RU2083365C1 - Method and apparatus for processing rubber compound - Google Patents
Method and apparatus for processing rubber compound Download PDFInfo
- Publication number
- RU2083365C1 RU2083365C1 RU94004521A RU94004521A RU2083365C1 RU 2083365 C1 RU2083365 C1 RU 2083365C1 RU 94004521 A RU94004521 A RU 94004521A RU 94004521 A RU94004521 A RU 94004521A RU 2083365 C1 RU2083365 C1 RU 2083365C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- extruder
- mandrel
- heated
- worm
- Prior art date
Links
Landscapes
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к переработке полимеров и может быть использовано на заводах резиновых технических изделий. The invention relates to the processing of polymers and can be used in factories of rubber technical products.
Известны способы переработки резиновой смеси и устройство для их осуществления, когда перемешанную в червячном экструдере резиновую смесь, из которой удалены летучие вещества путем продавливания материала через измельчающее средство в вакуум, при 70-120oC под давлением вводят в головку, где в зазоре между внутренней стенкой вращающейся гильзы и вращающимся в обратном направлении дорном, установленным на червяке, резиновую смесь нагревают до температуры вулканизации 160-230oC и экструдируют через фильеру на транспортирующий механизм вулканизатора [1]
В этом способе процесс удаления газообразных веществ при температуре более низкой, чем температура вулканизации, поэтому при нагреве перерабатываемого материала до температуры вулканизации начинается интенсивное парообразование оставшихся в материале летучих веществ и влаги, не успевших испариться при низкотемпературном газоудалении, что приводит к пористости вулканизата. Повышение температуры в зоне газоудаления экструдера исключает возможность нагрева до нужной температуры, так как материал обладает тепловой памятью и при повторном нагревании в головке начинается вулканизироваться вследствие увеличения времени пребывания материала при высокой температуре.Known methods for processing a rubber mixture and a device for their implementation, when the rubber mixture is mixed in a screw extruder, from which volatiles are removed by forcing the material through a grinding means into a vacuum, at a pressure of 70-120 ° C, they are introduced into the head, where in the gap between the internal wall of the rotary sleeve and rotates in the reverse direction mandrel mounted on the worm, the rubber composition is heated to vulcanisation temperature 160-230 o C and extruded through a die to the conveying mechanism Wulka izatora [1]
In this method, the process of removing gaseous substances at a temperature lower than the vulcanization temperature, therefore, when the processed material is heated to the vulcanization temperature, intensive vaporization of the volatile substances and moisture remaining in the material begins, which did not have time to evaporate during low-temperature gas removal, which leads to porosity of the vulcanizate. The increase in temperature in the gas removal zone of the extruder eliminates the possibility of heating to the desired temperature, since the material has a thermal memory and when re-heated in the head begins to vulcanize due to an increase in the residence time of the material at high temperature.
Ближайшим к изобретению является известный способ переработки резиновой смеси, при котором смешивают и пластицируют резиновую смесь, разогревают ее до температуры вулканизации с использованием диссипативного нагрева. За счет сдвигового деформирования смеси в кольцевом зазоре между кольцевым корпусом и дорном удаляют летучие из нагретой смеси и продавливают ее через формирующий инструмент /2/. Closest to the invention is a known method for processing a rubber mixture, in which the rubber mixture is mixed and plasticized, heated to a vulcanization temperature using dissipative heating. Due to shear deformation of the mixture in the annular gap between the annular body and the mandrel, volatiles are removed from the heated mixture and forced through the forming tool / 2 /.
В указанном способе удаление летучих производят после выхода нагретой смеси из кольцевого зазора, что позволяет предотвратить образование пористости в вулканизаторе. Однако в камере удаления летучих происходит падение давления смеси, в результате возможны застой резиновой смеси около стенок камеры и перевулканизация ее. In this method, the removal of volatiles is carried out after the heated mixture leaves the annular gap, which prevents the formation of porosity in the vulcanizer. However, in the chamber for the removal of volatiles, the pressure of the mixture drops, as a result, the rubber mixture can stagnate near the walls of the chamber and its vulcanization.
Указанный способ осуществляется с помощью устройства для переработки резиновой смеси, содержащего червячный экструдер для смешения и пластикации смеси, камеру вентиляции с формующим инструментом и размещенное между экструдером и камерой средство для диссипативного нагрева смеси в виде привода вращения и установленных соосно червяку экструдера с возможностью относительно вращения кольцевого корпуса и дорна, имеющего на обращенной к червяку экструдера части конический участок с ребрами. The specified method is carried out using a device for processing a rubber mixture containing a worm extruder for mixing and plasticizing the mixture, a ventilation chamber with a forming tool and a means for dissipative heating of the mixture between the extruder and the chamber in the form of a rotation drive and an extruder installed coaxially with the worm with the possibility of relatively circular rotation case and mandrel, which has a conical section with ribs facing the extruder screw.
