廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置及方法

2023-10-10 05:56:44

專利名稱：廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置及方法
技術領域：
本發明涉及廢舊橡膠回收加工領域對廢橡膠粉進行塑化的自動斷硫塑化裝置，而
且本發明還涉及廢橡膠粉自動斷硫的塑化方法。
背景技術：
目前，廢輪胎硫化橡膠粉應用主要有兩種方式一是直接將硫化橡膠粉做成各種 製品或者添加到其他材料中混合加工成各種製品或應用；二是將硫化橡膠粉經過斷硫塑化 成為可以被再次硫化的再生膠以便於替代原膠用於產品中。 由於自然資源的日益匱乏，再生膠市場越來越大，而再生膠生產的主要環節是硫 化橡膠的塑化過程。之前，硫化橡膠粉脫硫塑化裝置及方法是使用動態脫硫罐，採用高壓、 高溫、加水以及各種軟化劑、活化劑等助劑，將硫化橡膠粉脫硫。這種橡膠粉脫硫塑化裝置 及方法存在著很多缺陷①壓力大，存在安全隱患；②廢水廢氣的產生和排放；③無法連續 生產，生產能力低下，勞動強度高；④能耗高，生產成本高；⑤產品質量不穩定且不易控制； ⑥處理後的橡膠粉必須進行脫水處理，而脫水處理的工藝複雜，設備投資大，能耗高。中國 專利號200810238546. 5中描述了一種自動化橡膠粉塑化裝置及工藝，塑化裝置包括攪拌 裝置、進料裝置、熱反應裝置、冷卻裝置，諸裝置與電控裝置連接，實現了自動控制和連續生 產。塑化方法為需要塑化處理的橡膠粉與活化劑、軟化劑加入攪拌裝置中進行攪拌，攪拌 均勻後送入上料裝置，由上料裝置進一步進行攪拌，並輸送至熱反應裝置進行脫硫塑化處 理，然後送入冷卻裝置進行冷卻，冷卻後的塑化橡膠粉由冷卻裝置的出料口送出，便可供包 裝，或直接輸送至再生橡膠製品加工生產。利用該裝置及方法脫硫較動態脫硫罐脫硫有其 進步的方面，例如常壓生產、無廢水廢氣排放、連續生產、設備投資低等；但是仍然具有不 足攪拌裝置採用臥式攪拌機，轉速低，通常小於100r/min，而無法使活化劑、軟化劑和物 料充分均勻混合，導致反應不完全；熱反應裝置為一個密閉整體，導致熱媒受熱波動異常、 不均勻，極易造成燃燒發生事故。由於受熱不均勻導致物料反應不充分，輸送物料存在死 角，造成死角內膠粉碳化，並隨著積碳厚度增加而被強制排出並混雜在產品之中造成產品 質量不穩定甚至廢品；設備冗大，靈活性較差；設備可擴展能力差，結構封閉或未考慮結構 擴展，通用性差；設備一個部分出故障必須整機拆卸檢修或報廢。

發明內容
本發明是鑑於上述情況提出的，其目的在於提供使配料充分均勻地混合，並可實
現原料的膨鬆、浸潤和溶脹，且能使摩擦產生的溫度能量保存的高速攪拌裝置。 本發明是鑑於上述情況提出的，其目的在於提供具有單個或多個塑化單元的熱反
應裝置，塑化單元能差動進料，當塑化單元為多個時，各塑化單元都有單獨的熱油循環加熱
系統，並由導熱油集中加熱系統提供熱油加熱。 本發明是鑑於上述情況提出的，其目的在於提供可以根據生產要求自由搭配的、 靈活布置的塑化單元組合。
