用于再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法附圖說明

圖1擠壓輸送段簡易示意圖

圖2剪切元件示意圖

圖3剪切、輸送螺紋元件示意圖

圖4反向螺紋元件示意圖

圖5密煉螺紋元件示意圖

圖6強(qiáng)力剪切螺紋元件示意圖

圖7《用于再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》的一種螺桿形式示意圖

圖8單螺桿、雙螺桿與多螺桿嚙合對比示意圖

其中，1、1’、1”為輸送螺紋元件，2、2’、2”為剪切螺紋元件，3為反向螺紋元件，4為密煉螺紋元件，5為強(qiáng)力剪切螺紋元件，6為嚙合區(qū)。

用于再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法專利目的

為了解決2015年12月之前的技術(shù)中出現(xiàn)的缺點，《用于再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》第一個目的是提供一種用于再生橡膠粉精煉的螺桿，包括擠壓輸送段、剪切段及剪切輸送段；擠壓輸送段依次包括第一輸送螺紋元件、第二輸送螺紋元件、第三輸送螺紋元件，三種輸送螺紋元件的螺距關(guān)系如下：第一輸送螺紋元件螺距P1＞第二輸送螺紋元件螺距P2＞第三輸送螺紋元件螺距P3，輸送螺紋元件之間設(shè)置至少一個第一剪切螺紋元件；其中第一輸送螺紋元件為大螺距螺紋元件，利于粉狀再生膠粉輸送進(jìn)入到螺桿擠出機(jī)內(nèi)部，經(jīng)過第一剪切螺紋元件一定程度的剪切，再進(jìn)入小螺距的第二輸送螺紋元件，對粉狀松散物料進(jìn)行擠壓，再依次使用第一剪切元件、更小螺距的第三輸送螺紋元件，往復(fù)作用，使粉狀再生膠粉擠壓精密，有利于下道剪切段的強(qiáng)力剪切；P2：P1=1/5-1/2，P3：P2=1/5-1/2。輸送螺紋元件的螺距每節(jié)以1/5-1/2的程度逐漸減小，中間添加剪切元件，更有利于快速擠壓粉狀再生膠粉。剪切段包括至少一個第二剪切螺紋元件和第四輸送螺紋元件，還可任選的與反向螺紋元件、密煉螺紋元件、強(qiáng)力剪切螺紋元件進(jìn)行任意組合，第四輸送螺紋元件螺距P4≤P3；反向螺紋元件為輸送螺紋元件具有將部分物料施加反向的作用力，使物料重新返回前端元件中與后續(xù)的物料同時作用，起到混合的效果，這樣有利于物料混合及剪切的均勻性；密煉螺紋元件可保持一定剪切力的同時，增加密煉混合作用，提高剪切段混合、剪切作用；強(qiáng)力剪切螺紋元件為多個強(qiáng)力剪切元件串聯(lián)而成（90°/60°/45°），可持續(xù)保持對物料的剪切，保證螺桿對再生物料的精煉、捏練作用，有效降低物料門尼粘度，增加可塑性與加工性。反向螺紋、密煉螺紋組合能有效提高膠料在擠出機(jī)中和混合、密煉作用，混合均勻，提高膠料自粘性，有利于強(qiáng)力剪切螺紋對膠料的高效剪切、捏練的作用，并且由于具有高效的混合功能，使膠料可得到均勻穩(wěn)定的剪切，質(zhì)量更佳穩(wěn)定，如此三者結(jié)合，效果更佳。剪切輸送段由至少一個第三剪切螺紋元件與第五輸送螺紋元件相間串聯(lián)組成，第五輸送螺紋元件螺距P5≤P4；剪切螺紋實現(xiàn)對前端物料的補充剪切，逐漸降低門尼粘度，提高膠料的塑性，由輸送螺紋持續(xù)穩(wěn)定向下段輸送物料，往復(fù)多次，實現(xiàn)機(jī)頭物料衡量均勻供給，使產(chǎn)品成型尺寸穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。第二剪切螺紋元件、第三剪切螺紋元件與第一剪切螺紋元件相同或不同。

