專利名稱：一種廢舊熱固性塑料再生設備及再生工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種再生設備及再生エ藝，更具體地講涉及ー種廢舊熱固性塑料再生設備及再生エ藝。
背景技術：
熱固性塑料是指樹脂在加工過程中發(fā)生化學變化，分子結構從加工前的線型結構變成網狀交聯(lián)結構，制品具有不溶不熔的特點的ー類塑料。常用的熱固性塑料有聚氨酯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、蜜胺和脲醛樹脂等。熱固性塑料在性能上與熱塑性塑料有 許多不同之處，它具有強度高、耐蠕變性好、耐熱溫度高、加工尺寸精度高及耐電弧性好等優(yōu)點。熱固性塑料主要用于電器絕緣、日用、機械、建筑及玻璃鋼等應用領域。由于其制品具有不溶不熔的特點，熱固性塑料回收利用相當困難，因而造成了大量的垃圾，污染環(huán)境成為廢棄物，從而研究回收利用熱固性塑料具有很重要的意義?，F(xiàn)在已研究出的回收方法主要有物理法和化學法。物理法是指在不破壞高分子聚合物本身的化學結構、不改變其基本組成的情況下，僅改變廢棄物的物理形態(tài)后直接利用的方法，這種方法生產效率較高、操作簡單、二次污染少，但是生產的制品性能較差，只能做次級用品使用，經濟效益低；化學法是通過裂解成単體和低聚物而回收利用或通過燒結制成活性炭，缺陷是エ藝復雜，適用性差，回收效率低，生產成本高，技術難度較高，反應產生的毒副產物難以控制，嚴重污染環(huán)境。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有的廢舊熱固性塑料的回收方法的不足，提出了ー種回收價值高、經濟性好、對環(huán)境影響小的廢舊熱固性塑料再生設備及再生エ藝，實現(xiàn)對廢舊熱固性塑料從廢料到再生制品的回收利用，提高熱固性塑料的廣泛應用。本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案本發(fā)明廢舊熱固性塑料再生設備的結構特點是設置ー破碎裝置，用于對廢舊熱固性塑料進行破碎得破碎料，設置輸送帶將破碎料送入降解裝置；所述降解裝置和再生裝置及擠出壓縮裝置呈立式結構設置；其中，所述降解裝置的出料ロ接入再生裝置的進料ロ，所述再生裝置的出料ロ接入擠出壓縮裝置的料斗。本發(fā)明廢舊熱固性塑料再生設備的結構特點也在于在所述降解裝置中設置有剪切機構和粉磨機構，所述剪切機構由可轉動的剪切刀軸和位于剪切刀軸外周的環(huán)形定刀組成，所述剪切刀軸在沿環(huán)形定刀的軸向上分體設置為左刀軸和右刀軸，所述左刀軸和右刀軸具有人字形刀齒；所述粉磨機構中有多組動磨盤和靜磨盤相對設置，所述動磨盤分別固定在左刀軸和右刀軸的兩端，所述靜磨盤固定在機架上；所述再生裝置設置為在旋轉輪的外周固定設置刀片，所述刀片在沿旋轉輪的軸向上分體設置為左刀片和右刀片；所述左刀片和右刀片之間保持軸向間隙，在所述再生裝置的頂部設置有配用料入口。所述擠出壓縮裝置設置為所述料斗安裝在喂料系統(tǒng)的上方，所述喂料系統(tǒng)與機筒相連接；所述機筒外套有多個環(huán)形加熱裝置，保溫罩包裹整個帶有環(huán)形加熱裝置的螺桿部分，在所述機筒上安裝有排氣系統(tǒng)；驅動電機通過減速分配箱為螺桿的轉動提供驅動カ；在螺桿的輸出端，凸模安裝在動活動板上，凹模嵌入固定板的凹槽中，在凹模壁上設置有冒口和通孔；所述機筒的模頭對準凹模壁上的通孔。