходными.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что ширина кольцевой форкамеры (22) сдвигового нагрева в направлении, перпендикулярном оси вала (5) вращения, составляет от 8 до 50 мм.

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что кольцевое углубление (10) на внешней поверхности съемной гильзы (6) вала вращения в зоне (II) сдвигового нагрева выполнено с прямоугольным, трапециевидным или с закругленным профилем.

11. Устройство по п.6, отличающееся тем, что протяженность кольцевого углубления (10), выполненного на внешней поверхности съемной гильзы (6) вала вращения в зоне (II) сдвигового нагрева, составляет 10-60 мм.

12. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средняя глубина кольцевого углубления (11), выполненного на внутренней поверхности съемной гильзы (4) корпуса в зоне (II) сдвигового нагрева составляет 0,1-10,0 от средней глубины кольцевого углубления (10), выполненного на внешней поверхности съемной гильзы (6) вала вращения в зоне (II) сдвигового нагрева.

13. Устройство по п.6, отличающееся тем, что на поверхности кольцевого углубления (10), выполненного на внешней поверхности съемной гильзы (6) вала вращения в зоне (II) сдвигового нагрева, и/или на поверхности кольцевого углубления (11), выполненного на внутренней поверхности съемной гильзы (4) корпуса в зоне (II) сдвигового нагрева, расположены месильные элементы (19), выполненные в виде выступов.

14 Устройство по п.13, отличающееся тем, что высота месильных элементов (19) составляет 0,1-0,8 от средней глубины того кольцевого углубления, на поверхности которого они выполнены.

15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что месильные элементы (19) выполнены в виде ромбовидных выступов, отделенных друг от друга спиральными канавками прямого и/или обратного направления, имеющими прямоугольный или трапециевидный или закругленный профиль.

16. Устройство по п.6, отличающееся тем, что глубина выгрузной кольцевой проточки (13) составляет 0,5-20 мм.

17. Устройство по п.6, отличающееся тем, что на поверхности выгрузной кольцевой проточки (13) выполнены тепловыводящие элементы (20).

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что тепловыводящие элементы (20) выполнены в виде выступов произвольной формы, высота которых составляет 0,25-1,0 от глубины выгрузной кольцевой проточки (13), и которые расположены статистически или упорядоченным образом.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что тепловыводящие элементы (20) расположены по спиральной линии.

20. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средняя глубина кольцевой канавки (17), выполненной на внутренней поверхности съемной гильзы (6) вала вращения в зоне (II) сдвигового нагрева, а также средняя глубина кольцевой канавки (18), выполненной на внешней поверхности съемной гильзы (4) корпуса в зоне (II) сдвигового нагрева, составляет 1-10 мм.

21. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в качестве теплоизолирующего материала используют материал, выбранный из группы: пенографит, асбест, алюминиевая фольга, воздух.

22. Устройство по п.6, отличающееся тем, что кольцевой выступ, в виде которого выполнен подпорный измельчающий элемент (12), образует единое целое со съемной гильзой (6) вала вращения.

23. Устройство по п.6, отличающееся тем, что кольцевой выступ, в виде которого выполнен подпорный измельчающий элемент (12), образован или одним кольцевым съемным элементом или несколькими кольцевыми съемными элементами, которые расположены последовательно друг за другом, при этом кольцевые съемные элементы жестко закреплены на поверхности съемной гильзы (6) вала вращения.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, спиральные канавки на поверхности кольцевых съемных элементов, образующих подпорный измельчающий элемент (12), выполнены по меньшей мере с различной глубиной и различного направления.

25. Устройство по п.6, отличающееся тем, что съемная гильза (4) корпуса и/или съемная гильза (6) вала вращения выполнена двух или многосекционной.

26. Устройство по п.6, отличающееся тем, что на внутренней поверхности съемной гильзы (4) корпуса в зоне (I) компрессии и/или в зоне (III) измельчения и/или в зоне (IV) быстрого охлаждения выполнены канавки прямого и/или обратного направления.