《用于再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》的第二個目的是提供一種對再生橡膠粉進(jìn)行精煉成型的多螺桿擠出裝置，采用上述螺桿進(jìn)行同向/異向平行結(jié)構(gòu)、品字結(jié)構(gòu)或圓筒結(jié)構(gòu)的排布。通過對傳統(tǒng)工藝作用的分解，采用不同形式的螺紋元件實現(xiàn)再生膠粉密閉、連續(xù)精煉成型，有效避免了傳統(tǒng)開放式生產(chǎn)技術(shù)污染嚴(yán)重、勞動效率低強(qiáng)度大及自動化程度低等缺點。多螺桿與單、雙螺桿比較，具有嚙合區(qū)多，產(chǎn)能大的優(yōu)點。多螺桿嚙合區(qū)多，每增加一條螺桿嚙合區(qū)即可得到大于1的功效，從而實現(xiàn)膠料強(qiáng)力三維剪切，在相同長徑比的情況下大大提高螺桿對膠料的剪切、捏練功效，提高生產(chǎn)效率，減少設(shè)備造價及廠房投資。

《用于再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》的第三個目的是提供一種對再生橡膠粉進(jìn)行精煉的系統(tǒng)，包括計量喂料系統(tǒng)、剪切系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及制冷系統(tǒng)；所述剪切系統(tǒng)采用如權(quán)利要求4所述的多螺桿擠出裝置；所述計量喂料系統(tǒng)為錐雙螺桿喂料裝置。優(yōu)選的是：所述制冷系統(tǒng)為冷水機(jī)。優(yōu)選的是：所述冷卻系統(tǒng)位于多螺桿擠出機(jī)機(jī)筒外部。

《用于再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》的第四個目的是提供采用上述系統(tǒng)對再生橡膠粉精煉的方法，包括如下步驟：

1）0-80℃的再生膠粉通過計量喂料系統(tǒng)，由喂料頻率與喂料電流控制，進(jìn)行衡量物料的喂料；

2）物料經(jīng)過多螺桿擠出機(jī)精煉、成型，制備粒狀再生橡膠；

3）各區(qū)溫度由冷卻系統(tǒng)及制冷系統(tǒng)保持在0-100℃。

用于再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法有益效果

1）采用密閉式擠出機(jī)替代開放式精煉機(jī)對再生膠粉進(jìn)行精煉、捏練加工成型，提高產(chǎn)線自動化科技水平，有效避免開放式加工的污染難題，同時降低勞動定員及勞動強(qiáng)度；

2）采用嚙合效果好的多螺桿結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生1 1≥2的功效，實現(xiàn)對再生膠粉三維強(qiáng)力剪切，在同等長徑比條件下與單雙螺桿相比，可大大提高生產(chǎn)效率，同時產(chǎn)品質(zhì)量；

3）采用輸送螺紋元件、剪切螺紋元件、反向螺紋元件、密煉螺紋元件及強(qiáng)力剪切螺紋元件進(jìn)行組合，達(dá)到最優(yōu)排布，有效避免膠料剪切不均勻造成質(zhì)量波動、剪切不夠造成門尼粘度過高、剪切過度造成膠料主鏈斷裂嚴(yán)重從而降低性能等，實現(xiàn)對再生膠粉的最佳精煉、捏練處理，提高再生膠的加工性能。

隨著世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，中國已經(jīng)成為世界上最大的橡膠消耗國，同時也是世界上最大的廢舊橡膠產(chǎn)生國，中國原料橡膠資源非常短缺，2014年僅天然橡膠就進(jìn)口420萬噸，橡膠供求相當(dāng)矛盾。而再生橡膠作為橡膠原料的有效補充，已經(jīng)成為不可或缺的第三大橡膠原料體系，因此，廢舊橡膠的循環(huán)利用對中國橡膠工業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。

隨著中國環(huán)保政策的推行，傳統(tǒng)低端落后的生產(chǎn)設(shè)備、工藝已經(jīng)處于淘汰現(xiàn)狀。2015年前再生膠行業(yè)中再生膠粉的精煉捏練加工大多采用傳統(tǒng)的“三機(jī)一線”或“四機(jī)一線”的精煉出片方式，得到加工性能和力學(xué)性能優(yōu)異的再生膠；但是這種間歇式的生產(chǎn)方式自動化程度低、勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、開放式生產(chǎn)煙氣排放嚴(yán)重扥，技術(shù)低端且存在嚴(yán)重的安全隱患。因此，保證再生膠粉密閉、連續(xù)自動化的精煉捏練成型，可以改善再生膠的性能，同時提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)環(huán)境及工人安全，是廢舊橡膠循環(huán)利用的關(guān)鍵技術(shù)和研究重點。

