專利名稱：一種雙螺桿橡膠脫硫的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及廢橡膠的回收利用領(lǐng)域，具體涉及廢橡膠脫硫制備再生膠的裝置。
背景技術(shù)：
2010年全球消耗橡膠2370萬噸，而我國是世界橡膠消費(fèi)第一大國。據(jù)北京中商流通生產(chǎn)力促進(jìn)中心統(tǒng)計(jì)，我國年消耗橡膠達(dá)710萬噸，占全球消耗總量的30%，而且70%的天然橡膠、40%的合成橡膠需要進(jìn)口。再生橡膠一方面可以代替橡膠，緩解了天然橡膠的嚴(yán)重匱乏；另一方面使廢舊橡膠實(shí)現(xiàn)了回收再利用，解決了廢舊橡膠污染環(huán)境的問題。我國廢橡膠的回收利用主要采用化學(xué)脫硫工藝技術(shù)生產(chǎn)再生膠，占回收廢橡膠的 90%以上，由于這種化學(xué)脫硫工藝是分段間隙式，在生產(chǎn)過程中要使用大量的化學(xué)助劑，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染，生產(chǎn)環(huán)境較差，而且生產(chǎn)的再生膠質(zhì)量一般，只能用于中低檔橡膠制品的生產(chǎn)。2010年12月31日，工業(yè)信息化部發(fā)布了《廢舊輪胎綜合利用指導(dǎo)意見》，提高產(chǎn)業(yè)集中度和企業(yè)環(huán)保凈化裝備水平，逐步淘汰能耗高、污染重的“小再生橡膠”企業(yè)和再生橡膠動(dòng)態(tài)脫硫罐化學(xué)脫硫生產(chǎn)工藝，從而從國家層面上確立了橡膠綠色脫硫工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。目前國內(nèi)研發(fā)廢舊橡膠綠色脫硫的主要工藝技術(shù)如下連永祥等在《廢胎面膠的De. link再生工藝研究》(沈陽化工學(xué)院學(xué)報(bào)2000年第14卷第1期)報(bào)道了廢胎面膠的De-Iink再生工藝研究，方法是廢橡膠經(jīng)粉碎后得到 10 40目膠粉，然后在常溫、常壓下把膠粉加入到可提供一定機(jī)械剪切作用的橡膠混煉設(shè)備(開煉機(jī)、密煉機(jī)、捏煉機(jī))中，最好是加入到精煉機(jī)或細(xì)碎機(jī)中，機(jī)械剪切l(wèi)min，使輥筒表面升溫，然后加入De-Iink再生劑，進(jìn)行剪切混煉，在剪切混煉一定時(shí)間后，加入少量塑煉膠和加工助劑(增粘樹脂等)，即可得到具有較高強(qiáng)度和粘附性的再生膠片。該方法是化學(xué)法脫硫，有二次污染。實(shí)用新型專利CN201610419公開了 “一種廢舊硫化丁基橡膠脫硫再生制備用新型機(jī)械“，旨在解決現(xiàn)有的廢舊硫化丁基橡膠脫硫再生用機(jī)械轉(zhuǎn)速低、壓力低脫硫塑化時(shí)間長的問題。它是采用的螺桿擠出機(jī)和捏煉機(jī)，螺桿擠出機(jī)為雙螺桿或是三螺桿的擠出機(jī)，捏煉機(jī)的出料口對(duì)接螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料斗。該方法的設(shè)備簡單，但僅適用于脫硫制備丁基再生橡膠。張立群等人申請(qǐng)了專利“一種硫化橡膠脫硫解聚再生的方法”，公開號(hào) CN101503525，首先通過在高壓反應(yīng)釜中加入干冰的方法安全快捷地得到超臨界二氧化碳， 利用超臨界C02流體實(shí)現(xiàn)脫硫試劑向橡膠中快速無污染的滲透，然后利用機(jī)械剪切、溫度和脫硫試劑三者協(xié)同作用打斷橡膠的交聯(lián)鍵，從而實(shí)現(xiàn)橡膠的脫硫再生。該方法使用的超臨界C02技術(shù)，對(duì)設(shè)備要求高。CN 201040408公開了一種橡膠脫硫的裝置，該裝置包括粉碎機(jī)、篩選機(jī)、磁選機(jī)、 給料機(jī)、微波爐、擠出機(jī)、過濾裝置和打包裝置。