Техническим результатом изобретения является повышение качества вулканизата за счет предотвращения перевулканизации резиновой смеси. The technical result of the invention is to improve the quality of the vulcanizate by preventing the vulcanization of the rubber compound.
Для достижения указанного технического результата в способе переработки резиновой смеси, при котором смешивают и пластицируют резиновую смесь, разогревают ее до температуры вулканизации с использованием диссипативного нагрева за счет сдвигового деформирования смеси в кольцевом зазоре между кольцевым корпусом и дорном, удаляют летучие из нагретой смеси и продавливают ее через формующий инструмент, в зазоре между кольцевым корпусом и дорном резиновую смесь нагревают до температуры, на 10-25oC меньшей температуры вулканизации, а продавливание смеси через формующий инструмент осуществляют с помощью шестеренчатого насоса, в котором за счет сдвигового деформирования смесь разогревают до температуры вулканизации.To achieve the specified technical result in a method for processing a rubber mixture, in which the rubber mixture is mixed and plasticized, it is heated to the vulcanization temperature using dissipative heating due to shear deformation of the mixture in the annular gap between the annular body and the mandrel, volatiles are removed from the heated mixture and forced through a forming tool in the gap between the annular housing and the mandrel rubber composition is heated to a temperature at 10-25 o C at the vulcanization temperature and pressed through vanie mixture through a forming tool is carried out by a gear pump, wherein due to shearing the mixture is heated to the vulcanization temperature.
Для достижения указанного технического результата устройство для переработки резиновой смеси, содержащее червячный экструдер для смешения и пластикации смеси, камеру вентиляции с формующим инструментом и размещенное между экструдером и камерой средство для диссипативного нагрева смеси в виде привода вращения и установленных соосно червяку экструдера с возможностью относительного вращения кольцевого корпуса и дорна, имеющего на обращенной к червяку экструдера части конический участок с ребрами, снабжено установленными в камере вентиляции перед формующим инструментом шестеренчатым насосом и приводным валиком для подачи в него смеси, смонтированным с возможностью контактирования с одной из шестерен насоса, причем кольцевой корпус неподвижно закреплен на корпусе экструдера, а дорн выполнен с возможностью вращения относительно червяка экструдера и снабжен полым валом, проходящим через полость червяка и связанным с приводом вращения. To achieve the technical result, a device for processing a rubber mixture containing a worm extruder for mixing and plasticizing the mixture, a ventilation chamber with a forming tool and means for dissipative heating of the mixture between the extruder and the camera in the form of a rotation drive and an extruder mounted coaxially with the worm with the possibility of relative rotation of the ring the case and the mandrel, which has a conical section with ribs facing the extruder screw and is equipped with veins installed in the chamber tilting in front of the forming tool with a gear pump and a drive roller for feeding the mixture into it, mounted with the possibility of contacting one of the gears of the pump, and the annular housing is fixedly mounted on the extruder body, and the mandrel is rotatable relative to the extruder screw and provided with a hollow shaft passing through worm cavity and associated with a rotation drive.
Кроме того, устройство снабжено уплотнением с переходными винтовыми каналами, размещенным между коническим участком дорна и червяком экструдера. In addition, the device is equipped with a seal with transitional helical channels located between the conical section of the mandrel and the extruder screw.
На чертеже схематично изображено устройство для переработки резиновой смеси, продольный разрез. The drawing schematically shows a device for processing rubber compounds, a longitudinal section.
Устройство для переработки резиновой смеси содержит червячный экструдер 7 для смешения и пластикации смеси, камеру 1 вентиляции с головкой 31 и формующим инструментом 32 и размещенное между экструдером 7 и камерой 1 средство для диссипативного нагрева смеси. A device for processing a rubber mixture comprises a screw extruder 7 for mixing and plasticizing the mixture, a ventilation chamber 1 with a head 31 and a forming tool 32, and means for dissipative heating of the mixture placed between the extruder 7 and the chamber 1.
