一种高效连续化废橡胶再生装备及制备方法技术

本发明专利技术公开一种高效连续化废橡胶再生装备，包括高温高速搅拌装置、恒温储料斗、一段恒温定量计量输送装置、高温强剪切脱硫精炼系统、二段恒温定量计量输送装置、低温强剪切塑化成型系统、定型装置、驱动系统、传动系统、冷却系统、加热系统和机架；一段恒温定量计量输送装置的出料口与热‑力化学解联系统的入料口连接；所述热‑力化学解联系统包括螺杆、机筒、机头、剪切齿、密封垫；机筒固定于机架，机筒沿圆周方向开设方形孔，剪切齿插入该方形孔中固定，剪切齿与机筒之间由密封垫密封，剪切齿呈扇形。本发明专利技术将螺棱与剪切齿的配合作为剪切区，既可以扩大剪切区域，又可以增强螺杆能够承受的扭矩力；能对高强度的硫化橡胶颗粒的机械剪切解联。

A kind of equipment and preparation method of high efficiency continuous waste rubber regeneration

【技术实现步骤摘要】
一种高效连续化废橡胶再生装备及制备方法
本专利技术属于再生胶制备领域，尤其涉及一种高效连续化废橡胶再生装备及制备方法。
技术介绍
随着我国汽车等行业的高速发展，橡胶需求量逐年增长，巨大的需求量使我国连续多年成为世界上橡胶消费量最大的国家，但是由于我国橡胶资源匮乏，近80％的天然橡胶及60％的合成橡胶主要依赖进口。废橡胶作为一种新型的橡胶资源，如果能够得到合理运用便能够缓解我国紧迫的橡胶资源短缺问题。因此把废橡胶利用好、回收好、变废为宝，具有巨大的经济和社会效益。再生胶是废橡胶循环利用的主要方法之一。再生胶是将废旧硫化橡胶经过粉碎、高温、机械处理等物理化学过程，使其从弹性状态转变成具有塑性、可进行硫化的橡胶，其实质是通过热、氧、机械和再生剂的综合作用，使硫化胶的交联网络破坏。将再生胶添加至未硫化胶中共混从而生产橡胶制品，既不会改变橡胶制品的性能，还会节约生胶和炭黑，并改善橡胶制品的某些性能。经过多年的技术储备和发展，当前再生胶生产形成了以“高温高压动态脱硫”为主的脱硫再生工艺。例如，专利CN201210069246.5提出了一种环保高强力高温再生胶的制备方法，将废胶粉、再生剂、软化剂在搅拌情况下依次加入加热好的脱硫罐中，罐温为230℃，再生时间为4h；将再生完的再生胶排到大型的开炼机上进行精炼，精炼完的橡胶进行冷却停放，冷却到28℃以下停放27小时以上，从而得到再生胶。专利CN201510470919.1提出了二段脱硫制备环保再生胶的方法，一段在脱硫罐中高温脱硫，二段在搅拌机和开炼机中低温脱硫。CN201310402782.7公开了一种用于微量物料共混的新型磨盘挤出机，它主要包括挤压系统、传动系统和温控系统和接收系统，其中挤压系统主要由加料器、驱动轴、螺纹块、机筒、动磨盘和静磨盘组成，动磨盘与传动系统的电机通过减速器相连，定磨盘通过焊接固定于机筒上，这样动磨盘与定磨盘相对旋转，产生强大的剪切力，以及动磨盘表面上的凸棱，形成动磨盘与定磨盘的混炼系统。动磨盘与螺纹块交替安装，通过动磨盘侧面的螺槽输送，能够实现物料的多次混炼。本专利技术应用磨盘高效剪切共混的原理，适用于微量物料的高效高均匀共混。从脱硫反应机理来看，高温高压动态脱硫属于化学再生，即在加热状态下，活化剂在软化剂的辅助下，渗入废橡胶内部并与之发生反应，从而破坏废橡胶的交联网络，使之恢复成为线性化的、可再加工的高分子链结构。但活化剂向废橡胶内部渗透需要长时间的高温高压作用，能耗高，效率低，不能连续生产，并且长时间的高温氧化裂解作用增加了主链断裂的概率，使橡胶分子链变短，再生胶质量均匀性差，不利于再生胶的再利用。此外，这种方法由于需要高温高压条件，造成了环境污染严重，且存在严重的安全隐患。