本發(fā)明利用廢舊熱固性塑料再生設備進行廢舊熱固性塑料再生的エ藝方法是按如下流程進行a、利用破碎裝置對廢舊熱固性塑料進行破碎，得到破碎料；b、將所述破碎料利用輸送帶輸送到降解裝置中，通過降解裝置的剪切和粉磨，以及因剪切和粉磨產生的熱量的共同作用，使破碎料產生機械カ化學效應得到降解，獲得細小的降解料； C、所述降解料進入再生裝置內，井向再生裝置加入配用料，通過再生裝置使得降解料與配用料混合均勻，利用所述再生裝置在攪拌過程中產生的強機械力和摩擦熱實現(xiàn)再生過程，得到再生料；所述配用料為熱塑性塑料和助劑；d、所述再生料進入擠出壓縮裝置內，在所述擠出壓縮裝置中利用螺桿在機筒中的旋轉實現(xiàn)對再生料的輸送、熔融、剪切和排氣，最后對再生料進行壓縮，產生的壓カ使面團狀的再生料從模頭擠出，并推送進入凹模；e、在當凹模內充滿再生料時，停止擠出壓縮裝置的擠出，啟動擠出壓縮裝置的合模系統(tǒng)，經合模并保壓后卸壓開模即得成品塑料件。本發(fā)明克服原有物理法制品性能較差，經濟效益低的缺點，通過機械物理作用不僅使廢料發(fā)生物理變化，同時產生機械カ化學效應，促使化學性質發(fā)生改變，廢料獲得降解，即恢復可加工性能；在機械物理作用下，通過添加熱塑性塑料成分和助劑且攪拌過程中產生的強機械力和摩擦熱作用促使熱固性塑料和熱塑性塑料分子結構之間發(fā)生化學反應，實現(xiàn)再生過程，得到面團狀再生混合物，這樣通過回收設備的擠出和壓縮成型エ藝，獲得具有較強力學性能的再生塑料制品。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在I、本發(fā)明降解裝置的多組剪切、粉磨機構設置有序緊湊，物料能有效的獲得剪切、擠壓、沖擊及摩擦等多種機械力及摩擦熱的綜合作用。物料在降解裝置內在持久強烈的機械カ和摩擦熱綜合作用下，不僅使物理性質形態(tài)發(fā)生改變，還使分子結構化學性質改變，從而使物料發(fā)生降解過程。2、本發(fā)明再生裝置的刀片組隨著旋轉輪的旋轉不僅能夠促使物料混合均勻，而且促使熱固性塑料和熱塑性塑料官能團之間產生化學反應，恢復熱固性塑料如同熱塑性一祥的可塑性加工能力，實現(xiàn)再生過程。3、本發(fā)明對剛被擠出的面團狀的再生料立即壓縮成型，可以有效利用熔融狀態(tài)的流動性使得混合料壓縮成型。4、本發(fā)明通過廢舊熱固性塑料的粗碎、降解、再生、熔融、擠出、壓縮等エ藝實現(xiàn)了廢舊熱固性塑料的再生回收利用，各裝置依次相依，形成一條完成的生產流水線，具有很大的環(huán)保效益和經濟效益。


圖I為本發(fā)明再生系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明中降解裝置結構示意圖；圖3a為本發(fā)明中剪切刀軸結構示意圖；圖3b為本發(fā)明中磨盤示意圖；圖4為本發(fā)明中再生裝置結構示意圖；圖中標號1破碎裝置；2篩網；3輸送帶；4降解裝置；5配用料入口 ；6再生裝置；7擠出壓縮裝置；8驅動電機；9減速分配箱；10料斗；11喂料系統(tǒng)；12保溫罩；13環(huán)形加熱裝置；14螺桿；15排氣系統(tǒng)；16模頭；17機筒；18導柱；19動活動板；20凸模；21凹模；22 固定板；23機架；24環(huán)形定刀；25左刀軸；26右刀軸；27動磨盤；28靜磨盤；29左刀片；30右刀片；31旋轉輪。