該技術(shù)將廢舊橡膠經(jīng)過粉碎、篩選、磁選后再經(jīng)過微波爐進(jìn)行微波脫硫，脫硫后由微波爐出料口直接進(jìn)入擠出機(jī)喂料口，通過擠出機(jī)進(jìn)行塑化、降溫、過濾，最后完成整個(gè)生產(chǎn)過程。該方法使用的設(shè)備種類多，耗能大。CN2059872公開了一種橡膠脫硫擠出機(jī)，其擠壓螺桿是一種雙頭螺紋及主、副螺紋分段設(shè)置的螺桿，并且采用以螺桿和支座相連接，圓臺(tái)形型芯的機(jī)頭。利用本機(jī)對(duì)廢舊橡膠進(jìn)行脫硫再生，其質(zhì)量達(dá)到再生膠國家標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)以上。該方法脫硫效果一般，再生膠性能一般。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有橡膠脫硫技術(shù)污染嚴(yán)重、設(shè)備要求高、 能耗大的技術(shù)問題。為此本實(shí)用新型提供了一種不連續(xù)擠壓剪切雙螺桿橡膠脫硫技術(shù)，方法無污染、設(shè)備簡單、能耗小。本實(shí)用新型提供了一種雙螺桿橡膠脫硫裝置，具有筒體、位于筒體內(nèi)的同向嚙合的雙螺桿和加熱裝置，筒體具有進(jìn)料口，所述的雙螺桿包括具有壓縮比的加料輸送段、兩個(gè)或兩個(gè)以上相互間不連續(xù)的擠壓剪切段和位于相鄰兩個(gè)擠壓剪切段間的螺桿過渡段、混煉段。進(jìn)一步地所述的擠壓剪切段為兩個(gè)相嚙合的組合剪切塊，組合剪切塊由兩個(gè)或兩個(gè)以上的位置相錯(cuò)開凸輪組成，不同擠壓剪切段的組合剪切塊其相鄰?fù)馆喌腻e(cuò)開角度不同。相嚙合的組合剪切塊之間能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)擠壓剪切，有利于橡膠顆粒的粉碎與脫硫。不同擠壓剪切段的組合剪切塊其相鄰?fù)馆喌腻e(cuò)開角度不同，能實(shí)現(xiàn)膠粉的完全脫硫或部分脫硫， 生成完全脫硫與部分脫硫共存的混合型再生膠。所述的螺桿過渡段為2 4個(gè)，每段為3 5個(gè)螺距。過渡段主要起強(qiáng)制輸送和自潔功能，過多過渡段會(huì)導(dǎo)致螺桿長徑比過大，增加能耗。所述的加料輸送段的壓縮比為2 1 4 1。壓縮比指第一節(jié)螺紋容積與最后一節(jié)螺紋容積之比，通過控制螺紋的螺距和深度可控制螺紋容積。膠粉粒徑差值較小時(shí)，選擇小壓縮比，粒徑差值較大時(shí)，選擇較大的壓縮比。通過控制加料段進(jìn)、出廢橡膠顆粒的體積，使得從加料段進(jìn)入擠壓剪切區(qū)域的廢橡膠產(chǎn)生足夠的壓力，縮小廢橡膠顆粒之間的距離，進(jìn)一步提高剪切和脫硫效率。由于膠粉的堆積密度比橡膠密度小很多，堆積密度與膠粉的粒度有關(guān)，壓縮比過小，則擠壓剪切功能差，過大則擠壓剪切功耗過大，導(dǎo)致設(shè)備超負(fù)荷損壞螺桿。所述的雙螺桿的長徑比L/D為50 1 65 1。長徑比越大物料在設(shè)備中停留時(shí)間越長，越有利于橡膠剪切脫硫。過小導(dǎo)致橡膠脫硫效果差，過大則裝備能耗和成本增加。筒體和雙螺桿的材質(zhì)均為高耐磨合金鋼。高耐磨合金鋼能防止在不斷的剪切擠壓過程中元件磨損而影響剪切脫硫效果。本實(shí)用新型適用的硫化膠粉原料可以為廢輪胎橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、乙丙橡膠等硫化橡膠的脫硫。本實(shí)用新型的有益效果是使用本實(shí)用新型雙螺桿橡膠脫硫裝置時(shí)工藝過程是連續(xù)、密閉的，所以不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，并且設(shè)備簡單， 剪切、脫硫效率高，能耗小。