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对上述问题，提出一种高效连续化废橡胶再生装备，采用如下技术方案实现：一种高效连续化废橡胶再生装备，包括高温高速搅拌装置、恒温储料斗、一段恒温定量计量输送装置、热-力化学解联系统、二段恒温定量计量输送装置、低温塑化成型系统、定型装置、驱动系统、传动系统、冷却系统、加热系统和机架等；优选的，高温高速搅拌装置固定于机架，高温高速搅拌装置的出料口与恒温储料斗的入料口连接，恒温储料斗的出料口与一段恒温定量计量输送装置的入料口固定连接，一段恒温定量计量输送装置的出料口与热-力化学解联系统的入料口连接，热-力化学解联系统的出料口通过二段恒温定量计量输送装置与低温塑化成型系统的入料口连接，低温塑化成型系统的出料口外接定型装置；热-力化学解联系统包括螺杆、机筒、机头、剪切齿、密封垫等；优选的，机筒固定于机架，机筒沿圆周方向开设方形孔，剪切齿插入该方形孔中固定，剪切齿与机筒之间由密封垫密封，剪切齿呈扇形，剪切齿头深入机筒内部；机筒末端与机头固定连接，螺杆位于机筒与机头形成的内部空腔，并与传动系统固定连接，螺杆可在机筒内部进行旋转运动；优选的，螺杆区域分为前端压缩段、中部强剪切精炼段和末端输送段，螺杆位于强剪切精炼段内的螺棱为剪切螺棱，是不连续的沿周向切断形状，剪切螺棱形成的环形无螺棱空间与剪切齿深入机筒内部的部分位置相互对应；剪切齿的底面与螺杆根径表面，剪切齿的侧面与剪切螺棱侧面，螺棱顶面与机筒内表面之间的间隙形成强剪切区域。优选的，本专利技术的一种高效连续化的废橡胶再生装备，其剪切齿可根据剪切能力设计不同形式，如矩形剪切齿、弧形剪切齿、波纹形剪切齿、散点型剪切齿等一种或多种的组合，各类型剪切齿可根据需要进行组合搭配使用。优选的，本专利技术的一种高效连续化的废橡胶再生装备，其剪切齿的数量根据所需剪切力场强度设计，剪切齿沿机筒周向一圈内的数量为2到4个，沿机筒轴向的组数至少8组；位于不同周向位置处的剪切齿可设计不同类型、不同尺寸，位于不同轴向位置处的剪切齿可设计不同类型、不同尺寸、不同数量，螺杆的剪切螺棱进行相应调整。优选的，本专利技术的一种高效连续化橡胶再生装备，其剪切齿沿圆周方向的角度占比(θ/360×剪切齿个数)需根据剪切齿和机筒的强度以及剪切齿的剪切能力进行设计，角度占比满足30％～70％。优选的，本专利技术的一种高效连续化橡胶再生装备，其剪切齿的剪切齿侧面与螺杆的剪切螺棱侧面之间的间隙根据所需剪切强度设计，可为0.15～1.0mm；剪切齿的底面与螺杆的螺杆根径表面之间最小间隙根据所需剪切强度设计，可为0.15～1.0mm。优选的，本专利技术的一种高效连续化橡胶再生装备，其低温塑化成型系统采用与热-力化学解联系统相同的强剪切设计，其螺杆、剪切齿可根据剪切力场强度需要采用不同于热-力化学解联系统的结构、尺寸。优选的,所述剪切齿为阶梯状扇形面；所述剪切齿上侧面，剪切齿侧面构成阶梯面；侧面为T形面；整体为环形瓦片与阶梯状扇形体的组合体。本专利技术的技术方案至少具有如下优点和有益效果：1.本专利技术设计了不同剪切齿结构及组数、螺杆及整机结构，实现了对废橡胶交联网状结构的可控解交联，避免橡胶分子主链的断链，可以明显改善再生胶品质。2.本专利技术充分利用了热与机械力对废橡胶脱硫过程中的协同作用，大幅提升了机械动态解联的力场强度，强化了机械剪切作用，提高了再生效率，降低了能耗。3.本专利技术实现了废橡胶再生的连续化生产，减小了传统高温高压动态脱硫方法的再生效果不均匀的问题。4.本专利技术实现再生加工过程全封闭，高温作用时间短，低温塑化工艺采用强制冷却系统，将温度控制在5-10℃左右，无裂解气体产生，不存在环境污染问题。5.本专利技术采用高温条件下的热-力化学解联与低温条件下力化学塑化工艺相结合，提升了废橡胶解联和塑化环节的效率，改变现有技术解联完成后，需多台精炼机长时间精炼的高能耗塑化工艺，提升了胶料塑化质量和能效。6.本专利技术通过螺杆和剪切齿的结构设计，调节剪切力场强度及解联塑化工艺，可实现不同种类废橡胶的环保高质再生。7.本专利技术将螺棱与剪切齿的配合作为剪切区，一方面可以扩大剪切区域，另一方面可以增强螺杆能够承受的扭矩力；能对高强度的硫化橡胶颗粒的机械剪切解联。...