具體實施例方式參見圖1，本實施例中廢舊熱固性塑料再生設備的結構設置包括ー破碎裝置I，用于對廢舊熱固性塑料進行破碎得破碎料，設置輸送帶3將破碎料送入降解裝置4 ;降解裝置4和再生裝置6及擠出壓縮裝置7呈立式結構設置；其中，降解裝置4的出料ロ接入再生裝置6的進料ロ，再生裝置6的出料ロ接入擠出壓縮裝置7的料斗10。具體實施中相應的結構設置也包括參見圖I和圖2，在降解裝置4中設置有剪切機構和粉磨機構，剪切機構由可轉動的剪切刀軸和位于剪切刀軸外周的環(huán)形定刀24組成，剪切刀軸在沿環(huán)形定刀24的軸向上分體設置為左刀軸25和右刀軸26，左刀軸25和右刀軸26具有人字形刀齒。圖2所示，左刀軸25和右刀軸26基體為圓柱體，中心為軸孔，四組人字形刀齒均勻安裝在刀軸的四周，左刀軸25和右刀軸26兩端凸出的刀具部分對于靜磨盤28和動磨盤27正下方的物料具有攪拌的作用，物料的剪切和粉磨兩個過程循環(huán)進行，物料經過剪切作用后經人字形刀齒的軸向力和剪切刀軸旋轉的作用，進入靜磨盤28和動磨盤27正下方，被凸出的刀具部分攪拌起來，進入磨盤磨腔內粉磨，被粉磨的物料由于在粉磨腔內旋轉碰撞作用從磨腔內甩出來，進入剪切機構內再次進行剪切，物料來回“循環(huán)”進行剪切和粉磨作用，使得物料微細均一化。環(huán)形定刀24的內圓柱面上有均勻分布的刀齒。物料進入剪切機構后，受到高速旋轉的剪切刀軸上的剪切刀齒的撞擊和強剪切力作用，同時隨剪切刀軸旋轉的物料與靜止的環(huán)形定刀24刀齒做相對剪切運動，在周期性的高頻率剪切作用下，致使物料的網狀交聯(lián)結構破壞并解體，使得物料在這一區(qū)域被粉碎。參見圖2、圖3a和圖3b，粉磨機構是有多組動磨盤27和靜磨盤28相對設置，動磨盤27分別固定在左刀軸25和右刀軸26的兩端，靜磨盤28固定在機架23上；靜磨盤28和動磨盤27的結構相同，呈圓環(huán)體，中心為通孔，一側的環(huán)形面上設置有磨齒；位于左刀軸25和右刀軸26兩端共四組動磨盤27和靜磨盤28，動磨盤27隨剪切刀軸一同旋轉，在動磨盤27和靜磨盤28之間形成粉磨腔。經剪切變細的物料進入粉磨腔構后，受到動磨盤27和靜磨盤28相對運動形成的剪切力和強烈的擠壓カ而粉碎成細小粉體，物料在這ー過程中受到的擠壓、環(huán)向應カ和三維剪切作用，使得物料網狀交聯(lián)結構進ー步破壞，分子鏈結構斷裂，物料發(fā)生降解。參見圖I和圖4，再生裝置6設置為在旋轉輪31的外周固定設置長條形刀片，刀片和旋轉輪31構成再生裝置的攪拌機構，刀片在沿旋轉輪31的軸向上分體設置為左刀片29和右刀片30 ;左刀片29和右刀片30之間保持軸向間隙，在再生裝置的頂部設置有配用料入口 5。在包括配用料在內的物料進入再生裝置6后，隨著旋轉輪31高速旋轉的刀片促使物料混合均勻，同時攪拌過程中產生的強機械力和摩擦作用促使熱固性塑料和熱塑性塑料分子結構之間發(fā)生化學反應，依賴于范德華カ最終使彼此分離的熱固性和熱塑性聚合物分子融合在一起，恢復熱固性塑料如同熱塑性一祥的可塑性加工能力，獲得再生料。圖I所示，擠出壓縮裝置設置為料斗10安裝在喂料系統(tǒng)11的上方，喂料系統(tǒng)11與機筒17相連接；機筒17外套有多個環(huán)形加熱裝置13，保溫罩12包裹整個帶有環(huán)形加熱裝置13的螺桿14部分，在機筒17上安裝有排氣系統(tǒng)15 ;驅動電機8通過減速分配箱9為螺桿14的轉動提供驅動カ；在螺桿14的輸出端，凸模20安裝在動活動板19上，凹模21嵌入固定板22的凹槽中，在凹模21壁上設置有冒口和通孔；機筒7的模頭16對準凹模21壁上的通孔。 