Средство для диссипативного нагрева смеси выполнено в виде привода вращения (не показан) и установленных соосно червяку 11 экструдера с возможностью относительного вращения кольцевого корпуса 5 и дорна 9, имеющего на обращенной к червяку экструдера части конический участок 21 с ребрами для предотвращения образования застойных зон. Кольцевой корпус 5 неподвижно закреплен на корпусе 6 экструдера 7. Дорн 9 выполнен с возможностью вращения относительно червяка 11 и снабжен полым валом 10, проходящим через полость червяка 11 и связанным с приводом вращения. The means for dissipative heating of the mixture is made in the form of a rotation drive (not shown) and an extruder mounted coaxially to the screw 11 with the possibility of relative rotation of the annular body 5 and the mandrel 9, which has a conical section 21 with ribs facing the extruder screw to prevent the formation of stagnant zones. The annular body 5 is fixedly mounted on the body 6 of the extruder 7. The mandrel 9 is made to rotate relative to the worm 11 and is equipped with a hollow shaft 10 passing through the cavity of the worm 11 and connected to the rotation drive.
Между коническим участком 21 дорна 9 и червяком 11 экструдера размещено уплотнение с переходными винтовыми каналами, образованное буртом 12 вала 10 и плоской торцовой поверхностью 13 стакана 14 и нарезками 15 18, выполненными на поверхности червяка 11, корпуса экструдера и стакана 14. Нарезки выполнены с плавно изменяющейся от нуля до максимума и от максимума до нуля глубиной. В короткой, длиной не более одного диаметра, зоне пластикации червяк 11 имеет гладкую поверхность, а корпус экструдера нарезку 19. Дорн 9 на боковой поверхности имеет смесительно-транспортирующие элементы, выполненные в виде прерывистых нарезок 20. Between the conical section 21 of the mandrel 9 and the extruder screw 11 there is a seal with transitional helical channels formed by the shoulder 12 of the shaft 10 and the flat end surface 13 of the cup 14 and the cuts 15 18 made on the surface of the worm 11, the extruder body and the cup 14. The cuts are made smoothly varying from zero to maximum and from maximum to zero depth. In a short plasticizing zone of no more than one diameter, the worm 11 has a smooth surface, and the extruder body is cut 19. The mandrel 9 on the side surface has mixing and conveying elements made in the form of intermittent cuts 20.
Выходной участок 22 дорна 1 выполнен коническим. Неподвижное кольцо 5 по внутреннему диаметру выполнено коническим и имеет винтовые канавки 23 для измельчения смеси. Для контроля за состоянием уплотнения внутренняя поверхность червяка 11 имеет нарезку 24, по которой просочившаяся смесь может выходить наружу. The output section 22 of the mandrel 1 is made conical. The fixed ring 5 is conical in inner diameter and has helical grooves 23 for grinding the mixture. To monitor the state of the seal, the inner surface of the worm 11 has a cut 24, through which the leaked mixture can go outside.
Для охлаждения дорна 9 имеется трубка 25, а для охлаждения камеры 1 - полости 8. Полости для охлаждения выполнены также в корпусе экструдера, червяка 11, дорна 9, стакана 14 и в валу 10. For cooling the mandrel 9, there is a tube 25, and for cooling the chamber 1, there are cavities 8. The cooling cavities are also made in the body of the extruder, the screw 11, the mandrel 9, the cup 14 and in the shaft 10.
В камере вентиляции 1 перед формующим инструментом 32 установлен шестеренчатый насос с охлаждаемыми зубчатыми колесами 2 и 3 и приводной валик для подачи в него смеси, который смонтирован с возможностью контактирования с одной из шестерен насоса. Для охлаждения валика 26 имеются трубки 26. Для предотвращения налипания смеси стенки камеры 1 имеют антиадгезионное покрытие 28. Питающий ролик 4 относительно верхнего зубчатого колеса 2 шестеренчатого насоса установлен с зазором 29, а относительно нижнего зубчатого колеса 3 без зазора. Это обеспечивает полное и равномерное заполнение впадин зубчатых колес насоса. Для исключения образования запаса материала, что могло бы вызвать преждевременную его вулканизацию, имеется клин 30. Для этой же цели зубчатые колеса 2 и 3 насоса выполнены узкими и темперированными. Малая ширина колес позволяет уменьшить объем головки 31, что обеспечивает снижение времени нахождения горячего материала перед формующим инструментом 32. Полость 27 для удаления газообразных веществ герметизирована крышкой 33. Экструдер может иметь вертикальное исполнение. В этом случае ось нагревательного механизма и червяка совмещается с осью 34. Шестеренчатый насос с питающим роликом, вращающийся дорн и червяк имеют раздельные регулируемые приводы. Скорость вращения червяка регулируется по давлению в измельчающем средстве, образованном вращающимся дорном 9 и неподвижным кольцом 5. Скорость вращения дорна регулируется по температуре материала. В начале работы, когда материал еще не заполнил канавки 23 и зазоры между внутренней поверхностью кольца 5 и поверхностью дорна 22, во избежание задиров и других повреждений дорн должен вращаться с малой скоростью. In the ventilation chamber 1, in front of the forming tool 32, there is a gear pump with cooled gears 2 and 3 and a drive roller for feeding a mixture into it, which is mounted with the possibility of contacting with one of the gears of the pump. To cool the roller 26, there are tubes 26. To prevent sticking of the mixture, the walls of the chamber 1 have a release coating 28. The feed roller 