本發明是鑑於上述情況提出的，其目的在於提供熱反應裝置中斷硫塑化充分反 應，同時進行裝置持續自清潔的斷硫塑化方法。 為達到上述目的，本發明的技術方案是， 一種廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置，包括攪 拌裝置、上料裝置、熱反應裝置、冷卻裝置和電氣控制裝置，所述攪拌裝置的出料口與所述 上料裝置的進料口連通，所述上料裝置的出料口與所述熱反應裝置的進料口連通，所述熱 反應裝置的出料口與所述冷卻裝置的進料口連通，所述熱反應裝置為螺旋輸送裝置，外側 設有加熱裝置，其特徵在於所述攪拌裝置為塑料高攪機；所述熱反應裝置包括單個或多 個塑化單元，所述塑化單元首端設置進料口 ，末端設置出料口 ，當所述塑化單元為多個時， 所述塑化單元豎向間距排列，相鄰的所述塑化單元的進料口和出料口連通，所述塑化單元 外側各設置一加熱裝置。 進一步地，本發明還具有如下技術特徵各所述塑化單元包括兩個螺旋輸送料杆， 所述螺旋輸送料杆均由獨立的電機驅動，所述電氣控制裝置控制所述螺旋輸送料杆的轉速 實行差動旋轉。 進一步地，本發明還具有如下技術特徵所述塑化單元數量為1 16個，當數量超 過4個時，每3 4個所述塑化單元豎向間距排列並橫向組合，相鄰所述塑化單元豎列之間 設置物料保溫提升裝置。
進一步地，本發明還具有如下技術特徵所述加熱裝置為導熱油循環加熱裝置。
進一步地，本發明還具有如下技術特徵各所述加熱裝置連接於一導熱油集中加 熱系統。
進一步地，本發明還具有如下技術特徵所述塑料高攪機的轉速範圍為400
1200r/min，容積選用範圍為50 1000升，所述塑料高攪機連接有溫控裝置。 進一步地，本發明還具有如下技術特徵所述塑料高攪機的外側設有保溫層。
進一步地，本發明還具有如下技術特徵所述冷卻裝置為循環水冷卻裝置。 —種使用上述權利要求所述裝置的塑化方法，其特徵在於將廢舊橡膠粉碎至
5 120目，加入一定比例的活化劑和軟化劑，高速攪拌均勻混合後，加熱至150 350°C，
保溫5 50分鐘，進行斷硫塑化處理，冷卻後得到塑化橡膠粉。 其工藝過程如下 步驟1、配料將廢舊橡膠粉碎至5 120目，加入下述比例的活化劑和軟化劑，所
述比例為重量比，橡膠粉活化劑軟化劑=i : o. i 5% : 3 35%，放入配料箱； 步驟2、攪拌混合將配料箱中配好的物料一次性投入到所述塑料高攪機中，進行 高速攪拌，使配料充分均勻地混合； 步驟3、斷硫塑化步驟2製取的混合物料進入所述熱反應裝置，在所述塑化單元 內差動進料，加熱至150 350°C ，保溫5 50分鐘，進行斷硫塑化處理，得到本發明的塑化 橡膠粉； 進一步地，本發明還具有如下技術特徵所述差動進料為，所述電機驅動所述螺旋 輸送料杆時，在同一時間段採用不同轉速，轉速差值範圍為0. 2 0. 8r/min，並採用電氣控 制裝置指令控制，轉換兩根所述螺旋輸送料杆的轉速，使兩根所述螺旋輸送料杆上的螺旋 葉片接近和分離交替進行，對混合物料相互搓磨，起到充分攪拌以及自清理螺旋葉片的作 用。
與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是 1、本發明將塑料高攪機應用到廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置中，可以實現高速攪
拌，使配料充分均勻地混合，並可實現原料的膨鬆、浸潤和溶脹，同時利用物料在高速攪拌
時的摩擦力作用，將物料溫度升高，充分發揮配方物料的化學性能，當溫度達到設定值時，
連接於塑料高攪機上的控溫裝置自動反饋信號將攪拌停止。另外，裝置外殼設保溫層，把攪
拌時產生的熱量保存，節省了物料在熱反應裝置的加熱時間，也充分利用了能源。 2、本發明提供的廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置，其熱反應裝置包括單個或多個塑化
單元，多個塑化單元時，豎向間距排列，相鄰塑化單元進、出料口連通延長了反應路程，使塑