圖1本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例的雙螺桿橡膠脫硫裝置示意圖圖2本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例的雙螺桿橡膠脫硫裝置示意圖圖1、圖2中的1表示加料輸送段、2表示擠壓剪切段、3表示過渡段、4表示混煉段圖3本實(shí)用新型的雙螺桿橡膠脫硫裝置的第一個(gè)實(shí)施例的橡膠脫硫過程示意圖圖4本實(shí)用新型的雙螺桿橡膠脫硫裝置的第二個(gè)實(shí)施例的橡膠脫硫過程示意圖圖5本實(shí)用新型中的雙螺桿的加料輸送段的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖A是螺距較大、深度較深、容積較大的第一節(jié)螺紋；圖B是螺距較小、深度較淺、容積較小的最后一節(jié)螺紋圖6是相鄰?fù)馆嗗e(cuò)開角度為90°、5個(gè)凸輪組成的組合剪切塊的結(jié)構(gòu)示意圖圖7是相鄰?fù)馆嗗e(cuò)開角度為45°、7個(gè)凸輪組成的組合剪切塊的結(jié)構(gòu)示意圖圖8是相鄰?fù)馆嗗e(cuò)開角度為30°、7個(gè)凸輪組成的組合剪切塊的結(jié)構(gòu)示意圖圖9是雙螺桿橡膠脫硫裝置的示意圖，圖中5表示筒體，6表示雙螺桿，7表示進(jìn)料口，8表示加熱裝置。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1所示的本實(shí)用新型的雙螺桿橡膠脫硫裝置的第一個(gè)實(shí)施例，具有筒體、位于筒體內(nèi)的同向嚙合的雙螺桿和加熱裝置，筒體具有進(jìn)料口，所述的雙螺桿包括具有壓縮比的加料輸送段、三個(gè)相互間不連續(xù)的擠壓剪切段、分別位于相鄰兩個(gè)擠壓剪切段間的二段螺桿過渡段、混煉段，擠壓剪切段為兩個(gè)相嚙合的組合剪切塊，組合剪切塊由兩個(gè)或兩個(gè)以上的位置相錯(cuò)開凸輪組成，不同擠壓剪切段的組合剪切塊其相鄰?fù)馆喌腻e(cuò)開角度不同， 其中如圖4所示第一組合剪切塊中相鄰?fù)馆嗗e(cuò)開角度為90°，如圖5所示第二組合剪切塊中相鄰?fù)馆嗗e(cuò)開角度為45°，如圖6所示第三組合剪切塊中相鄰?fù)馆嗗e(cuò)開角度為30° ；螺桿過渡段每段為3個(gè)螺距；加料輸送段的壓縮比為2 1 ；雙螺桿的長徑比L/D為55 1 ； 與廢橡膠顆粒接觸的筒體和雙螺桿材質(zhì)均為高耐磨合金鋼。如圖3所示，采用該雙螺桿橡膠脫硫裝置進(jìn)行橡膠脫硫的方法，具有如下工藝步驟將粒徑為0. 2-1. Omm的硫化膠粉加入筒體的進(jìn)料口，經(jīng)過具有壓縮比的加料輸送段進(jìn)行適度壓實(shí)，輸送至雙螺桿的擠壓剪切段，依次經(jīng)過不連續(xù)的三個(gè)擠壓剪切段，在加熱條件下不同類型組合剪切塊的擠壓剪切下，實(shí)現(xiàn)膠粉的完全或部分脫硫，生成完全脫硫與部分脫硫共存的混合型再生膠。加工工藝中將螺桿轉(zhuǎn)速控制在lOOrpm。再生膠的混煉和試樣制備按 GB13460-2003，拉伸性能和斷裂伸長率測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1040-92，門尼粘度的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) GB/T 1232.1-2000。經(jīng)過剪切脫硫反應(yīng)后，再生膠獲得了極佳的再硫化效果，拉伸強(qiáng)度 14. 9MPa、斷裂伸長率478. 5%，門尼粘度60.