4 is installed with a clearance 29 relative to the upper gear 2 of the gear pump, and without a gap relative to the lower gear 3. This ensures complete and uniform filling of the cavities of the gear wheels of the pump. To exclude the formation of a supply of material, which could cause its premature vulcanization, there is a wedge 30. For the same purpose, the gears 2 and 3 of the pump are made narrow and tempered. The small width of the wheels makes it possible to reduce the volume of the head 31, which reduces the time spent by the hot material in front of the forming tool 32. The cavity 27 for removing gaseous substances is sealed with a cover 33. The extruder can be of vertical design. In this case, the axis of the heating mechanism and the worm is combined with the axis 34. The gear pump with the feed roller, the rotating mandrel and the worm have separate adjustable drives. The speed of rotation of the worm is regulated by pressure in the grinding means formed by the rotating mandrel 9 and the stationary ring 5. The speed of rotation of the mandrel is regulated by the temperature of the material. At the beginning of work, when the material has not yet filled the grooves 23 and the gaps between the inner surface of the ring 5 and the surface of the mandrel 22, the mandrel must rotate at low speed to avoid scoring and other damage.
При работе устройства реализуется способ переработки резиновой смеси следующим образом. During operation of the device, a method for processing a rubber mixture is implemented as follows.
Под действием червяка 11 загруженная в корпус экструдера 7 резиновая смесь под давлением подается в переходные винтовые каналы, образованные нарезками 15 18, представляющие в целом смесительный участок, где происходит ее пластикация. Далее разогретая и перемешанная резиновая смесь поступает в кольцевой зазор средства для диссипативного нагрева, где под действием быстро вращающегося дорна 9 и прерывистых нарезок 20 она окончательно перемешивается и за счет интенсивных сдвиговых деформаций нагревается. Прерывистые нарезки кроме транспортирующего действия обеспечивают интенсивное смешение материала вследствие разности окружной скорости v нарезок 20 и скорости течения смеси на гладкой между нарезками поверхности, равной 0,4-0,5v. Under the action of the worm 11, the rubber mixture loaded into the body of the extruder 7 is supplied under pressure to the transitional screw channels formed by the cuts 15 18, which generally represent the mixing section where it is masticated. Then, the heated and mixed rubber mixture enters the annular gap of the dissipative heating means, where, under the action of the rapidly rotating mandrel 9 and intermittent cuts 20, it is finally mixed and heated due to shear deformations. Intermittent slices in addition to the conveying action provide intensive mixing of the material due to the difference in peripheral speed v of the slices 20 and the flow rate of the mixture on a smooth surface between slices, equal to 0.4-0.5v.
За доли секунды смесь нагревают до температуры, на 10-25oC меньшей температуры вулканизации, в винтовых канавках 23 неподвижного кольца под действием быстро вращающегося дорна и продавливаются в зону 27 удаления газов камеры 1 вентиляции, где поддерживается низкое давление. В момент выхода из канавок, освободившись от давления, под действием упругих сил и внутреннего давления от паров летучих веществ, материал расширяется, кратковременно образуя поры, через которые выходят скопившиеся пары. Вылетев со скоростью из винтовых канавок, расположенных по конусу, материал в виде отдельных стренг собирается в пучок и падает на среднюю часть питающего ролика 4, с помощью которого он уплотняется и подается через зазор 29 на зубчатые колеса 2 и 3 шестеренчатого насоса. В зазоре 29 образуется небольшой запас материала, который вдавливается под действием питающего ролика во впадины зубчатых колес, откуда подается в полость 31 оформляющей головки и продавливается через формующий инструмент 32, например фильеру в виде заготовки, имеющей температуру вулканизации. При движении во впадинах зубьев за счет сдвигового деформирования смесь догревается до заданной температуры вулканизации.In a fraction of a second, the mixture is heated to a temperature 10-25 ° C lower than the vulcanization temperature in the screw grooves 23 of the fixed ring under the action of a rapidly rotating mandrel and forced into the gas removal zone 27 of the ventilation chamber 1, where a low pressure is maintained. At the moment of exit from the grooves, freed from pressure, under the action of elastic forces and internal pressure from vapors of volatile substances, the material expands, briefly forming pores through which accumulated vapors exit. Departing at a speed from the helical grooves located along the cone, the material in the form of separate strands is collected in a bundle and falls on the middle part of the feed roller 4, with which it is sealed and fed through the gap 29 to the gear wheels 2 and 3 of the gear pump. In the gap 29, a small supply of material is formed, which is pressed under the action of the feed roller into the cavities of the gears, from where it is fed into the cavity 31 of the forming head and pressed through the forming tool 32, for example, a die in the form of a workpiece having a vulcanization temperature. When moving in tooth cavities due to shear deformation, the mixture is heated to a predetermined vulcanization temperature.