化反應充分、均勻；同時，塑化單元模塊化設計可使塑化單元的數量根據用戶對產品不同的
斷硫深度和產量進行自由搭配，以充分降低單位產量的設備造價和產品生產成本，採用豎
向間距排列，既可對設備進行擴展，又方便維護檢修。 3、本發明提供的廢橡膠粉自動斷硫塑化方法，將差動原理運用到熱反應裝置的雙 螺旋輸送料杆上，對物料相互搓磨，起到充分攪拌以及自清理螺旋葉片的作用，同時將熱反 應裝置內物料充分分散，使其不停地攪拌，物料溫度充分均勻上升；防止膠料在塑化反應過 程中運動存在死角，並且避免硫化膠粉在反應裝置內停留時間太長發生裂解或碳化，以保 證產品質量。 4、採用豎向間距設計結構，佔地面積小。


圖1為本發明廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置的結構示意圖； 圖2為本發明中高速攪拌裝置的結構示意圖； 圖3為本發明中熱反應裝置的結構示意圖； 圖4為本發明中熱反應裝置雙螺旋差動自清潔原理圖； 圖中1、配料箱；2、塑料高攪機；21、電機；22、攪拌筒；23、攪拌葉；24、保溫層； 25、翻料板；26、溫控裝置；3、螺旋上料機；4、保溫料箱；5、熱反應裝置；51、塑化單元；52、 進料口 ；53、出料口 ；54、進出料口 ；55、熱油加熱分管；6、冷卻裝置；61、冷卻水管；7、導熱 油系統；8、出口料箱；9、溫度檢測數據採集點；Vl、 V2 :兩根螺旋料杆的轉速。
具體實施例方式
本發明為硫化橡膠粉的塑化處理提供了 一種自動斷硫塑化裝置，還提供了使用該 裝置的一種塑化方法。 下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。 參見圖l，廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置包括配料箱1、高速攪拌裝置、熱反應裝置 5、冷卻裝置6和電氣控制裝置(圖中未標出)，還包括上料裝置和保溫料箱4。高速攪拌裝 置的出料口與上料裝置的進料口連通，上料裝置的出料口與熱反應裝置5的進料口連通， 熱反應裝置5的出料口與冷卻裝置6的進料口連通。其中，上料裝置的結構形式很多，本 實施例採用螺旋上料機3，料筒內設置螺旋輸送料杆，通過電機傳動將物料輸送至保溫料箱 4，然後進入熱反應裝置5。 圖2所示為本發明中高速攪拌裝置的結構示意圖。本發明高速攪拌裝置採用塑料高攪機2，塑料高攪機2型號選用範圍為攪拌筒22容量50 1000升，轉速範圍為400 1200r/min，若轉速過低，物料不能充分混合，轉速過高，物料摩擦升溫過高，易起火，本實施 例中選用600升筒體容量、650r/min轉速。塑料高攪機2包括電機21、攪拌筒22、攪拌葉 23，攪拌筒22連接溫控裝置26，電機21與攪拌葉23的轉動軸皮帶傳動連接，電機21接通電 源後，攪拌葉23開始轉動，從配料箱1進入到塑料高攪機2中的物料進行高速攪拌，使其充 分均勻地混合，並可實現物料的膨鬆、浸潤和溶脹，同時利用物料在高速攪拌時的摩擦力作 用，使物料溫度升高，充分發揮配方物料的化學性能，當溫度達到設定值時，溫控裝置26自 動反饋信號將攪拌停止，溫控裝置26的應用，實現了攪拌時溫度的自動控制；同時，攪拌筒 22的外殼包覆有保溫層24，其材料選擇AlSi03纖維，可以將攪拌時產生的熱量保存起來， 從而減少下面將要說明的物料在熱反應裝置5中的反應時間，提高生產效率；攪拌筒22內 壁上設置的翻料板25可以在物料攪拌時起到翻攪的作用，從而使物料更充分均勻的混合。