《用于再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》涉及一種用于再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法，屬于廢橡膠循環(huán)利用領(lǐng)域。

1.一種用于再生橡膠粉精煉的螺桿，其特征在于：包括擠壓輸送段、剪切段及剪切輸送段；

擠壓輸送段依次包括第一輸送螺紋元件、第二輸送螺紋元件、第三輸送螺紋元件，三種輸送螺紋元件的螺距關(guān)系如下：第一輸送螺紋元件螺距P1＞第二輸送螺紋元件螺距P2＞第三輸送螺紋元件螺距P3，輸送螺紋元件之間設(shè)置至少一個第一剪切螺紋元件；

剪切段包括至少一個第二剪切螺紋元件和第四輸送螺紋元件，還可任選的與反向螺紋元件、密煉螺紋元件、強(qiáng)力剪切螺紋元件進(jìn)行任意組合，第四輸送螺紋元件螺距P4≤P3；

剪切輸送段由至少一個第三剪切螺紋元件與第五輸送螺紋元件相間串聯(lián)組成，第五輸送螺紋元件螺距P5≤P4；

第二剪切螺紋元件、第三剪切螺紋元件與第一剪切螺紋元件相同或不同。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于再生橡膠粉精煉的螺桿，其特征在于：P2：P1=1/5-1/2，P3：P2=1/5-1/2。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于再生橡膠粉精煉的螺桿，其特征在于：強(qiáng)力剪切段為90°/60°/45°剪切螺紋元件的任意組合。

4.一種對再生橡膠粉進(jìn)行精煉成型的多螺桿擠出裝置，其特征在于：采用如權(quán)利要求1-3任一所述螺桿進(jìn)行同向/異向平行結(jié)構(gòu)、品字結(jié)構(gòu)或圓筒結(jié)構(gòu)的排布。

5.一種對再生橡膠粉進(jìn)行精煉的系統(tǒng)，其特征在于：包括計量喂料系統(tǒng)、剪切系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及制冷系統(tǒng)；所述剪切系統(tǒng)采用如權(quán)利要求4所述的多螺桿擠出裝置；所述計量喂料系統(tǒng)為錐雙螺桿喂料裝置。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種對再生橡膠粉進(jìn)行精煉的系統(tǒng)，其特征在于：所述制冷系統(tǒng)為冷水機(jī)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種對再生橡膠粉進(jìn)行精煉的系統(tǒng)，其特征在于：所述冷卻系統(tǒng)位于多螺桿擠出機(jī)機(jī)筒外部。

8.采用如權(quán)利要求5-7任一所述系統(tǒng)對再生橡膠粉精煉的方法，其特征在于：包括如下步驟：

1）0-80℃的再生膠粉通過計量喂料系統(tǒng)，由喂料頻率與喂料電流控制，進(jìn)行衡量物料的喂料；

2）物料經(jīng)過多螺桿擠出機(jī)精煉、成型，制備粒狀再生橡膠；

3）各區(qū)溫度由冷卻系統(tǒng)及制冷系統(tǒng)保持在0-100℃。

一種用于再生橡膠粉精煉的螺桿，包括擠壓輸送段、剪切段及剪切輸送段；

擠壓輸送段依次包括第一輸送螺紋元件1、第二輸送螺紋元件1’、第三輸送螺紋元件1”，三種輸送螺紋元件的螺距關(guān)系如下：第一輸送螺紋元件1螺距P1＞第二輸送螺紋元件1’螺距P2＞第三輸送螺紋元件1”螺距P3，輸送螺紋元件之間設(shè)置至少一個第一剪切螺紋元件2；

剪切段包括至少一個第二剪切螺紋元件2’和第四輸送螺紋元件，還可任選的與反向螺紋元件3、密煉螺紋元件4、強(qiáng)力剪切螺紋元件5進(jìn)行任意組合，第四輸送螺紋元件螺距P4≤P3；