本實施例利用圖I所示設備進行廢舊熱固性塑料再生的エ藝方法是按如下流程進行I、利用破碎裝置對廢舊熱固性塑料進行破碎，得到破碎料。2、將破碎料利用輸送帶輸送到降解裝置中，通過降解裝置的剪切和粉磨，以及因剪切和粉磨產生的熱量的共同作用，使破碎料產生機械カ化學效應得到降解，獲得細小的降解料。3、打開降解裝置的出料機構，降解料進入再生裝置內，通過再生裝置的配用料入ロ 5加入配用料，通過再生裝置使得降解料與配用料混合均勻，利用再生裝置在攪拌過程中產生的強機械力和摩擦熱的作用促使熱固性塑料和熱塑性塑料分子結構之間發(fā)生化學反應，實現(xiàn)再生過程，得到再生料；配用料為熱塑性塑料和助劑。4、打開再生裝置的出料機構，再生料進入擠出壓縮裝置的料斗內，在擠出壓縮裝置中利用螺桿在機筒中的旋轉實現(xiàn)對再生料的輸送、熔融、剪切和排氣，最后對再生料進行壓縮，產生的壓カ使面團狀的再生料從模頭擠出，并推送進入凹摸。5、在當凹模內充滿再生料時，停止擠出壓塑裝置的擠出，啟動擠出壓塑裝置的合模系統(tǒng)，動活動板帶動凸模向下運動，對物料進行壓縮，經合模并保壓后卸壓開模即得成品塑料件。具體實施中，為了增強再生效果，作為被處理原料的廢舊熱固性塑料以熱固性酚醛層壓塑回用料或熱固性硬質聚氨酯塑料為例原料與配用料按如下質量百分比配比熱固性酚醛層壓塑回用料或熱固性硬質聚氨酯塑料70-80% ；聚丙烯PP : 18-28%抗氧化劑1010 :0. 5-1%抗氧化劑168 :0. 5-1%。在擠出壓縮過程中，利用環(huán)形加熱裝置13對機筒17進行加熱，使機筒17的溫度為170-180°C，凸模20對凹模21中面團狀再生料進行壓縮時，加壓壓強為7-10Mpa，保壓壓強為3-6Mpa，保壓時間為9-12分鐘。
對于本實施例中給出的以熱固性酚醛層壓塑回用料或熱固性硬質聚氨酯塑料為被處理原料的具體實施，設置降解裝置中左刀軸25和右刀軸26的轉速為2500-5000r/min，經過降解裝置的降解的時間為80-120分鐘，設置再生裝置6中旋轉輪的旋轉速度為1000-3000r/min，完成再生時間為10-20分鐘。實施例I :本實施例以廢舊熱固性酚醛層壓塑料為例
首先，廢舊熱固性酚醛層壓塑料通過破碎裝置I進行粗破，粗碎的物料通過篩網2掉落下來，得破碎料，再利用輸送帶3將其輸送到降解裝置4的進料ロ。破碎料由進料ロ進入降解裝置4內，控制剪切刀軸的轉速為3500r/min，較粗的物料開始經過剪切刀軸與環(huán)形定刀24之間的相對轉動完成剪切，然后隨著剪切刀軸旋轉的細小物料進入動磨盤和靜磨盤之間的粉磨腔，動磨盤27與靜磨盤28之間的相對轉動使物料受到強烈的剪切、擠壓和摩擦等作用完成微細粉碎；剪切刀軸上的人字形刀齒隨著刀軸的旋轉使物料受到軸向力作用橫向來回運動，剪切刀軸兩端凸出的刀具部分對動磨盤和靜磨盤正下方的物料具有攪拌的作用，剪切和粉磨兩個過程循環(huán)進行，使得物料微細均一化。破碎料在降解裝置中經過剪切、擠壓、沖擊及摩擦等多種機械力及在摩擦熱的綜合作用下，通過長時間的粉碎，一方面使物料粉末顆粒粒度減??；另一方面長時間機械力作用使物料發(fā)生降解過程。IOOmin后打開降解裝置的出料機構，所得降解料進入再生裝置的進料ロ。