圖3所示為本發明中熱反應裝置的結構示意圖。熱反應裝置5的結構形式很多， 本實施例同樣採用螺旋輸送裝置，其包括單個或多個塑化單元51，塑化單元51 —端設置進 料口 52，另一端設置出料口 53，當塑化單元51為多個時，其豎向間距排列，塑化單元51的 出料口 53和與其相鄰的塑化單元的進料口 52連通，連接處形成進出料口 54。塑化單元51 實現了模塊化的組裝形式，可以根據不同的產品工藝及產量使用不同的模塊數量。設塑化 單元51的數量為n(n > 1)，根據膠料反應特性計算，每增加一個塑化單元51，反應效率提
高l ;同時，每個模塊配備多個溫度檢測數據採集點9，通過中央集成控制來完成溫度的定
量控制；螺旋輸送裝置外側設有加熱裝置，加熱裝置的結構形式很多，可採用電加熱或導熱 油加熱循環裝置等，由於導熱油加熱比較均勻，本實施例採用導熱油集中加熱的方法，各塑 化單元51的外側各連接一熱油加熱分管55形成單獨的熱油加熱循環系統，各熱油加熱分 管55由導熱油系統7集中提供熱油加熱。如此可使各塑化單元51中的物料均勻加熱、充 分反應，從而加快了反應速度，大大提高了生產效率，因此反應單元模塊化對於生產效率的 提高有著至關重要的作用；然而由於熱反應裝置5採用豎向間距排列，若塑化單元51設置 的數量太多，勢必增大了設備的整體高度，對設備的強度、穩定性及廠房的規模會有相應的 要求，一般塑化單元51數量為1 16個較為合適，當數量超過4個時可以採取每3 4單 元豎向排列並依次橫向組合，相鄰塑化單元豎列之間增加設置物料保溫提升裝置即可。本 實施例中塑化單元51數量為3個。 塑化單元51包括兩個螺旋輸送料杆，螺旋輸送料杆均由獨立的電機驅動，電氣控 制裝置控制螺旋輸送料杆的轉速實行差動旋轉，從而實現差動進料，差動進料可使螺杆輸 送料杆在輸送反應物料時具有自清潔功能。 圖4所示為熱反應裝置5雙螺旋差動自清潔原理圖。狀態I為初始狀態，此時，螺 杆a的轉速為vp螺杆b的轉速為V2，且Vl > V2，轉速差值範圍為0. 2 0. 8r/min，本實施 例中，取Vi = 10. 5r/min，v2 = 10r/min，由於螺杆a大於螺杆b的轉速，則二者的螺旋葉片 按一定規律相互接近，螺杆a先接近螺杆b ;當螺旋葉片即將接觸時，即達到狀態II，此時 連接於熱反應裝置5的紅外檢測裝置檢測到信號並傳遞給電氣控制裝置，電氣控制裝置發 出指令控制轉速變化，使螺杆a的轉速改為~螺杆b的轉速改為vp達到狀態III，此時即 將接觸的螺旋葉片遠離對方，運動一段時間後，二者的螺旋葉片再一次按一定規律相互接近，此時螺杆b先接近螺杆a，達到狀態IV，此時紅外檢測裝置再次檢測到信號並傳遞給電 氣控制裝置，電氣控制裝置發出指令控制轉速變化，達到狀態V，即二者轉速恢復至初始狀 態I，如此往復差動進料，對螺旋葉片間的物料相互搓磨，起到充分攪拌以及自清理螺旋葉 片的作用，同時將反應裝置內物料充分分散，使其不停地攪拌，以達到物料溫度的充分均勻 上升，兩個螺旋料杆差動旋轉，還可以防止膠料在熱氧化反應過程中運動存在死角，並且避 免硫化膠粉在反應裝置內停留時間太長而碳化，紅外檢測裝置結合電氣控制裝置又能有效 控制螺旋轉速變化，防止其接觸損壞螺旋料杆。當然，檢測裝置也可以採用其它方式，如激 光、轉速、角度和凸輪等。 熱反應裝置5的出料口與冷卻裝置6的進料口連通，混合物料在熱反應裝置5中 塑化處理後，進入冷卻裝置6中，冷卻裝置6同樣是實行雙螺旋差動進料，原理同上述熱反 應裝置5，以達到物料的溫度充分均勻下降，同時也可以防止膠料在冷卻過程中運動存在死 角。螺旋輸送裝置外側設有冷卻水管61，採用冷卻水循環降溫的方法，冷卻水經冷卻水管 61對塑化後的物料進行循環降溫；當然，也可以其他冷卻介質，如風冷等。冷卻裝置6同樣 實現模塊化組裝形式，可以根據不同的產品工藝及產量使用不同的模塊數量。