實(shí)施例2如圖2所示的本實(shí)用新型的雙螺桿橡膠脫硫裝置的第二個(gè)實(shí)施例，具有筒體、位于筒體內(nèi)的同向嚙合的雙螺桿和加熱裝置，筒體具有進(jìn)料口，所述的雙螺桿包括具有壓縮比的加料輸送段、五個(gè)相互間不連續(xù)的擠壓剪切段和分別位于相鄰兩個(gè)擠壓剪切段間的四段螺桿過渡段、混煉段，擠壓剪切段為兩個(gè)相嚙合的組合剪切塊，組合剪切塊由兩個(gè)或兩個(gè)以上的位置相錯(cuò)開凸輪組成，不同擠壓剪切段的組合剪切塊其相鄰?fù)馆喌腻e(cuò)開角度不同， 其中第一組合剪切塊中相鄰?fù)馆嗗e(cuò)開角度為90°，第二組合剪切塊中相鄰?fù)馆嗗e(cuò)開角度為 60°，第三組合剪切塊中相鄰?fù)馆嗗e(cuò)開角度為45°第四組合剪切塊中相鄰?fù)馆嗗e(cuò)開角度為 30°第五組合剪切塊中相鄰?fù)馆嗗e(cuò)開角度為15° ；螺桿過渡段每段為3個(gè)螺距；加料輸送段的壓縮比為4 1 ；雙螺桿的長徑比L/D為65 1 ；與廢橡膠顆粒接觸的筒體和雙螺桿材質(zhì)均為高耐磨合金鋼。如圖4所示，采用該雙螺桿橡膠脫硫裝置進(jìn)行橡膠脫硫的方法，具有如下工藝步驟將粒徑為0. 2-1. Omm的硫化膠粉加入筒體的進(jìn)料口，經(jīng)過具有壓縮比的加料輸送段進(jìn)行適度壓實(shí)，輸送至雙螺桿的擠壓剪切段，依次經(jīng)過不連續(xù)的五個(gè)擠壓剪切段，在加熱條件下不同類型組合剪切塊的擠壓剪切下，實(shí)現(xiàn)膠粉的完全或部分脫硫，生成完全脫硫與部分脫硫共存的混合型再生膠。加工工藝中將螺桿轉(zhuǎn)速控制在120rpm。再生膠的混煉和試樣制備按 GB13460-2003，拉伸性能和斷裂伸長率測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1040-92，門尼粘度的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) GB/T 1232.1-2000。經(jīng)過剪切脫硫反應(yīng)后，再生膠獲得了極佳的再硫化效果，拉伸強(qiáng)度 15. IMPa、斷裂伸長率481.5%，門尼粘度62。
權(quán)利要求1.一種雙螺桿橡膠脫硫裝置，其特征在于具有筒體、位于筒體內(nèi)的同向嚙合的雙螺桿和加熱裝置，筒體具有進(jìn)料口，所述的雙螺桿包括具有壓縮比的加料輸送段、兩個(gè)或兩個(gè)以上相互間不連續(xù)的擠壓剪切段和位于相鄰兩個(gè)擠壓剪切段間的螺桿過渡段、混煉段。
2.權(quán)利要求1所述的雙螺桿橡膠脫硫裝置，其特征在于所述的擠壓剪切段為兩個(gè)相嚙合的組合剪切塊，組合剪切塊由兩個(gè)或兩個(gè)以上的位置相錯(cuò)開凸輪組成，不同擠壓剪切段的組合剪切塊其相鄰?fù)馆喌腻e(cuò)開角度不同。
3.權(quán)利要求1所述的雙螺桿橡膠脫硫裝置，其特征在于所述的螺桿過渡段為2 4 個(gè)，每段為3 5個(gè)螺距。
4.權(quán)利要求1所述的雙螺桿橡膠脫硫裝置，其特征在于所述的加料輸送段的壓縮比為 2 1 4 1。
5.權(quán)利要求1所述的雙螺桿橡膠脫硫裝置，其特征在于所述的雙螺桿的長徑比L/D 為 55 1 65 1。
6.權(quán)利要求1所述的雙螺桿橡膠脫硫裝置，其特征在于所述的筒體和雙螺桿的材質(zhì)均為高耐磨合金鋼。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙螺桿橡膠脫硫裝置，具有筒體、位于筒體內(nèi)的同向嚙合的雙螺桿和加熱裝置，筒體具有進(jìn)料口，所述的雙螺桿包括具有壓縮比的加料輸送段、兩個(gè)或兩個(gè)以上相互間不連續(xù)的擠壓剪切段和位于相鄰兩個(gè)擠壓剪切段間的螺桿過渡段、混煉段。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有橡膠脫硫技術(shù)污染嚴(yán)重、設(shè)備要求高、能耗大的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)C08J11/10GK202157045SQ201120261160
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者陶國良 申請(qǐng)人:常州大學(xué)