【技术保护点】
1.一种高效连续化废橡胶再生装备，其特征在于：包括高温高速搅拌装置(1)、恒温储料斗(2)、一段恒温定量计量输送装置(3)、高温强剪切脱硫精炼系统(7)、二段恒温定量计量输送装置(19)、低温强剪切塑化成型系统(20)、定型装置(21)、驱动系统(4)、传动系统(5)、冷却系统(8)、加热系统(11)和机架(6)；/n所述高温高速搅拌装置(1)固定于机架(6)，高温高速搅拌装置(1)的出料口与恒温储料斗(2)的入料口连接，恒温储料斗(2)的出料口与一段恒温定量计量输送装置(3)的入料口固定连接，一段恒温定量计量输送装置(3)的出料口与热-力化学解联系统(7)的入料口连接；/n所述热-力化学解联系统(7)的出料口通过二段恒温定量计量输送装置(19)与低温塑化成型系统(20)的入料口连接，低温塑化成型系统(20)的出料口外接定型装置(21)；/n所述热-力化学解联系统(7)包括螺杆(10)、机筒(9)、机头(18)、剪切齿(13)、密封垫(14)；机筒(9)固定于机架(6)，机筒(9)沿圆周方向开设方形孔，剪切齿(13)插入该方形孔中固定，剪切齿(13)与机筒(9)之间由密封垫密封，剪切齿(13)呈扇形。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高效连续化废橡胶再生装备，其特征在于：包括高温高速搅拌装置(1)、恒温储料斗(2)、一段恒温定量计量输送装置(3)、高温强剪切脱硫精炼系统(7)、二段恒温定量计量输送装置(19)、低温强剪切塑化成型系统(20)、定型装置(21)、驱动系统(4)、传动系统(5)、冷却系统(8)、加热系统(11)和机架(6)；
所述高温高速搅拌装置(1)固定于机架(6)，高温高速搅拌装置(1)的出料口与恒温储料斗(2)的入料口连接，恒温储料斗(2)的出料口与一段恒温定量计量输送装置(3)的入料口固定连接，一段恒温定量计量输送装置(3)的出料口与热-力化学解联系统(7)的入料口连接；
所述热-力化学解联系统(7)的出料口通过二段恒温定量计量输送装置(19)与低温塑化成型系统(20)的入料口连接，低温塑化成型系统(20)的出料口外接定型装置(21)；
所述热-力化学解联系统(7)包括螺杆(10)、机筒(9)、机头(18)、剪切齿(13)、密封垫(14)；机筒(9)固定于机架(6)，机筒(9)沿圆周方向开设方形孔，剪切齿(13)插入该方形孔中固定，剪切齿(13)与机筒(9)之间由密封垫密封，剪切齿(13)呈扇形。


2.根据权利要求1所述的一种高效连续化废橡胶再生装备，其特征在于：剪切齿头深入机筒(9)内部；机筒(9)末端与机头(18)固定连接，螺杆(10)位于机筒(9)与机头(18)形成的内部空腔，并与传动系统(5)固定连接，螺杆(10)能在机筒(9)内部进行旋转运动。


3.根据权利要求2所述的一种高效连续化废橡胶再生装备，其特征在于：螺杆(10)区域分为前端输送段(15)、强剪切精炼段(16)和末端输送段(17)，螺杆(10)位于强剪切精炼段(16)内的螺棱为剪切螺棱(12)，是不连续的切断形状，剪切螺棱(12)形成的环形无螺棱空间与剪切齿(13)深入机筒(9)内部的部分位置相互对应。


4.根据权利要求2所述的一种高效连续化废橡胶再生装备，其特征在于：剪切齿(13)的剪切齿底面(23)与螺杆根径表面(22)、剪切齿侧面(27)与剪切螺棱侧面(26)、螺棱顶面(25)与机筒内表面(24)之间的间隙形成强剪切区域。


5.根据权利要求2所述的一种高效连续化废橡胶再生装备，其特征在于：剪切齿(13)可根据剪切能力设计不同形式，矩形剪切齿(28)、弧形剪切齿(29)、波纹形剪切齿(30)、散点型剪切齿(31)等一种或多种的组合，各类型剪切齿可根据需要进行组合搭配使用。


6.根据权利要求2所述的一种高效连续化废橡胶再生装备，其特征在于：剪切齿(13)的数量根据所需剪切强度设计，剪切齿周向一圈内的数量为2到4个，沿机筒(9)轴向的组数至少8组；位于不同周向位置处的剪...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊，刘海超，汪传生，吕德军，任东辉，翟天剑，王智，赵宇鹏，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37