本實施例中，塑料高攪機2、螺旋上料機3、熱反應裝置5、冷卻裝置6均與電氣控制 裝置連接，可實現自動控制和聯繫生產。 本發明還為本發明的塑化裝置提供了一種自動斷硫塑化方法，技術方案是，將廢 舊橡膠粉碎至5 120目的橡膠粉，加入一定比例的活化劑和軟化劑，通過高速攪拌均勻混 合後，加熱至150 35(TC，保溫5 50分鐘，進行斷硫塑化，冷卻後即得塑化後的塑化橡膠 粉。
其具體方法過程如下 步驟1、配料將廢舊橡膠粉碎至5 120目，加入下述比例的活化劑和軟化劑，所
述比例為重量比，橡膠粉活化劑軟化劑=i : o. i 5% : 3 35%，放入配料箱i; 步驟2、攪拌混合將配料箱中1配好的物料一次性投入高速攪拌裝置塑料高攪機 2中，進行高速攪拌，使配料充分均勻地混合； 步驟3、斷硫塑化將步驟2製取的混合物料通過螺旋上料機3輸送至保溫料箱4， 然後依次經過熱反應裝置5的各塑化單元51，經過電氣控制裝置指令控制雙螺旋輸送料杆 的差動進料，加熱至150 350°C ，保溫5 50分鐘，進行斷硫塑化處理，得到本發明的塑化 橡膠粉； 步驟4、冷卻塑化處理後的塑化橡膠粉進入冷卻裝置6，在冷卻裝置6中進行差動 進料，冷卻至8(TC及以下，防止發生以氧化為主的化學反應，這樣得到的斷硫塑化橡膠粉進 入出口料箱8，可直接供使用或進行包裝後待使用。
活化劑為常用的450B、510、420等活化劑。
軟化劑為常用的煤焦油、松焦油等。 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等 效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。
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權利要求
一種廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置，包括攪拌裝置、上料裝置、熱反應裝置、冷卻裝置和電氣控制裝置，所述攪拌裝置的出料口與所述上料裝置的進料口連通，所述上料裝置的出料口與所述熱反應裝置的進料口連通，所述熱反應裝置的出料口與所述冷卻裝置的進料口連通，所述熱反應裝置為螺旋輸送裝置，外側設有加熱裝置，其特徵在於所述攪拌裝置為塑料高攪機；所述熱反應裝置包括單個或多個塑化單元，所述塑化單元的一端設置進料口，另一端設置出料口，當所述塑化單元為多個時，所述塑化單元豎向間距排列，相鄰的所述塑化單元的進料口和出料口連通，所述塑化單元外側各設置一加熱裝置。
2. 根據權利要求1所述的廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置，其特徵在於各所述塑化單元包括兩個螺旋輸送料杆，所述螺旋輸送料杆均由獨立的電機驅動，所述電氣控制裝置控制所述螺旋輸送料杆的轉速實行差動旋轉。
3. 根據權利要求2所述的廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置，其特徵在於所述塑化單元數量為1 16個，當數量超過4個時，每3 4個所述塑化單元豎向間距排列並橫向組合，相鄰所述塑化單元豎列之間設置物料保溫提升裝置。
