[發明專利]用于聚合物粉碎擠壓的方法和設備

有效

• 申請號: 201380039021.8
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN104507653B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 邁克爾·韋內
• 申請（專利權）人: 聚合物粉末有限公司
• 主分類號: B29B9/06
• 分類號: B29B9/06;B29B17/04;B29B13/10;B29B7/20;B29B7/42;B29B7/48
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司11018
• 代理人: 周艷玲,王琦

技術領域

本發明大體上涉及通過粉碎擠壓將聚合物材料變形成碎粒。更具體地，本發明涉及用于生產顆粒狀變形聚合物的擠壓方法和設備，該顆粒狀變形聚合物具有對下游工業使用更加有用的最終脫硫表面區域。具體地，本發明涉及粉碎擠壓方法和設備，其利用在此描述的可變進料螺桿轉矩和可變主螺桿速度的特定結合連同擠壓機筒體和擠壓機主螺桿的聯合溫度控制。

雖然參考諸如舊輪胎和舊橡膠傳送帶之類的使用壽命結束的橡膠產品的處理將便于描述本發明，但是本發明不限于該應用，并且可被用于處理其它類型的廢棄聚合物材料。

其中在此使用的術語“廢棄”聚合物材料旨在寬泛地解釋，例如，指不再需要用于其初始應用的聚合物材料或其從工業過程中作為過量物或副產品產生的聚合物材料。

其中在此使用的術語“碎粒”是指尺寸為幾厘米和更小的顆粒狀材料。

背景技術

貫穿該說明書的討論是由于發明人的認識和/或發明人對某個相關領域的問題的識別而產生。而且，在該說明書中對諸如文獻、設備、行為或知識之類的材料的任何討論都被包括以根據發明人的知識和經驗解釋本發明的背景，并且因此，任何這種討論不應當被看作是承認任何材料構成澳大利亞或別的地方的現有技術基礎的一部分或相關領域的公知常識。

聚合物材料包含寬范圍的聚合物，包括天然橡膠共聚物和合成橡膠，諸如SBR(丁苯橡膠)和丁二烯橡膠、氰基橡膠、異戊二烯橡膠、氯丁橡膠以及聚硫橡膠。各種各樣的其它有機的和無機的化學物質也被添加到諸如輪胎和橡膠傳送帶的聚合物產品，包括硫化劑、促進劑、抑制劑、顏料、填料、增強劑、軟化劑、抗氧化劑和干燥劑。

本文描述的粉碎擠壓工藝可被用于對所述廢棄聚合物材料進行有效的再加工，由此發明人的認識使與本發明的權利要求書有關的擠壓能夠具體用于精確地定制最終的擠壓顆粒狀聚合物材料，以更加有用的顆粒尺寸和相關表面區域適合更下游的增值工藝的需求，以使所述廢棄聚合物材料能夠在工業中更多利用。

通過擠壓粉碎

在廢棄聚合物材料可對下游工業使用變的更為有利之前，其必須通過諸如粉碎的方法被減小為小尺寸顆粒。聚合物的粉碎技術通常依靠根據聚合物在特定的溫度下對聚合物施加壓縮剪切力的螺旋擠壓機。

基于該方法，使用可實現粉碎的擠壓機對廢棄聚合物材料進行固態剪切擠壓粉碎已由本發明提出，所述發明還更加有效地并且有利地導致所述廢棄聚合物材料同步的最終變形和表面脫硫。

與使用擠壓機進行粉碎相關的一個主要問題是控制在粉碎區中由于壓縮和剪切作用而產生的大量熱量。

此外，需要優化粉碎擠壓機和粉碎擠壓工藝，其可提供定制為適合下游工業工藝需求的產品。

擠壓概述

已知擠壓機擠壓進料，施加壓力直到其從該擠壓機噴出。有許多不同的擠壓設備的變型，但是最典型地，其包括用于容納和供給原材料的料斗和用于施加壓力的液壓或機械驅動裝置。大多數擠壓機包括用于成形擠壓的最終產品的模具。

用于施加壓力的裝置通常包括由電動機提供動力的單螺旋推運器或雙螺旋推運器，或者由液壓驅動的夯錘。通常用于擠壓機的螺桿包括單螺紋計量螺桿、單分離型螺桿、雙分離型螺桿、可變螺距螺紋(variable pitch flight)、多頭螺紋(multi-start flight)、帶槽螺紋(slotted flight)和諸如用于排氣擠壓機的兩級螺桿。

擠壓工藝通常被描述為“熱”、“溫”或“冷”：

◆熱擠壓在高溫下進行以防止材料加工硬化并且使其易于推動材料，尤其是如果其通過模具。

◆溫擠壓在高于室溫但低于材料的再結晶溫度下進行。其通常用于實現所需的力、延展性和最終的擠壓特性之間的平衡。

◆冷擠壓在室溫或接近室溫下執行。冷擠壓比熱擠壓具有一定的優勢，包括沒有材料氧化、更精確的公差和良好的表面光潔度。

硫化和脫硫

硫化是將硫加入到聚合物中以提供在制造的聚合物產品中期望的性能的熱化學工藝。其是用于通過添加硫將橡膠或相關聚合物轉化為更加耐用的材料的化學工藝。其尤其廣泛地用在輪胎和橡膠傳送帶的生產中。

通常，為了能夠再利用來自制造的聚合物產品的聚合物材料，首先需要回收該聚合物。回收的主要步驟是脫硫。