剪切輸送段由至少一個第三剪切螺紋元件2”與第五輸送螺紋元件相間串聯(lián)組成，第五輸送螺紋元件螺距P5≤P4；

第二剪切螺紋元件2’、第三剪切螺紋元件2”與第一剪切螺紋元件2相同或不同。

P2：P1=1/5-1/2，P3：P2=1/5-1/2。

強(qiáng)力剪切段為90°/60°/45°剪切螺紋元件的任意組合。

一種對再生橡膠粉進(jìn)行精煉成型的多螺桿擠出裝置，采用上述螺桿進(jìn)行同向/異向平行結(jié)構(gòu)、品字結(jié)構(gòu)或圓筒結(jié)構(gòu)的排布。

一種對再生橡膠粉進(jìn)行再生的系統(tǒng)，包括計量喂料系統(tǒng)、剪切系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及制冷系統(tǒng)；所述剪切系統(tǒng)采用上述多螺桿擠出裝置；所述計量喂料系統(tǒng)為錐雙螺桿喂料裝置。

所述制冷系統(tǒng)為冷水機(jī)。

所述冷卻系統(tǒng)位于多螺桿擠出機(jī)機(jī)筒外部。

采用上述系統(tǒng)對再生橡膠粉精煉的方法，包括如下步驟：

1）0-80℃的再生膠粉通過計量喂料系統(tǒng)，由喂料頻率與喂料電流控制，進(jìn)行衡量物料的喂料；

2）物料經(jīng)過多螺桿擠出機(jī)精煉、成型，制備粒狀再生橡膠；

3）各區(qū)溫度由冷卻系統(tǒng)及制冷系統(tǒng)保持在0-100℃。

2020年7月14日，《用于再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》獲得第二十一屆中國專利獎優(yōu)秀獎。

根據(jù)對鎂質(zhì)量的要求，可以采用不同的精煉方法。鎂的精煉方法主要有鎂熔劑精煉、鎂沉降精煉、鎂真空蒸餾精煉和鎂添加難熔金屬精煉等。前兩種方法主要是脫除粗鎂中的非金屬氧化物和鐵等雜質(zhì)。后兩種方法主要除去金屬雜質(zhì)，用于生產(chǎn)高純鎂。鎂精煉產(chǎn)出的精鎂通稱商品鎂 。

爐外精煉的方法多達(dá)幾十種，這些方法各有特點。究競選擇哪一種方法，首先應(yīng)針對各廠的具體情況。所處理品種的要求和其他相關(guān)條件、如質(zhì)量、成本、建設(shè)費用等而定，可參考表中所列幾種主要精煉工藝的效果，選定所需的處理工藝方法與設(shè)備。

究竟采用哪種爐外精煉法，取決于工廠條件和對產(chǎn)品質(zhì)量的要求，以建立不同的生產(chǎn)工藝流程。

對于與電爐或超高功率電爐相匹配的連鑄機(jī)，選擇鋼包精煉時，應(yīng)滿足合金比高的產(chǎn)品質(zhì)量要求，如不銹鋼采用電爐－AOD爐－連鑄；電－VOD爐－連鑄工藝。

對于與大型轉(zhuǎn)爐相匹配的板坯、大方坯、圓坯連鑄機(jī)，要求提供優(yōu)質(zhì)鋼水，生產(chǎn)無缺陷鑄坯，如采用轉(zhuǎn)爐－RH－連鑄，轉(zhuǎn)爐－RH KPI－連鑄工藝。在生產(chǎn)超低碳鋼（碳小于0.0015%）或超低硫鋼（硫小于0.001%）時，可采用LF爐與真空處理并用工藝，以達(dá)到最佳效果?？紤]到節(jié)省投資也可采用CAS－OB精煉爐工藝。

對于與小型轉(zhuǎn)爐相配合以生產(chǎn)普碳鋼為主的小方坯、矩形坯連鑄機(jī)，一般采用鋼包吹氬或鋼包喂絲技術(shù)，基本上能滿足連鑄工藝和鑄坯質(zhì)量的要求。