降解料由進料ロ進入再生裝置6內，并從再生裝置6的配用料入口 5加入聚丙烯PP、抗氧化劑1010和抗氧化劑168，加入的配用料和降解料的質量比例分別為70%降解料、28%聚丙烯PP、1%抗氧化劑1010、1%抗氧化劑168?？刂圃偕b置6的旋轉速度為1500r/min，旋轉輪31帶動長條刀片轉動，長條刀片使得混合料混合均勻，且攪拌過程中產生的強機械カ和摩擦熱作用促使熱固性塑料和熱塑性塑料分子結構之間發(fā)生化學反應，實現(xiàn)再生過程，得到再生料。15分鐘后打開再生裝置6的出料機構，所得再生料進入擠出壓縮裝置7的料斗10。再生料由料斗10進入喂料系統(tǒng)11中，通過喂料系統(tǒng)11的輸送進入機筒17內，驅動電機8帶動螺桿14的旋轉，螺桿14在機筒17內旋轉，實現(xiàn)對再生料的輸送、熔融、剪切和排氣，最后對再生料壓縮產生壓力，再生料從模頭16擠出。在此過程中，環(huán)形加熱裝置13對機筒17進行加熱，使機筒17的溫度控制在170-180°C，物料經固體輸送、壓縮熔融后，由粒料變成面團狀，經過排氣系統(tǒng)15時，物料的水分和揮發(fā)性氣體由排氣系統(tǒng)15排出機筒17。開始時將甲基硅油脫模劑均勻地分布在凹模21的內壁、凸模20的下表面及固定板22表面上，通過擠出壓縮裝置7的合模系統(tǒng)的調整，使凸模20剛好插入凹模21內一點，形成封閉的模腔。面團狀的再生料從模頭16經過通孔被擠入凹模21中，當凹模21模腔內充滿再生料后從冒口中冒出，擠出過程停止，啟動擠出壓縮裝置7的合模系統(tǒng)，沿導柱18運動的動活動板19帶動凸模20向下運動，對再生料進行壓縮，加壓的壓強大小為9Mpa，使得面團狀的再生料體積變小、壓實，保壓11分鐘后卸壓開模，保壓的壓強大小為4Mpa，最后將凹模21中的塑料件取出。壓制成的熱固性酚醛層壓塑料件經力學性能測試，其具有25. 53Mpa彎曲強度、40. 27MPa拉伸強度、18. 28KJ/m2沖擊強度。
實施例2 本實施例以廢舊熱固性硬質聚氨酯塑料為例整個再生エ藝流程同實施例1，在降解過程中，剪切刀軸的轉速設定為2500r/min，完成降解時間為80分鐘。在再生過程中，加入的配用料和降解料按質量百分比分別為80%降解料、19%聚丙烯PP、0. 5%抗氧化劑1010和0. 5%抗氧化劑168，再生裝置6的旋轉速度設定為1000r/min，完成再生時間為12分鐘。在擠出壓縮過程中，機筒17的溫度控 制在170-180°C，加壓壓強大小為7Mpa，保壓壓強大小為4Mpa，保壓時間為9分鐘。壓制成的熱固性硬質聚氨酯塑料件經力學性能測試，其具有14. 53Mpa彎曲強度、25. 46MPa拉伸強度、6. 78KJ/m2沖擊強度。
權利要求
1.ー種廢舊熱固性塑料再生設備，其特征是設置 ー破碎裝置(1)，用于對廢舊熱固性塑料進行破碎得破碎料，設置輸送帶(3)將破碎料送入降解裝置(4);所述降解裝置(4)和再生裝置(6)及擠出壓縮裝置(7)呈立式結構設置；其中，所述降解裝置(4)的出料ロ接入再生裝置(6)的進料ロ，所述再生裝置(6)的出料ロ接入擠出壓縮裝置(7)的料斗(10)。
2.根據權利要求I所述的廢舊熱固性塑料再生設備，其特征是在所述降解裝置(4)中設置有剪切機構和粉磨機構，所述剪切機構由可轉動的剪切刀軸和位于剪切刀軸外周的環(huán)形定刀(24)組成，所述剪切刀軸在沿環(huán)形定刀(24)的軸向上分體設置為左刀軸(25)和右刀軸(26)，所述左刀軸(25)和右刀軸(26)具有人字形刀齒；所述粉磨機構中有多組動磨盤(27)和靜磨盤(28)相對設置，所述動磨盤(27)分別固定在左刀軸(25)和右刀軸(26)的兩端，所述靜磨盤(28)固定在機架(23)上。