4. 根據權利要求1所述的廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置，其特徵在於所述加熱裝置為導熱油循環加熱裝置。
5. 根據權利要求4所述的廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置，其特徵在於各所述加熱裝置連接於一導熱油集中加熱系統。
6. 根據權利要求1所述的廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置，其特徵在於所述塑料高攪機的轉速範圍為400 1200r/min，容積選用範圍為50 1000升，所述塑料高攪機連接有溫控裝置。
7. 根據權利要求6所述的廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置，其特徵在於所述塑料高攪機的外側設有保溫層。
8. 根據權利要求1所述的廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置，其特徵在於所述冷卻裝置為循環水冷卻裝置。
9. 一種使用上述權利要求所述裝置的塑化方法，其特徵在於將廢舊橡膠粉碎至5 120目，加入一定比例的活化劑和軟化劑，高速攪拌均勻混合後，加熱至150 35(TC，保溫5 50分鐘，進行斷硫塑化處理，冷卻後得到塑化橡膠粉。其工藝過程如下步驟1、配料將廢舊橡膠粉碎至5 120目，加入下述比例的活化劑和軟化齊U，所述比例為重量比，橡膠粉活化劑軟化劑=i : o. i 5% : 3 35%，放入配料箱；步驟2、攪拌混合將配料箱中配好的物料一次性投入到所述塑料高攪機中，進行高速攪拌，使配料充分均勻地混合；步驟3、斷硫塑化步驟2製取的混合物料進入所述熱反應裝置，在所述塑化單元內差動進料，加熱至150 350°C ，保溫5 50分鐘，進行斷硫塑化處理，得到本發明的塑化橡膠粉；步驟4、冷卻將塑化處理後的塑化橡膠粉進行冷卻至8(TC及以下，防止發生以氧化為主的化學反應，這樣得到的斷硫塑化橡膠粉可直接供使用或進行包裝後待使用或進一步壓製成片狀再生膠。
10. 根據權利要求9所述的塑化方法，其特徵在於所述差動進料為，所述電機驅動所述螺旋輸送料杆時，在同一時間段採用不同轉速，轉速差值範圍為0. 2 0. 8r/min，並採用 電氣控制裝置指令控制，轉換兩根所述螺旋輸送料杆的轉速，使兩根所述螺旋輸送料杆上 的螺旋葉片接近和分離交替進行，對混合物料相互搓磨，起到充分攪拌以及自清理螺旋葉 片的作用。
全文摘要
本發明提出一種廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置及方法，將塑料高攪機應用到廢橡膠粉自動斷硫塑化裝置中，可以實現高速攪拌，使配料充分均勻地混合，並可實現原料的膨鬆、浸潤和溶脹，熱反應裝置包括單個或多個塑化單元，且內部雙螺旋輸送裝置各螺旋料杆採用差動進料，塑化單元為多個時，採用豎向間距排列，各塑化單元有獨立的加熱裝置，加熱時間短，反應充分，各螺旋料杆採用差動進料使其具有自清潔功能，同時塑化單元採用模塊化設計可以根據用戶對產品不同的斷硫深度對塑化單元進行自由搭配，以充分降低設備造價和產品生產成本，採用豎向間距分布結構，既可對設備進行擴展，又方便維護檢修。
文檔編號B29B7/72GK101786299SQ20101000046
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月11日 優先權日2010年1月11日
發明者宋廣軍, 尤雙權 申請人:江陰邁森金屬製品有限公司