Переработка резиновых смесей по описываемому способу требует строгого соблюдения условий, чтобы операции измельчения, газоудаления и продавливания через формующий инструмент длились несколько меньше времени нахождения материала в вязкотекучем состоянии. Температура материала при проведении этих операций должна поддерживаться с точностью ±1oC. Для этого регулирование температуры материала в измельчающем средстве ведется изменением частоты вращения дорна 9. Это обеспечивает возможность осуществления безинерционного регулирования. Система регулирования в приводе червяка 11 не должна допускать образования большого запаса в зазоре 29 или его исчезновения. За счет совмещения операций измельчения, диссипативного нагрева и гомогенизации, а также за счет высокого КПД шестеренчатого насоса энергоемкость переработки снижается в 1,5 раза.The processing of rubber compounds by the described method requires strict observance of the conditions so that the operations of grinding, gas removal and punching through a forming tool last a little less than the time the material was in a viscous-flowing state. The temperature of the material during these operations must be maintained with an accuracy of ± 1 o C. For this, the temperature control of the material in the grinding means is carried out by changing the rotation speed of the mandrel 9. This makes it possible to implement inertialess control. The control system in the drive of the worm 11 should not allow the formation of a large margin in the gap 29 or its disappearance. Due to the combination of grinding, dissipative heating and homogenization operations, as well as due to the high efficiency of the gear pump, the energy consumption of processing is reduced by 1.5 times.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94004521A RU2083365C1 (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Method and apparatus for processing rubber compound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94004521A RU2083365C1 (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Method and apparatus for processing rubber compound |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94004521A RU94004521A (en) | 1996-01-27 |
| RU2083365C1 true RU2083365C1 (en) | 1997-07-10 |
Family
ID=20152290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94004521A RU2083365C1 (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Method and apparatus for processing rubber compound |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2083365C1 (en) |
-
1994
- 1994-02-08 RU RU94004521A patent/RU2083365C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Заявка Японии N 6042016, кл. B 29 C 47/88, 35/06, 1985. 2. Патент США N 4365946, кл. B 29 F 3/08, 1982. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0492425B1 (en) | A compact precision extrusion system and method | |
| US5267847A (en) | Compact precision extrusion system | |
| CN107889478B (en) | Process for processing natural rubber and non-thermoplastic elastomers | |
| US5108711A (en) | Multi-shaft thin-layer reactor | |
| US4416543A (en) | Apparatus for treating powdery rubber mixtures | |
| US2705342A (en) | Injection molding machine | |
| US3595533A (en) | Mixing and kneading device | |
| WO2008016005A1 (en) | Integral equipment comprising kneading and injection sections | |
| US3407438A (en) | Plasticizing system for plastic materials | |
| US4605309A (en) | Mixing and shearing roller-mill | |
| JPS6235884B2 (en) | ||
| CN116277867A (en) | Screw extruder for producing rubber sealing ring adhesive tape and production line | |
| US4708617A (en) | Screw extruder with a rotatable barrel section | |
| US4189291A (en) | Apparatus and process for recovering scraps of thermoplastic material, even of heterogeneous shapes, by gradual melting and compression through one or more orifices | |
| CN1411407A (en) | Extrusion device and method for producing plastic hollow profiles having at least one hollow chamber space that is filled with foam | |
| US4004787A (en) | Mixing and venting extruder | |
| US4501543A (en) | Rotary extruder | |
| US3574890A (en) | Combined heating and mixing apparatus | |
| RU2083365C1 (en) | Method and apparatus for processing rubber compound | |
| US4553922A (en) | Apparatus for processing material | |
| JP3035480B2 (en) | Underwater granulation method of thermoplastic resin material and underwater granulation die | |
| JPH0448491B2 (en) | ||
| US3358334A (en) | Plastic working machine impelling material to be worked against a rotating cone | |
| JPS6260971B2 (en) | ||
| RU2077982C1 (en) | Method of rubber mixtures processing by extrusion and extruder for its realization |