3.根據權利要求I所述的廢舊熱固性塑料再生設備，其特征是所述再生裝置(6)設置為在旋轉輪(31)的外周固定設置刀片，所述刀片在沿旋轉輪(31)的軸向上分體設置為左刀片(29)和右刀片(30);所述左刀片(29)和右刀片(30)之間保持軸向間隙，在所述再生裝置的頂部設置有配用料入口(5)。
4.根據權利要求I所述的廢舊熱固性塑料再生設備，其特征是所述擠出壓縮裝置設置為所述料斗(10)安裝在喂料系統(tǒng)(11)的上方，所述喂料系統(tǒng)(11)與機筒(17)相連接；所述機筒(17)外套有多個環(huán)形加熱裝置(13)，保溫罩(12)包裹整個帶有環(huán)形加熱裝置(13)的螺桿(14)部分，在所述機筒(17)上安裝有排氣系統(tǒng)(15);驅動電機(8)通過減速分配箱(9)為螺桿(14)的轉動提供驅動カ；在螺桿(14)的輸出端，凸模(20)安裝在動活動板(19)上，凹模(21)嵌入固定板(22)的凹槽中，在凹模(21)壁上設置有冒口和通孔；所述機筒(7)的模頭(16)對準凹模(21)壁上的通孔。
5.ー種利用權利要求I所述設備進行廢舊熱固性塑料再生的エ藝方法，其特征是按如下流程進行 a、利用破碎裝置對廢舊熱固性塑料進行破碎，得到破碎料； b、將所述破碎料利用輸送帶輸送到降解裝置中，通過降解裝置的剪切和粉磨，以及因剪切和粉磨產生的熱量的共同作用，使破碎料產生機械カ化學效應得到降解，獲得細小的降解料； C、所述降解料進入再生裝置內，井向再生裝置加入配用料，通過再生裝置使得降解料與配用料混合均勻，利用所述再生裝置在攪拌過程中產生的強機械力和摩擦熱實現(xiàn)再生過程，得到再生料；所述配用料為熱塑性塑料和助劑； d、所述再生料進入擠出壓縮裝置內，在所述擠出壓縮裝置中利用螺桿在機筒中的旋轉實現(xiàn)對再生料的輸送、熔融、剪切和排氣，最后對再生料進行壓縮，產生的壓カ使面團狀的再生料從模頭擠出，并推送進入凹模； e、在當凹模內充滿再生料時，停止擠出壓縮裝置的擠出，啟動擠出壓縮裝置的合模系統(tǒng)，經合模并保壓后卸壓開模即得成品塑料件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢舊熱固性塑料再生設備及再生工藝，其特征是設備包括一破碎裝置，用于對廢舊熱固性塑料進行破碎得破碎料，設置輸送帶將破碎料送入降解裝置；降解裝置和再生裝置及擠出壓縮裝置呈立式結構設置；其中，降解裝置的出料口接入再生裝置的進料口，再生裝置的出料口接入擠出壓縮裝置的料斗。通過對廢舊熱固性塑料依次進行粗破、降解、再生和擠出壓模實現(xiàn)廢舊熱固性塑料的再生，本發(fā)明為難以再生的熱固性塑料廢棄物的回收利用提供了一種高效的再生回收方法，實現(xiàn)對廢舊熱固性塑料從廢料到再生制品的回收利用，可以使熱固性塑料得到廣泛應用。
文檔編號C08L23/12GK102786712SQ20121025385
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2012年7月20日
發(fā)明者劉志峰, 吳仲偉, 宋守許, 成煥波, 潘紹波, 石磊 申請人:合肥工業(yè)大學